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Die
Erfindung betrifft ein Befestigungsmittel zur Befestigung eines
Bauteils, einer Baugruppe oder eines Geräts, insbesondere eines Sensors,
an einem Trägerelement,
insbesondere an einem Blech.
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Bestimmte
Sensoren müssen
für eine
korrekte Funktion in einer vorgegebenen Einbaulage an Trägerelementen
montiert werden. Um die vorgegebene Einbaulage zu erreichen, ist
es in einigen Fällen notwendig,
die zur Befestigung verwendeten Befestigungsmittel verstellen zu
können.
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Hierfür werden
beispielsweise sogenannte Kugelkopf schrauben verwendet. Die Kugelkopfschraube
weist einen Gewindeschaft und einen Kugelkopf auf. Die Befestigung
der Kugelkopfschraube am Trägerelement,
beispielsweise an einem Blech, an einem Kunststoff- oder Druckgußteil erfolgt über eine
Einsteckmutter, die eine Befestigungsbohrung zur Aufnahme des Gewindeschafts
der Kugelkopfschraube aufweist und die zu diesem Zweck in eine dafür vorgesehene Öffnung des
Blechs eingesteckt wird.
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Die
Einsteckmutter weist hierzu einen umlaufenden, elastischen Kragen
auf, der dafür
sorgt, dass die Einsteckmutter durch die Öffnung des Blechs unter elastischer
Verformung des umlaufenden Kragens eingeführt werden kann. Nach dem Einführen der
Einsteckmutter nimmt der umlaufende Kragen wieder seine ursprüngliche
Gestalt an, so dass die Einsteckmutter nicht verloren werden kann und
nicht ohne weiteres wieder aus der Öffnung entfernt werden kann.
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Auf
den Kugelkopf der Kugelkopfschraube, deren Gewindeschaft in der
Befestigungsbohrung der Einsteckmutter sitzt, wird ein Kugelsitzelement aufgesteckt,
das an seiner Außenseite
eine umlaufende Nase aufweist. Auf das Kugelsitzelement kann nun
das zu befestigende Bauteil, beispielsweise ein Sensor, mit einer
dafür vorgesehenen
Befestigungsbohrung aufgeklipst werden.
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Das
Gehäuse
des zu befestigenden Bauteils weist meist drei derartige Befestigungsbohrungen auf,
von denen jede auf eine Kugelkopfschraube bzw. einen Kugelkopf sitz
aufgeklipst wird. Die Verstellung der Einbaulage des Bauteils erfolgt
dadurch, dass die Kugelkopfschrauben durch Verdrehen mehr oder weniger
tief in die jeweilige Einsteckmutter eingeschraubt werden.
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Nachteilig
an dieser Lösung
ist, dass für
verschiedene Blechstärken
unterschiedliche Einsteckmuttern benötigt werden. Aufgrund allgemeiner Blechtoleranzen
und des beim Stanzen der Löcher entstehenden
Grats ist oftmals ein nachträgliches Prägen erforderlich.
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Bei
anderen Lösungen
werden Kunststoffmuttern separat verschraubt oder es erfolgt eine
Verbindung mittels Insert-Technik,
d.h. durch Anspritzen eines Kunststoffteils an das Blech. Nachteilig
an diesen Lösungen
sind der hohe technologische Aufwand und die dadurch entstehenden
Kosten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungsmittel
zur Befestigung eines Bauteils, einer Baugruppe oder eines Geräts, insbesondere
eines Sensors, an einem Trägerelement, insbesondere
an einem Blech, anzugeben, das preisgünstig herstellbar und für verschiedene
Blechdicken verwendbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
ein Befestigungsmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße, verstellbare
Befestigungsmittel zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerelement
umfasst eine fixierende Doppelgewindeschraube mit einem ersten und
einem zweiten Gewindeschaft und einem zwischen dem ersten und dem
zweiten Gewindeschaft angeordneten und am Trägerelement zumindest teilweise
anliegenden Bund, wobei auf dem zweiten Gewindeschaft eine Justiermutter
angeordnet ist. Dabei sind der erste und der zweite Gewindeschaft
der Doppelgewindeschraube in derselben Raumachse angeordnet sind.
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Zur
Befestigung eines Bauteils an einem Trägerelement wird zunächst die
Doppelgewindeschraube mit ihrem ersten Gewindeschaft in einen dafür vorgesehenen
Durchzug in dem Trägerelement
eingeschraubt, bis der Bund an dem Trägerelement anliegt. Alternativ
zum Durchzug kann auch eine Schweißmutter, eine Nietmutter, ein
Kunststoffdom oder ein Gußdom
verwendet werden.
