DE10341033B4

DE10341033B4 - Vorrichtung und Arbeitsverfahren zum Verbinden und Einstellen von mit Abstand zueinanderliegenden Bauteilen

Info

Publication number: DE10341033B4
Application number: DE2003141033
Authority: DE
Inventors: Stefan Zielke
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: DE10341033A1

Abstract

Vorrichtung zum verspannenden Verbinden und Einstellen von mit Abstand zueinanderliegenden Bauteilen, insbesondere zur Befestigung eines Armaturenträgers an der A-Säule (2) eines Kraftfahrzeuges, mittels einer Befestigungsschraube (9), einer weiteren Befestigungsschraube (4) sowie einer im Abstandsraum (3) koaxial zu der Befestigungsschraube (9) angeordneten, mit einem linkssteigenden Gewindeabschnitt versehenen, einteiligen Distanzhülse (6), die beim Eindrehen der Befestigungsschraube (9) in Richtung der Befestigungswand des zu befestigenden Bauteiles verlagerbar ist, wobei der linkssteigende Gewindeabschnitt als Innengewinde ausgeführt ist und sich innerhalb der einen Hälfte (7) der Distanzhülse (6) erstreckt, während ein anderer, mit einem koaxialen rechtssteigendem Innengewinde versehener Gewindeabschnitt sich innerhalb der anderen Hälfte (10) der Distanzhülse (6) erstreckt, wobei die weitere Schraube (4) mit dem zu befestigenden Bauteil verbindbar ist, wobei beide Schrauben (4, 9) mit der Distanzhülse (6) derart zusammenwirken, dass beim Eindrehen der Befestigungsschraube (9) in Richtung der Befestigungswand des zu befestigenden Bauteils das erste und zweite Bauteil verspannbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Arbeitsverfahren zum verspannenden Verbinden und Einstellen von mit Abstand zueinander liegenden ersten und zweiten Bauteil, insbesondere zur Befestigung eines Armaturenträgers an der A-Säule eines Kraftfahrzeuges, mittels einer Befestigungsschraube sowie einer, im Abstandsraum koaxial zu der Befestigungsschraube angeordneten, mit einem linkssteigenden Gewindeabschnitt versehenen Distanzhülse, die beim Eindrehen der Befestigungsschraube in Richtung der Befestigungswand des zu befestigenden Bauteils verlagerbar ist.
Bei der Montage von Bauteilen besteht häufig die Notwendigkeit Bauteile miteinander zu verbinden, die aufgrund Fertigungstoleranzen oder Einbauvorgaben Abstände zueinander aufweisen, die von den Befestigungsmitteln überbrückt werden müssen. So werden z. B. bei der Endmontage von Kraftfahrzeugen die Armaturenträger von Handhabungsautomaten in Einbauposition verbracht, d.h. der Armaturenträger wird von dem Roboter möglichst positionsgenau in die Einbaulage zwischen den Befestigungsteilen der Karosserie, vorzugsweise zwischen den A-Säulen, eingefädelt. In dieser Lage wird der Armaturenträger mittels Schrauben oder ähnlichen Befestigungsmitteln mit der Karosserie oder an an diesen angeordneten Trägerteilen befestigt.
Aufgrund nicht zu vermeidender Fertigungstoleranzen und um Steuerungsabweichungen der Handhabungsautomaten zu berücksichtigen, ist gewöhnlich das Einbaumaß zwischen den Karosserieteilen größer als die Baubreite des einzusetzenden Armaturenträgers, so dass dieser in seiner Einbaulage nachjustiert werden muss. Das Nachjustierten erfolgt nach der Freigabe des Armaturenträgers durch den Handhabungsautomaten und ist wegen der sperrigen Ausmaße des Bauteils und wegen des Gewichts des vormontierten kompletten Armaturenträgers sehr aufwändig, zumal die Befestigungsmittel beim fertigen Kraftfahrzeug verdeckt sein sollen und deshalb oft schwer mit Werkzeugen erreichbar sind.

