DE10260569B4

DE10260569B4 - Verbingungselement

Info

Publication number: DE10260569B4
Application number: DE10260569.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hering; Hubert Marondel; Hergen Grimm
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-21
Filing date: 2002-12-21
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2022-12-22
Also published as: DE10260569A1

Abstract

Verbindungselement (1) zur festen jedoch lösbaren Verbindung eines Montageteils (2) mit einem zweiten Bauteil (3) unter Zuhilfenahme eines Schraubelementes (4), bestehend aus einem in eine korrespondierende Aussparung (5) des zweiten Bauteils (3) einschiebbaren und mit einer axialen Bohrung (6) versehenen Klemmkörper (7), der seinerseits zur Begrenzung der Einschubtiefe mit einem Bund (8) versehen ist, wobei sowohl wenigstens ein oberer Teilbereich (10) des Klemmkörpers (7) als auch die hierzu korrespondierende Aussparung (5) im zweiten Bauteil (3) einen Querschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines Quadrats, Rechtecks oder anderen Vielecks zurückgeführt ist, wobei die Querschnittsabmaße des besagten Teilbereichs (10) des Klemmkörpers (7) derart geringer der Querschnittsabmaße der hierzu korrespondierenden Aussparung (5) im zweiten Bauteil (3) gewählt sind, dass während der Verbindung des Montageteils (2) mit dem zweiten Bauteil (3) infolge Drehung des Schraubelementes (4) innerhalb der axialen Bohrung (6) in Grenzen ein Verdrehen des Klemmkörpers (7) mit anschließendem Verklemmen der Eckabschnitte desselben mit der Innenwandung der Aussparung (5) des zweiten Bauteils (3) realisierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (7) als Spritzgussteil aus einem Kunststoff gefertigt und der Außenrand (9) des Bundes (8) aus einem elastischen Gummi oder einem elastischen Kunststoff ausgebildet ist, um einen gas- und/oder wasserdichten Verbindungsbereich zu schaffen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Praxis des Kraftfahrzeugbaus sind seit langem vielseitig anwendbare Verbindungselemente in Form von Spreizmuttern aus Kunststoff bekannt. Diese Verbindungselemente bestehen aus einem mit einer axialen Bohrung versehenen Klemmkörper, der seinerseits in eine korrespondierende Aussparung eines Bauteils, beispielsweise eines tragenden Bauteils der Kraftfahrzeugkarosserie eingeschoben wird und zur Begrenzung der Einschubtiefe mit einem Bund versehen ist. Ferner weisen solche Spreizmuttern auf der Außenkontur sogenannte Rasthaken auf, die während der Montage und des Einbringens einer Schraube in die Bohrung und einem daraus resultierenden Aufspreizen der Spreizmutter einen erhöhten Klemmeffekt realisieren sollen. Als nachteilig an diesen Spreizmuttern hat sich herausgestellt, dass das Einbringen derselben in die korrespondierende Aussparung mit hohen Montagekräften einhergeht, welches insbesondere bei einem die Spreizmutter aufzunehmenden dünnwandigen Bauteil zu Verformungen desselben führt und demgemäß nicht akzeptabel bzw. nur mit erhöhtem Montageaufwand zu vermeiden ist. Ferner mußte festgestellt werden, dass ein Großteil der vorgesehenen Rasthaken während des Einschlagens der Spreizmutter in die korrespondierende Aussparung abscheren und die Spreizmutter somit derart ihrer eigentlichen Klemmelemente beraubt wird, dass ein erforderlicher Festsitz nicht mehr umfassend gewährleistet werden kann. Aus der DE 79 20 819 U1 ist ein in eine rechteckige Öffnung eines Trägers eindrückbarer Haltedübel mit einem Grundkörper bekannt, welcher eine zylinderförmige Ausnehmung zur Aufnahme einer Schraube sowie einen zur rechteckigen Öffnung des Trägers korrespondierenden Rechteckbereich aufweist. Der Grundkörper weist darüber hinaus zwei einander gegenüberliegende Faltaussparungen auf, die im Rechteckbereich von einem dünnen Verbindungssteg überdeckt sind, welcher außenseitig