DE102019206750A1

DE102019206750A1 - Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil

Info

Publication number: DE102019206750A1
Application number: DE102019206750.6A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Radanovic; Pavel Vrsecky
Original assignee: Witte Automotive GmbH
Current assignee: Witte Automotive GmbH
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-11-12
Also published as: US20200355207A1; US11592044B2; CN111911491B; CN111911491A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen einem ersten Bauteil (B) und einem zweiten Bauteil, umfassend eine elastische Zentrieranordnung (2), welche zum Zentrieren der Vorrichtung (1) in einer Nominalposition am ersten Bauteil (B) vorgesehen ist, insbesondere dazu ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil.
Eine derartige Vorrichtung ist grundsätzlich bekannt und kommt beispielsweise im Fahrzeugbau zum Einsatz, insbesondere wenn es darum geht, zwei Bauteile über einen toleranzbehafteten Fügespalt hinweg miteinander zu verschrauben. Die Vorrichtung wird hierzu zwischen den zu verbindenden Bauteilen angeordnet und ein Schraubelement zum Verschrauben der Bauteile, zum Beispiel eine Schraube oder ein Gewindebolzen, wird durch entsprechend vorgesehene Öffnungen in den Bauteilen und durch die Vorrichtung hindurchgeführt. Beim Verschrauben des Schraubelements wird das Ausgleichselement über eine zwischen das Schraubelement und das Ausgleichselement geschaltete Mitnahmefeder relativ zu dem Grundelement verdreht und dadurch aus seiner Ausgangsposition axial zu dem Grundelement bewegt, z. B. aus dem Grundelement herausgefahren, bis es seine Ausgleichsposition erreicht, in welcher das Grundelement und das Ausgleichselement jeweils an einem der Bauteile anliegen und so den Fügespalt überbrücken.
Weiterhin sind insbesondere zu einer Montage einer Reling an einem Dach eines Fahrzeugs vorgesehene Vorrichtungen zum Ausgleichen von Toleranzen in einem Abstand zwischen einem Dachblech (= erstes Bauteil) des Fahrzeugs und einer darunter befindlichen Trägerstruktur (= zweites Bauteil) in Richtung einer Längsmittelachse bekannt. Hierzu wird die Vorrichtung mittels eines Befestigungselements in eine dafür vorgesehene Aussparung des Dachblechs eingeclipst und das Ausgleichselement soweit aus dem Grundelement herausgedreht, bis es sich nach unten an der darunterliegenden Trägerstruktur abstützt und das Dachblech untergreifende Cliparme des Befestigungselements sich nach oben an dem Dachblech abstützen. Das Befestigungselement nimmt dabei das erste Bauteil zwischen dem Cliparm und einem Gegenlager auf, welches sich von dem Grundkörper radial nach außen erstreckt und in Richtung der Cliparme geneigt ist. Ein Abschnitt des Grundelements ragt dabei nach oben über das Dachblech hinaus und bildet eine Anlagefläche für die zu montierende Reling. Damit sich die Vorrichtung leicht in die Aussparung der Dachhaut einclipsen lässt, sind die Cliparme des Befestigungselements vergleichsweise weich ausgebildet. Gleichzeitig soll sich die Vorrichtung in einem montierten Zustand an beiden Bauteilen fest abstützen, weshalb das Ausgleichselement selbst dann noch weiter aus dem Grundelement herausgedreht wird, wenn es bereits mit der Trägerstruktur in Eingriff steht, woraus ein Nachgeben der Cliparme resultieren kann. Um dies zu vermeiden, ist eine Spreizsicherung vorgesehen, welche eine Auslenkung des Cliparms aus seiner Ruheposition in eine Richtung weg von dem Grundkörper verhindert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil umfasst eine elastische Zentrieranordnung, welche zum Zentrieren der Vorrichtung in einer vorgegebenen Nominalposition am ersten Bauteil vorgesehen ist, insbesondere dazu ausgebildet ist. Die elastische Zentrieranordnung ist insbesondere ausgebildet als eine elastische Kontur und/oder ein elastischer Körper.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird sichergestellt, dass sich die Vorrichtung während einer Montage, insbesondere in jeder möglichen Einbauposition der Vorrichtung, stets in der Nominalposition befindet, da sie durch die elastische Zentrieranordnung, insbesondere durch eine Federkraft der elastischen Zentrieranordnung, in der Nominalposition gehalten wird. Dadurch wird die Montage erheblich erleichtert. Insbesondere in ungünstigen Montagepositionen, in welchen kein direkter Blick auf die Vorrichtung und/oder das erste Bauteil und/oder ein Schraubelement der Vorrichtung möglich ist, wodurch beispielsweise das Schraubelement entsprechend ohne direkte Sicht in die Vorrichtung eingeführt werden muss und/oder ein Werkzeug ohne direkte Sicht an das Schraubelement, insbesondere an einen Schraubenkopf des Schraubelements, geführt werden muss, wird die Montage durch die erfindungsgemäße Lösung erheblich erleichtert, da auf diese Weise sichergestellt ist, dass sich die Vorrichtung und somit auch das Schraubelement stets an der gleichen Position befinden. Beispielsweise wird dadurch ein aufwändiges Suchen des Schraubelementes, insbesondere des Schraubenkopfes, zum Beispiel durch manuelles Ertasten, und eine entsprechend aufwändige Positionierung des Werkzeugs am Schraubelement vermieden.
