DE202011100696U1

DE202011100696U1 - Toleranzausgleichseinrichtung

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Publication number: DE202011100696U1
Application number: DE202011100696U
Authority: DE
Original assignee: WKW Erbsloeh Automotive GmbH
Current assignee: WKW Engineering GmbH
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2011-07-15
Anticipated expiration: 2021-05-14

Abstract

Toleranzausgleichseinrichtung für die Festlegung eines Bauteils an einer Struktur, wobei die Struktur ein erstes Element (11) mit einer Auflagefläche (15) und ein darunter im Abstand dazu angeordnetes zweites Element (13) mit einer Andruckfläche (16) besitzt, wobei in beiden Elementen (11, 13) je eine Ausnehmung (12, 14) vorgesehen ist und diese beiden Ausnehmungen (12, 14) axial zueinander ausgerichtet sind, wobei ein hülsenförmiges Aufnahmeelement vorgesehen ist, welches ein Verstellelement (40) axial verstellbar aufnimmt, wobei das Verstellelement (40) auch bei toleranzbedingten unterschiedlichen Abständen (A) zwischen den beiden Elementen (11, 13) der Struktur mit seinem unteren Ende (46) an die Andruckfläche (16) des zweiten Elementes (13) andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem ersten Element (11) verbindbares Aufnahmeelement in Form einer Niethülse (30) vorgesehen ist, wobei sich der hülsenförmiger Körper der Niethülse in Befestigungslage im Zwischenraum zwischen den beiden Elementen (11, 13) der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Toleranzausgleichseinrichtung zur Festlegung eines Bauteils an einer Struktur, wobei die Struktur zwei im Abstand zueinander angeordnete Elemente aufweist. Bei dem festzulegenden Bauteil handelt es sich vorzugsweise um eine Dachleiste oder Dachreling, die auf einem vergleichsweise dünnen Blech der Dachhaut aufgesetzt wird und an den darunter liegenden sich im Abstand zur Dachhaut angeordneten, stabileren Karosserie- und Verstärkungsblechen abstützt. Da der Abstand zwischen dem ersten Element der Struktur, beispielsweise der Dachhaut und dem zweiten Element der Struktur, beispielsweise den Karosserie- und Verstärkungselementen toleranzbedingt variiert, ist für die Festlegung des Bauteils, beispielsweise über eine Schraubverbindung, zusätzlich eine Einrichtung für den Toleranzhöhenausgleich vorzusehen.
Bei bekannten Befestigungsvorrichtungen einer Dachleiste mittels einer Schraubverbindung, wobei vorzugsweise ein Schraubbolzen an der Dachleiste vorgesehen wird, welcher durch die Ausnehmungen der beiden Elemente der Struktur reicht, wird der Toleranzhöhenausgleich über ein Verstellelement realisiert. Das Verstellelement befindet sich hierfür zwischen den beiden Elementen der Struktur und wird mittels des Schraubbolzens oder mittels eines separaten Werkzeuges so positioniert, dass es sich auf dem stabileren Element der Struktur abstützen kann.
Neben dem Höhenausgleich aufgrund des variierenden Abstands der zwei Elemente der Struktur ist jedoch auch ein Winkelausgleich notwendig, da sich beispielsweise über die Länge des Kraftfahrzeuges und damit über die gesamte Länge der Dachleiste die Ausrichtung der beiden Elemente der Struktur, nämlich der Dachhaut und der darunterliegenden Verstärkungsbleche, toleranzbedingt variieren kann. Sind beide Elemente der Struktur nicht parallel zueinander ausgerichtet, werden beim Befestigen der Dachleiste durch eine Schraubverbindung Spannungen in dem weniger stabilen Element der Struktur, beispielsweise der Dachhaut, erzeugt, was in nachteiliger Weise zu sichtbaren Dellen in der Dachhaut führen kann. Dies ist unerwünscht. Bei einer bekannten Schraubbefestigung gemäß dem deutschen Patent DE 195 42 109 C2 wird ein Winkelausgleich über zwei Kugelscheiben realisiert, die mit zwei Kugelpfannen zusammenwirken. Die obere Kugelpfanne wird in der Dachreling vorgesehen und die zweite Kugelpfanne wird als separates Bauteil an den Verstärkungsblechen angeschweißt. Bei dieser Befestigungsvorrichtung einer Dachreling wird jedoch kein Höhenausgleich vorgesehen. Darüber hinaus ist die Montage dieser Befestigungsvorrichtung kompliziert und zeitaufwendig.
