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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement mit einem
Kopf und einem daran angeordneten Schaft, wobei an dem Schaft eine
Ringnut ausgebildet ist, in der ein O-Ring aus elastischem Material
positioniert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Montageeinheit
mit einem unverlierbar an einem Bauelement angeordneten Verbindungselement.
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Verbindungselemente
z. B. in Form von Schrauben oder Bolzen sind bekannt. Sie weisen
einen Kopf auf, welcher meist zur Betätigung und Positionierung
des Verbindungselementes dient. Der an dem Kopf ausgebildet Schaft
wird in ein Bauelement eingeführt, beispielsweise um zwei
Bauelemente miteinander zu verbinden.
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Aus
dem Gebrauchsmuster
DE
20 2006 007 952 ist eine Montageanordnung mit einer in
ein Montageteil einsetzbaren Hülse und einer in die Hülse einsetzbaren
Schraube bekannt. Die Schraube weist an ihrem Schaft eine Ringnut
auf, in der ein O-Ring aus elastischem Material positioniert ist.
Die Hülse weist eine Engstelle auf, deren Innendurchmesser kleiner
als der Außendurchmesser des in die Ringnut eingesetzten
O-Rings ist, wodurch die Schraube unverlierbar an der Hülse
gehalten wird.
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Die
Ausgestaltungen der Schraube und der Hülse der beschriebenen
Montageanordnung sind bei der Fertigung aneinander anzupassen, um
die gewünschte Funktionalität der Montageanordnung zu
erhalten. Insbesondere zur unverlierbaren Anordnung der Schraube
an der Hülse ist es erforderlich, sowohl die Hülse,
insbesondere die Ausgestaltung der Engstelle, als auch die Schraube
und den an dieser angeordneten O-Ring bezüglich der jeweiligen Formgebung
optimal aneinander anzupassen.
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Es
sind praktische Anwendungsfälle denkbar, bei denen Verbindungselemente
ohne das Vorhandensein einer beschriebenen Hülse in Bauelemente
eingesetzt werden, um die Verbindungselemente unverlierbar an den
Bauelementen anzuordnen. Insbesondere in der Automobilindustrie
ist man dazu übergegangen, die zu montierenden Bauelemente
vor Ihrer Montage unverlierbar mit Verbindungselementen zu versehen
und anschließend die hierdurch gebildete Baueinheit mit
anderen Bauelementen zu verbinden.
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Da
es bei der Herstellung der Bauelemente spezifische Fertigungstoleranzen
gibt, kann es vorkommen, dass Durchgangsbohrungen in den Bauelementen,
in die die Verbindungselemente eingesetzt werden sollen, fertigungsspezifische
Maßabweichungen aufweisen. Insbesondere in den Durchgangsbohrungen
angeordnete Engstellen sind anfällig für solche
Abweichungen. Zu beachten ist, dass die Engstellen zum Einsetzen
der Verbindungselemente in die Bauelemente nicht zu eng, jedoch
zur geeigneten unverlierbaren Anordnung der Verbindungselemente
an den Bauelementen nicht zu weit sein sollten. Die Engstellen sollten
vielmehr ideal auf die Ausmaße und Formgebung des in der
Ringnut der Schraube platzierten O-Rings angepasst sein. Diese Anforderungen
an die Fertigung der Bauelemente sind in der Praxis nur sehr schwer
und kostenintensiv realisierbar.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein
Verbindungselement bereitzustellen, welches unverlierbar an unterschiedlichst
ausgestalteten Bauelementen angeordnet werden kann, ohne dass die
Gefahr besteht, das fertigungsspezifische Maßabweichungen
der Bauelemente einer geeigneten Verbindung von Verbindungselement
und Bauelement entgegenstehen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verbindungselement
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Schaft
im Bereich zwischen dem Kopf und der Ringnut unmittelbar an die
Ringnut angrenzend eine Durchmesseraufweitung aufweist.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung der Durchmesseraufweitung
