WO2015144308A1 - Befestigungselement aus kunststoff mit selbstschneidendem und sicherndem gewinde für bauteile - Google Patents

Befestigungselement aus kunststoff mit selbstschneidendem und sicherndem gewinde für bauteile Download PDF

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WO2015144308A1
WO2015144308A1 PCT/EP2015/000635 EP2015000635W WO2015144308A1 WO 2015144308 A1 WO2015144308 A1 WO 2015144308A1 EP 2015000635 W EP2015000635 W EP 2015000635W WO 2015144308 A1 WO2015144308 A1 WO 2015144308A1
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WO
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fastening element
hole
threaded bolt
fastener
plastic
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PCT/EP2015/000635
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Manuel Friedl
Arne SCHÖNEFELD
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Elringklinger Ag
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • B60R13/0861—Insulating elements, e.g. for sound insulation for covering undersurfaces of vehicles, e.g. wheel houses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D35/00—Vehicle bodies characterised by streamlining
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/006—Non-metallic fasteners using screw-thread
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/005—Nuts or like thread-engaging members into which threads are cut during screwing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • B60R2013/0807—Arrangements of fasteners or clips specially adapted therefore

Definitions

  • Fastening element made of plastic with self-tapping and locking
  • the invention relates to a fastener made of plastic with self-tapping thread, a use of the fastener for fastening components, as well as a vehicle comprising such a fastener.
  • German Utility Model DE 203 07 622 U1 which relates to a screw for attaching an attachment to a plastic wall with a plastic screw.
  • Plastic screw is made of a plastic that is harder than the plastic of the plastic wall, and is provided with a self-tapping thread that cuts into the plastic wall, so that a self-locking screw connection is formed.
  • self-tapping screws are cut into a material, chip material can accumulate, which is interposed between the thread and the material and leads to an increase in the torque required for turning the screw.
  • the object of the invention is to provide a self-tapping fastener in which changes of the screwing on a thread
  • a fastening element for screwing onto a threaded bolt comprising a formed by a recess rotationally symmetrical hole of an inner diameter which is larger than that
  • Threaded bolt wherein at least one in the longitudinal direction of the hole extending chip receiving groove in the wall of the recess which forms the hole, is formed. It is provided that the fastening element in each case has a lower hardness than the threaded bolt to which it is screwed.
  • Threaded bolt is placed and rotated under pressure in the thread direction. Between the incising threaded bolt and the wall of the recess thus creates a self-locking screw.
  • the wall of the recess now has at least one chip-receiving groove extending in the longitudinal direction of the recess, wherein each direction, which is not perpendicular to the axis of the recess, is detected in the longitudinal direction. Chip material, which is separated during the cutting of the thread in the wall of the recess of this, is transported during the rotation of the thread relative to the wall until it is a
  • chip material is deposited, whereby it causes no additional frictional forces during rotation of the thread.
  • chip material is understood as meaning any material of the wall which is released from the wall in the course of screwing onto the thread of the threaded bolt, that is to say not only macroscopic chips but in particular also microscopically or submicroscopically small particles. Due to the fact that the chip material can be deposited in the at least one chip receiving groove and additional
  • Frictional forces are minimized, advantageously a substantially constant torque allows, or taking into account the fact that with increasing cutting of the thread in the wall of the recess, the support surface and thus friction surface between the fastener and the threaded bolt is increasingly increased, a substantially uniform
  • Torques or torque curves are based, it being ensured that the achievement of a predetermined maximum torque is not erroneously caused by chip material.
  • the total volume of the at least one Spanfactnut is provided so dimensioned that it corresponds at least to the volume of the accumulated chip material, which can be determined, for example, approximately as the volume of the proportion of the thread, which is to engage securely in the wall of the recess.
  • the at least one chip receiving groove may have any desired shape, for example a roundish, in particular a substantially semicircular cross section, or a polygonal, for example a triangular, quadrangular or polygonal cross section.
  • the fastener may take any of the forms that can be easily selected by those skilled in the knowledge of the spirit and the intended use.
  • Non-limiting examples of such developments are disk shapes, such as round or oval disk shapes, or polygonal ones
  • Disc shapes such as three-, four- or hexagonal disc shapes.
  • Threaded bolt provides required rotationally symmetrical hole, having one or more further recesses.
  • the hole of the fastener is a blind hole.
  • This embodiment is suitable for providing a fastening means with a substantially smooth surface, which advantageously low aerodynamic resistances can be achieved and further penetration of liquid or
  • Fastener is prevented in the direction of the blind hole and thus in the direction of the threaded bolt.
