DE102018103095A1

DE102018103095A1 - Klemmvorrichtung zur befestigung an einem bauteil

Info

Publication number: DE102018103095A1
Application number: DE102018103095.9A
Authority: DE
Inventors: Robert Vorbuchner; Anto Gido; Matthias Jahn
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: DE102018103095B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung (10) zur Befestigung an einem Bauteil (14), umfassend einen in eine Bauteilöffnung (12) einsetzbaren Klemmkörper (18) mit einer in einer Klemmkörperoberseite (20) vorhandenen Klemmkörperöffnung (22), von welcher sich an zwei gegenüberliegenden Längsseiten jeweils zumindest ein Klemmflügel (24) in eine von der Klemmkörperoberseite (20) abgewandte Richtung erstreckt; einen mittels Verbindungselementen (26) in die Klemmkörperöffnung (22) eingehängten Spreizkörper (28) mit zwei gegenüberliegenden, zur Hochrichtung (z) der Klemmvorrichtung (10) schräg angestellten Flanken (30), welche in Querrichtung (y) der Klemmvorrichtung (10) zwischen den Klemmflügeln (24) angeordnet sind; ein im Spreizkörper (28) verankertes erstes Gewindeelement (32) mit einem derart angeordneten Gewindebereich, dass durch Anziehen eines mit dem Gewindebereich in Eingriff gebrachten Gegengewindes eines zweiten Gewindeelements der Spreizkörper (28) in eine Hubbewegung in Hochrichtung (z) von einer abgesenkten Freigabestellung in eine angehobene Klemmstellung versetzbar ist, in welcher zum Verklemmen des Klemmkörpers (18) am Bauteil (14) die Klemmflügel (24) in Querrichtung (y) weiter nach außen gespreizt sind als in der Freigabestellung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zur Befestigung an einem Bauteil. Zudem betrifft die Erfindung noch eine Verbindungsanordnung, welche in einer Bauteilöffnung eines Bauteils eingesetzt und am Bauteil verklemmt ist.
Stand der Technik
In Kraftfahrzeugen müssen unterschiedlichste Komponenten aneinander befestigt werden. Unter anderem müssen dabei beispielsweise auch elektrische Verteiler beziehungsweise Verteilerkästen an Karosseriebauteilen befestigt werden. In diesem Zusammenhang und auch in anderen Fällen kann sich dabei ein relativ großer Montageaufwand zur Befestigung solcher Verteilkästen oder anderer Bauteile am Kraftfahrzeug ergeben, insbesondere wenn noch elektrische Kontaktieren erfolgen müssen. Üblicherweise sind eine Vielzahl von Bauteilen und Werkzeugen involviert. Oftmals treten zudem auch hohe Drehmomente beim Anziehen von Schraubverbindungen auf. Zudem müssen verwendete Kunststoffteile oftmals aufwendig konstruiert werden, um eine ausreichende Stabilität aufzuweisen. Ferner können auch mechanische Spannungen aufgrund von thermisch bedingten Ausdehnungen auftreten. Es sind bereits vielfältige Klemmvorrichtungen bekannt, um Komponenten an oder in einem Kraftfahrzeug zu befestigen.
So zeigt beispielsweise die DE 30 02 525 A1 eine deformierbare Kunststoffbefestigungsvorrichtung zum Einsetzen in eine polygonale Öffnung. Die Kunststoffbefestigungsvorrichtung weist verschiedene Teile auf, die durch Anziehen einer Schraube abgespreizt werden beziehungsweise zusammengefaltet werden können, um die Kunststoffbefestigungsvorrichtung in der Öffnung zu verklemmen.
Die DE 43 00 710 A1 zeigt ein Befestigungselement, das in eine Öffnung eines Gegenstands eingeschoben werden kann, um diesen an einem Karosserieblech zu befestigen. Eine Gewindehülse des Befestigungselements kann auf einen Gewindebolzen geschraubt werden, der am Karosserieblech befestigt ist, infolgedessen ein Deformationsteil des Befestigungselements deformiert und der Gegenstand mittels des Deformationsteils am Karosserieblech befestigt wird.