mit Rastelementen im Form von Zahnstufen versehen ist. Aus der GB 21 63 509 A ist eine Gewindebuchse mit einem quadratischen oder anderen polygonalen Querschnittsprofil bekannt, welche Gewindebuchse eine Bohrung für eine Schraube aufweist und in eine zum polygonalen Querschnittsprofil formkomplementäre Bohrung einer Platte einsetzbar ist. An der Gewindebuchse sind flexible Hakenteile angeordnet, die im Zusammenbau der Gewindebuchse mit der Platte verhaken. Die JP H08-21 421 A beschreibt eine wasserdiche Befestigungstülle mit einem Grundkörper, der ein annähernd quadratisches Querschnittsprofil aufweist. Der Grundkörper ist in ein ebenfalls quadratisches Montageloch einer Platte einsetzbar. Der Grundkörper weist eine Befestigungsbohrung für eine Schraube sowie einen Stützflansch auf. Im Zusammenbau stützt sich die Tülle vermittels des besagten Stützflansches sowie unter Vermittlung einer Dichtung an der Platte ab. Darüber hinaus weist der besagte Grundkörper seitlich über das Querschnittsprofil desselben ragende Klauenabschnitte mit sich verjüngender Oberfläche sowie flexible Rippen auf. Das Querschnittsprofil des Grundkörpers samt Klauenabschnitte und Rippen ist derart dimensioniert, dass dieses in das besagte Montageloch einsetzbar ist. Wird die Schraube in den Grundkörper eingeschraubt, erfährt die Befestigungstülle eine Drehbewegung, wodurch die Klauenabschnitte infolge ihrer sich verjüngenden Oberfläche unter die Ränder des Montageloches geführt werden. Hierdurch erfährt die Tülle neben der besagten Drehbewegung auch eine axiale Bewegung gegen die Dichtung, wodurch auch die Rippen unter die Ränder des Montageloches geführt werden und sich dort axial abstützen.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die Nachteile des eingangs geschilderten Standes der Technik zu vermeiden und ein verbessertes Verbindungselement zur festen jedoch lösbaren Verbindung eines Montageteils mit einem zweiten Bauteil unter Zuhilfenahme eines Schraubelementes zu schaffen, welches bei Vermeidung überhöhter Montagekräfte einen ausreichend hohen Festsitz des Verbundes gewährleistet.
Ausgehend von einem Verbindungselement zur festen jedoch lösbaren Verbindung eines Montageteils mit einem zweiten Bauteil unter Zuhilfenahme eines Schraubelementes, bestehend aus einem in eine korrespondierende Aussparung des zweiten Bauteils einschiebbaren und mit einer axialen Bohrung versehenen Klemmkörper, der seinerseits zur Begrenzung der Einschubtiefe mit einem Bund versehen ist, wobei sowohl wenigstens ein oberer Teilbereich des Klemmkörpers als auch die hierzu korrespondierende Aussparung im zweiten Bauteil einen Querschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines Quadrats, Rechtecks oder anderen Vielecks zurückgeführt ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Querschnittsabmaße des besagten Teilbereichs des Klemmkörpers derart geringer der Querschnittsabmaße der hierzu korrespondierende Aussparung im zweiten Bauteil gewählt sind, dass während der Verbindung des Montageteils mit dem zweiten Bauteil infolge Drehung des Schraubelementes innerhalb der axialen Bohrung in Grenzen ein Verdrehen des Klemmkörpers mit anschließendem Verklemmen der Eckabschnitte desselben mit der Innenwandung der Aussparung des zweiten Bauteils realisierbar ist. Weiterhin ist der Klemmkörper als Spritzgussteil aus einem Kunststoff gefertigt und der Außenrand des Bundes ist aus einem elastischen Gummi oder aus einem elastischen Kunststoff ausgebildet, um einen gas- und/oder wasserdichten Verbindungsbereich zu schaffen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind an den Klemmkörper elastische Zungen angeformt oder aus diesem herausgeformt, die ihrerseits, zunächst einen Grundfestsitz des Klemmkörpers in der Aussparung des zweiten Bauteils realisierend, hinter das zweite Bauteil greifen.