  • the hole of the fastening means is a
  • a plurality of chip receiving grooves are provided in the wall of the recess, for example two to eight
  • the chip receiving grooves are preferably evenly distributed, that is arranged parallel to each other along the wall.
  • the total volume of the chip or grooves is preferably sized to equal or slightly exceed, for example, by 5 to 50 percent, such as 10 to 30 percent, of the total volume of expected chip material.
  • Torque are reduced in view of the current friction forces caused by the separated chip material during rotation of the fastener on the threaded bolt and until the next Spanfactnut.
  • the chip removal grooves can have a round or angular cross-section.
  • Chip receiving groove at an angle to the axial direction of the hole. Accordingly, when viewed spatially, it forms a helix or partial helix along the surface of the recess. If a plurality of chip receiving grooves are present, they preferably assume the same angle with respect to the axial direction.
  • the rotationally symmetric hole is cylindrical
  • Fasteners are advantageously suitable for screwing on likewise cylindrically shaped threaded bolt.
  • the hole is conical, which also includes frusto-conical shapes, such as in execution as a fastener with blind hole.
  • the cone angle is in special developments of the embodiment 0.1 ° to 15 °, for example 0.5 ° to 12.5 °, in particular 1 ° to 10 °. such
  • Fasteners are for example advantageously suitable for screwing on conical, including frustoconical threaded bolt. Furthermore, however, such fastening means are also advantageously suitable for screwing onto cylindrical threaded bolts. In this case, the inner diameter of the
  • the conical hole is frusto-conical, wherein the inner diameter of the top surface of the truncated cone, ie the surface with the smallest diameter of the truncated cone, is greater than the thread base diameter of
  • hybrid forms of cylindrical and conical holes for example for receiving threaded bolts with a cylindrical basic shape, which are conically tapered at one end.
  • the fastening means comprises a
  • Handling projection which advantageously facilitates gripping of the fastener by a user and / or a screwing onto a threaded bolt.
  • the handling projection is formed four or hexagon-like.
  • This four- or hexagonally shaped projection is for example matched to a handling tool with a likewise four- or hexagonal nut for engagement in the projection, so that by means of the handling tool, the fastening means can be screwed onto the threaded bolt.
  • the fastener is disc-like, wherein the hole is arranged centrally and is formed on one side of the handling projection.
  • the projection has a smaller diameter than the disk-like design
  • the fastening element comprises one or more plastics, metals or metal alloys, or combinations thereof, or consists of one or more of the aforementioned representatives. According to a special
  • the fastening element consists of a plastic.
  • plastics including polyamide, polyacrylic, polycarbonate, polyetheretherketone, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinylidene fluoride, and polyurethane, which may optionally contain carbon fibers or glass fibers as reinforcing elements .
  • plastics for the production of fasteners are polyamides, in particular PA 6, PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12, PA 11 and PA 12.
  • the plastic is polyamide, polyetheretherketone or
  • Fastener is bolted to a threaded bolt made of metal.
  • the object is achieved by the use of a
  • the component is a heat shield of a vehicle, in particular of the motor vehicle, which is fastened to the vehicle, for example to the vehicle underbody.
  • plastic fasteners are used for this purpose, which meet the corresponding requirements for load capacity,
  • examples of preferred plastics are polyamides, in particular PA 6, PA 6.6, PA 6.10 and PA 6.12, in particular PA 6.6 and PA 6.10, and polyetheretherketones or polyvinylidene fluoride.
  • Advantageously can be characterized cost-effective fasteners, for example by per se professional
  • the object of the invention is also achieved a vehicle, in particular a
  • Fig. 1 is a fastener in plan view and spatial view
  • Fig. 2 are sectional views of fasteners in a three-dimensional view
  • Fig. 3 is a perspective view of a fastener with a heat shield.
  • Figure 1 shows in the left part of the figure 1A is a plan view and in the right part of Figure 1B is a three-dimensional view of a fastener 1 with a rotationally symmetrical hole 3.
  • the rotationally symmetrical hole 3 comprises four chip receiving grooves 5a, 5b, 5c, 5d, receive the chip material, which at Screwing a threaded bolt 7, not shown, formed in the hole 3.
  • the fastening element 1 is designed as a whole disc-like and further comprises a handling projection 9 which is hexagonal, wherein the rotationally symmetrical hole 3 through the disc-like fastener 1 with the molded thereon
  • Handling projection 9 extends.
