DE102016116882A1

DE102016116882A1 - Montageeinheit mit einem Montageteil und einer darin fixierten Hülse

Info

Publication number: DE102016116882A1
Application number: DE102016116882.3A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Schneider; Judith Klein; Georg Hirschmann
Original assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: RICHARD BERGNER HOLDING GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2017-03-23
Also published as: CN206478084U; US10208779B2; US20170082126A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Montageeinheit 1 umfassend ein von einer Durchgangsöffnung 7 durchsetztes Montageteil 2 und eine in der Durchgangsöffnung 7 verliersicher fixierte zylindrische Hülse 3. Die Hülse 3 weist wenigstens ein Federelement 8 auf, welches im unmontierten Zustand aus ihrer Außenfläche 10 mit einem Überstand 9 herausragt. Der Überstand 9 ist derart bemessen, dass das Federelement 8 beim Einführen der Hülse 3 in die Durchgangsöffnung 7 durch Kontakt mit der Wandung 4 der Durchgangsöffnung 7 elastisch radial nach innen bewegt wird, so dass es infolge elastischer Rückstellkräfte gegen die Wandung 4 der Durchgangsöffnung 7 drückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine ein Montageteil und eine Hülse umfassende Montageeinheit. Das Montageteil ist ganz allgemein ein Anbauteil, das für die Montage bzw. Fixierung mit wenigstens einer Schraube an einer Unterkonstruktion vorgesehen ist. Zu diesem Zweck weist es wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, in welche ein Schraube eingesteckt und in die Grundkonstruktion eingeschraubt werden kann. Nicht zuletzt zur Gewichtseinsparung kommen beispielsweise bei Kühlsystemen für den Motorraum von Kraftfahrzeugen, dem sog. Thermomanagement, Kunststoffe wie Polyphenylensulfid (PPS) zum Einsatz, die eine hohe Chemikalienbeständigkeit, Wärmeformbeständigkeit und Steifigkeit aufweisen.
Aus unterschiedlichen Gründen kann es erforderlich sein, in der Durchgangsöffnung des Montageteils eine Hülse aus einem gegenüber dem Kunststoff des Montageteils festeren Material verliersicher zu fixieren. Dazu wird üblicherweise eine metallische Hülse mit einem definierten Übermaß gegenüber der Durchgangsöffnung in diese eingepresst. Im Falle sich addierender fertigungsbedingter Toleranzen der Hülse und der Durchgangsöffnung kann es zu erheblichen Überschreitungen des vorgegebenen Übermaßes und in deren Folge zu einem Aufplatzen der Durchgangsöffnung bzw. eines diese umgreifenden Materialbereichs des Montageteils aus einem Kunststoff der o. g. Art kommen.
Bei Montageteilen aus vergleichsweise festerem Material wie Aluminium- oder Magnesiumlegierungen ist im Falle einer Überschreitung des vorgegebenen Übermaßes wegen der nur geringen Nachgiebigkeit des Materials ein Einpressen der Hülse in die Durchgangsöffnung nicht möglich.
Um die geschilderten Probleme zu vermeiden, ist es üblich, aus einem Blechband gerollte Hülsen, die einen definierten Axialspalt zwischen ihren Blechenden aufweisen, zu verwenden. Solche Hülsen sind in der Lage, beim Eindringen in eine zu enge bzw. ein zu großes Untermaß aufweisende Durchgangsöffnung unter Verringerung des Axialspalts ihren Durchmesser zu verringern.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine alternativ gestaltete Montageeinheit der eingangs genannten Art vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch eine Montageeinheit nach Anspruch 1 gelöst. Bei dieser wird die verliersichere Fixierung der Hülse in der Durchgangsbohrung des Montageteils dadurch gewährleistet, dass die Hülse wenigstens ein Federelement aufweist, welches im unmontierten Zustand, also wenn die Hülse sich noch außerhalb der Durchgangsöffnung befindet, aus ihrer äußeren Mantelfläche mit einem Überstand herausragt, wobei dieser derart bemessen ist, dass das Federelement beim Einführen der Hülse in die Durchgangsöffnung durch Kontakt mit der Wandung der Durchgangsöffnung elastisch radial nach innen bewegt wird, so dass es infolge elastischer Rückstellkräfte gegen die Wandung der Durchgangsöffnung drückt. Im Hinblick auf eine positionsgenaue bzw. eine zentrische Anordnung der Hülse in der Durchgangsöffnung ist es dabei zweckmäßig, mehrere in Umfangsrichtung der Hülse gleichmäßig verteilte Federelemente vorzusehen.
