DE10214378C1 - Schraubverbindung mit Toleranzausgleich - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubverbindung mit Toleranzausgleich, bei der mindestens zwei Bauteile mit Mutter und Schraube aneinander festlegbar sind, wobei das von der Schraube durchsetzte Durchgangsloch im mutterseitigen Bauteil zumindest eine in Richtung des Toleranzausgleichs größere Abmessung aufweist als das Durchgangsloch im schraubenseitigen Bauteil, und wobei die Mutter am mutterseitigen Bauteil unverlierbar und verdrehsicher festgelegt ist und in Richtung des Toleranzausgleichs relativ zum Durchgangsloch im mutterseitigen Bauteil in einem Käfig verschiebbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Schraubverbindung zur Verfügung zu stellen, die Vorteile einer Käfigmutter bietet, gleichzeitig aber kostengünstiger ist. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Käfig (9) einstückig mit dem mutterseitigen Bauteil (1.2, 13) ausgebildet und die Mutter eine Bundmutter (8) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dabei handelt es sich um eine sogenannte Durchsteck- Schraubenverbindung, bei der eine Schraube mit ihrem Schaft durch Durchgangslöcher in mindestens zwei miteinander zu verbin­ denden Bauteilen hindurchgesteckt wird und eine Mutter auf das auf der anderen Seite herausragende Gewinde der Schraube aufge­ schraubt wird. Bei derartigen Verbindungen kann es sinnvoll oder auch erforderlich sein, dass die Mutter vor Herstellung der Ver­ bindung an dem mutterseitigen Bauteil unverlierbar und verdreh­ sicher befestigt ist, wobei verdrehsicher so zu verstehen ist, dass sich die Mutter beim Festziehen der Schraube nicht mit­ dreht. Eine derartige Ausbildung erleichtert die Montage gene­ rell, da die Mutter nicht mehr in einem Lager bzw. einem Zwi­ schenlager vorgehalten werden muss, sondern sich schon an Ort und Stelle, nämlich der Befestigungsstelle, befindet, insbeson­ dere aber auch in den Fällen, wenn die Mutter unter Montagebe­ dingungen nicht oder nur schlecht zugänglich ist.

Eine diesbezüglich gängige technische Lösung wird mit soge­ nannten Schweißmuttern realisiert. Diese Schweißmuttern werden auf das mutterseitige Bauteil aufgeschweißt, wobei ihre Gewinde­ bohrung mit der Durchgangsöffnung des mutterseitigen Bauteils fluchtet. Bei einer derartigen Lösung ist ein Toleranzausgleich nur dadurch möglich, wenn in dem schraubenseitigen Bauteil bzw. zusätzlich auch in weiteren zwischen diesem und dem mutterseiti­ gen Bauteil angeordneten Bauteilen Durchgangslöcher vorgesehen sind, die zumindest in Richtung des Toleranzausgleichs größere Abmessungen aufweisen als das Durchgangsloch im mutterseitigen Bauteil bzw. die Gewindebohrung der Schweißmutter. Ein derarti­ ger Toleranzausgleich ist bei dieser Konstruktion aber nicht möglich, wenn unter beengten Bauverhältnissen der Kopf der Schraube nicht in Richtung des Toleranzausgleichs verschiebbar ist.

Dieser Nachteil wird bei Verwendung sogenannter Käfigmuttern vermieden. Wie der Name schon sagt, sitzt die Mutter hier in ei­ nem Käfig. Bei diesem Käfig handelt es sich um ein Blechform­ teil, welches die Mutter unter Freilassung der Gewindebohrung allseitig umfasst, wobei die Umfassungswände auf zwei gegenüber­ liegenden Seiten des Käfigs über die Stärke der Mutter hinausra­ gen und hier als Federzungen mit U-förmigem Profil, welches nach außen offen ist, ausgeführt sind. Nach dem Einstecken der Mutter in diesen Käfig wird der Käfig in einem Aufnahmeloch des mutter­ seitigen Bauteils festgelegt. Dazu werden die Zungen des Käfigs in das Aufnahmeloch hineingedrückt, wobei die Zungen leicht nach innen federn und nach Passieren der Wandung zurückfedern, so dass die U-förmigen Profile in die Wandung des Aufnahmelochs einrasten. Das Aufnahmeloch ist mehreckig, vorzugsweise quadra­ tisch ausgebildet, so dass der Käfig verdrehsicher im Aufnahme­ loch gehalten ist. Die Mutter sitzt ebenfalls verdrehsicher im Käfig, wobei zwischen der Wandung des Käfigs und den Umfangsflä­ chen der Mutter genügend Spiel vorhanden ist, so dass ein Tole­ ranzausgleich im oben beschriebenen Sinne möglich ist.

