DE10302707A1

DE10302707A1 - Anordnung zur abstandsvariabien Verbindung eines Montageteils mit einer Unterkonstruktion

Info

Publication number: DE10302707A1
Application number: DE10302707A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Schneider
Original assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: DE10302707B4; US20030205014A1; US6860686B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur abstandsvariablen Verbindung eines Montageteils (20) mit einer Unterkonstruktion (32) mit Hilfe eines Befestigungselementes (1), mit folgenden weiteren Merkmalen: DOLLAR A - Das Befestigungselement (1) umfasst einen Fixierbolzen (2), ein Distanzelement mit einer zylindrischen Außenfläche (17, 65) und eine Elastomerhülse (4), DOLLAR A - der Fixierbolzen (2) ist von der zylindrischen Außenfläche (17, 65) des Distanzelementes umgriffen und trägt an seinem einen Ende einen radial überstehenden, einen größeren Außendurchmesser als das Distanzelement aufweisenden Kopf (5) und an seinem anderen Ende einen mit einem Gegenelement zusammenwirkenden Fixierabschnitt, DOLLAR A - die Elastomerhülse (4) umschließt das Distanzelement, liegt in einer Bohrung (24) des Montageteils (20) ein und ist länger als das Distanzelement, wobei die Elastomerhülse (4) sowohl gegenüber der Bohrung (24) des Montageteils (20) als auch gegenüber dem Distanzelement axial verschiebbar ist, DOLLAR A - die Elastomerhülse (4) und das Distanzelement (3) haben jeweils eine Länge, die größer ist als die Länge L3 des die Bohrung (24) umfassenden Materialbereichs (26) des Montageteils (20), DOLLAR A - die Länge des Fixierbolzens (2) ist so bemessen, dass sein Fixierabschnitt aus der Elastomerhülse (4) herausragt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur abstandsvariablen Verbindung eines Montageteils mit einer Unterkonstruktion mit Hilfe eines Befestigungselements. Beispielsweise im Kraftfahrzeug- oder Fassadenbau müssen häufig zwei Bauteile so aneinander fixiert werden, dass zwischen ihnen ein definierter Abstand vorhanden ist. Eine einfache Möglichkeit, dies zu gewährleisten, ist die Zwischenlage von Distanzelementen, beispielsweise von Beilagscheiben. Problematisch dabei ist, dass für jeden nur erdenklichen Abstand entsprechend bemessene Distanzelemente bereitgehalten werden müssen, was insbesondere im Falle von fertigungs- oder montagebedingten Toleranzen kaum zu bewältigen ist. Lösungen für dieses Problem sind in DE 202 04 994 U1, DE 201 19 112 U1 und DE 42 24 575 C2 angegeben. Die dort beschriebenen Anordnungen und Vorrichtungen sind jedoch relativ aufwendig und daher teuer. Außerdem lassen sich damit keine abgedichteten Verbindungen herstellen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die auf konstruktiv einfache Weise eine abstandsvariable und zudem abgedichtete Verbindung zwischen zwei Bauteilen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung nach Anspruch 1 gelöst. Danach erfolgt die Fixierung zweier Bauteile aneinander bzw. eines Montageteils an einer Unterkonstruktion mit Hilfe eines Befestigungselementes, das einen Fixierbolzen, ein Distanzelement mit einer zylindrischen Außenfläche und eine Elastomerhülse aufweist. Der Fixierbolzen ist von der zylindrischen Außenfläche des Distanzelements umgriffen und trägt an seinem einen Ende einen radial überstehenden, einen größeren Außendurchmesser als das Distanzelement aufweisenden Kopf und an seinem anderen Ende einen Fixierabschnitt. Die Elastomerhülse umschließt das Distanzelement, liegt axial verschiebbar in einer Bohrung des Montageteils ein und ist länger als das Distanzelement, wobei die Elastomerhülse sowohl gegenüber der Bohrung- des Montageteils als auch gegenüber dem Distanzelement axial verschiebbar ist. Außerdem haben Elastomerhülse und Distanzelement jeweils eine Länge, die größer ist als die Länge des die Bohrung umfassenden Materialbereiches des Montageteils. Der Fixierbolzen ist schließlich so bemessen, dass sein Fixierabschnitt aus der Elastomerhülse herausragt und eine Vorspannkraft in der Verbindung übertragen kann.
