DE102012110352B4

DE102012110352B4 - Toleranzausgleichselement

Info

Publication number: DE102012110352B4
Application number: DE102012110352.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: BR102012029234A8; US20130315658A1; BR102012029234A2; US9074614B2; CN103122897B; CN103122897A; DE202011052036U1; DE102012110352A1

Abstract

Toleranzausgleichselement mit mindestens zwei Stützkörpern (20, 22), von denen mindestens einer eine schraubenförmig verlaufende Stützfläche aufweist, über die sich die Stützkörper so aneinander abstützen, dass das Axialmaß des Toleranzausgleichselements (12) durch relative Verdrehung der Stützkörper (20, 22) verstellbar ist, wobei mindestens einer der Stützkörper eine Schraubenfeder (20) ist und der sich daran abstützende Stützkörper (22) einen Steg (26) aufweist, der zwischen die Windungen der Schraubenfeder (20) greift, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (26) am inneren Umfang einer die Schraubenfeder (20) umgebenden Hülse (28) ausgebildet ist und der den Steg (26) aufweisende Stützkörper (22) ein Tiefziehteil ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Toleranzausgleichselement mit mindestens zwei Stützkörpern, von denen mindestens einer eine schraubenförmig verlaufende Stützfläche aufweist, über die sich die Stützkörper so aneinander abstützen, dass das Axialmaß des Toleranzausgleichselements durch relative Verdrehung der Stützkörper verstellbar ist, wobei mindestens einer der Stützkörper eine Schraubenfeder ist und der sich daran abstützende Stützkörper einen Steg aufweist, der zwischen die Windungen der Schraubenfeder greift.
Ein Toleranzausgleichselement dieser Art ist aus DE 20 2005 015 860 U1 bekannt
Weitere Beispiele für ähnliche Toleranzausgleichselemente werden in DE 42 19 481 A1 und WO 2012 / 049 606 A1 sowie in DE 298 07 967 U1 , EP 1 180 605 A1 und EP 1 215 401 A2 beschrieben.
Diese Toleranzausgleichselemente dienen insbesondere zum verspannenden Verbinden von zwei Bauteilen mittels einer Verbindungsschraube, die durch die ringförmig ausgebildeten Stützkörper hindurchgesteckt wird. Einer der Stützkörper steht über eine Rutschkupplung mit der Verbindungsschraube in Eingriff, so dass er, wenn die Verbindungsschraube in eines der beiden zu verbindenden Bauteile eingeschraubt wird, reibschlüssig mitgenommen und damit relativ zu dem anderen Stützkörper verdreht wird. Auf diese Weise vergrößert sich während des Einschraubvorgangs das Axialmaß des Toleranzausgleichselements, bis es den Zwischenraum zwischen den beiden Bauteilen überbrückt. Die Rutschkupplung erlaubt es dann, dass die Verbindungsschraube weiter eingeschraubt wird, während die beiden Stützkörper ihre Position relativ zueinander behalten.
Bei den bekannten Toleranzausgleichselementen stehen mindestens zwei der Stützkörper über Gewinde, beispielsweise über Linksgewinde, miteinander in Eingriff.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Toleranzausgleichselement zu schaffen, das sich einfacher und kostengünstiger herstellen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Steg am inneren Umfang einer die Schraubenfeder umgebenden Hülse (28) ausgebildet ist und der den Steg aufweisende Stützkörper ein Tiefziehteil ist.
Die schraubenförmig verlaufende Stützfläche wird durch die Windungen der Schraubenfeder gebildet. Es ist deshalb nicht notwendig, diese Stützfläche durch Gewindeschneiden oder spanende Bearbeitung des Stützkörpers herzustellen. Der mit der Schraubenfeder zusammenwirkende Stützkörper kann kostengünstig als Ziehteil hergestellt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Schraubenfeder so ausgebildet, dass ihre Windungen im unbelasteten Zustand auf Block aneinanderliegen. Wenn der Steg des anderen Stützkörpers zwischen die Windungen greift und diese auseinanderdrückt, üben die Windungen folglich eine elastische Kraft auf den Steg aus, so dass dieser klemmend zwischen den Windungen gehalten wird. Das erlaubt es, das Toleranzausgleichselement in einem definierten vormontierten Zustand zu lagern und zu transportieren, ohne dass die Gefahr besteht, dass sich die relative Lage der beiden Stützkörper etwa aufgrund von Erschütterungen während des Transports verändert.
Der mit der Schraubenfeder zusammenwirkende Stützkörper kann auch die Form eines Topfes haben, der zumindest mit einem Teil seiner Länge im Inneren der Schraubenfeder aufgenommen ist, so dass der Steg den Topf im Inneren der Schraubenfeder mit der die Schraubenfeder umgebenden Hülse verbindet. Der Steg kann seinerseits schraubenförmig ausgebildet sein und beispielsweise eine vollständige Windung bilden.