  • the handling projection 9 allows, for example, the attachment of a wrench as a handling instrument to screw the fastener 1 on a threaded bolt 7. From the left part of the figure 1A it can be seen that in the example shown, the rotationally symmetrical hole 3 is cylindrical and the chip receiving grooves 5a, 5b, 5c, 5d a in
  • the fastening element 1 is preferably made of a plastic and can be produced in one piece, for example by injection molding.
  • the plastic can be selected suitably by a person skilled in the art so that it has the required hardness and temperature resistance.
  • Figure 2 shows in the left part of the figure 2A and the right part of the figure 2B spatial
  • the sectional plane extends substantially centrally through the rotationally symmetrical hole 3, so that a total of three chip receiving grooves 5a, 5b, 5d are shown, the chip receiving groove 5a being completely and the other two chip receiving grooves 5b and 5d partially shown.
  • the right part of the figure 2B shows a further sectional view with a slightly modified sectional plane, which in the left part of the figure 2A
  • Spanfactnut 5d no longer detected.
  • a cone-shaped input area 11 can be seen in the hole 3, which facilitates placement on a threaded bolt 7.
  • Part 2C shows an example of a particular development of the fastener 1, wherein the hole 3 is not cylindrical, but frusto-conical, so that the wall of the hole 3 forming recess with respect to the cone axis of the hole 3 a
  • Figure 3 shows a fastener 1 in a spatial sectional view, now a threaded bolt 7 is guided through the hole 3.
  • the thread of the threaded bolt 7 intersects on the side shown in Figure 3 above in the wall of the
  • Cutting plane is the Spanfactnut 5a.
  • a heat shield 13 is shown in Figure 3, which is fixed to a vehicle underbody 17, which in turn is representative of any part of a vehicle, in particular a motor vehicle, on the components can be attached.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement (1) zum Aufschrauben auf einen Gewindebolzen, umfassend ein von einer Ausnehmung gebildetes rotationssymmetrisches Loch (3) eines Innendurchmessers, der größer ist als der Gewindegrunddurchmesser und kleiner als der Gewindeaußendurchmesser des Gewindebolzens, wobei mindestens eine in Längsrichtung der Ausnehmung sich erstreckende Spanaufnahmenut (5) in der Ausnehmung des Durchbruchs ausgebildet ist und das Befestigungselement (1) eine geringere Härte aufweist als der Gewindebolzen.

Description

Befestigungselement aus Kunststoff mit selbstschneidendem und sicherndem
Gewinde für Bauteile
Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement aus Kunststoff mit selbstschneidendem Gewinde, eine Verwendung des Befestigungselements zur Befestigung von Bauteilen, sowie ein Fahrzeug, umfassend ein derartiges Befestigungselement.
Ein derartiges gattungsgemäßes Befestigungselement ist offenbart im deutschen Gebrauchsmuster DE 203 07 622 U1 , das eine Schraubverbindung zur Befestigung eines Anbauteils an einer Kunststoffwand mit einer Kunststoffschraube betrifft. Die
Kunststoffschraube besteht aus einem Kunststoff, der härter ist als der Kunststoff der Kunststoffwand, und ist mit einem selbstschneidenden Gewinde versehen, das sich in die Kunststoffwand schneidet, so dass eine selbsthemmende Schraubverbindung entsteht. Beim Einschneiden derartiger selbstschneidender Schrauben in ein Material kann Spanmaterial anfallen, das sich zwischen dem Gewinde und dem Material einlagert und zu einer Erhöhung des für das Drehen der Schraube erforderlichen Drehmoments führt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein selbstschneidendes Befestigungsmittel bereitzustellen, bei dem Änderungen des zum Aufschrauben auf ein Gewinde
erforderlichen Drehmoments durch angefallenes Spanmaterial verringert oder minimiert werden.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist in einem ersten Aspekt gelöst durch ein Befestigungselement zum Aufschrauben auf einen Gewindebolzen, umfassend ein von einer Ausnehmung gebildetes rotationssymmetrisches Loch eines Innendurchmessers, der größer ist als der
1
BESTÄTIGUNGSKOPIE Gewindegrunddurchmesser und kleiner als der Gewindeaußendurchmesser des
Gewindebolzens, wobei mindestens eine in Längsrichtung des Loches sich erstreckende Spanaufnahmenut in der Wandung der Ausnehmung, die das Loch bildet, ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass das Befestigungselement jeweils eine geringere Härte aufweist als der Gewindebolzen, auf den es aufgeschraubt wird.
