DE102008017451B4

DE102008017451B4 - Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008017451B4
Application number: DE102008017451A
Authority: DE
Inventors: Stefan Seidel
Original assignee: ITW Automotive Products GmbH
Current assignee: ITW Fastener Products GmbH
Priority date: 2008-04-05
Filing date: 2008-04-05
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-04-06
Also published as: US8443493B2; US20090249923A1; DE102008017451A1

Abstract

Vorrichtung zum Befestigen eines Bauteils an einem Trägerbauteil, mit einem Unterteil, das einen Schaftabschnitt von z.B. rechteckigem Umfang aufweist und das mit Mitteln zur Anbringung am Trägerbauteil versehen ist und einem Oberteil, das an der Außenseite einen radialen Flansch aufweist sowie einen axialen Durchgang, durch den der Schaftabschnitt von einem Ende her hindurchführbar ist, wobei mindestens eine Außenseite des Schaftabschnitts eine achsparallel verlaufende Zahnung mit sägezahnförmigen Zähnen aufweist und am Durchgang eine nachgiebige Klinke angeformt ist derart, dass Klinke und Zahnung ratschenförmig zusammenwirken, wenn das Oberteil auf den Schaftabschnitt aufgeschoben wird und eine Verschiebung in der entgegengesetzten Richtung verhindern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil nach dem Patentanspruch 1.
Insbesondere im Automobilbau wird zur Befestigung von Bauteilen einer Karosserie eine Vielzahl von Befestigungselementen verwendet. Häufig haben die Bauteile verschiedene Dicken, und herkömmliche Vorrichtungen für die Befestigung können oft nicht große Toleranzen ausgleichen. Daher werden oft verschiedene Vorrichtungen für die gleiche Befestigungsaufgabe verwendet.
Aus DE 1 575 071 A ist eine Haltefassung zur Aufnahme eines Zapfens und zur Anbringung in einer Ausnehmung einer Platte durch Biegen eines Blechzuschnitts bekannt. Die Fassung besitzt Randstücke, die je an einer Nut des Zapfens angreifen, so dass der Zapfen nicht aus der Fassung herausgezogen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil zu schaffen, die einen großen Toleranzausgleich ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Elemente vorgesehen, nämlich ein Ober- und ein Unterteil, die aus Kunststoff gefertigt und in einem einteiligen Spritzgussverfahren geformt werden können. Das Unterteil weist einen Schaftabschnitt auf von z. B. rechteckigem, vorzugsweise quadratischem Umfang. Das Unterteil ist ferner mit Mitteln zur Anbringung an einem Trägerbauteil versehen. Das Oberteil hat einen radialen Flansch sowie eine axialen Durchgang, durch den sich der Schaftabschnitt des Unterteils von einem Ende her hindurch schieben lässt. Mindestens eine Außenseite des Schaftabschnitts weist eine achsparallele Zahnung mit sägezahnförmigen Zähnen auf, und am Durchgang ist eine nachgiebige Klinke angeformt derart, dass Klinke und Zahnung ratschenförmig zusammenwirken, wenn das Oberteil auf den Schaftabschnitt aufgeschoben wird. Nach dem Aufschieben können beide Teile nicht mehr in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, weil dies von Klinke und jeweiligem Zahn, den die Klinke hintergreift, verhindert wird.
Es versteht sich, dass bei einteiliger Formung von Ober- und Unterteil diese durch relativ geringe Kräfte voneinander getrennt werden können. Eine solche Trennung kann bereits im Spritzwerkzeug erfolgen, wodurch die Herstellkosten reduziert werden. Vor dem Einsatz kann das Oberteil eine bestimmte Strecke auf das Unterteil aufgeschoben werden, beispielsweise bis zum Hintergreifen der Klinke des ersten Rastzahns der Zahnung. Das zu befestigende Bauteil weist ebenfalls ein Loch auf und wird auf das Trägerbauteil aufgelegt. Anschließend wird das Unterteil durch das Loch auf das Trägerbauteil aufgesetzt und das Oberteil so lange auf das Unterteil aufgeschoben, bis der Flansch das zu befestigende Bauteil an der zugekehrten Seite erfasst und zusammen mit dem Trägerbauteil einklemmt. Das Trägerbauteil kann in Grenzen unterschiedliche Dicken aufweisen, wobei die Toleranz, die die erfindungsgemäße Vorrichtung zulässt, von der Länge der Zahnung abhängt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit etlichen Vorteilen verbunden. Neben dem großen Toleranzausgleich werden hohe Haltekräfte erzielt, während die Montagekräfte niedrig sind. Die Herstellkosten sind ebenfalls gering. Montage und Demontage gestalten sich einfach. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für ein großes Einsatzgebiet geeignet und kann nach dem Lösen vom Trägerbauteil wieder verwendet werden. Hierfür muss das Oberteil vom Schaftabschnitt in Einsetzrichtung abgeschoben werden. Anschließend kann das Oberteil erneut auf den Schaftabschnitt aufgesetzt werden. Das Auseinanderbauen von Ober- und Unterteil ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn das Unterteil so ausgebildet ist, dass das Oberteil über das andere Ende des Schaftabschnitts abgeschoben werden kann.
