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Vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage von Komponenten mittels
Schraubverbindungen an tragenden Blechteilen, vorzugsweise an Rahmenlängsträgern von
Straßenfahrzeugen, zum
Beispiel von schweren Lastkraftwagen.
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Bekannte
Verfahren zur Montage von Komponenten und Zubehör, wie Kraftstoff- und Druckluftbehältern, Batteriekästen, Ventilgruppen
usw. an der Außenseite
von Rahmenlängsträgern bei
schweren Fahrzeugen beinhalten, dass der Monteur in einem ersten
Schritt Schrauben von Hand, mit Handwerkzeug oder motorisch angetriebenem
Werkzeug durch Löcher
von der Innenseite des Rahmenträgers
aus einführt.
Wenn hierbei bei der Schraube nicht der für die darauf folgende Montage
der Komponente erforderliche, feste und fixierte Sitz erzielt wird,
folgt ein zweiter Schritt, bei dem die Schraube fixiert wird. Die Schwierigkeit,
für die
Schraube einen ausreichend festen Sitz im Loch zu erhalten, tritt
noch stärker
hervor, wenn das Anbringen der Schraube mehrere Arbeitsschritte
vor dem Befestigen der Komponente selbst am Rahmen stattfinden muss.
Ein logisches und gewöhnliches
Verfahren zur Fixierung der Schraube besteht in der Benutzung eines
Gegenhalters auf der Rahmenträger-Innenseite, der die Schraube
festhält,
während
eine fixierende Mutter o.dgl. auf der Schraube zur Fixierung derselben
an der Trägerseite
angebracht wird. Eine Variante dieses Verfahrens beschreibt die
amerikanische Patentschrift
US
4347728 , bei dem eine Hülse
mit einem Handwerkzeug auf die Schraube gesteckt wird und das Handwerkzeug
gleichzeitig, als Gegenkraft wirkend, das Gewinde der Schraube umgreift,
so dass Schraube und Hülse
durch den Vorgang angezogen werden, bis sie gegen die Lochkante
anliegen.
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Eine
andere bekannte Technik sieht vor, dass die vom Monteur von Hand
in die Löcher
einzuführenden
Schrauben von besonderer Art sind, die am Ende des Gewindeteils
einen Schraubenschlüsselsitz
aufweisen. Durch einen mit dem Schraubenschlüsselsitz zusammenwirkenden
Gegenhalter in einem Handwerkzeug kann eine Mutter auf dem Gewinde
angebracht und mit dem Handwerkzeug aufgeschraubt werden, bis sie
gegen die das Loch umgebende Auflagefläche anliegt.
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Diese
bekannten Verfahren erfordern besondere Fixierelemente, wie Muttern
oder einen Typ von Fixierhülse
zur Fixierung der Schraube in den Fällen, wenn sie nur von der
Außenseite
aus zugänglich
ist. Wahlweise ist ein Zugang auch von der Innenseite aus notwendig,
um dort eine Art von Gegenhalter anbringen zu können, während die Mutter oder das Fixierelement
aufgesetzt und in eine die Schraube fixierende Lage gebracht wird.
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Bei
einem vierten, vorzugsweise bei größeren Blechflächen tragender
Bauteile von Fahrzeugen angewandten Verfahren wird die Schraube
durch Anschweißen
direkt am Blech fixiert. Dadurch entfällt jedoch die Möglichkeit
zum einfachen Entfernen der Schraube bei Reparaturen, eventuell
nachträglich
erforderlichem Auswechseln von Befestigungsorganen o.dgl. Ferner
darf das Blech an der Schweißstelle
für die
Schraubenfixierung nicht lackiert sein, was den rationellen Montageablauf
beim Fahrgestell erschwert, da der Lackiervorgang nicht durchgeführt werden
kann, bevor die Montagearbeiten begonnen werden.
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DE 1 850 634 U sowie
DE 1 890 438 U und
DE 1 983 835 U beschreiben
unterschiedliche Ausführungsformen
spezieller Schrauben mit einer Riffelung unterhalb des Schraubenkopfes.
Bei der Verwendung derartiger Schrauben stellt vor allem die Einbringung
der Schraube in die Aufnahmebohrung ein Problem dar, da in den meisten
Fällen
zusätzliches
spezielles Werkzeug benötigt
wird.
