WO2011042159A2 - Verbindungsbaugruppe und verfahren zum lösbaren befestigen eines anbauteils an einem träger - Google Patents

Verbindungsbaugruppe und verfahren zum lösbaren befestigen eines anbauteils an einem träger Download PDF

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WO2011042159A2
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Michael Demerath
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Trw Automotive Electronics & Components Gmbh
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    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/10—Hollow rivets; Multi-part rivets fastened by expanding mechanically
    • F16B19/1027—Multi-part rivets
    • F16B19/1036—Blind rivets
    • F16B19/1081—Blind rivets fastened by a drive-pin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16B21/00—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings
    • F16B21/06—Releasable fastening devices with snap-action
    • F16B21/065—Releasable fastening devices with snap-action with an additional locking element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B21/00—Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings
    • F16B21/06—Releasable fastening devices with snap-action
    • F16B21/07—Releasable fastening devices with snap-action in which the socket has a resilient part

Definitions

  • the invention relates to a connection assembly and a method for releasably securing an attachment to a carrier, comprising a receiving element comprising at least one elastically deformable, inwardly projecting locking element, and a retaining pin which comprises a shaft which can be inserted into the receiving element in the direction of a longitudinal axis.
  • connection assemblies are used in particular in the automotive industry, for example for fastening interior trim parts to body parts of a motor vehicle.
  • connection assembly is already known, in this document particular value was placed on a reversible, that is releasable attachment of the attachment to the carrier.
  • EP 1 260 719 A1 also shows a detachable and reusable connection assembly in which the latching element of the receiving element can engage in a threaded section formed on the shaft.
  • Object of the present invention is to provide a connection assembly for reversible / releasable attachment of an attachment to a carrier, which is a particularly simple and inexpensive to produce and on the other locked particularly reliable in a locking state.
  • connection assembly for releasably securing an attachment to a carrier, comprising a receiving element comprising at least one elastically deformable, inwardly projecting locking element, and a retaining pin which comprises a shaft insertable into the receiving element in the direction of a longitudinal axis, wherein on the shaft, an external thread is formed, which forms a positive connection in a locking state of the connection assembly with the latching element, and wherein the connection assembly has a manufacturing state in which the Receiving element and the retaining pin are integrally connected to each other.
  • the thread notches in the shaft provide the locking element numerous attack and form-fitting possibilities that follow each other closely in the axial direction at a distance of the thread pitch or thread pitch.
  • connection assembly is particularly simple and inexpensive to produce, since the retaining pin and the receiving element are integrally connected to each other in a manufacturing state.
  • the state of manufacture is the initial state of the connection assembly immediately after its manufacture.
  • the receiving element and the retaining pin are made as a one-piece injection molded part made of plastic.
  • a predetermined breaking point is preferably provided between the receiving element and the retaining pin.
  • the predetermined breaking point reduces a necessary axial actuating force for transferring the connecting assembly from the manufacturing state to a pre-assembly or locking state, since retaining pin and receiving element can be easily separated from each other.
  • this predetermined breaking point ensures a clearly defined separation line between receiving element and retaining pin, whereby in the region of the separation point an undefined tearing of the material is prevented.
  • this spring section is ensured in the locking state of the connection assembly a particularly secure and reliable locking between retaining pin and receiving element.
  • the elastically deformable locking element does not engage in a threaded locking notch in a supposed locking state, but radially outwardly stretched between two thread notches on the spiral thread projection.
  • the deformable locking element over time lose its radially inwardly directed, elastic clamping force, for example by relaxation.
  • the deformable locking element no longer snaps radially inward into the next thread notch even with an axial relative movement of the shaft.
  • the retaining pin can thus no longer unscrew from the receiving element, whereby the release of the attachment between the attachment and the carrier is no longer possible or at least significantly more difficult.
  • the spring portion generates a favorable axial force between the receiving element and the retaining pin in the locking state of the connecting assembly.
  • This axial force is preferably chosen so that it is smaller than an axial holding force at a defined locking engagement of the locking element in a threaded notch of the external thread.
  • the axial force of the spring portion is sufficient to move the retaining pin so far from a supposed locking state of the connection assembly in which the locking element between two thread notches on the spiral thread projection relative to the receiving element until the locking element snaps into the next thread notch.
  • the retaining pin comprises the insertable into the receiving element shaft and a head, wherein the head is at least partially formed as a spring portion.
  • the spring section can be integrated in this case with little effort directly into the retaining pin.
  • the retaining pin and the receiving element in the manufacturing state of the connecting assembly to a different relative axial position to each other than in the locking state of the connecting assembly
  • the connecting assembly preferably has a pre-assembly in which the retaining pin and the receiving element assume an axial relative position to each other, between the axial relative position in the manufacturing state and the axial Relative position is in the locked state.
  • the connecting assembly can assume a preassembled state and a locking state, starting from the pre-assembled state by axially pressing the retaining pin into the receiving element into the locking state and by rotating the retaining pin relative to the receiving element around the Longitudinal axis can be converted back to the pre-assembly.
  • the attachment can be attached in this embodiment very quickly and without tools on the carrier. In addition, however, this attachment can be solved with little effort again without destroying the connection assembly or its connection force is impaired when reused as a fastener.