in unmittelbarem Anschluss an die Ringnut wird sichergestellt, dass
der O-Ring aus elastischem Material beim Einfügen des Verbindungselements
in eine eine Engstelle aufweisende Durchgangsbohrung eines Bauelements
nicht aus der Ringnut herausgedrückt werden kann, was eine unverlierbare
Verbindung zwischen Verbindungselement und Bauelement verhindern
und Nacharbeiten erfordern würde. Die Engstelle der Durchgangsbohrung
muss nämlich beim Einsetzen des Verbindungselementes in
das Bauelement unter einem bestimmten Kraftaufwand überwunden
werden, wobei die dabei auftretenden Kräfte auf den O-Ring
einwirken und bei einem Überschreiten eines maximalen Grenzwertes
bewirken, dass der O-Ring aus der Ringnut heraus und in Richtung
des Kopfes des Verbindungselements entlang des Schafts gedrückt
wird. Da unterschiedlichst ausgebildete Bauelement beziehungsweise
die in ihnen ausgebildeten Durchgangsbohrungen mit Engstellen fertigungsspezifische
Abweichungen aufweisen, ist es besonders wichtig, die bestimmungsgemäße
Positionierung des O-Rings an dem Schaft des Verbindungselements
zu sichern. Dieses kann mit dem erfindungsgemäßen
Verbindungselement gewährleistet werden, bei dem sich an
die Ringnut im Bereich zwischen dieser und dem Kopf des Verbindungselementes
unmittelbar eine Durchmesseraufweitung des Schaftes anschließt.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich die
Durchmesseraufweitung zumindest über einen Teil des Schaftumfangs
erstreckt. Denkbare Ausführungsformen der Durchmesseraufweitung
sind eine vollumfänglich ausgebildete Wulst, punktuelle
beziehungsweise abschnittweise Aufweitungen entlang des Schaftumfangs
und ähnliches. Die größte Absicherung
der bestimmungsgemäßen Position des O-Rings an
dem Schaft des Verbindungselements ist sicherlich durch die Ausbildung
einer Durchmesseraufweitung in Form einer vollumfänglich
an dem Schaft angeordneten Wulst gegeben. Im Querschnitt kann eine
solche Wulst rund oder eckig ausgebildet sein, wobei dieser Sicherungsmechanismus
um so besser wird, je höher die Wulst bezüglich
des unaufgeweiteten Schaftaußendurchmessers ausgebildet
ist.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Verbindungselement eine Schraube oder ein Bolzen. Beide Arten von
Verbindungselementen sind bekannt und werden für unterschiedlichste
Zwecke in der Praxis eingesetzt.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird weiter durch eine Montageeinheit der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Verbindungselement
nach einem oder mehreren der oben beschriebenen Ausgestaltungen
ausgebildet ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Montageeinheit sind die
vorbeschriebenen Vorteile verbunden, nämlich dass eine
Montageeinheit aus einem beschriebenen Verbindungselement und mit
einem beliebig ausgebildeten, mit Fertigungstoleranzen behafteten Bauelement
gebildet werden kann, ohne dass es durch die vorhandenen Fertigungstoleranzen
des Bauelementes vorkommen kann, dass eine unverlierbare Verbindung
zwischen Verbindungselement und Bauelement nicht herstellbar ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist
das Bauelement eine Durchgangsbohrung auf, in der ein Teil des Schafts
des Verbindungselements angeordnet ist und die wenigstens eine Engstelle
aufweist, wobei die Querschnittsfläche der Durchgangsbohrung
im Bereich der Engstelle in wenigstens einer Dimension kleiner als
der Außendurchmesser des O-Rings ist. Zur unverlierbaren
Anordnung des Verbindungselements an dem Bauelement wird der Schaft
des Verbindungselements in die Durchgangsbohrung eingefügt,
wobei die Einfügung soweit erfolgt, bis der O-Ring des
Verbindungselements an der Engstelle vorbeigepresst worden ist, also
diese überwunden hat. Die Querschnittsfläche der
Durchgangsbohrung im Bereich der Engstelle muss hierzu zumindest
in einer Dimension kleiner als der Außendurchmesser des
O-Rings sein, was beispielsweise durch die Anordnung einer einzigen punktuellen
Erhebung am Innenumfang der Durchgangsbohrung gegeben sein kann.