Die elastische Zentrieranordnung ist insbesondere derart ausgebildet, dass die eigentliche Funktion der Vorrichtung, d. h. das Ausgleichen von Toleranzen zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil, durch die elastische Zentrieranordnung nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere ist die elastische Zentrieranordnung derart ausgebildet, dass Lateralkräfte den Toleranzausgleich, insbesondere die Funktion der Vorrichtung, insbesondere ein Ausdrehen eines Ausgleichselementes, nicht negativ beeinflussen. Daher ist vorteilhafterweise eine Elastizität der elastischen Zentrieranordnung derart vorgegeben, dass eine Kraft, welche zum elastischen Verformen der elastischen Zentrieranordnung oder eines einer Gewichtskraft der Vorrichtung jeweils entgegenwirkenden Bereichs der elastischen Zentrieranordnung erforderlich ist, gerade ausreichend groß ist, um die Vorrichtung entgegen ihrer Gewichtskraft in der Nominalposition zu halten. Die elastische Zentrieranordnung ist somit vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass die aus der Elastizität resultierenden Federkräfte der elastischen Zentrieranordnung nur das Gewicht der Vorrichtung ausgleichen und die Vorrichtung somit im Gleichgewicht in der Nominalposition, insbesondere am ersten Bauteil, halten.
In einer möglichen Ausführungsform ist die elastische Zentrieranordnung an einem, insbesondere zur Befestigung der Vorrichtung am ersten Bauteil vorgesehenen, Befestigungselement angeordnet oder ausgebildet. Das Befestigungselement ist bereits ein Bestandteil der Vorrichtung, es dient insbesondere dem Anordnen und Halten der Vorrichtung am ersten Bauteil. Dabei ist die Vorrichtung jedoch nicht, zumindest nicht in alle Richtungen, fest fixiert am ersten Bauteil. Durch die Anordnung oder Ausbildung der elastischen Zentrieranordnung an diesem Befestigungselement wird ein zusätzliches Bauteil vermieden, wodurch ein Montageaufwand der Vorrichtung reduziert wird. Zudem erfüllt das Befestigungselement mit der elastischen Zentrieranordnung nun des Weiteren die Aufgabe des Zentrierens der Vorrichtung in der Nominalposition, d. h. die Vorrichtung wird mittels des Befestigungselementes gleichzeitig am ersten Bauteil gehalten und in der Nominalposition zentriert, so dass die anschließende weitere Montage, wie oben bereits beschrieben, erheblich erleichtert wird.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst die elastische Zentrieranordnung eine Mehrzahl elastischer Zentrierelemente. Dadurch wird beispielsweise eine Abstützung der Vorrichtung mittels der elastischen Zentrieranordnung in mehrere Richtungen ermöglicht, wodurch die Zentrierung in der Nominalposition beispielsweise unabhängig von einer jeweiligen Einbauposition der Vorrichtung sichergestellt ist. Die Vorrichtung wird somit vorteilhafterweise in jeder möglichen Einbauposition der Vorrichtung in der Nominalposition zentriert. Des Weiteren ist dadurch beispielsweise keine exakte Ausrichtung der elastischen Zentrieranordnung und/oder der Vorrichtung erforderlich, um beispielsweise sicherzustellen, dass stets die Gewichtskraft der Vorrichtung durch die elastische Zentrieranordnung abgestützt wird. Hierzu ist insbesondere die Federkraft mindestens eines nach unten ausgerichteten elastischen Zentrierelementes erforderlich, wobei diese durch die Elastizität dieses Zentrierelements verursachte Federkraft dann nach oben wirkt und somit der Gewichtskraft der Vorrichtung entgegenwirkt. Durch das Vorsehen mehrerer solcher elastischen Zentrierelemente ist sichergestellt, dass stets mindestens eines dieser elastischen Zentrierelemente nach unten ausgerichtet ist, oder dies wird zumindest erleichtert. Daher ist vorteilhafterweise auch vorgesehen, dass die elastischen Zentrierelemente über einen Umfang, insbesondere Außenumfang, des Befestigungselementes, insbesondere eines ringförmigen und/oder hohlzylindrischen, Grundkörpers des Befestigungselementes, verteilt angeordnet oder ausgebildet sind.
Die elastischen Zentrierelemente sind vorteilhafterweise derart angeordnet und ausgebildet, insbesondere in einer derartigen Anzahl und/oder Verteilung, insbesondere über den Umfang, insbesondere Außenumfang, des Befestigungselementes, dass im am ersten Bauteil angeordneten Zustand der Vorrichtung ein Kraftpolygon von durch die Zentrierelemente auf das erste Bauteil wirkenden Kräften stets geschlossen bleibt und/oder sich Zentrierungskräfte der elastischen Zentrierelemente stets ausgleichen. Dadurch wird die Vorrichtung sicher in der Nominalposition zentriert. Zudem werden dadurch negative Einflüsse auf die Funktion der Vorrichtung, d. h. auf die Durchführung des Toleranzausgleichs, vermieden.
