EP3636867A1

EP3636867A1 - Vorrichtung und verfahren zum verbinden zweier bauteile, insbesondere eines kraftfahrzeug-fensterhebers

Info

Publication number: EP3636867A1
Application number: EP19196609.2A
Authority: EP
Inventors: Marcel AMFT; Hilmar Dohles; Franz Heppt
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: MA51651A; DE102018217247A1; EP3636867B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum Verbinden eines drehbaren Bauteils (2) und eines drehfesten Trägerbauteils (3), insbesondere einer Seil- oder Seilrollenumlenkung und einer Führungsschiene eines Kraftfahrzeug-Fensterhebers, mittels eines Verbindungsteils (4), das eine Öffnungen (5, 6) des drehbaren Bauteils (2) des drehfesten Trägerbauteils (3) durchgreift, wobei auf der dem drehbaren Bauteil (2) gegenüberliegenden Seite des Trägerbauteils (4) eine Lochscheibe (7) mit einer vom Verbindungsteil (4) endseitig durchgriffenen Scheibenöffnung (8) angeordnet ist, wobei die Lochscheibe (7) auf der dem drehfesten Trägerbauteil (3) abgewandten Scheibenseite (9) eine erste Verzahnung (10) aufweist, und wobei durch Verformung eines aus der Scheibenöffnung (8) der Lochscheibe (7) herausragenden Umformendes (24) des Verbindungsteils (4) in Folge eines Umformprozesses Werkstoff (W) des Verbindungsteils (4) in die erste Verzahnung (10) der Lochscheibe (7) derart eindringt, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen der Lochscheibe (7) und dem Verbindungsteil (4) hergestellt ist bzw. wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines drehbaren Bauteils und eines drehfesten Trägerbauteils mittels eines Verbindungsteils, das Öffnungen des drehbaren Bauteils und des drehfesten Trägerbauteils durchgreift. Sie betrifft weiter einen Fensterheber eines Kraftfahrzeugs mit einer derartigen Verbindung zwischen einer Seil- oder Seilrollenumlenkung und einer Führungsschiene sowie ein entsprechendes Verfahren zum Verbinden der Bauteile. Unter dem drehbaren Bauteil und dem drehfesten Trägerbauteil werden insbesondere eine Seilrollenumlenkung (Umlenkrolle) und eine Führungsschiene eines Seilfensterhebers eines Kraftfahrzeugs verstanden.
Bei der Herstellung und Montage von Verstelleinrichtungen für Kraftfahrzeuge wird häufig ein sogenannter Stufenbolzen mit einem rohrförmigen Abschnitt vorgesehen, um ein erstes Bauteil zu verbinden und zeitgleich als drehbare Lagerung für das erste Bauteil zu dienen. Das erste Bauteil kann beispielsweise ein Getriebeelement oder eine Seilrolle, während das weitere Bauteil beispielsweise ein Haltewinkel sein kann.
Eine solche Vorrichtung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteils und eines zweiten drehfesten Bauteils durch ein Verbindungsteil, welches zumindest einen rohrförmigen Teilabschnitt aufweist, ist beispielsweise aus der DE 44 17 279 C2 bekannt. Das Verbindungsteil durchgreift Öffnungen der Bauteile und weist zumindest zwei Verformungsbereiche auf, die durch einmaliges Aufbringen einer axialen Kraft verformbar sind. Zwischen dem ersten Verformungsbereich und einem zweiten Verformungsbereich befindet sich ein starrer, nicht deformierbarer Teilabschnitt mit einem runden Querschnitt, welcher als Lagerungsbereich für das erste drehbare Bauteil dient. Der erste Verformungsbereich klemmt das Verbindungsteil auf dem drehfesten Bauteil fest, während der zweite Verformungsbereich das erste drehbare Bauteil auf dem Verbindungsteil axial festlegt.
Aus der DE 41 31 098 C2 ist es bekannt, einen Seilfensterheber mittels Befestigungsmitteln, die jeweils in der Drehachse einer Umlenkrolle angeordnet sind, unmittelbar mit einem Innenblech einer Fahrzeugtür zu verbinden. Zur Aufnahme einer Umlenkrolle ist ein Hanghaltewinkel mit einem zweistufigen Achsbolzen ausgerüstet, dessen größere Stufe am Haltewinkel anliegt und durch Nieten mit diesem verbunden ist. Die größere Stufe des Achsbolzens dient als Axiallager der Umlenkrolle, die am anderen Ende des Achsbolzens durch einen Sicherungsring axial fixiert ist. Im Achsbolzen ist eine zentrische Bohrung ausgebildet, die mit einer im Haltewinkel angeordneten Bohrung zur Deckung gebracht ist. Durch die beiden Bohrungen ist eine Schraube hindurch geführt, die in ein Gewindeloch eines Karosserieblechs eingeschraubt ist, wobei eine obere Stirnseite des Achsbolzens als Widerlager für den Schraubenkopf dient. In einer Ausführungsform sind der Achsbolzen und der Haltewinkel mit einer Rohrniete verbunden, deren eines Ende den inneren Ansatz der zweistufigen Bohrung und deren anderes Ende die Unterseite des Haltewinkels überlappt.