Bei einer erfindungsgemäßen Montageeinheit wird der Kraftschluss, mit dem die Hülse in der Durchgangsbohrung gehalten wird, nicht wie bei einer Hülse mit Axialschlitz von der gesamten elastisch verformten Hülsenwand hervorgerufen, sondern nur von einem oder mehreren elastisch verformten Federelementen. Bei der Erfindung ist es somit möglich, die von den Federelementen ausgeübten Kräfte unabhängig von der Dicke der Wand und dem Material der Hülse einzustellen, indem etwa die Dimensionierung der Federelemente hinsichtlich Dicke, Länge und Breite verändert wird. So lässt sich z. B. die Wandstärke der Hülse, etwa wenn diese als Abstandshalter dienen, also von einem Schraubenkopf beaufschlagt werden soll, ohne Auswirkung auf die in Rede stehenden Federkräfte entsprechend bemessen. Bei der Verwendung einer geschlitzten Hülse wäre dies nicht möglich ohne auch deren Federwirkung zu verändern.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Montageeinheit besteht darin, dass sich die Federelemente durch entsprechende Verformung an eine von der Zylindermantelform abweichende Durchgangsöffnung anpassen und eine verliersichere Anordnung der Hülse in der Durchgangsöffnung gewährleisten können. Ein solcher Fall liegt z. B. bei einem im Spritzgussverfahren hergestellten Montageteil vor. Bei diesem weist die Durchgangsöffnung herstellungsbedingt eine Entformungsschräge auf, d. h. ihre Wandung verläuft leicht konisch.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Montageeinheit sind der folgenden, auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine geschnittene Teilansicht einer mit einer Schraube ausgestatteten Montageeinheit,
2 einen Teilbereich eines Montageteils, in dessen Durchgangsöffnung sich noch keine Hülse befindet,
3 den Ausschnitt I in 1,
4 eine Hülse in einer Seitenansicht
5 einen Längsschnitt der Hülse entsprechend Linie V-V in 4,
6 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils VI in 4,
7 eine perspektivische Ansicht einer aus einer Hülse und einer Schraube gebildeten Befestigereinheit,
8 einen Längsschnitt der Befestigereinheit von 7,
9 eine an einer Unterkonstruktion fixierte Montageeinheit.
Die in 1 und 9 gezeigte Montageeinheit 1 umfasst ein Montageteil 2 beispielsweise aus einem Kunststoff wie PPS und eine zylindrische Hülse 3. Das Montageteil 2 ist z. B. ein deckelartiges, mit einem randständigen Flansch 5 versehenes Anbauteil, das zur Fixierung an einer Unterkonstruktion 6, etwa einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist. Der Flansch 5 ist von mehreren Durchgangsöffnungen 7, von denen in den Zeichnungen jeweils nur eine gezeigt ist, durchsetzt. Die Hülse 3 und die Durchgangsöffnung 7 weisen vorzugsweise komplementäre Querschnittsformen auf, sind insbesondere kreiszylindrisch ausgestaltet. Die Hülse 3 ist in der Durchgangsöffnung 7 verliersicher fixiert.
Zur Bewerkstelligung der verliersicheren Fixierung weist die Hülse 3 mehrere gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Federelemente 8 auf. Im unmontierten Zustand, also wenn sich die Hülse 3 noch nicht in der Durchgangsöffnung 7 befindet, ragen die Federelemente 8 mit einem Überstand 9 (5, 6) aus der Außenfläche 10 der Hülse, welche auf einer Zylindermantelfläche verläuft, heraus. Der Überstand 9 ist so bemessen, dass das Federelement 8 beim Einführen der Hülse 3 in die Durchgangsöffnung 7 durch Kontakt mit der Wandung 4 der Durchgangsöffnung 7 elastisch radial nach innen bewegt wird, so dass es infolge elastischer Rückstellkräfte gegen die Wandung 4 der Durchgangsöffnung 7 drückt.
