DE10348453A1

DE10348453A1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE10348453A1
Application number: DE2003148453
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Itzen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-06-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement (1) mit einer Führungsfläche (4), an der ein Vorsprung (3) mit einer Anlagefläche (5) vorgesehen ist, wobei die Führungsfläche (4) und die Anlagefläche (5) im Wesentlichen parallel zueinander sind. Erfindungsgemäß ist an dem Vorsprung (3) seitlich mindestens ein Federelement (6) derart vorgesehen, dass das Federelement (6) in eine Ebene ragt, die im Wesentlichen parallel zu der Führungsfläche (4) und der Anlagefläche (5) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement mit einer Führungsfläche, an der ein Vorsprung mit einer Anlagefläche vorgesehen ist, wobei die Führungsfläche und die Anlagefläche im Wesentlichen parallel zueinander sind.

Heutige Kraftfahrzeuge der Standardbauweise weisen üblicherweise eine selbsttragende Karosserie auf, deren Karosserierohbau aus Metall bzw. einer Metalllegierung besteht. Für den Rohbau werden üblicherweise Stahlbleche mit unterschiedlichen Qualitäten verwendet. Als Werkstoff für das Rohbautragwerk kann Stahl aufgrund der Summe seiner mechanischen Eigenschaften bezüglich Steifigkeit, Festigkeit und plastischer Verformbarkeit sowie seiner Wirtschaftlichkeit bis heute durch alternative Werkstoffe nicht substituiert werden.

Zur Substitution von Anbauteilen finden jedoch immer mehr Kunststoffe Verwendung. Als Werkstoff für außenliegende Stoßschutzleisten, Verkleidungsteile, Schürzen und Spoiler, die insbesondere die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs verbessern sollen, haben sich Kunststoffe inzwischen durchgesetzt. Kriterien, die bei der Auswahl des Werkstoffes eine Rolle spielen, sind Flexibilität, Wärmeformbeständigkeit, Längenausdehnungskoeffizient, Kerbschlagzähigkeit, Kratzfestigkeit, Chemiekalienbeständigkeit, Oberflächenqualität und Lackierbarkeit.

Auch bei Innenraum-Verkleidungsteilen sind die Kriterien anzuwenden. Ein Innenraum-Verkleidungsteil besteht im Prinzip aus einem formstabilen Kern, beispielsweise einem Stahl-, Aluminiumblech oder Kunststoff, mit Befestigungselementen, einer energieabsorbierenden Polsterung aus Schaummaterial, beispielsweise Polyurethan (PUR) und einer flexiblen Oberschicht. Es gibt auch einteilige Kunststoffverkleidungen aus thermoplastischem Spritzgussmaterial, beispielsweise Türverkleidungen aus Polycarbonat mit Polybutylenterephthalat (PC-PBT).

Bei einem Kraftfahrzeug aus einem Stahlkarosserie-Rohbau mit anmontierten Kunststoffteilen tritt ein Problem aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der verwendeten Materialien auf. Speziell Kunststoff-Außenhautteile mit einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise die Türverkleidung aus PC-PBT, benötigen aufgrund von wärmebedingten Längenausdehnungen neue Anbindungstechniken an den Rohbau. Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der verschiedenen Materialien verursachen innere Spannungen, die zu Verformungen und/oder zu verfrühter Materialermüdung führen können.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Befestigungselement der eingangs genannten Art derart zu schaffen, durch das eine Fixierung eines Kunststoffbauteils in einer Ebene bei gleichzeitiger Gewährleistung der Längenausdehnung des Kunststoffbauteils aufgrund einer Wärmeeinwirkung bereit stellt.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Befestigungselement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also ein Befestigungselement mit einer Führungsfläche vorgesehen, wobei an der Führungsfläche ein Vorsprung mit einer Anlagefläche angeordnet ist. Die Führungsfläche und die Anlagefläche sind im Wesentlichen parallel zueinander. Zusätzlich ist an dem Vorsprung seitlich mindestens ein Federelement derart vorgesehen, dass das Federelement in eine Ebene ragt, die im Wesentlichen parallel zu der Führungsfläche und der Anlagefläche ist.

