DE29517874U1

DE29517874U1 - Befestigungselement zum stirnseitigen, schweißtechnischen Verbinden mit einer Struktur und zugehöriges Halteelement

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Publication number: DE29517874U1
Application number: DE29517874U
Authority: DE
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2005-11-11

Description

Emhärt, Inc. 09. November 1995

E15994 KA/Ne/czl

Befestigungselement zum stirnseitigen, schweißtechnischen
&iacgr;&ogr; Verbinden mit einer Struktur und zugehöriges Halteelement

Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement zum schweißtechnischen Verbinden mit einer Struktur und auf ein zugehöriges Halteelement zur Anordnung an einem Befestigungselement.

Insbesondere im Automobilbau werden Befestigungselemente verwendet, die an einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges befestigt werden. Die Verbindung des Befestigungselementes mit der Karosserie erfolgt durch Schweißen. Bei solchen Befestigungselementen handelt es sich beispielsweise um massiv ausgebildete Bolzen, die einen pilzförmigen Kopf aufweisen, der mit einem Blech einer Karosserie verschweißt wird. Ein solcher Schweißbolzen ist durch die DE 36 13 397 C2 bekannt Der Schweißbolzen dient zur Befestigung elektrischer Leitungen. Er weist an seinem Schaft ein Außengewinde auf.

Desweiteren sind Befestigungselemente bekannt, die tannenbaumförmig ausgebildet sind. Ein tannenbaumförmig ausgebildetes Befestigungselement dient der Befestigung eines Halteelementes. Das Halteelement ist insbesondere zur Befestigung von rohrförmigen Teilen wie beispielsweise von

Kraftstoff- oder Bremsleitungen an Kraftfahrzeugen. Ein solches Halteelement ist beispielhaft durch die DE 37 08 864 Cl beschrieben.

Neben den als Massivbolzen ausgebildeten Befestigungselementen sind Befestigungselemente bekannt, die hülsenförmig ausgebildet sind.

Durch die WO 94/037 35 ist ein Befestigungselement bekannt, daß als eine federnde Hülse ausgebildet ist. Die Hülse weist einen Längsschlitz auf, der ein Zusammenfedern des Befestigungselementes erlaubt. Das &iacgr;&ogr; Befestigungselement weist an mindestens einer der beiden Stirnseiten einen radial einwärts oder radial auswärts gerichteten Rand auf. Dieser Rand dient der schweißtechnischen Verbindung des Befestigungselementes an einem Träger.

Das Befestigungselement wird innerhalb eines bestimmten Toleranzfeldes an einem Träger befestigt. Beim automatisierten Anbringen eines Halteelementes an dem Befestigungselement ist es notwendig, daß das Toleranzfeld, innerhalb dessen das Befestigungselement am Träger angeordnet wird, relativ klein zu halten. Auch die Positionierung eines Halteelementes, welches an dem Befestigungselement angebracht wird, muß innerhalb relativ geringer Toleranzen liegen, da durch Überlagerung der Toleranzen sonst nicht immer sichergestellt werden kann, daß ein Halteelement an dem Befestigungselement einwandfrei angebracht wird. Da sowohl die schweißtechnische Verbindung des Befestigungselementes mit dem Träger als auch die Anordnung eines Halteelementes am Befestigungselement weitgehend automatisiert erfolgt, kann es zu einer Beschädigung des Halteelementes kommen, wenn es zu einer Addition von Toleranzen kommt. Während der Anbringung eines Halteelementes am Befestigungselement wird die Schweißnaht belastet. Diese Belastung kann zu einer Beschädigung der schweißtechnischen Verbindung des Befestigungselemen-

tes mit einem Träger führen. Eine solche Beschädigung kann zur Folge haben, daß die Verbindung des Befestigungselementes mit dem Träger sich später völlig löst, was zu wesentlich größeren Schaden, z.B. zur Beschädigung einer Bremsleitung führen kann.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement, insbesondere einen Schweißbolzen, zum stirnseitigen schweißtechnischen Verbinden mit einem Träger zu schaffen, der leicht automatisiert gehandhabt werden kann und bei dem eine &iacgr;&ogr; Beanspruchung seiner schweißtechnischen Verbindung mit einer Struktur wenigstens beim Anordnen eines Halteelementes am Befestigungselement verringert wird. Desweiteren soll ein Halteelement angegeben werden, welches zur Anordnung an einem solchen Befestigungselement geeignet ist.