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Der
Durchzug kann ein Innengewinde aufweisen, das zur Aufnahme des Gewindes
des ersten Gewindeschafts ausgebildet ist.
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Die
Justiermutter kann beim Einschrauben des ersten Gewindeschafts in
den Durchzug des Trägerelements
bereits auf den zweiten Gewindeschaft der Doppelgewindeschraube
aufgeschraubt sein. In diesem Fall wird nach dem Einschrauben aller
für die Befestigung
des Bauteils vorgesehenen Doppelgewindeschrauben das Bauteil mit
einer entsprechenden Anzahl dafür
vorgesehener Befestigungsbohrungen oder Öffnungen im Gehäuse des
Bauteils auf die Justiermutter aufgeklipst werden.
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Alternativ
kann auch zunächst
nur die Doppelgewindeschraube mit ihrem ersten Gewindeschaft in
den Durchzug des Trägerelements
eingeschraubt werden. Anschließend
werden entsprechend der Anzahl der zu verwendenden Befestigungselemente Justiermuttern
in die dafür
vorgesehenen Befestigungsbohrungen oder Öffnungen des Gehäuses des Bauteils
eingeklipst. Nun wird das zu befestigende Bauteil so an die in das
Trägerelement
eingeschraubten Doppelgewindeschrauben gehalten, dass die in den
Befestigungsbohrungen oder Öffnungen
befindlichen Justiermuttern an den Enden der zweiten Gewindeschäfte der
Doppelgewindeschrauben positioniert sind. Anschließend können die
Justiermuttern auf die zweiten Gewindeschäfte der Doppelgewindeschrauben
aufgeschraubt werden.
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Die
Einstellung der Einbaulage des Bauteils bezüglich des Trägerelements
wird anschließend vorgenommen,
indem eine oder mehrere Justiermuttern verdreht werden. Zweckmäßigerweise
ist die Justiermutter für
eine verstellbare Befestigung des Bauteils über einen Bereich von 0,1 mm
bis 10 mm, insbesondere von 1 mm bis 2 mm bei einer Gewindegröße von 5
mm ausgebildet. Bei größeren Gewindedurchmessern
sind auch größere Blechstärken möglich. Zudem
sind Verstellbereiche bis ca. 5° in
der horizontalen und/oder vertikalen Lage des Bauteils möglich.
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In
einer besonders einfachen Ausführungsform
ist die Justiermutter als ein Kunststoffeinsatz ausgebildet. Beispielsweise
ist die Justiermutter in Form eines Dübels ausgebildet und gehalten.
Eine derartig ausgebildete Justiermutter ist einfach aufgebaut und
kostengünstig
herstellbar.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Justiermutter
eine zugehörige
Justierschlüsselfläche auf.
Durch die Verwendung von Justierschlüsselflächen an der Justiermutter wird
das Einstellen der Einbaulage des zu befestigenden Bauteils, entweder
mittels eines Handwerkzeugs oder maschinell, erleichtert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die
Justiermutter zu deren Aufnahme in einer Befestigungsbohrung eines
Bauteils ein Aufnahmeelement auf. Hierdurch ist es möglich, die
Justiermutter zunächst
in die Befestigungsbohrung oder Öffnung
des Gehäuses
des zu befestigenden Bauteils einzuführen und anschließend das
Bauteil mittels der Justiermutter auf den zweiten Gewindeschaft
der Doppelgewindeschraube aufzuschrauben.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das
Aufnahmeelement eine Verliersicherung auf. Durch die Verliersicherheit
der Justiermutter können
die Bauteile bereits mit vormontierter Justiermutter zum Montageort
geliefert werden, wodurch der Arbeitsablauf bei der Montage rationalisiert
wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Aufnahmeelement
ein kegelförmiger Fortsatz
und die Verliersicherung ist als Absatz zwischen dem Fortsatz und
der Justiermutter ausgeführt.
