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Die Erfindung betrifft ein Montagesystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Montageteil und mit einem Trägerteil, das in betriebsfertig montiertem Zustand fahrzeugfest angeordnet ist, wobei zur Befestigung des Montageteils an dem Trägerteil wenigstens eine Schraubverbindung vorgesehen ist, die einen Schraubbolzen und eine komplementäre Schraubenmutter aufweist, wobei der Schraubbolzen an dem Montageteil fixiert ist, wobei das Trägerteil einen Durchtritt aufweist, durch den der Schraubbolzen in betriebsfertig montiertem Zustand hindurchragt, und wobei dem Durchtritt eine Schraubenmutter zugeordnet ist, die in betriebsfertig montiertem Zustand auf den Schraubbolzen aufgeschraubt ist und das Montageteil am Trägerteil sichert. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Montage eines Systems der vorgenannten Art.
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Für die Montage von Schienensystemen in Fahrzeugen kommen üblicherweise mit dünnen Kunststoffscheiben vorfixierte Schraubbolzen zum Einsatz, an welchen das zu montierende Schienensystem aufgenommen und verschraubt wird. Dazu benötigt die Schiene einen Gewindedurchzug oder eine eingepresste oder angeschweißte Schraubenmutter oder Gewindebuchse. Diese so gebildeten Gewinde haben den Nachteil, dass sie nicht staub- und flüssigkeitsdicht sind und relativ viel Bauraum beanspruchen. Des Weiteren kommt es vor, dass die Schrauben herausfallen, wenn die Kunststoffscheibe fehlt oder locker wird. Bei anderen Schienensystemen sind Stehbolzen in die Schiene eingepresst, auf welche nach dem Anordnen des Trägerteils einzeln Schraubenmuttern aufgeschraubt werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Montagesystem sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Aufwand eine zuverlässige Befestigung des Trägerteils und des Montageteils relativ zueinander ermöglichen.
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Für das Montagesystem wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schraubenmutter an dem Trägerteil zumindest weitgehend koaxial zum Durchtritt verliersicher und drehbar gehalten ist. Das Trägerteil erfüllt eine Halte- oder Tragefunktion und ist in betriebsfertig montiertem Zustand fest mit einer Karosserierohbaustruktur eines Kraftfahrzeugs verbunden. Das Montagesystem kann in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise an einem Dachbereich, insbesondere in Form von Dachschienen für Beschattungssysteme oder Schiebedachsysteme, an einer Seitenwand, insbesondere in Form von Seitenschienen für eine Laderaumdeckung, oder an einem Boden angebracht sein. Dabei ist das Montageteil vorzugsweise an einer Karosserietragestruktur des Kraftfahrzeugs befestigt. Alternativ kann das Montagesystem zur außenseitigen Anbringung an einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Erfindungsgemäß erhält das Trägerteil eine Zusatzfunktion, indem es neben der Befestigungsfunktion für das Montageteil zusätzlich zur Positionssicherung der Schraubenmutter dient. Dadurch kann die Schraubverbindung durch einfaches Aufschrauben der Schraubenmutter auf den Schraubbolzen vorgenommen werden. Zu diesem Zweck muss zum Zeitpunkt der Montage zur Befestigung des Montageteils an dem Trägerteil keine Schraubenmutter mehr bereitgestellt und entsprechend dem Schraubbolzen an dem Trägerteil positioniert werden. Die Schraubenmutter ist bereits verliersicher und in richtiger Positionierung am Trägerteil bereitgestellt und muss lediglich noch durch Verdrehen auf den Schraubbolzen aufgeschraubt werden. Dies kann automatisiert durch ein vorzugsweise mittels eines Roboters bedienbares Werkzeug erfolgen. Vorteilhaft sind mehrere Schraubverbindungen mit mehreren, zueinander parallel ausgerichteten Schraubbolzen und einer entsprechenden Anzahl von Schraubenmuttern vorgesehen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit mit einfachen Mitteln ein automatisiertes Verschrauben