WO2020088878A1

WO2020088878A1 - Verbindungseinheit zum verbinden von zwei bauteilen mit einem abstand dazwischen

Info

Publication number: WO2020088878A1
Application number: PCT/EP2019/076781
Authority: WO
Inventors: Heinrich Heinrichs
Original assignee: Böllhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2020-05-07
Also published as: DE102018126958A1; US11788564B2; CN112955668B; US20210396253A1; CN112955668A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungseinheit (1; 100) zum Verbinden eines erstenBauteils A mit einem zweiten Bauteil B mit einem Abstand dazwischen. Die Verbindungseinheit (1; 100) umfasst eine Verbindungsschraube (10; 110) mit einem Kopf (12; 112) in Form eines ersten Kugelsegments sowie einem sich davon erstreckenden Schaft (16; 116). Der Schaft (16; 116) weist ein erstes Außengewinde (18; 118) einer ersten Gangrichtung auf. Weiterhin umfasst die Verbindungseinheit (1; 100) ein hohlzylinderförmiges Basiselement (30; 130), das folgende Merkmal aufweist: benachbart zu einem ersten axialen Ende (32; 132) ein zweites Außengewinde (34; 134) einer zweiten Gangrichtung zur Befestigung im ersten Bauteil A und radial innen einen ersten Bereich (35; 135) mit einem ersten Innendurchmesser, an einem zweiten axialen Ende (36; 136) ist eine Durchgangsöffnung (38; 138) mit einem zweiten Innendurchmesser vorgesehen, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser, und eine Außenseite des Basiselements (30; 130) ist in Form eines zweiten Kugelsegments (40; 140) gestaltet. Der erste Bereich (35; 135) und die Durchgangsöffnung (38; 138) sind axial voneinander beabstandet und durch einen Übergangsbereich (44; 144) verbunden, der zumindest teilweise eine Anlagefläche (46; 146) für den Kopf (12; 112) der Verbindungsschraube (10; 110) bereitstellt, und der Schaft 16; 116 der Verbindungsschraube (10; 110) erstreckt sich durch die Durchgangsöffnung (38; 138).

Description

V erbindungseinheit zum Verbinden von zwei Bauteilen mit einem Abstand dazwischen

1. Gebiet der

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungseinheit zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil mit einem Abstand dazwischen, ein erstes Bauteil mit der Verbindungseinheit, eine Verbindung aus zwei Bauteilen mittels der Verbindungseinheit, ein Herstellungsverfahren für die Verbindungseinheit sowie ein entsprechendes Verbindungsverfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen mittels der Verbindungseinheit.

2. Hintergrund der Erfindung ln vielen Gebieten der Technik sind häufig zwei Bauteile miteinander zu verbinden, die einen Abstand dazwischen aufweisen. Auf dem technischen Gebiet der Automobilindustrie ist ein Beispiel für zwei aneinander befestigte Bauteile, die einen Abstand dazwischen aufweisen, eine an einer Karosserie befestigte Heckleuchte. Ein weiteres Beispiel ist eine an der Karosserie befestigte Dachreling.

Insbesondere im Bereich der Automobilindustrie werden die zu verbindenden Bauteile zunehmend vom Design bestimmt. Aus diesem Grand kommt es immer häufiger vor, dass die zu verbindenden Bauteile an den Verbindungsstellen, d.h. an den für eine Verbindungseinheit bereitgestellten Öffnungen, nicht mehr parallel zueinander angeordnet sind.

Aufgrund von schwer zu definierenden Freiformflächen, sich aufbauenden Toleranzen durch mehrere aneinander gereihte Bauteile, einen Verzug der Bauteile, der durch das jeweilige Herstellungsverfahren bedingt ist, usw. können ebenso Toleranzen entstehen, die bei der Befestigung der beiden Bauteile aneinander auszugleichen sind.

Zum Ausgleich solcher Toleranzen werden aus gl eichende Verbindungseinheiten verwendet. Diese Lösungen sind in der Regel so aufgebaut, dass sie ausschließlich den Abstand zwischen den zu verbindenden Bauteilen kompensieren können. Der Ausgleich eines solchen Abstands erfolgt häufig mit einer Verbindungseinheit mit automatischem Toleranzausgleich. Beispiele hierfür finden sich in DE 10 2012 009 173 Al und DE 102011 054 861 Al . Sofern auch ein Winkel auszugleichen ist, beispielsweise aufgrund eines Versatzes zwischen den Verbindungsstellen der beiden Bauteile und/oder einer nicht parallelen Anordnung der zu verbindenden Bauteile an den Verbindungsstellen, ist dies mit den bekannten V erbindungsein- heiten mit Toleranzausgleichsfunktion üblicherweise nicht und wenn, dann aufgrund des sehr geringen Winkelbereichs bisher nur auf nicht zufriedenstellende Weise, realisierbar.

Im Stand der Technik ist es bekannt, zum Winkelausgleich Kugelscheiben nach DIN 6319 zu verwenden. Eine die beiden Bauteile verbindende Schraube erstreckt sich dabei in einer Linie durch die zu verbindenden Bauteile. Dies ist deshalb nachteilig, da die Bauteile zueinander verspannt verschraubt werden.

Um eine solche verspannende Verbindung zwischen den zu verbindenden Bauteilen zu vermeiden, ist es im Stand der Technik bekannt, die Bauteile durch ein Gelenk zu verbinden. Diese Art der Verbindung hat jedoch Einschränkungen. Sie kann in der Regel einen Winkel nur entlang einer Achse ausgleichen, nicht jedoch einen beliebigen Raumwinkel.

Daher, und insbesondere wenn zusätzlich eine Einstellung des Abstands zwischen den zu verbindenden Bauteilen erforderlich ist, werden zusätzliche Bauteile benötigt. Dabei ist ein weiterer Nachteil, dass für die Montage beide Seiten der zu verbindenden Bauteile zugänglich sein müssen. Zudem kann bei einem zusätzlichen Gelenk je nach Bauweise Spiel zwischen den zu verbindenden Bauteilen auftreten. Dies ist ebenfalls nachteilig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Verbindungseinheit bereitzustellen, die neben einem Toleranzausgleich im Hinblick auf den Abstand zwischen den zu verbindenden Bauteilen auch eine Winkelausgleichsfunktion, insbesondere eine Raumwinkelausgleichsfünktion, bereitstellt. Vorzugsweise ist die verbesserte Verbindungseinheit auch bei nur einseitiger Zugänglichkeit der zu verbindenden Bauteile verwendbar. Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind die Bereitstellung eines entsprechenden ersten Bauteils, einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen, eines Herstellungs verfahrens der V erbindungseinheit sowie eines V erbindungsverfahrens .

3 Zusammenfassung der Erfindung

Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine V erbindungseinheit zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil mit einem Abstand dazwischen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 , ein erstes Bauteil mit der Verbindungseinheit gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 16, eine Verbindung aus einem ersten und einem zweiten Bauteil mittels der Verbindungseinheit gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 17, ein Herstellungsverfahren für eine Verbindungseinheit gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 18 sowie ein Verbindungsverfahren eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil mittels einer Verbindungseinheit gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 21. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den anhängigen Patentansprüchen.

Eine erfmdungsgemäße Verbindungseinheit zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil mit einem Abstand dazwischen umfasst eine Verbindungsschraube mit einem Kopf in Form eines ersten Kugelsegments sowie einem sich davon erstreckenden Schaft, wobei der Schaft ein erstes Außengewinde einer ersten Gangrichtung aufweist, ein hohlzylinderförmi- ges Basiselement, das folgende Merkmale umfasst: benachbart zu einem ersten axialen Ende sind ein zweites Außengewinde einer zweiten Gangrichtung zur Befestigung im ersten Bauteil und radial innen ein erster Bereich mit einem ersten Innendurchmesser vorgesehen, an einem zweiten axialen Ende ist eine Durchgangsöffnung mit einem zweiten Innendurchmesser vorgesehen, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser, und eine Außenseite des Basiselements ist in Form eines zweiten Kugelsegments gestaltet, wobei der erste Bereich und die Durchgangsöffnung axial voneinander beabstandet und durch einen Übergangsbereich verbunden sind, der zumindest teilweise eine Anlagefläche für den Kopf der Verbindungsschraube bereitstellt, und sich der Schaft der Verbindungsschraube durch die Durchgangsöffnung erstreckt. Auf diese Weise ist, bezogen auf eine Längsachse des Basiselements, ein Schwenken der Verbindungs- schraube in einem vorgebbaren Raumwinkel realisierbar, was nachfolgend erläutert wird. Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen V erbindungseinheit werden nachfolgend zuerst der Zusammenbau und anschließend die Verwendung zur Verbindung von zwei Bauteilen erläutert Anfänglich liegen die Verbindungsschraube und das Basiselement als separate, eigenständige Bestandteile vor. Die Verbindungsschraube wird nun mit vorauseilendem Schaft vom ersten axialen Ende des Basiselements in dieses eingesetzt. Dabei wird der Schaft der Verbindungsschraube durch die Durchgangsöffnung am zweiten axialen Ende des Basiselements geführt. Der Kopf der Verbindungsschraube wird dadurch im ersten Bereich des Basiselements angeordnet. Somit ist der erste Innendurchmesser des Basiselements größer als ein Außendurchmesser des Kopfs der Verbindungsschraube. Gleichzeitig ist der zweite Innendurchmesser der Durchgangs- Öffnung des Basiselements größer als ein Außendurchmesser des ersten Außengewindes der V erbindungsschraube aber kleiner als der Außendurchmesser des Kopfs der Verbindungsschraube. Der Übergangsbereich mit der Anlagefläche stellt daher eine einseitige Begrenzung für eine Bewegung der Verbindungsschraube im Inneren des hohlzylinderförmigen Basiselements in axialer Richtung bereit.

Am Ende des Einsetzvorgangs liegt der Kopf der Verbindungsschraube an der Anlagefläche im Inneren des Basiselements an. Der Schaft der Verbindungsschraube mit dem ersten Außenge- winde erstreckt sich über das zweite axiale Ende des Basiselements hinaus. Ein weiteres Bewegen der Verbindungsschraube in axialer Richtung wird aufgrund der durch den

Übergangsbereich bereitgestellten einseitigen Begrenzung verhindert. Allerdings ermöglicht In diesem Zustand das Zusammenwirken der Anlagefläche des Basiselements mit dem in Form eines ersten Kegelsegments gestalteten Kopf der Verbindungsschraube sowie die Dimensionie- rang des zweiten Innendurchmesser in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des Schafts der Verbindungsschraube ein Schwenken oder Verkippen einer Längsachse der Verbindungsschraube bezogen auf die Längsachse des Basiselements. Dieses Schwenken ist dabei nicht auf eine bestimmte Richtung beschränkt, sondern in einer beliebigen Raumrichtung realisierbar. Dies wird durch die Verwendung des Begriffs Raumwinkel verdeutlicht.