Die Kegelform des Fortsatzes erleichtert das Einführen der
Justiermutter in die Befestigungsbohrung oder Öffnung des Gehäuses des
Bauteils, während
der Absatz dafür
sorgt, dass die Justiermutter in die Befestigungsbohrung oder Öffnung verliersicher eingeklipst
werden kann.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Aufnahmeelement
Schlitze auf und wird durch Aufschrauben auf den zweiten Gewindeschaft
der Doppelgewindeschraube auf gespreizt. Beim Einklipsen der Justiermutter
in die Befestigungsbohrung oder Öffnung
des Gehäuses
ist aufgrund der Schlitze ein geringerer Kraftaufwand nötig, während durch
das Auf spreizen des Fortsatzes beim Aufschrauben auf den zweiten
Gewindeschaft ein Dübeleffekt
erreicht wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der erste
Gewindeschaft ein selbstschneidendes Gewinde auf. Bei dieser Ausführungsform
werden in das Trägerelement
nur einfache Durchzüge
ohne Innengewinde eingebracht, da die ersten Gewindeschäfte der
Doppelgewindeschrauben das zur Befestigung benötigte Gewinde beim Einschrauben
selbst erzeugen. Hierdurch werden die Fertigungskosten spürbar gesenkt.
Alternativ kann anstelle eines selbstschneidenden Gewindes auch ein
selbstfurchendes Gewinde, insbesondere bei einem Blech-, Kunststoff-
oder Gussteil vorgesehen sein. Auch kann ein Einmieten oder Einpressen
realisiert werden.
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Als
selbstschneidendes Gewinde soll im Sinne dieser Anmeldung jedes
Außengewinde
gelten, das beim Einschrauben in eine Befestigungsbohrung in dieser
Befestigungsbohrung ein entsprechendes Gegengewinde erzeugt. Das
selbstschneidende Gewinde kann daher beispielsweise ein Blechschraubengewinde
(mit veränderlichem
Durchmesser) nach DIN 7970 bzw. DIN ISO 1.478 sein oder auch ein
Maschinenschraubengewinde (mit konstantem Durchmesser) mit Schneidfurchen,
wie es aus DIN 751.3 (Gewindeschneidschrauben) bekannt ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der
erste Gewindeschaft eine Suchspitze auf. Als Suchspitze soll im
Sinne dieser Anmeldung jede Verjüngung
des ersten Gewindeschafts zum freien Ende hin einschließlich einer Bohrspitze
gelten. Durch die Verwendung einer Suchspitze wird die Montage des
erfindungsgemäßen Befestigungselements wesentlich erleichtert
und dadurch Arbeitszeit eingespart. Außerdem wird eine Automatisierung
der Montage des erfindungsgemäßen Befestigungselements
ermöglicht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der
zweite Gewindeschaft ein zylindrisches Gewinde auf. Als zylindrisches
Gewinde soll im Sinne dieser Anmeldung ein Maschinenschraubengewinde
mit konstantem Durchmesser, beispielsweise metrisches Gewinde nach
DIN 1.3 Teil 1, gelten.
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Hierdurch
wird erreicht, dass die Justiermuttern stets korrekt aufgeschraubt
werden, so dass eine hohe Genauigkeit bei der Verstellung des erfindungsgemäßen Befestigungselements
erreicht wird. Darüber
hinaus wird das Aufschrauben und Verstellen der Justiermutter erleichtert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der
Bund eine zugehörige
Bundschlüsselfläche auf.
Schlüsselflächen in
diesem Sinne können
einfache Abflachungen sein, die die Verwendung eines herkömmlichen
Schraubenschlüssels
ermöglichen,
aber auch in Form eines Außensechskants
oder Außensechsrunds
(Torx) ausgeführt sind.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der
zweite Gewindeschaft an seinem Ende eine zugehörige Schlüsselfläche auf.
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Durch
die Verwendung von Schlüsselflächen am
Bund oder/und am freien Ende des zweiten Gewindeschafts wird das
Einschrauben des ersten Gewindeschafts in den Durchzug des Trägerelements, entweder
mittels eines Handwerkzeugs oder maschinell, erleichtert.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass anstelle einer Einsteckmutter eine starre Schraubverbindung
zum Blech verwendet wird. Das erfindungsgemäße Befestigungsmittel ist einfacher
aufgebaut und daher kostengünstiger
herstellbar.
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Die
Befestigung des zu befestigenden Bauteils kann je nach der gewählten Ausführungsform über den
Antrieb der Doppelgewindeschraube oder Verdrehen der Justiermutter
nach der Montage der Doppelgewindeschraube erfolgen.
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Die
Verstellung des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels
erfolgt durch Verdrehen der Justiermutter, so dass sich die Einbaulage
des zu befestigenden Bauteils leicht verändern lässt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 schematisch
ein Bauteil mit mehreren justierbaren Befestigungsmitteln, und
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2 schematisch
im Teilschnitt ein Befestigungsmittel gemäß 1 im Detail.
