DE102011018525A1

DE102011018525A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Befestigung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil

Info

Publication number: DE102011018525A1
Application number: DE201110018525
Authority: DE
Inventors: David Dominguez
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-18
Also published as: WO2012142369A1

Abstract

Verfahren zur Befestigung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil, umfassend die folgenden Schritte: – ein erstes Befestigungselement mit mindestens einem Befestigungsabschnitt und ein zweites Befestigungselement werden lösbar miteinander verbunden, – in dem lösbar mit dem ersten Befestigungselement verbundenen Zustand wird das zweite Befestigungselement an dem zweiten Bauteil befestigt, – zur Befestigung des ersten Bauteils wird das erste Befestigungselement mit seinem mindestens einen Befestigungsabschnitt mit mindestens einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils verbunden, wobei die Haltekraft zwischen dem ersten und zweiten Befestigungselement geringer ist als die Haltekraft zwischen dem ersten Bauteil und dem ersten Befestigungselement einerseits, und als die Haltekraft zwischen dem zweiten Befestigungselement und dem zweiten Bauteil andererseits. Die Erfindung betrifft außerdem eine entsprechende Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Befestigung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil. Mit derartigen Verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise im Automobilbau Bauteile aneinander befestigt. Bei dem zweiten Bauteil kann es sich zum Beispiel um ein Karosserieteil eines Automobils, insbesondere eine Automobiltür, handeln. Bei dem ersten Bauteil kann es sich beispielsweise um ein Verkleidungsteil für das Karosserieteil handeln. Es sind Vorrichtungen bekannt, die einen oder mehrere Befestigungsbolzen umfassen, welche auf der Oberfläche des zweiten Bauteils aufgeschweißt werden. Eine Befestigungsvorrichtung mit einer Aufnahme für den Befestigungsbolzen wird beispielsweise an einer Öffnung oder entsprechenden Aufnahme des ersten Bauteils befestigt. Anschließend wird das erste Bauteil gemeinsam mit der Befestigungsvorrichtung auf den Befestigungsbolzen gedrückt oder geschraubt, um so das erste Bauteil an dem zweiten Bauteil zu befestigen. Mit solchen Vorrichtungen und Verfahren werden im Betrieb hohe Haltekräfte zwischen den Bauteilen erreicht. Allerdings sind die Montage und die Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung vergleichsweise aufwendig.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit denen die Montage und konstruktive Ausgestaltung vereinfacht werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Die Erfindung löst die Aufgabe zum einen durch ein Verfahren zur Befestigung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil, umfassend die folgenden Schritte:

– ein erstes Befestigungselement mit mindestens einem Befestigungsabschnitt und ein zweites Befestigungselement werden lösbar miteinander verbunden,
– in dem lösbar mit dem ersten Befestigungselement verbundenen Zustand wird das zweite Befestigungselement an dem zweiten Bauteil befestigt,
– zur Befestigung des ersten Bauteils wird das erste Befestigungselement mit seinem mindestens einen Befestigungsabschnitt mit mindestens einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils verbunden,
– wobei die Haltekraft zwischen dem ersten und zweiten Befestigungselement geringer ist als die Haltekraft zwischen dem ersten Bauteil und dem ersten Befestigungselement einerseits, und als die Haltekraft zwischen dem zweiten Befestigungselement und dem zweiten Bauteil andererseits.

Die Erfindung löst die Aufgabe zum anderen durch eine Vorrichtung zur Befestigung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil, umfassend

– ein erstes Befestigungselement mit mindestens einem Befestigungsabschnitt, der zur Befestigung des ersten Bauteils an dem ersten Befestigungselement mit mindestens einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils zusammenwirkt, und
– ein zweites Befestigungselement, wobei Befestigungsmittel vorgesehen sind, mit denen das zweite Befestigungselement an dem zweiten Bauteil befestigbar ist, und wobei lösbare Verbindungsmittel vorgesehen sind, mit denen das erste und zweite Befestigungselement lösbar miteinander verbindbar sind,

