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Die Erfindung betrifft allgemein Toleranzausgleichsbefestigungssysteme.
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Die Erfinder befanden als nachteilig, dass das zum Lösen der Transportsicherung notwendige Drehmoment nicht oft reproduzierbar oder zu hoch oder zu klein ist.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe war es, diesen Nachteil zu verbessern. Die Aufgabe wird durch die Erfindung, insbesondere wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert ist, gelöst.
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Insbesondere wird diese Aufgabe gelöst durch ein Toleranzausgleichsbefestigungssystem, wobei das Toleranzausgleichsbefestigungssystem zur toleranzkompensierenden Befestigung einer ersten Komponente, bevorzugt Fahrzeugkomponente, an eine zweite Komponente, bevorzugt Fahrzeugkomponente, eingerichtet ist, wobei das Toleranzausgleichsbefestigungssystem aufweist:
- - ein Basisteil mit einem Vormontagemittel und einem Sockel, wobei der Sockel ein Gewinde und eine Sockelöffnung aufweist, wobei das Basisteil an eine Öffnung einer der Komponenten über die Vormontagemittel, bevorzugt eine Klammer, vormontierbar ist, so dass die Sockelöffnung des Basisteils mit der Öffnung der Komponente fluchtet;
- - ein Kompensationsteil mit einer Anlagefläche zur Anlage an der anderen der Komponenten und mit einem Schaft aus einem ersten Kunststoff, wobei der Schaft ein in das Gewinde des Sockels schraubbares Gewinde und eine Schaftöffnung aufweist, die sich auch durch die Anlagefläche erstreckt, wobei die Sockelöffnung und die Schaftöffnung bei ineinander geschraubten Gewinden zueinander fluchten, wobei in der Schaftöffnung ein Reibelement angeordnet ist, wobei das Reibelement bevorzugt aus einem zweiten Kunststoff gebildet ist, und wobei das Reibelement in einem ersten axialen Bereich einen ersten Innendurchmesser definiert, wobei das Reibelement, bevorzugt das zweite Kunststoffmaterial, weicher ist, als der erste Kunststoff, und wobei das Reibelement bevorzugt durch Spritzguss in der Schaftöffnung an den Schaft angespritzt ist;
- - eine Transportsicherung, welche gegenseitig in Eingriff gelangende, flexibel ausweichende Anschlagelemente aufweist und einen ersten Drehmomentschwellwert bewirkt, welcher erforderlich ist, um das Kompensationsteil von dem Basisteil bei lose, d.h. bevorzugt ohne Gewindevorspannung, ineinander geschraubten Gewinden von einer Transportposition in eine herausgeschraubte Kompensationspositionsposition zu verdrehen,
- - eine Schraube mit einem Schraubenschaftaußendurchmesser, welcher größer ist als der erste Innendurchmesser, wobei die Schraube in die Sockelöffnung und die Schaftöffnung einführbar ist, wobei der erste Innendurchmesser kleiner oder gleich 0,98 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser ist und größer oder gleich 0,7 mal, bevorzugt größer oder gleich 0,8 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser ist, wobei das mittels der Schraube auf das Kompensationselement durch reines Drehen der in die Schaftöffnung eingeführten Schraube übertragbare Drehmoment größer ist als der erste Drehmomentschwellwert.
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Hierdurch ist die Verwendung eines Toleranzausgleichsbefestigungssystems vereinfacht, da die Transportsicherung automatisch durch Drehen der Schraube (welche ohnehin zur Befestigung gedreht wird) lösbar ist, was jedoch zudem in dem gegebenen Durchmesserbereich auch mit präziser Reproduzierbarkeit möglich ist.
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Das weiche Reibelement stellt sich sehr flexibel auf die Eigenschaften der verwendeten Schraube ein. D.h. Toleranzen sind unkritisch und es können damit ggf. auch günstigere / unpräzise Schrauben verwendet werden. Weiterhin kann das System durch Wahl des Kunststoffes an die Oberfläche der Schraube eingestellt, z.B. spezielle Beschichtung (Schraubensicherungslack, Gleitbeschichtung, Anti-Korrosion, etc.). In den hier gezeigten Beispielen wird jedoch von einer unbeschichteten Schraube ausgegangen.