Aus der DE 196 09 252 C1 ist eine Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil, insbesondere von Verstelleinrichtungen für Kraftfahrzeuge, bekannt, wobei ein Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils eine Ausnehmung des zweiten Bauteils durchgreift. Zumindest eines der beiden Bauteile besteht aus einem plastisch verformbaren Material und weist eine Materialverformung auf, mittels welcher der Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils formschlüssig in der Ausnehmung des zweiten Bauteils befestigt ist. Die Materialverformung ist hierbei durch einen geschälten Materialbereich gebildet, der am ersten Bauteil und/oder am zweiten Bauteil vorgesehen und von dem geschälten Bauteil zu dem jeweils anderen Bauteil hin umgebogen ist.
Aus der DE 10 2008 060 183 A1 ist eine Modulbaugruppe zum Einbau in ein Kraftfahrzeug mit einem Aggregateträger zur Aufnahme von Funktionskomponenten eines Kraftfahrzeuges und mit einer am Aggregateträger angeordneten Fensterheber-Baugruppe sowie mit einer Umlenkeinheit der Fensterheber-Baugruppe zur Umlenkung eines flexiblen Zugmittels der Fensterheber-Baugruppe bekannt. Die Umlenkeinheit weist ein Trägerbauteil der Umlenkeinheit mit zwei Lagerbereichen für die Lagerung eines Umlenkelementes auf, über welches das flexible Zugmittel umgelenkt wird. Zwischen den Lagerbereichen ist das Umlenkelement derart über das Lagerelement an das Trägerbauteil montiert, dass an jedem Lagerbereich des Trägerbauteils jeweils ein Stützabschnitt des Lagerelementes gelagert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Vorrichtung zum Verbinden eines drehbaren Bauteils und eines drehfesten Trägerbauteils anzugeben. Dabei soll die Verbindung möglichst drehmomentfest sein.
Des Weiteren soll ein geeignetes Verfahren zum Verbinden der Bauteile angegeben werden, wobei vorzugsweise ein Kaltumformverfahren, insbesondere Radialnieten, Anwendung finden soll.
Insbesondere sollen die Vorrichtung und das Verfahren geeignet sein, bei einem Fensterheber eines Kraftfahrzeugs eine zuverlässige, insbesondere möglichst drehmomentfeste, Verbindung zwischen einer Seilumlenkung (Umlenkrolle) und einer Führungsschiene herzustellen. Dabei soll die Verbindung ein auf diese wirkendes Drehmoment, insbesondere zwischen 10Nm und 20Nm, vorzugswiese zwischen 10Nm und 15Nm, zuverlässig aufnehmen können, ohne dass die Verbindung beschädigt wird.
Bezüglich der Vorrichtung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Hierzu weist die Vorrichtung zum Verbinden eines drehbaren Bauteils und eines drehfesten Trägerbauteils, insbesondere einer Seilrollenumlenkung (Umlenkrolle) und einer Führungsschiene eines Seilfensterhebers eines Kraftfahrzeugs, ein Verbindungsteil (Verbindungselement) auf, das eine Öffnung des drehbaren Bauteils und eine Öffnung des Trägerbauteils durchgreift. Das Verbindungsteil ist zweckmäßigerweise eine zwei- oder mehrstufige Bundbuchse, insbesondere ein hohlzylindrischer Stufenbolzen, und geeigneterweise mit einem Innengwinde ausgeführt. Das Verbindungsteil kann somit vorteilhafterweise auch als Schraubenmutter für eine Befestigungsschrauben zur Halterung der aus dem drehbaren Bauteil und der Lochscheibe sowie dem drehfesten Trägerbauteil und dem Verbindungsteil gebildeten Baugruppe an einem übergeordneten Träger dienen.
Auf der dem drehbaren Bauteil gegenüberliegenden Seite des Trägerbauteils ist eine Lochscheibe mit vom Verbindungsteil endseitig durchgriffener Scheibenöffnung (Scheibenloch) angeordnet. Die Lochscheibe weist auf der dem drehfesten Trägerbauteil abgewandten Scheibenseite eine erste Verzahnung auf. Diese ist vorzugsweise im Bereich der Scheibenöffnung und dort vorzugsweise am oder im Öffnungsrand angeordnet bzw. vorgesehen.
Geeigneterweise infolge eines Umformprozesses, insbesondere eines Kaltumformverfahrens, vorzugsweise eines Radialnietverfahrens (Radialnieten), ist ein aus der Scheibenöffnung der Lochscheibe herausragendes Ende (Umformende) des Verbindungsteils derart lokal plastisch verformt, dass Werkstoff des Verbindungsteils in diese (erste) Verzahnung unter Herstellung einer formschlüssigen, insbesondere einen kraft- und formschlüssige, Verbindung zwischen der Lochscheibe und dem Verbindungsteil eindringt (fließt).
Der Durchgriff durch die miteinander fluchtenden Öffnungen der Bauteile erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines ersten Teilabschnitts des Verbindungsteils, während geeigneterweise ein zweiter Teilabschnitt lediglich in die Öffnung des drehbaren Bauteils eingreift, dieses jedoch nicht durchgreift. Hierzu ist zweckmäßigerweise zwischen dem ersten und dem zweiten Teilabschnitt ein Anlagebund gebildet, der an einer Teil- oder Öffnungskontur des drehfesten Trägerbauteils anliegt. Der Außendurchmesser des zweiten Teilabschnitts ist daher größer als derjenige des ersten Bauteils.
