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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung zweier Bauteile mit Hilfe eines Toleranzausgleichselementes, umfassend zwei miteinander zu verbindende Bauteile, von welchen das eine Bauteil das Aufnahmebauteil und das andere Bauteil das Eingreifbauteil für die Schraubverbindung bilden, wobei das Toleranzausgleichselement an einem Bauteil befestigt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Aus der
DE 20 2005 010 873 U1 ist eine Toleranzausgleichseinrichtung aus Kunststoff bekannt, bei der ein Toleranzausgleichselement mit einem Verstellelement an einem ersten Bauteil einer Schraubverbindung angeordnet wird, wobei das Verstellelement ein Außengewinde trägt, das in ein Innengewinde des ersten Bauteils eingreift. Danach wird ein zweites Bauteil mit einer Durchgangsöffnung auf das erste Bauteil verschraubt. Dabei gerät eine Schraube mit einem Innengewinde oder Innenantrieb des Verstellelementes in Eingriff, welches sich aus dem Gewinde des ersten Bauteils etwas herausdreht und mit einer oberen Stirnfläche an der Unterseite des zweiten Bauteils anschlägt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei welchen eine Toleranz-kompensierte Montage zumindest zweier Bauteile auch bei schlechter Zugänglichkeit der Schraubstellen prozesssicher und mit geringem Aufwand realisiert werden kann.
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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.
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Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass das Aufnahmebauteil mit einer gewindetragenden Bohrung druckgegossen und das Toleranzausgleichselement in einem nachfolgenden Schritt an das Aufnahmebauteil in einem Spritzgusswerkzeug angespritzt wird, wobei das Aufnahmebauteil mit dem Toleranzausgleichselement formschlüssig jedoch drehbeweglich verbunden wird. Dies hat den Vorteil, dass auf die Montage eines zusätzlichen Toleranzausgleichselementes zum axialen Toleranzausgleich verzichtet werden kann, wodurch Taktzeiten eingespart und eine Kontrolle des an dem ersten Bauteil befestigten Toleranzausgleichselementes nach der Montage entfallen kann. Dies ist insbesondere immer dann von Vorteil, wenn eine schwierige Zugänglichkeit der Schraubverbindung gegeben ist. Da das Toleranzausgleichselement an das Druckgussbauteil angespritzt wird, kann der dem Gießprozess folgende Spritzgießprozess erfolgen, ohne dass das Druckgussbauteil aus der Fertigungsstraße entnommen werden muss
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Vorteilhafterweise wird für das Toleranzausgleichselement ein Werkstoff gewählt, der einen vom Aufnahmebauteil verschiedenen Reibungskoeffizienten besitzt. Dadurch wird der drehbewegliche Formschluss zwischen Toleranzausgleichselement und Aufnahmebauteil unterstützt. Es kann eine hoch belastete Krafteinleitung realisiert werden, ohne dass sich der Werkstoff des verwendeten Bauteils verteuert. Der Werkstoff kann gezielt hinsichtlich des gewünschten Anwendungsfalls ausgewählt werden.
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In einer Ausgestaltung wird das Toleranzausgleichselement mit einem integrierten Gewindebolzen versehen. Dadurch werden die notwendigen Einzelteile für die Schraubverbindung reduziert, da auf eine lose Schraube verzichtet werden kann. Eine axiale Verschiebung der zu montierenden beiden Bauteile zueinander wird zuverlässig verhindert.
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In einer Variante wird der Gewindebolzen beim Spritzgießen als Insert in das Toleranzausgleichselement eingebracht. Somit wird das Insert während des Spritzgießvorganges in Herstellungsschritt des Toleranzausgleichselementes befestigt, so dass weitere Montageschritte entfallen können.
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In einer Ausführungsform ist das Toleranzausgleichselement manuell betätigbar ausgebildet und mit einem Innenantrieb oder Außenantrieb versehen. Der Innen- bzw. Außenantrieb unterstützen die manuelle Betätigung der Schraubverbindung.
