DE102011056465A1

DE102011056465A1 - Verschraubungselement

Info

Publication number: DE102011056465A1
Application number: DE102011056465A
Authority: DE
Inventors: Klaus Spickenheier; Luis Gonzalez
Original assignee: Witte Automotive GmbH
Current assignee: Witte Automotive GmbH
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zum Verbinden zweier mit Toleranz behaftetem Abstand angeordneter Bauteile (1, 2) mit einem am ersten Bauteil (1) befestigbaren Stützteil (3) und einem dem Stützteil (3) zugeordneten, sich beim Eindrehen einer Verbindungsschraube (5) in Richtung auf das zweite Bauteil (2) verlagerbaren Distanzelement (4), welches Fesselungsmittel (6, 9) aufweist, die nach Erreichen einer Anschlagstellung des Distanzelementes (4) am zweiten Bauteil (2) das Distanzelement (2) in einer Fesselungsstellung, bezogen auf die Drehachse der Verbindungsschraube (5), axialfest an das Stützteil (3) fesseln, wobei zum Verlagern des Distanzelementes (4) in die Anschlagstellung eine Axialkraft (F) erforderlich ist. Um eine Abstandsverschraubung anzugeben, bei der mit einfachen Mitteln eine Vorspannung aufbringbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Distanzelement (4) derart an das Stützteil (3) gekoppelt ist, dass die Axialkraft (F) in vorbestimmter Stärke über den gesamten Verlagerungsweg bis in die Anlagestellung aufgebracht werden muss. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, bei der zum Erreichen der Fesselungsstellung ein Fesselungsdrehmoment auf die Verbindungsschraube aufgebracht werden muss.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden zweier mit Toleranz behaftetem Abstand angeordneter Bauteile mit einem am ersten Bauteil befestigbaren Stützteil und einem dem Stützteil zugeordneten, sich beim Eindrehen einer Verbindungsschraube in Richtung auf das zweite Bauteil verlagerbaren Distanzelement, welches Fesselungsmittel aufweist, die nach Erreichen einer Anschlagstellung des Distanzelementes am zweiten Bauteil das Distanzelement in einer Fesselungsstellung, bezogen auf die Drehachse der Verbindungsschraube, axialfest an das Stützteil fesseln.
Derartige Vorrichtungen dienen unter anderem zur Befestigung einer Beleuchtungseinrichtung an einem Fahrzeugteil und werden in der DE 196 50 864 B4 beschrieben. Zum Verlagern des Distanzelementes von einer Ausgangsstellung in die Anschlagstellung ist eine aufgrund von Fertigungstoleranzen unbestimmte und geringe Axialkraft erforderlich, da die beiden Teile der Vorrichtung bei einer axialen Verlagerung aneinander reiben. Beim Erreichen der Anschlagstellung ist ein Grenzdrehmoment zu überwinden, um einen materialeinheitlich am Distanzelement angeformten Spreizkonus abzubrechen und gegenüber dem Distanzelement zu verlagern, so dass Spreizzungen in eine Fesselungsstellung gebracht werden können, in der sie an der Innenwand einer Höhlung anliegen, in der das Distanzelement steckt.
Mit der eingangs genannten Vorrichtung kann ein Scheinwerfergehäuse an einer Karosserie befestigt werden. Die Karosserie oder das Scheinwerfergehäuse bilden jeweils einen der beiden oben genannten Bauteile. Wird bspw. das Stützteil dem Scheinwerfergehäuse zugeordnet, so wird durch eine Öffnung eines Karosserieteiles eine Verbindungsschraube hindurchgesteckt, um das Scheinwerfergehäuse in einer vorbestimmten Lage an der Karosserie zu befestigen, wobei zwischen den beiden Gehäuseteilen ein toleranzbehafteter Abstand verbleibt.