des Trägerteils mit dem Montageteil, ohne dass aufwändige Überwachungssysteme für die Montage notwendig sind. Das erfindungsgemäße Montagesystem erleichtert und beschleunigt somit den Verschraubungsprozess. Das Montageteil kann ein beliebiges Bauteil insbesondere für einen Fahrzeuginnenraum sein. Vorteilhaft ist das Montageteil als Schiene ausgebildet. Bevorzugt ist das Trägerteil schienenförmig und hat eine gleiche oder ähnliche Länge wie die Schiene oder ist länger als die Schiene. Alternativ kann das Trägerteil aber auch wesentlich kürzer als die Schiene sein. Zum Beispiel kann das Trägerteil im Extremfall nur so kurz sein, dass es gerade einen Durchtritt umfasst und Platz für eine Schraubenmutter bietet. Das Innengewinde der Schraubenmutter und das Außengewinde des Schraubbolzens sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich eine zuverlässige und bezüglich des Aufschraubmoments gleichmäßige sowie feste Verbindung ergibt. Das Außengewinde des Schraubbolzens und das Innengewinde der Schraubenmutter sind vorteilhaft in Form von Standardgewinden vorgesehen. Der Schraubbolzen ist an dem Montageteil fixiert, vorzugsweise in das Montageteil eingepresst. Besonders bevorzugt ist das Montageteil als Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff, ausgeführt und der Schraubbolzen ist bei der Herstellung des Montageteils durch Umspritzen an dem Montageteil gehalten. Dadurch ergibt sich die Befestigung des Schraubbolzens an dem Montageteil bereits beim Herstellvorgang des Montageteils. Der Schraubbolzen kann form-, kraft- oder stoffschlüssig an dem Montageteil gehalten sein. Der Schraubbolzen steht mindestens mit einem Teil orthogonal von einer Außenseite des Montageteils vor. Die Schraubenmutter ist mit einer Stirnseite bündig gegen die den Durchtritt aufweisende Seite des Trägerteils ausgerichtet und liegt im Bereich eines Rands des Durchtritts gegen das Trägerteil an. Die Schraubenmutter ist derart an dem Trägerteil positioniert gehalten, dass die Schraubenmutter mit dem Innengewinde fluchtend zum Durchtritt in dem Trägerteil ausgerichtet ist. Der Durchtritt ist mindestens so groß wie eine das Innengewinde aufweisende Durchführungsöffnung der Schraubenmutter, aber höchstens so groß, dass die Schraubenmutter mit einem Teil ihrer Stirnseite gegen einen Randbereich des Durchtritts anliegen kann. Die Schraubenmutter ist um ihre Schraubachse drehbar gehalten. Der Durchtritt kann kreisförmig und derart ausgerichtet sein, dass er mit einer Mittellängsachse orthogonal zu einer Längsrichtung des Trägerteils ausgerichtet ist. Alternativ ist der Durchtritt in Form eines Langlochs ausgebildet und ermöglicht so eine flexible Anpassung des Trägerteils an das Montageteil bzw. die Anordnung des Schraubbolzens an dem Montageteil.
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In Ausgestaltung der Erfindung weist die Schraubenmutter einen über Werkzeugangriffsflächen radial hinausragenden Ringbund auf, und das Trägerteil weist Stegabschnitte auf, die den Ringbund zumindest abschnittsweise axial zu einer Schraubachse der Schraubenmutter mit Spiel übergreifen. Dadurch ist die Schraubenmutter axial zu der Schraubachse verliersicher am Trägerteil gehalten. Dabei ermöglicht das Übergreifen mit Spiel die Drehbarkeit der Schraubenmutter. Vorzugsweise liegt die Schraubenmutter mit dem Ringbund gegen das Trägerteil an. In diesem Fall vergrößert der Ringbund die Auflagefläche der Schraubenmutter gegen das Trägerteil und sorgt somit für einen besseren Halt des Trägerteils an der Schraubenmutter. Die Werkzeugangriffsflächen ermöglichen ein Drehen der Schraubenmutter mittels eines Werkzeugs und somit ein Aufschrauben der Schraubenmutter auf den Schraubbolzen oder ein Herunterschrauben von dem Schraubbolzen. Das Trägerteil kann die Stegabschnitte mindestens im Bereich der Durchtritte aufweisen, bevorzugt über die gesamte Länge des Trägerteils. Der Ringbund kann auch als Flansch bezeichnet werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ragen die Werkzeugangriffsflächen in Axialrichtung der Schraubenmutter entgegengerichtet zu dem Durchtritt über die Stegabschnitte ab, um einen Werkzeugangriff zu ermöglichen. Die Werkzeugangriffsflächen können als Mehrkantmutter gestaltet sein, insbesondere als Vierkantmutter oder Sechskantmutter.