Befestigungselement für Fahrzeugteile
Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement für Fahrzeugteile, insbesondere zur Befestigung eines Hitzeschildes an einem bolzenförmigen Befestigungsraittel einer Karosserie, mit einer Krallenscheibe und einer an Krallen der Krallenscheibe gehaltenen Federscheibe, wobei die Krallenscheibe eine Öffnung aufweist und die Federscheibe mit dem bolzenförmigen Befestigungsmittel verrastbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein mit einem solchen Befestigungselement versehenes Fahrzeugteil, insbesondere Hitzeschild.
Ein Befestigungselement der genannten Art ist aus der DE 101 38 354 Cl bekannt und umfasst eine Federscheibe, welche in einer als Oberteil ausgeführten Krallenscheibe fixiert ist, sowie ein als Unterteil ausgeführtes Gegenstück zur Krallenscheibe. Zum Anbringen des bekannten Befestigungseleinents an einer zu befestigenden plattenförmigen Verkleidung, wird zunächst die Krallenscheibe auf eine Bohrung der Verkleidung gesetzt. Anschließend wird das Unterteil von der anderen Seite der Verkleidung mit der Krallenscheibe verrastet. Dazu weist das Unterteil eine Mehrzahl von mit Rastnasen versehenen Zungen auf, die durch die Bohrung geführt und auf der Gegenseite der Verkleidung mit einer dafür ausgebildeten Außenstufe der Krallenscheibe verrastet werden. Anschließend wird noch die Federscheibe in die Krallenscheibe eingesetzt, bevor die Verkleidung mittels
des Befestigungselements an einem Gewindebolzen einer Karosserie angebracht wird.
unbefriedigend an derartigen Befestigungselementen sind der relativ hohe Aufwand für die Montage des Befestigungselements an der Verkleidung bzw. dem Fahrzeugteil und die hohen Herstellungskosten für die einzelnen Bauteile des Befestigungselements . Es müssen hier stets mehrere Bauteile parallel zueinander mit hoher Präzision hergestellt werden, um Fehler bei der späteren Montage möglichst ausschließen zu können. Im Zusammenhang mit der Montage des Befestigungselements an einem Fahrzeugteil besteht noch weiteres Verbesserungspotential hinsichtlich der hierfür benötigten Taktzeiten. Schon eine geringe Reduzierung der Taktzeiten führt zu einer erheblichen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, wenn die Anzahl der montierten Befestigungselemente bzw. die Anzahl von mit Befestigungselementen versehenen Fahrzeugteilen, insbesondere Verkleidungen, insgesamt deutlich erhöht werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das schneller montiert und kostengünstiger hergestellt werden kann als dies bei herkömmlichen Befestigungselementen dieser Art der Fall ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch das wenigstens eine Klippelement ist es möglich, die Krallenscheibe einfach auf ein zu befestigendes Fahrzeugteil, insbesondere Hitzeschild aufzusetzen. Dazu
muss lediglich das wenigstens eine Klippelement durch die Bohrung geführt werden. Ohne zusätzliche Mittel verrastet die Krallenscheibe und damit das Befestigungselement als solches mit dem Fahrzeugteil, denn das Fahrzeugteil gelangt infolge des Durchsteckens des wenigstens einen Klippelements in den Bereich der mindestens einen Hinterschneidung. Dort ist das Fahrzeugteil nach beiden Seiten gegenüber einem unbeabsichtigten Lösen der Rastverbindung gehalten.
Mit anderen Worten kann das Befestigungselement von lediglich einer Seite mit dem zu befestigenden Fahrzeugteil, z.B. einem Hitzeschild oder einer schallisolierenden Verkleidung verbunden werden. Ein umständliches Verbinden zweier Teile von einander gegenüberliegenden Seiten des zu befestigenden Fahrzeugteils ist nicht mehr erforderlich. Es reicht aus, das Befestigungselement von einer Seite in eine geeignete Bohrung des Fahrzeugteils hinein zu drücken. Dabei werden das wenigstens eine Klippelement und/oder das Fahrzeugteil zumindest partiell elastisch deformiert. Nachdem das Befestigungseiement durch die Öffnung hindurch gesteckt ist, geht diese Deformation zumindest teilweise zurück und gelangt das Fahrzeugteil abschnittsweise in die Hinterschneidung. Deshalb kann man auch von „Einklippsen" des Befestigungselements sprechen.