Eine der Käfigmutter ähnliche Lösung ist in DE 41 19 174 A1 offenbart, die eine Vorrichtung zur verdrehsicheren Halterung einer Mutter in einem Hohlraum betrifft. Dieser Hohlraum ist u. a. von zwei parallel zueinander und im Abstand voneinander an­ geordneten Wänden begrenzt. Eine dieser Wände hat ein Durch­ gangsloch zum Durchführen einer in die Mutter einzuschraubenden Schraube. In der anderen Wand ist eine unrunde Öffnung vorgese­ hen, die mit der Durchgangsbohrung in der gegenüberliegenden Wand im wesentlichen fluchtet. In die unrunde Öffnung ist ein Halteelement mit einer der unrunden Öffnung entsprechenden Um­ fangswand einklipsbar. Die Umfangswände dieses Halteelements ra­ gen im eingeklipsten Zustand in den Hohlraum hinein. Das Halte­ element besitzt weiterhin eine zum Hohlraum hin offene Vertie­ fung, welche die Mutter verdrehsicher aufnimmt. Die Vertiefung ist so ausgebildet, dass die Mutter zwischen zwei gegenüberlie­ genden Seitenwänden dieser Vertiefung kraftschlüssig eingezwängt ist, während die anderen beiden Wände der Vertiefung einen Ab­ stand voneinander haben, der größer ist als die Abmessung der Mutter in dieser Richtung. Dadurch ist die Mutter in dieser Richtung begrenzt in dem Halteelement verschiebbar. Diese Ver­ schiebung dient einem Toleranzausgleich der zu verbindenden Bau­ teile.

Wie bei der Käfigmutter ist bei dieser Konstruktion zur ver­ drehsicheren Halterung der Mutter ein zusätzliches Bauteil er­ forderlich.

In DE 198 31 453 A1 ist eine einstellbare Befestigung für Gegenstände, insbesondere Glasplatten auf einer Unterkonstrukti­ on beschrieben. Die Unterkonstruktion ist durch ein Strangpreßprofil in C-Form gebildet. Sie besitzt eine nach vorn, d. h. zur Glasscheibe hin offene Nut. Die Nutbreite ist so ge­ wählt, dass ein Klemmstück von vorn in das Strangpreßprofil ein­ führbar ist. Das Klemmstück ist zur Verschraubung mit einer Schraube vorgesehen, die durch ein Durchgangsloch in der Glas­ scheibe und durch den Nutspalt hindurch in das Klemmstück einschraubbar ist. Die Gewindepaarung zwischen Schraube und Klemmstück ist so gewählt, dass eine gewisse Selbsthemmung vor­ liegt, damit das Klemmstück beim Drehen der Schraube sicher mit­ genommen wird. Durch das Eindrehen der Schraube verdreht sich das Klemmstück in dem Strangpreßprofil. Da seine Länge größer ist als seine, auf die Nutbreite abgestimmte Breite, verklemmt sich das Klemmstück in dem Strangpreßprofil, wodurch es eine verdrehsichere Position einnimmt. Die Glasscheibe kann daher von außen fest an die Unterkonstruktion angezogen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsge­ mäße Schraubverbindung zur Verfügung zu stellen, die die Vortei­ le einer Käfigmutter bietet, gleichzeitig aber kostengünstiger ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Schraubverbindung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Demgemäß wird der Käfig als integraler Bestandteil des mut­ terseitigen Bauteils ausgeführt und in Verbindung mit der Ver­ wendung einer Bundmutter die Wirkung der aus dem Stand der Tech­ nik bekannten Käfigmutter erreicht. Damit entfällt der Käfig als zusätzliches separates Bauteil. Er lässt sich relativ einfach einstückig mit dem mutterseitigen Bauteil ausbilden.

