DE102022129440A1

DE102022129440A1 - Befestigungsvorrichtung sowie Verfahren zur Befestigung von Bauteilen an Bolzen

Info

Publication number: DE102022129440A1
Application number: DE102022129440.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Limpert; Oscar Medina Garcia; Albert Sbongk
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-06-01
Also published as: US20230167843A1; CN116181771A

Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung von Bauteilen an Bolzen bzw. an einem an einem Trägerbauteil angeordneten Bolzen vorgesehen. Diese umfasst eine einen Verbindungsraum begrenzende Verbindungshülse, wobei ein Bolzen im Verbindungsraum aufnehm- und fixierbar ist, um die Befestigungsvorrichtung mit einem Bolzen zu verbinden,eine einen Aufnahmeraum begrenzende napfförmige Haltekappe, um ein Bauteil zu befestigen, wobei die Verbindungshülse im Aufnahmeraum angeordnet ist, und wobei die Haltekappe eine Rasteinrichtung mit zumindest einem Rastelement aufweist, das in einer Vormontagestellung in Eingriff mit einer Gegenrastkante der Verbindungshülse steht, sodass eine Verschiebung der Haltekappe in Axialrichtung weg von der Verbindungshülse blockiert ist, und wobeidie Haltekappe ein Sicherungselement mit zumindest einer Sicherungsnase aufweist, das in der Vormontagestellung in einer Sicherungsausnehmung angeordnet ist, sodass eine Verschiebung der Haltekappe in Axialrichtung hin zu der Verbindungshülse blockiert ist,sodass die Haltekappe in einer Vormontagestellung in Axialrichtung fixiert ist und verliersicher auf der Verbindungshülse angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Befestigung von Bauteilen an Bolzen.
Die DE 10 2010 030 964 A1 zeigt eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines ersten Kraftfahrzeugbauteils an einem zweiten Kraftfahrzeugbauteil, umfassend wenigstens ein erstes und wenigstens ein zweites Befestigungselement, die formschlüssig miteinander verbindbar sind, wobei das zweite Befestigungselement einen kugelartig ausgebildeten Bolzen aufweist und das erste Befestigungselement eine Hülse aufweist, die zur Herstellung eines Formschlusses den kugelartig ausgebildeten Bolzen übergreifen kann, und wo-bei das erste Befestigungselement ferner ein Sicherungsmittel zur Festlegung der form-schlüssig miteinanderverbundenen Befestigungselemente aufweist. Es ist vorgesehen, dass dieses Sicherungsmittel als Kappe ausgebildet ist, die axialbeweglich an der Außenmantel-fläche der Hülse gehaltert ist, wobei über eine axiale Relativbewegung der Kappe von ei-ner definierten ersten Stellung, d.h. einer Vormontagestellung, in eine definierte zweite Stellung, d.h. eine Endmontagestellung, die Festlegung bzw. Feststellung der Hülse auf dem kugelartig ausgebildeten Bolzen herbeiführbar ist.
In der DE 10 2012 003 337 A1 ist eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung an einem Kugelbolzen offenbart. Diese umfasst eine Innenhülse, die in radialer Richtung aufspreizbar ausgebildet und auf dem Bolzen aufschiebbar ist, und weist eine Außenhülse auf, die in einer Axialrichtung über die Innenhülse in eine Befestigungsstellung aufschiebbar ist, wobei die Außenhülse an der Innenhülse in der Befestigungsstellung mittels einer Rasteinrichtung lösbar befestigt ist.
Aus der DE 10 2006 057 557 A1 geht eine Kugelgelenkanordnung hervor, bei der ein Pfannengehäuse über in einem Außenteil ausgebildeten Einführbereich in eine Aufnahmeöffnung einführbar ist, wobei der Einführbereich ein gegenüber einem Querschnitt der Aufnahmeöffnung radial größeren Querschnitt aufweist.
In der WO 2011/096 372 A1 ist eine Klammer offenbart, die eine Aufnahmeöffnung aufweist, in der ein kugelförmiger Endabschnitt einer Abtriebswelle aufnehmbar ist.
Aus der DE 10 2017 125 771 geht ein Fahrzeugkomponenten-Befestiger hervor, wobei der Fahrzeugkomponenten-Befestiger zur Befestigung einer ersten Komponente an eine zweite Komponente eines Fahrzeugs eingerichtet ist, wobei der Befestiger ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil aufweist, wobei das erste Bauteil eine Bolzenpfanne zur Aufnahme des Kopfes eines Kugel- oder T-Bolzens der zweiten Komponente aufweist, wobei das zweite Bauteil eine Befestigungsstruktur zur Befestigung der ersten Komponente aufweist, wobei das erste Bauteil und das zweite Bauteil über eine Vormontagerasteinrichtung miteinander in einer Vormontagestellung verbunden sind, von welcher aus das erste Bauteil und das zweite Bauteil durch axiale Verschiebung gegeneinander in eine Endmontagestellung überführbar sind, wobei die Vormontagerasteinrichtung eingerichtet ist, durch Einbringen des Kopfes des Kugel- oder T-Bolzens in die Bolzenpfanne gelöst zu werden, so dass die axiale Verschiebung in die Endmontagestellung mit weniger Kraftaufwand durchführbar ist als wenn der Kopf des Kugel- oder T-Bolzens nicht in die Bolzenpfanne eingebracht ist und/oder überhaupt durchführbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Alternative zu den bekannten Befestigungsvorrichtungen und Verfahren bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Befestigungsvorrichtung vorzusehen, deren Teile in einer Transport- bzw. Vormontagestellung in ihrer Stellung relativ zueinander gesichert sind.
Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung auszubilden, die eine geringere Montagekraft und/oder eine höhere Haltekraft ermöglicht.
Weiterhin soll eine Befestigungsvorrichtung bereitgestellt werden, die sich auf einfache Weise montieren und demontieren lässt.
Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 9 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung von Bauteilen an Bolzen bzw. an einem an einem Trägerbauteil angeordneten Bolzen vorgesehen. Diese umfasst eine einen Verbindungsraum begrenzende Verbindungshülse, wobei ein Bolzen im Verbindungsraum aufnehm- und fixierbar ist, um die Befestigungsvorrichtung mit einem Bolzen zu verbinden,
eine einen Aufnahmeraum begrenzende napfförmige Haltekappe, um ein Bauteil zu befestigen, wobei die Verbindungshülse im Aufnahmeraum angeordnet ist, und wobei die Haltekappe eine Rasteinrichtung mit zumindest einem Rastelement aufweist, das in einer Vormontagestellung in Eingriff mit einer Gegenrastkante der Verbindungshülse steht, sodass eine Verschiebung der Haltekappe in Axialrichtung weg von der Verbindungshülse blockiert ist, und wobei
die Haltekappe ein Sicherungselement mit zumindest einer Sicherungsnase aufweist, das in der Vormontagestellung in einer Sicherungsausnehmung angeordnet ist, sodass eine Verschiebung der Haltekappe in Axialrichtung hin zu der Verbindungshülse blockiert ist, sodass die Haltekappe in einer Vormontagestellung in Axialrichtung fixiert ist und verliersicher auf der Verbindungshülse angeordnet ist.
Bei bekannten Befestigungsvorrichtungen ist eine Endmontagestellung meist unbeabsichtigt und leicht herbeiführbar, bevor eine korrekte Anordnung auf dem Bolzen erfolgt ist. Bei unbeabsichtigtem Verbringen der Verbindungshülse und der Haltekappe in eine Endmontagestellung hat dies eine aufwendige Wiederherstellung der Vormontagestellung oder den Ausschuss der betreffenden Befestigungsvorrichtung zur Folge.
Dadurch, dass die Haltekappe mittels des Rastelements der Rasteinrichtung in einer Vormontagestellung in Eingriff mit einer Gegenrastkante der Verbindungshülse steht, ist es nicht möglich, die Haltekappe relativ zur Verbindungshülse in Axialrichtung weg von der Verbindungshülse bzw. entgegen einer Montagerichtung zu verschieben.
Unter einer Montagerichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Richtung verstanden, die sich parallel zu einer Axialrichtung eines Bolzens erstreckt bzw. die orthogonal zu einer Fläche, auf der der Bolzen vorgesehen ist, angeordnet ist.
Dadurch, dass die Haltekappe über eine Sicherungsnase des Sicherungselements, das in der Vormontagestellung in einer Sicherungsausnehmung angeordnet ist, wird eine Verschiebung der Haltekappe in Axialrichtung hin zu der Verbindungshülse bzw. in Montagerichtung blockiert.
Auf diese Weise ist die Haltekappe in einer Vormontagestellung in Axialrichtung fixiert und verliersicher auf der Verbindungshülse angeordnet.
Somit sind die Teile der Befestigungsvorrichtung gegen ein Verschieben und auch ein Verlieren sowohl während des Transports als auch während der Montage gesichert. Durch die doppelte Verbindung bzw. das gegenläufige Ineingriffstehen über das Rastelement und die Gegenrastkante sowie die Sicherungsnase und die Sicherungsausnehmung in Axialrichtung ist auch ein Lösen der Haltekappe von der Verbindungshülse unter einem hohen Kraftaufwand kaum möglich.
Bei der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist die Vormontagestellung somit blockiert.
Weiterhin kann die Befestigungsvorrichtung ein Freigabeelement aufweisen, das beim Erreichen einer Endmontagestellung der Verbindungshülse von einem Bolzen derart betätigbar ist, dass die Haltekappe in Axialrichtung in Richtung Verbindungshülse verschiebbar ist.
Hierdurch wird sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung zunächst über die Verbindungshülse korrekt auf einem Bolzen angeordnet und vorzugsweise mit diesem verbunden ist, da sich erst nach einer korrekten Anordnung der Verbindungshülse auf einem Bolzen, bei dem die Endmontage erreicht ist, die Haltekappe in Axialrichtung in Richtung Verbindungshülse verschieben lässt.
Auf diese Weise wird gleichzeitig eine Montageverifikation bereitgestellt, da durch diesen Vorgang eine korrekte Anordnung der Befestigungsvorrichtung auf einem Bolzen sichergestellt ist.
In der Endmontagestellung kann eine Fläche eines Bolzens von Bolzenhaltelementen hintergreifbar sein, sodass die Befestigungsvorrichtung sicher und zuverlässig an einem Bolzen gehalten ist.
Das Bolzenhalteelement ist zum Hintergreifen von in etwa in Montagerichtung weisenden Flächen von Bolzen ausgebildet, um eine Verschiebung der Verbindungshülse bzw. der Verbindungshülse bzw. der Befestigungsvorrichtung 1 entgegen der Montagerichtung zu verhindern und so die Befestigungsvorrichtung auf dem Bolzen zu halten.
Bei einem Bolzen kann es sich um einen sogenannten Kugel-Bolzen oder T-Bolzen oder auch um einen Bolzen handeln, der in einer Montagerichtung zunächst einen sich konusförmig aufweitenden Abschnitt, benachbart dazu einen zylindrischen Abschnitt und wiederum benachbart dazu einen sich konusförmig verjüngenden Abschnitt aufweist.