Das zweite Bauteil kann ein Trägerteil sein, beispielsweise ein Karosserieteil eines Automobils, insbesondere eine Automobiltür. Das erste Bauteil kann entsprechend ein Verkleidungsteil eines Automobils sein, beispielsweise für eine Automobiltür. Die Befestigungsmittel und die lösbaren Verbindungsmittel sind insbesondere Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das erste und/oder zweite Bauteil kann ebenfalls Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein. Das erste und zweite Befestigungselement werden mittels der lösbaren Verbindungsmittel lösbar miteinander verbunden. Die durch die Befestigungsabschnitte bewirkte Befestigung des ersten Bauteils an dem ersten Befestigungselement kann ebenfalls lösbar sein.
Erfindungsgemäß werden die jeweiligen Haltekräfte zwischen den Bauteilen und den Befestigungselementen einerseits und die Haltekraft zwischen den Befestigungselementen andererseits unterschiedlich gewählt. Insbesondere ist die Haltekraft zwischen den lösbar miteinander verbundenen Befestigungselementen geringer als die Haltekräfte der jeweiligen Verbindung der Befestigungselemente mit dem ersten bzw. zweiten Bauteil. Dies kann durch geeignete Ausgestaltung der Verbindungsmittel erfolgen. Durch die erfindungsgemäße Wahl der Haltekräfte kann das erste Bauteil beispielsweise zu Wartungs- oder Reparaturzwecken in besonders einfacher Weise von dem zweiten Bauteil abgezogen werden, wobei es automatisch zu einem Lösen der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Befestigungselement kommt. Das erste Befestigungselement kann anschließend gemeinsam mit dem ersten Bauteil abgezogen werden. Das zweite Befestigungselement verbleibt auf dem zweiten Bauteil. Es ist dann eine besonders einfache erneute Montage nach der Wartung bzw. der Reparatur möglich, indem das erste Befestigungselement gemeinsam mit dem an diesem befestigten ersten Bauteil erneut lösbar mit dem zweiten Befestigungselement und damit dem dieses tragenden zweiten Bauteils verbunden wird.
Gleichzeitig ist erfindungsgemäß eine besonders einfache (Erst-)Montage möglich, indem die Befestigungselemente lösbar miteinander verbunden vormontiert werden und anschließend in diesem miteinander verbundenen Zustand über das zweite Befestigungselement auf dem zweiten Bauteil befestigt werden. Anschließend kann sofort das erste Bauteil an dem ersten Befestigungselement und damit an dem zweiten Bauteil befestigt werden. Es ist also vor Ort nur ein Montageschritt, nämlich die Befestigung des zweiten Befestigungselements an dem zweiten Bauteil, erforderlich, bevor das erste Bauteil endgültig montiert werden kann. Beim Stand der Technik sind dagegen vor der endgültigen Montage zwei Montageschritte erforderlich, zum einen beispielsweise ein Verschweißen eines Bolzens an einem Karosserieteil, zum anderen die Montage eines Befestigungselements an einem Verkleidungsteil. Erst danach kann die Endmontage des Verkleidungsteils an dem Karosserieteil erfolgen. Im Vergleich zum Stand der Technik wird erfindungsgemäß also eine Zeit- und Kostenersparnis erreicht. Außerdem vereinfacht sich die Herstellung, da geringere Anforderungen an das erste Bauteil gestellt werden können. Beispielsweise sind keine besonderen Vorkehrungen für eine vorläufige Befestigung eines Befestigungselements an dem ersten Bauteil vor der endgültigen Montage erforderlich. Dies führt erfindungsgemäß ebenfalls zu einer Kostenersparnis.
Der mindestens eine Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils und der mindestens eine Befestigungsabschnitt des ersten Befestigungselements können nach einer Ausgestaltung miteinander verrasten. Hierzu kann der Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils mindestens eine Rastaufnahme oder mindestens einen Rastvorsprung umfassen. Entsprechend kann der Befestigungsabschnitt des ersten Befestigungselements mindestens einen Rastvorsprung oder mindestens eine Rastaufnahme umfassen. Der mindestens eine Befestigungsabschnitt des ersten Befestigungselements kann ein Rastelement aus einem Metallwerkstoff umfassen. Metallrastelemente sind in der Lage, die