Beschreibung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher auf einfache und zuverlässige Weise eine Klemmverbindung an einem Bauteil hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Klemmvorrichtung zur Befestigung an einem Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung zur Befestigung an einem Bauteil umfasst einen in eine Bauteilöffnung des Bauteils einsetzbaren Klemmkörper mit einer in einer Klemmkörperoberseite vorhandenen Klemmkörperöffnung, von welcher sich an zwei gegenüberliegenden Längsseiten jeweils zumindest ein Klemmflügel in eine von der Klemmkörperoberseite abgewandte Richtung erstreckt. Des Weiteren umfasst die Klemmvorrichtung einen mittels Verbindungselementen in die Klemmkörperöffnung eingehängten Spreizkörper mit zwei gegenüberliegenden, zur Hochrichtung der Klemmvorrichtung schräg angestellten Flanken, welche in Querrichtung der Klemmvorrichtung zwischen den Klemmflügeln angeordnet sind. Zudem umfasst die Klemmvorrichtung ein im Spreizkörper verankertes erstes Gewindeelement mit einem derart angeordneten Gewindebereich, dass durch Anziehen eines mit dem Gewindebereich in Eingriff gebrachten Gegengewindes eines zweiten Gewindeelements der Spreizkörper in eine Hubbewegung in Hochrichtung von einer abgesenkten Freigabestellung in eine angehobene Klemmstellung versetzbar ist, in welcher zum Verklemmen des Klemmkörpers am Bauteil die Klemmflügel in Querrichtung weiter nach außen gespreizt sind als in der Freigabestellung.
Das erste Gewindeelement kann ein parallel zur Hochrichtung ausgerichteter Gewindebolzen sein, der mit seinem Gewindebereich aus einer Spreizkörperoberseite herausragt, sodass durch Aufschrauben des als Mutter ausgebildeten zweiten Gewindeelements auf den Gewindebereich des Gewindebolzens der Spreizkörper von der abgesenkten Freigabestellung in die angehobene Klemmstellung versetzbar ist. Der Gewindebolzen kann zudem auch beispielsweise als elektrischer Kontaktierungspunkt genutzt werden, um zum Beispiel Leitungen oder auch im Wesentlichen starre Massivleiter zu kontaktieren.
Alternativ kann das erste Gewindeelement eine im Spreizkörper verankerte Mutter sein, sodass durch Einschrauben des als Schraube ausgebildeten zweiten Gewindeelements in den Gewindebereich der Mutter der Spreizkörper von der abgesenkten Freigabestellung in die angehobene Klemmstellung versetzbar ist. Im Gegensatz zu einer glatten Buchse mit Innengewinde kann die Mutter aufgrund ihrer Außengeometrie besonders gut verdrehfest im Spreizkörper verankert werden. Alternativ wäre es aber auch möglich, statt der Mutter eine Buchse mit Innengewinde vorzusehen. In dem Fall müssen nur entsprechende Vorkehrungen getroffen werden, damit die Buchse abgestimmt auf die auftretenden Drehmomente verdrehfest im Spreizkörper fixiert wird.
Für das erste und zweite Gewindeelement ist wesentlich, dass ihre jeweiligen Gewinde beziehungsweise Gewindebereiche aufeinander abgestimmt sind und somit miteinander in Eingriff gebracht werden können. Weist das eine Gewindeelement ein Außengewinde auf, so weist das andere Gewindeelement ein komplementäres Innengewinde und umgekehrt auf.
Die Klemmvorrichtung oder mehrere der Klemmvorrichtungen können beispielsweise dazu dienen, einen Verteilerkasten an einem Fahrzeugkarosseriebauteil zu befestigen. So kann die Klemmvorrichtung beispielsweise als ein Teil des Verteilerkastens ausgebildet sein. Genauso ist es aber auch möglich, dass die Klemmvorrichtung ein separates Teil ist, welches zunächst am Verteilerkasten angebracht wird, bevor die Klemmvorrichtung dafür genutzt wird, den Verteilerkasten an der Fahrzeugkarosserie zu befestigen. Andere Anwendungsmöglichkeiten der Klemmvorrichtung sind ebenfalls möglich.
Bei der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung kann also der Spreizkörper, welcher beispielsweise als eine Art Spreizkeil ausgebildet sein kann, in Hochrichtung relativ zu dem Klemmkörper bewegt werden. Durch Aufschrauben und somit Anziehen der besagten Mutter kann der in den Klemmkörper eingehängte Spreizkörper in Hochrichtung der Klemmvorrichtung von der abgesenkten Freigabestellung in die angehobene Klemmstellung translatorisch bewegt werden. Durch die schräg angestellten Flanken des Spreizkörpers werden während dieser Bewegung automatisch die Klemmflügel des Klemmkörpers nach außen gespreizt. Bei der Hubbewegung des Spreizkörpers gleiten die schräg angestellten Flanken des Spreizkörpers innenseitig an den Klemmflügeln des Klemmkörpers entlang und stellen diese seitlich auf, in Folge dessen diese Klemmflügel dann auf das Bauteil, an welchem die Klemmvorrichtung verklemmt werden soll, eine Klemmkraft ausüben. Die geometrischen Verhältnisse der Klemmvorrichtung sind dabei so eingestellt, dass in der Klemmstellung eine definierte Spreizung der Klemmflügel erfolgt, in Folge dessen auch eine definierte Klemmkraft erreicht wird. Die beim Anziehen der Mutter auftretenden Anzugskräfte gehen bei der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung zumindest im Wesentlichen direkt auf das Bauteil über.