Wie die Erfindung weiter vorsieht, ist das Schraubelement in der bevorzugten Ausführungsform als eine sich in die Innenwandung des Klemmkörpers einschneidende Schraube mit einem Flankenwinkel von ca. 30° ausgebildet.
Das vorgeschlagene Verbindungselement hat im Hinblick auf herkömmliche Verbindungselemente mehrere Vorteile. Zum einen kann dieses spannungsfrei, d. h., ohne hohe Montagekräfte in die Aussparung eingebracht werden, so dass nachteilige Beschädigungen bzw. Verformungen desselben oder des das Verbindungselement aufnehmenden Bauteils vermieden werden. Zum anderen wird der erforderliche Festsitz überwiegend durch Verdrehen des Verbindungselementes selbst und Verklemmen desselben in der Aussparung realisiert, wobei im Ergebnis umfangreicher Versuche festgestellt werden konnte, dass diese Verbindung erheblich höheren Ausreißkräften standhält als Verbindungen mittels herkömmlicher Verbindungselemente.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 das erfindungsgemäße Verbindungselement im Längsschnitt in einer Verbindungsanordnung zwischen einem Montageteil und einem zweiten Bauteil (unmontierter Zustand),
2 den Schnitt I-I nach 1,
3 den Schnitt II-II nach 1.
Gem. 1 dient vorliegend das Verbindungselement 1 der festen jedoch lösbaren Verbindung eines Montageteils 2 mit einem zweiten Bauteil 3 unter Zuhilfenahme eines Schraubelementes 4 und besteht im Wesentlichen aus einem in eine korrespondierende Aussparung 5 des zweiten Bauteils 3 einschiebbaren und mit einer axialen Bohrung 6 versehenen Klemmkörper 7, der seinerseits zur Begrenzung der Einschubtiefe in das zweite Bauteil 3 mit einem Bund 8 versehen ist. Das Montageteil 2 kann beispielsweise ein Führungsprofil des Stoßfängers und das zweite Bauteil 3 ein tragendes Bauteil der Kraftfahrzeugkarosserie sein.
Der Klemmkörper 7 ist vorzugsweise als Spritzgußteil aus Kunststoff gefertigt.
Der Außenrand 9 des Bundes 8 ist vorliegend elastisch ausgebildet, beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff, um einen gas- und/oder wasserdichten Verbindungsbereich zu schaffen.
Erfindungsgemäß sind nunmehr wenigstens ein Teilbereich 10, vorliegend ein oberer Teilbereich 10 des Klemmkörpers 7, sowie die hierzu korrespondierende Aussparung 5 im zweiten Bauteil 3 derart ausgebildet, dass während der Verbindung des Montageteils 2 mit dem zweiten Bauteil 3 infolge Drehung des Schraubelementes 4 innerhalb der axialen Bohrung 6 in bestimmten Grenzen ein Verdrehen des gesamten Klemmkörpers 7 mit anschließendem Verklemmen desselben innerhalb des zweiten Bauteils 3 derart realisiert wird (1 und 2), dass die Eckabschnitte des Teilbereichs 10 sich mit der Innenwandung der Aussparung 5 verklemmen (nicht näher dargestellt).
Wie den 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, verfügen gemäß diesem Ausführungsbeispiel sowohl der ausgewählte obere Teilbereich 10 des Klemmkörpers 7 als auch die hierzu korrespondierende Aussparung 5 des zweiten Bauteils 3 über einen Querschnitt, der auf die Grundgeometrie eines Quadrats zurückgeführt ist, wobei die Querschnittsabmaße des besagten Teilbereiches 10 geringer gewählt sind als die der Aussparung 5. Die Breite des Teilbereiches 10 wurde dabei mit “s₁” und die Breite der Aussparung 5 mit “s₂” bezeichnet.
In umfangreichen Versuchen wurde dabei gefunden, dass bei einer Breite “s₁” des Teilbereiches 10 von ca. 10 mm und einer Breite “s₂” der Aussparung 5 von 11 mm ausreichend gute Ergebnisse, d. h., ausreichend hohe Klemmkräfte eingestellt werden konnten.