Die Federelemente 8 sind, wie insbesondere 7 deutlich zu entnehmen ist, aus der Wand 13 der Hülse 3 freigeschnitten. Dies lässt sich fertigungstechnisch einfach bewerkstelligen, wenn es sich um Hülsen 3 handelt, die aus einem Blechband (nicht gezeigt) gerollt sind. Die Federelemente 8 lassen sich dann durch eine am Blechband leicht durchführbare Stanzung erzeugen. Bei der Stanzung wird in dem Blechband bzw. der Hülsenwand 13 vorzugsweise eine u-förmige Ausnehmung 14 erzeugt. Dementsprechend sind die Federelemente 8 in Form von sich in der Axialrichtung der Hülsen 3 erstreckenden Federarmen 8' ausgebildet. Diese weisen ein mit der Hülsenwand 13 einstückig ausgebildetes Ende 15 und ein Freiende 16 auf. Durch eine Änderung der Dicke, Länge oder Breite sowie der Anzahl der Federelemente, im Ausführungsbeispiel sind zwei sich diametral gegenüber liegende Federarme 8' vorhanden, lässt sich die Haltekraft einstellen, mit welcher die Hülse 3 in der Durchgangsöffnung 7 gehalten wird.
Damit die Federelemente 8 aufgrund elastischer Rückstellkräfte gegen die Wandung 4 der Durchgangsöffnung 7 drücken, ist der oben erwähnte Überstand 9 erforderlich. Dieser kann durch eine radial nach außen gerichtete plastische Verformung der Federelemente 8 erzeugt werden. Im Fall von Federarmen 8' kann dies so erfolgen, dass deren Freienden 16 mit dem Überstand 9 aus der Außenfläche 10 der Hülse 3 herausragen (nicht gezeigt). Vorzugsweise wird der Überstand 9 jedoch ohne eine radial nach außen gerichtete Verformung der Federarme 8' durch einen an deren Außenfläche 18 vorhandenen, beispielsweise noppenförmigen, Vorsprung 17 erzeugt. Der Vorsprung 17 wird beispielsweise durch eine von der Rückseite 21 des Federarms 8' her erfolgte Prägung hergestellt. Die ursprüngliche Lage der Federarme 8' wird dabei nicht verändert, d. h. deren Außenflächen 18 verlaufen zusammen mit der Hülsenaußenfläche 10 in einer gemeinsamen Zylindermantelfläche, was deutlich in 6 zu erkennen ist. Der Vorsprung 17 ragt radial nach außen so weit vor, dass die Federarme 8' oder zumindest deren Freienden 16 unter Ausbildung radial nach außen gerichteter Rückstellkräfte beim Einführen der Hülse 3 in die Durchgangsöffnung 7 radial nach innen gebogen werden.
Die Hülse 3 ist vorzugsweise so bemessen, dass sie in der Durchgangsöffnung 7 spielfrei angeordnet ist. Im Falle einer kreiszylindrischen Form von Hülse 3 und Durchgangsöffnung 7 ist dies dann gegeben, wenn der Außendurchmesser 19 der Hülse 3 und der Durchmesser 20 der Durchgangsbohrung 7 gleich oder zumindest annähernd gleich sind. Die Hülse 3 lässt sich dann passgenau und zentriert in die Durchgangsöffnung 7 einführen. Die Freienden 16 der Federarme 8' werden dabei um ein dem Vorsprung 17 bzw. dem Überstand 9 entsprechendes Ausmaß radial nach innen abgelenkt.
Die Länge 23 der Durchgangsöffnung 7 und die Länge 24 der Hülse 3 sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine die Hülse 3 durchgreifende, das Montageteil 2 gegen eine Unterkonstruktion 6 spannende Schraube 28 mit ihrem Kopf 29, dessen Durchmesser 22 größer ist als der Durchmesser 20 der Durchgangsöffnung 7, im Krafthauptschluss 25 die Hülse 3 und im Kraftnebenschluss 26 den die Durchgangsöffnung 7 umgrenzenden Randbereich 27 des Montageteils 2 beaufschlagt. Ein größerer Teil der Vorspannkraft der Schraube 28 wird somit über die Hülse 3 und ein geringer Teil davon jeweils mittelbar oder unmittelbar in die Unterkonstruktion 6 eingeleitet. Im Falle einer jeweils unmittelbaren Kraftbeaufschlagung ist die Länge 24 der Hülse gleich oder geringfügig kleiner als die Länge 23 der Durchgangsöffnung 7.