Während bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen sehr aufwendig gestaltete Verbindungselemente eingesetzt werden, ist das erfindungsgemäße Befestigungselement aus einfach herzustellenden Teilen zusammengesetzt, und gewährt darüber hinaus eine abgedichtete Verbindung. Ein weiterer und wesentlicher Vorteil besteht darin, dass sich das vorgeschlagene Befestigungselement selbsttätig auf den jeweiligen Abstand der beiden Bauteile einstellt, ohne dass dazu technisch aufwendig gestaltete Elemente erforderlich sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, insbesondere auch der in den Unteransprüchen genannten vorteilhaften Ausgestaltungen, werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 Befestigungselemente in verschiedenen Ausgestaltungen, Fig. 3 bis 8 Schnittdarstellungen, welche die Montage eines schalenförmigen Montageteils an einer Unterkonstruktion zeigen,
Fig. 9 bis 11 eine Montage eines Montageteils entsprechen Fig. 3 bis 8, jedoch mit einem anders gestalteten Befestigungselement,
Fig. 12 das Detail XII von Fig. 7,
Fig. 13 ein Befestigungselement, dessen Fixierbolzen einen Kopf mit einem Betätigungsfortsatz aufweist,
Fig. 14 den Montagezustand einer Anordnung mit einem Befestigungselement nach Fig. 13,
Fig. 15 ein Befestigungselement, dessen Distanzelement ein an den Fixierbolzen angeformter Distanzzylinder ist
Fig. 16 eine Abbildung, welche die Fixierung eines Montageteils an einer Unterkonstruktion mit Hilfe eines Befestigungselements nach Fig. 15 zeigt.
In Fig. 1 und 2 sind verschiedenartig ausgestaltete Befestigungselemente 1 gezeigt. Diesen sind folgende Merkmale gemeinsam: Sie umfassen einen Fixierbolzen 2, ein Distanzelement, das als vorzugsweise aus metallischem Material bestehende und vom Fixierbolzen 2 durchgriffene Distanzhülse 3 ausgebildet ist und eine Elastomerhülse 4. Der Fixierbolzen 2 trägt an seinem einen Ende einen radial überstehenden Kopf 5 und an seinem anderen Ende einen Gewindeabschnitt 6. Dieser endet mit Axialabstand vor der kopffernen Stirnseite 7 des Fixierbolzens 2. Der zwischen dem Gewindeabschnitt 6 und der Stirnseite 7 vorhandene Längsabschnitt 8 weist einen geringeren Durchmesser auf als der Gewindeabschnitt 6 und trägt an seiner Umfangsfläche axial verlaufende und radial vorstehende Rippen 9. An dem Längsabschnitt 8 lässt sich ein Werkzeug ansetzen, um den Fixierbolzen 2 in einer drehfixierten Position zu halten, wie später noch erläutert wird. Der Längsabschnitt 8 dient gleichzeitig als Suchspitze. Der Kopf 5 weist eine kreisrunde Querschnittsform auf und erstreckt sich in Radialrichtung soweit, dass die von seiner Unterseite gebildete Kopfauflagefläche 10 die kopfseitige Stirnseite 12 der Elastomerhülse vollständig beaufschlagt.
Die Distanzhülse 3 ist verliersicher am Fixierbolzen 2 gehalten. Dazu weist der Fixierbolzen an seinem zwischen dem Gewindeabschnitt 6 und dem Kopf 5 angeordneten Längsabschnitt einen radial vorstehenden Ringvorsprung 13 auf, der mit an der kopfnahen Stirnseite 14 der Distanzhülse 3 angeordneten, über deren Umfang verteilten Vorsprüngen 15 im Sinne eines radial wirksamen Formschlusses zusammenwirken. Der Ringvorsprung 13 ist mit Axialabstand zum Kopf angeordnet, wobei die Vorsprünge 15 in den zwischen Ringvorsprung 13 und Kopf 5 angeordneten Bereich des Fixierbolzens hinein ragen und den Ringvorsprung 13 hintergreifen. Die Distanzhülse 3 kann somit relativ zum Fixierbolzen 2 zwei unterschiedliche Extrempositionen einnehmen. In der einen Extremposition P1 liegt ihre Stirnseite 14 an der Kopfauflagefläche 10 an und in der anderen Extremposition P2 liegen die Vorsprünge 15 am Ringvorsprung 13 an (siehe Fig. 8).
Die Elastomerhülse 4 liegt mit ihrer Innenfläche 16 zumindest in einem mittleren Hülsenbereich an der Außenfläche 17 der Distanzhülse 3 an. Die Distanzhülse 3 ist gegenüber der Elastomerhülse 4 axial beweglich. Die axiale Beweglichkeit kann dabei durch eine Gleitbeschichtung auf der Oberfläche der Elastomerhülse 4 unterstützt werden. Die Elastomerhülse 4 weist eine Länge L1 auf, die größer ist als die Länge L2 der Distanzhülse 3. Die Längen L1 und L2 sind so bemessen, dass ihre Differenz (L1-L2) dem maximalen Verschiebeweg V der Distanzhülse 3 entspricht (siehe Fig. 2). Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, dass der die kopfnahe bzw. kopfferne Stirnseite 14 bzw. 19 überragende Überstand der Elastomerhülse frei wählbar ist. Die Distanzhülse 3 und die Elastomerhülse 4 können dabei axial soweit gegeneinander verschoben werden, dass ihre beiden kopffernen Stirnseiten 18, 19 in einer Ebene verlaufen (siehe beispielsweise Fig. 1d).