Zur weiteren Verdeutlichung dieser Funktionsweise wird nun die Verwendung der Verbindungseinheit bei einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen erläutert. Zunächst wird das Basiselement der Verbindungseinheit in eine erste Öffnung des ersten Bauteils eingeschraubt. Die Drehrichtung ergibt sich aufgrund der zweiten Gangrichtung des Außengewindes. Das Einschrauben kann beispielsweise mittels eines am Basiselement vorhandenen Antriebsmerkmals erfolgen, das zwischen dein zweiten Außengewinde und dem zweiten axialen Ende angeordnet ist und später detailliert erläutert wird. Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass auch andere Alternativen des Einschraubens möglich sind, die aus Übersichtlichkeitsgründen erst später im Rahmen der weiteren Beschreibung diskutiert werden.

Nachdem das Basiselement in die erste Öffnung im ersten Bauteil eingeschraubt wurde, wird das zweite Bauteil mit einer zweiten Öffnung zum ersten Bauteil ausgerichtet. Sofern die erste Öffnung des ersten Bauteils von einer dem zweiten axialen Ende des Basiselements abgewand- ten Seite zugänglich ist, könnte die Verbindungsschraube, sofern dies noch nicht erfolgt ist, in das Basiselement eingesetzt werden. Vorzugsweise, und insbesondere im Hinblick auf die Verwendbarkeit der Verbindungseinheit bei nur einseitiger Zugänglichkeit ist die Verbindungs schraube zu diesem Zeitpunkt bereits im Basiselement angeordnet. Zur Erläuterung der grundlegenden Funktionsweise wird davon ausgegangen, dass die erste

Öffnung des ersten Bauteils und die zweite Öffnung des zweiten Bauteils miteinander ausgerich tet sind und die jeweiligen Verbindungsstellen parallel verlaufen. In der Konsequenz reicht es aus, dass sich die Längsachse der Verbindungsschraube entlang der Längsachse des Basiselements erstreckt, die beiden Längsachsen also deckungsgleich sind.

Das zweite Bauteil wird dann auf den über das zweite axiale Ende hinausstehenden Teil des Schafts der Verbindungsschraube aufgesteckt und eine Befestigungsmutter wird zur Fixierung auf das erste Außengewinde der Verbindungsschraube aufgeschraubt. Dies erfolgt gemäß der ersten Gangrichtung des ersten Außengewindes. Vorteilhafterweise sind die erste Gangrichtung des Außengewindes der Verbindungsschraube und die zweite Gangrichtung des Außengewindes des Basiselements gleich. Sobald die Befestigungsmutter festgeschraubt ist, ist die Position der V erbindungseinheit eingefroren.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen V erbindungseinheit werden jedoch erst deutlich, wenn die Verbindungsstellen des ersten und des zweiten Bauteils nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. Aufgrund der oben beschriebenen Möglichkeit, die Längsachse der Verbindungsschrauben bezogen auf die Längsachse des Basiselements zu schwenken oder zu verkippen, und zwar in eine beliebige Raumrichtung, wird in diesem Fall zunächst die Längsachse der Verbindungsschraube mit der zweiten Öffnung im zweiten Bauteil ausgerichtet. Dann wird das zweite Bauteil in gewohnter Weise auf die Verbindungsschraube aufgesteckt und mittels der Befestigungsmutter fixiert. Das Festziehen der Befestigungsmutter bewirkt, dass auch die Ausrichtung der Längsachse der Verbindungsschraube bezogen auf die Längsachse des Basiselements fixiert oder eingefroren wird.

Aufgrund der speziellen Ausgestaltung des Basiselements im Inneren sowie der Gestaltung der Verbindungsschraube werden die beiden Bauteile, Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik, nicht in einem verspannten Zustand aneinander befestigt. Die auf die Bauteile wirken- den Belastungen aufgrund der Verbindung sind somit im Vergleich zu den bekannten Verbin- dungseinheiten mit einer Winkelausgleiehsfunktion reduziert. Dies ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verbindungsschraube am Kopf mindestens ein erstes Eingriffsmerkmal und das Basiselement mindestens ein sich axial ersteckendes zweites Eingriffsmerkmal auf, die zur formschlüssigen Übertragung einer Drehbewegung Zusammenwirken, und die Verbindungsschraube hat ein erstes Antriebsmerkmal an der kopfabgewandten Seite des Schafts. Mittels des ersten Antriebsmerkmals ist insbesondere eine Feinjustierung oder Einstellung des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil über die Verbindungsschraube realisierbar. Daher ist diese Ausführungsform besonders bei nur einseitiger Zugäng- lichkeit der zu verbindenden Bauteile vorteilhaft. Neben einer Feinjustierung ist auch ein Einschrauben des Basiselements in die erste Öffnung im ersten Bauteil mittels des ersten Antriebsmerkmals realisierbar. Eine Kraftübertragung erfolgt aufgrund eines Formschlusses zwischen dem ersten und dem zweiten Eingriffsmerkmal. Hieraus ergibt sich, dass der Toleranzausgleich bezüglich des Abstands zwischen den beiden Bauteilen nicht automatisch erfolgt, sondern mittels einer manuellen Einstellung.

Zur Verdeutlichung der Funktionsweise wird angenommen, dass das erste Eingriffsmerkmal am Kopf der V erbindungsschraube ein radialer Vorsprung ist. Das zweite Eingriffsmerkmal im ersten Bereich des Basiselements ist eine komplementäre Aussparung. Um die Einsetzbarkeit der Verbindungsschraube in das hohlzylinderförmige Basiselement sicherzustellen, erstreckt sich die Aussparung axial über den ersten Bereich, d.h. bis zum Übergangsbereich.

Damit auch die S chwenkfunktion oder Winkelausgleiehsfunktion weiterhin gewährleistet ist, ist die Aussparung sowohl in ihrer Tiefe als auch in ihrer Breite größer zu dimensionieren als der radiale Vorsprung am Kopf der Verbindungssehraube. Dies bedeutet, dass die Eingriffsmerkmale nicht immer unmittelbar in Eingriff stehen, sondern ein Spiel sowohl radial nach außen als auch in umfänglicher Richtung zwischen ihnen vorliegt. Beträgt die Tiefe des Vorsprungs beispielsweise 1 mm und die Breite ebenfalls 1 mm, dann beträgt die Tiefe der Aussparung vorzugsweise mindestens 2 mm und die Breite der Aussparung vorzugsweise ebenfalls mindestens 2 mm. Die Abmessungen des zweiten Eingriffsmerkmals sind daher vorzugsweise mindestens um den Faktor 2 größer im Vergleich zu den Abmessungen des ersten Eingriffsmerkmals. Alternativ zu der Ausführung des ersten Eingriffsmerkmals als Vorsprung kann dieser auch als Aussparung ausgeführt werden. In diesem Fall ist dann das zweite Eingriffsmerkmal als entsprechend gestalteter Vorsprung auszuführen. Auch bei dieser Ausführung ist die Aussparung vorzugsweise mindestens um den Faktor 2 größer im Vergleich zum Vorsprang.

In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist die Verbindungsschraube mindestens zwei erste Eingriffsmerkmale und das Basiselement mindestens zwei zweite Eingriffsmerkmale auf, wobei die ersten und zweiten Eingriffsmerkmale jeweils umfänglich gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch ist die Kraft besonders effizient und gleichmäßig übertragbar, so dass die Eingriffsmerkmale entsprechend klein dimensioniert sein können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine zweite Eingriffsmerkmal ein sich radial durch das Basiselement erstreckender Schlitz und zwischen dem zweiten Außengewinde des Basiselements und dem zweiten axialen Ende des Basiselements ist ein Bereich mit geringerem Außendurchmesser vorgesehen. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn das Basiselement aus Metall besteht. Bevorzugt ist zumindest die Anlagefläche des Übergangsbereichs zusätzlich kegelstumpfförmig gestaltet.

Bei Verwendung dieser Ausführungsform kann, durch die Ausgestaltung des zweiten Eingriffsmerkmals als Schlitz, der sich radial durch das Basiselement, d.h. die Wand des hohlzylinderförmigen Körpers, erstreckt, das zweite Außengewinde des Basiselements mit einem

Innengewinde in der ersten Öffnung des ersten Bauteils bei einem Festziehen der Befestigungsmutter an der Verbindungsschraube verklemmt werden. Dies ist darin begründet, dass insbesondere aufgrund der kegelstumpfförmig ausgestalteten Anlagefläche beim Festziehen der

V erbindungsschraube deren Kopf gegen die Anlagefläche drückt und das Außengewinde radial nach außen bewegt. Dieser Effekt ist besonders vorteilhaft mit einer Mehrzahl von umfänglich gleichmäßig beabstandeten Schlitzen, beispielsweise vier Schlitzen, realisierbar. Das Basiselement weist aufgrund der beispielhaften vier Schlitze und der dadurch gebildeten Segmente des Außengewindes genug Flexibilität auf, um sich radial nach außen zu bewegen. Zur Sicherstellung der oben beschriebenen Funktionsweise der Verbindungseinheit weist die Verbindungs- schraube auch in dieser Ausführungsform vorzugsweise zwei erste Eingriffsmerkmale auf.

Der Bereich mit verringertem Außendurchmesser verbessert den oben beschriebenen Effekt des Klemmens des zweiten Außengewindes des Basiselements im Innengewinde des ersten Bauteils weiter. Vorzugsweise erstreckt sich dazu der Schlitz axial über den Übergangsbereich hinaus. Ein Nachteil hiervon ist jedoch, dass der axiale Abstand zwischen dem zweiten axialen Ende des Basiselements und dem Ende des Übergangsbereichs benachbart zum ersten Bereich mit dem ersten Innendurchmesser im Vergleich zu einer Ausführung ohne diesen Bereich mit verringer- tem Durchmesser vergrößert ist. Dies wirkt sich negativ auf den Winkel aus, der mit der Verbindungseinheit ausgleichbar ist. Beispielsweise beträgt dieser nur noch die Hälfte im Vergleich zu einer Ausführungsform ohne den Bereich mit verringertem Außendurchmesser.

In einer alternativen Ausführungsform ist das zweite Außengewinde des Basiselements selbstfurchend oder selbstschneidend ausgebildet. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Basiselement aus Kunststoff besteht und in ein erstes Bauteil aus Kunststoff eingeschraubt werden soll. Entsprechend gestaltete Gewinde sind bekannt und werden beispielsweise in DE 10 2016 101 910 A1 oder DE 10 2004 021 484 Al beschrieben, auf die in dieser Hinsicht verwiesen wird. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Öffnung im ersten Bauteil nicht mit einem Gewinde bereitgestellt werden muss, was den Arbeitsaufwand reduziert. Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Schaft der V erbindungsschraube benachbart zum Kopf einen gewindelosen Bereich sowie entfernt vom Kopf das erste Außengewinde aufweist. Auch hierdurch wird das Verschwenken der Verbindungsschraube bezogen auf die Längsachse des Basiselements positiv beeinflusst. Hierzu weist der gewindelose Bereich vorzugsweise einen geringeren Außendurchmesser im Vergleich zum ersten Außengewinde auf.

