-
Die Erfindung betrifft eine Montageanordnung sowie einen Bausatz zur Bildung einer solchen Montageanordnung.
-
Eine solche Montageanordnung umfasst eine Schraube und eine daran verliersicher angebrachte Hülse. Solche Montageanordnungen sind dem Grunde nach bekannt. Der Schaft der Schraube ist dabei zumindest abschnittsweise in einem zylindrischen Aufnahmeraum der Hülse aufgenommen. Ein Sicherungsmittel, z. B. ein innenliegender Vorsprung an der Hülse, verhindert in Zusammenspiel mit einem Kragen, einer Kante oder an einem sonstigen radial an der Schraube hervorstehendem Element, dass die Hülse von der Schraube getrennt werden kann.
-
Solche Montageanordnungen werden benutzt, um z. B. Kunststoffteile auf einem weiteren Bauteil, z. B. einem Motorblock, zu montieren. Die Hülse bildet dabei einen recht stabilen Befestigungsbereich an dem an sich recht weichen Kunststoffteil aus. Dadurch, dass die Hülse verliersicher an der Schraube angebracht ist, verringert sich der Arbeitseinsatz bei dem Montagevorgang. Somit muss der Monteur oder ein Roboter nur die einzige Montageinheit anstatt die zwei separaten Bauteile (Hülse und Schraube) greifen und verarbeiten. Mit einem Arbeitgang werden dann also Hülse und Schraube in das Kunststoffteil eingesetzt. Ferner kann das Kunststoffteil bereits vormontiert mit Hülse und Schraube vom Zulieferer angeliefert werden, wobei dann sichergestellt ist, dass die Schraube während des Transport und der Arbeitsvorbereitung nicht abhanden kommt. Die Hülse weist bei solchen Anwendungen einen Hülsenkopf mit einem äußeren Kragen auf, der die Funktion eines axialen Anschlags gegenüber dem Kunststoffteil erfüllt, so dass die Hülse exakt in dem Kunststoffteil positioniert wird. Der äußere Kragen kann zudem die Funktion einer Unterlegscheibe zwischen dem Schraubenkopf und dem relativ weichen Kunststoffteil ersetzen und so die Flächenpressung am Kunststoffteil reduzieren. Die Schraube wird dann schließlich mit dem weiteren Bauteil verschraubt und gegenüber der Hülse verspannt.
-
Bei einer solchen Montageanordnung handelt es sich um ein Massenprodukt, bei dem die Herstellungskosten eines jeden Einzelstücks absolut zu optimieren sind. Jegliche Ineffizienzen im Herstellungsverfahren würden die Gesamtkosten umgehend in einen Bereich außerhalb der Wirtschaftlichkeit befördern.
-
Solche Montageanordnungen können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Die Kundenwünsche unterscheiden sich an einzelnen Parametern, insbesondere in dem Betrag derjenigen Kraft (siehe im hiesigen Ausführungsbeispiel die zweite Kraft F2), durch die ein unbeabsichtigtes Lösen der Montageanordnung verhindert werden soll.
-
Die
DE 196 53 226 C2 offenbart eine Montageanordnung mit einer Schraube und einer verliersicher daran angebrachten Hülse. Die Verliersicherung umfasst ein Hintergreifteil an der Schraube in Form eines ringförmigen Ringvorsprungs. Dieser Ringsvorsprung ist aber durch kaltumformende Maßnahmen recht schwierig herzustellen.
-
Bisherige Herstellungsverfahren bieten nur geringe Möglichkeiten, in einem eingerichteten Herstellungsverfahren diese Kräfte durch möglichst geringfüge Prozessveränderungen an Kundenwünsche anzupassen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Montageanordnung bzw. einen Bausatz zum Zusammensetzen einer solchen Montageanordnung bereitzustellen, welches in der Herstellung leicht an geänderte Kundenwünsche hinsichtlich der charakteristischen Kräfte einstellen lässt. Die Schraube sowie die Hülse sollen möglichst günstig herstellbar sein, insbesondere durch Kaltumformung.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Montageanordnung nach Anspruch 1 sowie einen entsprechenden Bausatz nach Anspruch 3; bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung.