erfindungsgemäß erforderlichen hohen Haltekräfte zwischen dem ersten Bauteil und dem ersten Befestigungselement sicher zu vermitteln. Bei einem Metallrastelement kann es sich beispielsweise um einen Metallring handeln. Das erste Befestigungselement kann im Übrigen zum Beispiel aus Kunststoff bestehen. Das Metallrastelement kann dann in einem Kunststoffspritzgussverfahren in den im Übrigen beispielsweise einteilig geformten Kunststoffabschnitt des ersten Befestigungselements eingespritzt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Befestigungsmittel, mit denen das zweite Befestigungselement an dem zweiten Bauteil befestigbar ist, eine Schweißverbindung, eine Klebverbindung oder eine mechanische Verbindung umfassen. Auf diese Weise wird die erfindungsgemäß erforderliche hohe Haltekraft zwischen dem zweiten Befestigungselement und dem zweiten Bauteil erreicht. Das zweite Befestigungselement kann aus einem Kunststoff oder einem Metall bestehen. Nach einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann das zweite Befestigungselement einen Befestigungsbolzen, beispielsweise einen Metallbolzen, umfassen. Die lösbaren Verbindungsmittel, mit denen das erste und das zweite Befestigungselement lösbar miteinander verbindbar sind, können ebenfalls eine Rastverbindung umfassen. Hierzu kann das erste Befestigungselement mindestens eine Rastaufnahme oder mindestens einen Rastvorsprung umfassen. Entsprechend kann das zweite Befestigungselement mindestens einen Rastvorsprung oder mindestens eine Rastaufnahme umfassen. Handelt es sich bei dem zweiten Befestigungselement beispielsweise um einen Befestigungsbolzen, so kann ein im Querschnitt verbreiteter Kopf einen solchen Rastvorsprung bilden. Das erste Befestigungselement kann dann beispielsweise federnd elastische Rastarme besitzen, die im miteinander verbundenen Zustand von erstem und zweitem Befestigungselement den Bolzenkopf hintergreifen und so für eine Verrastung sorgen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann zur Demontage des ersten Bauteils von dem zweiten Bauteil das erste Bauteil gemeinsam mit dem ersten Befestigungselement von dem zweiten Bauteil abgezogen werden, wobei das zweite Befestigungselement unter Lösen der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Befestigungselement an dem zweiten Bauteil befestigt verbleibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
1 ein erstes und zweites Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem miteinander verbundenen Zustand in einer Schnittansicht,
2 die Befestigungselemente aus 1 in einem ersten Montagezustand in einer Schnittansicht,
3 die Befestigungselemente aus 1 in einem zweiten Montagezustand in einer Schnittansicht, und
4 die Befestigungselemente aus 1 in einem dritten Montagezustand in einer Schnittansicht.
Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In 1 sind ein erstes und zweites Befestigungselement 10, 12 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem lösbar miteinander verbundenen Zustand gezeigt. Das zweite Befestigungselement 12 wird in dem gezeigten Beispiel durch einen Befestigungsbolzen aus Metall gebildet. Der Befestigungsbolzen besitzt einen im Querschnitt erweiterten Bolzenkopf 14. Im Übrigen kann der Befestigungsbolzen beispielsweise eine zylindrische Form besitzen. Das erste Befestigungselement 10 besitzt einen einstückig aus einem Kunststoffwerkstoff bestehenden Hauptabschnitt 16. Der Hauptabschnitt 16 besitzt an seinem unteren Ende mehrere radial einwärts gerichtete elastische Rastarme 18, von denen in 1 zwei zu erkennen sind. Wie in 1 weiter zu erkennen, verrasten die Rastarme 18 in dem lösbar miteinander verbundenen Zustand von erstem und zweitem Befestigungselement 10, 12 unterhalb des Bolzenkopfes 14. Zum Erreichen dieses miteinander verbundenen Zustandes wurde das erste Befestigungselement 10 auf das zweite Befestigungselement 12 aufgesteckt. Im Bereich seines den Rastarmen 18 abgewandten Endes besitzt das erste Befestigungselement 10 darüber hinaus einen Befestigungsabschnitt für ein erstes Bauteil, welcher in dem dargestellten Beispiel ein Rastelement in Form eines Metallrings 20 umfasst. Der Metallring 20 besitzt mehrere in 1 nach unten gerichtete Rastvorsprünge 22 zur Verrastung an einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird. In dem gezeigten Beispiel wurde der Metallring 20 in einem Kunststoffspritzgussverfahren in den Hauptabschnitt 16 aus Kunststoff eingespritzt.