Mit dem Anziehen der Mutter befestigt sich also die Klemmvorrichtung automatisch durch die beschriebene Klemmwirkung an dem Bauteil. Denn die beim Anziehen der Mutter auftretenden Anzugskräfte werden zumindest im Wesentlichen vollständig ins Bauteil eingeleitet, an welchem die Klemmvorrichtung verklemmt wird. Die Klemmvorrichtung weist zudem eine sehr geringe Anzahl von Teilen auf, was einerseits den Konstruktionsaufwand und Herstellaufwand für die Klemmvorrichtung sowie andererseits den Montageaufwand beim Verklemmen der Klemmvorrichtung am Bauteil begünstigt. Ferner ist die Klemmvorrichtung auch demontierbar und wiedereinsetzbar. Für die Klemmvorrichtung gibt es vielfältige Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise auch zur reinen Verwendung der Klemmvorrichtung als Befestigungsmittel.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das erste Gewindeelement einen Axialanschlag aufweist, der in Hochrichtung die Spreizkörperoberseite überragt und an welchem der Gewindebereich endet. Beim Aufschrauben des beispielsweise als Mutter ausgebildeten zweiten Gewindeelements auf das beispielsweise als Gewindebolzen ausgebildete erste Gewindeelement auftretende Kräfte können dadurch alleine durch den Axialanschlag aufgenommen werden, ohne dass beim Aufschrauben der Mutter die restliche Klemmvorrichtung in Mitleidenschaft gezogen wird. Insbesondere wenn die Klemmvorrichtung aus Kunststoff hergestellt ist, ist dies von Vorteil, da der Gewindebolzen mitsamt seinem besagten Axialanschlag vorzugsweise aus einem für Gewindebolzen gängigem Material, wie beispielsweise Stahl, hergestellt ist. Das gleiche Prinzip gilt auch für den Fall, dass das erste Gewindeelement eine Mutter und das zweite Gewindeelement eine Schraube ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Axialanschlag die Hubbewegung des Spreizkörpers und somit eine durch den Klemmkörper auf das Bauteil ausübbare Klemmkraft begrenzt. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die mittels der Klemmvorrichtung insgesamt auf das Bauteil ausübbare Klemmkraft einzustellen und zu begrenzen. Wird die Klemmvorrichtung beispielsweise im Zuge einer manuellen Montage am besagten Bauteil verklemmt, so kann ein Werker letztlich hinsichtlich der Einstellung der Klemmkraft an sich gar nichts falsch machen, da diese automatisch durch die Klemmvorrichtung begrenzt ist. Beschädigungen an der Klemmvorrichtung und am Bauteil können dadurch auf einfache Weise verhindert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verbindungselemente eine derartige Knickstelle aufweisen, dass diese sich bei der Bewegung von der Freigabestellung in die Klemmstellung von einer gestreckten Form in eine gestauchte und in Querrichtung ausgefahrene Stellung bewegen, in welcher das Bauteil zwischen einer Oberseite der Verbindungselemente und einer Klemmkörperunterseite eingeklemmt wird. Mit anderen Worten kann dadurch also das Bauteil in Hochrichtung zwischen den Verbindungselementen und dem Klemmkörper zusätzlich noch eingeklemmt werden. Dadurch kann die Klemmvorrichtung auf besonders stabile Weise am Bauteil verklemmt werden. Denn einerseits wird die Klemmvorrichtung mittels der nach außen ausgefahrenen Klemmflügel in Querrichtung am Bauteil verklemmt. Andererseits sorgen die Verbindungselemente zusätzlich noch für eine Verklemmung der Klemmvorrichtung am Bauteil in Hochrichtung.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Klemmkörper je Seite zwei der Klemmflügel aufweist, wobei in Längsrichtung der Klemmvorrichtung die jeweiligen Verbindungselemente zwischen den Klemmflügeln angeordnet sind. Durch diese symmetrische Anordnung ergibt sich eine besonders gleichmäßige Klemmkraftbeaufschlagung und somit eine besonders zuverlässige Verklemmung der Klemmvorrichtung am Bauteil.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in einer aus der Hochrichtung und Querrichtung aufgespannten Ebene der Querschnitt des Spreizkörpers ein gleichschenkliges Trapez bildet. Dadurch werden bei der Hubbewegung des Spreizkörpers die Klemmflügel parallel bzw. symmetrisch auseinanderbewegt und so an das betreffende Bauteil gedrückt, an welchem die Klemmvorrichtung verklemmt wird. Während des Anziehens der Mutter kann dadurch auf zuverlässige Weise verhindert werden, dass sich die Klemmvorrichtung beispielsweise auf unerwünschte Weise am Bauteil verkeilt. Denn durch die trapezförmige und symmetrische Formgebung des Spreizkörpers erfolgt auch eine gleichmäßige und symmetrische Klemmkraftbeaufschlagung durch die Klemmvorrichtung beim Anziehen der Mutter.