Durch die Abmessungen des rotationssymmetrischen Lochs, dessen Durchmesser zwar einen Durchtritt des Gewindebolzen mit seinem Gewindegrunddurchmesser ermöglicht, jedoch geringer ist als der Gewindeaußendurchmesser des Gewindebolzens, wird sichergestellt, dass sich das Gewinde des Gewindebolzens in die Wandung der
Ausnehmung einschneidet, wenn das Loch des Befestigungselements auf dem
Gewindebolzen aufgesetzt und unter Druck in Gewinderichtung gedreht wird. Zwischen dem sich einschneidenden Gewindebolzen und der Wandung der Ausnehmung entsteht so eine selbsthemmende Schraubverbindung. Die Wandung der Ausnehmung weist nun mindestens eine sich in Längsrichtung der Ausnehmung erstreckende Spanaufnahmenut auf, wobei unter Längsrichtung jede Richtung erfasst ist, die nicht senkrecht auf der Achse der Ausnehmung steht. Spanmaterial, das während des Einschneidens des Gewindes in die Wandung der Ausnehmung von dieser abgetrennt wird, wird während des Drehens des Gewindes relativ zur Wandung transportiert, bis es eine
Spanaufnahmenut erreicht. In dieser wird der Spanmaterial abgelagert, wodurch es während des Drehens des Gewindes keine zusätzlichen Reibungskräfte verursacht. Unter Spanmaterial wird vorliegend jegliches Material der Wandung verstanden, das im Zuge des Aufschraubens auf das Gewinde des Gewindebolzens von der Wandung freigesetzt wird, also nicht nur makroskopische Späne, sondern insbesondere auch mikroskopisch oder submikroskopisch kleine Partikel. Durch den Umstand, dass sich das Spanmaterial in der mindestens einen Spanaufnahmenut ablagern kann und zusätzliche
Reibungskräfte minimiert werden, wird vorteilhaft ein im Wesentlichen gleich bleibendes Drehmoment ermöglicht, beziehungsweise unter Berücksichtigung des Umstandes, dass mit zunehmendem Einschneiden des Gewindes in die Wandung der Ausnehmung die Auflagefläche und damit Reibungsfläche zwischen dem Befestigungselement und dem Gewindebolzen zunehmend vergrößert wird, ein im Wesentlichen gleichmäßig
ansteigendes Drehmoment. Bei Montagevorgängen können somit normierte
Drehmomente beziehungsweise Drehmomentverläufe zugrunde gelegt werden, wobei sichergestellt ist, dass das Erreichen eines vorgegebenen maximalen Drehmoments nicht fälschlicherweise durch Spanmaterial verursacht wird.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Gesamtvolumen, das von der wenigstens einen Spanaufnahmenut bereitgestellt wird, so bemessen, dass es wenigstens dem Volumen des angefallenen Spanmaterials entspricht, welches beispielsweise näherungsweise als das Volumen des Anteils des Gewindes bestimmt werden kann, der sichernd in die Wandung der Ausnehmung eingreifen soll. Die wenigstens eine Spanaufnahmenut kann eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise einen rundlichen, insbesondere einen im Wesentlichen halbrunden Querschnitt, oder einen eckigen, beispielsweise einen dreieckigen, viereckigen oder mehreckigen Querschnitt.
Das Befestigungselement kann beliebige Formen annehmen, die vom Fachmann in Kenntnis des Erfindungsgedankens und der beabsichtigten Verwendung leicht gewählt werden können. Nicht-begrenzende Beispiele für entsprechende Weiterbildungen sind Scheibenformen, wie etwa runde oder ovale Scheibenformen, oder mehreckige
Scheibenformen, wie etwa drei-, vier- oder sechseckige Scheibenformen. Zur
Gewichtsersparnis, aus Gründen der Passform oder aus gestalterischen Gründen können die Scheiben zusätzlich zu der Ausnehmung, die das für das Aufnehmen des
Gewindebolzens erforderliche rotationssymmetrische Loch bereitstellt, eine oder mehrere weitere Ausnehmungen aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Loch des Befestigungselements ein Sackloch. Diese Ausführungsform ist geeignet zur Bereitstellung eines Befestigungsmittels mit einer im Wesentlichen glatten Oberfläche, wodurch vorteilhaft geringe aerodynamische Widerstände erzielbar sind und weiterhin ein Eindringen von Flüssigkeit oder
Schmutzpartikeln von der dem Sackloch entgegengesetzten Oberfläche des
Befestigungsmittels in Richtung des Sacklochs und somit in Richtung des Gewindebolzen verhindert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Loch des Befestigungsmittels ein
Durchgangsloch, so dass die Ausnehmung einen Durchbruch darstellt, wodurch vorteilhaft Anwendungen ermöglicht werden, bei denen ein Durchtritt des Gewindebolzen durch das Befestigungsmittel vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Spanaufnahmenuten in der Wandung der Ausnehmung vorgesehen, beispielsweise zwei bis acht