  • the receiving element is insertable into both an opening of the attachment and in an opening of the carrier and further comprises holding means for fixing the receiving element on the carrier.
  • these holding means are elastic, by the axial displacement of the retaining pin radially outwardly deflectable feet.
  • the production of radially expandable clamping feet on the receiving element is on the one hand with little effort possible and on the other hand offers a simple and reliable way to attach the receiving element to the support.
  • the receiving element has an anti-twist device, which prevents the receiving element from rotating about the longitudinal axis relative to the attachment part and / or to the carrier in the locking state of the connecting assembly.
  • the connecting assembly can be transferred to its pre-assembly state in a particularly simple manner.
  • the retaining pin can simply be unscrewed from the non-rotatably held receiving element by hand or with a suitable tool until a pre-assembly state of the connecting assembly has been reached.
  • the external thread is preferably a multi-start thread. Accordingly, it is possible Move the connector assembly from its locked state to its pre-assembly state by a few turns of the retaining pin relative to the female member.
  • connection assembly having a manufacturing state, a pre-assembly state in which the connection assembly can be released from the attachment and the carrier, and a lock state, in which the connection assembly, the attachment and the carrier are fastened to each other, wherein the connection assembly is urged by a spring portion from the locking state toward the pre-assembly state.
  • connection assembly can assume starting from the manufacturing state by an axial relative movement between the retaining pin and the receiving element a pre-assembled state and a locking state, wherein the connecting assembly from the pre-assembly by axially pressing the retaining pins into the receiving element in the locked state and by rotating the retaining pin relative to the receiving element the longitudinal axis is transferred back to the pre-assembly state.
  • FIG. 1 is a perspective view of a connection assembly according to the invention in a manufacturing state
  • FIG. 2 shows a perspective view of the connection assembly according to the invention from FIG. 1 in a pre-assembly state
  • FIG. 3 shows a perspective view of the connection assembly according to the invention from FIG. 1 in a locking state
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the connection assembly according to FIG. 1; and FIG. 5 shows a further longitudinal section through the connection assembly according to FIG. 1.
  • a connecting assembly 10 for releasably securing an attachment 12 is shown on a support 14, with a receiving element 16 which comprises at least one elastically deformable, radially inwardly projecting locking element 18, and a retaining pin 20, the one in the direction of Longitudinal axis A in the receiving element 16 insertable shaft 22 includes, wherein on the shaft 22, an external thread 24 is formed, which forms a positive connection in a locking state of the connecting assembly 10 (see Figure 3) with the locking element 18.
  • FIG. 1 shows a manufacturing state of the connection assembly 10, in which the receiving element 16 and the retaining pin 20 are integrally connected to one another.
  • the receiving element 16 and the retaining pin 20 are made as a one-piece injection molded part made of plastic.
  • the one-piece production of the connection assembly 10 by injection molding has proved to be particularly cost-effective and manufacturing technology particularly simple.
  • a predetermined breaking point 26 is provided in the manufacturing state, wherein the predetermined breaking point 26 shown in dashed lines in Figure 1 is formed as a circular predetermined breaking line.
  • Figures 4 and 5 show longitudinal sections of the connecting assembly 10 in the manufacturing state, wherein the section is guided in accordance with Figure 4 integrally formed on the receiving element 16 holding means 28 and the section of FIG 5 at right angles thereto integrally formed on the receiving element 16 locking elements 18.
  • the holding means 28 are in particular axially extending, elongated feet which extend inwardly at the free end to form a cone. It is clear from the sections that the retaining pin 20 and the receiving element 16 in the manufacturing state are arranged substantially axially one above the other, wherein a small axial overlap may be present.
  • the retaining pin 20 and the receiving element 16 are connected to one another only via an annular contact area, wherein this contact area is formed as a predetermined breaking point 26, for example by perforation.
  • connection assembly 10 by an axial relative movement between the retaining pin 20 and the receiving element 16 initially occupy a pre-assembly state ( Figure 2) and then a locking state ( Figure 3).
  • the predetermined breaking point 26 ruptures upon reaching a predefined actuating force, and the retaining pin 20 is inserted into the receiving element 16.
  • the shaft 22 initially deforms the latching elements 18 radially outward until the latching elements 18 engage in a recess 30 of the shaft 22 when the preassembly state (see FIG.
  • the recess 30 in the present exemplary embodiment is a circumferential groove, to which the external thread 24 and on the other hand a radial projection 32 adjoin in the axial direction.
  • the external thread 24 permits an axial relative movement in the direction of the locking state (FIG. 3), whereas the radial projection 32 blocks an axial relative movement in the direction of the manufacturing state (FIG. 1).
  • This can be achieved, for example, in that the projection 32 extends radially further outward than the external thread 24.
  • the release of the relative movement in the direction of the locking state and the blocking of the relative movement in the direction of the manufacturing state by a suitable geometry of the axial Groove edges and / or the engagement portions 34 of the locking elements 18 can be achieved.
  • connection assembly 10 can no longer be moved from the pre-assembly state in the direction of the manufacturing state, the retaining pin 20 and the receiving element 16 are captively connected to each other.
  • the connecting assembly 10 from the pre-assembly state by axially pressing the retaining pin 20 into the receiving element 16 in the locked state and by turning the retaining pin 20 relative to the receiving element 16 about the longitudinal axis A back to the pre-assembled state. This allows rapid attachment of the attachment 12 to the carrier 14, without usually a tool is needed.