Es können aber auch zwei oder mehrere punktuelle Erhebungen
am Innenumfang der Durchgangsbohrung angeordnet sein, was die Unverlierbarkeit
weiter verbessert. Zudem kann die Engstelle als vollumfänglich
am Innenumfang angeordnete Wulst ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise
ist die Engstelle in dem dem Kopf des Verbindungselements zugewandten Endbereich
der Durchgangsbohrung angeordnet. Dieser Bereich ist leicht zugänglich,
wodurch eine geeignete Engstelle mit einfachsten Mitteln erzeugt werden
kann. Die Anordnung der Engstelle in der Durchgangsbohrung richtet
sich jedoch nach dem jeweiligen Anwendungszweck und den Gegebenheiten,
an die die Montageeinheit somit auf einfache Weise angepasst werden
kann.
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Vorzugsweise
weist die Durchgangsbohrung eine weitere Engstelle auf, welche auf
der dem Kopf des Verbindungselements abgewandten Seite der ersten
Engstelle angeordnet ist, wobei die Ringnut an dem Schaft des Verbindungselements
und die Engstelle in der Durchgangsbohrung derart positioniert sind,
dass der sich an die Ringnut anschließende, dem Kopf des
Verbindungselements abgewandte Teil des Schafts vollständig
in der Durchgangsbohrung aufgenommen werden kann. Diese Ausgestaltung
ist insbesondere dann wichtig, wenn eine erfindungsgemäße
Montageeinheit vor dem Verbinden mit einem weiteren Bauelement über
dieses geschoben wird, da in einem solchen Fall es zu einer Beschädigung des
weiteren Bauelements kommen würde, wenn der sich an die
Ringnut anschließende, den Kopf des Verbindungselements
abgewandte Teil des Schafts nicht vollständig in der Durchgangsbohrung
aufgenommen wäre, sondern in Kontakt mit dem weiteren Bauelement
käme.
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Ferner
wird es als vorteilhaft erachtet, wenn das Bauelement eine Hülse,
ein Verkleidungselement oder ähnliches ist. Als Bauelement
sind verschiedenste Ausgestaltungen von vorgefertigten Bauteilen
zur Verwendung in der automatisierten Massenfertigung von Waren
verwendbar. Das erfindungsgemäße Verbindungselement
lässt sich ohne Probleme mit jeder dieser Ausgestaltungen
unverlierbar verbinden, um eine erfindungsgemäße
Montageeinheit bereitstellen zu können.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden
anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei zeigen
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1:
Eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit;
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2:
eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit;
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3:
eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit;
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4:
eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit;
und
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5:
eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit 1,
umfassend ein unverlierbar an einem Bauelement 2 angeordneten
Verbindungselement 3. Das Verbindungselement 3 ist als
Schraube ausgebildet, und weist einen Kopf 4 sowie einen
daran angeordneten Schaft 5 auf. An dem Schaft 5 ist ein
in einer nicht dargestellten Ringnut angeordneter O-Ring 6 aus
elastischem Material positioniert. Der Schaft 5 weist weiter
im Bereich zwischen dem Kopf 4 und der Ringnut beziehungsweise
dem darin angeordneten O-Ring 6 eine unmittelbar an die
Ringnut angrenzende Durchmesseraufweitung 7 auf. Der Außendurchmesser
der Durchmesseraufweitung 7 ist wie dargestellt größer
als der des übrigen Teils des Schafts 5, der auf
der dem Kopf 4 abgewandten Seite der Ringnut beziehungsweise
dem daran angeordneten O-Ring 6 angeordnet ist und in diesem
Ausführungsbeispiel als Gewindeabschnitt ausgebildet ist. Die
Länge der sich über den Schaft 5 erstreckenden Durchmesseraufweitung 7 entspricht
im Wesentlichen der Dicke d des Bauelements 2. Die Durchgangsbohrung 8 ist
insgesamt als Engstelle ausgebildet, die mit dem O-Ring 6 zur
unverlierbaren Anordnung des Verbindungselementes 3 an
dem Bauelement 2 zusammenwirkt.