Aus der DE 42 24 575 C ist eine Vorrichtung zum Verbinden von mit Abstand zueinander liegenden Bauteilen der gattungsgemäßen Art bekannt geworden, die in der Praxis in der Automobilfertigung u.a. auch zur Befestigung der Instrumententafel an der A-Säule verwendet wird. Die Vorrichtung besteht aus einer Vielzahl von miteinander in Wirkverbindung stehenden Teilen. Ein wesentlicher Bestandteil der Vorrichtung ist eine, sich stirnseitig an einem der Bauteile abstützende, Distanzhülse, die mit einem Außengewinde versehen ist, das in das Innengewinde eines die Distanzhülse umgreifenden ringförmigen anderen Vorrichtungsteils eindrehbar ist, so dass beim Eindrehen einer die Distanzhülse durchdringenden Verbindungsschraube die Distanzhülse in ihre Abstützstellung mitgeschleppt wird. Zur Mitnahme der Distanzhülse mittels der Verbindungsschraube sind Klemmteile in der Distanzhülse vorgesehen, das ringförmige Vorrichtungsteil ist mit einer Außenverzahnung versehen, die ein Festlegen des ringförmigen Bauteils in einer korrespondierenden Fassung ermöglicht, die ihrerseits als komplexes Bauteil mit Vorsprüngen, Hinterschneidungen und Haken ausgeführt ist und in dem Bauteil festgelegt wird, an dem das zweite Bauteil befestigt werden soll. Die einzelnen Bauteile sind zwar zu einer funktionstüchtigen Befestigungsvorrichtung zusammenfügbar, doch ist die Vorrichtung aufgrund der vielen individuell zu fertigenden Einzelteile äußerst aufwändig und damit auch teuer.

Aus der DE 202 04 994 U1 ist eine Toleranzausgleichsanordnung zum Ausgleich fertigungs- und/oder montagebedingter Toleranzen im Abstand zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil bekannt, mit einer Haltemutter mit einem Innengewinde einer ersten Gangrichtung, die mit dem ersten Bauteil fest verbunden ist, einer Feststellmutter mit einem Innengewinde einer entgegengesetzten zweiten Gangrichtung, und einem Ausgleichsbolzen mit einem ersten Gewindeabschnitt der ersten Gangrichtung passend zum Innengewinder der Haltemutter, einem zweiten Gewindeabschnitt der zweiten Gangrichtung passend zum Innengewinde der Feststellmutter und einem Anlageflansch zwischen den beiden Gewindeabschnitten, welcher Ausgleichsbolzen mit seinem ersten Gewindeabschnitt in die am ersten Bauteil festgelegte Haltemutter einschraubbar und zwecks Toleranzausgleich aus der Haltemutter in eine Ausgleichstellung herausschraubbar ist, in der der Anlageflansch an dem zweiten Bauteil anliegt.

Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der Bolzen zwischen zwei zu verspannenden Bauteilen einzusetzen ist, wobei der Bolzen durch je eine entsprechende Öffnung an den entsprechenden Bauteilen anzuordnen ist, was zu einer aufwendigen Handhabung führt. Um den Abstand zwischen den Bauteilen einzustellen ist ein Anlageflansch erforderlich, welcher zusätzliche Fertigungsschritte erfordert. Die Einstellung des Abstandes muss zwischen den beiden Bauteilen erfolgen, so dass in schwer zugänglichen Situationen mitunter eine schwere Handhabung vorliegt.

Aus der DE 28 52 528 A1 ist eine Befestigungsvorrichtung für Verkleidungen an isolierten Wänden mit einem äußeren Trägerabschnitt, einer inneren an dem Trägerabschnitt befestigten Verkleidung und einem Isoliermaterial zwischen Trägerabschnitt und Verkleidung bekannt, wobei eine gewindefreie Isolierbuchse mit zwei in der Hülse an unterschiedlichen Öffnungen ausgebildeten Flanschmuttern ausgeschäumt ist, wobei sich in die ortsfest in der Distanzhülse angeordneten Flanschmuttern Schrauben bzw. Gewindebolzen einschrauben lassen.

Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Hülse zusätzlich mit zwei Flanschmuttern versehen ist, wodurch eine dreiteilige Distanzhülschenanordnung entsteht, welche aufwendig herzustellen ist.

Auch ist aus der DE 197 54 809 A1 eine Befestigungsvorrichtung für Möbelgriffe und dergleichen unter Verwendung einer Hülsenmutter und eines Gewindebolzens bekannt, wobei der Gewindebolzen fabrikmäßig, d.h. vor der Verwendung dieser Teile beim Anbringen der Griffe über die Länge von wenigen Gewindegängen in die Hülsenmutter eingeschraubt und zugleich mit dieser verklebt ist. Der Gewindebolzen hat vorzugsweise einen Bind als Anschlag gegenüber dem Griff. Der Kleber muss beim Auflaufen des Gewindebolzens im Griff losbrechen und das weitere Einschrauben des Gewindebolzens in die Hülsenmutter zulassen.

Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Anordnung aufwendig herzustellen und nur von einer Einbauseite zu handhaben ist. Der Gewindebolzen selbst mit seinem Bund ist aufwendig in der Herstellung, ebenso wie der Zusammenbau der Anordnung. Durch die einseitige Handhabungsmöglichkeit kann die optimale Anwendung und der optimale Sitz nicht überprüft werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art wesentlich zu vereinfachen und damit eine kostengünstige, einfache und funktionssichere Befestigungsvorrichtung zu schaffen, die in der Automobilfertigung zur Toleranzverschraubung von Armaturenträgern einsetzbar ist, welche zudem einfacher herzustellen ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die bekannte, im Gattungsbegriff beschriebene Lösung so zu vereinfachen, dass der linkssteigende Gewindeabschnitt der Distanzhülse als Innengewinde ausgeführt ist und sich innerhalb der einen Hälfte der Distanzhülse erstreckt, während ein anderer mit einem koaxialen rechtssteigendem Innengewinde versehener Gewindeabschnitt sich innerhalb der anderen Hälfte der Distanzhülse erstreckt, wobei eine weitere Schraube mit dem zu befestigendem Bauteil verbindbar ist, wobei beide Schrauben mit der Distanzhülse derart zusammenwirken, dass beim Eindrehen der Befestigungsschraube in Richtung der Befestigungswand des zu befestigenden Bauteils das erste und zweite Bauteil verspannbar sind.

Durch den Vorschlag der Erfindung vereinfacht sich die Vorrichtung deutlich, weil das ringförmige Vorrichtungsteil mit seiner Fassung entfällt bzw. weitere Buchsen oder Muttern entfallen. Die Distanzhülse kann als einfaches abgelängtes Rohrstück mit eingedrehten rechtsgängigen und linksgängigen Innengewindeabschnitten preiswert hergestellt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem einem Bauteil eine mit in einer bestimmten Richtung steigendem Gewinde versehene Schraube verdrehfest angeordnet ist, auf der der in gleicher Rich tung steigende Gewindeabschnitt der Distanzhülse aufschraubbar ist, und dass in den mit in entgegengesetzter Richtung steigendem Innengewinde versehenen Gewindeabschnitt der Distanzhülse die mit ebenfalls in entgegengesetzter Richtung steigendem Gewinde versehene Befestigungsschraube eindrehbar ist. Die Distanzhülse kann sehr einfach und ohne zusätzliches Werkzeug zur Vorbereitung der Verbindung der beiden Bauteile auf eine am festen Bauteil fixierte Schraube mit Rechts- oder Linksgewinde aufgedreht werden. In die entgegengesetzte Gewindeöffnung der Distanzhülse, mit entgegengesetztem Gewinde (Links- oder Rechtsgewinde), wird die Befestigungsschraube eingesetzt, die beim Eindrehen die Distanzhülse entgegen der Eindrehrichtung der Befestigungsschraube bewegt.

Wird beispielsweise erfindungsgemäß die an dem einen Bauteil befestigte Schraube als Schweißschraube mit Linksgewinde ausgeführt, auf die der mit dem linkssteigenden Gewindeabschnitt versehene Bereich der Distanzhülse aufschraubbar ist, so wird eine äußerst simple Vorrichtung geschaffen, die mit konventionellen Mitteln eine funktionssichere Befestigung garantiert.

Um sicherzustellen, dass beim Eindrehen der Befestigungsschraube in die Distanzhülse aufgrund der richtungsunterschiedlichen Gewindesteigungen die Distanzhülse in die richtige Richtung verdreht wird, ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgesehen, die mit in entgegengesetzter Richtung steigendem Gewinde versehene eindrehbare Befestigungsschraube mit einem definierten Haftmoment in die Gewindebohrung der Distanzhülse einzudrehen. Das Haftmoment muss nur so groß sein, dass die Hülse sich auf der fixierten Schweißschraube verdreht, wenn die Befestigungsschraube eingedreht wird.

Eine einfache und preiswerte Lösung wird erreicht, wenn nach einem anderen Merkmal der Erfindung das Haftmoment durch Applikation einer Haftbeschichtung innerhalb der Gewindeverbindung gewährleistet wird. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung spezieller Schraube geschehen, wie sie beispielsweise unter dem Produktnamen Tuflok oder Eslok zur Verdrehsicherung bekannt sind. Diese Schrauben sind herstellerseitig mit einem auf dem Gewinde aufgebrachten Kunststofffleck versehen, der beim Einschrauben der Befestigungsschraube die Haftreibung des Gewindes im Gegengewinde so stark erhöht, dass beim Eindrehen der Befestigungsschraube die Hülse mitgenommen wird.