Die elastischen Zentrierelemente sind beispielsweise jeweils als eine Zunge ausgebildet, wobei eine jeweilige Zungenwurzel am Außenumfang des Befestigungselementes angeordnet ist, sich die jeweilige Zunge, zumindest im Wesentlichen, in eine Umfangsrichtung des Befestigungselements, insbesondere des Grundkörpers, erstreckt, die jeweilige Zunge somit in diese Umfangsrichtung gekrümmt ausgebildet ist, und eine Zungenspitze einen größten radialen Abstand zum Außenumfang des Befestigungselementes, insbesondere des Grundkörpers, aufweist. Die elastischen Zentrierelemente sind somit jeweils spiralförmig oder spiralabschnittsförmig am Befestigungselement, insbesondere am Grundkörper, angeordnet. Sie sind somit insbesondere jeweils als eine Biegefeder, insbesondere als eine in Biegerichtung und somit in Federspannrichtung gekrümmte Biegefeder, ausgebildet. Dadurch wird auf besonders einfache Weise eine besonders gute Elastizität und somit Federkraft der elastischen Zentrierelemente und eine besonders gute Zentrierwirkung in der Nominalposition erreicht, wobei vorteilhafterweise ein Anordnen der Vorrichtung in dieser Nominalposition, insbesondere am ersten Bauteil, durch die elastischen Zentrierelemente nicht behindert wird.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Befestigungselement mindestens eine Haltestruktur, insbesondere einen Montageclips und/oder ein Rastelement, zum Anordnen der Vorrichtung an dem ersten Bauteil, insbesondere durch Einclipsen und/oder Einrasten am ersten Bauteil. Dadurch kann die Vorrichtung am ersten Bauteil angeordnet und daran gehalten werden.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein hohlzylindrisches Grundelement, welches eine Längsmittelachse definiert, und ein mit dem Grundelement in Gewindeeingriff stehendes hohlzylindrisches Ausgleichselement. Dadurch wird vorteilhafterweise der Toleranzausgleich zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil ermöglicht. Das Ausgleichselement wird hierzu vorteilhafterweise derart weit aus dem Grundelement herausgedreht, bis das Ausgleichselement an einem der Bauteile anliegt, insbesondere am zweiten Bauteil, und das Grundelement und/oder das mit diesem verbundene Befestigungselement am anderen Bauteil anliegt, insbesondere am ersten Bauteil. Das Befestigungselement kann dabei beispielsweise mit dem Grundelement fest verbunden oder einteilig mit diesem ausgebildet sein. Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Befestigungselement beweglich, insbesondere parallel zur Längsmittelachse beweglich, mit dem Grundelement verbunden ist. In einer weiteren Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Befestigungselement über ein Verbindungselement mit dem Grundelement verbunden ist, beispielsweise fest verbunden oder beweglich, insbesondere parallel zur Längsmittelachse beweglich, mit dem Grundelement verbunden. Die bewegliche Verbindung des Befestigungselementes mit dem Grundelement kann dabei beispielsweise durch eine bewegliche Verbindung des Befestigungselementes mit dem Verbindungselement und/oder durch eine bewegliche Verbindung des Verbindungselementes mit dem Grundelement realisiert sein. Die jeweilige Verbindung von Befestigungselement und Grundelement ist beispielsweise abhängig von einer jeweiligen Ausbildung und/oder Funktionsweise der Vorrichtung.
Vorteilhafterweise ist, insbesondere um den Toleranzausgleich vornehmen zu können, das Ausgleichselement durch Verdrehen relativ zu dem Grundelement aus einer Ausgangsposition in eine Ausgleichsposition bewegbar. Vorteilhafterweise ist ein sich durch einen inneren Hohlraum des Grundelements und einen inneren Hohlraum des Ausgleichselements hindurch erstreckendes Schraubelement zur Verschraubung mit dem ersten Bauteil vorgesehen. In dem inneren Hohlraum des Ausgleichselements ist vorteilhafterweise ein Mitnahmeelement angeordnet, welches mit dem durch die Hohlräume hindurchgeführten Schraubelement derart in Reibeingriff steht, dass ein durch das Schraubelement ausgeübtes Drehmoment an das Ausgleichselement übertragbar ist. Hierdurch ist in einfacher und zuverlässiger Weise ein Ausgleich von Toleranzen eines zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil befindlichen Bauraums möglich, denn das Schraubelement gerät in Eingriff mit dem Mitnahmeelement, so dass, wenn das Schraubelement zur Verschraubung der Bauteile verdreht wird, beispielsweise rechts herum, durch das Mitnahmeelement ein Drehmoment an das Ausgleichselement übertragen wird, welches eine Verdrehung des Ausgleichselements relativ zu dem Grundelement bewirkt, wodurch sich das Ausgleichselement entlang der Längsmittelachse aus dem Grundelement herausbewegt. Sobald das Ausgleichselement so weit aus dem Grundelement herausgedreht ist, dass ein Anlageabschnitt desselben an dem zweiten Bauteil anliegt, übersteigt ein Reibmoment zwischen dem zweiten Bauteil und dem Anlageabschnitt das von dem Mitnahmeelement übertragbare Drehmoment und das Ausgleichselement wird nicht weiter aus dem Grundelement herausgedreht. Das Ausgleichselement hat somit eine als Ausgleichsposition bezeichnete Position eingenommen. Beispielsweise können nun die Bauteile durch weiteres Schrauben des Schraubelementes, nun in das erste Bauteil hinein, aneinander befestigt werden oder es kann ein drittes Bauteil am ersten Bauteil und/oder zweiten Bauteil befestigt werden.