Die Schraube 28 ist vorzugsweise verliersicher mit der Montageeinheit 1 verbunden. Zu diesem Zweck ist an dem Schaft 30 der Schraube 28, welcher die Hülse 3 bzw. deren Innenraum 31 mit Radialspiel durchgreift, ein radial überstehendes Hintergriffelement vorhanden, welches von dem Gewinde 34 der Schraube 28 gebildet sein kann. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Hintergriffelement ein zwischen dem Kopf 29 und dem Gewinde 34 radial aus dem Schaft 30 vorstehender Ringwulst 33. Das Hintergriffelement bzw. der Ringwulst 33 wirkt mit radial nach innen ragenden Vorsprüngen 35 an der dem Kopf 29 zugewandten Stirnseite 36 der Hülse 3 im Sinne eines axial in Richtung 37 wirksamen Formschlusses zusammen (8). In der Gegenrichtung 38 wird die Schraube 28 dadurch in der Hülse 3 gehalten, dass der Kopf 29 die Durchgangsöffnung 7 radial überragt.
Bezugszeichenliste

1: Montageeinheit
2: Montageteil
3: Hülse
4: Wandung
5: Flansch
6: Unterkonstruktion
7: Durchgangsöffnung
8: Federelement
8': Federarm
9: Überstand
10: Außenfläche (von 3)
13: Wand (von 3)
14: Ausnehmung
15: Ende (von 8, 8')
16: Freiende (von 8, 8')
17: Vorsprung (von 8, 8')
18: Außenfläche (von 8, 8')
19: Außendurchmesser (von 3)
20: Durchmesser (von 7)
21: Rückseite (von 8, 8')
22: Durchmesser (von 29)
23: Länge (von 7)
24: Länge (von 3)
25: Krafthauptschluss
26: Kraftnebenschluss
27: Randbereich (von 2)
28: Schraube
29: Kopf
30: Schaft
31: Innenraum (von 3)
33: Ringwulst
34: Gewinde
35: Vorsprung (an 3)
36: Stirnseite
37: Richtung
38: Gegenrichtung

Claims

Montageeinheit (1) umfassend ein von einer Durchgangsöffnung (7) durchsetztes Montageteil (2) und eine in der Durchgangsöffnung (7) verliersicher fixierte zylindrische Hülse (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) wenigstens ein Federelement (8) aufweist, welches im unmontierten Zustand aus ihrer Außenfläche (10) mit einem Überstand (9) herausragt, wobei dieser derart bemessen ist, dass das Federelement (8) beim Einführen der Hülse (3) in die Durchgangsöffnung (7) durch Kontakt mit der Wandung (4) der Durchgangsöffnung (7) elastisch radial nach innen bewegt wird, so dass es infolge elastischer Rückstellkräfte gegen die Wandung (4) der Durchgangsöffnung (7) drückt.
Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Federelement (8) aus der Wand (13) der Hülse (3) freigeschnitten ist.
Montageeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (8) ein Federarm (8') mit einem einstückig mit der Hülsenwand (13) verbunden Ende (15) und einem Freiende (16) ist, wobei das Freiende (16) gegen die Wandung (4) der Durchgangsöffnung (7) drückt.
Montageeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Freiende (16) des Federarms (8') ein aus dessen Außenfläche 18 heraus ragender Vorsprung (17) vorhanden ist.
Montageeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Federelements (8) in der äußeren Zylindermantelfläche der Hülse (3) verläuft.
Montageeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) und die Durchgangsöffnung (7) eine komplementäre Querschnittsform aufweisen.
Montageeinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (23) der Durchgangsöffnung (7) und die Länge (24) der Hülse (3) derart aufeinander abgestimmt sind, dass eine die Durchgangsöffnung (7) durchgreifende, das Montageteil (2) gegen eine Unterkonstruktion (6) spannende Schraube (28) mit ihrem Kopf (29) im Krafthauptschluss (25) die Hülse (3) und im Kraftnebenschluss (26) den die Durchgangsöffnung (7) umgrenzenden Randbereich (27) des Montageteils (2) beaufschlagt.
Montageeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine aus einem Blechband gewickelte Hülse (3).
Montageeinheit (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Blechband wenigstens ein Federelement (8) freigeschnitten ist.
Montageinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schraube (28) die wenigstens eine Durchgangsöffnung (7) durchgreift und darin verliersicher fixiert ist.