Ein Arbeitsverfahren der Erfindung kann durch Abfolge der folgenden Arbeitsschritte beschrieben werden:

a. Aufschrauben der Distanzhülse auf die an dem Befestigungsteil verdrehfest angeordnete Schweißschraube;
b. Einführen der Befestigungsschraube mit erhöhtem Haftmoment durch die Befestigungsbohrung des zu befestigenden Bauteils und Eindrehen der Befestigungsschraube in die Distanzhülse;
c. Weiteres Eindrehen der Befestigungsschraube und Mitnehmen der Distanzhülse in Richtung des festen Bauteils bis zum
d. Anlegen der Stirnseite der Distanzhülse an der Befestigungswand des festen Bauteils;
e. Weiteres Eindrehen der Befestigungsschraube durch Überwindung des Haftmomentes der Klebverbindung zwischen Befestigungsschraube und Distanzhülse;
f. Fixieren des zu befestigenden Bauteils durch Festziehen und Verspannen der Schraubverbindung nach Ausrichtung der Bauteile zueinander.

Die Erfindung schafft ein sehr einfaches aber wirkungsvolles Befestigungsmittel zum verspannenden Verbinden und Einstellen von mit Abstand zueinanderliegenden Bauteilen, insbesondere zur Befestigung eines Armaturenträgers an der A-Säule eines Kraftfahrzeuges. Die Vorrichtung reduziert die erforderlichen Bauteile auf ein Minimum und macht durch die Verwendung von Schrauben mit erhöhter Haftreibung aufwändige Klemmbauteile überflüssig. Es können zur Befestigung einfache, zum Teil sogar handelsübliche Teile verwendet werden, die den Herstellungspreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr niedrig halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in sehr vereinfachter Darstellung die Befestigung eines Armaturenträgers, hier eines Cockpit-Querträgers 1 an der A-Säule 2 eines Kraftfahrzeuges. Der Cockpit-Querträger 1 besteht aus einem Formprofil, das an die A-Säule 2 unter Bildung eines Abstandsraumes 3 in definierter Ausrichtung angeschraubt werden soll. Dazu ist an dem Cockpit-Querträger 1 bei 4a eine Schweißschraube 4 fixiert, die in den Abstandsraum 3 hineinragt. Die Schweißschraube 4 ist mit einem Linksgewinde 5 versehen, das den gesamten Schaft der Schweißschraube 4 bedeckt.
Auf die Schweißschraube 4 wird vor dem Ansetzen des Cockpit-Querträgers 1 auf die A-Säule 2 die Distanzhülse 6 aufgeschraubt, die in ihrer einen Hälfte 7 ebenfalls mit einem Linksgewinde versehen ist, das mit dem Linksgewinde 5 der Schweißschraube 4 korrespondiert. Die Distanzhülse 6 weist an ihrem freien stirnseitigen Ende einen Ringbund 8 auf. Der so vorbereitete Cockpit-Querträger 1 wird auf die A-Säule aufgesetzt bzw. zwi schen die beiden gegenüberliegenden A-Säulen der Karosserie geführt.
Eine spezielle, mit einem die Haftung der Gewindeverbindung erhöhenden Material 12 versehene Befestigungsschraube 9 wird durch eine entsprechend platzierte Bohrung in der A-Säule geführt und in das Innengewinde der Distanzhülse 6 eingeschraubt. Die Distanzhülse 6 ist in der anderen Hälfte 10 mit einem Rechtsgewinde versehen, das mit dem Rechtsgewinde 11 der Befestigungsschraube 9 korrespondiert. Das auf der Befestigungsschraube 9 aufgebrachte, die Haftreibung verstärkende Material stellt beim Eindrehen der Befestigungsschraube 9 ein ausreichendes Haftmoment zwischen Befestigungsschraube 9 und Distanzhülse 6 sicher. Dadurch wird erreicht, dass beim Verdrehen der Befestigungsschraube 9 die Distanzhülse 6 ebenfalls verdreht wird, so dass sich diese infolge ihres Linksgewindes aus der Schweißschraube 4 um einen Betrag herausdreht, der durch den lichten Abstand zwischen Cockpit-Querträger und A-Säule definiert ist.
Sobald die Distanzhülse 6 mit ihrer Stirnseite, bzw. mit dem Ringbund 8 an der Innenwand der A-Säule zu Anlage gekommen ist, wird beim weiteren Einschrauben der Befestigungsschraube 9 das Haftmoment des auf der Schraube aufgebrachten Materials 12 überwunden. Dadurch verspannt die Befestigungsschraube 9 die Distanzhülse über ihre Innengewindeflächen gegenüber dem Cockpit-Querträger und der A-Säule, wodurch eine sichere Befestigung des Cockpit-Querträger 1 mit einfachsten Mitteln erreicht wird.