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bilden die Stegabschnitte entlang des Trägerteils längs verlaufende C-Schenkel eines Führungskanals, der zu einer Stirnseite hin offen ist, um ein Einschieben der Schraubenmutter mit ihrem Ringbund zu ermöglichen. Dadurch ist die Schraubenmutter in Längsrichtung des Trägerteils bewegbar, aber nicht orthogonal dazu. Des Weiteren ist dadurch die Schraubenmutter längs der Schraubachse verliersicher am Trägerteil gehalten. Durch die stirnseitige Öffnung können Schraubenmuttern nach Fertigung des Trägerteils eingeschoben und entlang des Trägerteils positioniert werden. Der Führungskanal kann an einer oder beiden Stirnseiten offen sein. Alternativ weist der Führungskanal auch im Bereich zwischen den Stirnseiten mindestens eine Öffnung auf. Die Öffnungen sind zu den Durchtritten im Trägerteil beabstandet. Der Führungskanal muss im betriebsfertig montierten Zustand nicht mehr die Öffnungen zum Einschieben der Schraubenmuttern aufweisen, d.h. nach Einschieben der Schraubenmuttern können die Öffnungen verschlossen werden. Die Stegabschnitte übergreifen nur den Ringbund und nicht die gesamte Schraubenmutter, sodass die Schraubenmutter nur mit ihrem Ringbund in dem durch die C-Schenkel gebildeten Führungskanal angeordnet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens ein Stegabschnitt Positionierprofilierungen auf, die den Ringbund in seiner relativ zu dem Durchtritt fluchtenden Ausrichtung radial positionssichern. Die Positionierprofilierungen bilden Anschläge in dem Führungskanal und blockieren somit eine Längsverschiebbarkeit der Schraubenmutter. Gleichzeitig sind die Positionierprofilierungen aber radial zur Schraubachse so weit beabstandet, dass eine Drehbarkeit der Schraubenmutter nicht beeinträchtigt ist. Vorteilhafterweise sind die Positionierprofilierungen in Längsrichtung des Trägerteils vor und hinter dem Durchtritt gebildet. Es können beide Stegabschnitte solche Positionierprofilierungen aufweisen, zum Beispiel jeder Stegabschnitt eine Positionierprofilierung oder einer oder beide zwei Positionierprofilierungen, oder aber nur einer der Stegabschnitte weist Positionierprofilierungen auf.
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Für das Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Positionsprofilierungen durch plastische Umformung der Stegabschnitte erzeugt werden. Das vorzugsweise kalte Umformen kann durch Einkerben erfolgen, zum Beispiel mittels eines Meißels, eines Körners oder eines Durchschlägers.
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In Ausgestaltung des Verfahrens werden die Positionierprofilierungen zeitlich nach dem Einschieben und fluchtendem Ausrichten der Schraubenmutter erzeugt. Dies ermöglicht zuerst das Positionieren der Schraubenmutter koaxial zum Durchtritt und dann das verliersichere und drehbare Halten der Schraubenmutter.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
- 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Montagesystems in Form eines Schienensystems mit Schiene und Trägerteil in nicht montiertem Zustand,
- 2 in vergrößerter Schnittdarstellung die Schiene der 1 mit Schraubbolzen,
- 3 in perspektivischer Darstellung das Trägerteil der 1 mit Schraubenmutter,
- 4 in perspektivischer Darstellung das Trägerteil der 1 mit in den Führungskanal eingeschobener Schraubenmutter,
- 5 in vergrößerter Schnittdarstellung das Trägerteil der 1 mit Schraubenmutter,
- 6 in vergrößerter Draufsicht das Trägerteil der 1 mit Schraubenmutter und Positionierprofilierungen und
- 7 in vergrößerter Schnittdarstellung das Schienensystem der 1 in betriebsfertig montiertem Zustand.