  • connection assembly 10 can be pulled out of the attachment 12 and the support 14 axially without much resistance, so that the attachment between attachment 12 and support 14 is released.
  • the external thread 24 in the illustrated embodiment is designed as a multi-start thread with a large thread pitch.
  • the retaining pin 20 comprises in addition to the insertable into the receiving element 16 shaft 22 a head 36 which has an axial recess 38.
  • a cross section of the recess 38 is designed so that a suitable tool for rotating the retaining pin 20 can engage positively.
  • the receiving element 16, more precisely, the entire connecting assembly 10 in its manufacturing or pre-assembly, is inserted for attachment of the attachment 12 on the carrier 14 both in an opening 40 of the attachment 12 and in an opening 42 of the support 14 until a stop 44 of the receiving element 16 abuts the ⁇ ffnüngsrand of the attachment 12.
  • the stopper 44 is formed as a circular stop plate having on a side facing the attachment 12 form-fitting elements in the form of radially extending ribs 46. These ribs 46 cooperate with complementary radial grooves in the edge region of the opening 40 of the attachment 12 and form an anti-rotation.
  • the rotation prevents locking in the locking state of the connecting assembly 10, a rotation of the receiving element 16 about the longitudinal axis A relative to the attachment 12. Consequently, the receiving element 16 in the locked state of the connection assembly 10 ( Figure 3) rotatably held on the attachment 12, and the retaining pin 20 can easily with a unscrewed tool from the receiving element 16 until the pre-assembly state of the connection assembly 10 is reached.
  • the holding means 28 of the receiving element 16 for fixing the receiving element 16 on the carrier 14 are elastic, by axial displacement of the retaining pin 20 radially outwardly deflectable feet.
  • the holding means 28 are in their unloaded initial state, since the connection assembly 10 is shown in the production state.
  • the holding means 28 are radially spread apart by the inserted shaft 22 of the holding pin 20, so that the attachment 12 and the carrier 14 are clamped axially between the stop 44 and the holding means 28 deflected radially outwards.
  • the retaining pin 20 has in the illustrated embodiment of the connecting assembly 10 has a spring portion 48 which acts in the locking state, the retaining pin 20 relative to the receiving element 16 axially and thus ensures a defined locking engagement between the external thread 24 and the locking elements 18.
  • the spring sections 48 are in this case designed as extensions on the head 36 of the retaining pin 20, so that the head 36 acts in sections as a spring section 48.
  • the head 36 of the retaining pin 20 bears against the receiving element 16, wherein the spring sections 48 of the head 36 act on the connecting assembly 10 from the locking state in the direction of the pre-assembly state.
  • the axial force generated by the spring portion 48 is sufficient to move the retaining pin from a supposed locking state of the connecting assembly 10 relative to the receiving element 16 until the locking element 18 snaps into the next thread notch.
  • the axial force generated by the spring portion 48 is usually chosen so that it is smaller than an axial holding force, which adjusts at a defined locking engagement of the locking element 18 in a threaded notch of the external thread 24.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsbaugruppe (10) und ein Verfahren zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils (12) an einem Träger (14), mit einem Aufnahmeelement (16), das wenigstens ein elastisch verformbares, einwärts ragendes Rastelement (18) umfasst, sowie einem Haltepin (20), der einen in Richtung einer Längsachse (A) in das Aufnahmeelement (16) einführbaren Schaft (22) umfasst, wobei am Schaft (22) ein Außengewinde (24) angeformt ist, das in einem Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe (10) mit dem Rastelement (18) eine Formschlussverbindung ausbildet. Die Verbindungsbaugruppe (10) weist einen Fertigungszustand auf, in dem das Aufnahmeelement (16) und der Haltepin (20) einstückig miteinander verbunden sind. Bevorzugt weist der Haltepin (20) oder das Aufnahmeelement (16) einen Federabschnitt (48) auf, der im Verriegelungszustand zur Sicherstellung eines definierten Rasteingriffs zwischen Außengewinde (24) und Rastelement (18) den Haltepin (20) relativ zum Aufnahmeelement (16) axial beaufschlagt.

Description

Verbindungsbaugruppe und Verfahren zum lösbaren Befestigen eines Anbauteils an einem Träger
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsbaugruppe und ein Verfahren zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils an einem Träger, mit einem Aufnahmeelement, das wenigstens ein elastisch verformbares, einwärts ragendes Rastelement umfasst, sowie einem Haltepin, der einen in Richtung einer Längsachse in das Aufnahmeelement einführbaren Schaft umfasst.
Derartige Verbindungsbaugruppen werden insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt, zum Beispiel zur Befestigung von Innenverkleidungsteilen an Karosserieteilen eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 20 2008 010 262 U1 ist bereits eine solche Verbindungsbaugruppe bekannt, wobei in dieser Druckschrift besonderen Wert auf eine reversible, das heißt lösbare Befestigung des Anbauteils am Träger gelegt wurde.