In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verbindungsschraube im gewindelosen Bereich einen radialen Vorsprung zur Lagerung eines Dichtelements, insbesondere eines O- Rings, auf. Der radiale Vorsprung ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet und dient insbesondere der axialen Lagerung des Dichtelements. Mittels des Dichtelements ist, alleine oder in Verbindung mit einem weiteren Merkmal, eine Abdichtungsfunktion der Verbindungseinheit bereitstellbar. Weiterhin und insbesondere im Hinblick auf die später erläuterten Ausführungs- formen mit Anlageelement hemmt der O-Ring als beispielhaftes Dichtelement ein solches Anlageelement, so dass dieses sich nicht selbstständig von der Verbindungsschraube lösen kann, beispielsweise beim Transport. Auf diese Weise erfüllt das Dichtelement daher die Aufgabe einer Transportsicherung. ln einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbindungseinheit weist das Basiselement ein zweites Antriebsmerkmal benachbart zum zweiten axialen Ende auf, insbesondere zwischen dem zweiten axialen Ende und dem zweiten Außengewinde. Wie bereits eingangs beispielhaft erläutert kann dieses zweite Antriebsmerkmal zum Einschrauben des Basiselements in die erste Öffnung im ersten Bauteil verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann mittels des zweiten Antriebsmerkmals ein Einstellen des Abstands zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil erfolgen. Auch hieraus ergibt sich, dass der Toleranzausgleich bezüglich des Abstands zwischen den beiden Bauteilen nicht automatisch erfolgt, sondern mittels einer manuellen Einstellung.

In einer vorteilhaften Ausfiihrungsform der Verbindungseinheit verjüngt sich der zweite Innendurchmesser des Basiselements vom zweiten axialen Ende in Richtung des Übergangsbereichs stetig. Im Ergebnis ist die Durchgangsbohrung somit kegelstumpfförmig ausgebildet. Hierdurch wird erreicht, dass die vom Übergangsbereich bereitgestellte Anlagefläche für den Kopf der Verbindungsschraube möglichst groß gestaltbar ist, wobei gleichzeitig der vorgebbare Raumwinkel aufgrund der kegelstumpfform der Durchgangsöffnung groß gewählt werden kann. Beispielsweise liegt der vorgebbare Raumwinkel bei ungefähr mindestens 5° vorzugsweise ungefähr mindestens 7,5° und besonders bevorzugt bei ungefähr mindestens 10° oder mehr.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Verbindungseinheit weist ein auf dem Schaft der V erbindungsschraube angeordnetes Anlageelement auf. Das Anlageelement steht einerseits mit dem Basiselement und andererseits bei Verwendung mit dem zweiten Bauteil in Kontakt. Daher definiert das Anlageelement eine Auflagefläche für das zweite Bauteil, so dass das zweite

Bauteil an dem Anlageelement abstützbar ist. Dadurch, dass das Anlageelement auf dem Schaft der V erbindungsschraube angeordnet ist, folgt es dieser auch bei einem Schwenken der Verbindungsschraube. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst eine erste Stirnseite des Anlageelements die Form eines dritten Kugelsegments, das mit dem zweiten Kugelsegment am zweiten axialen Ende des Basiselements zusammenwirkt. Die Form ist dabei so ausgestaltet, dass die erste Stirnseite nicht nach außen sondern nach innen gewölbt ist. Auf diese Weise stehen das dritte Kugelsegment und das zweite Kugelsegment miteinander flächig in Eingriff. Hierdurch ist das gemeinsame Verschwenken von Verbindungsschraube und Anlageelement besonders effizient gestaltet.

Vorteilhafterweise weist das Anlageelement an einer dem Basiselement ab gewandten zweiten Stirnseite einen radial äußeren Ring sowie einen radial inneren Ring auf, wobei der radial innere Ring eine axiale V erlier- Sicherung für die Verbindungsschraube bereitstellt. Das Anlageelement ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise aus Metall gefertigt. Nachdem das Anlageelement auf dem Schaft der Verbindungsschraube angeordnet wurde, wird der innere Ring des Anlageelements mit einem dafür vorgesehen Werkzeug radial nach innen gedrückt, d.h. verprägt. Dies geschieht insbesondere auf einem gewindelosen Bereich des Schafts der Verbindungsschraube. Aufgrund der Verprägung des inneren Rings stellt das Anlageelement nun eine axiale Verlier-Sicherung für die V erbindungsschraube bereit. Eine axiale Bewegung der Verbindungs- schraube in Einsetzrichtung ist somit durch die Anlagefläche beschränkt, während eine axiale Bewegung entgegen der Einsetzrichtung durch das verprägte Anlageelement begrenzt wird. In dieser Ausgestaltung ist die V erbindungseinheit besonders effizient handhabbar und für automatisierte Prozesse vorbereitet.

In einer anderen alternativen Ausführungsform umfasst das Anlageelement in einer Durchgangsöffnung mindestens einen radial nach innen ragenden Vorsprung sowie an einer radialen Außen- seite ein drittes Antriebsmerkmal, so dass das Anlageelement auf die V erbindungsschraube schraubbar ist und eine axiale Verlier-Sicherung für die V erbindungsschraube bereitstellt. Das aufgeschraubte Anlageelement beschränkt in analoger Weise wie die obige Ausführungsform eine axiale Bewegung der V erbindungsschraube entgegen der Einsetzrichtung. Für ein besonders effizientes Schrauben des Anlageelements ist das dritte Antriebsmerkmal vorteilhafterweise benachbart zur dem Basiselement abgewandten zweiten Stirnseite angeordnet. Beispielhaft ist der radial nach innen ragende Vorsprung ein partielles Gewinde. Dieses ist so ausgeführt, dass es die V erbindungsschraube in axialer Richtung sichert und zwar entgegen der Einsetzrichtung der V erbindungsschraube in das Basiselement, wie oben erläutert. Eine vorteilhafte weitere Funktion ist, dass das Anlageelement derart in Anlage an der Außenseite am zweiten axialen Ende des Basiselements befestigbar ist, dass die Verbindungsschraube eine voreinstellbare Raumwinkellage beibehalten kann. Ist die Längsachse des Basiselements bezogen auf einen Boden beispiels weise horizontal angeordnet, dann schwenkt die Verbindungsschraube nicht automatisch nach unten, d.h. in Richtung Boden. Diese Vorausrichtung oder Vorfixierung erleichtert daher ein Finden der Bohrung oder Öffnung im zweiten Bauteil, da die Verbindungsschraube andernfalls in einer beliebigen Raumwinkellage angeordnet wäre, was das Finden der Öffnung im zweiten Bauteil erschweren würde. Alternativ zu dieser beispielhaften Ausführung ist die Funktion der Vorfixierung der Verbindungsschraube auch durch eine enge Passung zwischen dem Kopf der erbindungsschraube und dem entsprechend gestalteten ersten Bereich im Inneren des Basiselements realisierbar.

Vorteilhafterweise besteht das Anlageelement in dieser Ausführungsform aus Kunststoff. Der radiale Vorsprung ist dann insbesondere so gestaltet, dass er bei einer zu hohen axialen Belastung abbricht. Vorzugsweise wird das Anlageelement soweit auf die Verbindungsschraube aufgeschraubt, bis es in einem gewindelosen Bereich angeordnet ist. Sollte dies nicht erfolgt sein, oder kein gewindeloser Bereich vorhanden sein, dann sorgt diese Ausgestaltung dafür, dass bei einem Festziehen der Befestigungsmutter das Anlageelement mit der ersten Stirnseite und der dort vorhandenen Form des dritten Kugelsegments gegen das zweite Kugelsegment des Basiselements gedrückt wird. Anders ausgedrückt hat der radial nach innen ragende Vorsprung, d.h. das beispielhafte partielle Gewinde, eine Überbestimmung der Verbindungseinheit zur Folge. Wenn beispielsweise das Anlageelement vor einer Befestigung des zweiten Bauteils mittel der Befestigungsmutter an der Verbindungsschraube nicht angezogen würde, wäre ein Spalt zwischen Anlageelement und Basiselement vorhanden. Dies würde dazu führen, dass das beispielhafte partielle Gewinde die ordnungsgemäße Funktion der Verbindungseinheit behindern würde. Daher ist das partielle Gewinde so ausgeführt, dass es in einem solchen Fall versagen kann, um eine sichere Verschraubung sicherzustellen. Auf diese Weise wird daher die ordnungs gemäße Funktionsweise der Verbindungseinheit sichergestellt.

Vorteilhafterweise umfasst das Anlageelement an seiner dem Basiselement abgewandten zweiten Stirnseite ein Dichtelement aufweist. Bei dem Dichtelement handelt es sich beispielsweise um eine oder mehrere Dichtlippen. Auf diese Weise ist eine abdichtende Funktion zum zweiten Bauteil bereitstellbar. Ein erfindungsgemäßes erstes Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass ein Basiselement einer erfindungsgemäßen Verbindungseinheit darin eingeschraubt ist, insbesondere in eine erste Öffnung. Im Hinblick auf die sich daraus ergebenden Vorteile wird auf die Ausführungen zur erfindungsgemäßen V erbindungseinheit verwiesen.

Eine erfindungsgemäße Verbindung aus einem ersten und einem zweitem Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass ein Basiselement einer erfindungsgemäßen Verbindungseinheit in das erste Bauteil eingeschraubt ist und sich das erste Außengewinde der Verbindungsschraube zumindest teilweise durch eine Öffnung im zweiten Bauteil erstreckt sowie mit einer Befestigungsmutter in Eingriff steht, wodurch die Verbindungsschraube in einem vorgebbaren Raumwinkel fixiert ist.

Raumwinkel bezeichnet, wie bereits eingangs erläutert, einen Winkel zwischen der Längsachse der Verbindungsschraube und der Längsachse des Basiselements, der in eine beliebige Richtung im Raum realisierbar ist. Mit anderen Worten ist der Raumwinkel nicht nur in eine Richtung realisierbar, sondern umlaufend. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auch in dieser Hinsicht sowie im Hinblick auf die sich daraus ergebenden Vorteile auf die Ausführungen zur erfin- dungsgemäßen Verbindungseinheit verwiesen.

Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße V erbindungseinheit umfasst die Schritte: Bereitstellen einer Verbindungsschraube und eines Basiselements sowie Einsetzen der Verbindungsschraube mit vorauseilendem Schaft vom ersten axialen Ende des Basiselements her in das Basiselement, wobei der Schritt des Bereitstellens der Verbindungsschraube und des Basiselements das Herstellen der Verbindungsschraube und/oder des Basise lements mittels einem der folgenden Verfahren umfasst: Gießen, Spritzgießen, additive

Verfahren und spanende Verfahren. Mittels des Herstellungsverfahrens wird die erfmdungsge- mäße Verbindungseinheit hergestellt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen, insbesondere im Hinblick auf die sich ergebenden Vorteile, verwiesen wird.

In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens bestehen die V erbindungsschraube aus Metall und das Basiselement aus Kunststoff oder Metall. Das Material kann auf diese Weise an die zu verbindenden Bauteile angepasst werden, wobei die Gestaltung der V erbindungsschraube aus Metall für eine zuverlässige Kraftübertragung sorgt. Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Herstellungsverfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Anlageelements und Anordnen des Anlageelements auf dem über das zweite axiale Ende des Basiselements hinaus stehenden Bereich des Schafts der Verbindungsschraube, insbesondere so, dass das Anlageelement eine axiale Verlier-Sicherung für die Verbindungsschraube bereit- stellt. Bezüglich dieser Ausgestaltung wird auf die Ausführungen zur axialen Verlier-Sicherung für die Verbindungsschraube und die sich daraus ergebenden Vorteile verwiesen.