Das erfindungsgemäße Befestigungselement, insbesondere ein Schweißbolzen, zum stirnseitigen, schweißtechnischen Verbinden mit einem Träger, ist durch einen im wesentlichen wendelförmig gewundenen Stab gebildet. Ein so ausgebildetes Befestigungselement ist relativ biegsam, so daß beim Aufbringen eines Haltelementes am Befestigungselement etwaige fertigungstechnisch bedingte Toleranzen durch das biegsame Befestigungselement ausgeglichen werden, wobei die schweißtechnische Verbindung des Befestigungselementes mit einem Träger nur eine geringe Beanspruchung erfährt. Das Befestigungselement weist vorzugsweise mehrere Windungen auf. Die Anzahl der Windungen ist an die an das Befestigungselement gestellte Aufgabe angepaßt.

Die Ausbildung eines Befestigungselementes durch einen im wesentlichen wendelförmig gewundenen Stab hat auch den Vorteil, daß das Befestigungselement Schwingungen, die beispielsweise von einem an dem Befe-

stigungselement angeordneten Bauteil absorbiert werden. Die Adsorbtion bzw. Dämpfung der Schwingungen ist insbesondere in der Automobiltechnik von Interesse, da hierdurch die beispielsweise von Kraftstoff- und/- oder Bremsleitungen übertragenen Schwingungen durch das Befestigungselement nicht oder nur in gedämpften Umfang an eine Karrosserie übertragen werden. Durch das erfindungsgemäße Element kann die schwingungstechnische Entkopplung alleine erfolgen, so daß die Ausbildung besonderer Halteelemente, wie sie beispielsweise durch die DE 37 08 864 CZ bekannt sind, verzichtet werden kann. Das Befestigungselement hat dabei mit einer Feder vergleichbare Eigenschaften. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Befestigungselementes wird auch ein Verletzungsrisiko verringert, da im Gegensatz zu massiven Bolzen das Befestigungselement aus seiner Längsachse auslenkbar ist.

Um eine zuverlässige schweißtechnische Verbindung zwischen dem Befestigungselement und einem Träger zu erzielen wird vorgeschlagen, daß wenigstens eine Stirnfläche des Befestigungselementes eben ausgebildet ist. Vorzugsweise sind beide Stirnflächen des Befestigungselementes eben ausgebildet. Die ebene Ausbildung beider Stirnflächen hat den Vorteil, daß das Befestigungselement keine bevorzugte Ausrichtung beim Zuführen in eine Schweißvorrichtung aufweisen muß. Bevorzugt ist eine Ausbildung eines Befestigungselementes, bei dem wenigstens eine seiner Stirnflächen, vorzugsweise die mit dem Bauteil verschweißbare Stirnfläche, durch eine im wesentlichen in sich geschlossene Stabwicklung gebildet ist. Hierdurch wird eine umlaufende Schweißverbindung zwischen dem Befestigungelement und einer Struktur ermöglicht. Hierbei bedeutet im wesentlichen in sich geschlossen, daß z.B. der Stab sich in der letzten Windung der Wendel verjüngt, so daß er sich fast übergangslos und ohne Stufe an die vorhergehende Windung anschmiegt.

Zur Erhöhung der Stabilität des Befestigungselementes unter Beibehaltung seiner Biegsamkeit wird vorgeschlagen, daß wenigstens zwei Windungen, vorzugsweise alle Windungen, dicht aneinanderliegen. Durch aufeinanderliegende Windungen wird dem Befestigungselement eine gewisse Steifigkeit verliehen, ohne daß der Querschnitt des Stabes bzw. der Werkstoff des Stabes geändert werden muß.

Das Befestigungselement ist vorzugsweise durch einen Stab gebildet, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Bei einem solchen Stab kann &iacgr;&ogr; es sich um einen Draht handeln, der wendelförmig gewunden wird.

Alternativ kann das Befestigungselement aus einem Stab gebildet werden, der einen polygonalen, vorzugsweise viereckigen Querschnitt aufweist. Ein polygonaler Stab hat den Vorteil, daß eine sicherere Verrastung eines Halteelementes an dem Befestigungselement erzielt werden kann.