Eine verbesserte Befestigungsvorrichtung für eine Dachreling zeigt das Dokument DE 10 2005 014 217 B4 . Hier wird für den Winkelausgleich eine Kugelkalotte in einem Befestigungsblech eingebracht. Diese Kugelkalotte im Befestigungsblech wirkt einerseits mit einer Kalottenfläche einer Ausgleichshülse, die sich im Zwischenraum zwischen beiden Elementen der Struktur befindet zusammen und andererseits mit einer Ausgleichsscheibe, die unterhalb des zweiten Elementes vorgesehen ist. Die Ausgleichhülse ist formschlüssig mit einer Fixierhülse verbunden. Alle Elemente sind über Clipsverbindungen fixiert und lassen sich zusammen als vormontierte Einheit an der Dachhaut festlegen. Die Schraubverbindung zur Befestigung der Dachreling erfolgt so, dass die gesamte Baueinheit gegen das obere Dachblech verspannt wird. Darüber hinaus wird der vorgesehene Winkelausgleich durch eine Vielzahl von Bauteilen realisiert, was nachteilig ist. Ein Höhenausgleich erfolgt nicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Befestigungsmöglichkeit für ein Bauteil an einer Struktur zu vereinfachen, wobei die Struktur zwei im Abstand angeordnete Elemente besitzt, deren Abstand und deren Ausrichtung ebenfalls toleranzbedingt variieren kann. Ein Höhenausgleich und ein Winkelausgleich soll bei der Festlegung des Bauteils erfolgen.
Diese Aufgabe wird mit einer Toleranzausgleicheinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt. Mit dieser neuen Toleranzausgleichseinrichtung lässt sich ein Bauteil an einer Struktur festlegen, wobei die Struktur ein erstes Element, beispielsweise ein Dachhaut, mit einer Auflagefläche für das Bauteil, beispielsweise eine Dachleiste, besitzt und ein darunter im Abstand dazu angeordnetes zweites Element stabiler ausgestaltet ist und eine Andruckfläche für die Festlegung des Bauteils besitzt. Dieses zweite Element kann beispielsweise ein stabiler Verbund aus Karosserie- und Verstärkungsblechen sein. In beiden Elementen der Struktur wird je eine Ausnehmung vorgesehen, wobei die beiden Ausnehmungen axial zueinander ausgerichtet sind, damit beispielsweise ein Schraubbolzen zur Herstellung einer Schraubverbindung beide Ausnehmungen durchgreifen kann.
Die Toleranzausgleichseinrichtung umfasst ein hülsenförmiges Aufnahmeelement, ein Verstellelement und eine Kugelscheibe, die vorzugsweise als vormontierte Einheit verwendet werden können. Das hülsenförmige Aufnahmeelement ist in Befestigungslage am ersten Element festgelegt. Das Verstellelement, das zum Höhenausgleich vorgesehen ist und sich in Befestigungslage zwischen den beiden Elementen der Struktur befindet, ist in dem hülsenförmiges Aufnahmeelement axial verstellbar aufgenommen, insbesondere wird eine solche axiale Verstellung über eine Gewindepaarung realisiert. Durch die axiale Verstellung des Verstellelementes können toleranzbedingt unterschiedliche Abstände der beiden Elemente der Struktur ausgeglichen werden, indem sich das im hülsenförmigen Aufnahmeelement gehaltene Verstellelement jeweils soweit aus dem Aufnahmeelement herausgedreht wird, dass es mit der an dem Verstellelement gelagerten Kugelscheibe an die Andruckfläche des zweiten Elementes andrückbar ist und auf diese Weise die Haltekräfte in das stabilere zweite Element ableitet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das hülsenförmige Aufnahmeelement für das Verstellelement in Form einer Niethülse vorgesehen. Die Niethülse ist über eine Nietverbindung mit dem ersten Element, beispielsweise der Dachhaut verbunden. Eine solche Verbindung lässt sich in einfacher Weise über ein Nietsetzgerät realisieren. Hierzu wird die Niethülse in die obere Ausnehmung des ersten Elements, beispielsweise der Dachhaut, eingesetzt, wobei die Niethülse vorzugsweise mit einem am oberen Ende der Niethülse vorgesehenen Ringflansch auf einer Auflagefläche des ersten Elementes, beispielsweise die Oberseite der Dachhaut, aufliegt. In vorteilhafterweise kann dieses in einfacher Weise von oben erfolgen, da die Dachhaut des Kraftfahrzeugs gut zugänglich ist. Es muss keine Vergrößerung der Ausnehmung in einem der beiden Elemente vorgenommen werden, um ein solches Aufnahmeelement an der Struktur festzulegen. Dies bedeutet, die Ausnehmungen in der Struktur sind vergleichsweise klein, was einerseits die Stabilität der Befestigung, beispielsweise der Schraubverbindung, erhöht, andererseits bedeuten kleine Ausnehmungen in der Struktur, dass ein geringerer Aufwand für die Abdichtung notwendig ist. Nach dem Vernieten, d. h. in Befestigungslage, befindet sich der hülsenförmige Körper der Niethülse im Zwischenraum zwischen den beiden Elementen der Struktur.