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Bei
einem weiteren bekannten Verfahren wird die Schraube mit einem motorisch
angetriebenen Werkzeug von der Innenseite des Rahmenträgers aus
in das Loch eingepresst. Zusätzlich
zu der Schwierigkeit, eine völlig
rechtwinklige Stellung der eingepressten Schraube relativ zur nach
außen
gerichteten Rahmenträgerfläche zu erhalten,
ergibt sich aus der Anwendung des Handwerkzeugs ein aufwendiger
und zeitraubender Vorgang für
den Monteur, insbesondere da er sich während dieser Arbeit auf der
Innenseite des Rahmens aufhalten muss.
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Der
Zweck der Erfindung besteht in der Vereinfachung einer relativ bekannten
Technik und einem aus ergonomischer Sicht verbesserten Verfahren
zur Montage von Komponenten an tragenden Bauteilen von Fahrzeugen,
wie an den Rahmenträgern
von Fahrgestellen schwerer Fahrzeuge. Genauer sagt besteht der Zweck
der Erfindung in einem zur Montage von Schrauben in Rahmenträgern oder ähnlichen
tragenden Bauteile von Fahrzeugen vorgesehenen Verfahren, bei dem
ein einfaches und schnelles Fixieren der Schrauben ohne die Anwendung
von zusätzlichen
Fixierhilfsmitteln stattfinden kann und beim anschließenden Anbau
der Komponenten o.dgl. kein Zugang zu der Seite des Rahmens erforderlich
ist, von der aus die Schraube in das Loch eingesetzt worden ist.
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Diesen
Zweck erfüllt
ein Verfahren zur Montage von Komponenten mittels Schraubverbindungen
an tragenden Blechteilen und vorzugsweise an einem Rahmenlängsträger eines
Fahrzeugs, wobei das Blechteil mit Löchern versehen ist, in welche Schrauben
bezogen auf die Fahrzeuglängsachse von
innen nach außen
eingeführt
werden, wobei die Schraube zwischen dem Schraubenkopf und dem Gewinde
mit einer Riffelung versehen ist, die im Verhältnis zum Loch einen solchen
Durchmesser aufweist, dass ein Haftsitz zwischen dem Loch und der Riffelung
erzielt wird, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
die Schraube wird auf bekannte Weise mit verhältnismäßig geringer Kraft und vorzugsweise
Handkraft in das Loch eingesetzt, ohne vollständig durchgesteckt zu werden,
von der Außenseite
des Blech teils wird ein Axialzugwerkzeug über den Gewindeteil der Schraube
geführt,
umgreift diesen und zieht danach die Schraube axial in eine fixierte
Endstellung im Loch, die Komponente weist eine Halterung mit einer
der Schraube entsprechenden Öffnung
auf, die über
die Schraube geführt
wird, und die Komponente wird unter Anwendung eines herkömmlichem
Werkzeugs mittels einer mit der Schraube zusammenwirkenden Mutter
o.dgl. am Blechteil festgespannt.
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Dadurch,
dass die Schraube eine Riffelung mit solcher Toleranz zur umgebenden
Lochkante aufweist, dass sie mit mäßiger Kraft von einem axial
wirkenden Zugwerkzeug in eine fixierte und ausreichend feste Lage
gezogen werden kann, werden weder besondere Fixierungselemente noch
ein Zugang von der "Innenseite" des Rahmenlängsträgers o.dgl. erforderlich.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung nach Anspruch 2 sollte der Sitz der Schraube im Loch erwiesenermaßen vorzugsweise
innerhalb der angegebenen Grenzen liegen, damit nur eine relativ
zur Festigkeit des Schraubengewindes angemessene Zugkraft entwickelt
werden muss, um eine aus herkömmlichen
Schraubenstahl hergestellte Schraube in eine feste Lage in einem
Loch in einem aus herkömmlichen
Stahl hergestellten Rahmenträger
zu ziehen. Der erhaltene Sitz reicht aus für einen festen Sitz der Schraube
während
der anschließenden Montagevorgänge, dennoch
erreicht der Sitz zwischen Lochkante und Schraube nicht solches
Ausmaß,
dass es zu einer Rissbildung in der Verbindung kommen kann.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung werden Schrauben verwendet, deren Kopf einen Schraubenschlüsselsitz
aufweist, damit sie sich bei Bedarf einfach entfernen lassen, z.B.
bei Wartungs- und Reparaturarbeiten. Der Sitz zwischen Schraube
und Loch kann nämlich
nach längerer
Betriebszeit des Fahrzeugs nachgelassen haben, so dass die Schraube
ohne Gegenhalter allein auf der Schraubenkopfseite rotieren würde. Darüber hinaus ist
es wesentlich für
eine sichere Befestigung der Komponente, dass der geriffelte Teil
der Schraube über
seine gesamte Länge
den gleichen Durchmesser aufweist, damit bezogen auf die Umgebungsfläche des
Loches eine rechtwinklige Stellung der Schraube nach dem Einziehen
erhalten wird.