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Bevorzugt weist das Basisteil eine Gewindehülse für die Schraube auf.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Reibelement in einem zweiten axialen Bereich einen zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei der zweite axiale Bereich gegenüber dem ersten axialen Bereich in Richtung der der Anlagefläche entgegensetzten Seite versetzt ist und wobei der zweite Innendurchmesser kleiner ist, als der erste Innendurchmesser.
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Hierdurch ist eine leichtere Einführung der Schraube bei trotzdem hohem, über das Reibelement von der Schraube auf das Kompensationsteil übertragbaren Drehmoment gegeben.
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Bevorzugt erstreckt sich das Kompensationsteil über eine axiale Ausdehnung und auf halber Strecke dieser Ausdehnung liegt geometrisch die transversale Mittelebene, wobei der erste axiale Bereich und der zweite axiale Bereich auf verschiedenen Seiten der Mittelebene liegen. Bevorzugt grenzt einer der und bevorzugt sogar beide axiale Bereiche an ein jeweiliges axiales Ende der Schaftöffnung an. Bevorzugt befindet sich zwischen den axialen Bereichen ein axialer Bereich mit einem Innendurchmesser, der größer ist als der Schraubenschaftaußendurchmesser. Der erste axiale Bereich erstreckt sich bevorzugt über eine axiale Ausdehnung im Bereich von 0,3 bis 0,6 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser.
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Der zweite axiale Bereich erstreckt sich bevorzugt über eine axiale Ausdehnung im Bereich von 0,2 bis 0,5 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Innendurchmesser kleiner oder gleich 0,97 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser ist und größer oder gleich 0,69 mal, bevorzugt größer oder gleich 0,79 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser ist.
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In diesen Bereichen wird das gewünschte Drehmoment besonders gut erreicht. Der Schraubenschaftaußendurchmesser beträgt bevorzugt 6mm (M6). Andere Durchmesser sind jedoch auch möglich.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste und/oder der zweite Innendurchmesser durch mindestens zwei, bevorzugt drei, radial nach innen in die Schaftöffnung ragende Backenelemente definiert wird, wobei die Backenelemente zusammengenommen nur einen Umfangswinkel von weniger oder gleich 240°, bevorzugt weniger oder gleich 180°, des Innendurchmessers begrenzen und ansonsten Zwischenräume vorhanden sind.
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Hierdurch ist wiederum ein leichtes Einführen der Schraube bei trotzdem guten Drehmomentübertragungseigenschaften gegeben.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erstes der Anschlagelemente an dem Sockel, bevorzugt an einer der Anlagefläche zugewandten Stirnfläche des Sockels, angeordnet ist, und ein zweites der Anschlagelemente an dem Kompensationsteil an der Rückseite der Anlagefläche angeordnet ist, wobei das zweite Anschlagelement aus dem zweiten Kunststoff besteht, und bevorzugt in demselben Spritzgussschuss geformt wurde wie das Reibelement, wobei das zweite Anschlagelement als Prisma mit abgerundeter Prismenspitze ausgebildet ist und das erste Anschlagelement als Zylindersektor, bevorzugt ein Hemi- oder Halbzylinder, mit einer der Rückseite der Anlagefläche zugewandten Mantelfläche, so dass die abgerundete Prismenspitze unter flexibler Verformung des Prismas über die Mantelfläche streifen muss, um die Transportsicherung zu lösen.
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Hierdurch ist eine Transportsicherung mit zuverlässigem und reproduzierbarem Losdrehmoment bereitgestellt. Über Größe und Beschaffenheit des zweiten Anschlagelements lässt sich die „Härte“ einstellen. Damit kann man sehr flexibel auf den Einsatzzweck, die Transportbedingungen und die Größe (M3, M10, ...), Art und ggf. auch Beschichtung (z.B. Schraubensicherungslack) der Schraube reagieren.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Basiswinkel des Prismas im Bereich von 60° bis 70° liegen, das Verhältnis von Prismenhöhe zu Prismenbasis im Bereich von 0,7 bis 0,9, bevorzugt von 0,75 bis 0,85, liegt und das Verhältnis von Abrundungsradius der Prismenspitze zu Prismenbasis im Bereich von 0,1 bis 0,3, bevorzugt von 0,15 bis 0,25, liegt.
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In diesen Bereichen resultiert ein noch wünschenswerteres Drehmoment.