Zusammen mit dem Montieren der Niethülse wird gleichzeitig das in der Niethülse aufgenommene Verstellelement in den Zwischenraum zwischen den beiden Elementen eingebracht. Dieses Verstellelement wird über eine Gewindepaarung an der Niethülse gehalten. Bei dem Verstellelement kann es sich um eine Gewindehülse handeln, die auf die Niethülse aufgeschraubt ist oder aber um eine Gewindehülse, die in die Niethülse eingeschraubt ist. Wird bei einem Ausführungsbeispiel das Verstellelement auf die Niethülse aufgeschraubt, so hat dies den Vorteil, dass die obere Ausnehmung im ersten Element, beispielsweise der Dachhaut, gegenüber der unteren Ausnehmung kleiner ausgestaltet werden kann, was den Aufwand für die Abdichtung verringert. Wird dagegen das Verstellelement in die Niethülse eingeschraubt, so ist die obere Ausnehmung vergleichsweise größer als die untere Ausnehmung.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verstellelement in die Niethülse eingeschraubt. Dieses Verstellelement lässt sich beim oder nach dem Einsetzen der Niethülse ausspindeln, bis es an die Andruckfläche des zweiten Elementes anliegt, um den toleranzbedingten Distanzausgleich vorzunehmen. Gleichzeitig wird mit der Toleranzausgleichseinrichtung ein Winkelausgleich vorgenommen. Sollten beispielsweise beide Elemente der Struktur nicht parallel verlaufen, wodurch auch die Anlagefläche des ersten Elementes und die Andruckfläche des zweiten Elementes nicht parallel ausgerichtet sind, kann dies durch die am unteren Ende des Verstellelementes gelagerte Kugelscheibe ausgeglichen werden. Diese Kugelscheibe lagert in einer kugelpfannenähnlichen Ausnehmung am unteren Ende des Verstellelementes. Bei einem Winkelversatz der unteren Andruckfläche im Vergleich zur oberen Anlagefläche setzt die Kugelscheibe nicht horizontal auf die Andruckfläche auf, sondern entsprechend der abgewinkelten Ausrichtung des zweiten Elementes verdreht sich die Kugelscheibe in der kugelpfannenartigen Aufnahme am Verstellelement. Hierbei wirken beispielsweise eine konvexe Kugelfläche an der Oberseite der Kugelscheibe mit einer Konkaven Kugelfläche am Verstellelement zusammen, so dass sich das Verstellelement über die Kugelscheibe gut an das zweite Element andrücken kann, ohne dass sich die vertikale Ausrichtung des Verstellelementes ändert. Die Mittelachse der Toleranzeinrichtung bleibt beim Andrücken des Verstellelementes an das zweite Element in ihrer vertikalen Ausrichtung unverändert. Damit lassen sich alle an einer Dachleiste vorgesehenen Schraubbolzen unter Verwendung dieser neuen Toleranzausgleichseinrichtung leicht senkrecht einführen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Niethülse am oberen Ende mit dem Ringflansch versehen, wobei in Befestigungslage der Ringflansch mit seiner nach unten gerichteten Auflagefläche auf der Auflagefläche des ersten Elements, beispielsweise der Dachhaut, aufliegt. Die Oberseite des Ringflansches, die vorzugsweise parallel zur Auflagefläche verläuft, stellt eine Anlagefläche für die Anbauteile dar. Insbesondere wenn die Dachleiste mit einem Schraubbolzen ausgestattet ist, der oberhalb des Gewindeschafts einen Zentrierbund besitzt, kann vorgesehen werden, dass der Zentrierbund mindestens deckungsgleich auf dem Ringflansch aufliegt, wodurch zusätzliche Abdichtungen eingespart werden können. Darüber hinaus kann die Höhe des Ringflansches an die Höhe eines solchen Zentrierbundes angepasst werden, so dass sowohl der Zentrierbund als auch der Ringflansch nach der Befestigung der Dachleiste Platz innerhalb des Dachleistenprofils finden.