-
Der Kern der Erfindung liegt darin, einen an der Schraube angebrachten Sicherungsabschnitt vorzusehen, der sich durch eine Anordnung von quer zur Längsachse des Schaftes ausgerichteten Einkerbungen auszeichnet. Diese Einkerbungen stellen nun eine definierte Schwächung des Sicherungsabschnitts dar; die Ausgestaltung der Schwächung bestimmt die Kraft, die zum Überwinden der Sicherungsfunktion aufgebracht werden muss.
-
Das Maß der Schwächung kann nun durch Auswahl der Art der Einkerbungen und Dimensionierung der Einkerbungen gezielt eingestellt werden, und zwar in einem Verfahrensstadium, zu dem die Schraube nahezu vollständig fertig gestellt ist.
-
So können zunächst die ersten Verfahrensschritte pauschal für sämtliche Arten der Schrauben durchgeführt werden. Am Ende der Herstellung werden einzelne Lose der fast fertigen Schrauben definiert zu einzelnen unterschiedlichen Stationen geführt, in denen die Einkerbungen entsprechend einer gewünschten Kraftcharakteristik eingebracht werden.
-
Die nachgelagerten Stationen zur Einbringung der Kerben können leicht an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden; für eine Anpassung der Kraft bedarf es folglich lediglich der Auswahl eines bestimmten Kerbenwerkzeugs.
-
Bevorzugt sind die Kerben durch ein Gewinde gebildet. Ein Gewinde kann sehr einfach durch unterschiedlichste Maßnahmen hergestellt werden. Für eine Reduktion der Kraft ist somit lediglich ein kleinerer Gewindeschneider oder eine kleinere Gewindewalze einzusetzen. Die Umrüstung einer entsprechenden Maschine ist binnen weniger Minuten erledigt.
-
Zur differenzierten Einstellung der erforderlichen Kräfte für das Zusammensetzen und das Sichern gegen unbeabsichtigtes Lösen (also für das unterschiedliche Einstellen der Kräfte F1 und F2 entsprechend des nachfolgenden Ausführungsbeispiels) eignen sich besonders gut Einkerbungen, welche spitz nach außen radial hervorstehende Vorsprüngen ausbilden. Diese vergrößern den Kraftaufwand für das initiale Zusammensetzen der Montageanordnung, was in der Regel maschinell erledigt wird. Für die maximale Sicherungskraft haben diese allerdings weniger Einfluss, da sie durch das erstmalige Zusammensetzen abgeschliffen werden.
-
Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert, hierin zeigt:
-
1 einen Bausatz einer erfindungsgemäßen Montageanordnung mit einer Schraube und einer Hülse unmittelbar vor dem Zusammensetzen;
-
2 eine erfindungsgemäßen Montageanordnung unmittelbar nach dem Zusammensetzen des Bausatzes nach 1;
-
3 die Montageanordnung nach 1 mit am Hülsenkopf anliegenden Schraubenkopf;
-
4 einen Ausschnitt des Schaftes der Schraube nach 1 vor dem Zusammensetzen;
-
5 den Ausschnitt des Schaftes nach 4 nach dem Zusammensetzen;
-
6 die Schraube nach 1 in Einzelteildarstellung mit Bemaßungen;
-
7 die Hülse nach 1 in Einzelteildarstellung mit Bemaßungen.
-
In 1 ist zeigt einen erfindungsgemäßen Bausatz zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Montageanordnung 1. Dieser umfasst eine Schraube 2 sowie ein daran zu verbindende Hülse 10.
-
Die Schraube 2 weist einen Schraubenkopf 3 mit einem Werkzeugeingriffsmittel, hier in Form eines Außensechskants, sowie einen sich daran anschließenden Schaft 4 auf. Der Schaft 4 umfasst, ausgehend von der Schraubenkopf 3, einen Stiftabschnitt 7 mit weitgehend glatter Oberfläche, einen Sicherungsabschnitt 6 sowie einen ersten Gewindeabschnitt 5 auf. Der Sicherungsabschnitt 6 wird in dieser Ausgestaltung durch einen zweiten Gewindeabschnitt gebildet.
-
Die Hülse ist als kaltfließgepresstes Teil rotationssymmetrisch um eine Achse A ausgebildet. Sie bildet durch eine zylindrisch umlaufende Hülsenwand einen Aufnahmeabschnitt 14 aus, der einen innenliegenden Aufnahmeraum 15 zur Aufnahme von Teilen des Schaftes 4 definiert. An einem Hülsenkopf 11 ist ein umlaufender äußerer Kragen vorgesehen.
