DE4406130A1 - Verschraubung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschraubung zwi­ schen einem Außenteil und einem Innenteil mittels einer Schraube und einer Schiebemutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Rahmen dieser Anmeldung wird als Außenteil dasjenige Bauteil bezeichnet, durch das von außen eine Schraube durchgeführt wird und an dem der Kopf der Schraube an­ liegt. Das Innenteil hingegen nimmt mit seinem Kanal die Schiebemutter auf.

Eine gattungsgemäße Verschraubung ist beispielsweise aus der EP 0 516 321 A1 bekannt. Die Fig. 1 der EP-A1 zeigt ein längliches, plattenförmiges Außenteil und ein Innen­ teil, das selbst kanalförmig ausgebildet ist. Die Ver­ schraubung zwischen den beiden Teilen erfolgt durch eine das Außenteil durchsetzende Schraube, die mit einer im Kanal gegen Verdrehung gesicherten Schiebemutter zusam­ menwirkt. Die Schiebemutter wird im Kanal durch ein als Schraubenfeder ausgebildetes Halteteil gehalten. Die Fig. 2 bis 4 der EP-A1 zeigen weitergebildete Halte­ teile aus Kunststoff, die in das Gewinde der Schiebemut­ ter eingesetzt werden und ebenfalls die freie Verschieb­ lichkeit der Schiebemutter im Kanal unterbinden.

Nachteilig beim bekannten Stand der Technik ist, daß die Schiebemutter nur in Querrichtung zum Kanal bezüglich des Außenteils lagerichtig positioniert ist. In Längsrichtung des Kanals muß die Schiebemutter vor der Montage in ihre richtige Position gebracht werden, damit die Schraube in das Gewinde der Schiebemutter eingreifen kann. Während bei einer Kanalform gemäß der Fig. 1 der EP-A1 der of­ fene Schlitz des Kanals eine Positionierung der Schiebe­ mutter noch relativ einfach ermöglicht, ist es bei den vielfach verwendeten rückseitig offenen Kanälen deutlich schwieriger, die Schiebemutter lagerichtig zu positionie­ ren. Bei geschlossenen Kanälen schließlich kann eine Ver­ änderung der Lage der Schiebemutter nur über die offenen Stirnseiten des Kanals erfolgen, was insbesondere bei größerer Längserstreckung des Innenteils das Handling stark erschwert. Unter Umständen sind in diesen Fällen mehrere Versuche erforderlich, um die Schiebemutter in ihre richtige Position zu bringen. Bei nur einseitig of­ fenen Kanälen ist außerdem dann eine Lagekorrektur pro­ blematisch, wenn die Schiebemutter über ihre gewünschte Position hinaus verschoben worden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verschraubung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung ermöglicht einen einfachen und schnellen Montageablauf, der Fehlbedienungen weitgehendst aus­ schließt. Die Schiebemutter kann von der Vorder-, Rück- oder Stirnseite des Kanals eingesetzt und/oder verschoben werden und rastet über das Halteteil selbsttätig an der vorgegebenen Position in der Rasteinrichtung am Kanal ein. Hierdurch wird die gewünschte Lage der Schiebemutter ohne weitere Maßnahmen seitens des Monteurs mit Sicher­ heit eingenommen. Das elastische Halteteil gleicht hier­ bei kleinere Bauteiltoleranzen in Längs- und Querrichtung des Kanals aus und gewährleistet hierdurch die Montier­ barkeit der Schraubverbindung. Die Rasteinrichtung ist so gestaltet, daß sie einen ggf. wieder aufhebbaren Form­ schluß mit dem Halteteil erzeugt. Die Festlegung der Position des Halteteils kann alternativ auch durch erhöh­ ten Reibschluß erfolgen.