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1 zeigt
ein verstellbares Befestigungsmittel BM mit einer fixierenden Doppelgewindeschraube 1 und
einer verstellbaren Justiermutter 2 zur Befestigung eines
Bauteil 3, z. B. eines Sensors oder eines Geräts, an einem
Trägerelemente 4,
z. B. an einem Blech, an einem Kunststoff- oder Druckgußteil. Je nach Größe, Art
und Funktion des Bauteils 3 können mehrere Befestigungsmittel
BM zur verstellbaren Befestigung des Bauteils 3 am Trägerelement 4 vorgesehen
sein. Bedingt durch verschiedene Ausführungsformen von Trägerelementen 4,
insbesondere bedingt durch deren unterschiedliche Dicke in einem
Bereich von 0,1 mm bis 20 mm oder größer umfasst das jeweilige Befestigungsmittel
BM zum einen die Doppelgewindeschraube 1 zum Fixieren des Bauteils 3 am
Trägerelement 4 und
zum anderen die Halte- oder Justiermutter 2 zur Einstellung
der Einbaulage des Bauteils 3 am Trägerelement 4.
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In 2 ist
das Befestigungsmittel BM, auch verstellbares Befestigungsmittel
genannt, im Teilschnitt dargestellt. Das Befestigungsmittel BM umfasst
die Doppelgewindeschraube 1 mit einem ersten Gewindeschaft 1.1 und
einem zweiten Gewindeschaft 1.2 und einem zwischen dem
ersten Gewindeschaft 1.1 und dem zweiten Gewindeschaft 1.2 angeordneten
Bund 1.3, wobei der erste Gewindeschaft 1.1 und
der zweite Gewindeschaft 1.2 in derselben Raumachse angeordnet
sind. Die Justiermutter 2 ist zweckmäßigerweise auf dem zweiten
Gewindeschaft 1.2 angeordnet. Die Justiermutter 2 ist
in Art eines Dübels
ausgeführt
und für
eine Einstellung der Einbaulage des Bauteils 3 in einem
Bereich von 0,1 mm bis 20 mm insbesondere von 1 mm bis 2 mm oder größer verstellbar
auf dem zweiten Gewindeschaft 1.2 angeordnet. Der Einstellbereich
richtet sich zum einen nach der Blechstärke. Bei einer Blechstärke von
1 mm bis 2 mm und einer Gewindegröße von 5 mm ist eine Verstellung
der horizontalen und/oder vertikalen Lage des Bauteils 3 in
einem Bereich von 3° bis
5° möglich.
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Der
erste Gewindeschaft 1.1 weist ein selbstschneidendes oder
selbstfurchendes Gewinde und eine Suchspitze 1.4, d.h.
eine Verjüngung
des ersten Gewindeschafts 1.1 zum freien Ende hin, auf.
Das selbstschneidende Gewinde im Ausführungsbeispiel ist ein zylindrisches
Gewinde mit Schneidfurchen analog zu DIN 751.3.
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Der
zweite Gewindeschaft 1.2 weist ein zylindrisches, metrisches
Gewinde nach DIN 1.3 Teil 1 sowie Schlüsselflächen, die in Form eines Außensechsrunds
(Torx) ausgeführt
sind, auf.
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Der
Bund 1.3 weist Bundschlüsselflächen 1.5 in
Form eines Außensechskants
auf.
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Die
Justiermutter 2 weist Justierschlüsselflächen 2.3 in Form eines
Außensechskants,
ein Aufnahmeelement 2.1 zur Aufnahme in einer Befestigungsbohrung 3.1 des
Bauteils 3 sowie eine Verliersicherung 2.2 auf.
Das Aufnahmeelement 2.1 ist als kegelförmiger Fortsatz ausgeführt und
die Verliersicherung 2.2 ist als Absatz zwischen dem Aufnahmeelement 2.1 und
der Justiermutter 2 ausgeführt.
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Zur
Befestigung des Bauteils 3 an dem Trägerelement 4 wird
zunächst
die Doppelgewindeschraube 1 mit ihrem ersten Gewindeschaft 1.1 in
einen dafür
vorgesehenen Durchzug 4.1 in dem Trägerelement 4 eingeschraubt,
bis der Bund 1.3 an dem Trägerelement 4 anliegt.
Als Durchzug 4.1 kann alternativ auch eine Schweiß- oder
Nietmutter, ein Kunststoffdom oder ein Gußdom verwendet werden.