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In einer Alternative ist das Toleranzausgleichselement automatisch betätigbar. Durch die automatische Betätigung verringert sich die Montagezeit, weshalb die beschriebene Lösung auch für hochproduktive Montageprozesse eingesetzt werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung zweier Bauteile mit Hilfe eines Toleranzausgleichselementes. Diese Vorrichtung umfasst ein Spritzgusswerkzeug, welches in eine obere und eine untere Werkzeughälfte geteilt ist, wobei die untere Werkzeughälfte ein Podest aufweist, auf das ein Druckgussbauteil mit einer Durchgangsbohrung aufgesteckt oder aufgeschraubt ist, wobei ein Kernbauteil auf dem Podest angeordnet ist, dass die Innenkontur eines späteren Toleranzausgleichselementes bildet. Durch das Kernbauteil wird die Innenkontur des Toleranzausgleichelementes vorgegeben. Über die Befestigung des Druckgussbauteils auf dem Podest wird eine Positionsänderung des Druckgussbauteils während des Herstellungsprozesses verhindert.
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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung zweier Bauteile mit Hilfe eines Toleranzausgleichselementes. Diese Vorrichtung umfasst ein Spritzgusswerkzeug, das in eine obere und eine untere Werkzeughälfte geteilt ist, wobei das Druckgussbauteil zwischen den Werkzeughälften unter Anlage angeordnet ist und zusätzlich zu einer gewindetragenden Sackbohrung eine mittige kleinere Durchgangsbohrung aufweist, die in einer Aufnahme der unteren Werkzeughälfte fortgeführt ist und in die das die Innenkontur des späteren Toleranzausgleichselementes bildende Kernbauteil mit einem Dorn eingesteckt ist. Das Kernbauteil ist über den Dorn fest in dem Spritzgusswerkzeug verankert und behält seine Position während des Gussvorganges bei.
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Vorteilhafterweise ist die untere Werkzeughälfte vom Druckgussbauteil gebildet, welches eine gewindetragende Sackbohrung aufweist, auf deren Grund eine Aufnahme ausgebildet ist, in die das Kernbauteil mit dem Dorn eingesteckt ist. Durch die Verwendung des Druckgussbauteiles als untere Werkzeughälfte verringern sich die Herstellungskosten der Vorrichtung.
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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.
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Es zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Schraubverbindung mit einem automatisch betätigbaren Toleranzausgleichselement, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Schraubverbindung mit einem automatisch betätigbaren Toleranzausgleichselement, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist,
- 3 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Schraubverbindung mit einem manuell betätigbaren Toleranzausgleichselement, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist,
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Schraubverbindung mit einem manuell betätigbaren Toleranzausgleichselement, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist,
- 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schraubverbindung mit einem automatisch betätigbaren Toleranzausgleichselement, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Bei dieser Schraubverbindung 1 werden ein eine Schraube 7 tragendes Eingreifbauteil 3 und ein Aufnahmebauteil 5 miteinander verschraubt, wobei das Aufnahmebauteil 5 als Druckgussbauteil ausgebildet ist. Das Aufnahmebauteil 5 besitzt eine gewindetragende Bohrung 9, in welcher ein Toleranzausgleichselement 11 an das Aufnahmebauteil 5 angespritzt ist. Das Toleranzausgleichselement 11 weist an seinem Außenumfang eine Gewinde 13 auf, das in ein nicht weiter dargestelltes Gewinde des Aufnahmebauteils 5 eingreift, um eine Drehbeweglichkeit zwischen Aufnahmebauteil 5 und des aus Kunststoff bestehenden Toleranzausgleichselements 11 zu gewährleisten. Das Eingreifbauteil 3 weist eine erste Durchgangsbohrung 15 und das Toleranzausgleichselement 11 eine zweite Durchgangsbohrung 17 auf, durch welche die Schraube 7 zur Befestigung von Eingreifbauteil 3 und Aufnahmebauteil 5 hindurchgeführt ist. Die Schraube 7 wird mit einer Mutter 19, welche auf der dem Eingreifbauteil 3 abgewandten Seite des Toleranzausgleichselementes 11 aufliegt, arretiert.
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Zur Herstellung einer solchen Schraubverbindung wird das Aufnahmebauteil 5 mit der gewindetragenden Bohrung 9 druckgegossen und das Toleranzausgleichselement 11 anschließend an das Aufnahmebauteil 5 in einem Spritzgusswerkzeug 27 angespritzt. Dadurch ist das Aufnahmebauteil 5 mit dem Toleranzausgleichselement 11 formschlüssig jedoch drehbeweglich verbunden. Das im Spritzgussverfahren angespritzte Toleranzausgleichselement 11 erlaubt die Verschraubung des als Druckgussteil ausgebildeten Aufnahmebauteils 5 mit axialem Toleranzausgleich in Schraubrichtung an dem Eingreifbauteil 3.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Schraubverbindung mit einem automatisch betätigbaren Toleranzausgleichselement, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, gezeigt. Dabei ist ein Bolzen 21 in das Toleranzausgleichselementes 11 eingebracht, welches bei der Herstellung des Toleranzausgleichelementes 11 mit diesem umspritzt wird und somit bauteilintegriert ist. Die Schraubverbindung 1 wird in diesem Fall durch Befestigung der Mutter 19 oberhalb des Eingreifbauteils 3 hergestellt, da der die erste Durchgangsbohrung 15 überragende Bolzen 21 auf dieser Seite mit der Mutter 19 verbunden wird.