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Nachstehend
folgt eine Beschreibung der Erfindung mit Hinweis auf die beigefügten Figuren,
wobei
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1 in
schematischer Darstellung ein Lastkraftwagen-Fahrgestell zeigt,
bei dessen Herstellung ein erfindungsgemässes Verfahren zur Anwendung kommen
kann;
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2 eine
bei dem erfindungsgemässen Verfahren
benutzte Schraube zeigt;
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3 die
Lage der Schraube relativ zu einem Rahmenträger nach Ausführen des
ersten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt und
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4 die
Lage der Schraube nach einer Montage gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt.
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Bei
der Herstellung von Fahrzeugen, z.B. eines Lastkraftwagens gemäß 1,
die mit einem gesonderten Rahmen 1, müssen verschiedene Komponenten 2,
wie Druckluft- und Kraftstoffbehälter,
Batteriekästen,
Schalldämpfer
usw., auf der Außenseite der
Rahmenlängsträger 3, 4 angebaut
werden. Zu diesem Zweck werden die Rahmenlängsträger 3, 4 an
vorgegebenen Stellen (s. 3 und 4) mit Löchern 14 versehen.
In diesen Löchern 14 müssen Schrauben 5 eingeführt und
fixiert werden, um die anschließende
Montage der Komponente 2 beim weiteren Zusammenbau des
Fahrgestells zu ermöglichen.
Die Komponente 2 ist gewöhnlich mit einem konsolenähnlichen
Trägerorgan 6 versehen,
welches eine der im Rahmenlängsträger 3,4 fixierten
Schraube entsprechende Öffnung
oder ein entsprechendes Loch 15 aufweist. Nach dem Aufstecken
des Trägerorgans 6 auf
die Schraube 5 wird dieses und damit auch die Komponente
mit einer gewöhnlichen
Mutter 7 mittels einem Mutternschrauber 8 am Rahmenlängsträger befestigt.
Während
des gesamten Montagevorgangs wird der Rahmen mit Hilfe einer in
der Autoindustrie hinreichend bekannten Hebetechnik auf geeigneter
Arbeitshöhe
gehalten, wobei das gesamte Fahrzeugfahrgestell mit zugehörigem Rahmen
schrittweise entlang einem sog. Fließband zwischen einzelnen Arbeitsstationen
versetzt wird.
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Zwecks
Zeiteinsparung beim Zusammenbau eines Lastkraftwagen-Fahrgestells,
wie in 1 gezeigt, müssen
Schrauben und ähnliche
Verbindungselemente, deren Montage einen Zugang auf der Innenseite
des Rahmenlängsträgers 3, 4 erfordern,
in einer frühen
Phase des Fahrgestell-Zusammenbaus angebracht werden. Anschließend werden
nämlich andere
Komponenten, wie Ventile und Kabelstränge, auf der Innenseite des
Rahmenlängsträgers angeordnet,
und damit wird ein einfacher Zugang zu den Schrauben mit einem Gegenhaltewerkzeug
o.dgl. verhindert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt
eine Schraube 5 von dem in 2 gezeigten Typ
mit genau definierter Toleranz zur Anwendung. Die Schraube 5 hat
einen herkömmlichen Sechskantkopf 10 sowie
einen Gewindebereich 11 und zwischen diesen einen Riffelbereich 12.
Der Riffelbereich 12 schließt jedoch nicht direkt an den
Schraubenkopf 10 an, sondern dazwischen befindet sich ein kurzer
Schraubenhals 13, der die Herstellung der Schraube erleichtert
und Raum für
etwaige beim Einpressen der Schraube in das Loch im Rahmenlängsträger o.dgl.
anfallende Späne
bieten kann. Ferner hat der Riffelbereich 12 den gleichen
Durchmesser über
seine gesamte Länge
und jedenfalls über
den Teil der Länge,
der bei völlig
eingezogener Schraube mit dem Loch 14 zusammenwirkt.