In 2 ist die in 1 gezeigte Vorrichtung in einem ersten Montagezustand gezeigt. Hierzu wurde in dem lösbar miteinander verbundenen Zustand von erstem und zweitem Befestigungselement 10, 12 das zweite Befestigungselement 12, insbesondere der Befestigungsbolzen, mittels einer Schweißverbindung 26 auf ein zweites Bauteil 24 aufgeschweißt. Bei dem zweiten Bauteil 24 handelt es sich vorliegend um ein Bauteil eines Automobils, insbesondere einen Karosserieabschnitt einer Fahrzeugtür. In 3 ist ein erstes Bauteil 28 in einem mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem zweiten Bauteil 24 befestigten Zustand gezeigt. Bei dem ersten Bauteil 28 handelt es sich vorliegend um ein Verkleidungsteil eines Automobils, insbesondere für eine Fahrzeugtür. Das erste Bauteil 28 besitzt einen eine im Wesentlichen zylindrische Aufnahme 30 umfassenden Befestigungsabschnitt. Von der Oberseite des ersten Bauteils 28 erstreckt sich mittig ein in dem gezeigten Beispiel zylindrischer Befestigungsabschnitt 32 in die zylindrische Aufnahme 30 hinein. Der Durchmesser der zylindrischen Aufnahme 30 ist dabei etwas kleiner als der größte Durchmesser des Metallrings 20. Hierdurch kommt es beim Aufsetzen des ersten Bauteils 28 auf den Metallring 20 zu einer elastischen Verformung der Rastvorsprünge 22 des Metallrings 20 und damit zu einem Halten des zylindrischen Abschnitts 30 und damit des ersten Bauteils 28 an dem Metallring 20 und somit an dem zweiten Bauteil 24. Darüber hinaus sind über den Umfang der zentralen Ringöffnung des Metallrings 20 verteilt ebenfalls mehrere elastische Rastvorsprünge 34 angeordnet. Der durch diese Rastvorsprünge 34 begrenzte Durchmesser der zentralen Ringöffnung des Metallrings 20 ist etwas kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Halteabschnitts 32 des ersten Bauteils 28. Hierdurch kommt es auch in diesem Bereich zu einer rastenden Anlage der Rastvorsprünge 34 an der Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 32 und damit an den Befestigungselementen 10, 12 und dem zweiten Bauteil 24. In dem in 3 gezeigten Zustand ist das erste Bauteil 28 endgültig an dem zweiten Bauteil 24 befestigt.
Ein Wartungs- bzw. Reparaturzustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 4 gezeigt. Hierzu wurde das erste Bauteil 28 mittels Ausüben einer Zugkraft von dem zweiten Bauteil abgezogen, in den Figuren nach oben. Die Haltekraft zwischen dem ersten Befestigungselement 10 und dem zweiten Befestigungselement 12 ist dabei geringer als die Haltekraft zwischen dem ersten Befestigungselement 10 und dem ersten Bauteil 28 einerseits und geringer als die Haltekraft zwischen dem zweiten Befestigungselement 12 und dem zweiten Bauteil 24 andererseits. Aufgrund dieser Verhältnisse der Haltekräfte verbleibt das zweite Befestigungselement 12 an dem zweiten Bauteil 24, wobei es zu einem Lösen der Verbindung zwischen dem ersten Befestigungselement 10 und dem zweiten Befestigungselement 12 kommt, sodass das erste Befestigungselement 10 gemeinsam mit dem ersten Bauteil 28 abgezogen wird, wie in 4 zu erkennen. In diesem Zustand sind beispielsweise das zweite Bauteil 24 und das erste Bauteil 28 für eine Wartung oder Reparatur zugänglich. Nach Abschluss der Wartung oder Reparatur kann in besonders einfacher Weise das erste Bauteil 28 mittels einer erneuten Verbindung zwischen dem ersten Befestigungselement 10 und dem zweiten Befestigungselement 12 an dem zweiten Bauteil 24 befestigt werden. Für die Demontage und die anschließende erneute Montage ist somit jeweils nur ein Montageschritt nötig. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Montage gegenüber dem Stand der Technik erleichtert. Gleichzeitig ist die konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen ebenfalls vereinfacht.