Ein erfindungsgemäßes V erbindungsverfahren eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil mit einem Abstand dazwischen mittels einer erfindungsgemäßen V erbindungseinheit weist die folgenden Schritte auf: Einschrauben des Basiselements der Verbindungseinheit in eine erste Öffnung im ersten Bauteil, Anordnen des Schafts der Verbindungsschraube in einer zweiten Öffnung des zweiten Bauteils, so dass sich das erste Außengewinde der Verbindungsschraube zumindest teilweise durch die zweite Öffnung im zweiten Bauteil erstreckt, und Schrauben einer Befestigungsmutter auf das erste Außengewinde der V erbindungsschraube zur Fixierung der Position des ersten und des zweiten Bauteils relativ zueinander. Mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsverfahren ist somit eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen herstellbar, wobei der Raumwinkel der Verbindungsschraube nach dem Befestigen der Befestigungsmutter fixiert ist. Bezüglich der Vorteile wird erneut auf die obigen Ausführungen verwiesen. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verbindungs Verfahrens weisen die Verbindungs- schraube am Kopf mindestens ein erstes Eingriffsmerkmal sowie an der kopfabgewandten Seite des Schafts ein erstes Antriebsmerkmal und das Basiselement mindestens ein zweites Eingriffs- merkmal auf, und der Schritt des Einschraubens des Basiselements erfolgt mittels des ersten Antriebsmerkmals oder das Verfahren umfasst den weiteren Schritt: Einstellen eines Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil durch Drehen der V erbindungsschraube und somit des Basiselements mittels des ersten Antriebsmerkmals.

4. Kurzzusammenfassung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen dabei gleiche Bauteile und/oder Elemente. Es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungseinheit,

Figur 2a eine erste perspektivische Ansicht der Einzelbestandteile der V erbindungseinheit gemäß Figur 1,

Figur 2b eine zweite perspektivische Ansicht der Einzelbestandteile der Verbindungseinheit gemäß Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Verbindungsschraube gemäß den Figuren 2a und

2b,

Figur 4a eine perspektivische Ansicht des Basiselements gemäß den Figuren 2a und 2b,

Figur 4b eine Ansicht des Basiselements gemäß den Figuren 2a und 2b von unten,

Figur 5a eine perspektivische Schnittansicht des Basiselements gemäß den Figuren 4a und

4b,

Figur 5b eine weitere Schnittansicht des Basiselements gemäß den Figuren 4a und 4b,

Figur 6a eine perspektivische Ansicht des Anlageelements gemäß den Figuren 2a und 2b,

Figur 6b eine Draufsicht auf das Anlageelement gemäß den Figuren 2a und 2b,

Figur 7 eine Schnittansicht des Anlageelements gemäß den Figuren 6a und 6b,

Figur 8 eine perspektivische Ansicht des Dichtelements gemäß den Figuren 2a und 2b,

Figur 9a eine erste Stufe des Zusammenbaus der V erbindungseinheit gemäß den Figuren 2a und 2b,

Figur 9b eine zweite Stufe des Zusammenbaus der Verbindungseinheit gemäß den Figuren

2a und 2b, Figur 9c eine dritte Stufe des Zusammenbaus der V erbindungseinheit gemäß den Figuren 2a und 2b,

Figur 10 eine perspektivische Ansicht der Verbindungseinheit gemäß Figur 1 mit einem

Schnitt durch das Basiselement,

Figur 11 eine Ansicht der Verbindungseinheit gemäß Figur 1 von unten,

Figur 12 eine Schnittansicht der Verbindungseinheit gemäß Figur 1, Figur 13 eine Schnittansicht der Verbindungseinheit gemäß Figur 1 in eingebautem Zustand, Figur 14 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfmdungsge- mäßen Verbindungseinheit,

Figur 15 eine Explosionsansicht der Verbindungseinheit gemäß Figur 14, Figur 16 eine perspektivische Ansicht der Verbindungsschraube gemäß Figur 15, Figur 17a eine perspektivische Ansicht des Basiselements gemäß Figur 15, Figur 17b eine Ansicht des Basiselements gemäß Figur 15 von unten, Figur l8a eine perspektivische Schnittansicht des Basiselements gemäß den Figuren 17a und

17b,

Figur 18b eine Schnittansicht des Basiselements gemäß den Figuren 17a und 17b Figur l9a eine Schnittansicht des Anlageelements gemäß Figur 15, Figur !9b eine Ansicht des Anlageelements gemäß Figur 15 von oben,

Figur 20 eine zweite perspektivische Ansicht des Anlageelements gemäß Figur 15 von oben, Figur 21 verschiedene Stufen des Zusammenbaus der Verbindungseinheit gemäß Figur 15,

Figur 22 eine Schnittansicht der Verbindungseinheit gemäß Figur 14,

Figur 23 eine Schnittansicht der Verbindungseinheit gemäß Figur 14 in eingebautem

Zustand,

Figur 24 einen schematischen Verfahrensablauf einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellverfahrens für die Verbindungseinheit und

Figur 25 einen schematischen Verfahrensablauf einer Ausführungsform eines erfmdungsge- mäßen Verbindungsverfahrens mit der Verbindungseinheit.

5 Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbindungseinheit detailliert beschrieben. Die Verbindungseinheit zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie sowohl axial wie auch radial verstellbar ist, d.h. mit ihr kann manuell ihre Länge kann manuell auf einen gewünschten Abstand zwischen zwei Bauteilen eingestellt werden. Darüber hinaus gewährleistet die Verbindungseinheit auch bei einer nicht parallelen Anordnung der Verbindungsstellen der beiden zu verbindenden Bauteile, dass die Bauteile nicht verspannt miteinander verbunden werden. Optional kann eine Abdichtfunktion bereitgestellt werden.

Die Verbindungseinheit ist daher überall dort verwendbar, wo zwei Bauteile mit einem Abstand dazwischen verbunden werden müssen und möglicherweise ein Winkel zwischen den Verbin dungsstellen ausgeglichen werden muss, d. h. wo die Verbindungsstellen nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. Ein Beispiel hierfür sind die Befestigung von Leuchten, insbesondere Heckleuchten, oder der Dachreling an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs.

Nachfolgend und bezugnehmend auf die Figuren 1-13 wird eine erste Ausführungsform der Verbindungseinheit 1 diskutiert. Die Verbindungseinheit 1 besteht aus einer Verbindungsschraube 10, einem hohlzylinderförmigen Basiselement 30 sowie einem Anlageelement 50. Wie in den Figuren 2a und 2b ersichtlich, ist weiterhin ein Dichtelement 70 vorgesehen. Zur besseren Nachvollziehbarkeit werden nachfolgend die einzelnen Bestandteile diskutiert.

Figur 3 zeigt die Verbindungsschraube 10, die einen Kopf 12 sowie einen sich vom Kopf 12 erstreckenden Schaft 16 aufweist. Vorzugsweise besteht die Verbindungsschraube 10 aus Metall. Der Kopf 12 hat die Form eines ersten Kugelsegments 13, wobei am axialen Ende zwei erste Eingriffsmerkmale 14 vorgesehen sind. Bei den zwei ersten Eingriffsmerkmalen 14 handelt es sich um zwei radiale Vorsprünge, die umfänglich gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Diese wirken mit komplementär gestalteten zweiten Eingriffsmerkmalen 48 des Basiselements 30 zusammen, was ebenfalls später erläutert wird.

Der Schaft 16 weist ein erstes Außengewinde 18 einer ersten Gangrichtung auf. Weiterhin weist der Schaft 16 einen gewindelosen Bereich 20 auf, der zwischen dem ersten Außengewinde 18 und dem Kopf 12 angeordnet ist. Im gewindelosen Bereich 20 ist ein radialer, umfänglicher Vorsprung 22 vorgesehen, auf dem das Dichtelement 70 axial gesichert wird, wie es beispielsweise aus Figur 9 ersichtlich ist. Das Dichtelement 70 ist beispielsweise ein O-Ring, wie er in Figur 8 dargestellt ist. Weiterhin hemmt der O-Ring als beispielhaftes Dichtelement 70 ein später erläutertes Anlageelement 50. Daher kann sich das Anlageelement 50 nicht selbstständig von der Verbindungsschraube 10 lösen, beispielsweise beim Transport. Somit stellt das Dichtelement 70 die Funktion einer T ransportsicherang bereit.

Schließlich weist ein vom Kopf 12 entferntes Ende des Schafts 16 weiterhin ein erstes Antriebs merkmal 24. An dem ersten Antriebsmerkmal 24 kann ein Werkzeug zum Drehen der Verbin- dungsschraube 10 angreifen.

Nun bezugnehmend auf die Figuren 4a und 4b sowie 5a und 5b wird das hohlzylinderförmige Basiselement 30 näher erläutert. Dabei wird zunächst die äußere Gestaltung ausgehend von den Figuren 4a und 4b sowie anschließend die innere Gestaltung im Hinblick auf die Figuren 5a und 5b behandelt. In dieser Ausführungsform besteht das Basiselement 30 aus Kunststoff.

Das Basiselement 30 weist benachbart zu einem ersten axialen Ende 32 ein zweites Außengewinde 34 einer zweiten Gangrichtung auf. Mittels des zweiten Außengewindes 34 wird das Basiselement 30 später im ersten Bauteil A befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Basiselement aus Kunststoff, wobei es ebenfalls in einem Kunststoffbauteil als erstem Bauteil A befestigt werden soll. Vorzugsweise ist das zweite Außengewinde 34 daher ein für eine Kunststoff-Kunststoff Verbindung speziell gestaltetes Gewinde, das insbesondere selbstfurchend oder selbstschneidend ist. Auf diese Weise wird, im Vergleich zu einer Metall- Metall-Gewindeverbindung, eine spielfreie Verstellung des Basiselements 30 im ersten Bauteil A ermöglicht. Weiterhin ist das zweite Außengewinde 34 selbsthemmend ausgestaltet. Entsprechende Gewinde sind beispielsweise in DE 10 2016 101 910 Al oder DE 10 2004 021 484 Al beschrieben, auf die in dieser Hinsicht verwiesen wird. Die erste Gangrichtung des ersten Außengewindes 18 der Verbindungsschraube 10 und die zweite Gangrichtung des zweiten Außengewindes 34 des Basiselements 30 sind vorzugsweise gleich.

An einem zweiten axialen Ende 36 weist das hohlzylinderförmige Basiselement 30 eine Durch gangsöffnungen 38 auf. Zudem ist die Außenseite in Form eines zweiten Kugelsegments 40 gestaltet. Zwischen dem zweiten Kugelsegments 40 und dem Außengewinde 34 ist ein erstes Antriebsmerkmal 42 vorgesehen. Mittels des ersten Antriebsmerkmals 42 ist das Basiselement 30 in das erste Bauteil A einschraubbar.