Zur Lagerung der Kugelscheibe am Verstellelement weist das Verstellelement im Bereich des unteren Endes vorzugsweise einen Ringflansch auf, der eine in seine Unterseite eingeformte, konkave Kugelfläche besitzt, die mit einer an der Oberseite der Kugelscheibe vorgesehenen konvexen Kugelfläche zusammenwirkt. Eine solche Kugelscheibe kann auf einfache Weise mit dem Verstellelement verbunden werden. Wird beispielsweise am unteren Ende des Verstellelementes ein den Ringflansch nach unten überragender Bund vorgesehen, so kann die Kugelscheibe auf diesen Bund aufgeschoben werden. Wird anschließend der Bund endseitig aufgeweitet oder umgebördelt, so kann die Kugelscheibe nicht mehr von der Bundfläche herunterrutschen und ist beweglich, nämlich drehbar und kippbar am Verstellelement gelagert, quasi schwimmend mit dem Verstellelement verbunden.
Zur axialen Verstellung des Verstellelementes können bekannte Mittel vorgesehen werden. Beispielsweise kann am oberen Rand des Verstellelementes mindestens eine Nut angebracht sein, um mittels eines Werkzeuges nach dem Setzen der Nietmutter das Verstellelement zu verdrehen, bis es am zweiten Element der Struktur anliegt. Derartige Nuten können gleichzeitig zur Aufnahme von Zentrierringe dienen. Wird beispielsweise eine Dachleiste auf ein Kraftfahrzeugdach aufgebracht, so sind in der Regel vier Schraubbolzen an dieser Dachleiste vorgesehen und damit sind vier Nietmuttern in vier Bohrungen des Dachs einzubringen. Sollen nicht zusätzliche Ausnehmungen im Dach für Positionsstifte vorgesehen werden, kann ein solcher Positionsclips in eine der vier Nietmuttern eingesteckt werden, wodurch die Durchgangsbohrung des Verstellelementes, welche größer ist als der Außendurchmesser des Schraubbolzens, für einen eingesetzten Schraubbolzen verengt wird, dieser also in Längs- bzw. Querrichtung positioniert wird. Eine Positionierung kann auch ohne Vorsehen der oben beschriebenen Nut vorzugsweise durch ein eingesetztes Kunststoffelement, beispielsweise durch eine Zentrierhülse, vorgenommen werden.
Eine weitere Möglichkeit, das Verstellelement auszuspindeln, besteht darin, das Verstellelement mit einem Innengewinde auszustatten, so dass es mittels eines separaten Werkzeuges oder beim Nietsetzvorgang verstellt werden kann. Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus Mitnehmerverbindungen bekannt, wo mittels Reibschluss ein solches Verstellelement bewegt wird. Ein solches Reibelement ist vorzugsweise ein Ring aus Kunststoff oder Gummi (EPDM), der in der Durchgangsbohrung des Verstellelementes angeordnet wird, beispielsweise kann hierfür zusätzlich eine Ringnut in der Durchgangsbohrung des Verstellelementes vorgesehen werden. Diese Reibelement kann auch auf den Ziehkern des Nietsetzgeräts aufgebracht und durch diesen Ziehkern in die Durchgangsbohrung des Verstellelementes eingebracht werden.
Bei der Niethülse und dem Verstellelement sowie der Kugelscheibe handelt es sich vorzugsweise um einfach herzustellende Bauteile aus Metall oder Kunststoff, besonders bevorzugt aus Stahl oder einer Aluminiumlegierung, die durch Fliesspressen oder als Drehteil hergestellt werden können.
Die neue Toleranzausgleichseinrichtung hat den Vorteil, dass mit einer geringen Anzahl an Bauteilen und mit einer schnellen Montage eine Befestigung für ein Bauteil an einer Struktur, insbesondere einer Dachleiste an einem Kraftfahrzeugdach, vorgesehen werden kann, wobei diese Toleranzausgleicheinrichtung sowohl ein Distanzausgleich als auch einen Winkelausgleich ermöglicht. Die Montage vereinfacht sich wesentlich, da erstens eine vormontierte Einheit als Toleranzausgleichseinrichtung zur Verfügung steht und zweitens diese vormontierte Einheit in einem Schritt, nämlich beispielsweise beim Nietvorgang, in die Struktur eingesetzt wird. Dies wird dadurch möglich, dass sowohl die Niethülse als auch das in der Niethülse aufgenommene Verstellelement mit der Kugelscheibe auf den Zugkern des Nietsetzgerätes zusammen aufgespindelt werden kann.
In vorteilhafterweise kann auch der Aufwand für die Abdichtung verringert werden, da kleindimensionierte Ausnehmungen in der Struktur vorgesehen werden können. Kleine Ausnehmungen in der Struktur erhöhen darüber hinaus die Stabilität der Schraubverbindung.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Befestigung einer Dachleiste am Dach eines Kraftfahrzeuges. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Anwendungsbeispiel beschränkt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht die Toleranzausgleichseinrichtung vor der Montage,
2 im Schnitt die Elemente der Toleranzausgleichseinrichtung von 1 vor der Montage,
3 im Schnitt die Toleranzausgleichseinrichtung gemäß 1 nach der Montage,
4 im Schnitt einer Toleranzausgleichseinrichtung nach der Montage.