Durch die Erfindung mit erfaßt sind jedoch auch Querschnitte, die auf die Grundgeometrie eines Rechtecks oder anderen Vielecks zurückgeführt sind, wobei, wie vorstehend bereits dargetan, zu gewährleisten ist, dass der Teilbereich 10 in seinen Abmaßen derart geringer zu wählen ist als die Abmaße der Aussparung 5, dass ein Verdrehen des Klemmkörpers 7 mit anschließendem Verklemmen des Teilbereiches 10 in der Aussparung 5 erzielbar ist.
D. h. im Umkehrschluß, es muß jegliches Überdrehen des Klemmkörpers 7 in der Aussparung 5 verhindert werden.
Den 1 und 3 sind ferner an dem Klemmkörper 7 angeformte oder wie vorliegend aus diesem herausgeformte elastische Zungen 11 zu entnehmen, die ihrerseits während des Einschiebens des Klemmkörpers 7 in die Aussparung 5 hinter das zweite Bauteil 3 greifen und während der Montage zunächst einen vorläufigen Grundfestsitz realisieren. Was das Schraubelement 4 anbelangt, handelt es sich hier vorzugsweise um eine sich in die Innenwandung des Klemmkörpers 7 einschneidende Schraube, auch als Kunststoffschraube bezeichnet, mit einem Flankenwinkel von ca. 30°. Durch diese Maßnahme sind die besten Ergebnisse hinsichtlich der gewünschten Klemmkraft erzielt worden, wobei zum einen ein Spreizen des Klemmkörpers 7 weitestgehend vermieden wurde, zum anderen jedoch die erforderlichen Momente zum Verdrehen und Verklemmen vorteilhaft auf denselben aufgebracht werden konnten.
Selbstverständlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, jedwedes andere geeignete Schraubelement 4 zu verwenden, beispielsweise eine an sich bekannte Blechschraube mit einem Flankenwinkel von ca. 60°, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Claims

Verbindungselement (1) zur festen jedoch lösbaren Verbindung eines Montageteils (2) mit einem zweiten Bauteil (3) unter Zuhilfenahme eines Schraubelementes (4), bestehend aus einem in eine korrespondierende Aussparung (5) des zweiten Bauteils (3) einschiebbaren und mit einer axialen Bohrung (6) versehenen Klemmkörper (7), der seinerseits zur Begrenzung der Einschubtiefe mit einem Bund (8) versehen ist, wobei sowohl wenigstens ein oberer Teilbereich (10) des Klemmkörpers (7) als auch die hierzu korrespondierende Aussparung (5) im zweiten Bauteil (3) einen Querschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines Quadrats, Rechtecks oder anderen Vielecks zurückgeführt ist, wobei die Querschnittsabmaße des besagten Teilbereichs (10) des Klemmkörpers (7) derart geringer der Querschnittsabmaße der hierzu korrespondierenden Aussparung (5) im zweiten Bauteil (3) gewählt sind, dass während der Verbindung des Montageteils (2) mit dem zweiten Bauteil (3) infolge Drehung des Schraubelementes (4) innerhalb der axialen Bohrung (6) in Grenzen ein Verdrehen des Klemmkörpers (7) mit anschließendem Verklemmen der Eckabschnitte desselben mit der Innenwandung der Aussparung (5) des zweiten Bauteils (3) realisierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper (7) als Spritzgussteil aus einem Kunststoff gefertigt und der Außenrand (9) des Bundes (8) aus einem elastischen Gummi oder einem elastischen Kunststoff ausgebildet ist, um einen gas- und/oder wasserdichten Verbindungsbereich zu schaffen.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Klemmkörper (7) elastische Zungen (11) angeformt oder aus diesem herausgeformt sind, die ihrerseits, zunächst einen Grundfestsitz des Klemmkörpers (7) in der Aussparung (5) des zweiten Bauteils (3) realisierend, hinter das zweite Bauteil (3) greifen.
Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (4) eine sich in die Innenwandung des Klemmkörpers (7) einschneidende Schraube mit einem Flankenwinkel von 30° ist.