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spreizkörperoberseite in der Klemmstellung bezogen auf die Hochrichtung bündig mit der Klemmkörperoberseite abschließt. Insbesondere ist der Spreizkörper im Bereich seiner Spreizkörperoberseite so dimensioniert, dass dieser nicht über die bündige Stellung hinaus bewegt werden kann. Dadurch ergibt sich eine automatische Begrenzung der Hubbewegung des Spreizkörpers und in Folge dessen auch eine automatische Begrenzung der beim Anziehen der Mutter auftretenden Klemmkräfte durch die Klemmvorrichtung. Durch den bündigen Abschluss der Spreizkörperoberseite in der Klemmstellung bezogen auf die Hochrichtung mit der Klemmkörperoberseite ergibt sich zudem der Vorteil, dass die Spreizkörperoberseite und die Klemmkörperoberseite so gut wie spaltfrei miteinander abschließen können. Die besagte Hubbegrenzung durch die angepasste Formgebung des Spreizkörpers und des Klemmkörpers trägt zudem dazu bei, dass keine unzulässig hohen Klemmkräfte von der Klemmvorrichtung auf das Bauteil ausgeübt werden können, was einerseits die Montage erleichtert und andererseits auch dafür sorgt, dass weder an der Klemmvorrichtung noch an dem Bauteil aufgrund zu hoher Klemmkräfte Schäden entstehen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in der Klemmstellung eine umlaufende Dichtung einen Spalt zwischen dem Spreizkörper und dem Klemmkörper ausfüllt. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass im verklemmten Zustand Flüssigkeiten oder dergleichen zwischen den Spreizkörper und Klemmkörper gelangen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Spreizkörper ein Spritzgussteil ist, wobei das erste Gewindeteil während des Spritzvorgangs umspritzt worden ist. Beispielsweise kann das erste Gewindeteil in ein geeignetes Spritzgusswerkzeug eingelegt werden, wonach anschließend ein Kunststoffmaterial in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt und dadurch das erste Gewindeteil während der Herstellung des Spreizkörpers zumindest teilweise mit umspritzt und dadurch im Spreizkörper verankert wird. Dadurch ist es unter anderem möglich, den Spreizkörper mitsamt dem umspritzten ersten Gewindeteil in großen Stückzahlen besonders kostengünstig herzustellen.
Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung umfasst zumindest die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung oder zumindest eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung, welche in eine Bauteilöffnung eines Bauteils eingesetzt und am Bauteil verklemmt ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Verbindungsanordnung sieht vor, dass die Bauteilöffnung in Längsrichtung der Klemmvorrichtung größer als die Klemmvorrichtung ist, wobei eine Klemmkraft, mittels welcher die Klemmvorrichtung am Bauteil verklemmt ist, derart durch die Geometrie der Klemmvorrichtung und des Bauteils begrenzt ist, dass bei einer vorgegebenen Kraft eine Verschiebung der Klemmvorrichtung entlang der Bauteilöffnung ermöglicht wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bauteil um ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs, wobei die Klemmvorrichtung Teil eines Verteilerkastens ist. In dem Fall kann beispielsweise am als Gewindebolzen ausgebildeten ersten Gewindeelement ein Massivleiter befestigt sein. Dadurch, dass ab einer vorgegebenen Kraft eine Verschiebung der Klemmvorrichtung entlang der Bauteilöffnung ermöglicht wird, können beispielsweise thermisch bedingte Ausdehnungen eines solchen Massivleiters problemlos ausgeglichen werden, sodass keine zu hohen mechanischen Spannungen an der Klemmvorrichtung, am Bauteil oder am Massivleiter auftreten. Die Klemmkraft der Klemmvorrichtung ist dabei vorzugsweise so eingestellt, dass einerseits die besagte Relativbewegung zum Ausgleich von Ausdehnungen ermöglicht und andererseits jedoch sichergestellt wird, dass auch bei beispielsweise im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs auftretenden Beschleunigungen und Vibrationen eine dennoch zuverlässige und permanente Fixierung der Klemmvorrichtung am besagten Bauteil, also beispielsweise am Karosseriebauteil, sichergestellt werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Figurenliste
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine Perspektivansicht einer Klemmvorrichtung, welche in eine Bauteilöffnung eines Bauteils eingesetzt worden ist, wobei die Klemmvorrichtung in einer Freigabestellung dargestellt ist, in welcher noch keine Klemmkraft mittels der Klemmvorrichtung auf das Bauteil ausgeübt wird;
2 eine Perspektivansicht der Klemmvorrichtung von schräg unten, während diese weiterhin in der Freigabestellung angeordnet ist;
3 eine weitere Perspektivansicht der Klemmvorrichtung von unten in ihrer Freigabestellung;
4 eine Seitenansicht der Klemmvorrichtung, wiederum in ihrer Freigabestellung;
5 eine Perspektivansicht der Klemmvorrichtung, wobei diese nun in einer Klemmstellung gezeigt ist, bei welcher die Klemmvorrichtung am Bauteil verklemmt ist;
6 eine Frontalansicht der Klemmvorrichtung in ihrer Klemmstellung;
7 eine Perspektivansicht von schräg unten auf die Klemmvorrichtung in ihrer Klemmstellung; und in
8 eine Perspektivansicht auf einen Gewindebolzen, welcher Teil der Klemmvorrichtung ist.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Eine Klemmvorrichtung 10, welche in eine Bauteilöffnung 12 eines Bauteils 14 eingesetzt worden ist, ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Die Klemmvorrichtung 10 ist in der vorliegenden Darstellung in einer Freigabestellung gezeigt, in welcher die Klemmvorrichtung 10 noch keine Klemmkräfte auf das Bauteil 14 ausübt. Sobald die Klemmvorrichtung 10 in einer hier nicht dargestellten Klemmstellung angeordnet worden ist, in welcher die Klemmvorrichtung 10 eine Klemmkraft auf das Bauteil 14 ausübt, bilden die Klemmvorrichtung 10 und das Bauteil 14 gemeinsam eine Verbindungsanordnung 16.