Die 1 zeigt die neue Toleranzausgleichseinrichtung 10 vor der Montage und Festlegung an der Struktur. Diese neue Toleranzausgleichseinrichtung 10 umfasst die Niethülse 30, das in der Niethülse 30 aufgenommene Verstellelement 40 und die am unteren Ende des Verstellelementes 40 gelagerte Kugelscheibe 50. Nachfolgend werden zum besseren Verständnis Richtungsangaben gemacht, wie „oben” und „unten”. Dies bezieht sich insbesondere auf das Ausführungsbeispiel, nämlich die Befestigung einer Dachleiste auf dem Kraftfahrzeugdach des Kraftfahrzeugs. Das neue Toleranzausgleichselement kann selbstverständlich auch in einer anderen Ausrichtung verwendet werden. Die Begriffe „oben” und „unten” werden ausschließlich zum leichteren Verständnis und nicht als beschränkte Angaben gesehen.
Die Elemente der Toleranzausgleichseinrichtung 10, wie sie in 1 als Baueinheit zusammengefügt sind, sind als Einzelelemente der 2 zu entnehmen und sollen nachfolgend beschrieben werden. Die Niethülse 30 ist in 2 im Ausgangszustand, d. h. vor der Montage gezeigt. Diese Niethülse 30 ist eine Gewindehülse mit einem Innengewinde 36 in der Durchgangsbohrung 35. Oberhalb dieses mit dem Innengewinde 36 versehenen Bereichs der Niethülse 30 ist ein Wandbereich 37, der die Gewindehülse mit dem am oberen Ende 31 der Niethülse 30 vorgesehenen Ringflansch 32 verbindet. Dieser Wandbereich 37 stellt eine Wandschwächung dar, hat also eine geringere Wandstärke als die Niethülse 30 im Bereich des vorgesehenen Innengewindes 36. Dieser Wandbereich 37 ist dafür vorgesehen, beim Nietvorgang zu einer Wulst 38 verformt zu werden, um die Niethülse 30 mit dem ersten Element 11 durch eine Nietverbindung zu verbinden, wie dies aus 3 zu ersehen ist. In der Befestigungslage, gezeigt in 3, liegt der Ringflansch 32 der Niethülse 30 mit seiner Auflagefläche 33 auf der Anlagefläche 15 des ersten Elements 11, der Dachhaut, auf. Diese Auflagefläche 33 befindet sich an der Unterseite des Ringflansches 32. Der Ringflansch 32 wird beim Nietvorgang nicht verformt. Die Oberseite des Ringflansches 32 der Nietmutter 30 stellt eine Anlagefläche 34 für das Bauteil dar, beispielsweise für einen Zentrierbund, der an einem Schaubbolzen der Dachleiste vorgesehen ist. Die Dachleiste mit dem Schraubbolzen ist in den Figuren nicht gezeigt. Die Dachleiste kann in bekannter Weise mit Schraubbolzen versehen sein. Eine solche Dachleiste mit einem Schraubbolzens ist z. B. in den deutschen Gebrauchsmustern DE 20 2011 001 619.6 , DE 20 2011 006 653.8 und DE 20 2011 005 654.6 gezeigt. In den beiden zuletzt genannten Dokumenten ist ein Schraubbolzen vorgesehen, der oberhalb des Gewindeschaftes einen Zentrierbund besitzt. Der Ringflansch 32 der Niethülse 30 kann an die Abmessungen eines solchen Zentrierbunds angepasst sein, sowohl hinsichtlich des Durchmessers des Ringflansches 32 als auch hinsichtlich der Höhe, so dass der auf der Anlagefläche 34 des Ringflansches 32 der Niethülse 30 aufliegende Zentrierbund bereits eine gute Abdichtung erzielt.