Bevor auf weitere konstruktive Details eingegangen wird, soll zunächst die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung erläutert werden. Fig. 3 zeigt ein Montageteil 20, das ein Heckspoiler eines Kraftfahrzeuges ist. Es ist ein schalenförmiges Teil, das eine Bodenplatte 22 und Seitenwände 23 aufweist. In der Bodenplatte sind mehrere Bohrungen 24 zur Aufnahme eines Befestigungselements 1 vorhanden. Ein Befestigungselement wird, wie in Fig. 3 gezeigt, von oben her in eine Bohrung 24 eingesteckt. Um dies zu erleichtern, weist die Bohrung 24 an ihrem oberen Ende eine Einführschräge 25 auf. Der die Bohrung 24 umfassende Materialbereich 26 des Montageteils 20 weist eine Länge L3 auf, die kleiner ist als die Länge L2 der Distanzhülse 3. Die Innenwand der Bohrung 24 bildet eine Zylindermantelfläche. Gleiches trifft für die Außenfläche 27 der Elastomerhülse 4 zu.
Der Durchmesser d2 der Bohrung (24) ist gleich oder geringfügig größer ist als der Außendurchmesser d1 der Elastomerhülse (4), so dass diese nahezu ohne Reibschluss zur Innenwandung der Bohrung 24 in dieser axial beweglich ist. Es ist aber auch denkbar, dass der Außendurchmesser d1 der Elastomerhülse 4 geringfügig größer ist als der Innendurchmesser d2 der Bohrung 24. Die Differenz der genannten Durchmesser (d1-d2) ist dabei so gewählt, dass die Elastomerhülse 4 radial geringfügig komprimiert ist und daher reibschlüssig in der Bohrung einliegt, aber dennoch axial verschiebbar ist.
In jedem Falle werden in sämtliche Bohrungen Befestigungselemente eingesteckt, wie in Fig. 4 angedeutet. In dem speziell vorliegenden Fall sollen die Befestigungselemente 1 im späteren Montagezustand nicht sichtbar sein, weswegen das Montageteil mit einem Deckelteil 28 verschlossen wird.
Auf die aus dem Montageteil 20 herausragenden Gewindeabschnitte 6 ist jeweils eine Schutzkappe 29 aufgesteckt. Diese ist als einseitig verschlossene Hülse ausgebildet und weist an ihrem offenen Ende einen radial nach außen abstehenden Flansch 30 auf. Dessen Durchmesser d3 ist so bemessen, dass er zumindest teilweise in die kopfferne Stirnseite 18 der Elastomerhülse 4 hineinragt. Die Schutzkappe 29 ist aus einem elastischen Material gefertigt und weist einen Innendurchmesser d4 auf, der im nicht aufgesteckten Zustand geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser d5 des Gewindeabschnitts 6 des Fixierbolzens 2. Die Schutzkappe 29 ist auf diese Weise durch elastische Rückstellkräfte am Fixierbolzen 2 gehalten und bildet eine Verliersicherung für die Elastomerhülse 4. Die Schutzkappe 29 dient im vorliegenden Falle in erster Linie dazu, den Gewindeabschnitt 6 und über die Bohrung 24 zugängliche Bereiche der Elastomerhülse 4 und der Distanzhülse 3 vor einem Lacküberzug beim Lackieren des Montageteils 20 zu schützen. Falls ein solcher Lackierschritt nicht erforderlich ist, können die Schutzkappen selbstverständlich entfallen oder allein aus dem Grund vorhanden sein, die Elastomerhülsen 4 verliersicher am Fixierbolzen 2 zu halten oder den Gewindeabschnitt vor einer Beschädigung zu schützen.