Das Befestigungselement ist anschließend unverlierbar mit dem Fahrzeugteil verbunden, da die Verbindung nur durch eine erneute Deformation gelöst werden kann. Hierzu sind allerdings Kräfte erforderlich, die deutlich größer sind als die Kräfte, welche beim Anbringen des Fahrzeugteils
an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs auf das Befestigungselement einwirken.
Dies schließt jedoch nicht aus, dass das Befestigungselement durch gezieltes Aufbringen einer Kraft, die der beim Verbinden des Befestigungselements mit dem Fahrzeugteil entgegengerichtet ist, wieder separiert und anschließend wiederverwendet oder durch eine andere Befestigungsvorrichtung ersetzt werden kann. Letztlich wird durch die Erfindung auch eine deutlich höhere Flexibilität hinsichtlich einer eventuellen Demontage des Befestigungεelements erzielt.
Vorteilhaft ist es bei der Erfindung weiter, dass nun nur noch zwei Bauteile benötigt werden, um ein mit einem Bolzen, insbesondere Gewindebolzen verrastbares Befestigungselement zu bilden. Da insgesamt weniger Bauteile gefertigt werden müssen und dabei auch weniger Material benötigt wird, können Kosten in erheblichem Umfang eingespart werden. Wie zuvor bereits dargelegt worden ist, werden diese Einsparungen auch nicht durch einen höheren Montageaufwand zunichte gemacht. Gerade das Gegenteil ist der Fall.
Die Erfindung ist nicht auf Befestigungselemente für spezielle Fahrzeugteile, insbesondere Verkleidungen beschränkt. Gleichwohl sind erfindungsgemäße Befestigungselemente insbesondere für die Befestigung von Hitzeschilden und Schallabsorbern vorteilhaft, da diese häufig dadurch montiert werden, dass Befestigungselemente der eingangs genannten Art auf Bolzen, insbesondere Gewindebolzen oder Rillen aufweisende Profilbolzen geschoben wird. Folglich handelt es sich bei dem Befestigungsmittel
auch vorzugsweise um einen derartigen Bolzen, wenn gleich auch andere aus dem Stand der Technik bekannte und für die entsprechende Verwendung geeignete Befestigungsmittel denkbar sind.
Des Weiteren ist das Befestigungselement zum Anbringen einer Verkleidung an einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs besonders bevorzugt . Insbesondere können dort in der Nähe von heißen Teilen des Auspuffs Hitzeschilde angeordnet werden, um den Unterboden oder angrenzende Bauteile vor Hitze zu schützen. Ferner können dort auch angrenzend zu Schallquellen als Schallabsorber ausgebildete Verkleidungen mittels eines oder mehrerer erfindungsgemäßer Befestigungselemente angebracht werden, um den Geräuschpegel im Innenraums des Kraftfahrzeugs zu verringern.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Befes- tigungselements ist das wenigstens eine Klippelement zwischen Hinterschneidung und freiem Ende als Distanz- stück verlängert. Auf diese Weise wird eine Mindestdistanz zwischen dem Fahrzeugteil und der Karosserie sichergestellt. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn metallische Verkleidungen, insbesondere Hitzeschilde an eine ebenfalls metallische Karosserie angebracht werden. Insbesondere bei der Verwendung unterschiedlicher Metalle wird dadurch die Gefahr von Kontaktkorrosion sicher ausgeschlossen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Befestigungselements sieht vor, dass das freie Ende des wenigstens einen Klippelements gegenüber einem zur Anlage an dem Fahrzeugteil oder Hitzeschild bestimmten Abschnitt
der Krallenscheibe um eine Länge vorsteht, die mindestens das Zweifache der Dicke des verrasteten Randbereichs des Fahrzeugteils oder Hitzeschildes beträgt.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung weist das Befestigungselement am freien Ende des wenigstens einen Klipp- elements eine vorzugsweise ringförmige Anlagefläche zur Anlage an der Karosserie auf. Diese Anlagefläche gewährleistet, dass die gegebenenfalls gewünschte Distanz zwischen Karosserie und dem daran montierten Fahrzeugteil sicher eingehalten wird. Wäre das Befestigungselement dagegen nur punktuell an der Karosserie abgestützt, könnte die Abstützung verrutschen oder sich verbiegen, wodurch sich die Distanz zwischen dem Fahrzeugteil und der Karosserie unzulässig verringern könnte.