Die an dem ersten Element 11, der Dachhaut, vernietete Niethülse 30 dient demzufolge zur Montage der gesamten Toleranzausgleichsrichtung 10 und das Innengewinde 36 der Niethülse 30 stellt eine Führung zur axialen Verstellung des Verstellelementes 40 dar. Dieses Verstellelement 40 ist eine zylindrische Gewindehülse, die im Bereich des unteren Endes 46 einen Ringflansch 49 besitzt. In diesen Ringflansch 49 ist an der Unterseite eine konkave Kugelfläche 48 vorgesehen, die als Kugelpfanne für die Kugelscheibe 50 dient. Diese Kugelscheibe 50 besitzt an der Oberseite eine entsprechend konvexe Kugelfläche 51. Die Kugelscheibe 50 wird an dem Verstellelement 40, nämlich an dem unteren Ende 46 des Verstellelementes 40, wie 1 zeigt, gelagert. Hierfür ist ein entsprechender, den Ringflansch 49 nach unten überragender Bund 47 vorgesehen, auf den die Kugelscheibe 50 von unten aufgeschoben wird. Hierfür besitzt die Kugelscheibe 50 eine entsprechend größer dimensionierte Durchgangsbohrung. Anschließend wird der Bund 47 aufgeweitet, insbesondere in der Weise, dass die Stirnkante des Bundes 47 nach außen umgebogen wird, so dass die Kugelscheibe 50 gehalten wird und nicht selbsttätig vom Bund 47 nach unten herunterrutschen kann. Zusätzlich kann an der Unterseite des Kugelscheibe 50 ausgehend von der Durchgangsbohrung eine Anfasung für die umgebördelte Kante des Bundes 47 vorgesehen sein.
Alle drei Elemente der Toleranzausgleichseinrichtung 10 werden in ihrer vormontierten Form, gezeigt in 1, in die Ausnehmung 12 des ersten Elementes 11 der Struktur so eingesteckt, dass der Ringflansch 32 der Niethülse auf der Auflagefläche 15 des ersten Elements 11 aufliegt und die Niethülse 30 mit ihrem Gewindekörper in den Zwischenraum zwischen dem ersten Element 11 und dem zweiten Element 13 hineinragt. Ebenso befindet sich das Verstellelement 40, welches in der Niethülse 30 gehalten wird, in diesen Zwischenraum. Es wird während der Montage oder nach der Montage so axial verstellt, bis es auf der Andruckfläche 16 des zweiten Elementes 13 anliegt und sich dort mittels der Kugelscheibe 50 abstützt. Befinden sich das erste Element 11 und das zweite Element 13 in einer parallelen Ausrichtung zueinander, so steht die Mittelachse M der Toleranzausgleichseinrichtung 10 senkrecht zur Anlagefläche 15 und auch zur Andruckfläche 16. Sind die Flächen 15 und 16 nicht parallel zueinander ausgerichtet, wird eine solche Abweichung durch die Kugelscheibe 50 aufgenommen, die eine Winkelabweichung der Andruckfläche 16 im Vergleich zur Auflagefläche 15 ausgleichen kann, ohne dass die Mittelachse M der Toleranzeinrichtung 10 ihre Ausrichtung im Bezug zur Anlagefläche 15 verändert. Toleranzbedingte, unterschiedliche Abstände A zwischen den beiden Elementen 11 und 13 werden über die axiale Verstellung des Verstellelementes 40 ausgeglichen. Damit werden sowohl unterschiedliche Abstände als auch Toleranzen in der Ausrichtung der beiden Elemente 11 und 13 von dem Verstellelement 40 im Zusammenwirken mit der Kugelscheibe 50 aufgenommen und die Toleranzausgleichseinrichtung 10 sicher an der Andruckfläche 16 abgestützt, so dass die Stützkräfte in das stabilere zweite Element 13 der Struktur eingeleitet werden.
Zur axialen Verstellung des Verstellelementes 40 ist in diesem Beispiel am oberen Ende 41 des Verstellelementes 40 mindestens eine Nut 42 am oberen Rand eingebracht, vorzugsweise werden zwei diametral gegenüberliegende Nuten 42 vorgesehen, so dass nach dem Vernieten der Niethülse 30 am ersten Element 11 das Verstellelement 40 mittels eines Werkzeuges axial verstellt werden kann, d. h. das Verstellelement 40 innerhalb der Niethülse 30 verdreht werden kann. Dazu besitzt die Niethülse 30 ein Innengewinde 35 und der Verstellelement 40 ein passendes Außengewinde 45.
Die vorbeschriebene Nut 42 am Verstellelement 40 kann des Weiteren genutzt werden, um beispielsweise Zentrierringe in die Toleranzeinrichtung 10 einzusetzen.