Die Klemmvorrichtung 10 umfasst einen Klemmkörper 18 mit einer in einer Klemmkörperoberseite 20 vorhandenen Klemmkörperöffnung 22, von welcher sich an zwei gegenüberliegenden Längsseiten jeweilige Klemmflügel 24 in eine von der Klemmkörperoberseite 20 abgewandte Richtung erstrecken. Zudem umfasst die Klemmvorrichtung 10 einen mittels Verbindungselementen 26 in die Klemmkörperöffnung 22 eingehängten Spreizkörper 28.
In 2 ist die Klemmvorrichtung 10 in einer Perspektivansicht von schräg unten dargestellt. In der vorliegenden Darstellung ist die Formgebung des Spreizkörpers 28 gut zu erkennen. In einer aus der Hochrichtung z und Querrichtung y der Klemmvorrichtung 10 aufgespannten Ebene bildet der Querschnitt des Spreizkörpers 28 ein gleichschenkliges Trapez. Dadurch umfasst der Spreizkörper 28 an seinen Längsseiten jeweilige zur Hochrichtung z schräg angestellte Flanken 30, welche in Querrichtung y der Klemmvorrichtung 10 zwischen den Klemmflügeln 24 angeordnet sind.
Des Weiteren umfasst die Klemmvorrichtung 10 einen parallel zur Hochrichtung z ausgerichteten Gewindebolzen 32, der im Spreizkörper 28 verankert ist und mit seinem hier nicht näher bezeichneten Gewindebereich aus einer Spreizkörperoberseite 34 (siehe beispielsweise 1) herausragt. Der Gewindebolzen 32 dient als ein erstes Gewindeelement.
Durch Aufschrauben einer hier nicht dargestellten Mutter auf den Gewindebereich des Gewindebolzens 32 kann der Spreizkörper 28 in eine Hubbewegung in Hochrichtung z von der hier gezeigten abgesenkten Freigabestellung in eine in den 5 bis 7 dargestellte angehobene Klemmstellung versetzt werden. Die Mutter dient als ein zweites Gewindeelement, welches mit dem als Gewindebolzen 32 ausgebildeten ersten Gewindeelement zusammenwirken kann. Beim Durchführen der Hubbewegung des Spreizkörpers 28 gemäß der vorliegenden Darstellung von unten nach oben, also in Richtung der Hochrichtung z, gleiten die abgeschrägten Flanken 30 innenseitig an den Klemmflügeln 24 entlang und spreizen diese dadurch in Querrichtung y nach außen. In Folge dessen legen sich die Klemmflügel 24 seitlich von innen im Bereich der Bauteilöffnung 12 des Bauteils 14 an dieses an und verklemmen die Klemmvorrichtung 10 in Querrichtung y am Bauteil 14.
Am Spreizkörper 28 ist zudem noch eine vorzugsweise umlaufende Dichtung 36 angebracht, welche dazu dient, in der angehobenen Klemmstellung einen Spalt zwischen dem Spreizkörper 28 und dem Klemmkörper 18 abzudichten.
In 3 ist die Klemmvorrichtung 10 alleine, also ohne das Bauteil 14, in einer weiteren Perspektivansicht von schräg unten gezeigt, wobei sich die Klemmvorrichtung 10 weiterhin wie in den 1 und 2 in ihrer Freigabestellung befindet. In der vorliegenden Darstellung ist nochmals gut zu erkennen, dass in Längsrichtung x die jeweiligen Verbindungselemente 26 zwischen den Klemmflügeln 24 angeordnet sind. Die Klemmflügel 24 weisen jeweilige in Längsrichtung x verlaufende Nuten 38 auf, welche dazu dienen, sich im Bereich der Bauteilöffnung 12 des Bauteils 14 ans Bauteil 14 anzulegen, wenn der Spreizkörper 28 von seiner hier dargestellten abgesenkten Freigabestellung in seine angehobene Klemmstellung versetzt worden ist, in Folge dessen die Klemmflügel 24 in Querrichtung y nach außen gespreizt worden sind.