Axial fluchtend zu der Gegenrastkante können mehrere Rastkanten an der Verbindungshülse angeformt sein, wobei das Rastelement in einer Endmontagestellung mit einer Rastkante in Eingriff steht.
Dabei können die Rastkanten in der Endmontage durch einen im Verbindungsraum angeordneten Bolzen derart abgestützt sein, dass ein Kraftschluss der Haltekraft der Befestigungsvorrichtung vom Rastelement auf die Rastkante der Verbindungshülse und von dort auf den Bolzen übertragen wird.
Dadurch, dass die Rastkanten in der Endmontagestellung durch einen Bolzen abgestützt werden, wird, sobald die Haltekappe mit einer entgegen der Montagerichtung wirkenden Kraft beaufschlagt wird, diese Kraft über das Rastelement auf die Rastkante der Verbindungshülse und von dort auf den Bolzen übertragen.
Auf diese Weise wird eine hohe Haltekraft bereitgestellt. Die Haltekraft der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung kann bis zu 400 Newton bzw. bis zu 500 Newton bzw. bis zu 600 Newton betragen.
Somit ist die Endmontagestellung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung blockiert.
Die Rasteinrichtung der Haltekappe kann zwei einander diametral gegenüberliegende Rastelemente umfassen, die im Aufnahmeraum angeordnet sind, und wobei die Verbindungshülse eine Bolzenöffnung aufweist, um einen Bolzen in den Verbindungsraum einzubringen, wobei die Verbindungshülse an einem der Bolzenöffnung gegenüberliegenden Ende, die einander diametral gegenüberliegenden Gegenrastkanten aufweist.
Dadurch, dass zwei einander diametral gegenüberliegende Rastelemente vorgesehen sind, die in die entsprechenden Gegenrastkanten eingreifen, ist eine Blockierung der Vormontagestellung sichergestellt.
Das Sicherungselement kann zwei einander diametral gegenüberliegende Sicherungsarme aufweisen, die mit der Haltekappe verbunden sind, wobei an freien Enden der Sicherungsarme jeweils zwei Sicherungsnasen angeformt sind, die in der Vormontagestellung in vier Sicherungsausnehmungen der Verbindungshülse angeordnet sind.
Durch das Vorsehen von vier Sicherungsnasen und entsprechend vier korrespondierend ausgebildeten Sicherungsausnehmungen ist es möglich, die Vormontagestellung zu blockieren.
An den freien Enden der Sicherungsarme kann im Bereich zwischen den Sicherungsnasen ein Freigabeelement angeordnet sein, wobei sich die Freigabeelemente in der Vormontagestellung durch Durchgangsnuten in den Verbindungsraum der Verbindungshülse erstrecken, und wobei beim Erreichen der Endmontagestellung der Verbindungshülse das Freigabeelement von einem Bolzen aus der Durchgangsnut drückbar ist, so dass die Sicherungsnasen außer Eingriff mit den Sicherungsausnehmungen bringbar sind und die Haltekappe in Richtung Verbindungshülse verschiebbar ist.
Die Durchgangsnut kann von einer Anlaufschräge begrenzt sein, so dass die Freigabeelemente beim Verschieben der Haltekappe in Richtung Verbindungshülse in radialer Richtung nach außen gedrückt werden.
In der Endmontagestellung kann eine Fläche eines Bolzens von an den Rastkantenhaltearmen angeformten Bolzenhaltelementen hintergreifbar sein, sodass die Befestigungsvorrichtung an einem Bolzen gehalten ist.
Dadurch, dass erst beim Erreichen einer Endmontagestellung die Freigabeelemente in radialer Richtung nach außen gedrückt werden und die damit verbundenen Sicherungsnasen somit außer Eingriff mit den Sicherungsausnehmungen bringbar sind, ist die Haltekappe in Richtung Verbindungshülse verschiebbar.
Dann kann das Freigabeelement auf einfache Weise und mit relativ geringer Montagekraft in Axialrichtung bzw. in Montagerichtung verschoben werden, so dass ein schnelles Erreichen der Endmontagestellung von der Verbindungshülse und der Haltekappe möglich ist.
Durch das Vorsehen einer Anlaufschräge in der Durchgangsnut wird die Bewegung der Freigabeelemente beim Verschieben in Axialrichtung bzw. in Montagerichtung vereinfacht und unterstützt, so dass die Montagekraft verringert wird und eine Beschädigung der Freigabeelemente sicher und zuverlässig verhindert wird.
Die Rastkanten und die Durchgangsnut sind vorzugsweise in einer Draufsicht von oben um 45° zueinander versetzt angeordnet.
Die Haltekappe kann eine Oberwandung und eine radial umlaufende Seitenwandung aufweisen, wobei in der Oberwandung eine, vorzugsweise Z-förmig, ausgebildete Durchgangsausnehmung ausgebildet ist, und wobei in der Verbindungshülse im Bereich der Oberwandung ein Aufnahmeschlitz ausgebildet ist, so dass ein Werkzeug, vorzugsweise ein Schlitzschraubendreher, über die Durchgangsöffnung in den Aufnahmeschlitz einbringbar ist, um die Verbindungshülse verdrehsicher mittels eines Werkzeugs zu halten, so dass die Rastelemente der Haltekappe durch eine Drehung, von um vorzugsweise 45°, um eine Längsachse außer Eingriff mit den Rastkanten der Verbindungshülse bringbar sind, so dass sich die Haltekappe in Axialrichtung von der Verbindungshülse abziehen lässt.