Das Verbindungsteil weist geeigneterweise einen dritten Teilabschnitt auf, dessen Außendurchmesser größer ist als derjenige des zweiten Teilabschnitts. Hierdurch ist ein weiterer Anlagebund des Verbindungsteils gebildet, mit welchem dieses auf der dem Trägerbauteil abgewandten Bauteilseite an einer Teil- oder Öffnungskontur des drehbaren Bauteils anliegt. Im Anschluss an den Umformprozess des Verbindungsteils ist somit das drehbare Bauteil am feststehenden Trägerbauteil zuverlässig und verliersicher gehalten. Der zweite Teilabschnitt weist hierbei geeigneterwesie eine axiale Abschnittslänge auf, die geringfügig größer ist als die axiale Öffnungstiefe (Bauteildicke) des drehbaren Bauteils, so dass dieses auf dem Verbindungsteil frei drehen kann.
In vorteilhafter Weiterbildung weist die Scheibenöffnung der Lochscheibe auf der dem drehfesten Trägerbauteil zugewandten Scheibenseite, insbesondere wiederum im Bereich des Öffnungsrandes, eine weitere (zweite) Verzahnung auf. Diese Weiterbildung bietet einerseits den Vorteil, dass bei der Montage der an der Verbindung beteiligten Lochscheibe, d. h. beim Auflegen oder-setzten der Lochscheibe auf das aus der Öffnung des Trägerbauteils herausragende Umformende dort stets eine der Verzahnungen vorliegt, in welche der Werkstoff des Verbindungsteils - also dessen Umformendes - eindringen kann.
Die erste und geeigneterweise auch die zweite Verzahnung der Lochscheibe ist durch ein spanendes oder spanloses Verfahren hergestellt. Hierbei sind nuten- oder sickenartige Ausnehmungen oder Vertiefungen in die Lochscheibe eingebracht. Vorzugsweise erstecken sich diese Ausnehmungen oder Zahnnuten ausgehend vom Lochrand (Öffnungsrand) des Scheibenlochs (der Scheibenöffnung) in radialer und axialer Richtung. Am Lochrand sind zwischen den Ausnehmungen (Zahnnuten) die Zähne der Verzahnung gebildet, deren Zahnspitzen geeigneterweise am Lochrand enden bzw. diesen bilden.
Die Verzahnungen können entlang des Umfangs des Scheibenöffnungs- oder cheibenlochrandes in gleicher oder ungleicher Teilungen vorgesehen sein. Zudem kann die Verzahnung, d. h. deren Zähne und/oder Zahnnuten rund, spitz oder eckig sein. Die Verzahnungen können sich beispielsweise über etwa ein Drittel oder bis zur halben (axialen) Scheibendicke der Lochscheibe erstrecken.
So kann die Verzahnung beispielsweise wellenförmig mit abgerundeten Zähnen und/oder Zahnnuten ausgeführt sein. Auch können beispielsweise zwölf oder zwanzig Zahnspitzen und Zahnnuten am Scheibenöffnungsrand, insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet sein. Hierbei können die Zahnnuten dreieckförmige Nutflanken aufweisen, die in Radialrichtung - ausgehend vom Scheibenöffnungsrand - spitzwinklig oder rechtwinklig oder auch stumpfwinklig, beispielsweise mit einem Winkel zwischen 90° und 100° - verlaufen.
Auch können die Nutflanken in Richtung der Scheibenmittelachse axial schräg verlaufen. Zudem können die Nutflanken parallel zur Scheibenmittelachse verlaufen. Bei solchen Verzahnungsgeometrien kann der zum Scheibenöffnungsrand in Radialrichtung versetzte Nutboden rechteckförmig mit in Umfangs- oder Tangentialrichtung kreisförmigen (bogenförmig) oder geradlinigen Bodenkanten nach Art einer Inbus-Geometrie (Innensechskant oder Vielkantform) ausgeführt sein.
Auch eine sogenannte Torx-Geometrie (Innensechsrund oder Vielrundform) kann vorgesehen und - ebenso wie Inbus-Geometrie (Innensechskant oder Vielkantform) - insbesondere hinsichtlich einer möglichst großen Drehmomentaufnahme oder -festigkeit der Verbindung zwischen der Lochscheibe und dem Verbindungsteil (Stufenbolzen) zweckmäßig sein. Geeignet ist auch eine kegelförmige Geometrie der Verzahnung, insbesondere wenn die beidseitigen Verzahnungen sich jeweils über etwa die halbe axiale Scheibendicke in das Scheibenloch hinein erstrecken.
Ist der Werkstoff (das Material) des feststeheden (drehfesten) Trägerbauteils ausreichend weich, beispielsweise Aluminium, so kann auch Werkstoff des Trägerbauteils in die dann diesem zugewandte (zweite) Verzahnung eindringen (einfließen), so dass auch dort ein Formschluss zwischen der Lochscheibe und dem Trägerbauteil hergestellt ist. Dies erhöht weiter die Festigkeit der Verbindung, insbesondere bei Einwirken eines Drehmoments. Mit anderen Worten dringt in Folge des Umformprozesses und/oder durch Aufbringen einer axialen Presskraft auf die Lochscheibe oder auf das Trägerbauteil durch lokale plastischen Verformung Werkstoff des Trägerbauteils in diese zweite Verzahnung derart ein, dass eine formschlüssige, insbesondere eine kraft- und formschlüssige, Verbindung der Lochscheibe mit dem Trägerbauteil hergestellt ist.