In 4 ist die Klemmvorrichtung 10 mitsamt des Bauteils 14 in einer Seitenansicht gezeigt. Die jeweiligen Verbindungselemente 26, mittels welchen der Spreizkörper 28 mit dem Klemmkörper 18 verbunden ist, weisen jeweilige Knickstellen 40 auf. Diese dienen dazu, dass bei einer Hubbewegung des Spreizkörpers 28 in Hochrichtung z von der hier gezeigten abgesenkten Freigabestellung in die in den nachfolgenden Figuren noch gezeigte angehobene Klemmstellung die Verbindungselemente 26 sich in einer definierten Weise von der hier gezeigten gestreckten Form in eine gestauchte und in Querrichtung y ausgefahrene Stellung bewegen können. Die genaue Formgebung der Verbindungselemente 26 bei in der angehobenen Klemmstellung befindlichem Spreizkörper 28 wird noch anhand der nachfolgenden Figuren genauer ersichtlich.
In 5 ist die Klemmvorrichtung 10 in einer weiteren Perspektivansicht von schräg oben gezeigt, wobei die Klemmvorrichtung 10 nun an dem Bauteil 14 verklemmt worden ist. Dafür wurde eine hier nicht dargestellte Mutter auf den Gewindebereich des Gewindebolzens 32 aufgeschraubt und solange angezogen, bis dadurch der Spreizkörper 28 mit seinem trapezförmigen Querschnitt von seiner in den 1 bis 4 gezeigten abgesenkten Freigabestellung in die hier gezeigte angehobene Klemmstellung bewegt worden ist. In der Klemmstellung schließen die Spreizkörperoberseite 34 und die Klemmkörperoberseite 20 bezogen auf die Hochrichtung z bündig miteinander ab. Dies kann unter anderem dadurch realisiert werden, dass der Spreizkörper 28 in seinem oberen Bereich einen hier nicht erkennbaren stufenförmigen Absatz aufweist, welcher beim Anziehen der Mutter irgendwann während der Hubbewegung nach oben beispielsweise an einer Unterseite des Klemmkörpers 18 zum Anliegen kommt. Dadurch wird die Hubbewegung des Spreizkörpers 28 nach oben automatisch begrenzt.
In der vorliegenden Darstellung ist zudem zu erkennen, dass der Gewindebolzen 32 einen Axialanschlag 42 aufweist, der in Hochrichtung z die Spreizkörperoberseite 34 überragt und an welchem der nicht näher bezeichnete Gewindebereich des Gewindebolzens 32 endet. Der Axialanschlag 42 dient insbesondere dazu, beim Aufschrauben der hier nicht gezeigten Mutter auftretende Kräfte aufzunehmen, sodass keine Anpresskräfte auf die Klemmvorrichtung 10 übertragen werden.
In 6 ist die Klemmvorrichtung 10 ohne das Bauteil 14 in ihrer Klemmstellung in einer Frontalansicht gezeigt. Vergleicht man die vorliegende Darstellung beispielsweise mit den Darstellungen in den 2 und 3 ist gut zu erkennen, dass der Spreizkörper 28 in Hochrichtung z eine Hubbewegung vollzogen hat. Aufgrund dieser Hubbewegung wurden die Klemmflügel 24 in Querrichtung y nach außen gedrückt. Dadurch üben die Klemmflügel 24 eine Klemmkraft auf das hier nicht dargestellte Bauteil 14 aus, in Folge dessen die gesamte Klemmvorrichtung 10 in Querrichtung y am Bauteil 14 verklemmt wird.
Die zuvor bereits erwähnten Knickstellen 40 an den Verbindungselementen 26 sind vorliegend nochmals gut zu erkennen. In Folge der Hubbewegung des Spreizkörpers 28 von seiner abgesenkten Freigabestellung in die hier gezeigte angehobene Klemmstellung werden die Verbindungselemente 26 vor allem bezogen auf die Hochrichtung z der Klemmvorrichtung 10 gestaucht und gleichzeitig in Querrichtung y nach außen ausgefahren. Die jeweiligen Knickstellen 40 tragen dazu bei, dass bei der Bewegung von der Freigabestellung in die Klemmstellung eine definierte Verformung von der gestreckten Form in die hier gezeigte gestauchte und in Querrichtung y ausgefahrene Form vollzogen wird.