Dadurch, dass ein Werkzeug über die Durchgangsausnehmung in den Aufnahmeschlitz der Verbindungshülse einbringbar ist, lässt sich die Haltekappe relativ zur Verbindungshülse um 45° drehen. Auf diese Weise werden die Rastelemente der Haltekappe außer Eingriff mit den Rastkanten der Verbindungshülse gebracht. Dann lässt sich die Haltekappe schnell und einfach in Axialrichtung bzw. entgegen der Montagerichtung von der Verbindungshülse abziehen.
Somit ist kein zeitintensives Drehen bzw. Abschrauben der Haltekappe notwendig. Es erfolgt eine einfache Demontage durch eine kurze Drehbewegung und ein anschließendes Abziehen bzw. Bewegen der Haltekappe in Axialrichtung.
Dadurch, dass die Durchgangsöffnung Z-förmig ausgebildet ist, hat ein Werkzeug, insbesondere ein Schlitzschraubendreher, genügend Platz, um die Haltekappe relativ zu diesem zu drehen.
Die Verbindungshülse kann Rastkantenhalterarme aufweisen, an denen die Rastkanten angeformt sind, die im Bereich der Bolzenöffnung mit der Verbindungshülse verbunden sind, wobei vorzugsweise in diesem Verbindungsbereich eine sich quer zur Axialrichtung erstreckende Ausnehmung vorgesehen ist, um eine Rückstellkraft der Rastkantenhaltearme zu verringern.
Dadurch, dass Rastkantenhaltearme vorgesehen sind, wird die Montage erheblich vereinfacht, da die Rastkantenhaltearme in radialer Richtung nach innen schwenkbar ausgebildet sind, und somit eine geringere Montagekraft von maximal 60 Newton bzw. 50 Newton bzw. 40 Newton bzw. 30 Newton bzw. 25 Newton nötig ist, um die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung zu montieren.
Durch die im Anwendungsbereich der Rastkantenhaltearme an die Verbindungshülse vorgesehene Ausnehmung wird eine Rückstellkraft der Rastkantenhalterarme verringert, so dass dies ebenfalls zu einer geringeren Montagekraft beiträgt.
Die Befestigungsvorrichtung ist zum Befestigen von Bauteilen mit einer Dicke von 0,5 mm bis 8 mm und vorzugsweise von 0,8 mm bis 6 mm ausgebildet.
Somit wird eine in der Anwendung äußerst flexible Befestigungsvorrichtung vorgesehen, die zur Befestigung von Bauteilen mit einer unterschiedlichen Dicke geeignet ist. Somit müssen für unterschiedliche Bauteile nicht mehrere Befestigungsvorrichtungen bereitgestellt werden, da die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung einen großen Bereich von Bauteildicken abdeckt.
Die Befestigungsvorrichtung kann mittels eines Spritzgießverfahrens aus einem Kunststoff hergestellt sein.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Befestigen eines Bauteils an einem Trägerbauteil mittels der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung aufgezeigt.
In der Vormontagestellung, die auch eine Transportstellung darstellt, stehen das zumindest eine bzw. die Rastelemente der Haltekappe in Eingriff mit der bzw. den Gegenrastkanten der Verbindungshülse.
Auf diese Weise ist es nicht möglich, die Haltekappe bezüglich der Verbindungshülse in Montagerichtung zu verschieben. Ebenfalls in der Vormontagestellung stehen die Sicherungsnasen der Sicherungsarme der Haltekappe in Eingriff mit den Sicherungsausnehmungen der Verbindungshülse, so dass sich die Haltekappe auch nicht in Montagerichtung verschieben lässt.
Die Befestigungsvorrichtung wird dann derart in Montagerichtung auf einen Bolzen aufgebracht, bis ein Kopf des Bolzens bzw. dessen in Montagerichtung weisende Fläche im Verbindungsraum der Verbindungshülse von dem bzw. den an den Rastkantenhaltearmen angeformten Bolzenhalteelemente hintergriffen wird.
Im selben Moment bzw. durch eine entsprechende Anordnung des Kopfes eines Bolzens im Bereich hinter dem Bolzenhalteelement werden das bzw. die Freigabeelemente mit einer in radialer Richtung nach außen wirkenden Kraft derart beaufschlagt, dass die mit den Freigabeelement/-en verbundene/-n Sicherungsnasen außer Eingriff mit der bzw. den Sicherungsausnehmungen gebracht werden.
Dadurch, dass eine Verschiebung der Haltekappe relativ zur Verbindungshülse in Montagerichtung bzw. in Axialrichtung nun nicht mehr blockiert ist, kann die Haltekappe in Montagerichtung in axialer Richtung verschoben bzw. gedrückt werden, bis die Haltekappe und insbesondere die Haltefläche ein Bauteil zwischen sich und einer Oberfläche des Trägerbauteils einklemmt.
In dieser Endmontagestellung hintergreifen das bzw. die Rastelemente die Rastkante/-n der Verbindungshülse und ein Bauteil ist nun sicher und zuverlässig an einem Trägerbauteil fixiert.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Demontage bzw. zum Lösen der Befestigungsvorrichtung aufgezeigt.
Zunächst wird ein Werkzeug, insbesondere ein Schlitz-Schraubendreher, über die Durchgangsöffnung in einen Aufnahmeschlitz der Verbindungshülse eingebracht.
Durch das Einbringen des Werkzeuges in den Aufnahmeschlitz ist die Verbindungshülse gegen Verdrehen gesichert.
Nun wird die Haltekappe in einer Draufsicht von oben um etwa 45° gedreht. Auf diese Weise gelangen das bzw. die Rastelemente außer Eingriff mit der bzw. den entsprechenden Rastkanten.