Die Verbindung eignet sich besonders vorteilhaft für die Befestigung einer Umlenkrolle an einer Führungsschiene eines Seilfensterhebers eines Kraftfahrzeugs. Das Verbindungsteil ist insbesondere bei dieser Baugruppe, deren weitere Bestandteile die Umlenkrolle, die Lochscheibe und die Führungsschiene sind, als hohlzylindrischer Stufenbolzen mit Innengewinde ausgeführt. Dadurch kann das Verbindungsteil auch als Schraubenmutter dienen, wenn eine Befestigungsschraube mit zum Innengewinde passfähigem Außengewinde bereitgestellt ist, um die Baugruppe zweckmäßigerweise an einem Türblech einer Kraftfahrzeugtür zu befestigen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung zwischen einem drehbaren Bauteil, insbesondere einer Seilrollenumlenkung (Umlenkrolle), und einem drehfesten Trägerbauteil, insbesondere einer Führungsschiene eines Seilfensterhebers, wird ein Verbindungsteil, insbesondere ein Stufenbolzen, durch Öffnungen des drehbaren Bauteils und des drehfesten Trägerbauteils hindurchgeführt, wobei ein Teilabschnitt mit einem Umformende des Verbindungsteils die Öffnung des Trägerbauteils durchgreift. Hierauf wird eine Lochscheibe aufgesetzt, die auf der dem Trägerbauteil abgewandten Scheibenseite, insbesondere im Bereich deren Scheibenloch, eine Verzahnung aufweist. Das aus dem Scheibenloch (der Scheibenöffnung) der Lochscheibe und somit aus dieser herausragende Umformende des Verbindungsteils wird, vorzugsweise mittels Radialnieten als Kaltumformverfahren, umgeformt, wobei Werkstoff des Umformendes des Verbindungsteils in die Verzahnung der Lochscheibe eingebracht und hierdurch ein Formschluss, insbesondere ein Kraft- und Formschluss, zwischen der Lochscheibe und dem Verbindungsteils hergestellt wird.
Das Verfahren eignet sich besonders bei der Herstellung der Verbindung einer Seilumlenkung und einer Führungsschiene eines Fensterhebers, insbesondere Seilfensterhebers, eines Kraftfahrzeugs und/oder zur Montage eines solchen Fensterhebers. Ein solcher Fensterheber weist eine Seil- oder Seilrollenumlenkung auf, welche mittels eines Verbindungsteils mit einer Führungsschiene verbunden ist, wobei das Verbindungsteil eine (erste) Öffnung der Seil- oder Seilrollenumlenkung und eine (zweite) Öffnung der Führungsschiene durchgreift, wobei auf der der Seil- oder Seilrollenumlenkung gegenüberliegenden Seite der Führungsschiene eine Lochscheibe mit einer vom Verbindungsteil endseitig durchgriffenen Scheibenöffnung angeordnet ist, wobei die Lochscheibe auf der der Führungsschiene abgewandten Scheibenseite, insbesondere im Bereich der Scheibenöffnung, eine erste Verzahnung aufweist, und wobei ein aus der Scheibenöffnung der Lochscheibe herausragendes Umformende des Verbindungsteils, insbesondere im Zuge eines Kaltumform- oder Radialnietverfahrens, derart umgeformt ist, dass Werkstoff des Verbindungsteils in die erste Verzahnung der Lochscheibe, insbesondere zur Herstellung einer formschlüssige Verbindung zwischen der Lochscheibe und dem Verbindungsteil, eingedrungen ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1: in perspektivischer Explosionsdarstellung eine aus einem drehbaren Bauteil, einem drehfesten (feststehenden) Trägerbauteil, einem Verbindungsteil (-element) und einer Lochscheibe mit Lochrand-Verzahnung gebildete Baugruppe sowie einen (übergeordneten) Träger und eine Befestigungsschraube,
Fig. 2 und 3: in perspektivischer Darstellung die im Zuge einer Umformung (Kaltumformverfahren) gefügte Baugruppe mit am Trägerbauteil (drehbar) befestigtem Bauteil mit Blick auf einen Anlagebund des Verbindungsteils am drehbaren Bauteil bzw. mit Blick auf das den Lochrand der Lochscheibe umgreifende Umformende des Verbindungsteils,
Fig. 4a - 4d: in perspektivischer Draufsicht die Lochscheibe mit Blick auf die Verzahnung unterschiedlicher Verzahnungsgeometrien am Scheibenlochrand,
Fig. 5 und 6: in perspektivischer Draufsicht bzw. im Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Figur 5 die Lochscheibe deren Lochrand umgreifendes Umformende des Verbindungsteils, und
Fig. 7: in einer Draufsicht einen elektromotorischen Kraftfahrzeug-Seilfensterheber mit einer Führungsschiene und daran geführtem Scheibenmitnehmer sowie mit einer oberen und unteren Seilumlenkung (Umlenkrolle), die mit der Führungsschiene verbunden sind.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugseichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine Vorrichtung 1 zum Verbinden eines drehbaren Bauteils 2 und eines drehfesten Trägerbauteils 3 mittels eines Verbindungsteils (Verbindungselementes) 4, das eine erste Öffnung 5 des drehbaren Bauteils 2 und eine zweite Öffnung 6 des Trägerbauteils 3 durchgreifen soll. Auf der dem drehfesten Bauteil 2 gegenüberliegenden Seite des Trägerbauteils 3 ist eine Lochscheibe 7 mit einer Scheibenöffnung (einem Scheibenloch) 8 vorgesehen, welche (welches) von dem Verbindungsteil 4 ebenfalls durchgriffen werden soll. Die Lochscheibe 7 weist auf der der dem drehfesten Trägerbauteil 3 abgewandten Scheibenseite 9 im Bereich der Scheibenöffnung 8 eine erste Verzahnung 10 auf. Eine zweite Verzahnung 11 ist auf der anderen, dem Trägerbauteil 3 zugewandten Scheibenseite 12 vorgesehen und dort ebenfalls vorzugsweise im Bereich der Scheibenöffnung 8 angeordnet. Die Verzahnungen 10 und 11 sind jeweils in den dortigen Öffnungs- bzw. Lochrand 13 eingebracht.