Im Inneren und auf die Figuren 5a und 5b bezugnehmend weist das hohlzylinderformige

Basiselement 30 benachbart zum ersten axialen Ende 32 einen ersten Bereich 35 mit einem ersten Innendurchmesser auf. Die Durchgangsöffnung 38 weist einen zweiten Innendurchmesser auf, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der zweite Innendurchmesser vom zweiten axialen Ende 36 in Richtung des ersten axialen Endes 32 des Basiselements 30 stetig.

Weiterhin bezugnehmend auf die Figuren 5a und 5b sind die Durchgangsöffnung 38 und der Bereich 35 mit dem ersten Innendurchmesser axial voneinander beabstandet und durch einen Übergangsbereich 44 verbunden. Da die Durchgangsöffnung 38 und der Bereich 35 mit dem ersten Innendurchmesser axial beabstandet sind, kann der Übergangsbereich 44 nicht alleine aus einer horizontalen Stufe bestehen. Vielmehr weist der Übergangsbereich 44 mindestens einen Bereich auf, der in Richtung des zweiten axialen Endes 36 verläuft. Insbesondere dieser Bereich stellt eine Anlagefläche 46 für zumindest einen Teil des ersten Kugelsegments 13 der Verbindungsschraube 10 dar. Vorzugsweise ist die Anlagefläche 46 daher in der Form an das erste Kugelsegment 13 der Verbindungsschraube 10 angepasst. Im ersten Bereich 35 des Basiselements 30 sind zwei zweite Eingriffsmerkmale 48 vorgesehen, die komplementär zu den ersten Eingriffsmerkmalen 14 der V erbindungsschraube 10 ausgestaltet sind. Im vorliegenden Beispiel sind die zweiten Eingriffsmerkmale 48 daher durch zwei radiale Aussparungen gebildet, die sich axial im ersten Bereich 35 des Basiselements 30 erstre- cken. Um eine gewünschte Funktionsweise der Verbindungseinheit 1 sicherzustellen, weisen die Aussparungen eine größere Tiefe und Breite im Vergleich zur Tiefe und Breite der Vorsprünge am Kopf 12 der Verbindungsschraube 10 auf. Hierauf wird bei der Beschreibung der Funktions- weise eingegangen. Nun bezugnehmend auf die Figuren 6a, 6b und 7 wird das Anlageelement 50 näher erläutert, das ebenfalls aus Kunststoff besteht, eine Durchgangsöfihung 59 aufweist und bei Verwendung auf dem Schaft 16 der Verbindungsschraube 10 angeordnet ist. Eine erste Stirnseite 52 des Anlageelements 50 weist die Form eines dritten Kugelsegments 54 auf. Das dritte Kugelsegment 54 wirkt später mit dem zweiten Kugelsegment 40 des Basiselements 30 zusammen und ist daher von der Form her an das zweite Kugelsegment 40 angepasst.

An einer dem Basiselement 30 abgewandten zweiten Stirnseite 56 weist das Anlageelement 50 ein Dichtelement 58 auf, insbesondere einen oder mehrere Dichtringe. Dieses Dichtelement 58 stellt eine abdichtende Funktion zum zweiten Bauteil B bereit, was unter Bezugnahme auf Figur 13 später erläutert wird.

An der Außenseite weist das Anlageelement 50 weiterhin ein drittes Antriebsmerkmal 64 auf, dass insbesondere benachbart zur zweiten Stirnseite 56 vorhanden ist. Das dritte Antriebsmerkmals 64 stellt einen Angriffspunkt für ein Werkzeug dar, um das Anlageelement zu drehen.

In der Durchgangsöfihung 59 des Anlageelements 50 ist mindestens ein radial nach innen ragender Vorsprang 60 vorgesehen. Der Vorsprung 60 dient dazu, dass das Anlageelement 50 auf das erste Außengewinde 18 der Verbindungsschraube 10 schraubbar ist. Daher kann der Vorsprung 60 die Form eines entsprechenden Innengewindes aufweisen und sich umfänglich über beispielsweise 360° erstrecken. Beispielhaft ist der radial nach innen ragende Vorsprung 60 ein partielles Gewinde. Dieses ist so ausgeführt, dass es die Verbindungsschraube 10 in axialer Richtung entgegen der Einsetzrichtung der Verbindungsschraube 10 in das Basiselement 30 sichert. Aufgrund des partiellen Gewindes kann das Anlageelement 50 in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform derart in Anlage mit dem zweiten Kugelsegment 40 des Basise- lements 30 gebracht werden, dass die Verbindungsschraube 10 eine voreinstellbare Raumwinkellage beibehält. Die Verbindungsschraube 10 ist somit vorfixierbar oder vorausrichtbar. Ist die Längsachse des Basiselements 30 bezogen auf einen Boden beispielsweise horizontal angeordnet, dann schwenkt die Verbindungsschraube 10 nun nicht automatisch nach unten, d.h. in Richtung Boden. Dies erleichtert auf besondere Weise ein Finden der Bohrung oder Öffnung im zweiten Bauteil B, da die Verbindungsschraube 10 andernfalls in einer beliebigen Raumwinkellage angeordnet wäre, was das Finden der Öffnung im zweiten Bauteil B erschweren würde. Alternativ zu dieser beispielhaften Ausführung ist die Funktion der Vorfixierung der Verbin- dungsschraube 10 auch durch eine enge Passung zwischen Kopf 12 der Verbindungsschraube 10 und dem entsprechend gestalteten ersten Bereich 35 im Inneren des Basiselements 30 realisierbar, was insbesondere im Hinblick auf die später erläuterte zweite Ausführungsform der Verbindungseinheit 100 relevant ist um eine Vorfixierung zu realisieren. Ebenso sind andere

Vorgehensweisen zur Realisierung einer Vorfixierung möglich. Der radial nach innen ragende Vorsprung 60, d.h. das beispielhafte partielle Gewinde, hat eine Überbestimmung der Verbindungseinheit 1 zur Folge. Wenn beispielsweise das Anlageelement 50 vor einer Befestigung des zweiten Bauteils B mittel der Befestigungsmutter C an der Verbindungsschraube 10 nicht angezogen würde, wäre ein Spalt zwischen Anlageelement 50 und Basiselement 30 vorhanden. Dies würde dazu führen, dass das beispielhafte partielle Gewinde die ordnungsgemäße Funktion der Verbindungseinheit 1 behindern würde. Daher ist das partielle Gewinde so ausgeführt, dass es in einem solchen Fall versagen kann, um eine sichere Ver schraubung nicht zu verhindern.

Während der Vorsprung 60 benachbart zur zweiten Stirnseite 56 in der Durchgangsöffnung 59 angeordnet ist, ist benachbart zur ersten Stirnseite 52 eine Dichtfläche 62 vorgesehen, die mit dem Dichtelement 70 zusammenwirkt. Das Dichtelement 70 ist beispielsweise ein O-Ring, wie er in Figur 8 dargestellt ist. Das Dichtelement 70 hemmt das Anlageelement 50, so dass dieses gegen ein Lösen gesichert ist, insbesondere beim Transport der Verbindungseinheit 1, wie oben erläutert.

Nun bezugnehmend auf die Figuren 9a, 9b und 9c wird der Zusammenbau der V erbindungsein- heit 1 erläutert. In einem ersten Schritt und wie in Figur 9a dargestellt wird die Verbindungs schraube 10 mit vorauseilendem Schaft 16 in das Basiselement 30 so eingesetzt, dass der Schaft 16 sich durch die Durchgangsöffnung 38 erstreckt und der Kopf 12 an der Anlagefläche 46 anliegt.

Aus dieser Funktionsweise ergibt sich, dass der erste Innendurchmesser des Basiselements 30 größer als ein Außendurchmesser des Kopfs 12 der V erbindungsschraube 10. Zudem ist der zweite Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 38 des Basiselements 30 größer als ein

Außendurchmesser des ersten Außengewindes 18 der Verbindungsschraube 10 aber kleiner als der Außendurchmesser des Kopfs 12 der Verbindungsschraube 10. Der Übergangsbereich 44 mit der Anlagefläche 46 stellt daher eine einseitige Begrenzung für eine Bewegung der Verbin- dungsschraube 10 im Inneren des hohlzylinderförmigen Basiselements 30 in axialer Richtung, insbesondere in Einsetzrichtung der Verbindungsschraube 10, bereit.

In diesem Zustand, in dem der Kopf 12 an der Anlagefläche 46 anliegt, ermöglichen das Zusammenwirken der Anlagefläche 46 und des Kopf 12 sowie die Dimensionierung des zweiten Innendurchmesser in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des Schafts der Verbindungsschrau be 10 ein Schwenken oder Verkippen der Längsachse der Verbindungsschraube 10 bezogen auf die Längsachse des Basiselements 30. Dieses Schwenken ist dabei nicht auf eine bestimmte Richtung beschränkt, sondern in einer beliebigen Raumrichtung realisierbar. Dies wird durch die Verwendung des Begriffs Raumwinkel verdeutlicht. Weiterhin entspricht in diesem Zustand vorzugsweise ein Mittelpunkt des zweiten Kugelsegments 40 des Basiselements 30 dem Mittel- punkt des ersten Kugelsegments des Kopfs 12 der Verbindungsschraube 10.

Nun wird das Dichtelement 70 in einem zweiten Schritt, wie in Figur 9b gezeigt, auf dem Schaft 16 der V erbindungsschraube 10 angeordnet. Der radiale, umfängliche Vorsprung 22 dient hierbei zur axialen Sicherung des Dichtelements 70. Das Dichtelement 70 wiederum dient der axialen Abdichtung zwischen V erbindungsschraube 10 und dem noch auf der V erbindungsschraube 10 anzuordnenden Anlageelement 50. Zudem verhindert das Dichtelement 70 später ein unbeabsichtigtes Lösen des Anlageelements 50, insbesondere beim Transport der Verbindungseinheit 1.

In einem abschließenden dritten Schritt, der in Figur 9c dargestellt ist, wird das Anlageelement 50 auf die V erbindungsschraube 10 aufgeschraubt. Aufgrund des Vorsprungs 60, der zum Schrauben des Anlageelements 50 auf die V erbindungsschraube 10 vorgesehen ist, ist die V erbindungsschraube 10 axial im Basiselement 30 gegen ein Herausfallen gesichert. Die so hergestellte Verbindungseinheit 1 ist daher insbesondere auch für eine automatisierte Verarbei tung geeignet.

Dabei wird das Anlageelement 50 insbesondere soweit auf die Verbindungsschraube 10 ge- schraubt, bis der Vorsprung 60 nicht mehr mit dem ersten Außengewinde 18 in Eingriff steht, sondern im gewindelosen Bereich 20 angeordnet ist. In diesem Zustand liegt auch das dritte Kugelsegment 54 am zweiten Kugelsegment 40 an. Auf diese Weise ist das dritte Kugelsegment 54 komplementär zum zweiten Kugelsegment 40 des Basiselements 30 aus gestaltet, sodass beide optimal zusammen wirkt. Vorzugsweise entspricht dann ein Mittelpunkt des dritten Kugelseg- ments 54 dem Mittelpunkt des ersten Kugelsegments 13. In einer alternativen Ausführungsform ist der Vorsprung 60, der beispielsweise ein partielles Gewinde darstellt, auch bei Anlage ades dritten Kugelsegments 54 an dem zweiten Kugelsegment 40 in Eingriff mit dem ersten Außengewinde 18 der Verbindungsschraube 10. Auf diese Weise kann eine Vorfixierung einer Raum winkellage der Verbindungsschraube 10 vorgenommen werden, wie oben erläutert.