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1 bis 7 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Montagesystems in Form eines Schienensystems 2. In den 1 bis 6 ist das Schienensystem 2 in nicht montiertem Zustand zu sehen. Das Schienensystem 2 weist als Montageteil eine Schiene 4 und ein schienenförmiges Trägerteil 6 auf. Das Schienensystem 2 kann zum Beispiel zur Befestigung an einer Karosserietragestruktur eines Kraftfahrzeugs ausgelegt sein. Das Schienensystem 2 kann dabei als Führungsschienensystem für ein Schiebedach oder eine Beschattungseinrichtung dienen und zweckmäßigerweise im Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Eine andere Möglichkeit ist die Ausgestaltung als Führungsschiene für eine Laderaumabdeckung in einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs. Zum Beispiel kann an der Schiene 4 ein Gleit- oder Rollensystem angeordnet oder gehalten sein, so dass sich eine entsprechende Beschattungseinrichtung auf- und zuschieben lässt. Auch denkbar ist die Ausführung des Schienensystems 2 als Seitenschiene in einem Wandbereich des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel für Schiebetüren, oder als Lastschienen in einem Bodenbereich. Weiter denkbar ist das Anbringen an einer Kraftfahrzeugaußenseite. Vorliegend ist das Schienensystem 2 zur Befestigung in einem Dachbereich eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Die dargestellte Schiene 4 weist drei Schraubbolzen 8 auf, kann aber auch mehr oder weniger Schraubbolzen 8 aufweisen. Das Trägerteil 6 umfasst entsprechend der Anzahl der Schraubbolzen 8 drei Schraubenmuttern 10 und kann analog zur Schiene 4 auch mehr oder weniger Schraubenmuttern 10 aufweisen. Des Weiteren umfasst das Trägerteil 6 korrespondierend zu den Schraubenmuttern 10 bzw. zu den Schraubbolzen 8 drei Durchtritte 12. Die Schraubenmuttern 10 sind mit einer Schraubachse 14 im Wesentlichen koaxial zu den Durchtritten, insbesondere zu einer Mittellängsachse 16 der Durchtritte 12, ausgerichtet. Die Schraubenmuttern 10 sind verliersicher an dem Trägerteil 6 gehalten, so dass sie ihre jeweiligen Positionierungen relativ zu den Durchtritten 12 beibehalten. Die Schraubenmuttern 10 sind derart an dem Trägerteil 6 gehalten, dass sie trotz Positionssicherung um ihre Schraubachse 14 drehbar sind. Dies ermöglicht ein Aufschrauben der Schraubenmuttern 10 auf und ein Abschrauben der Schraubenmuttern 10 von den Schraubbolzen 8.
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Der Schraubbolzen 8 ragt mit einem Teil von einer Außenseite der Schiene 4 ab, wie in 2 zu sehen. Der Schraubbolzen 8 ist positionsgesichert und drehfest an der Schiene 4 gehalten. Zu diesem Zweck kann der Schraubbolzen 8 in die Schiene 4 eingepresst sein oder schon bei der Herstellung der Schiene 4 in diese eingespritzt sein.
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In einem positionierten Zustand liegt die Schraubenmutter 10 mit einer Stirnseite plan gegen das Trägerteil 6 an, wie in 4 und 5 gezeigt. Das Trägerteil 6 hat Stegabschnitte 18, welche die Schraubenmutter 10 an dem Trägerteil 6 halten. Die Stegabschnitte 18 bilden längs des Trägerteils 6 verlaufende C-Schenkel eines Führungskanals 20. Die Schraubenmutter 10 ist in dem Führungskanal 20 geführt, so dass die Schraubenmutter 10 entlang des Führungskanals 20 bzw. entlang des Trägerteils 6 gleitend bewegbar und um ihre Schraubachse 14 drehbar ist.