Spanaufnahmenuten, vorzugsweise zwei bis sechs Spanaufnahmenuten und
insbesondere zwei bis vier Spanaufnahmenuten. Die Spanaufnahmenuten sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt, also parallel zueinander entlang der Wandung angeordnet. Das Gesamtvolumen, das von der oder den Spanaufnahmenuten bereitgestellt wird, ist vorzugsweise so bemessen, dass es dem Gesamtvolumen an zu erwartendem anfallenden Spanmaterial entspricht oder dieses geringfügig, beispielsweise um 5 bis 50 Prozent, wie etwa 10 bis 30 Prozent überschreitet. Durch die Bereitstellung mehrerer Spanaufnahmenuten kann das Volumen jeder einzelnen Spanaufnahmenut geringer gehalten werden, wodurch vorteilhaft eine strukturelle Schwächung der
Wandung des Befestigungselements verhindert wird. Weiterhin verringert sich die Wegstrecke, die abgetrenntes Spanmaterial bis zur nächsten Spanaufnahmenut zurücklegen muss, so dass vorteilhaft Schwankungen des aufzuwendenden
Drehmoments angesichts der durch das abgetrennte Spanmaterial verursachten momentanen Reibungskräfte während Drehens des Befestigungselements auf dem Gewindebolzen und bis zum Erreichen der nächstens Spanaufnahmenut verringert werden. Die Spanaufnahmenuten können runden oder eckigen Querschnitt aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform liegt eine Erstreckung der wenigstens einen
Spanaufnahmenut in Längsrichtung der Ausnehmung und des von dieser gebildeten Loches so vor, dass diese sich in Axialrichtung des Lochs erstreckt. Liegen mehrere Spanaufnahmenuten vor, so liegen gemäß einer Weiterbildung vorzugsweise alle in Axialrichtung vor. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die wenigstens eine
Spanaufnahmenut in einem Winkel zur Axialrichtung des Loches. Dementsprechend bildet diese bei räumlicher Betrachtung eine Helix oder Teilhelix entlang der Oberfläche der Ausnehmung aus. Bei Vorliegen mehrerer Spanaufnahmenuten nehmen diese vorzugsweise den gleichen Winkel zur axialen Richtung ein. Die Verringerung der Wandstärke, die durch die Spanaufnahmenut oder Spanaufnahmenuten bedingt ist, konzentriert sich in axialer Richtung daher nicht auf eine oder mehrere Stellen, die der Anzahl von Spanaufnahmenut entsprechen, sondern verteilt sich vorteilhaft
gleichmäßiger radial um die Achse. Gemäß einer Ausführungsform ist das rotationssymmetrische Loch zylindrisch
ausgebildet, weist also an jeder Stelle den gleichen Durchmesser auf. Derartige
Befestigungsmittel sind vorteilhaft geeignet zum Aufschrauben auf ebenfalls zylindrisch ausgebildete Gewindebolzen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Loch kegelförmig ausgeführt, was auch kegelstumpfförmige Formen einschließt, etwa bei Ausführung als Befestigungsmittel mit Sackloch. Der Kegelwinkel beträgt in besonderen Weiterbildungen der Ausführungsform 0,1° bis 15°, beispielsweise 0,5° bis 12,5°, insbesondere 1 ° bis 10°. Derartige
Befestigungsmittel sind beispielsweise vorteilhaft geeignet zum Aufschrauben auf kegelförmige, einschließlich kegelstumpfförmige Gewindebolzen. Weiterhin sind derartige Befestigungsmittel jedoch auch vorteilhaft geeignet zum Aufschrauben auf zylindrische Gewindebolzen. In diesem Fall bezieht sich der Innendurchmesser des
rotationssymmetrischen Lochs, der größer ist als der Gewindegrunddurchmesser und kleiner als der Gewindeaußendurchmesser des Gewindebolzens, auf den
Innendurchmesser, gemessen an der Stelle des kegelförmigen und insbesondere des kegelstumpfförmigen Lochs mit dem geringsten Durchmesser. Beim Aufschrauben eines Gewindebolzens auf ein Befestigungselement, das ein Loch mit einem Kegelwinkel aufweist, wird vorteilhaft eine größere Auflagefläche zwischen der Wandung der das Loch bildenden Ausnehmung und dem Gewinde des Gewindebolzens und somit ein besserer Halt im verschraubten Zustand bereitgestellt. Gemäß einer besonderen Weiterbildung ist das kegelförmige Loch kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei dessen Innendurchmesser an der Deckfläche des Kegelstumpfes, also der Fläche mit dem geringsten Durchmesser des Kegelstumpfes, größer ist als der Gewindegrunddurchmesser des
aufzuschraubenden Gewindebolzens, und wobei dessen Innendurchmesser an der Grundfläche des Kegelstumpfes, also der Fläche mit dem größten Durchmesser des Kegelstumpfes, kleiner ist als der Gewindeaußendurchmesser des Gewindebolzens.