Im übrigen zeigt auch die EP 1 260 719 A1 eine lösbare und wiederverwendbare Verbindungsbaugruppe, bei der das Rastelement des Aufnahmeelements in einen am Schaft ausgebildeten Gewindeabschnitt eingreifen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsbaugruppe zur reversiblen/lösbaren Befestigung eines Anbauteils an einem Träger zu schaffen, die zum einen besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist und zum anderen in einem Verriegelungszustand besonders zuverlässig verrastet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Verbindungsbaugruppe zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils an einem Träger, mit einem Aufnahmeelement, das wenigstens ein elastisch verformbares, einwärts ragendes Rastelement umfasst, sowie einem Haltepin, der einen in Richtung einer Längsachse in das Aufnahmeelement einführbaren Schaft umfasst, wobei am Schaft ein Außengewinde geformt ist, das in einem Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe mit dem Rastelement eine Formschlussverbindung ausbildet, und wobei die Verbindungsbaugruppe einen Fertigungszustand aufweist, in dem das Aufnahmeelement und der Haltepin einstückig miteinander verbunden sind. Die Gewindekerben im Schaft bieten für das Rastelement zahlreiche Angriffs- und Formschlussmöglichkeiten, die in axialer Richtung im Abstand der Gewindeteilung oder Gewindesteigung dicht aufeinanderfolgen. Somit ergibt sich im Verriegelungs- zustand der Verbindungsbaugruppe eine zuverlässige Verrastung zwischen dem Aufnahmeelement und dem Haltepin. Ferner ist die Verbindungsbaugruppe besonders einfach und kostengünstig herstellbar, da der Haltepin und das Aufnahmeelement in einem Fertigungszustand einstückig miteinander verbunden sind. Der Fertigungszustand ist der Ausgangszustand der Verbindungsbaugruppe unmittel- bar nach ihrer Herstellung.
In einer besonders preiswerten Ausführungsform der Verbindungsbaugruppe sind das Aufnahmeelement und der Haltepin als einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff gefertigt.
Im Fertigungszustand der Verbindungsbaugruppe ist dabei bevorzugt eine Sollbruchstelle zwischen dem Aufnahmeelement und dem Haltepin vorgesehen. Einerseits verringert die Sollbruchstelle eine notwendige axiale Betätigungskraft zum Überführen der Verbindungsbaugruppe vom Fertigungszustand in einen Vormontage- oder Verriegelungszustand, da Haltepin und Aufnahmeelement leicht voneinander getrennt werden können. Andererseits gewährleistet diese Sollbruchstelle eine klar definierte Trennlinie zwischen Aufnahmeelement und Haltepin, wodurch im Bereich der Trennstelle ein Undefiniertes Aufreißen des Materials verhindert wird.
Die oben gestellte Aufgabe wird im Übrigen auch gelöst durch eine Verbindungsbaugruppe zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils an einem Träger, mit einem Aufnahmeelement, das wenigstens ein elastisch verformbares, einwärts ragendes Rastelement umfasst, sowie einem Haltepin, der einen in Richtung einer Längsachse in das Aufnahmeelement einführbaren Schaft umfasst, wobei am Schaft ein Außengewinde geformt ist, das im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe mit dem Rastelement eine Formschlussverbindung ausbildet, und wobei der Haltepin oder das Aufnahmeelement einen Federabschnitt aufweist, der im Verriegelungszustand zur Sicherstellung eines definierten Rasteingriffs zwischen Außengewinde und Rastelement den Haltepin relativ zum Aufnahmeelement axial beaufschlagt. Durch diesen Federabschnitt wird im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe eine besonders sichere und zuverlässige Verrastung zwischen Haltepin und Aufnahmeelement sichergestellt. Beim axialen Einschieben des Haltepins in das Aufnahmeelement könnte es vorkommen, dass das elastisch verformbare Rastelement in einem vermeintlichen Verriegelungszustand nicht in eine Gewindekerbe eingreift, sondern radial nach außen gedehnt zwischen zwei Gewindekerben am spiralförmigen Gewindevorsprung anliegt. In einem solchen Fall kann das verformbare Rastelement mit der Zeit seine radial einwärts gerichtete, elastische Spannkraft verlieren, zum Beispiel durch Relaxation. Infolgedessen schnappt das verformbare Rastelement auch bei einer axialen Relativbewegung des Schafts nicht mehr radial einwärts in die nächste Gewindekerbe. Der Haltepin lässt sich somit nicht mehr aus dem Aufnahmeelement herausdrehen, wodurch das Lösen der Befestigung zwischen Anbauteil und Träger nicht mehr möglich oder zumindest deutlich erschwert ist. Um dies zu verhindern erzeugt der Federabschnitt im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe eine vorteilhafte Axialkraft zwischen dem Aufnahmeelement und dem Haltepin. Diese Axialkraft ist vorzugsweise so gewählt, dass sie kleiner ist als eine axiale Haltekraft bei einem definierten Rasteingriff des Rastelements in eine Gewindekerbe des Außengewindes. Die Axialkraft des Federabschnitts reicht allerdings aus, um den Haltepin aus einem vermeintlichen Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe, in dem das Rastelement zwischen zwei Gewindekerben am spiralförmigen Gewindevorsprung anliegt, relativ zum Aufnahmeelement so weit zu verschieben, bis das Rastelement in die nächste Gewindekerbe einschnappt.
In einer Ausführungsform der Verbindungsbaugruppe umfasst der Haltepin den in das Aufnahmeelement einführbaren Schaft sowie einen Kopf, wobei der Kopf wenigstens abschnittsweise als Federabschnitt ausgebildet ist. Der Federabschnitt lässt sich in diesem Fall mit geringem Aufwand direkt in den Haltepin integrieren.