Für eine Verrastung von Ober- und Unterteil reicht unter Umständen eine Zahnung auf einer Seite des Schaftabschnitts aus. Vorzugsweise ist eine Zahnung auf mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten des Schaftabschnitts vorgesehen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die mit der Zahnung zusammenwirkende Klinke an einem Ende eines Hebels formt sein, der durch eine achsparallele Aussparung des Oberteils gebildet ist.
Es sind verschiedene konstruktive Möglichkeiten denkbar, das Unterteil mit dem Trägerbauteil zu verbinden. Eine besteht nach einer Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der Schaftabschnitt mit einem Befestigungsclip verbunden ist, der einen Schaft und am freien Ende des Schaftes angeformte Verriegelungsarme aufweist, die sich schräg in Richtung des Schaftabschnitts erstrecken. Derartige Befestigungsclips sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt geworden. Beim Einsetzen des Clips greifen die Verriegelungsarme mit ihren freien Enden hinter den Rand des Loches, in das der Clip eingesteckt wird. Dadurch ist der Clip gegen ein Herausziehen aus dem Loch des Trägerbauteils gehindert.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaftabschnitt mit einem Befestigungsfuß verbunden ist, der einen rahmenartigen oder zylindrischen Schaft aufweist, wobei auf mindestens einer Seite einer unteren Querstrebe des Schafts zwei oder mehr Verriegelungsarme angeformt sind, die sich schräg in Richtung Schaftabschnitt erstrecken und deren einen Verriegelungsabschnitt aufweisende Enden eine unterschiedliche Höhe aufweisen. Bei dieser Befestigungsart wird ähnlich wie beim oben beschriebenen Clip der rahmenartige Schaft in die Öffnung eingesetzt. Je nach Dicke des Trägerbauteils kommt dann ein Verriegelungsarm mit dem Trägerbauteil in Eingriff.
Schließlich kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Schaftabschnitt einen axialen Durchgang aufweisen, dem innere Rastelemente zugeordnet sind, welche ratschend mit dem Gewinde eines Stehbolzens zusammenwirken. Stehbolzen sind bei der Befestigung von Bauteilen an der Karosserie von Automobilen weit verbreitet. Vorzugsweise sind drei in gleichem Umfangsabstand angeordnete innere Rastelemente vorgesehen, zwischen denen ein Führungssteg angeordnet ist, die ein Verkanten des Schaftabschnitts auf dem Stehbolzen verhindern. Bei einer derartigen Ausführungsform kann das Unterteil allein aus dem Schaftabschnitt bestehen.
Im Zusammenhang mit der zuletzt beschriebenen Ausführungsform sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass im Durchgang des Oberteils nahe dem anderen Ende eine nachgebende Sicherungsnase geformt ist, die in eine achsparallele äußere Ausnehmung des Schaftabschnitts eingreift, wenn das Oberteil auf den Schaftabschnitt aufgeschoben wird, wobei ein Anschlag der Ausnehmung das Aufschieben begrenzt, und in der der Sicherungsnase zugekehrten Wand des Schaftabschnitts durch eine Ausnehmung ein achsparalleler Hebelarm gebildet ist, dessen freies Ende auf der einen Seite mit dem Gewinde des Stehbolzens und mit der entgegengesetzten Seite der Sicherungsnase gegenüberliegt derart, dass die Sicherungsnase vom Anschlag fort bewegt wird, wenn der Hebel vom Gewinde des Stehbolzens radial nach außen verformt wird.
Schließlich sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Sicherungsnase mit dem Anschlag zusammenwirkt, wenn die Klinke den ersten Zahn der Zahnung hintergreift.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erörtert werden.
1 zeigt perspektivisch von oben eine Vorrichtung nach der Erfindung nach ihrer Herstellung.
2 zeigt die Vorrichtung nach 1 perspektivisch von der Unterseite.
3 zeigt perspektivisch von oben die Vorrichtung nach den 1 und 2 im teilweise zusammengeschobenen Zustand.