Gemäß weiteren Ausführungsformen sind vorgesehen Mischformen aus zylindrischen und kegelförmigen Löchern, etwa zur Aufnahme von Gewindebolzen mit zylindrischer Grundform, die an einem Ende kegelförmig zugespitzt sind.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Befestigungsmittel einen
Handhabungsvorsprung, der vorteilhaft ein Greifen des Befestigungsmittels durch einen Benutzer und/oder ein Aufschrauben auf einen Gewindebolzen erleichtert. Gemäß einer Weiterbildung ist der Handhabungsvorsprung vier-oder sechseckartig ausgebildet. Dieser vier- oder sechseckartig ausgebildete Vorsprung ist beispielsweise abgestimmt auf ein Handhabungswerkzeug mit einer ebenfalls vier- oder sechseckartigen Mutter zum Eingriff in den Vorsprung, so dass mittels des Handhabungswerkzeugs das Befestigungsmittel auf dem Gewindebolzen aufgeschraubt werden kann. Gemäß einer Weiterbildung ist das Befestigungselement scheibenartig ausgebildet, wobei das Loch mittig angeordnet ist und auf einer Seite der Handhabungsvorsprung angeformt ist. Vorzugsweise weist der Vorsprung einen kleineren Durchmesser auf als das scheibenartig ausgebildete
Befestigungselement, an dem er angeformt ist. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Befestigungselement einen oder mehrere Kunststoffe, Metalle oder Metalllegierungen, oder Kombinationen davon, oder besteht aus einem oder mehreren der vorgenannten Vertreter. Gemäß einer besonderen
Ausführungsform besteht das Befestigungselement aus einem Kunststoff. Geeignete Materialien und Kunststoffe sind vom Fachmann in Kenntnis des Erfindungsgedankens leicht bestimmbar, wobei nicht-beschränkende Beispiele für Kunststoffe Polyamid, Polyacryl, Polycarbonat, Polyetheretherketon, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylidenfluorid und Polyurethan umfassen, die gegebenenfalls als verstärkende Elemente Karbonfasern oder Glasfasern enthalten können. Besondere Beispiele für Kunststoffe zur Herstellung von Befestigungselementen sind Polyamide, insbesondere PA 6, PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12, PA 11 und PA 12. In besonderen Weiterbildungen handelt es sich bei dem Kunststoff um Polyamid, Polyetheretherketon oder
Polyvinylidenfluorid. Vorteilhaft wird durch die Verwendung von Befestigungselementen aus Kunststoff das Problem der Kontaktkorrosion vermieden, selbst wenn das
Befestigungselement mit einem Gewindebolzen aus Metall verschraubt wird.
Überraschenderweise wurde bei Verwendung von Polyamiden zumindest des Typs PA 6 und PA 6.6 vorteilhaft auch eine Verwendbarkeit bei Überdrehen der gebildeten
Verschraubung festgestellt, wobei das Befestigungselement und der Gewindebolzen durch Rotation in entgegengesetzter Richtung als beim Aufschrauben wieder voneinander getrennt und erneut haltbar miteinander verschraubt werden konnten.
In einem weiteren Aspekt ist die Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines
Befestigungselements wie vorstehend beschrieben zur Fixierung von Bauteilen an einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, beispielsweise Abdeckplatten, wie etwa solchen zur Verbesserung der Aerodynamik, zur Wärmedämmung oder zum
Spritzwasserschutz. Gemäß einer besonderen Ausführungsform handelt es sich bei dem Bauteil um einen Hitzeschild eines Fahrzeugs, insbesondere des Kraftfahrzeugs, das am Fahrzeug, beispielsweise am Fahrzeugunterboden, befestigt wird.