1: Cockpit-Querträger (Armaturenträger)
2: A-Säule
3: Abstandsraum
4: Schweißschraube
5: Linksgewinde
6: Distanzhülse
7: Hälfte der Distanzhülse mit Linksgewinde
8: Ringbund
9: Befestigungsschraube
10: Hälfte der Distanzhülse mit Rechtsgewinde
11: Rechtsgewinde
12: Haftreibung verstärkendes Material

Claims

Vorrichtung zum verspannenden Verbinden und Einstellen von mit Abstand zueinanderliegenden Bauteilen, insbesondere zur Befestigung eines Armaturenträgers an der A-Säule (2) eines Kraftfahrzeuges, mittels einer Befestigungsschraube (9), einer weiteren Befestigungsschraube (4) sowie einer im Abstandsraum (3) koaxial zu der Befestigungsschraube (9) angeordneten, mit einem linkssteigenden Gewindeabschnitt versehenen, einteiligen Distanzhülse (6), die beim Eindrehen der Befestigungsschraube (9) in Richtung der Befestigungswand des zu befestigenden Bauteiles verlagerbar ist, wobei der linkssteigende Gewindeabschnitt als Innengewinde ausgeführt ist und sich innerhalb der einen Hälfte (7) der Distanzhülse (6) erstreckt, während ein anderer, mit einem koaxialen rechtssteigendem Innengewinde versehener Gewindeabschnitt sich innerhalb der anderen Hälfte (10) der Distanzhülse (6) erstreckt, wobei die weitere Schraube (4) mit dem zu befestigenden Bauteil verbindbar ist, wobei beide Schrauben (4, 9) mit der Distanzhülse (6) derart zusammenwirken, dass beim Eindrehen der Befestigungsschraube (9) in Richtung der Befestigungswand des zu befestigenden Bauteils das erste und zweite Bauteil verspannbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem einen Bauteil (1) die mit in einer bestimmten Richtung steigendem Gewinde (5) versehene weitere Schraube (4) verdrehfest angeordnet ist, auf der der in gleicher Richtung steigende Gewindeabschnitt der Distanzhülse (6) aufschraubbar ist und dass in den mit in entgegengesetzter Richtung steigendem Innengewinde versehenen Gewindeabschnitt der Distanzhülse (6) die mit ebenfalls in entgegengesetzter Richtung steigendem Gewinde (11) versehene Befestigungsschraube (9) eindrehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dass die an dem einen Bauteil (1) befestigte weitere Schraube als Schweißschraube (4) mit Linksge winde (5) ausgeführt ist, auf die der mit dem linkssteigenden Gewindeabschnitt versehene Bereich der Distanzhülse (6) aufschraubbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit in entgegengesetzter Richtung steigendem Gewinde (11) versehene eindrehbare Befestigungsschraube (9) mit einem definierten Haftmoment in die Gewindebohrung der Distanzhülse (6) eindrehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmoment durch Applikation einer Haftbeschichtung (12) innerhalb der Gewindeverbindung gewährleistet ist.
Arbeitsverfahren zum verspannenden Verbinden und Einstellen von mit Abstand zueinanderliegenden Bauteilen, insbesondere zur Befestigung eines Armaturenträgers an der A-Säule eines Kraftfahrzeuges, unter Verwendung einer Vorrichtung nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Abfolge der folgenden Arbeitsschritte: a. Aufschrauben der Distanzhülse auf die an dem Befestigungsteil verdrehfest angeordnete Schraube; b. Einführen der Befestigungsschraube mit erhöhtem Haftmoment durch die Befestigungsbohrung des zu befestigenden Bauteils und Eindrehen der Befestigungsschraube in die Distanzhülse; c. Weiteres Eindrehen der Befestigungsschraube und Mitnehmen der Distanzhülse in Richtung des festen Bauteils bis zum d. Anlegen der Stirnseite der Distanzhülse an der Befestigungswand des festen Bauteils; e. Weiteres Eindrehen der Befestigungsschraube durch Überwindung des Haftmomentes der Klebverbindung zwischen Befestigungsschraube und Distanzhülse; f. Fixieren des zu befestigenden Bauteils durch Festziehen und Verspannen der Schraubverbindung nach Ausrichtung der Bauteile zueinander.