So ist in vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Er­ findung der Käfig durch aus dem mutterseitigen Bauteil ausge­ drückte Zungen gebildet, die nach oben zum Kammern des Bundes der Mutter leicht konvergieren, wobei der Bund im Umfang mehr­ eckig ausgeführt ist, um die Mutter verdrehsicher im Käfig zu halten. Die Zungen des Käfigs können in vielen Fällen schon bei der Herstellung des mutterseitigen Bauteils in einem Stanz- und/oder Umformwerkzeug ausgebildet werden, so dass ein separa­ ter Arbeitsschritt dafür nicht erforderlich ist. Nach dem Einle­ gen der Mutter in den Käfig werden dessen Zungen leicht nach in­ nen gedrückt, so dass die Mutter zum Toleranzausgleich im Käfig verschiebbar, aber nicht vom mutterseitigen Bauteil abhebbar ist. Das leichte Nachinnen-Drücken der Zungen kann entfallen, wenn deren Konvergenz schon bei der Herstellung berücksichtigt wird und die Zungen in einem gewissen Rahmen federnd sind. In diesem Falle können die Zungen durch Eindrücken der Mutter etwas nach außen gespreizt werden, wobei sie dann nach Passieren des Bundes wieder nach innen einfedern.

In einer alternativen, vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung weist das mutterseitige Bauteil beabstandet von seiner Wandung, in der das Durchgangsloch ausgebildet ist, eine zweite Wandung auf, in welcher ein die Mutter an ihrem Umfang kammern­ des Fenster vorgesehen ist, das zumindest in Richtung des Tole­ ranzausgleichs ein Verschieben der Mutter zulässt, und wobei der Bund der Mutter zwischen den beiden Wandungen mit Spiel gekam­ mert ist. Bei dieser Lösung übernimmt das Fenster in der zweiten Wandung des mutterseitigen Bauteils die Rolle des Käfigs, wobei die Unverlierbarkeit der Mutter durch die Kammerung ihres Bundes zwischen den beiden Wandungen des mutterseitigen Bauteils ge­ währleistet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungs­ beispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Anwendungsbeispiel für eine erfindungs­ gemäße Schraubverbindung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Schraubverbindung gemäß dieser Ausführungs­ form,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schraubverbindung nach einer zweiten Aus­ führungsform der Erfindung, und

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen perspektivischen Blick auf den Eckbereich eines Sitzteilrahmens 1 eines Kraftfahrzeugsitzes. Dieser Sitz­ teilrahmen 1 weist zwei Rahmenteile 1.1 und 1.2 auf, die mitein­ ander verschweißt sind. Der Sitzteilrahmen 1 wird durch Ver­ schraubungen mit einer Oberschiene 2 verbunden, die ihrerseits in einer Unterschiene 3 längsverschiebbar geführt ist. Die Un­ terschiene 3 ist am Boden des Kraftfahrzeugs befestigt. Ober­ schiene 2 und Unterschiene 3 dienen der Längsverschiebung des Kraftfahrzeugsitzes am Kraftfahrzeugboden. Von den Schraubver­ bindungen zwischen dem Sitzteilrahmen 1 und der Oberschiene 2 ist eine Schraubverbindung 4 dargestellt, die dem Toleranzaus­ gleich zwischen Sitzteilrahmen 1 und Oberschiene 2 dient. Dieser Toleranzausgleich soll in Richtung des Doppelpfeils 5 erfolgen, also quer zur Längserstreckung von Oberschiene 2 und Unterschie­ ne 3.