Damit die Montage des Befestigungselements ohne erhöhten Aufwand erfolgen kann, bietet es sich an, dass die Krallenscheibe außerhalb der Öffnung eine flächige Anlage zur Anlage an dem zu befestigenden Fahrzeugteil aufweist und das wenigstens eine Klippelement senkrecht zu der flächigen Anlage nach außen absteht. Dann können beispielsweise zwei voneinander getrennte Seiten des Befes- tigungselements geschaffen werden, wobei eine für die Aufnahme der Federscheibe und die andere für das Einführen in die und Einklippsen in der Öffnung ausgebildet wird. Diese beiden Seiten sind dann letztlich durch die flächige Anlage voneinander getrennt. Auch kann dann keiner der Bereiche des Befestigungselements eine Behinderung hinsichtlich der Funktionalität des jeweils anderen Bereichs hervorrufen.
Wenn das erfindungsgemäße Befestigungselement mehrere Klippelemente aufweist, dann ist es besonders zweckmäßig, wenn die Klippelemente gleichmäßig über den Umfangs der Öffnung verteilt vorgesehen sind. Auf diese Weise können die auf das Befestigungselement übertragenen Kräfte gleichmäßig - ohne Belastungsspitzen - auf das Fahrzeugteil übertragen werden und umgekehrt.
Um die Kräfte zu erhöhen, die erforderlich sind, um das Befestigungselement wieder von dem Fahrzeugteil zu trennen, kann das wenigstens eine Klippelement als im Wesentlichen geschlossener Kragen ausgebildet sein. Das bedeutet, dass der Kragen im Wesentlichen eine geschlossene Form ähnlich einem Rohrstück oder dergleichen aufweist.
Bei dem Kragen kann es so sein, dass dieser einen Schlitz oder auch mehrere Schlitze aufweist, deren Breite beim Durchstecken des Befestigungselements aufgrund der Deformation des Kragens kleiner wird. Sind mehrere Schlitze vorgesehen, sind diese wiederum vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Kragens verteilt. Der Kragen kann aber auch vollständig geschlossen ausgestaltet sein, was unter anderem den Vorteil mit sich bringt, dass der Kragen dann bevorzugte Eigenschaften hinsichtlich seiner Funktion als Distanzstück aufweist. Durch die geschlossene Form, bei der es sich vorzugsweise um eine zylindrische Form handelt, kann der Kragen große Kräfte aufnehmen, ohne dass die Gefahr einer Verformung und daran angeschlossen einer Unterschreitung des Mindest- abstands zwischen dem Fahrzeugteil und der Karosserie besteht .
Dabei ist es grundsätzlich von Vorteil, insbesondere bei einer Karosserie mit unebener Oberfläche, wenn die Anlagefläche am freien Ende des Kragens möglichst groß ist. So ist die Gefahr eines Verrutschens oder einer Verformung vermindert. Dies gilt unabhängig davon, ob der Kragen einen Schlitz oder mehrere Schlitze aufweist oder nicht. Auch bei lediglich einzelnen Klippelementen kann eine größere Anlagefläche am freien Ende derselben vorteilhaft sein.
Bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Befestigungselements ist die Hinterschneidung vollständig umlaufend am Kragen vorgesehen. Derartige Kragen sind einfach herzustellen und führen zu einer gleichmäßigen Krafteinwirkung beim Verbinden auf das Fahrzeugteil bzw. das Befestigungselement sowie zu einer gleichmäßigen Kraftverteilung bei der Einwirkung äußerer Kräfte auf die mit der Karosserie verbundenen Bauteile. Ungeachtet dessen kann es aber im Einzelfall vorteilhaft sein, wenn die Hinterschneidung partiell unterbrochen ist. Unter Umständen kann dann auch der Rand der Bohrung des zu befestigenden Fahrzeugteils mit mit den Hinterschnei- düngen korrespondierenden Vorsprüngen oder Aussparungen versehen werden. Hierdurch ist es etwa möglich, ein Verdrehen von Befestigungselement und befestigtem Fahrzeugteil zu verhindern.