Zur Ausbildung der elastischen Zentrieranordnung, insbesondere der elastischen Zentrierelemente, und vorteilhafterweise auch des Befestigungselementes wird insbesondere ein Material verwendet, welches, zumindest in einem geschmolzenen Zustand, ein gutes Fließverhalten aufweist. Insbesondere wird hierfür ein entsprechender Kunststoff verwendet. Die elastische Zentrieranordnung wird, vorteilhafterweise gemeinsam mit dem Befestigungselement, insbesondere in einem Spritzgussverfahren hergestellt, insbesondere in einem Kunststoffspritzgussverfahren. Hierfür ist ein gutes Fließverhalten des verwendeten Materials, insbesondere des verwendeten Kunststoffs, besonders vorteilhaft, um ein gutes Einfließen des Materials in eine Spritzgussform, insbesondere ein Ausfüllen aller vorgesehenen Kavitäten der Spritzgussform, und somit ein gutes Ergebnis des Spritzgussverfahrens sicherzustellen.
Die elastische Zentrieranordnung ist insbesondere derart ausgebildet, dass weder eine Montage der Vorrichtung, d. h. ein Zusammenbau der Vorrichtung, noch eine Montage der Vorrichtung am ersten Bauteil, beispielweise an einem Lagerbügel eines Fahrzeugs, durch die elastische Zentrieranordnung beeinträchtigt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 schematisch in Draufsicht eine an einem ersten Bauteil angeordnete Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen dem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil,
2 schematisch eine perspektivische Darstellung der am ersten Bauteil angeordneten Vorrichtung,
3 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Befestigungsel ementes,
4 schematisch eine weitere perspektivische Darstellung des Befestigungsel ementes,
5 schematisch eine Seitenansicht des Befestigungselementes,
6 schematisch das Befestigungselement in Draufsicht,
7 schematisch eine weitere Seitenansicht des Befestigungselementes,
8 schematisch eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung,
9 schematisch eine weitere perspektivische Darstellung der Vorrichtung, und
10 schematisch eine perspektivische Längsschnittdarstellung der Vorrichtung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen einer an einem ersten Bauteil B angeordneten Vorrichtung 1 zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen dem ersten Bauteil B und einem nicht dargestellten zweiten Bauteil, wobei 1 dies in einer Draufsicht zeigt und 2 dies in einer perspektivischen Darstellung zeigt. Die Vorrichtung 1 ist hier in einer Aufnahmeausnehmung A im ersten Bauteil B angeordnet.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine elastische Zentrieranordnung 2, welche zum Zentrieren der Vorrichtung 1 in einer vorgegebenen Nominalposition am ersten Bauteil B vorgesehen ist, insbesondere dazu ausgebildet ist. Mittels dieser elastischen Zentrieranordnung 2 ist die Vorrichtung 1 im dargestellten Beispiel an einer Innenwandung der Aufnahmeausnehmung A im ersten Bauteil B abgestützt und wird dadurch mittels der elastischen Zentrieranordnung 2 zentriert in dieser Aufnahmeausnehmung A und somit in dieser vorgegebenen Nominalposition gehalten. Hierzu ist insbesondere ein Durchmesser der elastischen Zentrieranordnung 2 in einem ungespannten Zustand, d. h. in einem nicht entgegen der Elastizität der elastischen Zentrieranordnung 2 gespannten Zustand der elastischen Zentrieranordnung 2, mindestens gleich groß wie ein Innendurchmesser der Aufnahmeausnehmung A oder größer, insbesondere geringfügig größer, als dieser Innendurchmesser der Aufnahmeausnehmung A, so dass die elastische Zentrieranordnung 2 durch das Anordnen der Vorrichtung 1 in der Ausnahmeausnehmung A leicht elastisch verformt und somit leicht gespannt wird, um die Vorrichtung 1 zentriert in der Nominalposition in der Aufnahmeausnehmung A zu halten.
Zudem liegt ein oberer Rand der elastischen Zentrieranordnung 2 an einem öffnungsseitigen Aufnahmehinterschnitt H der Aufnahmeausnehmung A an, so dass auch ein Verkippen der Vorrichtung 1 verhindert ist und die Vorrichtung 1 auch insofern zentriert in der Nominalposition gehalten ist.
Die elastische Zentrieranordnung 2 ist insbesondere ausgebildet als eine elastische Kontur und/oder ein elastischer Körper. Im hier dargestellten Beispiel ist diese elastische Zentrieranordnung 2 ein Bestandteil eines Befestigungselementes 3, welches insbesondere zur Befestigung der Vorrichtung 1 am ersten Bauteil B vorgesehenen ist. D. h. im hier dargestellten Beispiel ist die elastische Zentrieranordnung 2 an diesem Befestigungselement 3 ausgebildet, insbesondere gemeinsam mit diesem ausgebildet, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren, so dass das Befestigungselement 3 auch die elastische Zentrieranordnung 2 umfasst.
