DE19653511A1

DE19653511A1 - Verbindungselement und Werkzeug hierfür

Info

Publication number: DE19653511A1
Application number: DE19653511A
Authority: DE
Inventors: Christoph Jachlinski; Stefan Brueck; Saad Metz; Carsten Otto
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1997-11-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement und ein Werkzeug hierfür gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 15.

Gattungsgemäße Verbindungselemente sind als Bestandteile von Verschraubungen und Verclipsungen in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen hinlänglich bekannt. Im Montageprozeß bereiten derartige Verbindungselemente immer dann Schwierigkeiten, wenn sie durch ein Werkzeug entweder automatisiert gesetzt oder manuell in besonders schwer zugänglichen Einbaulagen korrekt positioniert werden sollen. Besonders kritisch ist bei diesen Montagevorgängen die Zuführbewegung, weil entweder durch Erschütte rungen am Werkzeug oder aber durch unsachgemäße Handhabung das Verbindungsele ment aus dem Werkzeug herausfallen kann. Dieser Umstand ist nicht nur mit einem Zeit verlust bei der Montage verbunden, sondern kann auch dazu führen, daß die in die zu sammenzubauende Einheit hineingefallene Schraube in unzugänglichen - aber für die Funktion der Einheit wichtigen - Räumen verbleibt und somit zu einer Beeinträchtigung deren Funktion führen kann.

Als Verliersicherung für derartige Verbindungselemente sind beispielsweise magnetische Werkzeuge bekannt, die das metallisch ausgebildete Verbindungselement durch magneti sche Anziehungskraft in Position halten. Diese Maßnahme ist allerdings auf Verbin dungselemente beschränkt, deren Werkstoff magnetischer Anziehungskraft zugänglich ist. Für bestimmte Metalle und für die überlicherweise verwendeten Kunststoffe kommt damit diese Art der Verliersicherung nicht in Betracht.

Weiterhin ist es auch bekannt, das Verbindungselement mit einem Haftmittel zu verse hen, so daß es für die Zuführbewegung durch Adhäsion am Werkzeug verbleibt. Diese Art der Verliersicherung erfordert allerdings zusätzliche Arbeitsgänge wie Bereitstellung des Haftmittels sowie Entfernung des Haftmittels von dem eingeschraubten oder gegebenenfalls auch eingeclipsten Verbindungselement nach erfolgter Montage.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile Verbindungselemente mit Werkzeugen verliersicher zu führen zu können.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verbindungselement gemäß Patentanspruch 1 und mit einem Werkzeug gemäß Patentanspruch 15. Die darauf jeweils rückbezogenen Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird also entweder an einem Kopfteil des Verbindungselementes oder an einem das Verbindungselement beaufschlagenden Eingriffsstück des Werkzeug es eine Erhebung angeformt, die nach Art einer Rampe oder Ausballung ausgebildet ist. Bezogen auf die Abmessungen des Kopfteils bzw. des Eingriffstückes ist diese Erhebung vor zugsweise schmal ausgeführt und nur unwesentlich größer als das toleranzbedingte Spiel zwischen Eingriffsstück und Verbindungselement. Die schmale Ausführung und relativ geringe Abstellung nach außen sorgen dafür, daß mit nur geringem Kraftaufwand das Verbindungselement von dem Wirkstück aufgenommen werden kann bzw. nur geringe Anpreßkräfte am Werkzeug auszuüben sind, um beispielsweise das Eingriffsstück nach Art eines Schlitzschraubers in den Schlitz eines Verbindungselementes zu führen. Die durch elastische Verformung an der Erhebung erzeugten Klemmkräfte gewährleisten aber eine ausreichende Verliersicherheit.

Die erfindungsgemäßen Varianten sind sowohl auf Metallteile als auch auf Kunststofftei le in gleicher Weise anwendbar. Letztere sind für die Erfindung besonders zu bevorzugen, weil zum einen bei den heute üblichen Kunststoffarten auch durch relativ große Erhebun gen keine allzu hohe Anpreßkraft erzeugt wird und andererseits aufgrund der gegenüber Metall geringeren Materialhärte der Verschleiß an dem in der Regel aus Metall gebildeten Werkzeug geringer ist. Außerdem können mit nur geringem Bearbeitungsaufwand bereits in Serie befindliche Verbindungselemente Spritzgußwerkzeuge so modifiziert werden, daß erfindungsgemäße Erhebungen nach der Ausformung vorhanden sind.