Das Befestigungselement fixiert beispielsweise ein Kunststoffbauteil an einem Stahlbauteil. Wenn sich das Kunststoffbauteil in Folge einer Wärmeeinwirkung etwas ausdehnt, können diese Ausdehnungsbewegungen an der Füge- bzw. Fixierstelle in der Ebene der Federelemente frei ausgeführt werden. Weiterhin unterstützen die Federelemente das Kunststoffbauteil bei der Rückführung in die Ursprungslage bei erneuter Abkühlung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements weist das mindestens eine Federelement jeweils zu der Führungsfläche und der Anlagefläche einen Freiraum auf. Dadurch kann sich die Federkraft des Federelementes frei entfalten und verklemmt ferner nicht bei der Fixierung.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselementes ist der Vorsprung mit der Anlagefläche mittig an der Führungsfläche angeordnet ist. Dadurch ist in den zwei Richtungen der Ebene eine Ausdehnung ermöglicht, wobei das Kunststoffbauteil weiter geführt wird und in Kontakt mit der Führungsfläche bleibt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Befestigungselements ist eine Bohrung vorgesehen ist, die durch die Führungsfläche, den Vorsprung und die Anlagefläche hindurchragt. In die Bohrung kann eine Schraube zur Fixierung des Kunststoffbauteils an dem Stahlbauteil eingebracht werden.

In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Befestigungselements steht an der Anlagefläche ein Stift hervor, der ein Gewinde aufweist. Hierdurch kann das Befestigungselement in eine Öffnung mit korrespondierendem Gegengewinde eingebracht werden und somit direkt an das Stahlbauteil befestigt werden.

Weiterhin alternativ steht bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements an der Anlagefläche ein Clip hervor. Hierdurch kann das Befestigungselement in eine Öffnung, beispielsweise in eine runde oder eine vierkantige, direkt montiert bzw. eingeclipst werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements ist einstückig ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache und preiswerte Herstellung des Befestigungselementes.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselementes ist das Befestigungselement aus Metall bzw. einer Metalllegierung hergestellt. Hierdurch wird eine besonders große Festigkeit und Steifigkeit der Fixierung gewährleistet.

