DE202011052036U1 - Toleranzausgleichselement - Google Patents
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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, dadurch gekennzeichnet, dass 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.
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.
- Beispiele für Toleranzausgleichselemente dieser Art werden in
DE 98 07 967 U1 ,EP 1 118 605 A1 undEP 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 mindestens eine der Stützkörper eine Schraubenfeder ist und der sich daran abstützende Stützkörper einen Steg aufweist, der zwischen die Windungen der Schraubenfeder greift.
- Die schraubenförmig verlaufende Stützfläche wird somit durch die Windungen der Schraubenfeder gebildet. Es ist deshalb nicht notwendig, diese Stützfläche durch Gewindeschneiden oder spanende Bearbeitung des Stützkörpers herzustellen.
- 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 kostengünstig als spanlos geformtes Teil oder als Ziehteil hergestellt werden, beispielsweise in der Form eines Topfes, der zumindest mit einem Teil seiner Länge im Inneren der Schraubenfeder aufgenommen ist und einen radial nach außen weisenden Steg aufweist, oder in der Form einer Hülse, die die Schraubenfeder umgibt und einen radial nach innen weisenden Steg aufweist. Die beiden Varianten lassen sich auch miteinander kombinieren, so dass der Steg einen Topf im Inneren der Schraubenfeder mit einer die Schraubenfeder umgebenden Hülse verbindet. Wahlweise kann es sich bei dem Stützkörper auch um ein Sinterteil handeln.
- Der Steg kann seinerseits schraubenförmig ausgebildet sein und beispielsweise eine oder mehrere vollständige Windungen 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 nach1 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 nach3 zusammenwirkt. - In
1 ist eine Verbindungsvorrichtung gezeigt, die eine Verbindungsschraube10 und ein Toleranzausgleichselement12 umfasst und dazu dient, ein erstes Bauteil14 auf Abstand mit einem zweiten Bauteil16 zu verbinden. - Die Verbindungsschraube
10 ist durch eine Bohrung des ersten Bauteils14 gesteckt und in eine Gewindebohrung18 des zweiten Bauteils16 eingeschraubt. Das Toleranzausgleichselement12 dient als Abstandshalter zwischen den Bauteilen14 ,16 . Es weist einen als Schraubenfeder20 ausgebildeten Stützkörper, der sich an dem zweiten Bauteil16 abstützt, und einen weiteren Stützkörper22 in der Form eines topfförmigen Tiefziehteils auf, der sich an dem ersten Bauteil14 abstützt. - Im gezeigten Beispiel weist der Stützkörper
22 ein topfförmiges Innenteil24 auf, das mit einem Teil seiner Länge in der Schraubenfeder20 aufgenommen ist und am unteren Ende einen radial nach außen weisenden, in Umfangsrichtung schraubenförmig verlaufenden Steg26 aufweist, der das Innenteil24 mit einer die Schraubenfeder umgebenden Hülse28 verbindet. Die Hülse28 bildet am oberen Ende einen auswärts gerichteten Flansch30 , der bündig mit dem Boden des Innenteils24 liegt und sich an dem ersten Bauteil14 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 Verbindungsschraube10 angezogen wird, stützt sie sich mit ihrem Kopf an dem ersten Bauteil14 ab und zieht das zweite Bauteil16 gegen das in1 untere Ende der Schraubenfeder20 , die sich mit ihren auf Block liegenden Windungen an dem Steg26 des Stützkörpers22 abstützt, der sich seinerseits an dem ersten Bauteil14 abstützt. Auf diese Weise können die beiden Bauteile14 ,16 fest und in einem durch das Axialmaß des Toleranzausgleichselements12 definierten Abstand miteinander verspannt werden. - Im gezeigten Beispiel ist das untere Ende der Schraubenfeder
20 in eine Fassung32 aus Kunststoff eingespritzt, die auch das innere des unteren Teils der Schraubenfeder ausfüllen kann und federnde Klauen34 aufweist, mit denen die Fassung32 und damit auch die eingespritzte Schraubenfeder20 drehfest an dem zweiten Bauteil16 gehalten werden können. -
2 zeigt die Verbindungsvorrichtung in einem Zustand während der Montage. Das Toleranzausgleichselement12 ist mit Hilfe der Klauen34 an dem zweiten Bauteil16 gehalten. Der Stützkörper22 ist hier weiter in die Schraubenfeder20 eingeschraubt und befindet sich in einer unteren Endlage, in der sein Steg26 an der Fassung32 anliegt. In diesem Zustand ist das obere Ende der Schraubenfeder20 bündig mit der oberen Oberfläche des Flansches30 und des Bodens des Innenteils24 . Die Schraubenfeder20 ist an beiden Enden derart abgefräst, dass sie im wesentlichen auf ihrem gesamten Umfang ebene Stirnflächen bildet. Das untere Ende der Schraubenfeder20 liegt deshalb auf seinem gesamten Umfang satt an der oberen Oberfläche des zweiten Bauteils16 an. - Das erste Bauteil