Claims

Verfahren zur Befestigung eines ersten Bauteils (28) an einem zweiten Bauteil (24), umfassend die folgenden Schritte: – ein erstes Befestigungselement (10) mit mindestens einem Befestigungsabschnitt und ein zweites Befestigungselement (12) werden lösbar miteinander verbunden, – in dem lösbar mit dem ersten Befestigungselement (10) verbundenen Zustand wird das zweite Befestigungselement (12) an dem zweiten Bauteil (24) befestigt, – zur Befestigung des ersten Bauteils (28) wird das erste Befestigungselement (10) mit seinem mindestens einen Befestigungsabschnitt mit mindestens einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils (28) verbunden, – wobei die Haltekraft zwischen dem ersten und zweiten Befestigungselement (10, 12) geringer ist als die Haltekraft zwischen dem ersten Bauteil (28) und dem ersten Befestigungselement (10) einerseits, und als die Haltekraft zwischen dem zweiten Befestigungselement (12) und dem zweiten Bauteil (24) andererseits.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils (28) und der mindestens eine Befestigungsabschnitt des ersten Befestigungselements (10) zur Befestigung des ersten Bauteils (28) an dem ersten Befestigungselement (10) miteinander verrastet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungselement (12) mit dem zweiten Bauteil (24) verschweißt, verklebt oder mechanisch verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungselement (12) einen Befestigungsbolzen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Befestigungselement (10, 12) lösbar miteinander verrastet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Demontage des ersten Bauteils (28) von dem zweiten Bauteil (24) das erste Bauteil (28) gemeinsam mit dem ersten Befestigungselement (10) von dem zweiten Bauteil (24) abgezogen wird, wobei das zweite Befestigungselement (12) unter Lösen der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Befestigungselement (10, 12) an dem zweiten Bauteil (24) befestigt verbleibt.
Vorrichtung zur Befestigung eines ersten Bauteils (28) an einem zweiten Bauteil (24), umfassend – ein erstes Befestigungselement (10) mit mindestens einem Befestigungsabschnitt, der zur Befestigung des ersten Bauteils (28) an dem ersten Befestigungselement (10) mit mindestens einem korrespondierenden Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils (28) zusammenwirkt, und – ein zweites Befestigungselement (12), wobei Befestigungsmittel vorgesehen sind, mit denen das zweite Befestigungselement (12) an dem zweiten Bauteil (24) befestigbar ist, und wobei lösbare Verbindungsmittel vorgesehen sind, mit denen das erste und zweite Befestigungselement (10, 12) lösbar miteinander verbindbar sind, wobei die durch die lösbaren Verbindungsmittel ausgeübte Haltekraft zwischen dem ersten und zweiten Befestigungselement (10, 12) geringer ist als die durch die Befestigungsabschnitte ausgeübte Haltekraft zwischen dem ersten Bauteil (28) und dem ersten Befestigungselement (10) einerseits, und als die durch die Befestigungsmittel ausgeübte Haltekraft zwischen dem zweiten Befestigungselement (12) und dem zweiten Bauteil (24) andererseits.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Befestigungsabschnitt des ersten Bauteils (28) und der mindestens eine Befestigungsabschnitt des ersten Befestigungselements (10) zur Befestigung des ersten Bauteils (28) an dem ersten Befestigungselement (10) miteinander verrasten.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Befestigungsabschnitt des ersten Befestigungselements (10) ein Rastelement aus einem Metallwerkstoff umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel, mit denen das zweite Befestigungselement (12) an dem zweiten Bauteil (24) befestigbar ist, eine Schweißverbindung (26), eine Klebverbindung oder eine mechanische Verbindung umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungselement (12) einen Befestigungsbolzen umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbaren Verbindungsmittel, mit denen das erste und zweite Befestigungselement (12) lösbar miteinander verbindbar sind, eine Rastverbindung umfassen.