Vorzugsweise werden für diesen Zweck Befestigungselemente aus Kunststoffen verwendet, die den entsprechenden Anforderungen an Belastbarkeit,
Temperaturbeständigkeit und gegebenenfalls weiteren Parametern wie
Chemikalienverträglichkeit entsprechen. Für Anwendungen, bei denen Hitzeschilde an Fahrzeugen befestigt werden, so dass erhöhte Anforderungen an die
Temperaturbeständigkeit bestehen, sind Beispiele für bevorzugte Kunststoffe Polyamide, insbesondere PA 6, PA 6.6, PA 6.10 und PA 6.12, insbesondere PA 6.6 und PA 6.10, sowie Polyetheretherketone oder Polyvinylidenfluorid. Vorteilhaft lassen sich dadurch kostengünstige Befestigungselemente, beispielsweise durch an sich fachübliche
Verfahren wie Spritzgießen bereitstellen, die flexibel mit verschiedenen Gewindebolzen kombiniert werden können, sofern der Innendurchmesser von deren Löchern größer ist als der Gewindegrunddurchmesser und kleiner als der Gewindeaußendurchmesser des Gewindebolzens.
Die Aufgabe der Erfindung ist weiterhin gelöst ein Fahrzeug, insbesondere ein
Kraftfahrzeug, das ein Befestigungselement gemäß vorstehender Beschreibung umfasst. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Befestigungselement in Draufsicht und räumlicher Ansicht
Fig. 2 Schnittansichten von Befestigungselementen in räumlicher Ansicht
Fig. 3 eine räumliche Ansicht eines Befestigungselements mit einem Hitzeschild.
Figur 1 zeigt in der linken Teilfigur 1A eine Draufsicht und in der rechten Teilfigur 1B eine räumliche Ansicht auf ein Befestigungselement 1 mit einem rotationssymmetrischen Loch 3. Das rotationssymmetrische Loch 3 umfasst vier Spanaufnahmenuten 5a, 5b, 5c, 5d, die Spanmaterial aufnehmen, welches beim Einschrauben eines nicht gezeigten Gewindebolzens 7 in das Loch 3 entsteht. Das Befestigungselement 1 ist insgesamt scheibenartig ausgebildet und umfasst weiterhin einen Handhabungsvorsprung 9, der sechseckig ausgebildet ist, wobei sich das rotationssymmetrische Loch 3 durch das scheibenartige Befestigungselement 1 mit dem daran angeformten
Handhabungsvorsprung 9 erstreckt. Der Handhabungsvorsprung 9 ermöglicht beispielsweise das Ansetzen eines Schraubenschlüssels als Handhabungsinstrument, um das Befestigungselement 1 auf einen Gewindebolzen 7 aufzuschrauben. Aus der linken Teilfigur 1A ist ersichtlich, dass im gezeigten Beispiel das rotationssymmetrische Loch 3 zylindrisch ausgebildet ist und die Spanaufnahmenuten 5a, 5b, 5c, 5d einen im
Wesentlichen halbrunden Querschnitt aufweisen. Aus der rechten Teilfigur 1B geht hervor, dass die Spanaufnahmenuten 5a, 5b, 5c, 5d sich in Axialrichtung des Lochs 3 erstrecken.
Das Befestigungselement 1 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff und kann einteilig beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt werden. Der Kunststoff ist je nach Anwendungszweck geeignet vom Fachmann auswählbar, so dass er die erforderliche Härte und Temperaturbeständigkeit aufweist.
Figur 2 zeigt in der linken Teilfigur 2A und der rechten Teilfigur 2B räumliche
Schnittdarstellungen eines Befestigungselements 1 in unterschiedlichen Perspektiven. Die Schnittebene erstreckt sich im Wesentlichen mittig durch das rotationssymmetrische Loch 3, so dass insgesamt drei Spanaufnahmenuten 5a, 5b, 5d dargestellt sind, wobei die Spanaufnahmenut 5a vollständig und die zwei anderen Spanaufnahmenuten 5b und 5d teilweise dargestellt sind. Die rechte Teilfigur 2B zeigt eine weitere Schnittdarstellung mit geringfügig veränderter Schnittebene, welche die in der linken Teilfigur 2A
dargestellte Spanaufnahmenut 5d nicht mehr erfasst. Als weitere Ausgestaltung ist beispielhaft ein konusförmig gestalteter Eingangsbereich 11 in das Loch 3 erkennbar, der ein Aufsetzen auf einen Gewindebolzen 7 erleichtert. Teilfigur 2C zeigt ein Beispiel für eine besondere Weiterbildung des Befestigungselements 1 , bei dem das Loch 3 nicht zylindrisch ausgebildet ist, sondern kegelstumpfförmig, so dass die Wandung der das Loch 3 bildenden Ausnehmung in Bezug auf die Kegelachse des Lochs 3 einen
Kegelwinkel aufweist. Wie auch in Teilfigur 2B weist die gezeigte Weiterbildung zusätzlich einen konusförmig gestalteten Eingangsbereich 11 auf, der einen deutlich erhöhten Kegelwinkel zur Erleichterung des Aufsetzens auf einen nicht dargestellten Gewindebolzen 7 aufweist.