Der axiale Verstellweg des Toleranzausgleichselements kann in einer Richtung oder in beiden Richtungen durch Anschläge begrenzt sein. Vorzugsweise sind die Anschläge so angeordnet, dass sie die relative Drehbewegung der Stützkörper begrenzen.
Während die Stützkörper vorzugsweise aus Metall bestehen, damit eine hohe Stützkraft übertragen werden kann, ist es möglich, einen oder beide Stützkörper mit einem Ende in eine Fassung aus Kunststoff einzubetten oder einzuspritzen, die eine einfache Befestigung des Toleranzausgleichselements an einem der zu verbindenden Bauteile ermöglicht und/oder die zu verbindenden Bauteile gegen Verkratzen schützt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind auch mehrstufige Toleranzausgleichselements mit drei oder mehr Stützkörpern denkbar, von denen mindestens einer als Schraubenfeder ausgebildet ist. In dem Fall ist es möglich, dass die zwei Schraubenfedern, die sich unmittelbar an je einem der Bauteile abstützen und von denen eine rechtshändig und die andere linkshändig ist, drehfest aneinander und/oder an den jeweiligen Bauteilen gehalten sind, während ein drehbarer dritter Stützkörper mit Stegen zwischen die Windungen der beiden Schraubenfedern greift.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen axialen Schnitt durch eine Verbindungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Toleranzausgleichselement;
2 die Verbindungsvorrichtung nach 1 in einem Zustand vor Herstellen der Verbindung;
3 eine Ansicht eines als Schraubenfeder ausgebildeten Stützkörpers; und
4 eine Ansicht eines topfförmigen Stützkörpers, der mit der Schraubenfeder nach 3 zusammenwirkt.
In 1 ist eine Verbindungsvorrichtung gezeigt, die eine Verbindungsschraube 10 und ein Toleranzausgleichselement 12 umfasst und dazu dient, ein erstes Bauteil 14 auf Abstand mit einem zweiten Bauteil 16 zu verbinden.
Die Verbindungsschraube 10 ist durch eine Bohrung des ersten Bauteils 14 gesteckt und in eine Gewindebohrung 18 des zweiten Bauteils 16 eingeschraubt. Das Toleranzausgleichselement 12 dient als Abstandshalter zwischen den Bauteilen 14, 16. Es weist einen als Schraubenfeder 20 ausgebildeten Stützkörper, der sich an dem zweiten Bauteil 16 abstützt, und einen weiteren Stützkörper 22 in der Form eines topfförmigen Tiefziehteils auf, der sich an dem ersten Bauteil 14 abstützt.
Im gezeigten Beispiel weist der Stützkörper 22 ein topfförmiges Innenteil 24 auf, das mit einem Teil seiner Länge in der Schraubenfeder 20 aufgenommen ist und am unteren Ende einen radial nach außen weisenden, in Umfangsrichtung schraubenförmig verlaufenden Steg 26 aufweist, der das Innenteil 24 mit einer die Schraubenfeder umgebenden Hülse 28 verbindet. Die Hülse 28 bildet am oberen Ende einen auswärts gerichteten Flansch 30, der bündig mit dem Boden des Innenteils 24 liegt und sich an dem ersten Bauteil 14 abstützt.
Die Schraubenfeder 20 ist im gezeigten Beispiel eine linkshändig gewickelte Feder aus einem Draht, der einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt mit abgerundeten oder abgefasten Kanten aufweist. Wenn die Schraubenfeder nicht auf Zug beansprucht ist, liegen die Windungen auf Block aneinander. Wenn die Verbindungsschraube 10 angezogen wird, stützt sie sich mit ihrem Kopf an dem ersten Bauteil 14 ab und zieht das zweite Bauteil 16 gegen das in 1 untere Ende der Schraubenfeder 20, die sich mit ihren auf Block liegenden Windungen an dem Steg 26 des Stützkörpers 22 abstützt, der sich seinerseits an dem ersten Bauteil 14 abstützt. Auf diese Weise können die beiden Bauteile 14, 16 fest und in einem durch das Axialmaß des Toleranzausgleichselements 12 definierten Abstand miteinander verspannt werden.
Im gezeigten Beispiel ist das untere Ende der Schraubenfeder 20 in eine Fassung 32 aus Kunststoff eingespritzt, die auch das innere des unteren Teils der Schraubenfeder ausfüllen kann und federnde Klauen 34 aufweist, mit denen die Fassung 32 und damit auch die eingespritzte Schraubenfeder 20 drehfest an dem zweiten Bauteil 16 gehalten werden können.
2 zeigt die Verbindungsvorrichtung in einem Zustand während der Montage. Das Toleranzausgleichselement 12 ist mit Hilfe der Klauen 34 an dem zweiten Bauteil 16 gehalten. Der Stützkörper 22 ist hier weiter in die Schraubenfeder 20 eingeschraubt und befindet sich in einer unteren Endlage, in der sein Steg 26 an der Fassung 32 anliegt. In diesem Zustand ist das obere Ende der Schraubenfeder 20 bündig mit der oberen Oberfläche des Flansches 30 und des Bodens des Innenteils 24. Die Schraubenfeder 20 ist an beiden Enden derart abgefräst, dass sie im wesentlichen auf ihrem gesamten Umfang ebene Stirnflächen bildet. Das untere Ende der Schraubenfeder 20 liegt deshalb auf seinem gesamten Umfang satt an der oberen Oberfläche des zweiten Bauteils 16 an.