Die Haltekappe kann dann einfach entgegen der Montagerichtung in Axialrichtung von der Verbindungshülse gelöst werden, so dass sich ein mit der Befestigungsvorrichtung befestigtes Bauteil leicht von einem Trägerbauteil lösen bzw. demontieren lässt.
Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung wird anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beispielhaft erläutert. Diese zeigen in:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung,
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Befestigungsvorrichtung,
3 eine perspektivische Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einer Vormontagestellung,
4 eine perspektivische seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einer Vormontagestellung,
5 eine seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einer Vormontagestellung,
6 eine weitere seitlich geschnittene perspektivische Darstellung der Befestigungsvorrichtung,
7 eine perspektivische seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung mit einem Bolzen,
8 eine perspektivische seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einem auf einem Bolzen angeordneten Zustand,
9 eine perspektivische Darstellung einer Verbindungshülse der Befestigungsvorrichtung,
10 eine perspektivische Darstellung der Befestigungsvorrichtung beim Übergang von einer Vormontagestellung in eine Endmontagestellung,
11 eine perspektivische seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einer Endmontagestellung,
12 eine weitere perspektivische seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einer weiteren Endmontagestellung,
13 eine weitere perspektivische seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einer weiteren Endmontagestellung,
14 eine perspektivische seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einer Endmontagestellung mit einem Werkzeug,
15 eine perspektivische Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einer Endmontagestellung,
16 eine perspektivische Darstellung der Befestigungsvorrichtung in einem gedrehten Zustand zum Lösen der Befestigungsvorrichtung,
17 eine Draufsicht von unten auf die Befestigungsvorrichtung aus 16,
18 eine seitlich geschnittene Darstellung der Befestigungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
19 eine perspektivische teilweise seitlich geschnittene Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Befestigungsvorrichtung, und
20 eine perspektivische Darstellung der Befestigungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 anhand eines ersten Ausführungsbeispiels näher beschrieben (1 - 17). Die Befestigungsvorrichtung 1 umfasst eine Verbindungshülse 2 und eine Haltekappe 3.
Weiterhin ist die Befestigungsvorrichtung 1 ausgebildet, um ein Bauteil (nicht dargestellt) an einem Bolzen 4 eines Trägerbauteils (nicht dargestellt) mittels Klemmen zu befestigen.
Bei einem solchen Bolzen 4 kann es sich um einen bekannten T-Bolzen oder Kugel-Bolzen oder auch um einen Bolzen handeln, der in einer Montagerichtung 5 zunächst einen sich konusförmig aufweitenden Abschnitt, benachbart dazu einen zylindrischen Abschnitt und wiederum benachbart dazu einen sich konusförmig verjüngenden Abschnitt aufweist.
Unter der Montagerichtung 5 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Richtung verstanden, in der die Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines Bauteils in Richtung Trägerbauteil geführt und mit dem Bolzen 4 in Eingriff gebracht wird. Die Montagerichtung 5 erstreckt sich orthogonal zu einer Oberfläche eines Trägerbauteils, an der ein solcher Bolzen 4 angeordnet ist.
Die Verbindungshülse 2 ist in etwa rohrförmig ausgebildet und weist an einem Ende eine Bolzenöffnung 6 auf, die in einen Verbindungsraum 7 mündet. Der Verbindungsraum 7 ist von der Verbindungshülse 2 begrenzt.
In einer Mantelwandung 8 der Verbindungshülse 2 sind Rastkantenhaltearme 9 ausgeformt. An den Rastkantenhaltearmen 9 sind in einer Axialrichtung 10 axial fluchtend zueinander mehrere Rastkanten 11 ausgebildet.
Die Rastkantenhaltearme 9 sind einander diametral gegenüberliegend in der Mantelwandung 8 angeordnet.
An einem der Bolzenöffnung 6 gegenüberliegenden Ende der Verbindungshülse ist axial fluchtend zu den Rastkanten 11 jeweils eine Gegenrastkante 12 vorgesehen, wobei die beiden Gegenrastkanten 12 ebenfalls einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
In einer Draufsicht von oben um 45° versetzt zu den Rastkantenhaltearmen 9 und den Gegenrastkanten 12 erstreckt sich eine Durchgangsnut 13 von außen durch die Mantelwandung 8 der Verbindungshülse 2 in den Verbindungsraum 7 bis auf etwa halbe Höhe in Axialrichtung 10 der Verbindungshülse 2.
In etwa mittig im Bereich der Verbindungshülse 2 geht die Durchgangsnut 13 über eine in Montagerichtung 5 ansteigende Anlaufschräge 14 in eine Nut 15 über.
Im Bereich der Anlaufschräge 14 sind benachbart zur Durchgangsnut 13 jeweils beidseitig Sicherungsausnehmungen 16 angeformt, die eine entgegen der Montagerichtung 5 weisende Sicherungsfläche 17 aufweisen, die sich orthogonal zur Axialrichtung 10 erstreckt.
Die Verbindungshülse 2 weist an ihrem der Bolzenöffnung 6 gegenüberliegenden Ende einen Aufnahmeschlitz 32 zum Aufnehmen eines Werkzeuges auf.
Zudem ist im Verbindungsraum 7 an den Rastkantenhaltearmen 9 jeweils ein Bolzenhalteelement 27 angeformt. Das Bolzenhalteelement 27 ist zum Hintergreifen von in etwa in Montagerichtung 5 weisenden Flächen von Bolzen ausgebildet, um eine Verschiebung der Verbindungshülse bzw. der Verbindungshülse 2 bzw. der Befestigungsvorrichtung 1 entgegen der Montagerichtung 5 zu verhindern und so die Befestigungsvorrichtung 1 auf dem Bolzen zu halten.