Das Verbindungsteil 4 ist als hohlzylindrischer Stufenbolzen ausgeführt, der im Ausführungsbeispiel ein Innengewinde 14 aufweist. Das Verbindungsteil 4 weist einen ersten Teilabschnitt 4a mit einem ersten Außendurchmesser d₁ auf. Das Verbindungsteil 4 weist zudem einen zweiten Teilabschnitt 4b mit einem zweiten Außendurchmesser d₂ auf, welcher größer ist als der erste Außendurchmesser urchmesser d₁ des ersten Teilabschnitts 4a. Das Verbindungsteil 4 weist ferner einen dritten Teilabschnitt 4c mit einem dritten Durchmesser d₃ auf, welcher wiederum größer ist als der Außendurchmesser d₂ des zweiten Teilabschnitts 4b.
Der zweite Teilabschnitt 4b bildet am Übergang zum ersten Teilabschnitt 4a eine erste ringförmige Anlagekontur 15 aus. Mit dieser ersten Anlagekontur 15 gelangt das Verbindungsteil 4 im in die Öffnungen 5 und 6 eingesetzten Zustand an eine erste Teilkontur 16, welche vom Öffnungsrand 16 der Öffnung 6 des feststehenden Trägerbauteils 4 als dessen Teilkontur gebildet ist, stützt sich in der hergestellten Verbindung (Montagezustand) dort also ab.
Der dritte Teilabschnitt 4c des Verbindungsteils 4 bildet eine zweite ringförmige Anlagekontur 17 aus. Mit dieser liegt das Verbindungsteil 4 im Verbindungs- bzw. Montagezustand an einer Teilkontur an, welche von einem die erste Öffnung 5 umgebenden Randkragen 18 des drehbaren Bauteils 3 gebildet ist.
In Fig. 1 ist zudem ein übergeordnetes Tragteil 19 - lediglich ausschnittsweise - dargestellt. Das Tragteil 19 weist eine vierte Öffnung 20 auf, welche mit den Öffnungen 5, 6, 8 des drehbaren Bauteils 3 und des feststehenden Bauteils 4 sowie der Lochscheibe 7 fluchtet. Im Montageendzustand durchgreift eine Befestigungsschraube 21 mit einem zum Innengewinde 14 des Verbindungsteils 4 korrespondierendem (passfähigem) Außengewinde 22 die Öffnungen 20, 8, 6 und 5 des Trägers 19 und der Lochscheibe 7 sowie des Trägerbauteils 6 und des drehbaren Bauteils 2. Die Befestigungsschraube 21 greift mit deren Außengewinde 22 in eine zentrale Durchgangsöffnung 23 des Verbindungsteils 4 ein, um dort mit dem Innengewinde 14 verschraubt zu werden. Die dargestellte Baugruppe aus dem drehbaren Bauteil 2, dem drehfesten Trägerbauteil 3, der Lochscheibe 7 und dem Verbindungsteil 4 wird somit am übergeordneten Träger 19 gehalten.
Zur Herstellung der Verbindung des drehbaren Bauteils 2 mit dem feststehenden Trägerbauteil 3 sind die Lochscheibe 7 und ein Umformende 24 des Verbindungsteils 4 an dessen, dem als Anlagebund 15 dienenden dritten Teilabschnitt 4c gegenüberliegenden Freiende vorgesehen. Mit diesem Umformende 24 durchgreift das Verbindungsteil 4 in der Verbindung auch die Lochscheibe 7 und ragt in einem Vormontagezustand aus der Lochscheibe 7 heraus.
Im Zuge eines Umformprozesses, insbesondere mittels Radialnieten als Kaltumformverfahren, wird das Umformende 24 auf der Scheibenseite 9 umgeformt. Dabei dringt Werkstoff W (Fig. 6) des Verbindungsteils 4 bzw. dessen Umformendes 24 in die Verzahnung 10 der Lochscheibe 7 ein. Auf diese Weise ist eine zuverlässige, formschlüssige Verbindung des Verbindungsteils 4 mit der Lochscheibe 7 hergestellt. Diese formflüssige, und vorzugsweise auch kraftschlüssige, Verbindung ist auch bei einem im Zuge der Verschraubung der Befestigungsschraube 21 mit dem Verbindungsteil 2 erfolgenden Überdrehmoment, beispielsweise auch bei einem Drehmoment von etwa 12 Nm, sicher und zuverlässig.