Figur 3 zeigt ein Befestigungselement 1 in räumlicher Schnittdarstellung, wobei nun ein Gewindebolzen 7 durch das Loch 3 geführt ist. Das Gewinde des Gewindebolzens 7 schneidet sich auf dessen in Figur 3 oben gezeigter Seite in die Wandung des
Durchbruchs ein, der das Loch 3 des Befestigungselements 1 bildet. Hinter der
Schnittebene befindet sich die Spanaufnahmenut 5a. An der gegenüberliegenden, in der Figur 3 unten gezeigten Seite des Gewindebolzens 7 befindet sich bei der vorliegenden Schnittebene die Spanaufnahmenut 5c zur Ablagerung von Spanmaterial 15, welches beim Einschneiden des Gewindebolzens 7 in die Wandung des Durchbruchs, der das Loch 3 bildet, anfallen kann. Da das Spanmaterial 15 nach einer kurzen Wegstrecke, in der es beim Drehen des Befestigungsmittels 1 zwischen diesem und dem Gewindebolzen 7 transportiert wird, in einer Spanaufnahmenut 5 abgelagert wird, führt es nicht dauerhaft zu erhöhten Reibkräften, die beim Aufschrauben des Befestigungselements 1 auf dem Gewindebolzen 7 ein wesentlich ansteigendes Drehmoment erforderlich machen würden. Stellvertretend für ein Bauteil, das über das Befestigungselement 1 befestigt werden kann, ist in Figur 3 ein Hitzeschild 13 dargestellt, der an einem Fahrzeugunterboden 17 fixiert ist, welcher seinerseits stellvertretend für ein beliebiges Teil eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, steht, an dem Bauteile befestigt werden können.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der
Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden
Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste
I Befestigungselement
3 Loch
5a,b,c,d Spanaufnahmenut
7 Gewindebolzen
9 Handhabungsvorsprung
I I Eingangsbereich
13 Hitzeschild
15 Spanmaterial
17 Fahrzeugunterboden

Claims

Patentansprüche
Befestigungselement (1) zum Aufschrauben auf einen Gewindebolzen (7), umfassend ein von einer Ausnehmung gebildetes rotationssymmetrisches Loch (3) eines Innendurchmessers, der größer ist als der Gewindegrunddurchmesser und kleiner als der Gewindeaußendurchmesser des Gewindebolzens (7), wobei wenigstens eine in Längsrichtung der Ausnehmung sich erstreckende
Spanaufnahmenut (5) in der Ausnehmung ausgebildet ist und das
Befestigungselement eine geringere Härte aufweist als der Gewindebolzen (7).
Befestigungselement (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (3) ein Sackloch ist.
Befestigungselement (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (3) ein Durchgangsloch ist.
Befestigungselement (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 2 bis 4 Spanaufnahmenuten (5a, 5b, 5c, 5d) am Umfang des Lochs (3) gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.
Befestigungselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spanaufnahmenut (5) sich in
Axialrichtung des Loches (3) erstreckt.
Befestigungselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spanaufnahmenut (5) sich in einem Winkel zur Axialrichtung des Loches (3) erstreckt.
Befestigungselement (1) nach einem der der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (3) zylindrisch ausgebildet ist.
Befestigungselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das Loch (3) kegelförmig ausgebildet ist.
Befestigungselement (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Handhabungsvorsprung (9) umfasst.
Befestigungselement (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsvorsprung (9) vier- oder sechseckartig ausgebildet ist.
11. Befestigungselement (1 ) nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass dieses scheibenartig ausgebildet ist, wobei das Loch (3) mittig angeordnet ist und auf einer Seite der Handhabungsvorsprung (9) angeformt ist.
12. Befestigungselement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass dieses aus Kunststoff besteht.
13. Befestigungselement (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyamid, Polyetheretherketon oder Polyvinylidenfluorid ist.
14. Verwendung des Befestigungselements (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche zur Fixierung eines Bauteils an einem Fahrzeug, insbesondere zur Fixierung eines
Hitzeschildes (13) eines Kraftfahrzeugs an einem Fahrzeugunterboden (17).
15. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend ein Befestigungselement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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