Um einer Fehlfunktion der V erbindungseinheit 1 bei einem nicht vollständigen Aufschrauben des Anlageelements 50 vorzubeugen, d.h. wenn das dritte 54 und das zweite Kugelsegment 40 nicht zumindest teilweise aneinander anliegen, ist der Vorsprung 60 in der Durchgangsöffhung 59 des Anlageelements 50 insbesondere so gestaltet, dass er bei Aufbringen einer axialen Belastung, d.h. einer Belastung entlang der Längsachse der V erbindungsschraube 10, nachgibt oder abbricht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass spätestens bei Befestigung des zweiten Bauteils B das dritte Kugelsegment 54 in Anlage mit dem zweiten Kugelsegment 40 gebracht wird. Mit anderen Worten führt der radial nach innen ragende Vorsprung 60, d.h. das beispielhafte partielle Gewinde, zu einer Überbestimmung der V erbindungseinheit 1. Wenn beispielsweise das Anlageelement 50 vor einer Befestigung des zweiten Bauteils B mittel der Befestigungsmutter C an der V erbindungsschraube 10 nicht angezogen würde, wäre ein Spalt zwischen Anlageelement 50 und Basiselement 30 vorhanden. Dies würde dazu führen, dass das beispielhafte partielle Gewinde die ordnungsgemäße Funktion der V erbindungseinheit 1 behindern würde. Daher ist das partielle Gewinde so ausgeführt, dass es in einem solchen Fall versagen kann, um eine sichere Verschraubung sicherzustellen. Die Figuren 10 und 11 verdeutlichen insbesondere das Zusammenwirken der ersten 14 und zweiten Eingriffsmerkmale 48, die zur formschlüssigen Kraftübertragung dienen, beispielsweise bei einer Drehung der Verbindungsschraube 10 auf das Basiselement 30. Um die Möglichkeit des Schwenkern oder Verkippens der Längsachse der Verbindungsschraube 10 bezogen auf die Längsachse des Basiselements 30 sicherzustellen, weisen die zweiten Eingriffsmerkmale 48 eine größere radiale Erstreckung sowie eine größere Breite als die ersten Eingriffsmerkmale 14 auf. Dies bedeutet, dass die ersten 14 und zweiten Eingriffsmerkmale 48 nicht passgenau ausgebildet sind, sondern bewusst Spiel vorhanden ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Aussparungen im Vergleich zu den Vorsprüngen überdimensioniert sind, beispielsweise um den Faktor 2.

Figur 12 zeigt die Verbindungseinheit 1 in einem verschwenkten Zustand. Hierbei ist ersichtlich, dass das Anlageelement 50 der Bewegung der Verbindungsschraube 10 gefolgt ist. Ein realisier barer Raumwinkel a beträgt beispielsweise ungefähr 10°.

Nun bezugnehmend auf Figur 13 wird die Verwendung der V erbindungseinheit 1 erläutert. Zunächst wird die V erbindungseinheit 1 über das zweite Außengewinde 34 des Basiselements 30 in eine Öffnung im ersten Bauteil A eingeschraubt. Dies erfolgt entweder über das erste Antriebsmerkmal 24 an der Verbindungsschraube 10 oder vorzugsweise über das zweite Antriebs- merkmal 42 des Basiselements. Beispielhaft bestehen das Basiselement 30 sowie das erste

Bauteil A aus Kunststoff. Da in diesem Fall, wie oben erläutert, es bevorzugt ist, dass das zweite Außengewinde 34 selbstschneidend oder selbstfiirchend ausgebildet ist, muss die Öffnung kein Gewinde aufweisen. Alternativ ist es jedoch auch bevorzugt, wenn die Öffnung bereits ein Gewinde aufweist, insbesondere bei der Verwendung anderer Materialkombinationen.

Das Außengewinde 34 ermöglicht eine Verstellung in Richtung der Längsachse des Basisele- ments 30. Hierdurch sind also Toleranzen im Abstand zwischen den beiden Bauteilen A und B manuell durch Drehen des Basiselements 30 ausgleichbar. Ein Vorteil des selbstschneidenden oder selbstfurchenden Außengewindes 34 ist in diesem

Zusammenhang, dass eine spielfreie Verstellung realisierbar ist. Aufgrund einer Selbsthemmung des Außengewindes 34 ist zudem eine unbeabsichtigte axiale Verstellung des Basiselements 30 und damit der Verbindungseinheit 1 verhindert. Nach dem Befestigen des Basiselements 30 und somit der Verbindungseinheit 1 im ersten Bauteil A wird das zweite Bauteil B auf die Verbindungsschraube 10 gesteckt. Idealerweise ist die V erbindungseinheit 1 bereits so angeordnet, dass bei Anlage des zweiten Bauteils B auf der zweiten Stirnseite des Anlageelements 50 der Abstand richtig eingestellt ist.

Wie in Figur 13 ersichtlich ist, sind die Verbindungsstellen der beiden Bauteile A, B nicht parallel zueinander ausgerichtet. Daher, und aufgrund der oben beschriebenen Möglichkeit, die Längsachse der Verbindungsschraube 10 bezogen auf die Längsachse des Basiselements 30 zu schwenken oder zu verkippen, und zwar in eine beliebige Raumrichtung, wird zunächst die Längsachse der Verbindungsschraube 10 mit der zweiten Öffnung im zweiten Bauteil B ausge richtet. Dann wird das zweite Bauteil B auf die Verbindungsschraube 10 aufgesteckt und mittels der Befestigungsmutter C fixiert. Das Festziehen der Befestigungsmutter C bewirkt, dass auch die Ausrichtung der Längsachse der V erbindungsschraube 10 bezogen auf die Längsachse des Basiselements 30 fixiert oder eingefroren wird. Zusätzlich wird eine abdichtende Funktion aufgrund des Dichtelements 58 an der zweiten Stirnseite 56 des Anlageelements 50, die am zweiten Bauteil B anliegt, sowie des Dichtelements 70 bereitgestellt. Das Dichtelement 70 nimmt dabei keine Kraft auf, sondern wird im Anlageelement 50 nur radial komprimiert. Wie bereits oben erläutert hemmt der O-Ring als beispielhaftes Dichtelement 70 daher das Anla geelement 50, so dass dieses sich nicht selbstständig von der Verbindungsschraube 10 löst, insbesondere beim Transport.

Aufgrund der speziellen Ausgestaltung des Basiselements 30 im Inneren sowie der Gestaltung der Verbindungsschraube 10 werden die beiden Bauteile A, B, im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik, nicht in einem verspannten Zustand aneinander befestigt. Die auf die Bauteile A, B wirkenden Belastungen aufgrund der Verbindung sind somit im Vergleich zu den bekannten Verbindungseinheiten mit einer Winkelausgleichsfunktion reduziert. Dies ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung.

Für den Fall, dass der gewünschte Abstand zwischen den beiden Bauteilen A, B von der Verbin- dungseinheit 1 nicht realisiert wird, wird die Befestigungsmutter C gelöst. Nun kann mittels des ersten Antriebsmerkmals 24 eine manuelle Einstellung der axialen Länge der Verbindungseinheit 1 auf den gewünschten Abstand erfolgen. Die Drehbewegung der Verbindungsschraube wird durch die ersten Eingriffsmerkmale 14 über die zweiten Eingriffsmerkmale 48 auf das Basiselement übertragen. Danach wird die Befestigungsmutter C erneut festgezogen. Selbstver- ständlich ist die entsprechende Einstellung auch vor dem anfänglichen Festziehen der Befestigungsmutter C oder vor dem Aufschrauben der Befestigungsmutter C auf die Verbindungs schraube 10 realisierbar Nachfolgend und unter Bezugnahme auf die Figuren 14 bis 23 wird eine zweite Ausführungs- form einer erfindungsgemäßen Verbindungseinheit 100 diskutiert. Auch diese umfasst eine V erbindungsschraube 110, ein hohlzylinderförmiges Basiselement 130 sowie ein Anlageelement 150. Im Hinblick auf gleiche Merkmale gelten die Ausführungen zur ersten Ausführungsform der V erbindungseinheit 1 daher analog für die zweite Ausführungsform der Verbindungseinheit 100.

In der zweiten Ausführungsform bestehen, im Unterschied zur ersten Ausführungsform, insbesondere das Basiselement 130 und das Anlageelement 150 ebenfalls aus Metall. Aufgrund der anderen Materialwahl ist ein anderer Aufbau des Basiselements 130 und des Anlageelements 150 bevorzugt, auch wenn der entsprechende Aufbau der ersten Ausführungsform der Verbindungseinheit 1 auch mit Metall realisierbar ist. In gleicher Weise ist auch der hier diskutierte Aufbau der zweiten Ausführungsform mit Kunststoff anstelle von Metall realisierbar.

Bezugnehmend auf Figur 16 ist die Verbindungsschraube 110 analog zur Verbindungsschraube 10 aufgebaut. Dies gilt insbesondere für den Kopf 112 in Form eines ersten Kugelsegments 113 mit den ersten Eingriffsmerkmalen 114 sowie den Schaft 116 mit dem ersten Außengewinde 118 einer ersten Gangrichtung, dem gewindelosen Bereich 120 und dem ersten Antriebsmerkmal 124. Im Unterschied zur V erbindungsschraube 10 der ersten Ausführungsform der V erbindungsein- heit 1 weist die V erbindungsschraube 110 der zweiten Ausführungsform der V erbindungseinheit 100 keinen radialen, umfänglichen Vorsprung im gewindelosen Bereich auf. In der Konsequenz ist bei der späteren Verwendung kein Dichtelement auf dem Schaft 116 angeordnet, so dass diese Ausführungsform keine abdichtende Funktion bereitstellt. Dies wird auch später bei der Erläute- rung des Anlageelements 150 ersichtlich.

Auch das Basiselement 130 der zweiten Ausführungsform der Verbindungseinheit 100 ist grundsätzlich analog zum Basiselement 30 der ersten Ausführungsform der V erbindungseinheit 1 aufgebaut. So weist das Basiselement 130, unter Bezugnahme auf die Figuren 17a, 17b, 18a und 18b, benachbart zu einem ersten axialen Ende 132 ein zweites Außengewinde 134 einer zweiten Gangrichtung und an einem zweiten axialen Ende 136 eine Durchgangsöffhung 138 sowie ein zweites Kugelsegment 140. Ebenso ist ein zweites Antriebsmerkmal 142 vorgesehen. Das Antriebsmerkmal 142 des Basiselements 130 kann, wie auch das Antriebsmerkmal 42 des Basiselements 30, zum Einschrauben, Kontern oder Voreinstellen verwendet werden.