Bevorzugt ist ein Befestigungselement, bei dem die Steigung der vom aufgewundenen Stab beschriebenen Kurve wenigstens abschnittsweise konstant ist.

Gemäß einem weiteren Gedanken wird eine Ausbildung des Befestigungselementes vorgeschlagen, bei der die Krümmung der vom aufgewundenen Stab beschriebenen Kurve wenigstens abschnittsweise konstant ist. Dies schließt aber nicht aus, daß in Teilbereichen, z.B. an den Stirnseiten, Windungen mit einer anderen Krümmung angeordnet sind, die nach innen oder außen überstehen und so beim Anschweißen an eine Struktur oder beim Befestigen eines Halteelementes vorteilhaft sind.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken wird ein Haltelement zur Anordnung an einem erfindungsgemäßen Befestigungselement vor-

geschlagen, wobei das Halteelement wenigstens eine Aufnahme aufweist, in die das Halteelement wenigstens teilweise einbringbar ist. Die Wandung der Aufnahme ist mit Rastungen ausgebildet, die wenigstens teilweise zwischen benachbarte Windungen des Befestigungselementes rastbar sind. Da das Befestigungselement durch einen wendelförmig gewundenen Stab gebildet ist, bedarf es keiner zusätzlichen Maßnahmen am Befestigungselement um sicherzustellen, daß das Halteelement zuverlässig am Befestigungselement befestigbar ist. Die Zwickel zwischen aneinanderliegenden Windungen oder die Zwischenräume zwischen beabstandeten &iacgr;&ogr; Windungen reichen aus.

Bevorzugt ist eine Ausbildung eines Halteelementes, bei dem das Befestigungselement nur teilweise in die Aufnahme einbringbar ist, wobei im eingebrachten Zustand ein Abschnitt des Befestigungselementes, dessen

is Stirnfläche mit dem Bauteil verschweißbar ist, aus dem Halteelement herausragt. Bei dieser Ausbildung des Halteelementes ist das Halteelement mit Abstand zu einer Struktur auf dem Befestigungselement angeordnet. Hierdurch bedingt hat das auf dem Befestigungselement angeordnete Halteelement eine gewisse Bewegungsfreiheit, so daß dieses durch die in sich biegsame Ausbildung des Befestigungselementes aus einer Normallage herausbringbar ist. Diese Ausbildung des Halteelementes ermöglicht auch eine schwingungstechnische Entkopplung des am Halteelementes angeordneten Bauteils von einer Struktur.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken wird vorgeschlagen, daß die Rastung des Halteelementes nur mit einem Teil der Windungen des Befestigungselementes in Eingriff bringbar sind. Wird auf das Halteelement eine Zugkraft ausgeübt, die im wesentlichen parallel zur Längsachse des Befestigungselementes verläuft, so übertragen die Rastungen

so des Halteelementes diese Kraft auf die einzelnen Windungen des Befesti-

gungselementes. Dadurch, daß die Rastungen nur mit einem Teil der Windungen des Befestigungselementes in Eingriff bringbar sind, ist der andere Teil der Windungen des Befestigungselementes frei. Hierdurch kann eine Längung des Befestigungselementes in dem rastungsfreien Abschnitt erzielt werden, so daß die auf die Rastung einwirkenden Kräfte durch die Elastizität des Befestigungselementes verringert werden können. Eine Verringerung führt auch dazu, daß die Materialbelastung der Rastungen geringer wird und hierdurch ein Abscheren der Rastungen vermieden werden kann.

Weitere Vorteile und Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes und eines zugehörigen Halteelementes werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Befestigungselementes;
Fig. 2 vergrößert eine Einzelheit A nach Figur 1;

Fig. 3 ein Befestigungselement mit auf diesem angeordneten Halteelement;

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Befestigungselementes;
Fig. 5 eine Einzelheit B des Befestigmigselementes nach Figur 4;

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Befestigungselementes in der Vorderansicht;

Fig. 7 eine Draufsicht des Befestigungselementes nach Figur 6;

Fig. 8 das Befestigungselement nach Figur 4 mit einem auf diesem angeordneten Halteelement und

Fig. 9 vergrößert eine Rastverbindung zwischen einem Befestigungselement und einem Halteelement.