Für das Einfügen (Verrasten) des Kragens ist bevorzugt, wenn der Kragen wenigstens eine die Hinterschneidung bildende Wulst aufweist. Selbstverständlich kann an einem Kragen alternativ oder zusätzlich auch eine Einschnürung desselben vorgenommen werden, um eine Hinterschneidung auszubilden. In den meisten Fallen ist es jedoch bevor-
zugt, wenn eine Wulst ausgebildet ist. Diese wird vorzugsweise durch eine lokale Aufweitung des Umfangs des Kragens erzeugt .
Insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung des Fahr- zeugteils als Hitzeschild bietet es sich an, wenn die Krallenscheibe oder gar das gesamte Befestigungselement aus Aluminium oder einem Aluminiummaterial gebildet ist. Da Aluminium ein vergleichsweise teures Material ist, kommen die Vorteile hinsichtlich der günstigen Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Befestigungselements besonders zum Tragen.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ferner ein Fahrzeugteil, insbesondere Hitzeschild, mit einer Bohrung und einem in der Bohrung verrasteten Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein Befestigungselement mit einein Abschnitt eines zu befestigenden Fahrzeugteils in Schnittdarstellung entlang der Linie A - A der Fig. 2;
Fig. 2 das Befestigungselement aus Fig. 1 in Draufsicht; und
Fig. 3 das Befestigungselement der Fig. 1 in Verbindung mit einem an einer Karosserie angebrachten Gewindebo1zen .
In Fig. 1 ist ein Befestigungselement 1 dargestellt, das aus zwei Teilen, nämlich einer Krallenscheibe 2 und einer Federscheibe 3 besteht. Die Krallenscheibe 2 weist eine scheibenförmige, flächige Anlage 4 auf, die an einem zu befestigenden Fahrzeugteil 5, beispielsweise einer schallabsorbierenden Verkleidung oder einem Hitzeschild anliegt. Bei dem mit 5 bezeichneten Bauteil kann es sich insbesondere um ein Trägerblech eines mehrere Metallfolien aufweisenden Hitzeschildes handeln.
Die Krallenscheibe 2 weist eine zentrale Öffnung 6 auf, welche mit einem Durchbruch oder einer Bohrung 7 in dem Fahrzeugteil 5 im Wesentlichen in Deckung ist. Oberhalb der flächigen Anlage 4 der Krallenscheibe befindet sich eine Aufnahme zum Einsetzen der Federscheibe 3, die durch drei gleichmäßig über den Umfang der Krallenscheibe 2 angeordnete Biegelaschen 2.1 gehalten wird. Dies ist insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich.
Die Federscheibe 3 weist radial auswärts gerichtete Auflagelappen 3.2 auf, welche über Federschenkel 3.3 mit einem inneren, umlaufenden Ringteil 3.4 verbunden sind. An dem Ringteil 3.4 sind radial nach innen gerichtete Rastnasen 3.5 angeformt, die zwischen sich eine etwa sternförmig ausgebildete Ausnehmung 3.6 definieren. Die Rastnasen 3.5 sind ebenso wie die Federschenkel 3.3 federnd ausgebildet. Selbstverständlich ist die Ausbildung der Feder≤cheibe 3 nicht auf die dargestellte Form beschränkt. Die Federscheibe 3 kann auch anders geformte Rastnasen aufweisen, die gegebenenfalls keine sternförmige Ausnehmung 3.6 definieren, sondern beispielsweise eine ovale oder eine elliptische Ausnehmung. Ebenso müssen nicht mehrere gleichmäßig am Umfang verteilt ange-
ordnete Rastnasen 3.5 vorhanden sein, sondern es kann auch ausreichen, zum Beispiel nur zwei einander gegenüberliegende Rastnasen vorzusehen, die zwischen sich eine entsprechende Ausnehmung definieren.