Das mit Befestigungselementen 1 bestückte Montageteil 20 wird nun auf eine Unterkonstruktion 32 aufgesetzt. In der Unterkonstruktion 32 sind Bohrungen 33a, 33b vorhanden, in die der Gewindeabschnitt 6 eingesteckt wird. Im Vormontagezustand gemäß Fig. 5 liegt das Montageteil 20 auf der Unterkonstruktion 32 auf. Auf dem Gewindeabschnitt 6 ist eine Mutter 34 als Gegenelement aufgeschraubt. Deren dem Kopf 5 des Fixierbolzens 2 zugewandte Seite trägt einen Flansch 35, dessen Durchmesser d6 größer ist als der Innendurchmesser d7 der Bohrung 33a, 33b. Die Mutter 34 ist soweit auf den Gewindeabschnitt 6 aufgeschraubt, dass die Elastomerhülse 4 vom Kopf 5 mit geringer Kraft, also ohne merkliche Axialverformung, an die dem Kopf 5 zugewandte Innenseite 36 der Unterkonstruktion 32 gedrückt wird.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel soll das Montageteil 20 so ausgerichtet werden, dass die Oberfläche 37 seines Deckelteils 28 mit der Oberfläche 38 eines weiteren Bauteils 39, beispielsweise dem Dach eines Fahrzeuges, fluchtet. Dazu wird das Montageteil 20 von der Unterkonstruktion 32 in Richtung des Pfeils 40 entfernt und mit Hilfe einer Hilfskonstruktion 42 in seiner Solllage fixiert (siehe Fig. 6). Zwischen dem Montageteil 20 bzw. zwischen dessen dem Kopf 5 abgewandter Innenseite 43 und der Innenseite 36 der Unterkonstruktion 32 ist nun ein Abstand X vorhanden. Dieser Abstand soll im Endmontagezustand durch die Befestigungselemente 1 konserviert werden. Während des Entfernens des Montageteils 20 von der Unterkonstruktion 32 sind die Befestigungselemente 1 mit Hilfe der Muttern 34 an der Unterkonstruktion 32 vorfixiert. Die Bohrungen 24 des Montageteils 20 gleiten deshalb in Axialrichtung bzw. in Richtung des Pfeils 40 mit ihrer Wand an der Außenfläche 27 der Elastomerhülse 4 entlang. Der Abstand X kann nun etwa auf Grund von Fertigungs- oder Montagetoleranzen oder aus sonstigen Gründen variieren. In Fig. 6 rechte Seite ist eine Situation dargestellt, bei der ein größerer Abstand X' vorhanden ist. Dieser ergibt sich im gezeigten Beispiel daraus, dass die Unterkonstruktion 32 weiter entfernt ist vom Bauteil 39 als dies in der in Fig. 6 rechts dargestellten Situation der Fall ist.
Der Endmontagezustand wird erreicht, indem die Muttern 34 angezogen werden. Dabei bewegt sich jeweils der Kopf 5 nach unten bzw. in Richtung des Pfeils 44 und komprimiert die Elastomerhülse 4 in Axialrichtung. Im weiteren Verlauf dieses Vorgangs trifft der Kopf 5 auf die Distanzhülse 3 auf und verschiebt diese in Richtung des Pfeils 44. Die Elastomerhülse 4 wird dabei so lange verkürzt, bis die Distanzhülse 3 mit ihrer Stirnseite 19 auf der Innenseite 36 der Unterkonstruktion 32 aufliegt. Die Mutter 34 wird dann noch weiter angezogen, bis die gewünschte Vorspannkraft des Fixierbolzens 2 erreicht ist. Im Endmontagezustand ist somit die Distanzhülse 3 zwischen dem Kopf 5 und der Unterkonstruktion eingespannt. Es liegt also ein sogenannter harter Verspannungsfall vor, der eine sichere Schraubverbindung gewährleistet. Der Abstand X bzw. X' wird dadurch fixiert, dass bei der axialen Kompression der Elastomerhülse 4 diese im Bereich des den Abstand X definierenden Spaltes 45 radial aufgeweitet und Elastomermaterial in den Spalt 45 hineingepresst wird. Eine entsprechende radiale Aufweitung der Elastomerhülse 4 findet auch bei dem aus dem Materialbereich 26 bzw. aus dessen dem Kopf 5 zugewandter Oberseite 46 vorstehenden Abschnitt der Elastomerhülse 4 statt. Im Endmontagezustand ist somit der Materialbereich 26 bzw. das Montageteil 20 zwischen zwei radial vorstehenden, einerseits die Oberfläche 46 und andererseits die Innenseite 43 des Montageteils 20 hinterschneidenden Materialwülsten 47, 48 eingespannt. Damit ist sowohl eine dichte als auch schwingungsgedämpfte Fixierung des Montageteils 20 gewährleistet, wobei dennoch eine Schraubverbindung mit ausreichender Vorspannkraft vorliegt. Eine solche Vorspannkraft wäre dann nicht zu erreichen, wenn sich die Mutter 34 mittel- oder unmittelbar an der kopffernen Stirnseite 18 der Elastomerhülse 4 abstützen würde.