In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Befestigungselementes 1 dargestellt. Das Befestigungselement 1 ist durch einen wendelförmig gewundenen Stab 2 gebildet. Das Befestigungselement 1 ist &iacgr;&ogr; schraubenförmig ausgebildet. Es weist mehrere Windungen auf, wobei alle Windungen aufeinanderliegen. Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Stirnflächen 3, 4 des Befestigungselementes 1 eben ausgebildet. Die Stirnfläche 4 ist mit einer Struktur 5 verschweißt.

In der Figur 3 ist ein Befestigungselement 1, welches stirnseitig mittels einer Schweißverbindung mit einer Struktur 5 verbunden ist, dargestellt. Auf dem Befestigungselement 1 ist ein Halteelement 6 angeordnet, welches zur Halterung rohrförmiger Teile geeignet ist. Das Halteelement 6 weist eine im wesentlichen kreisförmige Aufnahme 7 auf, in die das Befestigungselement 1 hineinragt.

In den Figuren 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Befestigungselementes 1 dargestellt. Das Befestigungselement 1 ist durch einen schraubenförmig gewundenen Stab 2 gebildet. Ebenso wie in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 weist der Stab 2 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die beiden Stirnflächen 3, 4 des Befestigungselementes 1 sind eben ausgebildet. Das in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Befestigungselementes 1 unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Befestigungselement dadurch, daß die Windungen des Stabes 2 voneinander beabstandet sind, wobei die

• :

Endwicklung 8 an der Stirnfläche 3 und die End wicklung 9 an der Stirnfläche 4 an der vorhergehenden Windung liegt.

In den Figuren 6 und 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Befestigungselementes 1 dargestellt. Das Befestigungselement 1 nach Figur 6 bzw. 7 unterscheidet sich von dem in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Endabschnitt 10 des Stabes 2 radial einwärts gerichtet ist.

&iacgr;&ogr; In den Figuren 8 und 9 ist die Anordnung eines Halteelementes 6 an dem Befestigungselement 1 dargestellt. Das Befestigungselement 1 ist mit seiner Stirnfläche 4 an dem Träger 5 befestigt. Die Befestigung erfolgt mittels Lichtbogenwiderstandsschweißens. Das Befestigungselement 1 erstreckt sich in eine Aufnahme 7, welche zentral im Halteelement 6 ausgebildet ist. Das in der Figur 8 beispielhaft dargestellte Halteelement 6 ist zur Aufnahme rohrförmiger Teile, wie z. B. Kraftstoffleitungen, geeignet.

Das in der Figur 8 und 9 dargestellte Befestigungselement 1 entspricht dem in der Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Befestigungselementes. Insofern wird auf die Figurenbeschreibung 4 und 5 verwiesen.

Wie aus der Figur 8 ersichtlich ist, ist das Halteelement 6 mit Abstand H zum Träger 5 auf dem Befestigungselement 1 angeordnet. Hierdurch wird ein Auslenken des Halteelementes 6 ermöglicht, so daß etwaige Toleranzen, mit denen die rohrförmigen Teile, welche von dem Halteelement 6 gehalten werden ausgeglichen werden können.

Das Halteelement 6 weist eine Aufnahme 7 mit Rastungen 11 auf. Die Rastungen 11 sind an der Wandung 12 der Aufnahme 7 ausgebildet. Sie

greifen zwischen benachbarte Windungen 13, 14 bzw. 15, 16 des Befestigungselementes 1. Das Halteelement 6 kann mehrere Rastungen 11 aufweisen.

Wie aus der Fig. 9 ersichtlich ist, greifen die Rastungen 11 an die Windungen 13, 15 an. Übt ein im Halteelement 6 angeordnetes, rohrförmiges Bauteil 17 eine Kraft aus, die im wesentlichen parallel zur Längsachse 18 des Befestigungselementes 1 verläuft und von der Struktur 5 weggerichtet ist, so wird diese Kraft durch die Rastungen 11 in das