-
Im zusammengesetzten Zustand, wie er in den 2 und 3 gezeigt ist, ist der Schaft 4 weitgehend durch die Hülse 10 hindurch gesteckt. Wesentlich ist, dass die Schraube 2 nicht mehr ohne weiteres aus der Hülse 10 entnommen werden kann. Dies wird durch eine Einschnürung 13 der Hülse 10 erreicht, deren Innendurchmesser d13 (siehe 7) geringer ist als ein Außendurchmesser D6'' des Sicherungsabschnitts 6 (siehe 5).
-
Zum Zusammensetzen der Montageabordnung ist die Schraube 2 mit einer Kraft F1 in Richtung auf die Hülse 10 zu beaufschlagen, damit der Sicherungsabschnitt 6 die Einschnürung 13 überwinden kann. Dabei erfolgt eine teils plastische Verformung der Gewindespitzen 9, was anhand eines Vergleichs der 4 und 5 erkennbar wird. Vor dem Zusammensetzen sind die Gewindespitzen 9 spitz ausgebildet 9' (4); nach dem Zusammensetzen nach dem 9'' sind die Gewindespitzen 9'' abgeschliffen und nicht mehr spitz hervorstehend (5). Der Außendurchmesser des zweiten Gewindeabschnitts 6 wird so von D6' (vorher) auf D6'' (nacher) um etwa 0,4 mm reduziert. Nach dem Zusammensetzen muss für ein Lösen der Schraube 2 von der Hülse 10, also ein Überwinden der Einschnürung 13 durch den Sicherungsabschnitt 13, eine zweite Kraft F2 aufgebracht werden. Diese zweite Kraft F2 ist betragsmäßig geringer als die erste Kraft F1.
-
Durch geeignete Auswahl der Länge, des Durchmesser oder der Form des zweiten Gewindeabschnitts und/oder der Gewindeform können die Kräfte F1, F2 gezielt, auch unabhängig voneinander, eingestellt werden. Eine Verlängerung des Gewindeabschnitts 6 in axialer Richtung erhöht grundsätzlich die Kräfte F1 und F2. Durch Ausbildung von schmalen aber hohen Gewindespitzen kann grundsätzlich die erste Kraft F1 für das erstmalige Zusammensetzen erhöht werden; schmale und hohe Gewindespitzen haben aber nur geringen Einfluss auf die zweite Kraft F2 zum Lösen der Montageanordnung, da sie nach einem erstmaligen Zusammensetzen der Montageanordnung abgeschliffen sind.
-
6 und 7 zeigen beispielhafte Bemaßungen des erfindungsgemäßen Bausatzes bzw. der Montageanordnung. Die zweite Kraft F2 weist bei dieser Ausgestaltung einen Minimalwert von 50 N auf.
-
Zur besseren Einführung des Schaftes und insbesondere besseren Positionierung (Zentrierung) des Sicherungsbaschnitts 6 an der Einschürung 13 (1) weist die Hülse 10 einen Trichterabschnitt 12 auf. Im axialen Bereich dieses Trichterabschnitts 12 verjüngt sich dort der Aufnahmeraum 15 ausgehend vom Hülsenkopf 11 in Richtung der Einschürung 13.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Montageanordnung
- 2
- Schraube
- 3
- Schraubenkopf
- 4
- Schaft
- 5
- erster Gewindeabschnitt
- 6
- Sicherungsabschnitt/zweiter Gewindeabschnitt
- 7
- Stiftabschnitt
- 8
- Einkerbung
- 9
- Vorsprünge
- 10
- Hülse
- 11
- Hülsenkopf
- 12
- Trichterabschnitt
- 13
- Einschnürung
- 14
- Aufnahmeabschnitt
- 15
- Aufnahmeraum
- D5
- Außendurchmesser des ersten Gewindeabschnitts
- D6'
- Außendurchmesser des zweiten Gewindeabschnitts vor Zusammensetzen der Montageanordnung
- D6''
- Außendurchmesser des zweiten Gewindeabschnitts nach Zusammensetzen der Montageanordnung
- d13
- Innendurchmesser der Einschürung
- F1
- erforderliche Kraft zum erstmaligen Überwinden der Einschnürung durch den Sicherungsabschnitt
- F2
- erforderliche Kraft zum wiederholten Überwinden der Einschnürung durch den Sicherungsabschnitt
- A
- Längsachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