In den 1 und 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur das Befestigungselement 3 mit der elastischen Zentrieranordnung 2 mit durchgezogenen Linien dargestellt, während das erste Bauteil B und die anderen Komponenten der Vorrichtung 1 mit gestrichelten Linien dargestellt sind.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Befestigungselementes 3 mit der elastischen Zentrieranordnung 2. 4 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des Befestigungselementes 3 mit der elastischen Zentrieranordnung 2. 5 zeigt eine Seitenansicht des Befestigungselementes 3 mit der elastischen Zentrieranordnung 2 und 6 zeigt das Befestigungselement 3 mit der elastischen Zentrieranordnung 2 in Draufsicht. 7 zeigt eine weitere Seitenansicht des Befestigungselementes 3 mit der elastischen Zentrieranordnung 2.
Die Vorrichtung 1 ist nochmals in den 8 bis 10 gezeigt, hier aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils ohne das erste Bauteil B. Dabei zeigen die 8 und 9 die Vorrichtung 1 in zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten und 10 zeigt eine perspektivische Längsschnittdarstellung der Vorrichtung 1. In den 8 bis 10 ist zudem auch ein Ausgleichselement 4 der Vorrichtung 1 gezeigt, welches aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 1 und 2 nicht dargestellt ist.
Die elastische Zentrieranordnung 2 umfasst im dargestellten Beispiel eine Mehrzahl elastischer Zentrierelemente 5. In der hier dargestellten Ausführungsform sind dies vier elastische Zentrierelemente 5. Diese elastischen Zentrierelemente 5 sind vorteilhafterweise über einen Umfang, insbesondere Außenumfang, des Befestigungselementes 3 verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, angeordnet oder ausgebildet. D. h. das Befestigungselement 3 umfasst im dargestellten Beispiel einen, insbesondere ringförmigen und/oder hohlzylindrischen, Grundkörper 6, an dessen Außenumfang die elastischen Zentrierelemente 5 angeordnet oder ausgebildet sind, vorteilhafterweise über den Außenumfang verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt.
Die elastischen Zentrierelemente 5 sind im dargestellten Beispiel jeweils als eine Zunge ausgebildet, wobei eine jeweilige Zungenwurzel 5.1 am Außenumfang des Befestigungselementes 3, insbesondere des Grundkörpers 6, angeordnet ist und sich die jeweilige Zunge, zumindest im Wesentlichen, in eine Umfangsrichtung des Befestigungselements 3, insbesondere des Grundkörpers 6, erstreckt. Die jeweilige Zunge ist somit in diese Umfangsrichtung gekrümmt ausgebildet. Dabei entfernt sich die Zunge zunehmend vom Befestigungselement 3, insbesondere vom Grundkörper 6, so dass eine Zungenspitze 5.2 des jeweiligen elastischen Zentrierelementes 5 einen größten radialen Abstand des jeweiligen elastischen Zentrierelementes 5 zum Außenumfang des Befestigungselementes 3, insbesondere des Grundkörpers 6, aufweist.
Die elastischen Zentrierelemente 5 sind somit jeweils spiralförmig oder spiralabschnittsförmig am Befestigungselement 3, insbesondere an dessen Grundkörper 6, angeordnet. Sie sind somit insbesondere jeweils als eine Biegefeder, insbesondere als eine in Biegerichtung und somit in Federspannrichtung gekrümmte Biegefeder, ausgebildet. Im dargestellten Beispiel sind alle elastischen Zentrierelemente 5 in die gleiche Umfangsrichtung ausgerichtet. In anderen Beispielen kann auch eine gegenläufige Ausrichtung der elastischen Zentrierelemente 5 vorgesehen sein.
Im dargestellten Beispiel liegen somit die elastischen Zentrierelemente 5 jeweils an der Innenwandung der Aufnahmeausnehmung A an und stützen somit die Vorrichtung 1 gegen diese Innenwandung ab, wodurch die Vorrichtung 1 zentriert in der Nominalposition in dieser Aufnahmeausnehmung A gehalten wird. Hierzu ist der Durchmesser der durch die elastischen Zentrierelemente 5 gebildeten elastischen Zentrieranordnung 2 im ungespannten Zustand der elastischen Zentrierelemente 5, d. h. wenn die elastischen Zentrierelemente 5 nicht elastisch verbogen sind, insbesondere nicht an den Grundkörper 6 herangebogen sind, mindestens gleich groß wie der Innendurchmesser der Aufnahmeausnehmung A oder größer, insbesondere geringfügig größer, als dieser Innendurchmesser der Aufnahmeausnehmung A, so dass die elastischen Zentrierelemente 5 durch das Anordnen der Vorrichtung 1 in der Ausnahmeausnehmung A leicht elastisch verformt werden, insbesondere leicht in Richtung des Grundkörpers 6 gebogen werden, und somit leicht gespannt werden, um die Vorrichtung 1 zentriert in der Nominalposition in der Aufnahmeausnehmung A zu halten.
Zudem liegen die Zentrierelemente 5 jeweils mit einem oberen Rand am öffnungsseitigen Aufnahmehinterschnitt H der Aufnahmeausnehmung A an, so dass, wie oben bereits beschrieben, auch das Verkippen der Vorrichtung 1 verhindert ist und die Vorrichtung 1 auch insofern zentriert in der Nominalposition gehalten ist.