Den Montagezustand mit der Verbindung des drehbaren Bauteils 2 am Trägerbauteil 3 mittels des Verbindungsteils 4 und der Lochscheibe 7 zeigen die Fig. 2 und 3.
Fig. 2 zeigt dabei eine Ansicht der Verbindung mit Blick auf das drehbare Bauteil 2 her. Erkennbar ist das drehbare Bauteil 2 durch den dritten Teilabschnitt 4c des Verbindungsteils 4 aufgrund dessen Anlage an der Teilkontur 18 axial gesichert.
Fig. 3 zeigt die Verbindung von der gegenüberliegenden Seite mit Blick auf die Lochscheibe 7 und das dort umgeformte Umformende 24 des Verbindungsteils 4. Die Fig. 4a bis 4d zeigen die Lochscheibe 7 in perspekivischer Darstellung mit Blick auf deren eine Scheibenseite 9 oder 12 und die dort jeweils im Bereich des Öffnungsrandes 13 eingebrachte Verzahnung 10 bzw. 11, wobei die nachfolgenden Erläuterungen auf die Scheibenseite 9 und die dortige Verzahnung 10 gerichtet sind, diese jedoch auch für die erkennbare Verzahnung 11 auf der gegenüberliegenden Scheibenseite 12 gelten. Die Verzahnung 10 ist im Ausführungsbeispiel durch unterschiedliche Nuten- oder Sickenformen gebildet, welche nachfolgend als Zahnnuten 25 bezeichnet sind.
Die Zahnnuten 25 erstrecken sich ausgehend vom Öffnungs- oder Lochrand 13 sowohl radial nach außen (in Richtung des Außenumfangs der Lochscheibe), als auch axial in die Scheibenöffnung 8 hinein. Zwischen diesen Zahnnuten 25 sind die Zähne 26 der Verzahnung 10 gebildet, deren Zahnspitzen 27 infolge der Form oder Geometrie der Zahnnoten 25 sich zunehmend verjüngend zum Lochrand 13 erstrecken und diesen quasi bilden. Auf der gegenüberliegenden Scheibenseite 12 ist analog die dortige, zweite Verzahnung 11 hergestellt. Dadurch ist bei der Montage eine Fehlpositionierung der Lochscheibe 7 vermieden. Die Verzahnungen 10, 11 können auch durch andere sowie durch unterschiedliche Geometrien hergestellt sein, beispielsweise durch eine wellenförmige Geometrie oder durch eine Innenvielrundform (Torx-Geometrie) oder durch eine Innenvielkantform (Inbus-Geometrie).
So zeigen die Figuren 4a und 4d winklige Geometrien der Zahnspitzen 27, welche durch dreieckige Nutenflanken der Zahnnuten 25 gebildet sind, welche in Richtung der Scheibenmittelachse M axial schräg verlaufen. Die Ausführungsform der Verzahnung 10, 11 gemäß Fig. 4a weist zwölf Zähne 26 und Zahnnuten 25 auf, deren Nutflanken in Radialrichtung R etwa recht- oder stumpfwinklig verlaufen. Die Ausführungsform der Verzahnung 10, 11 gemäß Fig. 4d weist zwanzig Zähne 26 und Zahnnuten 25 auf, deren Nutflanken in Radialrichtung R spitzwinklig verlaufen. Die Zahnnuten 25 der Verzahnungen 10 und 11 erstrecken sich in Axialrichtung A jeweils über etwa ein Drittel der Dicke der Lochscheibe 7.
Die Figuren 4b und 4c zeigen wiederum winklige Geometrien der Zahnspitzen 27, welche durch dreieckige Nutenflanken der Zahnnuten 25 gebildet sind, welche in Richtung der Scheibenmittelachse M axial schräg verlaufen. Diese Ausführungsformen der Verzahnung 10, 11 weisen wiederum zwölf Zähne 26 und Zahnnuten 25 auf. Deren Nutflanken münden in Radialrichtung R in einen flächigen Nutboden, der bei der Ausführungsform nach Fig. 4b in Umfangsrichtung nach Art eines Innenvielrunds bogenförmig und bei der Ausführungsform nach Fig. 4c nach Art eines Innenvielkants rechteckförmig ist. Die Zahnnuten 25 dieser Verzahnungen 10 und 11 erstrecken sich in Axialrichtung A ebenfalls jeweils über etwa ein Drittel der Dicke der Lochscheibe 7.
Fig. 5 zeigt die den Formschluss bildende Verbindung infolge der Umformung des Umformendes 24 des Verbindungsteils 4 auf der Scheibenseite 9 der Lochscheibe 7. Infolge der Kaltumformung mittels des bevorzugt eingesetzten Radialnietverfahrens ist Werkstoff W des Verbindungsteils 2 bzw. dessen Umformendes 24 in die Zahnnuten 25 der Verzahnung 10 eingedrungen (Kaltfließen), so dass die Formschlussverbindung zwischen dem Verbindungsteil 4 und der Lochscheibe 7 sowie bevorzugt auch eine Kraftschlussverbindung der Lochscheibe 7 mit dem drehfesten Trägerbauteil 3 hergestellt ist.