4 zeigt die Vorrichtung nach 3 perspektivisch von unten.
5 zeigt perspektivisch die Vorrichtung nach 3 vor dem Aufsetzen auf einen Stehbolzen.
6 zeigt perspektivisch teilweise aufgeschnitten die Aufbringung der Vorrichtung nach 3 auf den Stehbolzen nach 5.
7 zeigt die Draufsicht auf die Vorrichtung nach 3.
8 zeigt eine ähnliche Darstellung wie die nach 6.
9 zeigt perspektivisch teilweise aufgeschnitten die Anbringung eines Bauteils auf einem Trägerbauteil mit Hilfe der Vorrichtung nach den vorstehenden Figuren.
10 zeigt perspektivisch vergrößert eine ähnliche Darstellung wie 3 oder 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
11 zeigt perspektivisch die Vorrichtung nach 1 oder 2 in Verbindung mit einem Clip.
12 zeigt perspektivisch die Vorrichtung nach 1 oder 2 in Verbindung mit einem sogenannten Zylinderfuß.
Die in den 1 bis 12 dargestellte Befestigungsvorrichtung aus Kunststoff ist allgemein mit 10 bezeichnet. Sie weist ein Oberteil 12 und ein Unterteil 14 auf. Das Oberteil 12 weist einen radialen Flansch 16 auf, der am unteren Ende eines zylindrischen Abschnitts 18 angeformt ist. Das Oberteil 12 weist ferner einen Durchgang 20 auf. Das Unterteil 14 weist einen im Umfang quadratischen Schaftabschnitt 22 auf, der annähernd passend von dem entsprechend geformten Durchgang 20 aufgenommen werden kann, wie in 1 und 2 dargestellt. In den 1 und 2 haben Ober- und Unterteil 12, 14 eine Lage, in der sie beim Spritzgießen hergestellt werden. Sie sind jedoch anschließend voneinander trennbar. Das in 1 obere Ende des Schaftabschnitts 22 ist versenkt innerhalb des Durchgangs 20 und das obere Ende ist nahe dem unteren Ende des Durchgangs 20 mit dem Oberteil verbunden. Man erkennt ferner in 1, dass an drei Seiten des Durchgangs 20 jeweils ein Rastelement 24 vorgesehen ist mit einer Rastnase 26 am freien Ende. Die Rastelemente 24 werden durch achsparallele Ausnehmungen 28 des Oberteils gebildet. Die Rastelemente 24 können mithin mit ihren Rastnasen 26 radial bewegt werden. Auf der vierten Seite des Durchgangs 20 ist eine Sicherungsnase 30 vorgesehen, die ebenfalls durch eine achsparallele Ausnehmung 32 im Oberteil geformt ist. Auf die Sicherungsnase wird weiter unten noch eingegangen.
Man erkennt in 2, dass die oben liegende Außenseite des Schaftabschnitts 22 eine Zahnung 33 aufweist, die ebenfalls achsparallel verläuft. Zwei weitere Seiten des Schaftabschnitts 22 haben eine gleiche Zahnung (nicht zu erkennen). Auf der Seite des Schaftabschnitts 22 links von der Zahnung 33 in 2 ist eine Ausnehmung 34 an der Außenseite des Schaftabschnitts 14 vorgesehen, die weiter oben einen Anschlag 36 aufweist, auf den weiter unten eingegangen wird. Der Anschlag 36 liegt mit seiner Außenseite auf der Höhe der Außenseite der Wand des Schaftabschnitts 14, in dem die Ausnehmung 34 geformt ist.
Wie insbesondere in 7 zu erkennen, weist der Schaftabschnitt 14 einen axialen Durchgang 40 auf. In dem Durchgang sind nahe dem unteren Ende des Schaftabschnitts 22 drei in gleichem Umfangsabstand angeordnete innere Rastelemente 42 geformt, wobei zwischen den Rastelementen Führungsstege 44 geformt sind. Mit Hilfe dieser Vorkehrungen kann der Schaftabschnitt 22 auf einen Stehbolzen 46 aufgesteckt werden, wie dies in den 5 bis 9 gezeigt ist. Der Stehbolzen 46 weist ein Gewinde 48 auf und einen Kopf 50, der auf ein Trägerbauteil 52 aufgeschweißt ist.