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Die
Länge des
Riffelbereiches 12 ist zweckmäßigerweise gleich groß wie die
Wanddicke des Materials 4, hier die Blechdicke des Rahmenlängsträgers, in
dem das Loch 14 angeordnet ist. Ein kleinerer Teil des
Riffelbereiches 12 kann bei völlig eingezogener Schraube
und besonders bei vollständig im
Schraubenloch liegendem Schraubenhals 13 (s. 4)
sogar am Schraubenloch herausragen. Beim Austreten der Schraube
am Loch 14 ist dann eine Form von Zwischenlage vorhanden,
beispielsweise das Material einer die Komponente tragenden Konsole 6,
die sicherstellt, daß der
Riffelbereich 12 nicht den Kraftschluß zwischen den Gewinden von
Mutter 7 und Gewindebereich 11 beeinträchtigt.
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Der
Außendurchmesser
des Riffelbereiches 12 beträgt zwischen 100,2 % und 102,7
% des Lochdurchmessers. Dadurch kann beim Einpressen der Schraube
in das Loch ein erfindungsgemäßer Haftsitz
zwischen dem das Loch umgebenden Material und dem Riffelbereich
hergestellt werden, und das Verfahren deckt damit sowohl gestanzte
als auch gebohrte Löcher
ab. Vorzugsweise beträgt
der Außendurchmesser
des Riffelbereiches zwischen 100,3 % und 101,7 % des Lochdurchmessers;
bei Anwendung von herkömmlichem
Stahl wie ISO 898-1 bei der Schraube bzw. ISO 6930-1983 beim Rahmenlängsträger kann
dann die Schraube mit angemessener Zugkraft eines Axialzugwerkzeugs 16 einen
so festen Sitz im Loch erhalten, daß sich verdrehsicher eingesetzt
ist, wenn in einem nachfolgenden Arbeitsschritt eine die in Rede
stehende Komponente tragenden Konsole auf die Schraube aufgesteckt
und mit einer Mutter befestigt wird. Gleichzeitig hat die Kraft
im Hinblick auf den daraus resultierenden, beim Einziehen mit dem
Axialzugwerkzeug auf das Schraubengewinde wirkenden Flächendruck
ein angemessenes Niveau. Die Kraft ist mit anderen Worten so niedrig,
daß das
Gewinde keiner Beschädigungsgefahr
ausgesetzt ist. Eine solche Gefahr soll auch dann nicht auftreten
können,
wenn die Schrauben aus den genannten, verhältnismäßig weichen und elastischen
Stahlsorten hergestellt sind, die für eine Befestigung von Komponenten
an einem Lastkraftwagen-Rahmen, der sich ja während des Fahrbetriebs relativ flexibel
und beweglich verhält,
erforderlich sind. Gleichzeitig ist der Sitz der Schraube im Loch
so fest, daß die
Komponente für
kürzere
Zeit frei auf der Schraube hängen
kann, während
der Monteur sich eventuell anderen Aufgaben widmen muß.
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Mit
dem Axialzugwerkzeug ist die Schraube somit gut von der Außenseite
des Rahmenlängsträgers aus
zugänglich,
und der Monteur kann die Schraube in einer festen Stellung im Loch
mit dem Schraubenkopf dicht gegen die Innenseite des Rahmenlängsträgers anliegend
fixieren. Die erforderliche Zugkraft liegt bei der genannten Anwendung
in der Größenordnung
von 50 kN. Axialzugwerkzeuge des genannten Typs, die das Gewinde
der Schraube umgreifen und in diesem Fall die Außenseite des Rahmenlängsträgers als
Gegenhalter benutzen, werden von mehreren Herstellern angeboten
und sind nicht von der vorliegenden Erfindung umfaßt. Mit
dem genannten Sitz zwischen dem Riffelbereich der Schraube und dem
Loch erfordert das Anziehen der in Rede stehenden Komponente an
der Schraube und am Rahmenlängsträger somit
keine Anwendung von Gegenhaltern, und die Stellung der Schraube
wird auch nicht von normalerweise vorkommenden Stößen beeinflußt, denen
die Schraube ausgesetzt werden kann, bis der Anbau der Komponente
beginnt. Außerdem
besteht beim Einbau der Schraube im Loch durch das Anbringen der
Zugkraft auf das gewindeseitige Ende der Schraube geringere Gefahr
einer sich nachteilig auf die Befestigung der Komponente am Rahmen
auswirkenden Schrägstellung
der Schraube als bei einem maschinellen Einpressen der Schraube von
der Innenseite des Rahmenlängsträgers aus
mit auf den Schraubenkopf wirkender Druckkraft.