&iacgr;&ogr; Befestigungselement 1 eingebracht. Die in das Befestigungselement 1 eingebrachte Zugkraft bewirkt eine Längenänderung des Befestigungselementes 1. Die Längenänderung des Befestigungselementes 1 kann dabei so groß sein, daß die von dem Bauteil 17 ausgeübte Zugkraft völlig verschwindet, da die Längung des Befestigungselementes 1 mögliche

is Ungenauigkeiten bei der Verlegung des Bauteils 17 und der daraus resultierenden Zugkraft kompensiert ohne das die Stabilität der Halterung verloren geht. Selbst wenn eine Zugkraft auf das Halteelement weiterhin einwirkt, so führt eine Längung des Befestigungselementes 1 zu einer Entlastung der Rastung 11, da ein Teil der Zugkraft von dem Befestigungselement 1 aufgenommen wird. Das Ausmaß der Längung bzw. die Steifigkeit des Befestigungselementes 1 kann durch geeignete Wahl des Werkstoffes des Stabes 2 und dessen Querschnittsgeometrie bei gleichbleibenden mittleren Durchmesser variiert werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Befestigungselemente automatisiert in großen Stückzahlen zu verarbeiten, ohne daß durch Fertigungstoleranzen schädigende Kräfte auf die Verbindung zwischen Befestigungselementen und einer Struktur auftreten.

	: : : · · "..:··· ·■· &phgr;&phgr;- 11 si. · ·
	··· ··· &phgr;&phgr; .., Bezugszeichenliste
1	Befestigungselement
2	Stab
3, 4	Stirnfläche
5	Struktur
6	Halteelement
7	Aufnahme
8, 9	Endwicklungen
10	Endabschnitt
11	Rastung
12	Wandung
13, 14, 15, 16	Windung
17	Bauteil
18	Längsachse

Claims

Emhart, Inc. 09. November 1995

E15994 KA/NE/czl

Schutzansprüche

&iacgr;&ogr; 1. Befestigungselement, insbesondere Schweißbolzen, zum stirnseitigen, schweißtechnischen Verbinden mit einer Struktur (5), wobei das Befestigungselement (1) durch einen im wesentlichen wendelförmig gewundenen Stab (2) gebildet ist.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses mehrere Windungen (8, 9, 13 bis 16) aufweist.
3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine seiner Stirnflächen (3, 4) eben ausgebildet ist.
4. Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine seiner Stirnflächen (3, 4), vorzugsweise die mit dem Bauteil (5) verschweißbare Stirnfläche (4), durch eine in sich im wesentlichen geschlossene Stabwindung gebildet ist.
5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Windungen dicht aneinanderliegen.
6. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Windungen dicht aneinanderliegen.
7. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (2) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
8. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch &iacgr;&ogr; gekennzeichnet, daß der Stab (2) einen polygonalen, vorzugsweise viereckigen, Querschnitt aufweist.
9. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der von dem gewundenem Stab (2) beschriebenen Kurve wenigstens abschnittsweise konstant ist.
10. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der vom gewundenem Stab (2) beschriebenen Kurve wenigstens abschnittsweise konstant ist.
11. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine kegelförmige, vorzugsweise kegelstumpfförmige, Gestalt aufweist.
12. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Endabschnitt (10) des Stabes (2) radialeinwärts gerichtet ist.
13. Halteelement (6) zum Anordnen an einem Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Halteelement (6)

wenigstens eine Aufnahme (7) aufweist, in die das Befestigungselement (1) wenigstens teilweise einbringbar ist, und wobei die Wandung (12) der Aufnahme (7) Rastungen (11) aufweist, die wenigstens teilweise zwischen benachbarte Windungen (13, 14; 15, 16) des Befestigungselementes (1) rastbar sind.
14. Halteelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (1) nur teilweise in die Aufnahme (7) einbringbar ist, wobei ein Abschnitt des Befestigungselementes (1), dessen

&iacgr;&ogr; Stirnfläche (4) mit dem Bauteil (5) verschweißbar ist, aus dem

Halteelement (6) herausragt.
15. Halteelement nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastungen (11) mit einem Teil der Windungen (13, 14; 15,
16) des Befestigungselementes (1) in Eingriff bringbar sind.

16. Halteelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastungen (11) mit einem der mit dem Bauteil (5) verschweißbaren Stirnfläche (4) entfernterem Abschnitt des Befestigungselementes (1), der eine Anzahl von Windungen (13, 14; 15, 16) umfaßt, in Eingriff bringbar sind.