Zwar ist aus der GB-PS 532 831 ein offener Kanal für Schiebemuttern bekannt, dessen einwärts gebogene Blechränder mit Schlitzen versehen sind. Nach der Posi­ tionierung der Schiebemuttern wird das Material im Schlitzbereich verformt, um die Lage der Schiebemuttern zu fixieren. Durch diese Verformungen des Kanals wird zwar die Längsverschieblichkeit der Schiebemutter be­ grenzt und ein Verlieren der Schiebemutter verhindert, jedoch gestaltet sich die Verformung des Kanals recht aufwendig: Es ist hierfür ein eigener Arbeitsgang erfor­ derlich, der insbesondere bei schlecht zugänglichen Kanä­ len stark erschwert wird. Die Schiebemuttern müssen zunächst in ihre richtige Lage gebracht werden, wobei eine selbsttätige Positionierung durch Einrasten nicht stattfindet. Federnde Elemente sind an der Schiebemutter nicht vorgesehen. Außerdem gestaltet sich ein Austausch der Schiebemutter bei Vorliegen eines Gewindefehlers oder einer Gewindebeschädigung schwierig und umständlich.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist hin­ sichtlich der Herstellung der Rasteinrichtung besonders vorteilhaft. Die Schraubendurchgangsöffnung ermöglicht den Zugang von der Außenseite des Innenteils, so daß die Rasteinrichtung ohne komplizierten Eingriff z. B. von der Stirn- oder Rückseite des Kanals am Kanal angebracht wer­ den kann. Hierdurch ist beispielsweise bei Einzelferti­ gung der erfindungsgemäßen Verschraubung auch eine nach­ trägliche Anbringung der Rasteinrichtung ohne weiteres möglich. Die Rasteinrichtung kann z. B. als Aussparung (s. Anspruch 3), Erhebung (aufgeklebter Rastnocken etc.), Oberflächenveränderung (Aufrauhung, Kerbe etc.) usw. aus­ geführt sein.

Gemäß der Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 3 kann mit einem einzigen Bohr- oder Fräswerkzeug in einem Arbeitsgang einerseits die Schraubendurchgangsöffnung und andererseits an der gegenüberliegenden Begrenzungswand des Kanals die Rasteinrichtung in Form einer Aussparung hergestellt werden. Die Aussparung kann als oberfläch­ licher Materialabtrag oder als eine die Begrenzungswand durchsetzende Bohrung ausgebildet sein. Die Durchmesser von Schraubendurchgangsöffnung einerseits und Aussparung andererseits können hierbei gleich sein. Mit einem abge­ setzten Bohr- oder Fräswerkzeug läßt sich auch ein klei­ nerer Durchmesser der Aussparung herstellen.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 bietet eine Reihe von Vorteilen: Die Rasteinrichtung ist ein­ fach, kostengünstig und schnell herzustellen. Durch die Herstellung in einem Arbeitsgang und die Verwendung nur eines Werkzeuges ist sichergestellt, daß Schraubendurch­ gangsöffnung und Rasteinrichtung genau fluchten und hier­ durch die Schraube sicher und genau in das Gewinde der Schiebemutter eingesetzt werden kann.

Halteteile gemäß Anspruch 4 und 5 zeichnen sich durch ihren einfachen Aufbau und ihre kostengünstige Herstel­ lung aus. Durch das Einrasten des federnden Fortsatzes bzw. der Ausbauchungen der Längsstege in die Aussparungen der Begrenzungswände ergibt sich eine hohe Funktions­ sicherheit.

Gemäß der Ausführung der Erfindung nach Anspruch 5 wird das Halteteil im Längsschlitz des Kanals zusätzlich ge­ führt. Der rückseitig offene Kanal des Innenteils gewähr­ leistet eine bessere Zugänglichkeit zum Halteteil und da­ mit der Schiebemutter, was insbesondere dann von Bedeu­ tung ist, wenn die Verrastung zum Entfernen der Schiebe­ mutter aufgehoben werden soll. Dies ist beispielsweise bei Gewindefehlern oder bei einer Gewindebeschädigung der Schiebemutter erforderlich.