Die Haltekappe 3 umfasst eine radial umlaufende Seitenwandung 18 und eine entgegen der Montagerichtung 5 angeordnete Oberwandung 19. In der Oberwandung 19 ist eine Z-förmig ausgebildete Durchgangsöffnung 20 ausgeformt.
Die Oberwandung 19 und die Seitenwandung 18 begrenzen einen Aufnahmeraum 21.
Über eine der Oberwandung 19 gegenüberliegende Aufnahmeöffnung 22 ist die Verbindungshülse 2 in den Aufnahmeraum 21 der Haltekappe 3 einbringbar.
An einem in Montagerichtung 5 vorne liegenden Ende bzw. an einem der Oberwandung 19 gegenüberliegenden Ende der Haltekappe 3 sind einander diametral gegenüberliegend zwei Rastelemente 23 angeformt. Die Rastelemente 23 erstrecken sich in radialer Richtung nach innen und sind gegenüber der Montagerichtung 5 bzw. in Richtung Oberwandung 19 geneigt.
Weiterhin weist die Haltekappe 3 im Bereich der Aufnahmeöffnung radial umlaufend eine tellerfederartig ausgebildete Haltefläche 24 auf. Über die Haltefläche 24 kann ein zu befestigendes Bauteil zwischen einer Oberfläche eines Trägerbauteils und der Haltefläche 24 sicher und zuverlässig eingeklemmt werden. Dadurch, dass die Haltefläche tellerfederartig ausgebildet ist, kann diese ein zu befestigendes Bauteil mit einer Federkraft beaufschlagen.
Die Rastelemente 23 stehen in einer Vormontagestellung 25 in Eingriff mit den Gegenrastkanten 12.
In einer Endmontagestellung 26 stehen die Rastelemente 23 in Eingriff mit den Rastkanten 11 der Rastkantenhaltearme 9.
In einer Draufsicht von oben ebenfalls um 45° versetzt sind im Bereich der Oberwandung 19 einander diametral gegenüberliegende und sich in Montagerichtung 5 bzw. in Axialrichtung 10 erstreckende Sicherungsarme 28 angeformt. Die Sicherungsarme 28 bilden mit ihren Funktionselementen ein Sicherungselement 29 aus.
An den freien Enden der Sicherungsarme 28 sind gabelartige Sicherungsnasen 30 ausgebildet.
Die Sicherungsnasen 30 stehen in der Vormontagestellung 25 in Eingriff mit den korrespondierend ausgebildeten Sicherungsausnehmungen 16 der Verbindungshülse 2.
Im Bereich zwischen den Sicherungsnasen 30 sind an den Sicherungsarmen 28 Freigabeelemente 31 angeformt. Die Freigabeelemente 31 erstrecken sich in der Vormontagestellung 25 durch die Durchgangsnut 13 der Sicherungshülse.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Befestigen eines Bauteils an einem Trägerbauteil mittels der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung aufgezeigt.
In der Vormontagestellung 25, die auch eine Transportstellung darstellt, stehen die Rastelemente 23 der Haltekappe 3 in Eingriff mit den Gegenrastkanten 12 der Verbindungshülse 2.
Auf diese Weise ist es nicht möglich, die Haltekappe 3 bezüglich der Verbindungshülse 2 in Montagerichtung zu verschieben. Ebenfalls in der Vormontagestellung 25 stehen die Sicherungsnasen 30 der Sicherungsarme 28 der Haltekappe 3 in Eingriff mit den Sicherungsausnehmungen 16 der Verbindungshülse 2, so dass sich die Haltekappe 3 auch nicht in Montagerichtung 5 verschieben lässt.
Die Befestigungsvorrichtung wird dann derart in Montagerichtung 5 auf einen Bolzen 4 aufgebracht, bis ein Kopf des Bolzens bzw. dessen in Montagerichtung weisende Fläche im Verbindungsraum 7 der Verbindungshülse 2 von den an den Rastkantenhaltearmen 9 angeformten Bolzenhalteelementen 27 hintergriffen wird.
Im selben Moment bzw. durch eine entsprechende Anordnung des Kopfes eines Bolzens im Bereich hinter dem Bolzenhalteelement werden die Freigabeelemente 31 mit einer in radialer Richtung nach außen wirkenden Kraft derart beaufschlagt, dass die mit den Freigabeelementen 31 verbundenen Sicherungsnasen 30 außer Eingriff mit den Sicherungsausnehmungen 16 gebracht werden.
Dadurch, dass eine Verschiebung der Haltekappe 3 relativ zur Verbindungshülse 2 in Montagerichtung 5 bzw. in Axialrichtung 10 nun nicht mehr blockiert ist, kann die Haltekappe 3 in Montagerichtung in axialer Richtung verschoben bzw. gedrückt werden, bis die Haltekappe 3 und insbesondere die Haltefläche 24 ein Bauteil zwischen sich und einer Oberfläche des Trägerbauteils einklemmt.
In dieser Endmontagestellung 26 hintergreifen die Rastelemente 23 die Rastkanten 11 der Verbindungshülse 2 und ein Bauteil ist nun sicher und zuverlässig an einem Trägerbauteil fixiert.
Die Rastelemente bilden in Verbindung mit den Rastkanten 11 bzw. den Gegenrastkanten 12 eine Rasteinrichtung 33 aus.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Demontage bzw. zum Lösen der Befestigungsvorrichtung 1 aufgezeigt.