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Gemäß 3 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Schraubverbindung mit einem manuell betätigbaren Toleranzausgleichselement, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, gezeigt, welches weitgehend in seiner Ausgestaltung und Herstellung der 1 entspricht. Zusätzlich ist an der Innenseite des Toleranzausgleichselementes 11, der Schraube 7 gegenüberliegend, ein Innenantrieb 23 ausgebildet, der an dem Eingreifbauteil 3 anliegt. Mit Hilfe des Innenantriebes 23 ist eine Unterstützung der manuellen Verschraubung von Eingreifbauteil 3 und Aufnahmebauteil 5 gegeben. Der Innenantrieb 23 wird ebenfalls im Spritzgussvorgang in das Toleranzausgleichselement 11 integriert.
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4 unterscheidet sich von 3 dadurch, dass statt dem Innenantrieb 23 ein Außenantrieb 25 an dem Toleranzausgleichselement 11 ausgebildet ist, welches an dessen Außenseite an das Eingreifbauteil 3 angrenzend ausgebildet ist.
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In 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, mit welcher das Toleranzausgleichselement 11 an dem aus Druckguss bestehenden Aufnahmebauteil 5 angespritzt wird. Diese Vorrichtung besteht aus einem Spritzgusswerkzeug 27, welches eine obere Werkzeughälfte 29 und eine untere Werkzeughälfte 31 aufweist. Die untere Werkzeughälfte 31 weist mittig ein Podest 33 auf, an welchem das aus Druckguss bestehende Aufnahmebauteil 5 mit einem Durchgangsloch 37 partiell anliegt. Auf dem Podest 33 ist in der Mitte ein Kernbauteil 35 positioniert, welches für die Innenkontur des einzuspritzenden Toleranzausgleichselementes 11 sorgt. Das Kernbauteil 35 greift durch die obere Werkzeughälfte 29 hindurch, um beim Spritzgussvorgang das herzustellende Toleranzausgleichselement 11 zu begrenzen.
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Gemäß 6 ist ein u-förmiges, als Druckgussteil ausgebildetes Aufnahmebauteil 39 als untere Werkzeughälfte ausgebildet. In der sich bildenden Sackbohrung 41 des Aufnahmebauteils 39 wird mittig das Kernbauteil 35 platziert, welches einen Dorn 43 besitzt, der in eine Aufnahme 45 des Aufnahmebauteils 39 eingesetzt wird. Während des Spritzgussvorganges dichtet das Kernbauteil gleichzeitig vorhandene Gewinde oder Sacklöcher im Aufnahmebauteil 39 ab.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 7 gezeigt, bei welcher das Spritzgusswerkzeug 27 wieder aus den beiden Werkzeughälften 29, 31 besteht. Das u-förmige Aufnahmebauteil 39 liegt mit seiner Basis 47 auf der unteren Werkzeughälfte 31 auf, während die beiden Schenkel 49, 51 die obere Werkzeughälfte 29 tragen. Der Dorn 43 greift durch eine weitere Durchgangsbohrung 53 der Basis 47 des Aufnahmebauteils 39 in die untere Werkzeughälfte 31 ein. Die Durchgangsbohrung 53 der Basis 47 weist einen Durchmesser auf, welcher nur unwesentlich breiter ist als der Durchmesser des Dorns 43.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welchem die untere Werkzeughälfte 31, wie in 6 dargestellt, durch das u-förmige Aufnahmebauteil 39 gebildet ist. In die obere Werkzeughälfte 29 ist ein Gewindebolzen 55 eingelegt, welcher nach dem Spritzgießvorgang integrierter Bestandteil des spritzgegossenen Toleranzausgleichselementes 11 ist, das am Aufnahmebauteil 39 angespritzt ist.
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In allen 5 bis 8 ist das mit dem Spritzgusswerkzeug 27 an das aus Druckguss bestehende Aufnahmebauteil 5 anzuspritzende Toleranzausgleichelement 11 zum besseren Verständnis mit dargestellt.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005010873 U1 [0002]