Anspruch 6 beschreibt eine besonders vorteilhafte Anwen­ dung der Erfindung, beispielsweise bei vorderen Längsträ­ gern eines Kraftfahrzeuges. Derartige Längsträger können nach einem leichteren Unfall, der eine Deformation nur des Vorderteils des Längsträgers zur Folge hat, in ein­ facher Weise repariert werden, indem das deformierte Vor­ derteil abgetrennt und gegen ein neues Längsträger-Vor­ derteil ausgetauscht wird. Das Längsträger-Vorderteil be­ steht aus einem den eigentlichen Längsträger bildenden Außenteil mit einem eingeschweißten und das Außenteil in Längsrichtung überragenden Innenteil, das als Verbin­ dungsstück in das am Fahrzeug verbleibende Rumpfteil des Längsträgers paßgerecht eingesteckt werden kann. Die Be­ festigung des Verbindungsstücks mit dem Rumpfteil des Längsträgers erfolgt über eine nachträglich anzubringende erfindungsgemäße Verschraubung.

Alternativ ist auch ein von Anfang an geteilter Längsträ­ ger denkbar, bei dem das austauschbare Längsträger-Vor­ derteil über eine erfindungsgemäße Verschraubung von dem mit dem Rumpfteil verschweißten Verbindungsstück lösbar ist. Die Verwendung von Aluminium-Strangpreßprofilen für das Verbindungsstück und eventuell auch für das Längsträ­ ger-Vorderteil bietet Vorteile hinsichtlich des Gewichtes und der Herstellkosten. Selbstverständlich können auch das Längsträger-Rumpfteil ebenso wie andere Teile oder die Gesamtheit des Fahrzeugs aus Leichtmetall gefertigt sein. Aus Festigkeitsgründen sind im Verbindungsstück Schiebemuttern aus Stahl vorzusehen.

Zwei mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Innen- und Außenteil für eine erfindungsge­ mäße Verschraubung, mit geschlossenem Schiebe­ muttern-Kanal, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 ein der Fig. 1 entsprechendes Innenteil mit rückseitig offenem Schiebemuttern-Kanal, in Verbindung mit einem als Hohlprofil ausgebil­ deten Außenteil,

Fig. 3 ein Halteteil für ein Innenteil nach Fig. 1 in der Vorderansicht,

Fig. 4 das in den geschlossenen Kanal eingesetzte Hal­ teteil von Fig. 3, zusammen mit einer Schiebe­ mutter, in teilweiser Schnittdarstellung,

Fig. 5 ein Halteteil für ein Innenteil nach Fig. 2 in der Vorderansicht und

Fig. 6 das in den offenen Kanal eingesetzte Halteteil von Fig. 5, zusammen mit einer Schiebemutter, in teilweiser Schnittdarstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei Beispiele von Innenteilen 1 bzw. 2, die als geschlossene Hohlprofile mit rechteck­ förmigem Querschnitt ausgebildet sind. Beide Innenteile 1, 2 sind mit innenliegenden Kanälen 3 bzw. 4 versehen. Fig. 1 zeigt hierbei einen Kanal 3 mit einem geschlosse­ nen, rechteckförmigen Kanalquerschnitt. Der Kanal 3 er­ streckt sich in Längsrichtung des Innenteils 1 und wird von einem Teil der Anlagewand 5 des Innenteils 1, der ge­ genüberliegenden Rückwand 6 und zwei Seitenwänden 7 ge­ bildet. In analoger Weise ist das Innenteil 2 mit einem Kanal 4 versehen, dessen Rückwand 8 jedoch einen Längs­ schlitz 9 aufweist. Beide Innenteile 1, 2 können bei­ spielsweise als Leichtmetall-Strangpreßprofile in wirt­ schaftlicher Weise hergestellt werden.