Zunächst wird ein Werkzeug, insbesondere ein Schlitz-Schraubendreher, über die Durchgangsöffnung 20 in einen Aufnahmeschlitz 32 der Verbindungshülse 2 eingebracht.
Durch das Einbringen des Werkzeuges in den Aufnahmeschlitz 32 ist die Verbindungshülse 2 gegen Verdrehen gesichert.
Nun wird die Haltekappe 3 in einer Draufsicht von oben um etwa 45° gedreht. Auf diese Weise gelangen die Rastelemente 23 außer Eingriff mit den entsprechenden Rastkanten 11.
Die Haltekappe 3 kann dann einfach entgegen der Montagerichtung 5 in Axialrichtung 10 von der Verbindungshülse 2 gelöst werden, so dass sich ein mit der Befestigungsvorrichtung 1 befestigtes Bauteil leicht von einem Trägerbauteil lösen bzw. demontieren lässt.
Weiterhin ist eine Befestigungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Sofern nichts anderes beschrieben ist, sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die technischen Merkmale der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind 18 zu entnehmen.
Zudem ist eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Sofern nichts anderes beschrieben ist, sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die technischen Merkmale der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind den 19 und 20 zu entnehmen.
Bezugszeichenliste

1: Befestigungsvorrichtung
2: Verbindungshülse
3: Haltekappe
4: Bolzen
5: Montagerichtung
6: Bolzenöffnung
7: Verbindungsraum
8: Mantelwandung
9: Rastkantenhaltearm
10: Axialrichtung
11: Rastkante
12: Gegenrastkante
13: Durchgangsnut
14: Anlaufschräge
15: Nut
16: Sicherungsausnehmung
17: Sicherungsfläche
18: Seitenwandung
19: Oberwandung
20: Durchgangsöffnung
21: Aufnahmeraum
22: Aufnahmeöffnung
23: Rastelement
24: Haltefläche
25: Vormontagestellung
26: Endmontagestellung
27: Bolzenhalteelement
28: Sicherungsarm
29: Sicherungselement
30: Sicherungsnasen
31: Freigabeelement
32: Aufnahmeschlitz
33: Rasteinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010030964 A1 [0002]
DE 102012003337 A1 [0003]
DE 102006057557 A1 [0004]
WO 2011/096372 A1 [0005]
DE 102017125771 [0006]

Claims

Befestigungsvorrichtung (1) zur Befestigung von Bauteilen an Bolzen (4) umfassend eine einen Verbindungsraum (7) begrenzende Verbindungshülse (2), wobei ein Bolzen (4) im Verbindungsraum (7) aufnehm- und fixierbar ist, um die Befestigungsvorrichtung (1) mit einem Bolzen (4) zu verbinden, eine einen Aufnahmeraum (21) begrenzende napfförmige Haltekappe (3), um ein Bauteil zu befestigen, wobei die Verbindungshülse (2) im Aufnahmeraum (21) angeordnet ist, und wobei die Haltekappe (3) eine Rasteinrichtung (33) mit zumindest einem Rastelement (23) aufweist, das in einer Vormontagestellung (25) in Eingriff mit einer Gegenrastkante (12) der Verbindungshülse (2) steht, sodass eine Verschiebung der Haltekappe (3) in Axialrichtung (10) weg von der Verbindungshülse (2) blockiert ist, und wobei die Haltekappe (3) ein Sicherungselement (29) mit zumindest einer Sicherungsnase (30) aufweist, das in der Vormontagestellung (25) in einer Sicherungsausnehmung (16) angeordnet ist, sodass eine Verschiebung der Haltekappe (3) in Axialrichtung (10) hin zu der Verbindungshülse (2) blockiert ist, sodass die Haltekappe (3) in einer Vormontagestellung (25) in Axialrichtung (10) fixiert ist und verliersicher auf der Verbindungshülse (2) angeordnet ist.
Befestigungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freigabeelement (31) vorgesehen ist, dass beim Erreichen einer Endmontagestellung (26) der Verbindunghülse (2) von einem Bolzen (4) derart betätigbar ist, dass die Haltekappe (3) in Axialrichtung (10) in Richtung Verbindungshülse (2) verschiebbar ist.
Befestigungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise axial fluchtend zu der Gegenrastkante (12) mehrere Rastkanten (11) an der Verbindungshülse (2) angeformt sind, wobei das Rastelement (23) in einer Endmontagestellung (26) mit einer Rastkante (11) in Eingriff steht, und wobei die Rastkanten (11) in der Endmontagestellung (26) vorzugsweise durch einen im Verbindungsraum (7) angeordneten Bolzen (4) derart abgestützt sind, dass ein Kraftfluss der Haltekraft der Befestigungsvorrichtung (1) vom Rastelement (23) auf die Rastkante (11) der Verbindungshülse (2) und von dort auf den Bolzen (4) übertragen wird.
Befestigungsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (33) der Haltekappe (3) zwei einander diametral gegenüberliegende Rastelemente (23) umfasst, die im Aufnahmeraum (21) angeordnet sind, und wobei die Verbindungshülse (2) eine Bolzenöffnung (6) aufweist, um einen Bolzen (4) in den Verbindungsraum (7) einzubringen, wobei die Verbindungshülse (2) an einem der Bolzenöffnung (6) gegenüberliegenden Ende die einander diametral gegenüberliegenden Gegenrastkanten (12) aufweist.
Befestigungsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (29) zwei einander diametral gegenüberliegende Sicherungsarme (28) aufweist, die mit der Haltekappe (3) verbunden sind, wobei an freien Enden der Sicherungsarme (28) jeweils zwei Sicherungsnasen (30) angeformt sind, die in der Vormontagestellung (25) in vier Sicherungsausnehmungen (16) der Verbindungshülse (2) angeordnet sind.
Befestigungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den freien Enden der Sicherungsarme (28) im Bereich zwischen den Sicherungsnasen (30) ein Freigabeelement (31) angeordnet ist, wobei sich die Freigabeelemente (31) in der Vormontagestellung (25) durch Durchgangsnuten (13) in den Verbindungsraum (7) der Verbindungshülse (2) erstrecken, und wobei beim Erreichen der Endmontagestellung (26) der Verbindungshülse (2) das Freigabeelement (31) von einem Bolzen (4) aus der Durchgangsnut (13) drückbar ist, sodass die Sicherungsnasen (30) außer Eingriff mit den Sicherungsausnehmungen (16) bringbar sind und die Haltekappe (3) in Richtung Verbindungshülse (2) verschiebbar ist, wobei die Durchgangsnut (13) von einer Anlaufschräge (14) begrenzt ist, sodass die Freigabeelemente (31) beim Verschieben der Haltekappe (3) in Richtung Verbindungshülse (2) in radialer Richtung nach außen gedrückt werden, wobei in der Endmontagestellung (26) eine Fläche eines Bolzens (4) von an den Rastkantenhaltearmen (9) angeformten Bolzenhaltelementen (27) hintergreifbar ist, sodass die Befestigungsvorrichtung (1) an einem Bolzen (4) gehalten ist.
Befestigungsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekappe (3) eine Oberwandung (19) und eine radial umlaufende Seitenwandung (18) aufweist, wobei in der Oberwandung (19) eine, vorzugsweise z-förmig, ausgebildete Durchgangsausnehmung ausgeformt ist, und wobei in der Verbindungshülse (2) im Bereich der Oberwandung (19) ein Aufnahmeschlitz (32) ausgebildet ist, sodass ein Werkzeug über die Durchgangsöffnung (20) in den Aufnahmeschlitz (32) einbringbar ist, um die Verbindungshülse (2) verdrehsicher mittels eines Werkzeuges zu halten, sodass die Rastelemente (23) der Haltekappe (3) durch eine Drehung, von vorzugsweise 45°, um eine Längsachse außer Eingriff mit den Rastkanten (11) der Verbindungshülse (2) bringbar sind, sodass sich die Haltekappe (3) in Axialrichtung (10) von der Verbindungshülse (2) abziehen lässt.
Befestigungsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (2) Rastkantenhaltearme (9) aufweist, an denen die Rastkanten (11) angeformt sind, die im Bereich der Bolzenöffnung (6) mit der Verbindungshülse (2) verbunden sind, wobei vorzugsweise in diesem Verbindungsbereich eine sich quer zur Axialrichtung (10) erstreckende Ausnehmung vorgesehen ist, um eine Rückstellkraft der Rastkantenhaltearme (9) zu verringern.
Verfahren zum Befestigen eines Bauteils an einem Trägerbauteil mit einer Befestigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die folgenden Schritte Bereitstellen der Befestigungsvorrichtung (1) in einer Vormontagestellung (25), wobei zumindest ein Rastelement (23) einer Haltekappe (3) in Eingriff mit zumindest einer Gegenrastkante (12) einer Verbindungshülse (2) steht, und wobei zumindest eine Sicherungsnase (30) eines Sicherungsarmes (28) der Haltekappe (3) in Eingriff mit zumindest einer Sicherungsausnehmung (16) der Verbindungshülse (2) steht, Aufbringen der Befestigungsvorrichtung (1) in Montagerichtung (5) auf einen Bolzen (4) bis eine in Montagerichtung weisende Fläche des Bolzens in einem Verbindungsraum (7) der Verbindungshülse (2) von an zumindest einem an einem Rastkantenhaltearm (9) angeformten Bolzenhalteelement (27) hintergriffen wird, und wobei durch eine entsprechende Anordnung des Kopfes eines Bolzens im Bereich hinter dem Bolzenhalteelement ein Freigabeelement (31) mit einer in radialer Richtung nach außen wirkenden Kraft derart beaufschlagt wird, dass die mit dem Freigabeelement (31) verbundenen Sicherungsnasen (30) außer Eingriff mit der Sicherungsausnehmung (16) gebracht wird, Verschieben der Haltekappe (3) relativ zur Verbindungshülse (2) in Montagerichtung (5), bis die Haltekappe (3) und eine Haltefläche (24) ein Bauteil zwischen sich und einer Oberfläche des Trägerbauteils einklemmt, Hintergreifen der Rastkante (11) durch das Rastelement (23) der Verbindungshülse (2), sodass ein Bauteil ist an einem Trägerbauteil in einer Endmontagestellung (2)6 fixiert ist.
Verfahren zur Demontage einer Befestigungsvorrichtung 1 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassend die folgenden Schritte Einbringen eines Werkzeuges über eine Durchgangsöffnung (20) in einen Aufnahmeschlitz (32) einer Verbindungshülse (2), wobei durch das Einbringen des Werkzeuges in den Aufnahmeschlitz (32) die Verbindungshülse (2) gegen Verdrehen gesichert ist, Drehen einer Haltekappe (3) in einer Draufsicht von oben um etwa 45° sodass zumindest ein Rastelement (23) außer Eingriff mit einer entsprechenden Rastkante (11) gebracht wird, Lösen der Haltekappe (3) entgegen der Montagerichtung (5) von der Verbindungshülse (2), so dass sich ein mit der Befestigungsvorrichtung (1) befestigtes Bauteil leicht von einem Trägerbauteil lösen bzw. demontieren lässt.