Wegen der Variabilität des Abstandes X muss dafür Sorge getragen werden, dass stets genügend Elastomermaterial zur Bildung eines oberen und unteren Materialwulstes 47 bzw. 48 zur Verfügung steht. Die Materialwülste 47, 48 können je nach Größe des Abstands X unterschiedliche Ausmaße in Radial- und Axialrichtung annehmen (siehe Fig. 7 rechts und links). Aufgrund des größeren Abstandes X' wird in den Spalt 45' mehr Elastomermaterial verdrängt. Dieses fehlt dann für die Bildung des oberen Materialwulstes 47', so dass dieser entsprechend kleiner ausfällt, dennoch aber die ihm zugedachten Funktionen, nämlich axiale Fixierung des Montageteils 20 und Abdichtung der Verbindungsstelle, erfüllt. Die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderliche axiale Kompression bzw. die Menge des beim Festspannen in Radialrichtung verdrängten Elastomermaterials ergibt sich aus der Längendifferenz (L1-L2) von Elastomerhülse 4 und Distanzhülse 3 (siehe auch Fig. 8). Diese Längendifferenz ist so ausgelegt, dass die bei dem jeweiligen Anwendungsfall maximal mögliche Abstandstoleranz noch bewältigt werden kann, dass also bei einer axialen Verkürzung der Elastomerhülse 4 um den Betrag L1-L2 in jedem Falle genügend Elastomermaterial zur Verfügung steht, das zur Bildung von Materialwülsten 47, 48 mit einer ausreichenden axialen Tragfähigkeit in Radialrichtung verdrängt werden kann. Für den Fall, dass der Fixierbolzen 2 durch einen axialwirksamen Hinterschnitt verliersicher in der Distanzhülse gehalten ist, kann es zweckmäßig sein, den Ringvorsprung 13 am Fixierbolzen 2 in einer derartigen Axialposition anzuordnen, dass der Verschiebeweg V etwa der Längendifferenz L1-L2 entspricht. Die Distanzhülse 3 kann dann in der Vormontageposition, also noch vor dem Anziehen der Mutter 34 in Richtung des Pfeils 44 in ihre Extremposition P2 verschoben werden, in der sie mit ihrer Stirnseite 19 auf der Unterkonstruktion 32 aufsitzt (Fig. 6 rechte Hälfte, Fig. 8). Eine solche Relativlage kann gegebenenfalls dazu dienen, ein Eindringen von Elastomermaterial zwischen die Stirnseite 19 der Distanzhülse 3 und der Unterkonstruktion 32 zu verhindern, wenn, ausgehend von dem Vormontagezustand nach Fig. 6 rechts, die Elastomerhülse 4 axial verkürzt bzw. komprimiert wird. Zwischen der Distanzhülse 3 und der Unterkonstruktion 32 bzw. einem anderen mit der Distanzhülse 3 zu verspannenden Gegenstück eingedrungenes Elastomermaterial könnte unter Umständen die Herstellung des oben erwähnten harten Verspannungsfalles erschweren oder zu sonstigen Störungen führen.
Eine solche radial nach innen gerichtete, nicht erwünschte Materialverdrängung könnte auch an dem dem Kopf 5 zugewandten Ende der Elastomerhülse 4 problematisch sein, insbesondere dann, wenn die Distanzhülse 3 die in Fig. 6 rechts, Fig. 8 gezeigte Axialposition P2 einnimmt. Um dieser Gefahr entgegenzuwirken ist bei dem in Fig. 1D dargestellten Befestigungselement 1 an der Kopfauflagefläche 10 ein axial vorspringender Bund 49 angeformt. Dessen Außendurchmesser d8 ist kleiner als der Innendurchmesser d9 der Elastomerhülse 4, so dass zwischen den genannten Teilen ein Radialspiel vorhanden ist. Bei der Kompression der Elastomerhülse 4 in Axialrichtung verhindert der Bund 49, dass das kopfseitige Ende der Elastomerhülse 4 radial nach innen abgelenkt wird.
Um ein radiales Aufweiten der Elastomerhülse 4 an ihren Endbereichen bzw. um eine über die Hülsenlänge zeitlich bzw. örtlich getrennte Verformung zu steuern, ist es zweckmäßig, wenn ein aus der Bohrung 24 des Montageteils 20 herausragender Endbereich der Elastomerhülse 4 eine größere Verformbarkeit aufweist als der übrige Hülsenbereich. Eine größere Verformbarkeit lässt sich z. B. durch eine verringerte Wandstärke erreichen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Hier weist der kopfferne Endbereich 50 der Elastomerhülse 4 eine von der Innenseite her verringerte Wandstärke auf.
Diese Ausgestaltung bewirkt, dass sich schon zu Beginn des Verspannens eine relativ große Verformung im Endbereich 50 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung mit zumindest teilweiser Wulstbildung einstellt. Der kopfnahe bzw. der restliche Hülsenbereich erfährt dagegen anfänglich aufgrund seiner geringeren Verformbarkeit eine insbesondere in Radialrichtung deutlich geringere Verformung. Dadurch wird sicher gestellt, dass Elastomermaterial in Richtung auf den Endbereich 50 bzw. in den Spalt 45 nachgeschoben wird, wo es zur Ausbildung eines axial tragfähigen Materialwulstes zur Verfügung steht. Eine Wandstärkenverringerung ist zwar auch von der Hülsenaußenseite her möglich, dies hat jedoch den Nachteil, dass zur Bildung eines Materialwulstes 48 mit entsprechend großem Hinterschnitt zum Materialbereich 26 eine größere Radialverformung im Endbereich 50 notwendig ist. Eine verringerte Verformbarkeit kann auch durch lokal begrenzte Schwächungsstellen, beispielsweise durch axial oder in Umfangsrichtung verlaufende Nuten in der Außen- oder Innenseite der Elastomerhülse erreicht werden.