Das Befestigungselement 3 umfasst des Weiteren zwei Haltestrukturen 7 zum Anordnen der Vorrichtung 1 an dem ersten Bauteil B. Diese Haltestrukturen 7 sind im dargestellten Beispiel als Rastelemente, insbesondere Rastnasen, ausgebildet, welche am Außenumfang des Befestigungselementes 3, insbesondere des Grundkörpers 6, angeordnet oder ausgebildet sind und im dargestellten Beispiel in entgegengesetzte Richtung abstehen. Das erste Bauteil B weist in diesem Beispiel, wie in den 1 und 2 gezeigt, entsprechende Rastöffnungen R zum Einrasten des Befestigungselementes 3 und somit der Vorrichtung 1 auf, welche insbesondere in einer Wandung der Aufnahmeausnehmung A ausgebildet sind.
Die Rastöffnungen R weisen hierzu im dargestellten Beispiel einen trichterförmigen Einführbereich auf und die als Rastelemente ausgebildeten Haltestrukturen 7 am Befestigungselement 3 weisen jeweils zwei seitliche elastische Flügel 8 auf, welche durch das Einführen in den jeweiligen trichterförmigen Einführbereich zusammengepresst werden und sich nach einem Durchtritt durch eine Trichterbodenöffnung dieses trichterförmigen Einführbereichs wieder aufweiten, wodurch die jeweilige als Rastelement ausgebildete Haltestruktur 7 an einem Rasthinterschnitt RH der jeweiligen Rastöffnung R, welcher durch einen Umgebungsbereich des Trichterbodenöffnung gebildet wird, anliegen. Das Befestigungselement 3 und dadurch auch die Vorrichtung 1 ist somit am ersten Bauteil B verrastet.
Wie ebenfalls aus den 1 und 2 ersichtlich, ist ein Außendurchmesser des Grundkörpers 6 des Befestigungselementes 3 erheblich kleiner als der Innendurchmesser der im ersten Bauteil B ausgebildeten Aufnahmeausnehmung A für die Vorrichtung 1, so dass die Vorrichtung 1 durch das Verrasten zwar entgegen der Verrastungsrichtung, in der das beschriebene Verrasten erfolgte, am ersten Bauteil B gehalten ist, jedoch wäre sie ohne die elastische Zentrieranordnung 2 nicht in Radialrichtung fest fixiert und somit insbesondere radial in Richtung der Rastöffnungen R verschiebbar. Dies wird durch die elastische Zentrieranordnung 2 verhindert. Die Vorrichtung 1 wird somit durch die elastische Zentrieranordnung 2 in der vorgegebenen Nominalposition gehalten.
Das Befestigungselement 3 weist im dargestellten Beispiel zudem Verbindungsausformungen 9 zum Verbinden des Befestigungselementes 3 mit einem Grundelement 10 der Vorrichtung 1 auf. Diese Verbindungsausformungen 9 sind im dargestellten Beispiel im Inneren des Grundkörpers 6 des Befestigungselementes 3 angeordnet und insbesondere einstückig mit diesem ausgebildet, insbesondere im Spritzgussverfahren. In den 4 und 6 sind diese Verbindungsausformungen 9 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Die 8 bis 10 zeigen die gesamte Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 umfasst das Befestigungselement 3 mit der elastischen Zentrieranordnung 2 und das in dem Befestigungselement 3 angeordnete und mittels der Verbindungsausformungen 9 mit dem Befestigungselement 3 verbundene, insbesondere daran befestigte, hohlzylindrisches Grundelement 10, welches eine Längsmittelachse L definiert und an seiner Innenseite, d. h. an einer Mantelfläche seines inneren Hohlraums, ein nicht gezeigtes Innengewinde aufweist. Das Innengewinde besitzt eine zu einem Außengewinde eines Schraubelements umgekehrte Orientierung, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise ein Linksgewinde.
Die Vorrichtung 1 umfasst des Weiteren das mit dem Grundelement 10 in Gewindeeingriff stehende hohlzylindrische Ausgleichselement 4, welches sich in den Hohlraum des Grundelements 10 hinein erstreckt und an seiner Außenseite ein nicht gezeigtes Außengewinde aufweist. Dieses Außengewinde steht mit dem Innengewinde des Grundelements 10 in Eingriff. Durch Verdrehung lässt sich das Ausgleichselement 4 entlang der Längsmittelachse L relativ zum Grundelement 10 bewegen, d. h. aus dem Hohlraum des Grundelements 10 heraus oder in diesen hineinschrauben.
Zur Durchführung des Toleranzausgleichs wird somit das Ausgleichselement 4 derart weit aus dem Grundelement 10 herausgedreht, bis das Ausgleichselement 4 am zweiten Bauteil anliegt und das Grundelement 10 und/oder das mit diesem verbundene Befestigungselement 3 am ersten Bauteil B anliegt. Hierzu ist das Befestigungselement 3, wenn die Rastöffnungen R entsprechend groß ausgebildet sind, wie insbesondere in 2 erkennbar, noch weiter in Einrastrichtung bewegbar, so dass es dann mit einem Anlagebereich 11 am ersten Bauteil B anliegt.