Zur Verbindung der Innenteile 1, 2 mit einem Außenteil 10, 11 ist die erfindungsgemäße Verschraubung vorgesehen. Bei den Außenteilen 10, 11 kann es sich um ebene Gebilde handeln, wie beispielsweise anhand der Platte 12 in Fig. 1 dargestellt oder um ein weiteres Hohlprofil 13, das das Innenteil 2 in sich formschlüssig aufnimmt (siehe Fig. 2). Zur Verschraubung der Außenteile 10, 11 mit den Innenteilen 1, 2 ist an den Anlagewänden 5 jeweils eine Schraubendurchgangsöffnung 14 (siehe Fig. 2, 4, 6) vorgesehen, die den Durchtritt einer nur strichpunktiert dargestellten Schraube 26 ermöglicht. Diese Schraube 26 greift in eine innerhalb des Kanals 3, 4 verdrehsicher geführte Schiebemutter 15 (in Fig. 4 und 6 dargestellt) ein. Auf die Schiebemutter 15 ist ein erstes oder zweites Halteteil 16 bzw. 17 (siehe insbesondere Fig. 3 bis 6) aufgesteckt. Diese Halteteile 16, 17 können in Längsrich­ tung der Kanäle 3, 4 verschoben werden und rasten jeweils in eine gegenüber den Schraubendurchgangsöffnungen 4 an­ gebrachte Bohrung 18 bzw. Aussparung 19 ein. Die Bohrung 18 bzw. die Aussparung 19 fluchten exakt mit den Schrau­ bendurchgangsöffnungen 14, so daß mit dem Einrasten der Halteteile 16, 17 die Schiebemuttern 15 selbsttätig ihre richtige Position einnehmen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Halteteil bzw. eine erfindungsgemäße Verschrau­ bung, wobei die Schiebemutter 15 in Fig. 4 nicht ge­ schnitten dargestellt ist. Das Halteteil 16 ist vorzugs­ weise für eine geschlossene Kanalform gemäß Fig. 1 aus­ gelegt; es läßt sich jedoch ebenso für offene Kanäle 4 gemäß Fig. 2 verwenden. Das Halteteil 16 besteht aus einer dünnwandigen Platte 20, die einerseits einen Fort­ satz 21 und andererseits formschlußerzeugende Begren­ zungswände 22 aufweist. Der Fortsatz 21 ist durch einen Schlitz 23 in zwei konisch ausgebildete, halbkreisför­ mige Erhebungen 24 unterteilt. Die Erhebungen 24 sind ebenfalls dünnwandig ausgebildet und können elastisch aufeinander zubewegt werden. Die Begrenzungswände 22 sind der Sechskantform der Schiebemutter 15 angepaßt und nehmen die Schiebemutter 15 auf der Rückseite der Platte 20 auf. Hierbei liegt die Schiebemutter 15 jedoch nicht unmittelbar an der Platte 20 an, sondern ist über einen Abstandshalter 25 zu ihr beabstandet. Der Abstandshalter 25 kann aus einzelnen Erhebungen bestehen oder, wie dar­ gestellt, ringförmig ausgebildet sein.

Zur Verschraubung von Innenteil 1 und Außenteil 10 werden Schiebemutter 15 und Halteteil 16 zusammengesteckt und in den Kanal 3 des Innenteils 1 eingeführt. Über die stirn­ seitige Öffnung des Kanals 3 wird das Halteteil 16 soweit verschoben, bis der Fortsatz 21 des Halteteils 16 in die Bohrung 18 an der Rückwand 6 des Kanals 3 einrastet. Nun­ mehr kann das Außenteil 10 über die Schraube 26 mit dem Innenteil 1 verschraubt werden, indem die Schraube 26 in die lagerichtig positionierte und verdrehsicher gehaltene Schiebemutter 15 eingreift.

Maßgeblich für die Funktion des Halteteils 16 ist dessen Nachgiebigkeit in der Verformungsrichtung 27: Die Gesamt­ breite von Schiebemutter 15 und Halteteil 16 ist größer als die Innenbreite des Kanals 3. Durch die Nachgiebig­ keit der dünnwandigen Platte 20 in Richtung auf die Schiebemutter 15, ermöglicht durch den Abstandshalter 25, kann jedoch die Einheit aus Schiebemutter 15 und Halte­ teil 16 in Verformungsrichtung zusammengedrückt werden, so daß die unter Vorspannung stehende Einheit zunächst im Kanal 3 verschoben werden kann und dann an der richtigen Stelle in die Bohrung 18 einrastet. Durch die kegel­ stumpfähnliche Form des Fortsatzes 21 wird sowohl das Einsetzen als auch das Einrasten des Halteteils 16 er­ leichtert; der Schlitz 23 ermöglicht hierbei eine zusätz­ liche Verformung. Für den Fall einer Demontage erleich­ tert die konusförmige Ausgestaltung des Fortsatzes 21 das Entfernen des Halteteils 16 aus der Bohrung 18, ohne je­ doch hierdurch die sichere Halteposition für den Montage­ fall aufzugeben. Zum Entfernen des Halteteils 16 aus dem Kanal 3 kann ein geeignetes Einsteckwerkzeug vorgesehen sein, das z. B. in eine Lasche 28 an zumindest einer der Begrenzungswände 22 einsteckbar oder einklipsbar ist. Ein derartiges Einsteckwerkzeug ist beispielsweise aus der US 4,758,124 als direkt an eine Schiebemutter angeschweißtes Einsteck- und Haltewerkzeug bekannt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbei­ spiel für ein Halteteil und eine erfindungsgemäße Ver­ schraubung. In Fig. 6 sind Halteteil 17 und Schiebemut­ ter 15 hierbei nicht im Schnitt dargestellt.

