DE102018005124A1

DE102018005124A1 - Toleranzausgleichselement mit Hubfunktion

Info

Publication number: DE102018005124A1
Application number: DE102018005124.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Roth; Juergen Buck
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2018-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Toleranzausgleichselement mit einer Hubfunktion, zum Befestigen eines ersten Bauteiles an einem zweiten Bauteil mittels eines Schraubelementes mit einem selbsttätigen Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil, umfassend ein Grundelement (7) und ein drehbares Verstellelement (9).
Bei einem Toleranzausgleichselement ist auf dem drehbaren Verstellelement (9) in Richtung des zweiten Bauteiles (21) ein Abstandselement (11) zum Herausdrücken oder Zusammendrücken aus dem Verstellelement (9) bei einer Verpressung an dem zweiten Bauteil (21) gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Toleranzausgleichselement mit einer Hubfunktion, zum Befestigen eines ersten Bauteiles an einem zweiten Bauteil mittels eines Schraubelementes mit einem selbsttätigen Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil, umfassend ein Grundelement und ein drehbares Verstellelement.
Aus der DE 10 2011 001 052 A1 ist eine Befestigungseinrichtung mit Toleranzausgleich beim Befestigen eines ersten Bauteils und einem zweiten Bauteil bekannt, welches ein Halteelement und ein Verstellelement aufweist. Am Verstellelement ist ein Mitschlepper vorgesehen, der eine in axiale Richtung des Verstellelementes federnd angeordneten Ring mit einem Mitnehmergewinde und einer überwindbaren Mitnehmergewindeblockade aufweist.
Bei einer Montage einer Hochvolt-Batterie an einem Rohbau-Hauptboden und einem Rohbau-Heckwagen eines Fahrzeuges entsteht beim Fügen eine große Toleranz im senkrechten Abstand zwischen der Hochvoltbatterie und dem Rohbau-Heckwagen. Wird die Hochvoltbatterie über Schraubverbindungen an dem Rohbau-Heckwagen verschraubt, wird dieser Abstand in Form eines keilförmigen Luftspaltes zusammengezogen, wodurch eine plastische Verformung im Rohbau und der Hochvoltbatterie entsteht. Um dies zu unterbinden, werden zwischen dem Rohbau-Heckwagen und der Hochvolt-Batterie Toleranzausgleichselemente eingebracht (3). Wird nun die Hochvoltbatterie über das Toleranzausgleichselement verschraubt, wird der verformte Zustand zwischen Rohbau-Heckwagen und Hochvoltbatterie fixiert. Dies hat den Nachteil, dass die Hochvoltbatterie im Montagewerk nicht in Konstruktionslage gefügt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Toleranzausgleichselement anzugeben, bei welchem die Hochvoltbatterie in Konstruktionslage gefügt werden kann.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist mit einem Toleranzausgleichselement dadurch gelöst, dass auf dem drehbaren Verstellelement in Richtung des zweiten Bauteiles ein Abstandselement zum Herausdrücken oder Zusammendrücken aus dem Verstellelement bei einer Verpressung an dem zweiten Bauteil gelagert ist. Das hat den Vorteil, dass das Abstandselement den Toleranzausgleich zu einer festgelegten Strecke zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil stoppt, wodurch eine Verformung durch die Schraubkraft rückgängig gemacht wird. Dadurch wird ein Fügen der Hochvoltbatterie in Konstruktionslage einfach möglich.
Vorteilhafterweise überdeckt das Abstandselement mindestens einen Randteilbereich des drehbaren Verstellelementes. Die Form des Abstandselements kann dabei anhand der erwarteten Verformungen bei der Verschraubung gewählt werden.
In einer Ausgestaltung ist das Abstandselement als Abstandsring ausgebildet, welcher entlang eines Außenrandes des als Teller ausgebildeten Verstellelementes positioniert ist. Dadurch lässt sich der Toleranzausgleich an einer beliebigen Position des Verstellelementes ausgleichen, indem der Abstandsring beim Verpressen über das Verstellelement gedrückt wird.
In einer Variante ist das Abstandselement als Abstandszylinder ausgebildet, welcher senkrecht am Außenrand des als Teller ausgebildeten Verstellelementes positioniert ist. Somit können größere Toleranzabstände zuverlässig überwunden werden.
In einer Ausführungsform besteht das Abstandselement aus Kunststoff und/oder Gummi, Die Herstellung des Abstandselementes kann somit kostengünstig realisiert werden. Zusätzlich kann der Kunststoffring bzw. das Gummielement farbig ausgeführt sein, um eine Unverwechselbarkeit (Poka Yoke) mehrerer Varianten von Abständen zu realisieren. Das führt zu Kostenvorteilen in der Produktion und im Nachrüstgeschäft.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Abstandselement nach einem Formschluss zwischen einem Kopf des Schraubelementes und dem ersten Bauteil kontinuierlich oder ruckhaft aus einem Zwischenbereich zwischen Verstellelement und zweiten Bauteil heraus- oder zusammendrückbar. Die Geschwindigkeit des Herausdrückend des Abstandselementes wird durch die eingestellte Presskraft bestimmt.
Vorteilhafterweise ist das drehbare Verstellelement nach Anliegen des Abstandselementes am zweiten Bauteil kontinuierlich in seiner Bewegung gehemmt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Hochvoltbatterie an das zweite Bauteil über den durch die Verschraubung entstandenen zusätzlichen Toleranzabstand herangezogen bleibt, so dass die aufgetretene Verformung über die Lebensdauer rückgängig gemacht werden kann,
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Toleranzausgleichselementes,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Montageverfahrens einer Hochvoltbatterie in einem Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Toleranzausgleichelement gem. 1.
3 ein Ausführungsbeispiel des Montageverfahrens nach dem Stand der Technik.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Toleranzausgleichselementes dargestellt. Das Toleranzausgleichselement 1 besteht aus einem Trägerelement 3 welches eine runde Öffnung 5 aufweist, in welcher ein Grundelement 7 positioniert ist. Auf dem Grundelement 7 ist ein Teller 9 angeordnet, der entlang seines Außenrandes einen Abstandsring 11 aus Kunststoff oder Gummi trägt. Der Teller 9 und das Grundelement 7 weisen jeweils eine Durchgangsbohrung 13 zur Aufnahme einer Schraube 15 auf.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Montageverfahrens einer Hochvoltbatterie 17 an einem Rohbau-Hauptboden 19 und einem Rohbau-Heckwagen 21 eines Fahrzeuges. Die Befestigung des Rohbau-Hauptbodens 19 an der Hochvoltbatterie 17 bewirkt eine Verformung der Bauelemente (2a). Um diese auszugleichen, werden die Toleranzausgleichselemente 1 an der Hochvoltbatterie 17 befestigt. Die Abstandsringe 11 der einzelnen Toleranzausgleichelemente weisen dabei unterschiedliche Stärken auf, welche sich nach dem auszugleichenden Toleranzausgleich richten.
Auf die Abstandsringe 11 wird der Rohbau-Heckwagen 19 aufgesetzt und mittels Schrauben 15, die in die Toleranzausgleichselemente 1 eingreifen, verschraubt (2b). Bei der Verschraubung jeder Schraube 15 in z- Richtung (senkrechter Abstand der Hochvoltbatterie 17 zum Rohbau-Heckwagen 19) dreht sich der Teller 9 aus dem Grundelement 7 so lange heraus, bis der Abstandsring 11 am Rohbau-Heckwagen 19 anliegt. Mit diesem Anliegen wird die Rotation des Tellers 9 gehemmt und die Schraube 15 schraubt sich weiter in das Grundelement 7 ein. Sobald ein Formschluss eines Schraubenkopfes an der Hochvoltbatterie 17 vorliegt, baut sich eine gewünschte Presskraft zwischen dem Rohbau-Heckwagen 19 und der Hochvoltbatterie 17 auf. Dabei wird der Abstandsring 11 kontinuierlich oder auch ruckhaft aus dem Zwischenbereich herausgedrückt und der Teller 9 der Toleranzausgleichselemente 1 liegt an dem Rohbau-Heckwagen 19 an (2c). Die Hemmung des Tellers 9 wird dabei kontinuierlich aufrechterhalten, damit die Hochvoltbatterie 17 über dem zusätzlichen Abstand Z+ an den Rohbau-Heckwagen 19 herangezogen wird und die Schrägstellung bzw. die nicht gewünschte Verformung zwischen Rohbau 19, 21 und Hochvoltbatterie 17 rückgängig gemacht werden kann.
Die beschriebene Lösung umfasst ein Toleranzausgleichselement 1 mit einer definierten Hubfunktion. Mit Hilfe einer solchen Einrichtung ist eine zuverlässige Fügung der Hochvoltbatterie in Konstruktionslage im Montagewerk möglich.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