Das Herausschrauben des Ausgleichselements 4 wird ermöglicht durch ein als Mitnahmefeder ausgebildetes Mitnahmeelement 12, welches in einem inneren Hohlraum des Ausgleichselements 4 angeordnet ist und sich an einer Mantelfläche des Hohlraums des Ausgleichselements 4 abstützt. Das Mitnahmeelement 12 steht mit dem durch die Vorrichtung 1, d. h. durch die Hohlräume von Grundelement 10 und Mitnahmeelement 12, hindurchgeführten Schraubelement in Reibeingriff, um ein durch das Schraubelement ausgeübtes Drehmoment an das Ausgleichselement 4 zu übertragen.
Eine Montage mittels der Vorrichtung 1 erfolgt insbesondere derart, dass die Vorrichtung 1 auf die oben beschriebene Weise am ersten Bauteil B angeordnet wird, d. h. durch Einsetzen in die Aufnahmeausnehmung A und Einrasten der der als Rastelemente ausgebildeten Haltestrukturen 7 in die Rastöffnungen R. Anschließend kann beispielsweise das zweite Bauteil mittels des Schraubelementes am ersten Bauteil B befestigt werden und/oder es kann beispielsweise ein drittes Bauteil am ersten Bauteil B und/oder zweiten Bauteil befestigt werden, wobei mittels der Vorrichtung 1 gleichzeitig der Toleranzausgleich zwischen erstem Bauteil B und zweitem Bauteil durchgeführt wird.
Hierzu wird das Schraubelement in die Vorrichtung 1 eingeführt und durch diese hindurchgeführt. Dabei gerät das Schraubelement in Eingriff mit dem Mitnahmeelement 12 und einem am ersten Bauteil B ausgebildeten oder angeordneten Gewindeelement. Wird das Schraubelement verdreht, beispielsweise rechts herum, so wird durch das Mitnahmeelement 12 ein Drehmoment an das Ausgleichselement 4 übertragen, welches eine Verdrehung des Ausgleichselements 4 relativ zu dem Grundelement 10 bewirkt, wodurch sich das Ausgleichselement 4 entlang der Längsmittelachse L aus dem Grundelement 10 herausbewegt. Sobald das Ausgleichselement 4 soweit aus dem Grundelement 10 herausgedreht ist, dass ein Anlageabschnitt 13 desselben an dem zweiten Bauteil anliegt, übersteigt ein Reibmoment zwischen dem zweiten Bauteil und dem Anlageabschnitt 13 das von dem Mitnahmeelement 12 übertragbare Drehmoment und das Ausgleichselement 4 wird nicht weiter aus dem Grundelement 10 herausgedreht. Das Ausgleichselement 4 hat somit eine als Ausgleichsposition bezeichnete Position eingenommen.
Durch weiteres Einschrauben des Schraubelementes in das erste Bauteil B, insbesondere in das im ersten Bauteil B ausgebildete oder daran angeordnete Gewindeelement, kann nun beispielsweise das zweite Bauteil am ersten Bauteil B befestigt werden oder ein drittes Bauteil am ersten Bauteil B und/oder am zweiten Bauteil befestigt werden, ohne dabei das erste Bauteil B und das zweite Bauteil zu verformen, da diese durch die Vorrichtung 1 gegeneinander abgestützt sind.
Das Halten der Vorrichtung 1 in der Nominalposition mittels der elastischen Zentrieranordnung 2 erleichtert insbesondere das Anordnen des Schraubelementes und ein Anordnen eines Werkzeugs am Schraubelement, wenn die Vorrichtung 1 in einer ungünstigen Montageposition angeordnet ist, in welcher kein direkter Blick auf die Vorrichtung 1 und/oder das erste Bauteil B und/oder das Schraubelement möglich ist, wodurch beispielsweise das Schraubelement entsprechend ohne direkte Sicht in die Vorrichtung 1 eingeführt werden muss und das Werkzeug ohne direkte Sicht an das Schraubelement, insbesondere an einen Schraubenkopf des Schraubelements, geführt werden muss.
Die elastische Zentrieranordnung 2 ist insbesondere derart ausgebildet, dass die eigentliche Funktion der Vorrichtung 1, d. h. das Ausgleichen von Toleranzen zwischen dem ersten Bauteil B und dem zweiten Bauteil, durch die elastische Zentrieranordnung 2 nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere ist die elastische Zentrieranordnung 2 derart ausgebildet, dass durch die elastische Zentrieranordnung 2, im dargestellten Beispiel durch die elastischen Zentrierelemente 5, verursachte Lateralkräfte den Toleranzausgleich, insbesondere die Funktion der Vorrichtung 1, insbesondere das Ausdrehen des Ausgleichselementes 4, nicht negativ beeinflussen. Daher ist vorteilhafterweise die Elastizität der elastischen Zentrieranordnung 2, im dargestellten Beispiel die Elastizität der elastischen Zentrierelemente 5, derart vorgegeben, dass eine Kraft, welche zum elastischen Verformen der elastischen Zentrieranordnung 2, insbesondere eines einer Gewichtskraft der Vorrichtung 1 jeweils entgegenwirkenden Bereichs der elastischen Zentrieranordnung 2, erforderlich ist, gerade ausreichend groß ist, um die Vorrichtung 1 entgegen ihrer Gewichtskraft in der Nominalposition zu halten. Im dargestellten Beispiel betrifft das insbesondere das jeweilige elastische Zentrierelement 5. Die elastische Zentrieranordnung 2 ist somit vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass die aus der Elastizität resultierenden Federkräfte der elastischen Zentrieranordnung 2 nur das Gewicht der Vorrichtung 1 ausgleichen und die Vorrichtung 1 somit im Gleichgewicht in der Nominalposition, insbesondere am ersten Bauteil B, halten.