Im Inneren weist auch das Basiselement 130 einen ersten Bereich 135 mit einem ersten Innendurchmesser auf und der erste Bereich 135 ist von der Durchgangsöffhung 138 axial beab- standet. Die Durchgangsöffnung 138 und der erste Bereich 135 sind über den Übergangsbereich 144, der die Anlagefläche 146 bereitstellt, miteinander verbunden.

Ein erster Unterschied des Basiselements 130 im Vergleich zum Basiselement 30 ist die Ausgestaltung der zweiten Eingriffsmerkmale 148. Diese sind nicht nur als Aussparungen, sondern als sich durch die Wand des hohlzylinderförmigen Basiselements erstreckende Schlitze ausgebildet. Zudem sind vorzugsweise vier umfänglich gleichmäßig beabstandete Schlitze vorhanden, die sich vom ersten axialen Ende 132 über den Übergangsbereich 144 hinaus, vorzugsweise bis zu einer Stelle benachbart dem zweiten Antriebsmerkmal 142, erstrecken. Wie die Aussparungen in der ersten Ausführungsform der V erbindungseinheit 1 dienen die Schlitze zur formschlüssigen Kraftübertragung von der V erbindungsschraube 10 mittels der ersten Eingriffsmerkmale 114 auf das Basiselement 130. Zusätzlich segmentieren die Schlitze jedoch den ersten Bereich 135 des Basiselements und dienen als Freimachung somit zum Spreizen des Basiselements 130 in diesem Bereich. Ein entsprechendes Spreizen erfolgt bei eingesetzter V erbindungsschraube 110 aufgrund des Zusammenwirkens des Kopfs 112 und der Anlagefläche 146, wenn die Verbindungs- schraube 110 aufgrund der Befestigungsmutter C weiter gegen die Anlagefläche gedrückt wird. Dies ist besonders bei einer Metall-Metall-Gewindeverbindung zwischen erstem Bauteil und Basiselement vorteilhaft, da aufgrund der so entstehenden Klemmung ein Spiel in der Gewinde- verbindung eliminiert werden kann.

Ein weiterer Unterscheid ist die Ausgestaltung der Anlagefläche 146 des Übergangsbereichs 144. Diese ist nun kegelstumpfförmig ausgestaltet. In der äußeren Gestaltung liegt ein Unter schied in einem nun vorhandenen Bereich 149 mit geringerem Außendurchmesser zwischen dem zweiten Antriebsmerkmal 142 und dem zweiten Außengewinde 134 vor. Beide Unterschiede fordern den oben beschrieben Klemmeffekt. Das Anlageelement 150 ist in den Figuren 19a, 19b und 20 dargestellt. Auch hier weist die erste Stirnseite 152 ein drittes Kugelsegment 154 auf. Die zweite Stirnseite 156 umfasst jedoch einen radial äußeren Ring 166 sowie einen radial inneren Ring 168. Der radial äußere Ring 166 liegt später am zweiten Bauteil B an, während der radial innere Ring 166 eine axiale Verlier- Sicherung für die Verbindungsschraube 110 bereitstellt. Nachdem das Anlageelement 150 auf dem Schaft 116 der Verbindungsschraube 110, insbesondere dem gewindelosen Bereich 120 angeordnet wurde, wird der radial innere Ring 166 mit einem Werkzeug radial nach innen gedrückt oder verprägt. Auf diese Weise begrenzt das Anlageelement die Bewegung der Verbindungsschraube 110 entgegen der Einsetzrichtung im Basiselement 130.

Die Realisierung einer voreinstellbaren Raumwinkellage der Verbindungsschraube 110 kann in dieser Ausführungsform insbesondere durch eine enge Passung zwischen dem Kopf 112 der Verbindungsschraube 1 10 und dem ersten Bereich 135 des Basiselements 130 erfolgen. Figur 21 verdeutlicht den Zusammenbau der Verbindungseinheit 100, der analog zum Zusammenbau der ersten Verbindungseinheit 1 erfolgt. Zunächst wird die Verbindungsschraube 110 mit vorauseilendem Schaft 116 in das Basiselement 130 eingesetzt, bis der Kopf 112 an der Anlagefläche 146 anliegt. Dann wird das Anlageelement 150 auf dem Schaft 1 16 angeordnet und der radial innere Ring 166 radial nach innen gedrückt, um die V erlier-Sicherung bereitzustellen

Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform der Verbindungseinheit 1 ist mit der zweiten Ausführungsform der V erbindungseinheit 100 aufgrund des größeren axialen Abstands zwischen Anlagefläche 146 und zweitem axialen Ende 136 des Basiselements ein kleinerer Raumwinkel realisierbar. Dieser beträgt beispielsweise ungefähr 5°. Figur 22 stellt einen entsprechenden Schnitt durch die Verbindungseinheit 100 dar.

Die Verwendung der Verbindungseinheit 100 ist analog zur Verbindungseinheit 1. Figur 23 zeigt die Verbindungseinheit 100 daher im eingebauten Zustand. Wie bereits in der ersten Ausführungsform der Verbindungseinheit 1 dient auch in dieser Ausführungsform der Verbindungsein- heit 100 der Kopf 1 12 mit den Eingriffsmerkmalen zur axialen und formschlüssigen

Kraftübertragung. Ebenso wird durch das Zusammenwirken von Kopf 112 und Anlagefläche 146 eine Winkelausgleichsfunktion bereitgestellt. Zusätzlich, und aufgrund der Schlitze, dient der Kopf 112 nun auch zum Spreizen des ersten Bereichs 135 des Basiselements 130. Figur 24 zeigt einen schematischen Verfahr ensabl auf eines Herstellungsverfahren für eine Verbindungseinheit 1; 100. In einem ersten Schritt A erfolgt ein Bereitstellen der Verbindungsschraube 10; 110 und des Basiselements 30; 130. Der Schritt des Bereitstellens umfasst das Herstellen der Verbindungsschraube 10; 110 und/oder des Basiselements 30; 130 mittels einem der folgenden Verfahren: Gießen, Spritzgießen, additive Verfahren und spanende Verfahren. Die Verbindungsschraube 10; 110 bestellt beispielsweise aus Metall und das Basiselement 30; 130 ist beispielsweise aus Kunststoff oder Metall hergestellt. Das Material kann auf diese Weise an die zu verbindenden Bauteile A, B angepasst werden, wobei die Gestaltung der Verbindungsschraube 10; 110 aus Metall für eine zuverlässige Kraftübertragung sorgt.

Gleichzeitig, davor oder danach erfolgt in Schritt C das Bereitstellen des Anlageelements 50;

150. Das Bereitstellen des Anlageelements 50; 150 kann ebenfalls das Herstellen des Anlageelements 50; 150 mittels einem der oben für das Basiselement 30; 130 oder die Verbindungs- schraube 10; 110 genannten Verfahren umfassen. Ebenso kann das Anlageelement 50; 150, je nach Anwendungsfall, aus Metall oder Kunststoff bestehen. Zusätzlich können Dichtelemente 58, 70 zur Realisierung einer abdichtenden Funktion vorgesehen sein.

In einem zweiten Schritt B wird die Verbindungsschraube 10; 110 mit vorauseilendem Schaft 16; 116 vom ersten axialen Ende 32; 132 des Basiselements 30; 130 her in das Basiselement 30; 130 eingesetzt.

Nun erfolgt abschließend in Schritt D ein Anordnen des Anlageelements 50; 150 auf dem über das zweite axiale Ende 36; 136 des Basiselements 30; 130 hinaus stehenden Bereich des Schafts 16; 116 der Verbindungsschraube 10; 110. Dies findet insbesondere so statt, dass das Anla- geelement 50; 150 eine axiale V erlier-Sicherung für die Verbindungsschraube 10; 110 bereit stellt, wie oben erläutert.

Bezugnehmend auf Figur 25 wird ein Verbindungs verfahren eines ersten Bauteils A mit einem zweiten Bauteil B mit einem Abstand dazwischen mittels der Verbindungseinheit 1; 100 beschrieben. ln einem ersten Schritt i wird das Basiselement 30; 130 der Verbindungseinheit 1; 100 in eine erste Öffnung im ersten Bauteil A eingeschraubt. Dies erfolgt in einem ersten Fall mittels des zweiten Antriebsmerkmals 42; 142 am Basiselement 30; 130. Alternativ, und wenn die Verbindungsschraube 10; 110 am Kopf 12; 112 mindestens ein erstes Eingriffsmerkmal 14; 1 14 sowie an der kopfabgewandten Seite des Schafts 16; 116 ein erstes Antriebsmerkmal 24; 124 aufweist und das Basiselement 30; 130 mindestens ein zweites Eingri ffsmerkmal 48; 148 umfasst, dann kann der Schritt des Einschraubens auch mittels des ersten Antriebsmerkmals 24; 124 erfolgen.

In einem nachfolgenden zweiten Schritt ii wird der Schaft 16; 116 der V erbindungsschraube 10;

1 10 in einer zweiten Öffnung des zweiten Bauteils B angeordnet, so dass sich das erste Außen gewinde 18; 118 der V erbindungsschraube 10; 110 zumindest teilweise durch die zweite Öffnung im zweiten Bauteil B erstreckt.

Abschließend erfolgt in Schritt iii das Aufschrauben einer Befestigungsmutter C auf das erste Außengewinde 18; 118 der V erbindungsschraube 10; 110 zur Fixierung der Position des ersten A und des zweiten Bauteils B relativ zueinander.

Ein Justieren des Abstands, insbesondere bei nur einseitiger Zugänglichkeit der zu verbindenden Bauteile A, B, ist mittels des ersten Antriebsmerkmals 24; 124 der V erbindungsschraube 10; 110 realisierbar, wie oben erläutert.