1: Toleranzausgleichselement
3: Trägerelement
5: Öffnung
7: Grundelement
9: Teller
11: Abstandsring
13: Durchgangsbohrung
15: Schraube
17: Hochvoltbatterie
19: Rohbau-Hauptboden
21: Rohbau-Heckwagen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011001052 A1 [0002]

Claims

Toleranzausgleichselement mit einer Hubfunktion, zum Befestigen eines ersten Bauteiles an einem zweiten Bauteil mittels eines Schraubelementes mit einem selbsttätigen Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil, umfassend ein Grundelement (7) und ein drehbares Verstellelement (9), dadurch gekennzeichnet, dass auf dem drehbaren Verstellelement (9) in Richtung des zweiten Bauteiles (21) ein Abstandselement (11) zum Herausdrücken oder Zusammendrücken aus dem Verstellelement (9) bei einer Verpressung an dem zweiten Bauteil (21) gelagert ist.
Toleranzausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (11) mindestens einen Randteilbereich des drehbaren Verstellelementes (9) überdeckt.
Toleranzausgleichselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (11) als Abstandsring ausgebildet ist, welcher entlang eines Außenrandes des als Teller ausgebildeten Verstellelementes (9) positioniert ist.
Toleranzausgleichselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (11) als Abstandszylinder ausgebildet ist, welcher senkrecht zum Außenrand des als Teller ausgebildeten Verstellelementes (9) positioniert ist
Toleranzausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (11) aus Kunststoff und/oder Gummi besteht.
Toleranzausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (11) nach einem Formschluss zwischen einem Kopf des Schraubelementes (15) und dem ersten Bauteil (19) kontinuierlich oder ruckhaft aus einem Zwischenbereich zwischen Verstellelement (9) und zweiten Bauteil (21) heraus- oder zusammendrückbar ist.
Toleranzausgleichselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Verstellelement (9) nach Anliegen des Abstandselementes (11) am zweiten Bauteil (21) kontinuierlich in seiner Bewegung gehemmt ist.