Ist das Material bzw. der Werkstoff des Trägerbauteils 3 ausreichend weich, beispielsweise Aluminium, so dringt auch dessen Werkstoff in die Verzahnung 11 der Lochscheibe 7 ein. Dadurch ist auch zwischen der Lochscheibe 7 und dem Trägerbauteil 3, vorzugsweise zusätzlich zu einer Kraftschlussverbindung, eine Formschlussverbindung hergestellt ist. Das Eindringen des Werkstoffs W in die Verzahnung 10 bzw. in dessen Zahnnoten 25 veranschaulicht Fig. 6.
Zur Umformung mittels Radialnieten im Kaltumformverfahren wirkt die Umformkraft stets nur auf eine Teilfläche des Umformendes 24 durch eine wiederholte, insbesondere ellipsenförmige und/oder taumelnde Bewegung eines oberen Gesenks 28. Hierdurch wird mit relativ geringem Kraftaufwand eine Umformung mit Einfließen (Eindringen) des Werkstoffs W des Verbindungsteils 4 in die Verzahnung 10 bzw. in dessen Zahnnuten 25 bewirkt.
Fig. 7 zeigt die Vorrichtung 1 und das Ergebnis des Verfahrens zur Herstellung der Verbindung einer Seilrollenumlenkung als drehbares Bauteil 2 an einer Führungsschiene als drehfestes bzw. feststehendes Trägerbauteil 3. Eine obere und eine untere Seilumlenkrolle, jeweils als drehbares Bauteil 2, und die Führungsschiene als drehfestes Trägerbauteil 3 sind Bestandteil eines Seilfensterhebers 29 eines Kraftfahrzeugs.
Der Seilfensterheber 29 umfasst des Weiteren einen Mitnehmer 30, der mit seiner Funktion als Schienengleiter auf der Führungsschiene gleitend geführt ist, dient zum Verfahren (Mitnehmen) einer (nicht dargestellten) Fahrzeugscheibe entlang der Führungsschiene. Ein Elektromotor 31 mit angekoppeltem Getriebe 32 treibt eine nicht sichtbare Seiltrommel an, auf welcher ein Zugseil 33 aufgewickelt ist. Das Zugseil ist über die Seilumlenkungen als drehbare Bauteile 2 zu dem Mitnehmer 30 geführt, an dem die Fahrzeugscheibe gehalten ist.
Im Zuge einer Drehbewegung des bestromten Elektromotors 31 rotiert die Seiltrommel in eine der Drehrichtungen, wobei das Zugseil 33 auf- und abgewickelt wird. Infolgedessen wird der an dem Zugseil 33 befestigte Mitnehmer 30 und somit die Fahrzeugscheibe beispielsweise aus einer Schließstellung in eine Offenstellung geführt. In entgegengesetzter Drehrichtung wird der Mitnehmer 30 und somit der Fahrzeugscheibe mittels des über die Seilrollenumlenkungen als drehbarer Bauteil 2 geführten Zugseils 33 in die entgegengesetzte Richtung verfahren und dabei die Fahrzeugscheibe - in diesem Beispiel - aus der Öffnungs- in die Schließposition geführt.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der beanspruchten Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1: (Verbindungs-)Vorrichtung
2: drehbares Bauteil/Seilrollenumlenkung
3: drehfestes Trägerbauteil/Führungsschiene
4: Verbindungsteil/Stufenbolzen
4a: erster Teilabschnitt
4b: zweiter Teilabschnitt
4c: dritter Teilabschnitt
5: erste Öffnung
6: zweite Öffnung
7: Lochscheibe
8: Scheibenloch/-öffnung
9: Scheibenseite
10: erste Verzahnung
11: zweite Verzahnung
12: gegenüberliegende Scheibenseite
13: Loch-/Öffnungsrand
14: Innengewinde
15: erste Anlagekontur
16: Teilkontur/Öffnungsrand
17: zweite Anlagekontur
18: Teilkontur/Öffnungsrand
19: (übergeordneter) Träger
20: vierte Öffnung
21: Befestigungsschraube
22: Außengewinde
23: Durchgangsöffnung
24: Umformende
25: Zahnnut
26: Zahn
27: Zahnspitze
28: Gesenk
29: Seilfensterheber
30: Mitnehmer
31: Elektromotor
32: Getriebe
33: Zugseil

d_1,2,3: Außendurchmesser
W: Werkstoff

Claims

Vorrichtung (1) zum Verbinden eines drehbaren Bauteils (2) und eines drehfesten Trägerbauteils (3), insbesondere einer Seilrollenumlenkung und einer Führungsschiene eines Seilfensterhebers (29) eines Kraftfahrzeugs, mittels eines Verbindungsteils (4), das eine erste Öffnung (5) des drehbaren Bauteils (2) und eine zweite Öffnung (6) des drehfesten Trägerbauteils (3) durchgreift,
- wobei auf der dem drehbaren Bauteil (2) gegenüberliegenden Seite des Trägerbauteils (3) eine Lochscheibe (7) mit einer vom Verbindungsteil (4) endseitig durchgriffenen Scheibenöffnung (8) angeordnet ist, wobei die Lochscheibe (7) auf der dem drehfesten Trägerbauteil (3) abgewandten Scheibenseite (9), insbesondere im Bereich der Scheibenöffnung (8), eine erste Verzahnung (10), insbesondere mit einer Innenvielrund- oder Innenvielkantform, aufweist, und

- wobei ein aus der Scheibenöffnung (8) der Lochscheibe (7) herausragendes Umformende (24) des Verbindungsteils (4), insbesondere im Zuge eines Kaltumformverfahrens, derart umgeformt ist, dass Werkstoff (W) des Verbindungsteils (4) in die erste Verzahnung (10) der Lochscheibe (7) eingedrungen und eine formschlüssige Verbindung zwischen der Lochscheibe (7) und dem Verbindungsteil (4) hergestellt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Scheibenöffnung (8) der Lochscheibe (7) auf der dem drehfesten Trägerbauteil (3) zugewandten Scheibenseite (12), insbesondere im Bereich der Scheibenöffnung (8), eine zweite Verzahnung (11) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Folge eines Umformprozesses und/oder durch Aufbringen einer axialen Presskraft auf die Lochscheibe (7) oder auf das Trägerbauteil (3) Werkstoff (W) des Trägerbauteils (3) in die zweite Verzahnung (11) eingedrungen und eine formschlüssige, insbesondere eine kraft- und formschlüssige, Verbindung der Lochscheibe (7) mit dem Trägerbauteil (3) hergestellt ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsteil (4) einen ersten Teilabschnitt (4a) und einen zweiten Teilabschnitt (4b) aufweist, dessen Außendurchmesser (d₂) größer ist als der Außendurchmesser (d₁) des ersten Teilabschnitts (4a).