14 liegt sich in2 noch in Abstand zu dem Toleranzausgleichselement12 . Die Verbindungsschraube10 ist durch das Bauteil14 hindurchgesteckt und durch eine Bohrung im Boden des Innenteils24 in den Stützkörper22 eingesteckt. Aus der Umfangswand des Innenteils24 sind zwei federnde Zungen36 herausgebogen, die elastisch am Außengewinde der Verbindungsschraube10 anliegen. Auf diese Weise wird der Stützkörper22 reibschlüssig mit der Verbindungsschraube10 verbunden. - Im weiteren Verlauf des Montagevorgangs wird die Verbindungsschraube
10 weiter eingesteckt, bis sie in der Gewindebohrung18 fasst. Anschließend wird die Verbindungsschraube in die Gewindebohrung18 eingeschraubt, wobei die Zungen26 dafür sorgen, dass der Stützkörper22 in Drehrichtung mitgenommen wird, während die Schraubenfeder20 durch die Fassung32 drehfest gehalten ist. Auf diese Weise wird der Stützkörper22 relativ zu der Schraubenfeder20 gedreht, so dass sein Steg26 den linksgängigen Windungen der Schraubenfeder folgt, mit dem Ergebnis, dass der Stützkörper22 weiter aus der Schraubenfeder20 herausgeschraubt wird und dem ersten Bauteil14 entgegenkommt. Wenn schließlich der Flansch30 an dem ersten Bauteil14 anstößt und folglich der Stützkörper22 nicht weiter herausgeschraubt werden kann, erlauben die Zungen36 ein Durchrutschen der Verbindungsschraube10 , so dass diese weiter eingeschraubt werden kann, bis ihr Kopf das erste Bauteil14 fest gegen das Toleranzausgleichselement12 spannt. - In
3 und4 sind die Schraubenfeder20 und der topfförmige Stützkörper22 jeweils in einer Seitenansicht dargestellt. Die Schraubenfeder20 ist dabei in dem Zustand gezeigt, den sie einnähme, wenn der Stützkörper22 eingeschraubt wäre. - In
4 erkennt man, dass der Steg26 schraubenförmig verläuft und genau eine Schraubenwindung bildet, so dass an einer Stelle seines Umfangs eine Stufe38 gebildet wird. - In
3 ist zu sehen, dass die Windungen der Schraubenfeder20 an den Stellen, an denen der Steg26 hindurchtritt, auseinandergedrückt werden, so dass dort zwischen den benachbarten Windungen eine Lücke40 entsteht. Auf der in3 vom Betrachter abgewandten Rückseite der Schraubenfeder hat die Lücke40 eine konstante Breite, während sie auf der in3 sichtbaren Vorderseite an beiden Enden keilförmig ausläuft. In entsprechender Weise variiert auch die Dicke des Steges26 . Auf einem 180°-Bogen, der in4 auf der vom Betrachter abgewandten Seite liegt, hat der Steg26 eine gleichbleibende Dicke. Auf der Seite, die in4 dem Betrachter zugewandt ist, bildet er zwei 90°-Bögen, die sich zu der Stufe38 hin keilförmig auf etwa die Hälfte der ursprünglichen Dicke verjüngen. - Diese Gestaltung des Steges
26 erleichtert es, den Stützkörper22 in die Schraubenfeder20 einzuschrauben. Dazu wird bei der Schraubenfeder20 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 Steg26 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 in2 gezeigte Position einnimmt, so stößt die Stufe38 an einen in der Fassung32 gebildeten Anschlag42 an, der in2 gestrichelt angedeutet ist (jedoch in der Praxis in einer anderen Winkelposition liegen kann). Dadurch wird ein weiteres Einschrauben des Stützkörpers22 verhindert, so dass der Stützkörper22 in einer definierten Position gehalten wird, in der sein oberes Ende mit dem oberen Ende der Schraubenfeder20 bündig ist. Zugleich wird so erreicht, dass der Stützkörper22 nicht zu fest mit der Schraubenfeder20 verschraubt wird, so dass der Reibschluss der Zungen36 ausreicht, den Stützkörper22 in Ausschraubrichtung zu drehen, wenn die Verbindungsschraube10 eingeschraubt wird. - In
3 ist weiterhin zu sehen, dass die Schraubenfeder20 in der Oberseite ihrer obersten Windung eine Kerbe44 aufweist. In diese Kerbe greift ein Ansatz eines nicht gezeigten Werkzeugs ein, mit dem die Schraubenfeder20 gehalten wird, während ihr unteres Ende mit der Fassung32 umspritzt wird. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass die Schraubenfeder20 stets eine reproduzierbare Winkelstellung in Bezug auf die Fassung32 einnimmt. - Je nach Einsteck- und Einschraubrichtung der Verbindungsschraube
10 sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Schraubenfeder rechtshändig ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 9807967 U1 [0002]
- EP 1118605 A1 [0002]
- EP 1215401 A2 [0002]
Claims (12)
- 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, dadurch gekennzeichnet, dass 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. - 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 der Steg (
26 ) am inneren Umfang einer die Schraubenfeder (20 ) umgebenden Hülse (28 ) ausgebildet ist. - Toleranzausgleichselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der den Steg (
26 ) aufweisende Stützkörper (22 ) ein Tiefziehteil ist. - 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.
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