Man erkennt aus den 6 und 7, dass die Sicherungsnase 30 an einem Hebelarm 54 geformt ist, der, wie bereits erwähnt, durch die Ausnehmung 32 gebildet ist, die achsparallel zu Ober- und Unterteil 12, 14 verläuft. Dem Hebel 54 gegenüber liegt ein Hebel 56, der in einer Durchbrechung 59 in der zugehörigen Wand des Schaftabschnitts 22 geformt ist. Das freie Ende des Hebels 56 hat einen ersten Vorsprungabschnitt 58, der der Sicherungsnase 30 in den 6 und 8 gegenüber liegt. Ein gegenüberliegender Vorsprung 60 wirkt mit dem Gewinde des Stehbolzens 46 zusammen.
Wie bereits erwähnt, zeigen die 1 und 2 die Befestigungsvorrichtung im geformten Zustand. Als erstes wird der Schaftabschnitt 22 in den Durchgang 20 eingeschoben, wobei Ober- und Unterteil 12, 14 voneinander getrennt werden. Dies ist in den 3 und 4 dargestellt. Die Rastelemente 24 mit ihren Rastnasen 26 greifen hinter den ersten Zahn der Zahnung 33. Wie insbesondere aus den 6 und 9 hervorgeht, haben die Zähne der Zahnung 33 Sägezahnform. Nachdem die Rastnase 26 einen Zahn hintergriffen hat, kann eine Bewegung der beiden Teile in der entgegengesetzten Richtung nicht mehr erfolgen. Bei dem beschriebenen Zusammenschieben wird diese begrenzt dadurch, dass die Sicherungsnase 30 gegen den Anschlag 36 zu liegen kommt. Bei dieser Relativlage von Ober- und Unterteil haben die Rastnasen 26 der Rastelemente 24 den ersten Zahn der Zahnungen 33 hintergriffen. In diesem Zustand ist die erfindungsgemäße Vorrichtung transportierbar. Die Teile können weder in der einen noch in der anderen Richtung voneinander entfernt werden.
Anschließend wird die Vorrichtung 10 auf den Stehbolzen 46 aufgesteckt, wie dies in den 5 und 6 dargestellt ist. Die inneren Rastzähne oder Elemente 42 ratschen entlang des Gewindes 48 des Stehbolzens 46, bis der Schaftabschnitt 22 vollständig auf das Trägerbauteil 52 aufgesetzt hat, wie dies insbesondere in 6 zu erkennen ist. Dieser Zustand ist außerdem in 8 zu erkennen. Dabei wird der Vorsprung des Hebels 56 radial ausgelenkt und bewegt dadurch die Sicherungsnase 30 ebenfalls radial nach außen. Auf diese Weise kommt die Sicherungsnase 30 vom Anschlag 36 außer Eingriff, und das Oberteil 12 kann über einen gewünschten Weg nach unten gedrückt werden. Dies ist in 9 dargestellt. In 9 ist ein zu befestigendes Bauteil 64 dargestellt, das eine Öffnung 66 aufweist, durch welche hindurch der Schaftabschnitt 22 geführt ist. Beim Herunter drücken des Oberteils 12 legt sich der Flansch 16 gegen die Oberseite des Bauteils 64 an und hält dadurch klemmend das Bauteil 64 am Trägerbauteil 52.
Das Bauteil 64 kann wieder gelöst werden, indem die Einheit aus Ober- und Unterteil 12, 14 entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung vom Stehbolzen 46 abgedreht wird. Anschließend kann durch Verschieben des Oberteils 12 vom Schaftabschnitt 22 nach unten eine Trennung dieser beiden Teile erfolgen, so dass sie erneut eingesetzt werden können.
Die Ausführungsform nach 11 unterscheidet sich von der nach den vorstehenden Figuren dadurch, dass an der Unterseite des Schaftabschnitts 22 ein Befestigungsfuß 70 angeformt ist, der einen Schaft 72 aufweist, von dessen unterem Ende zwei Verriegelungsarme 74 sich schräg in Richtung Schaftabschnitt 22 erstrecken. Sie haben am freien Ende Verriegelungsabschnitte 76, mit denen sie den Rand eines Loches ergreifen können, wenn der Fuß 70 in ein Loch eines Trägerbauteils eingeführt wird.
12 zeigt eine ähnliche Variante. Dort ist ein Befestigungsfuß 78 an der Unterseite des Schaftabschnittes 22 angeformt, der einen rahmenartigen Schaft 80 aufweist mit einem unteren Quersteg 82. Die Außenseite des Rahmens 80 ist annähernd teilzylindrisch. An der Querstrebe 82 sind zwei Verriegelungsarme 84, 86 angeformt mit oberen Verriegelungsabschnitten, vergleichbar den Verriegelungsabschnitten 76 nach 11. Die unterschiedliche Höhe der Arme 84, 86 ermöglicht den Einsatz des Fußes 78 in unterschiedlich dicken Blechen eines Trägerbauteils. Am Quersteg 82 können auf der gegenüberliegenden Seite des rahmenartigen Fußes ebenfalls Verriegelungsarme angeordnet werden, wie sie bei 86 zu erkennen sind. Unter Umständen reicht ein Paar Verriegelungsarme 84, 86, wenn das Befestigungsloch kreisförmig ist.