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Zur
Herstellung der Montageeinheit 1 wird der Schaft 5 in
die Durchgangsbohrung 8 des Bauelements 2 eingeführt.
Um eine unverlierbare Verbindung zwischen dem Verbindungselement 3 und
dem Bauelement 2 herzustellen, wird der Schaft 5 des Verbindungselement 3 soweit
in die Durchgangsbohrung 8 des Bauelements 2 eingeführt,
bis sich der O-Ring 6 auf der dem Kopf 4 des Verbindungselements 3 gegenüberliegenden
Seite des Bauelements 2 befindet. Bei diesem Einführvorgang
des Verbindungselements 3 in das Bauelement 2 wird
der O-Ring 6 aus elastischem Material elastisch verformt. Um
sicherzustellen, dass der O-Ring 6 hierbei nicht aus der
Ringnut gedrückt wird und entlang des Schafts 5 in
Richtung des Kopfes 4 wandert, ist erfindungsgemäß die
Durchmesseraufweitung 7 vorgesehen. Je nachdem, mit welchen
fertigungstechnischen Toleranzen der Innenumfang der Engstelle beziehungsweise
der Durchgangsbohrung 8 behaftet ist, sind die bei der
beschriebenen Einführung des Verbindungselements 3 in
das Bauelement 2 auftretenden Kräfte unterschiedlich
hoch. Um unter verschiedensten Bedingungen sicherzustellen, dass
der O-Ring 6 seine bestimmungsgemäße
Position an dem Schaft 5 des Verbindungselements 3 beibehält, ist
es von Vorteil, den O-Ring 6 nicht nur in einer Ringnut
anzuordnen, sondern an diese unmittelbar angrenzend im Bereich zwischen
dem Kopf 4 und der Ringnut die erfindungsgemäße
Durchmesseraufweitung 7 anzuordnen. Die Montageeinheit 1 ist
in der gezeigten Form mit weiteren Bauelement verbindbar.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit 1.
Auch hier ist das Verbindungselement 3 unverlierbar an
einem Bauelement 2 gehalten. Das Verbindungselement 3 ist
in diesem Ausführungsbeispiel als Bolzen ausgebildet, dessen Kopf 4 bei
bestimmungsgemäßer Anordnung des Verbindungselements 3 an
dem Bauelement 2 an letzterem anliegt und dessen Schaft 5 in
die Durchgangsbohrung 8 des Bauelements 2 eingeführt
ist. An dem Schaft 5 ist der O-Ring 6 in einer
Ringnut platziert, an die sich unmittelbar angrenzend im Bereich
zwischen dem Kopf 4 und der Ringnut die Durchmesseraufweitung 7 anschließt.
Die Durchmesseraufweitung 7 weist einen deutlich größeren Außendurchmesser
als der übrige Teil des Schafts 5 auf, welcher
auf der dem Kopf 4 abgewandten Seite der Ringnut beziehungsweise
des O-Rings 6 angeordnet ist. Die Durchgangsbohrung 8 weist
eine Engstelle 9 auf, welche derart mit dem O-Ring 6 zusammenwirkt,
dass das Verbindungselement 3 unverlierbar an dem Bauelement 2 gehalten
ist. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Montageeinheit 1 ist der Schaft 5 größtenteils
in der Durchgangsbohrung 8 angeordnet, so dass das Bauelement 2 beziehungsweise
die Montageeinheit 1 relativ zu einem weiteren Bauelement
an diesem platziert werden kann, mit welchem das Bauelement 2 über das
Verbindungselement 3 zu verbinden ist, ohne dass es zu
Schäden an dem weiteren Bauelement kommt.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit 1 mit
einem unverlierbar an einem Bauelement 2 angeordneten Verbindungselement 3.