Der Haltepin und das Aufnahmeelement nehmen im Fertigungszustand der Verbindungsbaugruppe eine andere axiale Relativposition zueinander ein als im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe, wobei die Verbindungsbaugruppe bevorzugt einen Vormontagezustand aufweist, in dem der Haltepin und das Aufnahmeelement eine axiale Relativposition zueinander einnehmen, die zwischen der axialen Relativposition im Fertigungszustand und der axialen Relativposition im Verriegelungszustand liegt. Die Verbindungsbaugruppe kann ausgehend vom Fertigungszustand durch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Haltepin und dem Aufnahmeelement einen Vormontagezustand und einen Verriegelungszustand einnehmen, wobei die Verbindungsbaugruppe aus dem Vormontagezustand durch axiales Eindrücken des Haltepins in das Aufnahmeelement in den Verriegelungszustand und durch Verdrehen des Haltepins relativ zum Aufnahmeelement um die Längsachse zurück in den Vormontagezustand überführbar ist. Das Anbauteil lässt sich in dieser Ausführungsvariante sehr rasch und ohne Werkzeug am Träger befestigen. Darüber hinaus lässt sich diese Befestigung aber auch mit geringem Aufwand wieder lösen, ohne dass dabei die Verbindungsbaugruppe zerstört oder ihre Verbindungskraft bei einer erneuten Verwendung als Befestigungsmittel beeinträchtigt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Verbindungsbaugruppe ist das Aufnahmeelement sowohl in eine Öffnung des Anbauteils als auch in eine Öffnung des Trägers einführbar und weist ferner Haltemittel zur Festlegung des Aufnahmeelements am Träger auf.
Vorzugsweise sind diese Haltemittel elastische, durch die axiale Verschiebung des Haltepins radial nach außen auslenkbare Füße. Die Fertigung von radial aufspreizbaren Klemmfüßen am Aufnahmeelement ist einerseits mit geringem Aufwand möglich und bietet andererseits eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, das Aufnahmeelement am Träger zu befestigen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Aufnahmeelement eine Verdrehsicherung auf, die im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe ein Verdrehen des Aufnahmeelements um die Längsachse relativ zum Anbauteil und/oder zum Träger verhindert. Durch diese drehfeste Fixierung des Aufnahmeelements im Verriegelungszustand lässt sich die Verbindungsbaugruppe besonders einfach in ihren Vormontagezustand überführen. Der Haltepin kann hierzu einfach per Hand oder mit einem geeigneten Werkzeug aus dem drehfest gehaltenen Aufnahmeelement herausgedreht werden, bis ein Vormontagezustand der Verbindungs- baugruppe erreicht ist.
Um eine besonders rasche Überführung der Verbindungsbaugruppe von ihrem Verriegelungszustand in ihren Vormontagezustand zu erreichen, ist das Außengewinde vorzugsweise ein mehrgängiges Gewinde. Dementsprechend lässt sich die Verbindungsbaugruppe durch wenige Umdrehungen des Haltepins relativ zum Aufnahmeelement von ihrem Verriegelungszustand in ihren Vormontagezustand bewegen.
Schließlich wird die oben gestellte Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils an einem Träger mittels einer zuvor beschriebenen Verbindungsbaugruppe, die einen Fertigungszustand aufweist, einen Vormontagezustand, in dem die Verbindungsbaugruppe vom Anbauteil und vom Träger gelöst werden kann, und einen Verriegelungszustand, in dem die Verbindungsbaugruppe, das Anbauteil und der Träger aneinander befestigt sind, wobei die Verbindungsbaugruppe durch einen Federabschnitt vom Verriegelungszustand in Richtung zum Vormontagezustand beaufschlagt wird.
Die Verbindungsbaugruppe kann dabei ausgehend vom Fertigungszustand durch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Haltepin und dem Aufnahmeelement einen Vormontagezustand und einen Verriegelungszustand einnehmen, wobei die Verbindungsbaugruppe aus dem Vormontagezustand durch axiales Eindrücken des Haltepins in das Aufnahmeelement in den Verriegelungszustand und durch Verdrehen des Haltepins relativ zum Aufnahmeelement um die Längsachse zurück in den Vormontagezustand überführt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsbaugruppe in einem Fertigungszustand;
- Figur 2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Verbindungs- baugruppe aus Figur 1 in einem Vormontagezustand;
- Figur 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Verbindungsbaugruppe aus Figur 1 in einem Verriegelungszustand;
- Figur 4 einen Längsschnitt durch die Verbindungsbaugruppe gemäß Figur 1 ; und - Figur 5 einen weiteren Längsschnitt durch die Verbindungsbaugruppe gemäß Figur 1. In den Figuren 1 bis 5 ist eine Verbindungsbaugruppe 10 zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils 12 an einem Träger 14 dargestellt, mit einem Aufnahmeelement 16, das wenigstens ein elastisch verformbares, radial einwärts ragendes Rastelement 18 umfasst, sowie einem Haltepin 20, der einen in Richtung einer Längsachse A in das Aufnahmeelement 16 einführbaren Schaft 22 umfasst, wobei am Schaft 22 ein Außengewinde 24 geformt ist, das in einem Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe 10 (vgl. Figur 3) mit dem Rastelement 18 eine Formschlussverbindung ausbildet.