6. Bezugszeichenliste

1 Verbindungseinheit

10 V erbindungsschraube

12 Kopf

13 erstes Kugelsegment

14 erstes Eingriffsmerkmal

16 Schaft

18 erstes Außengewinde

20 gewindeloser Bereich

22 radialer, umfänglicher Vorsprang

24 erstes Antriebsmerkmal

30 Basiselement

32 erstes axiales Ende

34 zweites Außengewinde

35 erster Bereich zweites axiales Ende

Durchgangsöffnung

40 zweites Kugelsegment

42 zweites Antriebsmerkmal

44 Übergangsbereich

46 Anlagefläche

48 zweites Eingriffsmerkmal

50 Anlageelement

52 erste Stirnseite

54 drittes Kugelsegment

56 zweite Stirnseite

58 Dichtelement

59 Durchgangsöffnung

60 Vorsprung

62 Dichtfläche

64 drittes Antriebsmerkmal

70 Dichtelement

100 V erbindungseinheit

110 V erbindungsschraube

112 Kopf

113 erstes Kugelsegment

114 erstes Eingriffsmerkmal

116 Schaft

1 18 erstes Außengewinde

120 gewindeloser Bereich

124 erstes Antriebsmerkmal

130 Basiselement

132 erstes axiales Ende

134 zweites Außengewinde

135 erster Bereich

136 zweites axiales Ende

138 Durchgangsöffnung

140 zweites Kugelsegment 142 zweites Antriebsmerkmal

144 Übergangsbereich

146 Anlagefläche

148 zweites Eingriffsmerkmal

149 Bereich mit geringerem Außendurchmesser

150 Anlageelement

152 erste Stirnseite

154 drittes Kugel segment

156 zweite Stirnseite

159 Durchgangsöffnung

166 radial äußerer Ring

168 radial innerer Ring

A erstes Bauteil

B zweites Bauteil

C Befestigungsmutter

Claims

Patentansprüche

1. Eine V erbindungseinheit (1 ; 100) zum Verbinden eines ersten Bauteils (A) mit einem

zweiten Bauteil (B) mit einem Abstand dazwischen, umfassend: a eine Verbindungsschraube (10; 110) mit einem Kopf (12; 112) in Form eines ersten

Kugelsegments sowie einem sich davon erstreckenden Schaft (16; 116), wobei der

Schaft (16; 116) ein erstes Außengewinde (18; 118) einer ersten Gangrichtung aufweist, b. ein hohlzylinderförmiges Basiselement (30; 130), das folgende Merkmale umfasst: bl . benachbart zu einem ersten axialen Ende (32; 132) sind ein zweites Außengewinde (34; 134) einer zweiten Gangrichtung zur Befestigung im ersten Bauteil (A) und ra dial innen ein erster Bereich (35; 135) mit einem ersten Innendurchmesser vorgesehen, b2. an einem zweiten axialen Ende (36; 136) ist eine Durchgangsöffnung (38; 138) mit einem zweiten Innendurchmesser vorgesehen, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser, und eine Außenseite des Basiselements (30; 130) ist in Form eines zweiten Kugelsegments (40; 140) gestaltet, wobei b3. der erste Bereich (35; 135) und die Durchgangsöffnung (38; 138) axial voneinander beabstandet und durch einen Übergangsbereich (44; 144) verbunden sind, der zumindest teilweise eine Anlagefläche (46; 146) für den Kopf (12; 112) der Verbindungsschraube (10; 110) bereitstellt, und sich der Schaft (16; 116) der Verbindungsschraube (10; 110) durch die Durchgangsöffiiung (38; 138) erstreckt.

2. Verbindungseinheit (1 ; 100) gemäß Patentanspruch 1 , in der die Verbindungsschraube (10;

110) am Kopf (12; 112) mindestens ein erstes Eingriffsmerkmal (14; 114) und das Basiselement (30; 130) mindestens ein sich axial ersteckendes zweites Eingriffsmerkmal (48; 148) aufweist, die zur formschlüssigen Übertragung einer Drehbewegung Zusammenwirken, und die V erbindungsschr aube (10; 110) hat ein erstes Antriebsmerkmal (24; 124) an der kopfab- gewandten Seite des Schafts (16; 116).

3. V erbindungseinheit (1; 100) gemäß Patentanspruch 2, in der die V erbindungsschraube (10;

110) mindestens zwei erste Eingriffsmerkmale (14; 114) und das Basiselement (30; 130) mindestens zwei zweite Eingriffsmerkmale (48; 148) aufweist, wobei die ersten (14; 114) und zweiten Eingriffsmerkmale (48; 148) jeweils umf nglich gleichmäßig voneinander be- abstandet angeordnet sind.

4. V erbindungseinheit (100) gemäß Patentanspruch 2 oder 3, in der das mindestens eine zweite Eingriffsmerkmal (148) ein sich radial durch das Basiselement (130) erstreckender Schlitz ist und zwischen dem zweiten Außengewinde (134) des Basiselements (130) und dem zweiten axialen Ende (136) des Basiselements (130) ein Bereich (149) mit geringerem Außen- durchmesser vorgesehen ist.

5. V erbindungseinheit (1) gemäß einem der Patentansprüche 1-3, in der das zweite Außenge winde (34) des Basiselements (30) selbstschneidend oder selbstfiirchend ist.

6. V erbindungseinheit (1 ; 100) gemäß einem der vorhergehenden P atentansprüche, in der der Schaft (16; 116) der Verbindungsschraube (10; 110) benachbart zum Kopf (12; 112) einen gewindelosen Bereich (20; 120) sowie entfernt vom Kopf (12; 112) das erste Außengewinde (18; 118) aufweist.

7. V erbindungseinheit (1) gemäß Patentanspruch 6, in der die V erbindungsschraube (10) im gewindelosen Bereich (20) einen radialen Vorsprung (22) zur Lagerung eines Dichtelements (70), insbesondere eines O-Rings, aufweist.

8. V erbindungseinheit (1 ; 100) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in der das Basiselement (30; 130) ein zweites Antriebsmerkmal (42; 142) benachbart zum zweiten axi alen Ende (36; 136) aufweist, insbesondere zwischen dem zweiten axialen Ende (36; 136) und dem zweiten Außengewinde (34; 134).

9. V erbindungseinheit (1; 100) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in der sich der zweite Innendurchmesser des Basiselements (30; 130) vom zweiten axialen Ende (36; 136) in Richtung des Übergangsbereichs (44; 144) stetig verjüngt.

10. V erbindungseinheit (1; 100) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, die weiterhin ein auf dem Schaft (16; 116) der Verbindungsschraube (10; 110) angeordnetes Anlageelement (50; 150) aufweist.

11. V erbindungseinheit (1; 100) gemäß Patentanspruch 10, in der eine erste Stirnseite (52; 152) des Anlageelements (50; 150) die Form eines dritten Kugelsegments (54; 154) aufweist, das mit dem zweiten Kugelsegment (40; 140) am zweiten axialen Ende (36; 136) des Basiselements (30; 130) zusammenwirkt.

12. V erbindungseinheit (100) gemäß Patentanspruch 10 oder 11, in der das Anlageelement (150) an einer dem Basiselement (130) abgewandten zweiten Stirnseite (156) einen radial äußeren Ring (166) sowie einen radial inneren Ring (168) aufweist, wobei der radial innere Ring (168) eine axiale V erlier- Sicherung für die Verbindungsschraube (110) bereitstellt.

13. Verbindungseinheit (1; 100) gemäß einem der Patentansprüche 10-12, in der das Anlageelement (50; 150) in einer Durchgangsöffnung (59; 159) mindestens einen radial nach innen ragenden Vorsprung (60) sowie an einer radialen Außenseite ein drittes

Antriebsmerkmal (64) aufweist, so dass das Anlageelement (50; 150) auf die Verbindungsschraube (10; 110) schraubbar ist und eine axiale Verlier-Sicherung für die Verbindungsschraube (10; 110) bereitstellt.

14. V erbindungseinheit (1) gemäß einem der Patentansprüche 11-13, in der das Anlageelement (50) an einer dem Basiselement (30) abgewandten zweiten Stirnseite (56) ein Dichtelement (58) aufweist.

15. V erbindungseinheit (1; 100) gemäß einem der vorhergehenden P atentansprüche, in der die erste Gangrichtung und die zweite Gangrichtung gleich sind.

16. Ein erstes Bauteil (A), in das ein Basiselement (30; 130) einer Verbindungseinheit (1 ; 100) gemäß einem der Patentansprüche 1-15 eingeschraubt ist.

17. Eine Verbindung aus einem ersten (A) und einem zweiten Bauteil (B), in der ein Basisele ment (30; 130) einer V erbindungseinheit (1; 100) gemäß einem der Patentansprüche 1-15 in das erste Bauteil (A) eingeschraubt ist und sich das erste Außengewinde (18; 118) der Ver- bindungsschraube (10; 110) zumindest teilweise durch eine Öffnung im zweiten Bauteil (B) erstreckt sowie mit einer Befestigungsmutter (C) in Eingriff steht, wodurch die Verbindungsschraube (10; 110) in einem vorgebbaren Raumwinkel fixiert ist.

18. Herstellungsverfahren für eine Verbindungseinheit (1 ; 100) gemäß einem der Patentansprüche 1-15, das die Schritte aufweist: a. Bereitstellen einer Verbindungsschraube (10; 110) und eines Basiselements (30;

130) sowie

b. Einsetzen der Verbindungsschraube (10; 110) mit vorauseilendem Schaft (16; 116) vom ersten axialen Ende (32; 132) des Basiselements (30; 130) her in das Basiselement (30; 130), wobei

c. der Schritt des Bereitstellens der Verbindungsschraube (10; 110) und des Basiselements (30; 130) das Herstellen der V erbindungsschraube (10; 110) und/oder des Basiselements (30; 130) mittels einem der folgenden Verfahren umfasst: Gießen, Spritzgießen, additive Verfahren und spanende Verfahren.

19. Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 18, bei dem die Verbindungsschraube (10;

110) aus Metall und das Basiselement (30; 130) aus Kunststoff oder Metall bestehen.

20. Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 18 oder 19, das weiterhin die Schritte umfasst:

Bereitstellen eines Anlageelements (50; 150) und

Anordnen des Anlageelements (50; 150) auf dem über das zweite axiale Ende (36; 136) des Basiselements (30; 130) hinaus stehenden Bereich des Schafts (16; 116) der Ver bindungsschraube (10; 1 10), insbesondere so, dass das Anlageelement (50; 150) eine axiale V erlier-Sicherung für die Verbindungsschraube (10; 110) bereitstellt.

21. Verbindungsverfahren eines ersten Bauteils (A) mit einem zweiten Bauteil (B) mit einem Abstand dazwischen mittels einer Verbindungseinheit (1; 100) gemäß einem der Patentansprüche 1-15, das die folgenden Schritte aufweist: a. Einschrauben des Basiselements (30; 130) der V erbindungseinheit (1; 100) in eine erste Öffnung im ersten Bauteil (A), b. Anordnen des Schafts (16; 116) der V erbindungsschraube (10; 1 10) in einer zweiten Öffnung des zweiten Bauteils (B), so dass sich das erste Außengewinde (18; 118) der Verbindungsschraube (10; 110) zumindest teilweise durch die zweite Öff nung im zweiten Bauteil (B) erstreckt, und

c. Schrauben einer Befestigungsmutter (C) auf das erste Außengewinde (18; 118) der

V erbindungsschraube (10; 110) zur Fixierung der Position des ersten (A) und des zweiten Bauteils (B) relativ zueinander.

22. V erbindungsverfahren gemäß Patentanspruch 21, in dem die Verbindungsschraube (10; 110) am Kopf (12; 112) mindestens ein erstes Eingriffsmerkmal (14; 114) sowie an der kopfab- gewandten Seite des Schafts (16; 116) ein erstes Antriebsmerkmal (24; 124) und das Basise lement (30; 130) mindestens ein zweites Eingriffsmerkmal (48; 148) aufweisen, und der Schritt des Einschraubens des Basiselements (30; 130) mittels des ersten Antriebs- merkmals (24; 124) erfolgt oder das Verfahren umfasst den weiteren Schritt: d. Einstellen eines Abstands zwischen dem ersten (A) und dem zweiten Bauteil (B) durch Drehen der V erbindungsschraube (10; 110) und somit des Basiselements (30;

130) mittels des ersten Antriebsmerkmals (24; 124).