Bevor die Federscheibe 3 in die Aufnahme der Krallenscheibe 2 eingesetzt ist, stehen die Biegelaschen (Krallen) 2.1 zunächst im Wesentlichen senkrecht von der flächigen Anlage 4 ab. Nachdem die Federscheibe 3 eingesetzt ist, werden die Krallen 2.1 in Richtung der Öffnung 6 gebogen, so dass die Federscheibe 3 unverlierbar mit der Krallenscheibe 2 verbunden ist. Die Krallenscheibe 2, insbesondere die Position der umgebogenen Biegelaschen 2.1 ist so bemessen, dass die eingesetzte Federεcheibe 3 in der Krallenscheibe 2 drehbar gehalten ist.
Die Öffnung 6 der Krallenscheibe 2 ist von einem Kragen 8 umfasst, der senkrecht zu dem scheibenförmigen Abschnitt 4 nach außen absteht und weg von der Federscheibe 3 weist. Der Kragen 8 ist als Klippelement ausgeführt. Er weist einen Wulst 9 sowie eine Hinterschneidung 10 auf. Bei dem hier bereits montiert dargestellten Befestigungselement 1 erstreckt sich der Kragen 8 vollständig durch den Durchbruch bzw. die Bohrung 7, während die übrigen Teile der Krallenscheibe 2, also die flächige Anlage 4 und die Aufnahme für die Federscheibe 3, auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugteils 5 angeordnet sind.
Das Befestigungselement 1 ist im Wesentlichen rotations- syiranetrisch ausgebildet. Dementsprechend ist der Durchbruch 7 in dem Fahrzeugteil 5 kreisförmig und der Kragen
8 der Krallenscheibe 2 unter Vernachlässigung des Wulstes
9 und der sich diesem anschließenden Hinterschneidung 10
zylindrisch. Diese Ausgestaltung ist bevorzugt, jedoch nicht zwingend erforderlich.
Der Wulst 9 des Kragens 8 ist dadurch gebildet, dass der Durchmesser des Kragens 8 an einer Stelle vergrößert worden ist. Dies geschieht vorzugsweise durch eine plastische Verformung des Kragens 8 von innen heraus . Angrenzend zu dem Wulst 9 auf der der Federscheibe 3 zugewandten Seite ergibt sich durch die Aufweitung des Kragens 8 die Hinterschneidung 10.
Die Distanz zwischen der flächigen Anlage 4 und dem Wulst 9 ist so gewählt, dass sie in etwa der Dicke des Fahrzeugteils 5 entspricht. Die Distanz kann natürlich auch etwas kleiner als die Dicke des Fahrzeugteils 5 gewählt werden .
Fig. 1 zeigt weiterhin, dass der Kragen 8 länger ausgebildet ist, als es für das eigentliche Einklippsen des Befestigungselements 1 in den Durchbruch 7 des Fahrzeugteils 5 erforderlich wäre. Durch diesen Überstand, der die Funktion eines Distanzstücks hat, wird sichergestellt, dass das Fahrzeugteil 5 im montieren Zustand mit Abstand zu der es tragenden Karosserie angeordnet ist (vgl. Fig. 3 } . Am freien Ende des Kragens 8 ist eine Anlagefläche 11 zur Anlage an einem Karosserieblech 12 vorhanden .
In Fig. 3 ist das Befestigungselement 1 in Verbindung mit einem an einem Karosserieblech 12 angebrachten Gewindebolzen (Befestigungsdorn) 13 dargestellt. Fig. 3 zeigt, dass die Befestigung des Gewindes 14 in der Federscheibe 3 stets unter Vorspannung erfolgt, indem die Feder-
Schenkel 3.3 und die Rastnasen 3.5 eine Zugwirkung auf den Bolzen 13 und damit auf den Befestigungsbereich des Karosserie 12 ausüben, welcher dadurch unter entsprechender FederSpannung mit dem Fahrzeugteil 5 verbunden ist.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind eine Vielzahl von Varianten möglich, die auch bei abweichender Gestaltung von dem in den Ansprüchen angegebenen Erfindungsgedanken Gebrauch machen. So kann beispielsweise das als geschlossener Kragen 8 ausgeführte Klippelement auch mit einem oder mehreren Schlitzen versehen sein, die dann gleichmäßig über den Umfang der Öffnung verteilt angeordnet sein können.