Die Figur 1 zeigt einen Fertigungszustand der Verbindungsbaugruppe 10, in dem das Aufnahmeelement 16 und der Haltepin 20 einstückig miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das Aufnahmeelement 16 und der Haltepin 20 als einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff gefertigt. Die einstückige Herstellung der Verbindungsbaugruppe 10 im Spritzgussverfahren hat sich als kostengünstig und fertigungstechnisch besonders einfach erwiesen. Zwischen dem Aufnahmeelement 16 und dem Haltepin 20 ist im Fertigungszustand eine Sollbruchstelle 26 vorgesehen, wobei die in Figur 1 gestrichelt dargestellte Sollbruchstelle 26 als kreisförmige Sollbruchlinie ausgebildet ist.
Die Figuren 4 und 5 zeigen Längsschnitte der Verbindungsbaugruppe 10 im Fertigungszustand, wobei der Schnitt gemäß Figur 4 durch einstückig an das Aufnahmeelement 16 angeformte Haltemittel 28 und der Schnitt gemäß Figur 5 rechtwinklig dazu durch einstückig an das Aufnahmeelement 16 angeformte Rastelemente 18 geführt ist. Die Haltemittel 28 sind insbesondere axial verlaufende, langgestreckte Füße, die am freien Ende zur Bildung eines Konus nach innen verlaufen. Anhand der Schnitte wird klar, dass der Haltepin 20 und das Aufnahmeelement 16 im Fertigungszustand im Wesentlichen axial übereinander angeordnet sind, wobei ein geringer axialer Überlapp vorhanden sein kann.
Der Haltepin 20 und das Aufnahmeelement 16 sind lediglich über einen kreisringförmigen Kontaktbereich miteinander verbunden, wobei dieser Kontakt- bereich beispielsweise durch Perforation als Sollbruchstelle 26 ausgebildet ist.
Ausgehend vom Fertigungszustand gemäß Figur 1 kann die Verbindungsbaugruppe 10 durch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Haltepin 20 und dem Aufnahmeelement 16 zunächst einen Vormontagezustand (Figur 2) und dann einen Verriegelungszustand (Figur 3) einnehmen. Bei einer axialen Beaufschlagung des Haltepins 20 in Richtung zum Aufnahmeelement 16 reißt die Sollbruchstelle 26 bei Erreichen einer vordefinierten Betätigungskraft auf, und der Haltepin 20 wird in das Aufnahmeelement 16 eingeschoben. Dabei verformt der Schaft 22 die Rastelemente 18 zunächst radial nach außen, bis die Rastelemente 18 bei Erreichen des Vormontagezustands (vgl. Figur 2) in eine Aussparung 30 des Schafts 22 eingreifen.
In den Figuren 1 , 4 und 5 ist gut zu erkennen, dass die Aussparung 30 im vor- liegenden Ausführungsbeispiel eine umlaufende Nut ist, an die sich in axialer Richtung einerseits das Außengewinde 24 und andererseits ein radialer Vorsprung 32 anschließt.
Ausgehend vom Vormontagezustand der Verbindungsbaugruppe 10 ermöglicht das Außengewinde 24 eine axiale Relativbewegung in Richtung zum Verriege- lungszustand (Figur 3), wohingegen der radiale Vorsprung 32 eine axiale Relativbewegung in Richtung zum Fertigungszustand (Figur 1) sperrt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass sich der Vorsprung 32 radial weiter nach außen erstreckt als das Außengewinde 24. Alternativ oder zusätzlich kann die Freigabe der Relativbewegung in Richtung zum Verriegelungszustand und das Sperren der Relativbewegung in Richtung zum Fertigungszustand auch durch eine geeignete Geometrie der axialen Nutflanken und/oder der Eingriffsabschnitte 34 der Rastelemente 18 erreicht werden.
Da sich die Verbindungsbaugruppe 10 vom Vormontagezustand nicht mehr in Richtung zum Fertigungszustand bewegen lässt, sind der Haltepin 20 und das Aufnahmeelement 16 unverlierbar miteinander verbunden. Hingegen ist die Verbindungsbaugruppe 10 aus dem Vormontagezustand durch axiales Eindrücken des Haltepins 20 in das Aufnahmeelement 16 in den Verriegelungszustand und durch Verdrehen des Haltepins 20 relativ zum Aufnahmeelement 16 um die Längsachse A wieder zurück in den Vormontagezustand überführbar. Dies ermöglicht eine rasche Befestigung des Anbauteils 12 am Träger 14, ohne dass üblicherweise ein Werkzeug benötigt wird.
Darüber hinaus lässt sich die Befestigung zwischen Anbauteil 12 und Träger 14 durch einfaches Verdrehen des Haltepins 20 relativ zum Aufnahmeelement 16 wieder lösen. Dabei gleiten Eingriffsabschnitte 34 der Rastelemente 18 im Gewindegang des Außengewindes 24, bis die Aussparung 30, das heißt die umlaufende Nut des Schafts 22 erreicht ist. In dieser Vormontagestellung lässt sich die Verbindungsbaugruppe 10 ohne großen Widerstand axial aus dem Anbauteil 12 und dem Träger 14 herausziehen, sodass die Befestigung zwischen Anbauteil 12 und Träger 14 gelöst ist.