Das Halteteil 17 ist ausschließlich für offene Kanäle 4 gemäß Fig. 2 geeignet. Das Halteteil 17 besteht aus den bereits bekannten Begrenzungswänden 22, die nach den beiden Stirnseiten des Kanals 4 den Formschluß mit der Schiebemutter 15 erzeugen sowie zwei Längsstegen 29, die die beiden Begrenzungswände 22 miteinander verbinden. Die Längsstege 29 werden beim Einführen der Einheit aus Hal­ teteil 17 und Schiebemutter 15 in den Kanal 4 in dessen Längsschlitz 9 eingeschoben. Durch die dünnwandige Kon­ struktion der Längsstege 29 werden die mittig angeordne­ ten Ausbauchungen 30 hierbei nach innen in Verformungs­ richtung 31 zusammengedrückt und nehmen erst an der Stelle der Bohrung 19 ihre ursprüngliche Gestalt wieder an. Durch dieses Einrasten ist die lagerichtige Position des Halteteils 17 und damit der Schiebemutter 15 in bezug auf die Schraubendurchgangsöffnung 14 gewährleistet.

Selbstverständlich kann für die erfindungsgemäße Ver­ schraubung zwischen Außen- und Innenteil auch ein Halte­ teil verwendet werden, das mehrere Schiebemuttern gleich­ zeitig aufnimmt, um durch mehrfache Verschraubung ausrei­ chende Steifigkeit und/oder Festigkeit zu erreichen.

Claims (6)

1. Verschraubung zwischen einem Außenteil und einem In­ nenteil mittels einer Schraube und einer Schiebe­ mutter, wobei die in ein elastisch ausgebildetes Halteteil eingesetzte Schiebemutter in einem am In­ nenteil vorgesehenen Kanal gegen Verdrehung gesi­ chert und in Längsrichtung des Kanals verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (16, 17) durch eine kanalseitige Rasteinrichtung in Längs­ richtung des Kanals (3, 4) positionierbar ist.

2. Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kanalseitige Rast­ einrichtung in Verlängerung der Längsachse der Schraube (26) an der der Schraubendurchtrittsöffnung (14) gegenüberliegenden Begrenzungswand (Rückwand 6, 8) des Kanals (3, 4) vorgesehen ist.

3. Verschraubung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasteinrichtung als Aussparung (Bohrung 18, Aussparung 19) in der Be­ grenzungswand (Rückwand 6, 8) ausgebildet ist.

4. Verschraubung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (16) einen in Richtung der Längsachse der Schraube (26) verlau­ fenden Fortsatz (21) aufweist, der in die Vertiefung oder Bohrung (18) einrastbar ist.

5. Verschraubung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (4) des Innen­ teils (2) an seiner der Schraubendurchtrittsöffnung (14) gegenüberliegenden Begrenzungswand (Rückwand 8) einen Längsschlitz (9) aufweist, in dem das Halte­ teil (17) mit zwei erhabenen Längsstegen (29) ge­ führt ist, wobei die Längsstege (29) halbrundähnli­ che, zusammendrückbare Ausbauchungen (30) zum Ein­ rasten in die Bohrung (19) aufweisen.

6. Verschraubung nach wenigstens einem der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil ein Längs­ träger einer Fahrzeugkarosserie und das Innenteil ein als Verbindungsstück ausgebildetes Strangpreß­ profil ist.