Bei dem beschriebenen Montagebeispiel ist der Kopf 5 nach dem Aufsetzen des Deckelteils 28 nicht mehr zugänglich. Die Gegenhaltung des Fixierbolzens 2 beim Anziehen der Mutter 34 erfolgt daher mit einem Werkzeug, das an dem Längsabschnitt 8 ansetzt. Damit der Längsabschnitt 8 mit dem Werkzeug drehfixiert erfasst werden kann, sind die oben bereits erwähnten axial verlaufenden Rippen 9 vorhanden.
Bei Fällen, bei denen eine Zugänglichkeit von der Kopfseite her nicht gegeben ist, kann das Einsetzen des Befestigungselements in eine Bohrung 24 derart erfolgen, dass dieses von der zugänglichen Seite her mit dem Kopf 5 voraus in die Bohrung eingesetzt werden. Um dies zu ermöglichen darf der Kopf 5 nicht radial über die Elastomerhülse 4 hinausstehen, wie in Fig. 1D gezeigt ist.
Die Distanzhülse 3 ist zweckmäßigerweise verliersicher in der Elastomerhülse 4 gehalten. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass diese formschlüssig in der Elastomerhülse 4 fixiert ist. Die Verliersicherung kann aber auch durch einen Reibschluss gewährleistet sein. Eine formschlüssige Fixierung ist bei dem Befestigungselement 1 nach Fig. 1A und 1B realisiert: Die Distanzhülse 3 ist hier mit einem axial wirksamen, bei axialer Kraftbeaufschlagung lösbaren Formschluss in der Elastomerhülse gelagert. Sie weist dazu an ihrer Außenfläche 17 mehrere Noppen 52 auf, die in eine komplementär gestaltete Ausnehmung 53 an der Innenwandung der Elastomerhülse 4 formschlüssig eingreifen. Wenn bei der Endmontage die Distanzhülse in Richtung des Pfeils 44 vom Kopf beaufschlagt wird, wird der Formschluss gelöst, was aufgrund der Elastizität der Elastomerhülse 4 mit geringem Kraftaufwand möglich ist. Für die Montage von Vorteil ist es, wenn die Elastomerhülse 4 frei auf der Distanzhülse 3 gleiten kann. Dies ist beispielsweise bei den Lösungen gemäß Fig. 1C, 1D und 1E problemlos möglich.
Bei dem Befestigungselement 1 nach Fig. 1B sind beide Endbereiche konisch verjüngt, weisen also sowohl innen- als auch außenseitig Konusflächen 58 auf. Diese Ausgestaltung wirkt sich ebenfalls günstig im Sinne einer gesteuerten radialen Aufweitung der Elastomerhülse 4 aus. Die radial nach außen weisende Konusfläche 58 am kopffernen Hülsenende erleichtert in Zusammenwirkung mit der Einführschräge 25 das Einstecken des Befestigungselements 1 in eine Bohrung 24.
Bei Montageaufgaben der vorliegenden Art kommt es aufgrund von Fertigungstoleranzen vor, dass eine Bohrung 24 im Montageteil 20 gegenüber einer Bohrung 33b in einer Unterkonstruktion 32 einen Achsenversatz 54 aufweist (Fig. 5). Ein solcher Achsenversatz 54 wird jedoch dadurch kompensiert, dass die Bohrung 33 entsprechend größer und/oder der Fixierbolzen 2 mit Radialspiel in der Distanzhülse 3 einliegt. Dieses Radialspiel zwischen Fixierbolzen 2 und Distanzhülse 3 wird allgemein dadurch erreicht, dass der Durchmesser d5 des Gewindeabschnitts 6 und der Innendurchmesser d10 der Distanzhülse 3 derart bemessen sind, dass zwischen den genannten Teilen ein Radialspiel 55 vorhanden ist (siehe Fig. 1C). Im Falle einer Verliersicherung in Form eines axial wirksamen Formschlusses zwischen Fixierbolzen 2 und Distanzhülse 3 ist darauf zu achten, dass zwischen den miteinander zusammenwirkenden Rastelementen und dem Fixierbolzen 2 bzw. der Distanzhülse 3 ebenfalls ein Radialspiel vorhanden ist. Im konkreten Fall des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels bedeutet dies, dass sowohl zwischen dem Ringvorsprung 13 und der Distanzhülse 3 ein Radialspiel 56 und auch zwischen den Vorsprüngen 15 der Distanzhülse 3 und dem Fixierbolzen 2 ein Radialspiel 57 vorhanden sein muss.