Solche Zentrierringe dienen zur Ausrichtung der zu befestigenden Dachleiste in X-Richtung und in Y-Richtung, d. h. in Längs- und Querrichtung. Bei einer Ausführungsform besitzen die an der Dachleiste vorgesehenen Schraubbolzen einen Durchmesser von 6 mm. Das Verstellelement 40 hat eine Durchgangsöffnung 43 mit einem größeren Durchmesser als der zur Befestigung vorgesehene Schraubbolzen, beispielsweise 8,9 mm, so dass ein Spiel verbleibt. Dieses Spiel wird für die Zentrierung der Dachleiste in Quer- und Längsrichtung des Kraftfahrzeuges, d. h. in X-Richtung und Y-Richtung benötigt. Damit wird eine Positionierung der Dachleiste ohne die Anbringung zusätzlicher Zentrierringe an der Dachleiste möglich. Solche zusätzlichen an der Dachleiste vorgesehenen Zentrierringe müssen in der Regel in zusätzliche Ausnehmungen der Dachhaut eingreifen. Darauf kann durch Vorsehen eines solchen Zentrierrings in der Toleranzeinrichtung 10 verzichtet werden und damit auch auf zusätzliche abzudichtende Ausnehmungen in der Dachhaut.
Die 4 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Zentrierung der Dachleiste in X- und Y-Richtung. In diesem Fall wird eine Zentrierhülse 70 vorgesehen, die in das Verstellelement 40 eingedrückt wird. Diese Zentrierhülse 70 aus Kunststoff hat eine Durchgangsbohrung, die an den Außendurchmesser des Schraubbolzens der Dachleiste angepasst ist.
Eine weitere Möglichkeit zur axialen Verstellung des Verstellelementes 40 wird mittels eines Reibelements 60 realisiert. Dieses Reibelement 60, beispielsweise ein in der Durchgangsbohrung 43 des Verstellelementes 40 positionierter Kunststoff- oder Gummiring. Hierfür kann zusätzlich eine Ringnut in der Durchgangsbohrung 43 eingeformt sein. Ein solches Reibelement 60 hat den Vorteil, dass bereits beim Montagevorgang der Toleranzausgleichseinrichtung 10 am ersten Element 11 das Verstellelement 40 seine Andrucklage an der Andruckfläche 16 des zweiten Elementes 13 erreicht, wie nachfolgend beschrieben werden soll. Die Toleranzausgleichseinrichtung 10 wird zur Montage auf den Zugkern des Nietsetzgerätes aufgefädelt. Dabei wird das Reibelement 60 durch den Zugkern des Nietsetzgerätes nach außen gedrückt. Es kommt zu einem Reibschluss zwischen dem Zugkern und dem Verstellelement 40. Anschließend wird der Zugkern zusammen mit der aufgesetzten Toleranzausgleichseinrichtung 10 in die Ausnehmung 12 des ersten Elementes 11 eingeführt. Nach dem Vernieten wird der Zugkern des Nietsetzgerätes aus der Toleranzeinrichtung 10 herausgedreht, wobei zuerst das Verstellelement 40 aufgrund des Reibschlusses axial nach unten versetzt wird, bevor der Zugkern komplett ausspindelt. Dies wird möglich, wenn das Verstellelement 40 als Innengewinde 44 ein Rechtsgewinde besitzt und in gleicher Weise das Nietwerkzeug, also der Zugkern, als Außengewinde ein Rechtsgewinde, hat. Andererseits aber das Außengewinde 45 des Verstellelementes 40 und das Innengewinde 36 der Niethülse 30 ein Linksgewinde darstellen. Auf diese Weise wird bei der Montage der Toleranzausgleichseinrichtung 10 auch die Andrucklage des Verstellelementes 40 an der Andruckfläche 16 des zweiten Elementes 13 bewirkt.