Das Verbindungselement 3 ist auch in dieser Ausführungsform
als Bolzen ausgebildet. Das Bauelement 2 ist hülsenartig
ausgebildet und steht in Verbindung mit einem weiteren Bauelement 10.
Gemäß dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Montageeinheit 1 lässt
sich das Verbindungselement 3 relativ zu dem Bauelement 2 in
der 3 soweit nach oben verschieben, dass kein Teil
des Schafts 5 auf der Unterseite aus dem Bauelement 2 herausragt.
An dem Schaft 5 ist der O-Ring 6 angeordnet, welcher
in einer Ringnut platziert ist, an die sich unmittelbar die Durchmesseraufweitung 7 anschließt. Zur
Herstellung der Durchmesseraufweitung 7 ist Material in
Richtung des kopfabseitigen Endes des Schafts 5 verschoben
worden, weshalb sich kopfseitig an die Durchmesseraufweitung 7 eine
Ringnut 11 anschließt. Auch dieses Bauelement 2 weist
eine Engstelle 9 auf, welche zur unverlierbaren Anordnung
des Verbindungselements 3 an dem Bauelement 2 mit
dem in der Ringnut an dem Schaft 5 angeordneten O-Ring 6 zusammenwirkt.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung eines viertes Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit 1 mit
einem unverlierbar an einem Bauelement 2 gehaltenen Verbindungselement 3.
Auch dieses Bauelement 2 ist hülsenartig ausgebildet
und weist eine Engstelle 9 auf, welche zum unverlierbaren Halten
des Verbindungselements 3 an dem Bauelement 2 mit
dem in der Ringnut an dem Schaft 5 angeordneten O-Ring 6 zusammenwirkt.
An die Ringnut beziehungsweise den O-Ring 6 schließt
sich kopfseitig wieder die Durchmesseraufweitung 7 an,
welche unter Erzeugung der Ringnut 11 hergestellt worden
ist. Das Bauelement 2 ist mit einem weiteren Bauelement 10 verbunden.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels
für die erfindungsgemäße Montageeinheit 1.
Diese weist ebenso ein unverlierbar an dem Bauelement 2 angeordnetes Verbindungselement 3 auf.
Das Verbindungselement 3 ist auch hier als Bolzen ausgebildet.
Im Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Montageeinheit 1,
weist das Bauelement 2 in diesem Ausführungsbeispiel
zusätzlich zu der Engstelle 9 eine weitere Engstelle 12 auf. Beide
Engstellen 9 und 12 wirken mit dem in der Ringnut
an dem Schaft 5 des Verbindungselements 3 angeordneten
O-Ring 6 zusammen, um das Verbindungselement 3 unverlierbar
an dem Bauelement 2 zu halten und die Bewegung des Verbindungselements 3 relativ
zu dem Bauelement 2 beidseitig zu begrenzen. Durch die
zweite Engstelle 12 kann das Verbindungselement 3 relativ
zu dem Bauelement 2 in einer solchen Stellung gehalten
werden, in der der für die spätere Montage der
Montageeinheit 1 mit einem weiteren Bauelement benötigte
Teil des Schafts 5 weitestgehend in der Durchgangsbohrung 8 des Bauelements 2 angeordnet
ist. Auch das hier gezeigte Verbindungselement 3 weist
unmittelbar angrenzend an die Ringnut beziehungsweise den darin
platzierten O-Ring 6 eine Durchmesseraufweitung 7 auf, welche
unter Erzeugung der Ringnut 11 hergestellt worden ist.
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Die
anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen
der Erläuterung und sind nicht beschränkend.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006007952
U [0003]