In Fig. 9-11 ist eine Verbindungsanordnung dargestellt, die hinsichtlich der Montage weiter vereinfacht ist. Es wird hier ein Befestigungselement 1 verwendet, das sich von den oben beschriebenen im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Mutter 34a an ihrer dem Kopf 5 zugewandten Seite einen Flansch 35a einstückig oder als separates Teil trägt, welcher einen Durchmesser d11 aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser d1 der Elastomerhülse 4. Der Durchmesser d14 des Kopfes 5 wiederum ist gleich oder geringfügig kleiner als d1. Der Kopfdurchmesser d14 ist schließlich geringfügig kleiner als der Innendurchmesser d2 der Bohrung 24 des Montageteils 20. Die Unterkonstruktion 32 weist eine Bohrung 33c auf, die so bemessen ist, dass das Befestigungselement 1 hindurch passt. Dies ist dann der Fall, wenn die Bohrung 33c einen Durchmesser d13 aufweist, der dem Durchmesser d2 der Bohrung 24 etwa entspricht. Der Außendurchmesser d1 der Elastomerhülse 4 ist schließlich so bemessen, dass das Befestigungselement 1 in der Bohrung 24 axialbeweglich gegebenenfalls mit geringem Reibschluss einliegt.
Ein Befestigungselement 1 kann ebenfalls vorteilhaft bei der Montage eines nur von einer Seite aus zugänglichen Montageteils verwendet werden. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Befestigungselementen kann das Befestigungselement 1 komplett vormontiert werden (Fig. 1E). Bei der Montage eines Montageteils 20 an einer Unterkonstruktion 32a wird dieses zunächst, wie weiter oben beschrieben, mit einer Hilfskonstruktion 24 vorfixiert. Dann wird das Befestigungselement 1 durch die beiden Bohrungen 33c und 24, die koaxial ausgerichtet sind, eingeschoben (Fig. 10). Anschließend wird die Mutter 34a angezogen. Die Elastomerhülse 4 wird dann unter Ausbildung von Materialwülsten 47, 48 axial zusammengedrückt. Im Unterschied zu den weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispielen stützt sich die Distanzhülse 3 nicht an der Unterkonstruktion 32 sondern am Flansch 35a der Mutter 34a ab. Es liegt somit auch hier ein harter Verspannungsfall vor.
Die Bohrung 24 des Montageteils 20 weist neben der Einführschräge 25 an ihrer anderen Seite eine weitere, etwa komplementär ausgebildete Schrägfläche 59 auf. Beide Schrägflächen 25, 59 erhöhen den in Axialrichtung wirksamen tragenden Querschnitt 60 des von der Elastomerhülse 4 gebildeten Materialwulstes 47 und 48. Ohne Schrägflächen würde sich nur ein verringerter Querschnitt 61 ergeben.
In Fig. 13 ist ein Befestigungselement dargestellt, bei dem der Kopf 5a einen als Sechskant ausgebildeten Betätigungsfortsatz 62 aufweist, an dem ein entsprechendes Werkzeug ansetzbar ist. Eine solche Ausgestaltung ist z. B. zweckmäßig, wenn, wie in Fig. 14 gezeigt, eine Unterkonstruktion 32b selbst als Gegenelement bzw. Mutter fungiert, also eine Bohrung 63 mit Innengewinde aufweist, in die der Gewindeabschnitt 6 einschraubbar ist.
Bei dem in Fig. 15 und 16 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Distanzelement ein einstückig am Fixierbolzen 2 angeformter zylindrischer Längsabschnitt, der im folgenden mit Distanzzylinder 64 bezeichnet wird. Der Distanzzylinder 64 weist über seine gesamte Länge L2 einen einheitlichen Durchmesser d15 auf und erstreckt sich bis an die Kopfauflagefläche 10 heran. Die Elastomerhülse 4 liegt an der Außenfläche 65 des Distanzzylinders 64 an, ist aber zu diesem axial verschiebbar. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen auch, überragt der Kopf 5 in Radialrichtung die Stirnseite 12 der Elastomerhülse 4. Die Funktionsweise des Befestigungselements 1 von Fig. 15 entspricht im wesentlichen jener der weiter oben beschriebenen Befestigungselemente. Ausgehend von einem Vormontagezustand, etwa entsprechend Fig. 5, liegt das Befestigungselement 1 in dem Zustand gemäß Fig. 15 vor. Vergleichbar ist dieser Zustand mit einem Befestigungselement z. B. nach Fig. 1, bei dem die Distanzhülse 3 in der Extremposition P1 befindet, also so weit nach oben verschoben ist, dass sie die Kopfauflagefläche 10 berührt. Beim Anziehen der Mutter 34 wird zunächst der kopfnahe Endbereich 51 der Elastomerhülse 4 radial nach außen verformt. Dies wird dadurch begünstigt, dass der Endbereich ein von innen her verringerte Wandstärke aufweist. Während des Anziehens der Mutter 34 bewegt sich der Distanzzylinder 64 relativ zur Elastomerhülse 4 nach unten, also in Richtung des Pfeiles 44. Es ist also auch hier eine relative axiale Beweglichkeit zwischen dem Distanzelement, also dem Distanzzylinder 64 und der Elastomerhülse 4 zweckmäßig. Bei dem in Fig. 16 rechts dargestellten Endmontagezustand liegt der Distanzzylinder 64 mit seiner unteren Stirnseite 66 auf der Innenseite 36 der Unterkonstruktion 32 auf. Es hat sich dann sowohl ein kopfnaher Materialwulst 47 als auch ein kopfferner Materialwulst 48 vollständig ausgebildet. Bezugszeichenliste 1 Befestigungselement