Je nach Anwendungsfall ist im einzelnen zu prüfen, ob die Weiterverwendung konven tioneller Verbindungselemente und Neuanschaffung erfindungsgemäß hergerichteter Montagewerkzeuge oder der Bezug erfindungsgemäß hergerichteter Verbindungselemen te und die Beibehaltung bereits im Betrieb befindlicher Montagewerkzeuge auf Dauer als günstiger anzusehen ist.

Die jeweils durch eine oder mehrere angeformte Erhebungen erzeugte Klemmkraft kann auf die spezifischen Anforderungen bei der automatisierten oder manuellen Montage angepaßt werden. So ist beispielsweise beim Einlegen der Verbindungselemente von Hand eine relativ geringe Klemmkraft vorzusehen, um das Bedienpersonal nicht allzu hoch körperlich zu beanspruchen. Demgegenüber können bei einer Vollautomatisierung höhere Klemmkräfte durch sowohl in der Höhe als auch in der Breite größere Erhebungen erzeugt werden, um damit die Verliersicherheit noch weiter zu erhöhen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie auf die vielfältigen Aus führungsformen von Verbindungselementen und Eingriffstücken anwendbar ist.

Besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge stellt. Es zeigen

Fig. 1 bis 4 Erfindungsgemäß ausgestaltete Verbindungselemente,

Fig. 5 bis 6 Erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeugeingriffstücke und

Fig. 7 Unterschiedliche Gestaltungsformen für an den Verbin dungselementen oder Eingriffstücken angeformte Erhebun gen.

Fig. 1 zeigt als Verbindungselement eine sogenannte Linsenkopfschraube 1 mit einem Kopfteil 2 und einem Schaftteil 3. Zum Eingriff eines hier nicht weiter dargestellten kon ventionellen Schlitzschraubers ist im Kopfteil 2 ein durchgehender Längsschlitz 4 mit Seitenwänden 5 und 6 sowie einem Boden 7 vorgesehen. An den Seitenwänden 5 und 6 befinden sich erfindungsgemäß ausgebildete Erhebungen 8 und 9, die hier ballig ausge führt sind und einander gegenüberliegen. Abweichend von dem in der Fig. 1 dargestell ten Ausführungsbeispiel können auch mehrere dieser Erhebungen nebeneinander ange ordnet sein. Zweckmäßig ist hier die Anordnung der ballig ausgeführten Erhebungen zum Boden 7 hin, um auf diese Weise eine problemlose Einführbewegung des Schlitzschrau bers in den Längsschlitz 4 gewährleisten zu können.

Fig. 2 zeigt eine Schraubmutter 10 mit einer Sechskantkontur. In Analogie zu den Sei tenwänden 5, 6 des Längsschlitzes 4 sind hier die Außenflächen 11 bis 16 als Wirkflä che im Sinne der Erfindung anzusehen. Kopfteil und Schaftteil sind hier also integraler Bestandteil des Schraubmutternkörpers. Gleiches gilt für sogenannte Gewindestifte. An einer der vorgenannten Wirkflächen, nämlich an der Außenfläche 12, ist eine rampen artige Erhebung 17 vorgesehen, die sich über die gesamte Länge der Schraubmutter 10 streifenartig erstreckt.

Fig. 3 zeigt eine Innensechskantschraube 18 mit einem in einer Ausnehmung 19 an einer Wirkfläche 20 angeformten Erhebung 21. Als weitere Variante zeigt Fig. 4 für eine Blechschraube 22 ein Kopfteil 23 mit einer sogenannten TORX-Kontur und einer Erhebung 23a. Der Schaftteil 22a kann auch nagelartig oder als Clipsbolzen ausgebildet sein.

Die Verschiedenartigkeit der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen läßt erkennen, daß die Erfindung auf ein breites Spektrum unterschiedlichster Verbindungs elemente angewendet werden kann. Es wird an dieser Stelle ausdrücklich darauf hinge wiesen, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf die in den Fig. 1 bis 4 dargestell ten Ausführungsformen beschränkt ist.

Dies gilt in gleicher Weise auch für die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Werkzeug eingriffstücke. Fig. 6 zeigt einen austauschbaren Schlitzschraubereinsatz 24, dessen Schaft 25 in einem Eingriffsbereich 26 mit einer rampenartigen Erhebung 27 versehen ist. Ähnlich gestaltet ist eine in Fig. 6 dargestellte Innensechskantnuß 28. Diese weist ähnlich der in Fig. 3 dargestellten Innensechskantschraube eine rampenartige Erhebung 29 auf und ermöglicht so die Aufbringung einer Klemmkraft gegenüber einem von der sechskantförmigen Ausnehmung 30 aufzunehmenden Verbindungselement, das konven tionell ausgeführt sein kann.