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsteil (4) einen, insbesondere vom zweiten Teilabschnitt (4b) gebildeten, ersten Anlagebund (15) aufweist, der an einer Teil- oder Öffnungskontur (18) des drehfesten Trägerbauteils (3) anliegt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsteil (4) einen zweiten Anlagebund (17) aufweist, der auf der dem Trägerbauteil (3) abgewandten Bauteilseite des drehbaren Bauteils (2) an einer Teil- oder Öffnungskontur (18) des drehbaren Bauteils (2) anliegt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Verbindungsteil (4) als hohlzylindrischer Stufenbolzen ausgeführt ist, und/oder

- dass das Verbindungsteil (4) ein Innengewinde (14) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Befestigungsschraube (21) mit zum Innengewinde (14) passfähigem Außengewinde (22) zum Festlegen der aus dem Trägerbauteil (3) und dem drehbaren Bauteil (2) sowie der Lochscheibe (7) gebildeten Baugruppe an einem übergeordneten Tragkörper (19), insbesondere an einem Türblech einer Kraftfahrzeugtür.
Fensterheber (29), insbesondere Seilfensterheber, eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Seil- oder Seilrollenumlenkung (2), welche mittels eines Verbindungsteils (4) mit einer Führungsschiene (3) verbunden ist,
- wobei das Verbindungsteil (4) eine (erste) Öffnung (5) der Seil- oder Seilrollenumlenkung (2) und eine (zweite) Öffnung (6) der Führungsschiene (3) durchgreift,

- wobei auf der der Seil- oder Seilrollenumlenkung (2) gegenüberliegenden Seite der Führungsschiene (3) eine Lochscheibe (7) mit einer vom Verbindungsteil (4) endseitig durchgriffenen Scheibenöffnung (8) angeordnet ist,

- wobei die Lochscheibe (7) auf der der Führungsschiene (3) abgewandten Scheibenseite, insbesondere im Bereich der Scheibenöffnung (8), eine erste Verzahnung (10) aufweist, und

- wobei ein aus der Scheibenöffnung (8) der Lochscheibe (7) herausragendes Umformende (24) des Verbindungsteils (4), insbesondere im Zuge eines Kaltumform- oder Radialnietverfahrens, derart umgeformt ist, dass Werkstoff (W) des Verbindungsteils (4) in die erste Verzahnung (10) der Lochscheibe (7), insbesondere zur Herstellung einer formschlüssige Verbindung zwischen der Lochscheibe (7) und dem Verbindungsteil (4), eingedrungen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem drehbaren Bauteil (2) und einem drehfesten Trägerbauteil (3), insbesondere zur Herstellung einer Verbindung einer Seilrollenumlenkung (Umlenkrolle) an einer Führungsschiene eines Fensterhebers (29) gemäß Anspruch 9,
- bei dem ein Verbindungsteil (4), insbesondere ein Stufenbolzen, durch Öffnungen (5, 6) des drehbaren Bauteils (2) und des drehfesten Trägerbauteils (3) hindurchgeführt wird,

- bei dem auf einen die Öffnung (6) des Trägerbauteils (3) durchgreifenden Teilabschnitt (4a) des Verbindungsteils (4) eine Lochscheibe (7) aufgesetzt wird, die auf der dem Trägerbauteil (3) abgewandten Scheibenseite (9), insbesondere im Bereich deren Scheibenöffnung (8), eine Verzahnung (10) aufweist, und

- bei dem ein aus der Scheibenöffnung (8) der Lochscheibe (7) herausragendes Umformende (24) des Verbindungsteils (4), insbesondere in einem Kaltumformverfahren, vorzugsweise mittels Radialnieten, umgeformt und dabei Werkstoff (W) des Umformendes (24) in die Verzahnung (10) der Lochscheibe (7) eingebracht und ein Formschluss, insbesondere ein Kraft- und Formschluss, zwischen der Lochscheibe (7) und dem Verbindungsteils (4) hergestellt wird.