2 Fixierbolzen
3 Distanzhülse
4 Elastomerhülse
5 Kopf
6 Gewindeabschnitt
7 Stirnseite
8 Längsabschnitt
9 Rippe
10 Kopfauflagefläche
11 -
12 Stirnseite
13 Ringvorsprung
14 Stirnseite
15 Vorsprung
16 Innenfläche
17 Außenfläche
18 Stirnseite
19 Stirnseite
20 Montageteil
21 -
22 Bodenplatte
23 Seitenwand
24 Bohrung
25 Einführschräge
26 Materialbereich
27 Außenfläche
28 Deckelteil
29 Schutzkappe
30 Flansch
31 -
32 Unterkonstruktion
33 Bohrung
34 Mutter
35 Flansch
36 Innenseite
37 Oberfläche
38 Oberfläche
39 Bauteil
40 Pfeil
41 -
42 Hilfskonstruktion
43 Innenseite
44 Pfeil
45 Spalt
46 Oberseite (von 26/20)
47 Materialwulst (oben)
48 Materialwulst (unten)
49 Bund (Fig. 1)
50 Endbereich
51 Endbereich
52 Noppe
53 Ausnehmung
54 Achsenversatz
55 Radialspiel
56 Radialspiel
57 Radialspiel
58 Konusfläche
59 Schrägfläche
60 Querschnitt
61 -
62 Betätigungsfortsatz
63 Bohrung
64 Distanzzylinder
65 Außenfläche
66 Stirnseite
d Durchmesser
L Länge
P Position
V Verschiebeweg
X Abstand

Claims

1. Anordnung zur abstandsvariablen Verbindung eines Montageteils (20) mit einer Unterkonstruktion (32) mit Hilfe eines Befestigungselementes (1), mit folgenden weiteren Merkmalen:
das Befestigungselement (1) weist einen Fixierbolzen (2), ein Distanzelement mit einer zylindrischen Außenfläche (17, 65) und eine Elastomerhülse (4) auf,
der Fixierbolzen (2) ist von der zylindrischen Außenfläche (17, 65) des Distanzelements umgriffen und trägt an seinem einen Ende einen radial überstehenden, einen größeren Außendurchmesser als das Distanzelement aufweisenden Kopf (5) und an seinem anderen Ende einen mit einem Gegenelement zusammenwirkenden Fixierabschnitt,
die Elastomerhülse (4) umschließt das Distanzelement, liegt in einer Bohrung (24) des Montageteils (20) ein und ist länger als das Distanzelement, wobei die Elastomerhülse (4) sowohl gegenüber der Bohrung (24) des Montageteils (20) als auch gegenüber dem Distanzelement axial verschiebbar ist,
die Elastomerhülse (4) und das Distanzelement (3) haben jeweils eine Länge, die größer ist als die Länge L3 des die Bohrung (24) umfassenden Materialbereichs (26) des Montageteils (20),
die Länge des Fixierbolzen (2) ist so bemessen, dass sein Fixierabschnitt aus der Elastomerhülse (4) herausragt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement als eine vom Fixierbolzen (2) durchgriffene Distanzhülse (3) ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement als ein am Fixierbolzen angeformter Distanzzylinder (64) ausgebildet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der Bohrung (24) und zumindest ein mittlerer Längsabschnitt der Außenfläche (27) der Elastomerhülse (4) als Zylindermantelflächen ausgebildet sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus der Bohrung (24) des Montageteils (20) herausragender Endbereich (50, 51) der Elastomerhülse (4) eine größere Verformbarkeit aufweist als die übrigen Hülsenbereiche.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (50, 51) eine verringerte Wandstärke aufweist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerhülse (4) verliersicher am Distanzelement gehalten ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement mit einem axial wirksamen, bei axialer Kraftbeaufschlagung lösbaren Formschluss in der Elastomerhülse (4) einliegt.

9. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine am Fixierabschnitt axial fixierte Schutzkappe (29) mit einem Außendurchmesser d3, der größer ist als der Innendurchmesser d9 der Elastomerhülse (4).

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhülse (3) verliersicher am Fixierbolzen (2) gehalten ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Fixierbolzen (2) ein über dessen Umfangsfläche hinausstehendes Rastelement und an der kopfseitigen Stirnseite (14) der Distanzhülse (3) mehrere über deren Umfang verteilte Vorsprünge (15) vorhanden sind, die das Rastelement radial hintergreifen.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Rastelement und dem Kopf (5) so bemessen ist, dass der Fixierbolzen (2) in der Distanzhülse (3) axial beweglich ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierbolzen (2) mit Radialspiel in der Distanzhülse (3) einliegt.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und/oder die Außenfläche (16, 27) der Elastomerhülse 4 mit einer Gleitbeschichtung versehen ist.