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Bevorzugt liegt die Prismenbasis bzw. die Länge der Prismenbasis im Fall einer M6 Schraube im Bereich von 1.3 mm bis 1.6 mm.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Zylindersektorradius zur Prismenbasis im Bereich von 0,3 bis 0,5, bevorzugt von 0,35 bis 0,45, liegt und in der Transportposition ein Abstand zwischen dem Zylindersektor und der Prismenbasis von 0,3 bis 0,5 mal die Prismenhöhe vorliegt.
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In diesen Bereichen resultiert ein noch wünschenswerteres Drehmoment.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Prismentiefe größer oder gleich der maximalen Zylindersektorhöhe ist.
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In diesen Bereichen resultiert ein noch wünschenswerteres Drehmoment.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zylindersektor an seiner Basisseite die maximale Zylindersektorhöhe aufweist, wobei der Zylindersektor an seiner der Anlagefläche zugewandten Seite eine zweite Zylindersektorhöhe aufweist, welche kleiner ist, als die maximale Zylindersektorhöhe, und wobei die Zylindersektorhöhe somit von der Basisseite hin zu der der Anlagefläche zugewandten Seite des Zylindersektors kleiner wird.
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Hierdurch wird ein über einen gewissen Drehbereich hinweg gleichmäßigeres Drehmoment zum Lösen der Transportsicherung erhalten, so dass ein unbeabsichtigtes Lösen trotz nicht zu hohem Drehmoment unwahrscheinlicher wird. Dies beruht darauf, dass die Reibungsfläche zwischen den Anschlagselementen abnimmt, jedoch der Druck auf die Reibungsflächen bei stärker werdender Verformung des Prismas zunimmt und umgekehrt.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die maximale Zylindersektorhöhe im Bereich von 1,1 und 1,3 mal die Prismenbasis liegt und die zweite Zylindersektorhöhe im Bereich von 0,7 und 0,9 mal die Prismenbasis liegt.
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In diesen Bereichen resultiert ein noch wünschenswerteres Drehmoment.
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Bei einem weiteren Toleranzausgleichsbefestigungssystem gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kunststoff eine Shore-Härte im Bereich von mindestens D65, bevorzugt mindestens D72 aufweist und das Reibelement, bevorzugt der zweite Kunststoff, eine Shore-Härte von kleiner als D65, bevorzugt z.B. von A60 aufweist.
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In diesen Bereichen resultiert ein noch wünschenswerteres Drehmoment.
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Die Erfindung soll nun anhand von Zeichnungen beispielhaft weiter veranschaulicht werden.
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Hierbei zeigen:
- 1 bis 5: eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems aus verschiedenen Perspektiven und Ausschnitten, wobei in 3 nur das Reibelement separat darstellt ist und insgesamt die Schraube des Systems nicht dargestellt ist.
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Es folgt eine detailliertere Beschreibung von 1 bis 5. Die Ausgestaltung ist derart, dass das Toleranzausgleichsbefestigungssystem 1 zur toleranzkompensierenden Befestigung einer ersten Fahrzeugkomponente an eine zweite Fahrzeugkomponente eingerichtet ist, wobei das Toleranzausgleichsbefestigungssystem 1 aufweist:
- - ein Basisteil 10 mit einem Vormontagemittel 11 und einem Sockel 12, wobei der Sockel 12 ein Gewinde 13 und eine Sockelöffnung 14 aufweist, wobei das Basisteil 10 an eine Öffnung einer der Fahrzeugkomponenten über die Vormontagemittel 11, hier eine Klammer, vormontierbar ist, so dass die Sockelöffnung 14 des Basisteils 10 mit der Öffnung der Fahrzeugkomponente fluchtet;
- - ein Kompensationsteil 20 mit einer Anlagefläche 21 zur Anlage an der anderen der Fahrzeugkomponenten und mit einem Schaft 22 aus einem ersten Kunststoff, wobei der Schaft 22 ein in das Gewinde 13 des Sockels 12 schraubbares Gewinde 23 und eine Schaftöffnung 24 aufweist, die sich auch durch die Anlagefläche 21 erstreckt, wobei die Sockelöffnung 14 und die Schaftöffnung 24 bei ineinander geschraubten Gewinden 13, 23 zueinander fluchten, wobei in der Schaftöffnung 24 ein Reibelement 25 angeordnet ist, wobei das Reibelement 25 aus einem zweiten Kunststoff gebildet ist und in einem ersten axialen Bereich 25.1 einen ersten Innendurchmesser 25.91 definiert, wobei der zweite Kunststoff weicher ist, als der erste Kunststoff, und wobei das Reibelement 25 durch Spritzguss in der Schaftöffnung 24 an den Schaft 22 angespritzt ist;
- - eine Transportsicherung 30, welche gegenseitig in Eingriff gelangende, flexibel ausweichende Anschlagelemente 16, 26 aufweist und einen ersten Drehmomentschwellwert bewirkt, welcher erforderlich ist, um das Kompensationsteil 20 von dem Basisteil bei lose, d.h. hier ohne Gewindevorspannung, ineinander geschraubten Gewinden 13, 23 von einer Transportposition in eine herausgeschraubte Kompensationspositionsposition zu verdrehen,
- - eine Schraube mit einem Schraubenschaftaußendurchmesser, welcher größer ist als der erste Innendurchmesser 25.91, wobei die Schraube in die Sockelöffnung 14 und die Schaftöffnung 24 einführbar ist, wobei der erste Innendurchmesser 25.91 kleiner oder gleich 0,98 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser ist und größer oder gleich 0,7, hier größer oder gleich 0,8 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser ist, wobei das mittels der Schraube auf das Kompensationselement 20 durch reines Drehen der in die Schaftöffnung 24 eingeführten Schraube übertragbare Drehmoment größer ist als der erste Drehmomentschwellwert.