Um die Verbindungsbaugruppe 10 besonders rasch vom Verriegelungszustand in den Vormontagezustand überführen zu können, ist das Außengewinde 24 im dargestellten Ausführungsbeispiel als mehrgängiges Gewinde mit großer Gewindesteigung ausgebildet.
Der Haltepin 20 umfasst neben dem in das Aufnahmeelement 16 einführbaren Schaft 22 einen Kopf 36, der eine axiale Ausnehmung 38 aufweist. Ein Querschnitt der Ausnehmung 38 ist dabei so ausgebildet, dass ein geeignetes Werkzeug zum Verdrehen des Haltepins 20 formschlüssig eingreifen kann. Das Aufnahmeelement 16, genauer die gesamte Verbindungsbaugruppe 10 in ihrem Fertigungs- oder Vormontagezustand, wird zur Befestigung des Anbauteils 12 am Träger 14 sowohl in eine Öffnung 40 des Anbauteils 12 als auch in eine Öffnung 42 des Trägers 14 eingeführt, bis ein Anschlag 44 des Aufnahmeelements 16 am Öffnüngsrand des Anbauteils 12 anliegt.
Gemäß Figur 1 ist der Anschlag 44 als kreisrunde Anschlagplatte ausgebildet, die auf einer dem Anbauteil 12 zugewandten Seite Formschlusselemente in Form von radial verlaufenden Rippen 46 aufweist. Diese Rippen 46 wirken mit komplementären radial verlaufenden Nuten im Randbereich der Öffnung 40 des Anbauteils 12 zusammen und bilden eine Verdrehsicherung. Die Verdrehsicherung verhindert im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe 10 ein Verdrehen des Aufnahmeelements 16 um die Längsachse A relativ zum Anbauteil 12. Folglich ist das Aufnahmeelement 16 im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe 10 (Figur 3) drehfest am Anbauteil 12 gehalten, und der Haltepin 20 kann problemlos mit einem geeigneten Werkzeug aus dem Aufnahmeelement 16 herausgedreht werden, bis der Vormontagezustand der Verbindungsbaugruppe 10 erreicht ist. Die Haltemittel 28 des Aufnahmeelements 16 zur Festlegung des Aufnahmeelements 16 am Träger 14 sind elastische, durch axiale Verschiebung des Haltepins 20 radial nach außen auslenkbare Füße. Im Schnitt gemäß Figur 4 befinden sich die Haltemittel 28 in ihrem unbelasteten Ausgangszustand, da die Verbin- dungsbaugruppe 10 im Fertigungszustand dargestellt ist. Im Verriegelungszustand gemäß Figur 3 sind die Haltemittel 28 durch den eingeschobenen Schaft 22 des Haltepins 20 hingegen radial aufgespreizt, sodass das Anbauteil 12 und der Träger 14 axial zwischen dem Anschlag 44 und den radial nach außen ausgelenkten Haltemitteln 28 geklemmt sind. Der Haltepin 20 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Verbindungsbaugruppe 10 einen Federabschnitt 48 auf, der im Verriegelungszustand den Haltepin 20 relativ zum Aufnahmeelement 16 axial beaufschlagt und somit einen definierten Rasteingriffs zwischen dem Außengewinde 24 und den Rastelementen 18 sicherstellt. Die Federabschnitte 48 sind hierbei als Fortsätze am Kopf 36 des Haltepins 20 ausgebildet, sodass der Kopf 36 abschnittsweise als Federabschnitt 48 wirkt.
Im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe 10 gemäß Figur 3 liegt der Kopf 36 des Haltepins 20 am Aufnahmeelement 16 an, wobei die Federabschnitte 48 des Kopfs 36 die Verbindungsbaugruppe 10 vom Verriegelungs- zustand in Richtung zum Vormontagezustand beaufschlagen.
Die vom Federabschnitt 48 erzeugte Axialkraft reicht dabei aus, um den Haltepin aus einem vermeintlichen Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe 10 relativ zum Aufnahmeelement 16 so weit zu verschieben, bis das Rastelement 18 in die nächste Gewindekerbe einschnappt. Als vermeintlicher Verriegelungszustand wird dabei eine axiale Position des Haltepins 20 relativ zum Aufnahmeelement 16 bezeichnet, in welcher der Kopf 36 zwar am Aufnahmeelement 16 anliegt (Figur 3), das Rastelement 18 jedoch nicht in einer Gewindekerbe eingerastet ist, sondern radial aufgeweitet zwischen zwei Gewindekerben an einem spiralförmigen Gewindevorsprung angreift. Die vom Federabschnitt 48 erzeugte Axialkraft wird üblicherweise so gewählt, dass sie kleiner ist als eine axiale Haltekraft, die sich bei einem definierten Rasteingriff des Rastelements 18 in einer Gewindekerbe des Außengewindes 24 einstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungsbaugruppe zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils (12) an einem Träger (14), mit
einem Aufnahmeelement (16), das wenigstens ein elastisch verformbares, einwärts ragendes Rastelement (18) umfasst, sowie
einem Haltepin (20), der einen in Richtung einer Längsachse (A) in das Aufnahmeelement (16) einführbaren Schaft (22) umfasst,
wobei am Schaft (22) ein Außengewinde (24) geformt ist, das in einem Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe (10) mit dem Rastelement (18) eine Formschlussverbindung ausbildet, und
wobei die Verbindungsbaugruppe (10) einen Fertigungszustand aufweist, in dem das Aufnahmeelement (16) und der Haltepin (20) einstückig miteinander verbunden sind.
2. Verbindungsbaugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (16) und der Haltepin (20) als einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff gefertigt sind.
3. Verbindungsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fertigungszustand zwischen dem Aufnahmeeiement (16) und dem Haltepin (20) eine Sollbruchstelle (26) vorgesehen ist.
4. Verbindungsbaugruppe zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils (12) an einem Träger (14), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
einem Aufnahmeelement (16), das wenigstens ein elastisch verformbares, einwärts ragendes Rastelement (18) umfasst, sowie
einem Haltepin (20), der einen in Richtung einer Längsachse (A) in das Aufnahmeelement (16) einführbaren Schaft (22) umfasst,
wobei am Schaft (22) ein Außengewinde (24) geformt ist, das in einem Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe (10) mit dem Rastelement (18) eine Formschlussverbindung ausbildet, und wobei der Haltepin (20) oder das Aufnahmeelement (16) einen Federabschnitt (48) aufweist, der im Verriegelungszustand zur Sicherstellung eines definierten Rasteingriffs zwischen Außengewinde (24) und Rastelement (18) den Haltepin (20) relativ zum Aufnahmeelement (16) axial beaufschlagt.
5. Verbindungsbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltepin (20) den in das Aufnahmeelement (16) einführbaren Schaft (22) sowie einen Kopf (36) umfasst, wobei der Kopf (36) wenigstens abschnittsweise als Federabschnitt (48) ausgebildet ist.
6. Verbindungsbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (36) des Haltepins (20) im Verriegelungszustand am Aufnahmeelement
(16) anliegt.
7. Verbindungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltepin (20) und das Aufnahmeelement (16) im Fertigungszustand der Verbindungsbaugruppe (10) eine andere axiale Relativposition zueinander einnehmen als im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe (10), wobei die Verbindungsbaugruppe (10) ferner einen Vormontagezustand aufweist, in dem der Haltepin (20) und das Aufnahmeelement (16) eine axiale Relativposition zueinander einnehmen, die zwischen der axialen Relativposition im Fertigungszustand und der axialen Relativposition im Verriegelungszustand liegt.
8. Verbindungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (22) des Haltepins (20) eine Aussparung (30) aufweist, in welche das Rastelement (18) in einem Vormontagezustand der Verbindungsbaugruppe (10) eingreift.
9. Verbindungsbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (30) eine umlaufende Nut ist, an die sich in axialer Richtung einerseits das Außengewinde (24) und andererseits ein vorzugsweise radialer Vorsprung (32) anschließt.
10. Verbindungsbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (24) ausgehend vom Vormontagezustand eine axiale Relativbewegung in Richtung zum Verriegelungszustand ermöglicht und der Vorsprung (32) ausgehend vom Vormontagezustand eine axiale Relativbewegung in Richtung zum Fertigungszustand sperrt.
11. Verbindungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (16) sowohl in eine Öffnung (40) des Anbauteils (12) als auch in eine Öffnung (42) des Trägers (14) einführbar ist und ferner Haltemittel (28) zur Festlegung des Aufnahmeelements ( 6) am Träger (14) aufweist.
12. Verbindungsbaugruppe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (28) elastische, durch die axiale Verschiebung des Haltepins (20) radial nach außen auslenkbare Füße sind.
13. Verbindungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (16) eine Verdrehsicherung aufweist, die im Verriegelungszustand der Verbindungsbaugruppe (10) ein Verdrehen des Aufnahmeelements (16) um die Längsachse (A) relativ zum Anbauteil (12) und/oder zum Träger (14) verhindert.
14. Verbindungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (24) ein mehrgängiges Gewinde ist.
15. Verfahren zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils (12) an einem Träger (14) mittels einer Verbindungsbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsbaugruppe (10) einen Fertigungszustand aufweist, einen Vormontagezustand, in dem die Verbindungsbaugruppe (10) vom Anbauteil (12) und vom Träger (14) gelöst werden kann, und einen Verriegelungszustand, in dem die Verbindungsbaugruppe (10), das Anbauteil (12) und der Träger (14) aneinander befestigt sind, wobei die Verbindungsbaugruppe (10) durch einen Federabschnitt (48) vom Verriegelungszustand in Richtung zum Vormontagezustand beaufschlagt wird.
16. Verfahren zur lösbaren Befestigung eines Anbauteils (12) an einem Träger (14) mittels einer Verbindungsbaugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Verbindungsbaugruppe (10) ausgehend vom Fertigungszustand durch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Haltepin (20) und dem Aufnahmeelement (16) einen Vormontagezustand und einen Verriegelungszu- stand einnehmen kann, wobei die Verbindungsbaugruppe (10) aus dem Vormontagezustand durch axiales Eindrücken des Haltepins (20) in das Aufnahmeelement (16) in den Verriegelungszustand und durch Verdrehen des Haltepins (20) relativ zum Aufnahmeelement (16) um die Längsachse (A) zurück in den Vormontagezustand überführt wird.
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