Der Sitzteilrahmen 1 weist im Bereich der Schraubverbindung 4 zwei voneinander beabstandete, übereinanderliegende Wandungen auf, wobei die untere Wandung durch das Rahmenteil 1.1 und die obere Wandung durch das Rahmenteil 1.2 gebildet ist. Diese Aus­ bildung entspricht der prinzipiellen Schnittdarstellung gemäß Fig. 2, welche ebenso wie die Fig. 3 zur weiteren Erläuterung von Fig. 1 herangezogen wird. In den Fig. 2 und 3 werden daher für die einzelnen Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1. Obwohl in Fig. 2 nicht dargestellt, sind dort die Bauteile 1.2 und 1.1 starr miteinander verbunden, so dass prin­ zipiell die gleichen Verhältnisse vorliegen, wie bei der Kon­ struktion gemäß Fig. 1.

Im Bereich der Schraubverbindung 4 ist in die Wandung des Rahmenteils 1.2 ein rechteckiges Fenster 6 ausgeschnitten. Un­ terhalb des Fensters 6 befindet sich in der Wandung des Rahmen­ teils 1.1 ein Langloch 7, welches sich in Richtung des Doppel­ pfeils 5 erstreckt. Vor dem Zusammenschweißen der Rahmenteile 1.1 und 1.2 wird eine Bundmutter 8 in das Fenster 6 eingelegt. Der Bund 8.1 dieser Bundmutter 8 hat zumindest in einer Achse des Fensters 6 eine größere radiale Erstreckung als dieses, so dass die Bundmutter 8 nicht nach oben durch das Fenster 6 hin­ durch herausgenommen werden kann. Nach dem Verschweißen der bei­ den Rahmenteile 1.1 und 1.2 ist im Sitzrahmenteil 1 somit ein Käfig 9 gebildet, in dem die Bundmutter 8 unverlierbar festge­ legt ist.

Zur Herstellung der Schraubverbindung 4 wird eine Schraube 10 von unten durch die Oberschiene 2 hindurchgesteckt. Dazu ist diese an dieser Stelle mit einem kreisrunden Loch 11 versehen. Die Schraube 10 wird durch das Loch 11 und das Langloch 7 hin­ durch in die Bundmutter 8 eingeschraubt. Eine Verschiebung der Schraube 10 in Richtung des Doppelpfeils 5 ist aufgrund der be­ engten Verhältnisse in der Oberschiene (Abstand des Kopfes der Schraube 10 von der Wandung der Oberschiene) nicht bzw. nicht in dem für einen Toleranzausgleich erforderlichen Maße möglich.

Dieser Toleranzausgleich kann aber aufgrund des Langloches 7 und der Verschiebbarkeit der Bundmutter 8 innerhalb des Fensters 6 in Richtung des Pfeils 5 problemlos vorgenommen werden.

Insbesondere aus Fig. 3 geht hervor, dass der Abstand der Umfangsflächen der Bundmutter 8 von den Wandungen des Fensters 6 quer zur Richtung des Doppelpfeils 5 so gering ist, dass sich die Bundmutter 8 beim Festziehen der Schraube 10 nicht mitdrehen kann. Aus dieser Darstellung geht ebenfalls hervor, dass ein ge­ wisser, wenn auch sehr geringer Toleranzausgleich auch in dieser Richtung möglich ist.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Käfig 9 durch vier aus einem plattenförmigen Bauteil 13 herausgedrückten Zungen 14, 15 gebildet. Die beiden Zungen 14, die quer zur Richtung des Toleranzausgleichs (Pfeil 5) angeord­ net sind, übernehmen hier unter anderem die Funktion der Ver­ drehsicherung der Bundmutter 8, indem sie nur einen geringen seitlichen Abstand von den Umfangsflächen des Bundes 8.1 der Bundmutter 8 haben. Der Bund 8.1 ist hier - nicht wie im vorhe­ rigen Ausführungsbeispiel - zylindrisch, sondern sechseckig aus­ geführt, was ebenfalls der verdrehsicheren Halterung der Bund­ mutter 8 auf dem Bauteil 13 dient.

Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 4 hervorgeht, konvergieren die Zungen 14 zueinander, so dass ihre Enden den Bund 8.1 der Bundmutter 8 mit Abstand von oben überde­ cken. Die Bundmutter 8 kann somit nicht vom Bauteil 13 abgehoben werden. Die Konvergenz der Zungen 14 kann dadurch erzeugt wer­ den, dass sie zunächst etwa senkrecht aus dem Bauteil 13 heraus­ gerückt werden, dann die Bundmutter 8 eingelegt wird und anschließend die Zungen 14 nach innen gedrückt bzw. geschlagen werden. Die Konvergenz der Zungen 14 kann aber auch gleich beim Herausdrücken aus dem Bauteil 13 berücksichtigt werden, wenn die Zungen 14 federnd sind. Sie geben dann beim Eindrücken der Bund­ mutter 8 in den Käfig 9 nach und federn dann nach dem Passieren des Bundes 8.1 nach innen ein.

Die beiden anderen Zungen 15 dienen im Zusammenwirken mit den Zungen 14 der unverlierbaren Festlegung der Bundmutter 8 am Bauteil 13. Sie verhindern, dass die Bundmutter 8 in Richtung des Doppelpfeils 5 aus der Abhebesicherung der Zungen 14 gescho­ ben werden kann. Gleichzeitig legen sie in Verbindung mit einem Langloch 7, welches, wie im vorherigen Ausführungsbeispiel, in Richtung des Doppelpfeils 5 im Bauteil 13 ausgebildet ist, den maximalen Toleranzausgleich in Richtung des Doppelpfeils 5 fest. Die Zungen 15 können etwa senkrecht aus dem Bauteil 13 herausge­ drückt werden. Eine Konvergenz ist also nicht erforderlich.

Die Herstellung der Schraubverbindung 4 erfolgt wie im ers­ ten Ausführungsbeispiel auch, indem die Schraube 10 von unten durch ein kreisrundes Loch 11 im Bauteil 12 und das Langloch 7 im Bauteil 13 hindurchgesteckt und dann in die Bundmutter 8 ein­ geschraubt wird.

Claims (4)

1. Schraubverbindung mit Toleranzausgleich, bei der mindes­ tens zwei Bauteile mit Mutter und Schraube aneinander festlegbar sind, wobei das von der Schraube durchsetzte Durchgangsloch im mutterseitigen Bauteil zumindest eine in Richtung des Toleranzausgleichs größere Abmessung auf­ weist als das Durchgangsloch im schraubenseitigen Bau­ teil, und wobei die Mutter am mutterseitigen Bauteil un­ verlierbar und verdrehsicher festgelegt ist und in Rich­ tung des Toleranzausgleichs relativ zum Durchgangsloch im mutterseitigen Bauteil in einem Käfig verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (9) einstückig mit dem mutterseitigen Bauteil (1.2, 13) ausgebildet und die Mutter eine Bundmutter (8) ist.

2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Käfig (9) durch aus dem mutterseitigen Bau­ teil (13) ausgedrückte Zungen (14, 15) gebildet und der Bund (8.1) der Bundmutter (8) mehreckig ausgeführt ist.

3. Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, dass zwei quer zur Richtung des Toleranzausgleichs (5) angeordnete Zungen (14) zueinander konvergieren und den Bund (8.1) von oben mit Abstand übergreifen, und dass die beiden anderen Zungen (15) ein Verschieben der Bund­ mutter (8) aus der Sicherung der Zungen (14) in Richtung des Toleranzausgleichs (5) verhindern, wobei die beiden Zungen (15) gleichzeitig die maximale Verschiebbarkeit der Mutter (10) zum Toleranzausgleich begrenzen.

4. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das mutterseitige Bauteil (1) beabstandet von der Wandung (1.1), in der das Durchgangsloch (7) ausge­ bildet ist, eine zweite Wandung (1.2) besitzt, in welcher ein die Bundmutter (8) am Umfang kammerndes Fenster (6) vorgesehen ist, welches zumindest in Richtung des Tole­ ranzausgleichs (5) ein Verschieben der Bundmutter (8) zu­ lässt, und wobei der Bund (8.1) der Bundmutter (8) zwi­ schen den beiden Wandungen (1.2, 1.1) mit Spiel gekammert ist.