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Die Schraubenmutter 10 weist Werkzeugangriffsflächen 22 zum Angriff eines Werkzeugs und zum Antreiben der Schraubenmutter 10 auf. Vorliegend ist die Schraubenmutter 10 als eine Sechskantmutter ausgebildet. Des Weiteren weist die Schraubenmutter 10 einen Ringbund 24 auf, der radial über die Werkzeugangriffsflächen 22 hinausragt, wie in 5 und 6 zu sehen. Außerdem steht die Schraubenmutter 10 in Richtung ihrer Schraubachse 14 auf der dem Ringbund 24 gegenüberliegenden Seite von den Stegabschnitten vor. Dadurch sind die Werkzeugangriffsflächen 22 zugänglich für ein entsprechendes Werkzeug. Der Ringbund 24 hat die Form eines Flansches, d.h. er ist als kreisrunde Scheibe ausgebildet. Die als C-Schenkel ausgeformten Stegabschnitte 18 des Führungskanals 20 übergreifen den Ringbund 24 mit Spiel und sichern so die Schraubenmutter 10 am Trägerteil 6. Das Übergreifen mit Spiel und der Ringbund ermöglichen außerdem die Drehbarkeit und Verschieblichkeit der Schraubenmutter 10. Der Führungskanal 20 erstreckt sich vorliegend entlang der gesamten Länge des Trägerteils 6 und weist an den beiden Enden Öffnungen auf, so dass ein Einschieben und Positionieren der Schraubenmutter 10 mit ihrem Ringbund 24 in den Führungskanal 20 möglich ist. Zudem weisen die Stegabschnitte 18 Positionierprofilierungen 26 auf. Die Positionierprofilierungen 26 sind im Bereich des Durchtritts 12 in Längsrichtung des Trägerteils 6 vor und hinter dem Durchtritt 12 angeordnet. Die Positionierprofilierungen 26 sichern die Position der Schraubenmutter 10 und gewährleisten, dass die Schraubenmutter 10 im Wesentlichen koaxial zum Durchtritt 12 gehalten ist und diese Position beibehält. Vorliegend weisen die Stegabschnitte 18 zwei Positionierprofilierungen 26 auf nur einer Seite des Durchtritts 12 auf. In alternativen Ausführungsformen können beide Stegabschnitte 18 diagonal einander gegenüberliegende Positionierprofilierungen 26 aufweisen. Ebenso sind mehr als zwei Positionierprofilierungen 26 auf beiden Seiten des Durchtritts 12 denkbar. Falls weniger Schraubenmuttern 10 in dem Führungskanal 20 angeordnet sind als das Trägerteil 6 Durchtritte 12 aufweist, wie in 4 der Fall, braucht das Trägerteil 6 nur Positionierprofilierungen 26 im Bereich der Durchtritte 12 zu haben, denen eine Schraubenmutter 10 zugeordnet ist.
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Zur Montage wird die Schraubenmutter 10 mit ihrem Ringbund 24 durch die Öffnung in dem Führungskanal 20 in diesen eingeschoben. Das Einschieben der Schraubenmutter 10 über die stirnseitige Öffnung in den Führungskanal 20 ist in 3 durch einen Pfeil angedeutet. Danach wird die Schraubenmutter 10 entlang des Trägerteils 6 in dem Führungskanal 20 verschoben, bis sie mit ihrer Schraubachse 14 koaxial zur Mittellängsachse 16 des Durchtritts 12 ausgerichtet ist. Nach der Positionierung der Schraubenmutter 10 wird einer der Stegabschnitte 18 oder werden beide Stegabschnitte 18 im Bereich des Durchtritts 12 plastisch verformt, um die Positionierprofilierungen 26 zu erzeugen. Durch die Deformation der Stegabschnitte 18 greifen diese in den Führungskanal 20 ein und bilden Anlageflächen in Längsrichtung des Trägerteils 6 vor und hinter der Schraubenmutter 10, gegen welche die Schraubenmutter 10 mit ihrem Ringbund 24 anliegen bzw. anstoßen kann, und sichern so die Schraubenmutter 10 in ihrer Position. Es reichen auch nur jeweils eine Positionierprofilierung 26 in Längsrichtung des Trägerteils 6 vor und hinter der Schraubenmutter 10 aus, um diese gegen radiale Bewegung zu sichern, wie in den 4 bis 7 gezeigt. Anschließend wird das Trägerteil 6 derart an der Schiene 4 angeordnet, dass der Schraubbolzen 8 durch den jeweiligen zugeordneten Durchtritt 12 in dem Trägerteil 6 hindurchgeführt ist. Mittels eines Werkzeugs, wie zum Beispiel einem Schraubenschlüssel oder einem automatischen Schrauber 28, wird die Schraubenmutter 10 auf den Schraubbolzen 8 aufgeschraubt. Jeder Schraubbolzen 8 und eine zugeordnete Schraubenmutter 10 bilden eine Schraubverbindung 30, mittels welchen das Trägerteil 6 an der Schiene 4 befestigt ist. 7 zeigt das Schienensystem 2 in betriebsfertig montiertem Zustand.