Die in Fig. 7 dargestellten Erhebungen zeigen unterschiedliche Möglichkeiten für deren konkrete Ausgestaltung. Die Höhen der Erhebungen sind hier stark übertrieben darge stellt. Ihre tatsächlichen Abmessungen sind auf den jeweiligen Einsatzfall hin in dem oben beschriebenen Sinne so auszuwählen, daß einerseits ein problemloser Eingriff zwi schen Werkzeug und Verbindungselement möglich ist und andererseits ein hohes Maß an Verliersicherheit auch bei extrem hoher Erschütterungsbelastung bereitgestellt werden kann. Die Erhebungen können zu diesem Zweck streifenartig, tropfenartig oder als Kegel- bzw. Ovalkörperabschnitte ausgebildet sein.

Die direkte Anformung der Erhebungen erfolgt bei Kunststoff-Verbindungselementen im Spritzgußwerkzeug. Für Verbindungselemente aus Metall werden die Erhebungen durch Anschmieden, Angießen oder Anpressen erzeugt.

Claims

1. Verbindungselement (1, 10, 18, 22) mit

- wenigstens einem Kopfteil (2, 10, 23), das wenigstens eine zur Beaufschlagung durch ein Werkzeug vorgesehene Wirkfläche aufweist,
- einem Schaftteil (3, 10), das zumindest teilweise in einem Bauteil oder in einem Montagesatz versenkbar oder von Abschnitten dieses Bauteils oder Montagesat zes umgreifbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens eine an dem Kopfteil (2, 10, 23) angeformte Erhebung (8, 9, 17, 21, 23a),
- die der wenigstens einen Wirkfläche zugeordnet ist,
- die im wesentlichen nach Art einer Rampe oder Ausballung ausgebildet ist,
- durch die bei in dem Werkzeug eingelegten Verbindungselement zwischen dem Kopfteil (2) und einem Eingriffstück des Werkzeugs eine Klemmkraft erzeugt ist.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (3) ein Schraubengewinde aufweist.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil nach Art eines verclipsbaren Bolzens gebildet ist.

4. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil nagelartig ausgebildet ist.

5. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (2) und der Schaftteil (3) gemeinsamer Bestandteil eines Schraubmutternkörpers (10) sind.

6. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (2) und der Schaftteil (3) gemeinsamer Bestandteil eines Gewindestiftes sind.

7. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wirkfläche (5, 6) Bestandteil eines für den Eingriff eines Schlitzschraubers hergerichteten Längsschlitzes (4) ist.

8. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wirkfläche Bestandteil eines für den Eingriff eines Kreuzschlitzschraubers her gerichteten Kreuzschlitzes ist.

9. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wirkfläche Bestandteil einer Innensechskantschraube ist.

10. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wirkfläche Bestandteil einer TORX-Kopfgeometrie ist.

11. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wirkfläche Bestandteil eines sechskantförmigen Kopfteils ist.

12. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfläche Bestandteil einer eine TORX-Innenkontur aufweisenden Kopfteils ist.

13. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem spritzförmigen Kunststoff einteilig hergestellt ist.

14. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Metall hergestellt ist, und daß die Erhebung direkt angeschmiedet, angegossen oder angepreßt ist.

15. Werkzeug zur Beaufschlagung eines einen Kopfteil (2, 10, 23) und einen Schaftteil (3, 10) aufweisenden Verbindungselementes (1, 10) mit einem Eingriffstück (24, 28), dessen Kontur zur formschlüssigen Verbindung mit einer Wirkfläche des Verbindungselementes (1, 10) hergerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Eingriffstück (24, 28) eine Erhebung (27, 29) angeformt ist,

- die einem zur Beaufschlagung der Wirkfläche vorgesehenen Bereich des Ein griffstückes (24, 28) zugeordnet ist,
- die im wesentlichen nach Art einer Rampe oder Ausballung ausgebildet ist,
- durch die bei in dem Werkzeug eingelegten Verbindungselement zwischen dem Eingriffstück (24, 28) und dem Kopfteil (3, 10) eine Klemmkraft erzeugt ist.

16. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffstück nach Art einer austauschbaren Schraubernuß (28) gebildet ist.

17. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffstück nach Art eines austauschbaren Schlitz- oder Kreuzschlitzschraubers (24) gebildet ist.

18. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffstück nach Art eines austauschbaren Innensechskantschraubers gebildet ist.