Alternativ ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselementes aus Kunststoff hergestellt ist. Ein Befestigungselement aus Kunststoff ist preiswert herstellbar und da in einem Kraftfahrzeug viele der Befestigungselemente eingebaut werden, wirkt sich dies positiv auf die Gesamtherstellungskosten aus.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes;
2 eine Seitenansicht des Befestigungselementes aus 1;
3 eine perspektivische Draufsicht auf ein eingesetztes, erfindungsgemäßes Befestigungselement;
4 eine Ansicht von der Unterseite auf das eingesetzte, erfindungsgemäße Befestigungselement aus 3.
Zur Vereinfachung werden in den folgenden Zeichnungen gleiche und gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, um unnötige Wiederholungen bei der Beschreibung zu vermeiden.
1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes 1. Das Befestigungselement 1 umfasst eine im Wesentlichen kreisförmige Grundplatte 2, in deren Mitte ein Vorsprung 3 hervorragt. Die Oberseite der Grundplatte 2 mit dem Vorsprung 3 wird mit Führungsfläche 4 bezeichnet. Die zur Führungsfläche 4 in etwa parallele Fläche an der Oberseite des Vorsprungs 3 wird mit Anlagefläche 5 bezeichnet. Das Befestigungselement 1 wird derart an einer Stahlfläche der Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) angeordnet, dass die Anlagefläche 5 auf der Stahlfläche anliegt.
An dem Vorsprung 3 sind seitlich Federelemente 6 angeordnet. In dem in 1 dargestellten Befestigungselement 1 sind vier Federelemente 6 ausgebildet. In der Mitte des Befestigungselementes 1 ist eine Bohrung 7 ausgebildet. Durch diese Bohrung kann eine Schraube (nicht dargestellt) eingebracht werden, die die Verbindung von Kunststoffbauteil, Stahlbauteil und Befestigungselement 1 bewirkt. Alternativ kann das Befestigungselement mit der Anlagefläche 5 auch auf die Stahlfläche geklebt werden. In diesem Fall ist die Bohrung 7 nicht unbedingt erforderlich.
In der 2 wird das Befestigungselement 1 aus der 1 in einer Seitenansicht gezeigt. Deutlich zu erkennen sind in dieser Darstellung die Grundplatte 2 und der Vorsprung 3. An dem Vorsprung 3 ragen seitlich die Federelemente 6 in die Ebene hervor, die im Wesentlichen parallel zu der Führungsfläche 4 und der Anlagefläche 5 ist.
Die zueinander parallelen Führungsfläche 4 und Anlagefläche 5 weisen einen Abstand L auf, der der Höhe des Vorsprungs 3 entspricht. Die Höhe der Federelemente 6 ist geringer als die Höhe L des Vorsprungs. Dadurch haben die Federelemente 6 zu der Führungsfläche 4 einen Freiraum bzw. Abstand I' und zu der Anlagefläche einen Freiraum bzw. Abstand I''. Die Abstände I' und I'' können unterschiedlich sein oder den gleichen Wert betragen. Die Gesamtbauhöhe des Befestigungselementes 1, also die Höhe der Grundplatte 2 zusammen mit der Höhe L des Vorsprungs 3 beträgt nur wenige Millimeter, beispielsweise etwa 4 mm.
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann das Federelement auch als zusätzliches Bauteil ausgeführt werden, beispielsweise als Gummi-Schaumstoffring oder als Kunststofffederelement. Das derartige Federelement kann dann zur Montage auf den Vorsprung des Befestigungselementes aufgesteckt werden. Weiterhin alternativ zur dargestellten Ausführungsform kann das Befestigungselement zweigeteilt sein. Es ist dann beispielsweise als Spreizniet ausführbar.
In den nachfolgend beschriebenen 3 und 4 ist das Befestigungselement 1 in ein Kunststoffbauteil 8 eingesetzt. Hierbei zeigt die 3 eine perspektivische Draufsicht auf das Befestigungselement 1 mit der Grundplatte 2. Die in dieser Darstellung zu sehende Oberfläche der Grundplatte 2 ist die der Führungsfläche 4 (aus 1 und 2) gegenüberliegende Seite und zeigt in diesem Bild nach oben. Durch die Bohrung 7 kann eine Schraube (nicht dargestellt) eingebracht werden, um das Kunststoffbauteil 8 mit dem Befestigungselement 1 und der Stahlfläche (nicht dargestellt) zu verbinden.
In der 4 wird das in das Kunststoffbauteil 8 eingesetzte Befestigungselement 1 aus einer Blickrichtung dargestellt, die einer Unteransicht zur Darstellung in 3 entspricht. Wie der 4 zu entnehmen ist, weist das Kunststoffbauteil 8 eine etwa kreisförmige Öffnung 9 auf. Die Öffnung 9 weist einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Führungsfläche 4 auf, damit zwischen der Grundplatte 2 und dem Kunststoffbauteil 8 kein Spalt entsteht. Beispielsweise kann der Durchmesser der Öffnung 9 etwa 5 mm betragen. Durch eine feste Verbindung der Stahlfläche (nicht dargestellt) mit der Anlagefläche 5 des Befestigungselementes 1 ist das Befestigungselement 1 im Raum fixiert.
Bei einer Bewegung des Kunststoffbauteils 8 in eine der beiden Richtungen einer durch das Kunststoffbauteil 8 aufgespannten Ebene, die beispielsweise durch eine Wärmeausdehnung verursacht werden kann, geben die Federelemente 6 nach und verformen sich. Hierdurch werden Spannungen in dem Kunststoffbauteil verhindert. Bei einer Abkühlung des Kunststoffbauteils 8 helfen die Federelemente 6 durch ihre Federkraft das Kunststoffelement in seine Ursprungslage zurück zu bringen. Durch die rotationssymmetrisch angeordneten und schaufelartig ausgebildeten Federelemente 6 kann sich das Kunststoffbauteil in alle möglichen Richtungen innerhalb der aufgespannten Ebene ausdehnen und bewegen.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in der Zeichnung dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

1: Befestigungselement
2: Grundplatte
3: Vorsprung
4: Führungsfläche
5: Anlagefläche
6: Federelement
7: Bohrung
8: Kunststoffbauteil
9: Öffnung
L: Höhe des Vorsprungs 3
I', I'': Abstand

Claims

Befestigungselement (1) mit einer Führungsfläche (4), an der ein Vorsprung (3) mit einer Anlagefläche (5) vorgesehen ist, wobei die Führungsfläche (4) und die Anlagefläche (5) im wesentlichen parallel zueinander sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vorsprung (3) seitlich mindestens ein Federelement (6) derart vorgesehen ist, dass das Federelement (6) in eine Ebene ragt, die im wesentlichen parallel zu der Führungsfläche (4) und der Anlagefläche (5) ist.
Befestigungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (6) jeweils zu der Führungsfläche (4) und der Anlagefläche (5 einen Freiraum (I', I'') aufweist.
Befestigungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (3) mit der Anlagefläche (5) mittig an der Führungsfläche (4) angeordnet ist.
Befestigungselement (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrung (7) vorgesehen ist, die durch die Führungsfläche (4), den Vorsprung (3) und die Anlagefläche (5) hindurchragt.
Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anlagefläche (5) ein Stift hervorsteht, der ein Gewinde aufweist.
Befestigungselement (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anlagefläche (5) ein Clip hervorsteht.
Befestigungselement (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (1) einstückig ist.
Befestigungselement (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (1) aus Metall bzw. einer Metalllegierung hergestellt ist.
Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (1) aus Kunststoff hergestellt ist.