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Der
Durchzug 4.1 kann ein Innengewinde aufweisen, das zur Aufnahme
des Gewindes des ersten Gewindeschafts 1.1 ausgebildet
ist.
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Die
Doppelgewindeschraube 1 wird mit ihrem ersten Gewindeschaft 1.1 in
den Durchzug 4.1 des Trägerelements 4 eingeschraubt.
Anschließend werden
entsprechend der Anzahl der zu verwendenden Befestigungselemente
BM Justiermuttern 2 in die dafür vorgesehenen Befestigungsbohrungen 3.1 des
Bauteils 3 eingeklipst. Nun wird das zu befestigende Bauteil 3 so
an die in das Trägerelement 4 eingeschraubten
Doppelgewindeschrauben 1 gehalten, dass die in den Befestigungsbohrungen 3.1 befindlichen
Justiermuttern 2 an den Enden der zweiten Gewindeschäfte 1.2 der
Doppelgewindeschrauben 1 positioniert sind. Anschließend können die
Justiermuttern 2 auf die zweiten Gewindeschäfte 1.2 der Doppelgewindeschrauben 1 aufgeschraubt
werden.
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Die
Einstellung der Einbaulage des Bauteils 3 bezüglich des
Trägerelements 4 wird
anschließend vorgenommen,
indem eine oder mehrere Justiermuttern 2 verdreht werden.
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Durch
das selbstschneidende Gewinde am ersten Gewindeschaft 1.1 der
Doppelgewindeschraube 1 brauchen nur einfache Durchzüge 4.1 ohne
Innengewinde in das Trägerelement 4 eingebracht
werden, da die ersten Gewindeschäfte 1.1 der Doppelgewindeschrauben 1 das
zur Befestigung benötigte
Gewinde beim Einschrauben selbst erzeugen. Hierdurch werden die
Fertigungskosten spürbar gesenkt.
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Durch
die Verwendung einer Suchspitze 1.4 wird die Montage des
erfindungsgemäßen Befestigungselements
BM wesentlich erleichtert und dadurch Arbeitszeit eingespart. Außerdem wird
eine Automatisierung der Montage des erfindungsgemäßen Befestigungselements
ermöglicht.
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Durch
das am zweiten Gewindeschaft 1.2 vorgesehene metrische
Gewinde wird erreicht, dass die Justiermuttern 2 stets
korrekt aufgeschraubt werden, so dass eine hohe Genauigkeit bei
der Verstellung des erfindungsgemäßen Befestigungselements BM
erreicht wird. Darüber
hinaus wird das Aufschrauben und Verstellen der Justiermutter 2 erleichtert.
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Durch
die Verwendung von Bundschlüsselflächen 1.5 am
Bund 1.3 bzw. Schlüsselflächen 1.6 am
freien Ende des zweiten Gewindeschafts 1.2 wird das Einschrauben
des ersten Gewindeschafts 1.1 in den Durchzug 4.1 des
Trägerelements 4 erleichtert.
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Durch
die Verwendung von Justierschlüsselflächen 2.3 an
der Justiermutter 2 wird das Einstellen der Einbaulage
des zu befestigenden Bauteils 3 erleichtert.
-
Durch
die Verliersicherheit der Justiermutter 2 können die
Bauteile 3 bereits mit vormontierter Justiermutter 2 zum
Montageort geliefert werden, wodurch der Arbeitsablauf bei der Montage
rationalisiert wird.
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Die
Kegelform des Aufnahmeelements 2.1 erleichtert das Einführen der
Justiermutter 2 in die Befestigungsbohrung 3.1 des
Bauteils 3, während die
Verliersicherung 2.2 dafür sorgt, dass die Justiermutter 2 in
die Befestigungsbohrung 3.1 verliersicher eingeklipst werden
kann.
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- BM
- Befestigungsmittel
- 1
- Doppelgewindeschraube
- 1.1
- erster
Gewindeschaft
- 1.2
- zweiter
Gewindeschaft
- 1.3
- Bund
- 1.4
- Suchspitze
- 1.5
- Bundschlüsselfläche
- 1.6
- Schlüsselfläche
- 2
- Justiermutter
- 2.1
- Aufnahmeelement
- 2.2
- Verliersicherung
- 2.3
- Justierschlüsselfläche
- 3
- Bauteil
- 3.1
- Befestigungsbohrung
- 4
- Trägerelement
- 4.1
- Durchzug