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In diesem Beispiel weist das Basisteil eine Gewindehülse 17 für die Schraube auf. Die Ausgestaltung ist derart, dass das Reibelement 25 in einem zweiten axialen Bereich 25.2 einen zweiten Innendurchmesser 25.92 aufweist, wobei der zweite axiale Bereich 25.2 gegenüber dem ersten axialen Bereich 25.1 in Richtung der der Anlagefläche 21 entgegensetzten Seite versetzt ist und wobei der zweite Innendurchmesser 25.92 kleiner ist, als der erste Innendurchmesser 25.91. In diesem Beispiel erstreckt sich das Kompensationsteil 20 über eine axiale Ausdehnung und auf halber Strecke dieser Ausdehnung liegt geometrisch die transversale Mittelebene 27, wobei der erste axiale Bereich 25.1 und der zweite axiale Bereich 25.2 auf verschiedenen Seiten der Mittelebene 27 liegen. In diesem Beispiel grenzt einer der und hier sogar beide axiale Bereiche 25.1, 25.3 an ein jeweiliges axiales Ende der Schaftöffnung 24 an.
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In diesem Beispiel befindet sich zwischen den axialen Bereichen 25.1, 25.2 ein axialer Bereich 28 mit einem Innendurchmesser, der größer ist als der Schraubenschaftaußendurchmesser. Der erste axiale Bereich 25.1 erstreckt sich hier über eine axiale Ausdehnung im Bereich von 0,3 bis 0,6 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser.
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Der zweite axiale Bereich 25.2 erstreckt sich hier über eine axiale Ausdehnung im Bereich von 0,2 bis 0,5 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser. Die Ausgestaltung ist derart, dass der zweite Innendurchmesser kleiner oder gleich 0,97 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser ist und größer oder gleich 0,69, hier größer oder gleich 0,79 mal der Schraubenschaftaußendurchmesser ist. Der Schraubenschaftaußendurchmesser beträgt hier 6mm (M6).
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Die Ausgestaltung ist derart, dass der erste und/oder der zweite Innendurchmesser durch mindestens zwei, hier drei, radial nach innen in die Schaftöffnung 24 ragende Backenelemente 25.3, 25.4, 25.5 definiert wird, wobei die Backenelemente 25.3, 25.4, 25.5 zusammengenommen nur einen Umfangswinkel von weniger oder gleich 240°, hier weniger oder gleich 180°, des Innendurchmessers begrenzen und ansonsten Zwischenräume 25.6, 25.7, 25.8 vorhanden sind.
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Die Ausgestaltung ist derart, dass ein erstes der Anschlagelemente 16 an dem Sockel 12, hier an einer der Anlagefläche 21 zugewandten Stirnfläche des Sockels 12, angeordnet ist, und ein zweites der Anschlagelemente 26 an dem Kompensationsteil 20 an der Rückseite der Anlagefläche 21 angeordnet ist, wobei das zweite Anschlagelement 26 aus dem zweiten Kunststoff besteht, und hier in demselben Spritzgussschuss geformt wurde wie das Reibelement 25, wobei das zweite Anschlagelement 26 als Prisma mit abgerundeter Prismenspitze 26.1 ausgebildet ist und das erste Anschlagelement 16 als Zylindersektor, hier ein Hemi- oder Halbzylinder, mit einer der Rückseite der Anlagefläche 21 zugewandten Mantelfläche, so dass die abgerundete Prismenspitze 26.1 unter flexibler Verformung des Prismas über die Mantelfläche streifen muss, um die Transportsicherung 30 zu lösen.