Die elastischen Zentrierelemente 5 sind insbesondere derart angeordnet und ausgebildet, insbesondere in einer derartigen Anzahl und Verteilung über den Umfang, insbesondere Außenumfang, des Grundkörpers 6 des Befestigungselementes 3, dass im am ersten Bauteil B angeordneten Zustand der Vorrichtung 1 ein Kraftpolygon von durch die Zentrierelemente 5 auf das erste Bauteil B wirkenden Kräften stets geschlossen bleibt und/oder sich Zentrierungskräfte der elastischen Zentrierelemente 5 stets ausgleichen. Dadurch wird die Vorrichtung 1 sicher in der Nominalposition zentriert. Zudem werden dadurch negative Einflüsse auf die Funktion der Vorrichtung 1, d. h. auf die Durchführung des Toleranzausgleichs, vermieden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Zentrieranordnung
3: Befestigungselement
4: Ausgleichselement
5: Zentrierelement
5.1: Zungenwurzel
5.2: Zungenspitze
6: Grundkörper
7: Haltestruktur
8: Flügel
9: Verbindungsausformung
10: Grundelement
11: Anlagebereich
12: Mitnahmeelement
13: Anlageabschnitt
A: Aufnahmeausnehmung
B: Bauteil
H: Aufnahmehinterschnitt
L: Längsmittelachse
R: Rastöffnung
RH: Rasthinterschnitt

Claims

Vorrichtung (1) zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen einem ersten Bauteil (B) und einem zweiten Bauteil, umfassend eine elastische Zentrieranordnung (2), welche zum Zentrieren der Vorrichtung (1) in einer Nominalposition am ersten Bauteil (B) vorgesehen ist, insbesondere dazu ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei eine Elastizität der elastischen Zentrieranordnung (2) derart vorgegeben ist, dass eine Kraft, welche zum elastischen Verformen der elastischen Zentrieranordnung (2) oder eines einer Gewichtskraft der Vorrichtung (1) jeweils entgegenwirkenden Bereichs der elastischen Zentrieranordnung (2) erforderlich ist, gerade ausreichend groß ist, um die Vorrichtung (1) entgegen ihrer Gewichtskraft in der Nominalposition zu halten.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elastische Zentrieranordnung (2) an einem, insbesondere zur Befestigung der Vorrichtung (1) am ersten Bauteil (B) vorgesehenen, Befestigungselement (3) angeordnet oder ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elastische Zentrieranordnung (2) eine Mehrzahl elastischer Zentrierelemente (5) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die elastischen Zentrierelemente (5) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass im am ersten Bauteil (B) angeordneten Zustand der Vorrichtung (1) ein Kraftpolygon von durch die Zentrierelemente (5) auf das erste Bauteil (B) wirkenden Kräften stets geschlossen bleibt und/oder sich Zentrierungskräfte der elastischen Zentrierelemente (5) stets ausgleichen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die elastischen Zentrierelemente (5) über einen Umfang, insbesondere Außenumfang, des Befestigungselementes (3) verteilt sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die elastischen Zentrierelemente (5) jeweils als eine Zunge ausgebildet sind, wobei eine jeweilige Zungenwurzel (5.1) am Außenumfang des Befestigungselementes (3) angeordnet ist, sich die jeweilige Zunge in eine Umfangsrichtung des Befestigungselements (3) erstreckt und eine Zungenspitze (5.2) einen größten radialen Abstand zum Außenumfang des Befestigungselementes (3) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Befestigungselement (3) mindestens eine Haltestruktur (7), insbesondere einen Montageclips und/oder ein Rastelement, zum Anordnen der Vorrichtung (1) an dem ersten Bauteil (B) umfasst, insbesondere durch Einclipsen und/oder Einrasten am ersten Bauteil (B).
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein hohlzylindrisches Grundelement (10), welches eine Längsmittelachse (L) definiert, und ein mit dem Grundelement (10) in Gewindeeingriff stehendes hohlzylindrisches Ausgleichselement (4).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei das Befestigungselement (3) mit dem Grundelement (10) fest verbunden oder einteilig mit diesem ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei - das Ausgleichselement (4) durch Verdrehen relativ zu dem Grundelement (10) aus einer Ausgangsposition in eine Ausgleichsposition bewegbar ist, - ein sich durch einen inneren Hohlraum des Grundelements (10) und einen inneren Hohlraum des Ausgleichselements (4) hindurch erstreckendes Schraubelement zur Verschraubung mit dem ersten Bauteil (B) vorgesehen ist, - in dem inneren Hohlraum des Ausgleichselements (4) ein Mitnahmeelement (12) angeordnet ist, welches mit dem durch die Hohlräume hindurchgeführten Schraubelement derart in Reibeingriff steht, dass ein durch das Schraubelement ausgeübtes Drehmoment an das Ausgleichselement (4) übertragbar ist.