Das hier nicht dargestellte Bauteil 14 wird zwischen einer Oberseite 44 der jeweiligen Verbindungselemente 26 und einer Klemmkörperunterseite 46 eingeklemmt. Dadurch wird die Klemmvorrichtung 10 zusätzlich in Hochrichtung z an dem hier nicht dargestellten Bauteil 14 fixiert.
In 7 ist die Klemmvorrichtung 10 mitsamt dem Bauteil 14 in einer weiteren Perspektivansicht von schräg unten dargestellt, wobei der Spreizkörper 28 sich wiederum in seiner angehobenen Klemmstellung befindet. Vorliegend ist nochmals gut zu erkennen, dass der Spreizkörper 28 aufgrund seines trapezförmigen Querschnitts und seiner angehobenen Klemmstellung die Klemmflügel 24 nach außen abgespreizt hat. Zudem wird hier auch nochmal ersichtlich, wie die Verbindungselemente 26 aufgrund der Hubbewegung des Spreizkörpers 28 in Hochrichtung z gestaucht und seitlich ausgefahren worden sind.
In 8 ist der Gewindebolzen 32, welcher vorzugsweise in den Spreizkörper 28 eingespritzt ist, alleine in einer Perspektivansicht gezeigt. In der vorliegenden Darstellung ist der Axialanschlag 42 nochmals gut zu erkennen. Des Weiteren sieht man, dass der Gewindebolzen 32 einen verbreiterten Kopfbereich 48 aufweist, sodass der in den Spreizkörper 28 integrierte Gewindebolzen 32 zuverlässig im Spreizkörper 28 verankert bleibt.
Die in der angehobenen Klemmstellung ausgeübten Klemmkräfte durch die Klemmflügel 24 und die Verbindungselemente 26 werden vorzugsweise so eingestellt, dass ab einer vorbestimmten Kraftausübung in Längsrichtung x eine Relativbewegung der gesamten Klemmvorrichtung 10 relativ zum Bauteil 14 innerhalb der als Langloch ausgebildeten Bauteilöffnung 12 ermöglicht wird (siehe u.a. 1).
Wie bereits erwähnt, wird die Klemmvorrichtung 10 in der angehobenen Klemmstellung des Spreizkörpers 28 sowohl in Hochrichtung z als auch in Querrichtung y am Bauteil verklemmt und somit fixiert. In Folge dessen ergibt sich in Längsrichtung x lediglich eine kraftschlüssige Fixierung der Klemmvorrichtung 10 am Bauteil 14. In Querrichtung y und in Hochrichtung z hingehen wird eine formschlüssige Fixierung erzielt.
Die am Bauteil 14 wirkenden Klemmkräfte, mittels welcher die Klemmvorrichtung 10 am Bauteil 14 verklemmt wird, werden vorzugsweise durch die Geometrie der Klemmvorrichtung 10 einerseits und andererseits durch die Geometrie des Bauteils 14 so begrenzt, dass ab einer vorgegebenen Kraft in Längsrichtung x die besagte Verschiebung der Klemmvorrichtung 10 in Längsrichtung x entlang der Bauteilöffnung 12 ermöglicht wird. Die Klemmvorrichtung kann sich also dann relativ zu dem Bauteil 14 in Längsrichtung x verschieben.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Gewindebolzen 32 als elektrische Kontaktierung für einen Massivleiter genutzt wird. Derartige Massivleiter können sich aufgrund thermischer Einflüsse ausdehnen. Um zu vermeiden, dass bei einer solchen Ausdehnung zu hohe mechanische Spannungen am Bauteil 14, an der Klemmvorrichtung 10 und/oder am Massivleiter auftreten, kann es vorgesehen sein, dass ab einem bestimmten Kraftgrenzwert die besagte Relativverschiebung der Klemmvorrichtung 10 in Längsrichtung x innerhalb der als Langloch ausgebildeten Bauteilöffnung 12 ermöglicht wird.