Im Unterschied zu der Ausführungsform nach den 1 bis 10 weisen die Ausführungsformen nach 11 und 12 jedoch keine Sicherungsnase 30 auf und keinen Hebel 56, um eine vorübergehende Festlegung zwischen Ober- und Unterteil zu gewährleisten.

Claims

Vorrichtung zum Befestigen eines Bauteils an einem Trägerbauteil, mit einem Unterteil (14), das einen Schaftabschnitt (22) von z. B. rechteckigem Umfang aufweist und das mit Mitteln zur Anbringung am Trägebauteil versehen ist und einem Oberteil (12), das an der Außenseite einen radialen Flansch (12) aufweist sowie einen axialen Durchgang (20), durch den der Schaftabschnitt (22) von einem Ende her hindurchführbar ist, wobei mindestens eine Außenseite des Schaftabschnitts (22) eine achsparallel verlaufende Zahnung (33) mit sägezahnförmigen Zähnen aufweist und am Durchgang (20) eine nachgiebige Klinke (26) angeformt ist derart, dass Klinke (26) und Zahnung (33) ratschenförmig zusammenwirken, wenn das Oberteil (12) auf den Schaftabschnitt (22) aufgeschoben wird und eine Verschiebung in der entgegengesetzten Richtung verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinke (26) an einem Ende eines Hebels geformt ist, der durch eine achsparallele Aussparung (28) des Oberteils (12) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ober- und Unterteil (12, 14) einteilig, jedoch trennbar so geformt sind, dass Klinke (26) und Zahnung (33) zunächst außer Eingriff sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (14) so ausgebildet ist, dass das Oberteil (12) über das andere Ende des Schaftabschnitts abgeschoben und von diesem entfernt werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnungen und Klinken an mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten des Schaftabschnitts (22) bzw. des Durchgangs (20) des Oberteils (12) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt (22) mit einem Befestigungsclip (70) verbunden ist, der einen Schaft (72) und am freien Ende des Schafts (72) angeformte Verriegelungsarme (74) aufweist, die sich schräg in Richtung des Schaftabschnitts (22) erstrecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt (22) mit einem Befestigungsfuß (78) verbunden ist, der einen rahmenartigen oder zylindrischen Schaft (80) aufweist, wobei auf mindestens einer Seite einer unteren Querstrebe des rahmenartigen oder zylindrischen Schafts (80) zwei oder mehr Verriegelungsarme (84, 86) angeformt sind, die sich schräg in Richtung des Schaftabschnitts (22) erstrecken und deren einen Verriegelungsabschnitt aufweisende Enden eine unterschiedliche Höhe haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt (22) einen axialen Durchgang (40) hat, dem innere Rastelemente (42) zugeordnet sind, welche ratschend mit einem Gewinde (48) eines Stehbolzens (46) zusammenwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass drei in gleichem Umfangsabstand angeordnete innere Rastelemente (42) vorgesehen sind, zwischen denen Führungsstege (44) angeordnet sind, die ein Verkanten des Schaftabschnitts (22) auf dem Stehbolzen (46) verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (12) allein von dem Schaftabschnitt (22) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchgang (20) des Oberteils (12) nahe dem anderen Ende eine nachgebende Sicherungsnase (30) geformt ist, die in eine achsparallele äußere Ausnehmung (34) des Schaftabschnitts (22) eingreift, wenn das Oberteil (12) auf den Schaftabschnitt (22) aufgeschoben wird, wobei ein Anschlag (36) der Ausnehmung (34) das Aufschieben begrenzt und in der der Sicherungsnase (30) zugewandten Wand des Schaftabschnitts (22) ein achsparalleler Arm (59) gebildet ist, dessen freies Ende auf der einen Seite mit dem Gewinde (48) des Stehbolzens (46) zusammenwirkt und mit der anderen Seite der Sicherungsnase (30) gegenüberliegt derart, dass die Sicherungsnase (30) vom Anschlag (36) befreit wird, wenn der Hebelarm (56) vom Gewinde (48) des Stehbolzens (46) radial nach außen verformt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsnase (30) mit dem Anschlag (36) zusammenwirkt, wenn die Klinke (26) den ersten Zahn der Zahnung (33) hintergreift.