Das erste Bauteil 14 liegt sich in 2 noch in Abstand zu dem Toleranzausgleichselement 12. Die Verbindungsschraube 10 ist durch das Bauteil 14 hindurchgesteckt und durch eine Bohrung im Boden des Innenteils 24 in den Stützkörper 22 eingesteckt. Aus der Umfangswand des Innenteils 24 sind zwei federnde Zungen 36 herausgebogen, die elastisch am Außengewinde der Verbindungsschraube 10 anliegen. Auf diese Weise wird der Stützkörper 22 reibschlüssig mit der Verbindungsschraube 10 verbunden.
Im weiteren Verlauf des Montagevorgangs wird die Verbindungsschraube 10 weiter eingesteckt, bis sie in der Gewindebohrung 18 fasst. Anschließend wird die Verbindungsschraube in die Gewindebohrung 18 eingeschraubt, wobei die Zungen 26 dafür sorgen, dass der Stützkörper 22 in Drehrichtung mitgenommen wird, während die Schraubenfeder 20 durch die Fassung 32 drehfest gehalten ist. Auf diese Weise wird der Stützkörper 22 relativ zu der Schraubenfeder 20 gedreht, so dass sein Steg 26 den linksgängigen Windungen der Schraubenfeder folgt, mit dem Ergebnis, dass der Stützkörper 22 weiter aus der Schraubenfeder 20 herausgeschraubt wird und dem ersten Bauteil 14 entgegenkommt. Wenn schließlich der Flansch 30 an dem ersten Bauteil 14 anstößt und folglich der Stützkörper 22 nicht weiter herausgeschraubt werden kann, erlauben die Zungen 36 ein Durchrutschen der Verbindungsschraube 10, so dass diese weiter eingeschraubt werden kann, bis ihr Kopf das erste Bauteil 14 fest gegen das Toleranzausgleichselement 12 spannt.
In 3 und 4 sind die Schraubenfeder 20 und der topfförmige Stützkörper 22 jeweils in einer Seitenansicht dargestellt. Die Schraubenfeder 20 ist dabei in dem Zustand gezeigt, den sie einnähme, wenn der Stützkörper 22 eingeschraubt wäre.
In 4 erkennt man, dass der Steg 26 schraubenförmig verläuft und genau eine Schraubenwindung bildet, so dass an einer Stelle seines Umfangs eine Stufe 38 gebildet wird.
In 3 ist zu sehen, dass die Windungen der Schraubenfeder 20 an den Stellen, an denen der Steg 26 hindurchtritt, auseinandergedrückt werden, so dass dort zwischen den benachbarten Windungen eine Lücke 40 entsteht. Auf der in 3 vom Betrachter abgewandten Rückseite der Schraubenfeder hat die Lücke 40 eine konstante Breite, während sie auf der in 3 sichtbaren Vorderseite an beiden Enden keilförmig ausläuft. In entsprechender Weise variiert auch die Dicke des Steges 26. Auf einem 180°-Bogen, der in 4 auf der vom Betrachter abgewandten Seite liegt, hat der Steg 26 eine gleichbleibende Dicke. Auf der Seite, die in 4 dem Betrachter zugewandt ist, bildet er zwei 90°-Bögen, die sich zu der Stufe 38 hin keilförmig auf etwa die Hälfte der ursprünglichen Dicke verjüngen.
Diese Gestaltung des Steges 26 erleichtert es, den Stützkörper 22 in die Schraubenfeder 20 einzuschrauben. Dazu wird bei der Schraubenfeder 20 mit einem scharfen Werkzeug die oberste Windung etwas angehoben. Durch die Abfasung oder Verrundung des Profils des Drahtes wird das Eindringen des Werkzeugs in die Fuge zwischen den Windungen erleichtert. Wenn die oberste Drahtwindung angehoben ist, lässt sich der Steg 26 mit seinem keilförmig verjüngten Ende in die Lücke zwischen den obersten beiden Windungen der Schraubenfeder einführen und dann durch weitere Drehung tiefer einschrauben.
Wenn der Stützkörper 22 ganz eingeschraubt ist und die in 2 gezeigte Position einnimmt, so stößt die Stufe 38 an einen in der Fassung 32 gebildeten Anschlag 42 an, der in 2 gestrichelt angedeutet ist (jedoch in der Praxis in einer anderen Winkelposition liegen kann). Dadurch wird ein weiteres Einschrauben des Stützkörpers 22 verhindert, so dass der Stützkörper 22 in einer definierten Position gehalten wird, in der sein oberes Ende mit dem oberen Ende der Schraubenfeder 20 bündig ist. Zugleich wird so erreicht, dass der Stützkörper 22 nicht zu fest mit der Schraubenfeder 20 verschraubt wird, so dass der Reibschluss der Zungen 36 ausreicht, den Stützkörper 22 in Ausschraubrichtung zu drehen, wenn die Verbindungsschraube 10 eingeschraubt wird.
In 3 ist weiterhin zu sehen, dass die Schraubenfeder 20 in der Oberseite ihrer obersten Windung eine Kerbe 44 aufweist. In diese Kerbe greift ein Ansatz eines nicht gezeigten Werkzeugs ein, mit dem die Schraubenfeder 20 gehalten wird, während ihr unteres Ende mit der Fassung 32 umspritzt wird. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass die Schraubenfeder 20 stets eine reproduzierbare Winkelstellung in Bezug auf die Fassung 32 einnimmt.
Je nach Einsteck- und Einschraubrichtung der Verbindungsschraube 10 sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Schraubenfeder rechtshändig ist.