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Die Ausgestaltung ist derart, dass die Basiswinkel 26.2 des Prismas im Bereich von 60° bis 70° liegen, das Verhältnis von Prismenhöhe 26.3 zu Prismenbasis 26.4 im Bereich von 0,7 bis 0,9, hier von 0,75 bis 0,85, liegt und das Verhältnis von Abrundungsradius 26.5 der Prismenspitze 26.1 zu Prismenbasis 26.4 im Bereich von 0,1 bis 0,3, hiervon 0,15 bis 0,25, liegt. In diesem Beispiel liegt die Prismenbasis bzw. die Länge der Prismenbasis im Fall einer M6 Schraube im Bereich von 1.3 mm bis 1.6 mm.
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Die Ausgestaltung ist derart, dass das Verhältnis des Zylindersektorradius 16.1 zur Prismenbasis 26.4 im Bereich von 0,3 bis 0,5, hier von 0,35 bis 0,45, liegt und in der Transportposition ein Abstand 16.2 zwischen dem Zylindersektor und der Prismenbasis 26.4 von 0,3 bis 0,5 mal die Prismenhöhe 26.3 vorliegt.
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Die Ausgestaltung ist derart, dass die Prismentiefe 26.6 größer oder gleich der maximalen Zylindersektorhöhe 16.3 ist. Die Ausgestaltung ist derart, dass der Zylindersektor an seiner Basisseite 16.5 die maximale Zylindersektorhöhe 16.3 aufweist, wobei der Zylindersektor an seiner der Anlagefläche 21 zugewandten Seite eine zweite Zylindersektorhöhe 16.4 aufweist, welche kleiner ist, als die maximale Zylindersektorhöhe 16.3, und wobei die Zylindersektorhöhe somit von der Basisseite 16.5 hin zu der der Anlagefläche 21 zugewandten Seite des Zylindersektors kleiner wird.
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Die Ausgestaltung ist derart, dass die maximale Zylindersektorhöhe 16.3 im Bereich von 1,1 und 1,3 mal die Prismenbasis 26.4 liegt und die zweite Zylindersektorhöhe 16.4 im Bereich von 0,7 und 0,9 mal die Prismenbasis 26.4 liegt. Die Ausgestaltung ist derart, dass der erste Kunststoff eine Shore-Härte von mehr als D72 aufweist und der zweite Kunststoff eine Shore-Härte im Bereich von A60 aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Toleranzausgleichsbefestigungssystem
- 10
- Basisteil
- 11
- Vormontagemittel
- 12
- Sockel
- 13
- Gewinde
- 14
- Sockelöffnung
- 16
- Anschlagelement
- 16.1
- Zylindersektorradius
- 16.2
- Abstand
- 16.3
- maximale Zylindersektorhöhe
- 16.4
- zweite Zylindersektorhöhe
- 16.5
- Basisseite
- 17
- Gewindehülse
- 20
- Kompensationsteil
- 21
- Anlagefläche
- 22
- Schaft
- 23
- Gewinde
- 24
- Schaftöffnung
- 25
- Reibelement
- 25.1
- axialer Bereich
- 25.2
- axialer Bereich
- 25.3
- Backenelement
- 25.4
- Backenelement
- 25.5
- Backenelement
- 25.6
- Zwischenraum
- 25.7
- Zwischenraum
- 25.8
- Zwischenraum
- 25.91
- erster Innendurchmesser
- 25.92
- zweiter Innendurchmesser
- 26
- Anschlagelement
- 26.1
- Prismenspitze
- 26.2
- Basiswinkel
- 26.3
- Prismenhöhe
- 26.4
- Prismenbasis
- 26.5
- Abrundungsradius
- 26.6
- Prismentiefe
- 27
- transversale Mittelebene
- 28
- axialer Bereich
- 30
- Transportsicherung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10117851 A1 [0002]
- DE 10034968 A1 [0002]
- DE 102015211798 A1 [0002]
- WO 2016/105751 A1 [0002]
- WO 2016/126284 A1 [0002]
- DE 102018108830 A1 [0002]