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Der
erfindungsgemäße Verfahren
gliedert sich in die folgenden Arbeitsgänge:
- 1.
Die Schrauben 5 werden, zweckmäßigerweise von Hand, von der
Innenseite des Rahmenlängsträgers 4 aus
in das Loch 14 eingesetzt, wobei der Monteur jedoch auf
der Außenseite
des Rahmenlängsträgers 4 stehen
kann.
- 2. Von der Außenseite
des Rahmenlängsträgers 4 aus
wird ein in sich bekanntes Axialzugwerkzeug 16 auf den
Gewindeteil 11 der Schraube gesteckt und auf dem Gewinde
zum Greifen gebracht. Durch Benutzen der Außenseite des Rahmenlängsträgers 4 als
Gegenhalter wird danach die Schraube 5 und ihr Riffelbereich 12 axial
in eine fixierte und genau definierte Stellung im Loch 4 gezogen.
- 3. Die in Rede stehende Komponente 2 wird mit ihrer
Halterung 6 gegen die Schrauben 5 geführt, die
in die Befestigungslöcher 15 eingeführt werden,
wonach der Monteur mit einem herkömmlichen Mutternschrauber mit
der Mutter 7 die Komponente 2 am Rahmenlängsträger 4 festspannt.
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Durch
die Erfindung werden somit folgende Vorteile erzielt:
- – es
wird eine ergonomisch günstige
Schrauben- und Komponentenmontage erhalten;
- – es
bedarf keiner Gegenhalterung an den Schrauben bei der anschließenden Montage
der Komponenten, was einfacher zu einem angestrebten Ablauf der
Montage eines Fahrzeugfahrgestells führt, besonders bei Fahrgestellen
mit einem gesonderten Rahmen, bei dem Teile auf der Innenseite befestigt
werden, bevor Komponenten auf der Rahmenaußenseite angebaut werden:
- – die
Komponentenmontage läuft
einfacher, schneller und sicherer ab, da die Schrauben während des
gesamten Montagevorgangs in der richtigen Stellung fixiert sind;
- – ein
eventuell späteres
Entfernen der Komponente wird dadurch erleichtert, daß die Schraube beim
Abschrauben der Mutter nicht rotiert, und sollte dies z.B. infolge
von Korrosion nach sehr langer Betriebszeit des Fahrzeugs dennoch
eintreffen, kann ein Verdrehen der Schraube durch einen am Schraubenkopf
angesetzten Gegenhalter verhindert werden;
- – das
Lackieren des Rahmens kann vor dem Anbringen der Schrauben erfolgen,
da eine Schweißfixierung
der Schrauben nicht erforderlich ist.
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Die
Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Befestigung
von Komponenten am Rahmenlängsträger eines
Fahrzeugs begrenzt, sondern kann auch vorteilhafterweise bei anderen Bereichen
der Fahrzeugherstellung gewählt
werden, zum Beispiel beim Anbau von Komponenten auf einer Seite
der Bodengruppe eines Personenkraftwagens. Auch in diesem Fall bereitet
die Anordnung einer Gegenhalterung auf der Einführungsseite der Schraube Schwierigkeiten,
wenn eine Komponente später
an der genannten Schraube und somit auf der anderen Seite der Bodengruppen
befestigt werden soll. Die Montage der Schrauben in den Löchern kann
selbstverständlich
in größerem oder
kleinerem Ausmaß automatisiert
werden, beispielsweise in bezug auf das einleitende Einsetzen der
Schrauben in die Löcher
und das anschließende
axiale Einziehen. Dies kann mit sich führen, daß diese Vorgänge bei mehreren
Schrauben parallel mit einer oder mehreren Mehrspindelmaschinen
durchgeführt
werden.
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- 1
- Rahmen
- 2
- Komponente
- 3
- Rahmenlängsträger
- 4
- Rahmenlängsträger
- 5
- Schraube
- 6
- Trägerorgan
- 7
- Mutter
- 8
- Mutternschrauber
- 10
- Sechskantkopf
- 11
- Gewindebereich
- 12
- Riffelbereich
- 13
- Halsbereich
- 14
- Loch
- 15
- Loch
- 16
- Axialzugwerkzeug