Bezugszeichenliste

10: Klemmvorrichtung
12: Bauteilöffnung
14: Bauteil
16: Verbindungsanordnung
18: Klemmkörper
20: Klemmkörperoberseite
22: Klemmkörperöffnung
24: Klemmflügel
26: Verbindungselement
28: Spreizkörper
30: schräg angestellte Flanke des Spreizkörpers
32: Gewindebolzen
34: Spreizkörperoberseite
36: Dichtung
38: Nut am Klemmflügel
40: Knickstelle am Verbindungselement
42: Axialanschlag des Gewindebolzens
44: Oberseite des Verbindungselements
46: Klemmkörperunterseite
x: Längsrichtung der Klemmvorrichtung
y: Querrichtung der Klemmvorrichtung
z: Hochrichtung der Klemmvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3002525 A1 [0003]
DE 4300710 A1 [0004]

Claims

Klemmvorrichtung (10) zur Befestigung an einem Bauteil (14), umfassend - einen in eine Bauteilöffnung (12) einsetzbaren Klemmkörper (18) mit einer in einer Klemmkörperoberseite (20) vorhandenen Klemmkörperöffnung (22), von welcher sich an zwei gegenüberliegenden Längsseiten jeweils zumindest ein Klemmflügel (24) in eine von der Klemmkörperoberseite (20) abgewandte Richtung erstreckt; - einen mittels Verbindungselementen (26) in die Klemmkörperöffnung (22) eingehängten Spreizkörper (28) mit zwei gegenüberliegenden, zur Hochrichtung (z) der Klemmvorrichtung (10) schräg angestellten Flanken (30), welche in Querrichtung (y) der Klemmvorrichtung (10) zwischen den Klemmflügeln (24) angeordnet sind; - ein im Spreizkörper (28) verankertes erstes Gewindeelement (32) mit einem derart angeordneten Gewindebereich, dass durch Anziehen eines mit dem Gewindebereich in Eingriff gebrachten Gegengewindes eines zweiten Gewindeelements der Spreizkörper (28) in eine Hubbewegung in Hochrichtung (z) von einer abgesenkten Freigabestellung in eine angehobene Klemmstellung versetzbar ist, in welcher zum Verklemmen des Klemmkörpers (18) am Bauteil (14) die Klemmflügel (24) in Querrichtung (y) weiter nach außen gespreizt sind als in der Freigabestellung.
Klemmvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewindeelement ein parallel zur Hochrichtung (z) ausgerichteter Gewindebolzen (32) ist, der mit seinem Gewindebereich aus einer Spreizkörperoberseite (34) herausragt, sodass durch Aufschrauben des als Mutter ausgebildeten zweiten Gewindeelements auf den Gewindebereich des Gewindebolzens (32) der Spreizkörper (28) von der abgesenkten Freigabestellung in die angehobene Klemmstellung versetzbar ist.
Klemmvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewindeelement (32) eine im Spreizkörper (28) verankerte Mutter ist, sodass durch Einschrauben des als Schraube ausgebildeten zweiten Gewindeelements in den Gewindebereich der Mutter der Spreizkörper (28) von der abgesenkten Freigabestellung in die angehobene Klemmstellung versetzbar ist.
Klemmvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewindeelement (32) einen Axialanschlag (42) aufweist, der in Hochrichtung (z) die Spreizkörperoberseite (34) überragt und an welchem der Gewindebereich endet.
Klemmvorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (42) die Hubbewegung des Spreizkörpers (28) und somit eine durch den Klemmkörper (18) auf das Bauteil (14) ausübbare Klemmkraft begrenzt
Klemmvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (26) eine derartige Knickstelle (40) aufweisen, dass diese sich bei der Bewegung von der Freigabestellung in die Klemmstellung von einer gestreckten Form in eine gestauchte und in Querrichtung (y) ausgefahrene Stellung bewegen, in welcher das Bauteil (14) zwischen einer Oberseite (44) der Verbindungselemente (26) und einer Klemmkörperunterseite (46) eingeklemmt wird.
Klemmvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (18) je Seite zwei der Klemmflügel (24) aufweist, wobei in Längsrichtung (x) der Klemmvorrichtung (10) die jeweiligen Verbindungselemente (26) zwischen den Klemmflügeln (24) angeordnet sind.
Klemmvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer aus der Hochrichtung (z) und Querrichtung (y) aufgespannten Ebene der Querschnitt des Spreizkörpers (28) ein gleichschenkliges Trapez bildet.
Klemmvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizkörperoberseite (34) in der Klemmstellung bezogen auf die Hochrichtung (z) bündig mit der Klemmkörperoberseite (20) abschließt.
Klemmvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Klemmstellung eine umlaufende Dichtung (36) einen Spalt zwischen dem Spreizkörper (28) und dem Klemmkörper (18) ausfüllt.
Klemmvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizkörper (28) ein Spritzgussteil ist, wobei das erste Gewindeelement (32) während des Spritzgussvorgangs umspritzt worden ist.
Verbindungsanordnung (16), umfassend zumindest eine Klemmvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche in einer Bauteilöffnung (12) eines Bauteils (14) eingesetzt und am Bauteil (14) verklemmt ist.
Verbindungsanordnung (16) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilöffnung (12) in Längsrichtung (x) der Klemmvorrichtung (10) größer als die Klemmvorrichtung (10) ist, wobei eine Klemmkraft, mittels welcher die Klemmvorrichtung (10) am Bauteil (14) verklemmt ist, derart durch die Geometrie der Klemmvorrichtung (10) und des Bauteils (14) begrenzt ist, dass ab einer vorgegebenen Kraft eine Verschiebung der Klemmvorrichtung (10) entlang der Bauteilöffnung (12) ermöglicht wird.
Verbindungsanordnung (16) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (14) ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs und die Klemmvorrichtung (10) Teil eines Verteilerkastens ist.