Anstatt eines Reibelementes können selbstverständlich auch andere bekannte Mittel, wie beispielsweise Mitnehmer, zur axialen Verstellung vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

10: Toleranzausgleichseinrichtung
11: Dachhaut
12: Ausnehmung
13: Dachstruktur
14: Ausnehmung
15: Auflagefläche
16: Andruckfläche
30: Niethülse
31: obere Ende
32: Ringflansch
33: Auflagefläche
34: Anlagefläche
35: Durchgangsbohrung
36: Innengewinde
37: Wandbereich
38: Wulst
39: untere Ende
40: Verstellelement
41: obere Ende
42: Nut
43: Durchgangsbohrung
44: Innengewinde
45: Außengewinde
46: untere Ende
47: Bund
48: Kugelpfanne, Kugelfläche konkav
49: Ringflansch
50: Kugelscheibe
51: Kugelfläche, konvex
60: Reibelement
70: Zentrierhülse
A: Abstand zwischen 11 und 13
M: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19542109 C2 [0003]
DE 102005014217 B4 [0004]
DE 202011001619 [0024]
DE 202011006653 [0024]
DE 202011005654 [0024]

Claims

Toleranzausgleichseinrichtung für die Festlegung eines Bauteils an einer Struktur, wobei die Struktur ein erstes Element (11) mit einer Auflagefläche (15) und ein darunter im Abstand dazu angeordnetes zweites Element (13) mit einer Andruckfläche (16) besitzt, wobei in beiden Elementen (11, 13) je eine Ausnehmung (12, 14) vorgesehen ist und diese beiden Ausnehmungen (12, 14) axial zueinander ausgerichtet sind, wobei ein hülsenförmiges Aufnahmeelement vorgesehen ist, welches ein Verstellelement (40) axial verstellbar aufnimmt, wobei das Verstellelement (40) auch bei toleranzbedingten unterschiedlichen Abständen (A) zwischen den beiden Elementen (11, 13) der Struktur mit seinem unteren Ende (46) an die Andruckfläche (16) des zweiten Elementes (13) andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem ersten Element (11) verbindbares Aufnahmeelement in Form einer Niethülse (30) vorgesehen ist, wobei sich der hülsenförmiger Körper der Niethülse in Befestigungslage im Zwischenraum zwischen den beiden Elementen (11, 13) der Struktur befindet, wobei das Verstellelement (40) auch bei toleranzbedingten unterschiedlichen Winkelausrichtungen der beiden Elemente (11, 13) der Struktur mit einer an seinem unteren Ende (46) gelagerten Kugelscheibe (50) an die Andruckfläche (16) des zweiten Elementes (13) andrückbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Verstellung das Verstellelement (40) mit einem Außengewinde (45) versehen ist, welches mit einem Innengewinde (36) der Niethülse (30) zusammenwirkt und die obere Ausnehmung (12) einen größeren Durchmesser im Vergleich zur unteren Ausnehmung (14) besitzt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil um eine Dachleiste, eine Dachreling, einen Relingfuß oder ein sonstiges Kraftfahrzeuganbauteil handelt, die an einem Kraftfahrzeugdach festgelegt werden sollen, wobei das erste Element (11) der Struktur die Dachhaut und das zweite Element (13) der Struktur die darunter angeordneten stabileren Karosserie- und Verstärkungsbleche sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (30) an ihrem einem Ende, dem oberen Ende (31), einen Ringflansch (32) besitzt, wobei in Befestigungslage der Ringflansch (32) mit seiner nach unten gerichteten Auflagefläche (33) auf der Auflagefläche (15) des ersten Elements (11) aufliegt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das festzulegende Bauteil mit einem Schraubbolzen ausgestattet ist, dessen Schaft mit Außengewinde am oberen Ende in einen Zentrierbund übergeht.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (32) eine parallel zur Auflagefläche (33) verlaufende nach oben gerichtete Anlagefläche (34) zur Anlage des an einem Schraubbolzen vorgesehenen Zentrierbund besitzt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der Kugelscheibe (50) das Verstellelement (40) im Bereich des unteren Endes (46) einen Ringflansch (49) mit einer konkaven Kugelfläche (48) an dessen Unterseite besitzt und dass die Kugelscheibe (50) an ihrer Oberseite eine konvexe Kugelfläche (51) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (49) des Verstellelementes (40) nach unten von einem Bund (47) überragt wird, wobei die Kugelscheibe (50) auf diesen Bund (47) aufgeschoben und durch Aufspreizen des Bundes (47) an dem Verstellelement (40) beweglich gelagert ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende (41) des Verstellelementes (40) mindestens eine Nut (42) am oberen Rand eingebracht ist, welche zur Aufnahme von Zentrierringen und/oder zur axialen Vestellung des Verstellelementes (40) mittels eines Werkzeuges dient.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in das oberen Ende (41) des Verstellelementes (40) eine Zentrierhülse (70) eingesetzt ist, die zur Zentrierung der festzulegenden Dachleiste in Längs- und Querrichtung dient.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Vestellung des Verstellelementes (40) mittels eines Werkzeuges dieses Verstellelement (40) ein Innengewinde (44) besitzt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Vestellung des Verstellelementes (40) dieses Verstellelement (40) ein Reibelement (60) besitzt, welches formschlüssig und/oder kraftschlüssig in der Durchgangsbohrung (43) des Verstellelementes (40) gehalten wird oder ein Reibelement (60) vor der axialen Verstellung in das Verstellelement (40) eingebracht wird.
Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (60) ein ringförmiges Element aus Kunststoff oder Gummi (EPDM) ist, wobei das Verstellelement (40) zur Halterung dieses Reibelementes (60) eine Ringnut in der Durchgangsbohrung (43) besitzt, welche vorzugsweise unterhalb des Innengewindes (44) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (30), das Verstellelement (40) und die Kugelscheibe (50) aus Kunststoff und/oder Metall bestehen, vorzugsweise aus Stahl oder einer Aluminiumlegierung.