Claims

Toleranzausgleichselement mit mindestens zwei Stützkörpern (20, 22), von denen mindestens einer eine schraubenförmig verlaufende Stützfläche aufweist, über die sich die Stützkörper so aneinander abstützen, dass das Axialmaß des Toleranzausgleichselements (12) durch relative Verdrehung der Stützkörper (20, 22) verstellbar ist, wobei mindestens einer der Stützkörper eine Schraubenfeder (20) ist und der sich daran abstützende Stützkörper (22) einen Steg (26) aufweist, der zwischen die Windungen der Schraubenfeder (20) greift, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (26) am inneren Umfang einer die Schraubenfeder (20) umgebenden Hülse (28) ausgebildet ist und der den Steg (26) aufweisende Stützkörper (22) ein Tiefziehteil ist.
Toleranzausgleichselement nach Anspruch 1, bei dem die Windungen der Schraubenfeder (20) im unbelasteten Zustand auf Block aneinanderliegen.
Toleranzausgleichselement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schraubenfeder (20) aus einem Draht gewickelt ist, der einen rechteckigen Querschnitt mit vorzugsweise abgerundeten oder abgefasten Ecken aufweist.
Toleranzausgleichselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Schraubenfeder (20) eine Links-Schraubenfeder ist.
Toleranzausgleichselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Steg (26) entsprechend den Windungen der Schraubenfeder (20) schraubenförmig verläuft.
Toleranzausgleichselement nach Anspruch 5, bei dem der Steg (26) mindestens eine vollständige Schraubenwindung bildet.
Toleranzausgleichselement nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Steg (26) in seiner Dicke zumindest an einem Ende keilförmig ausläuft.
Toleranzausgleichselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Steg (26) am äußeren Umfang eines zumindest zum Teil in der Schraubenfeder (20) aufgenommenen Innenteils (24) gebildet ist.
Toleranzausgleichselement nach Anspruch 8, bei dem das Innenteil ringförmig ist und nach innen vorspringende federnde Zungen (36) aufweist.
Toleranzausgleichselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein äußeres Ende mindestens eines der Stützkörper (20, 22) in eine Fassung (32) aus Kunststoff eingespritzt ist.