Die DE 42 24 575 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum verspannenden Verbinden von mit Abstand zueinander liegenden Bauteilen, bei dem das Distanzelement beim Eindrehen der Verbindungsschraube in eine Anschlagstellung an das zweite Bauteil mitgeschleppt wird, wobei sich der Abstand zwischen den beiden Bauteilen nicht ändert. Wenn die Anschlagstellung erreicht ist, wird im Zuge einer Erhöhung der Spannkraft die Abstützhöhe um ein vorbestimmtes Maß verkleinert. Dies ist von Vorteil, wenn zwischen den beiden miteinander zu befestigenden Bauteilen, bspw. einem Scheinwerfergehäuse und der Karosserie eine Gummidichtung liegt, an der die Bauteile unter Vorspannung anliegen sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abstandsverschraubung anzugeben, bei der mit einfachen Mitteln eine Vorspannung aufbringbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Zunächst und im Wesentlichen wird darauf abgestellt, dass das Distanzelement derart an das Stützteil gekoppelt ist, dass die Axialkraft über den gesamten Verlagerungsweg bis in die Anlagestellung aufgebracht werden muss. Anders als beim Stand der Technik ist das Distanzelement derart an das Stützteil gekoppelt, dass die Axialkraft definiert ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Kopplung über Reibschlussmittel erfolgt, wobei Flächen reibschlüssig aneinanderliegen. Es kann sich dabei um ein Federelement handeln, das eine Federvorspannung besitzt. Diese Federvorspannung definiert die zu den Reibschlussflächen normale Reibkraft und letztere die Axialkraft, die überwunden werden muss, um das Distanzelement gegenüber dem Stützteil zu verlagern. Mit dieser Axialkraft kann bspw. eine Gummidichtung vorgespannt werden. Das die Reibkraft aufbringende Federelement kann dem Distanzelement zugeordnet sein. Dieses Distanzelement bildet eine federkraftbeaufschlagte Reibschlussfläche aus, die an einer korrespondierenden Fläche des Stützteiles anliegt. Die Reibschlussfläche des Distanzelementes liegt vorzugsweise an der Innenwandung einer Höhlung des Stützteiles an, in der das Distanzelement verlagerbar einliegt. Die Reibschlussmittel können eine Ringfeder ausbilden. Die Ringfeder steckt in einer Ringnut. Die Ringnut kann in der Höhlungswandung angeordnet sein. Ein zylinderförmiger Abschnitt des Distanzelementes liegt dann in gleitender Anlage an dem mit Untermaß gefertigten Federring. Bevorzugt liegt der Federring aber in einer Ringnut des Distanzelementes ein. Der Federring liegt dort mit Übermaß ein, so dass er, wenn das Distanzelement in die Höhlung des Stützteiles eingesteckt wird, zusammengedrückt werden muss. Die hierbei aufzubringende Kraft korrespondiert zur Federvorspannung, mit der der Federring reibschlüssig an der Höhlungsinnenwand anliegt. Über eine Dimensionierung des bevorzugt spaltoffenen Federringes kann die Axialkraft vorbestimmt werden. Besonders bevorzugt wird die die bevorzugt offene Ringfeder aufnehmende Ringnut von einem Spreizkonus des Distanzelementes ausgebildet. Eine Variante sieht vor, dass das Reibschlussmittel von einem blattfederartigen Federelement ausgebildet ist. Dieses blattfederartige Element kann vom Distanzelement und insbesondere vom Spreizkonus ausgebildet sein. Das Blattfederelement kann materialeinheitlich dem aus Kunststoff gefertigten Distanzelement zugeordnet sein. Es kann sich dabei um einen Materialstreifen handeln, der unter Ausbildung eines bogenförmigen Schlitzes radial vorsteht und mit einer federnden Rückstellkraft radial einfedern kann. Die Axialkraft, mit der das Distanzelement aus der Höhlung des Stützteiles herausgezogen wird, wird über das Anzugsdrehmoment in die Verbindungsschraube eingebracht, die in ein Innengewinde des Distanzelementes eingeschraubt wird, wobei das Innengewinde bevorzugt dem Spreizkonus zugeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung, der ebenfalls das Anzugsdrehmoment betrifft, befasst sich mit dem Problem, dass die Verbindungsschraube üblicherweise mit Hilfe eines motorisch angetriebenen Schraubwerkzeugs in die Verschraubung eingeschraubt wird. Es kann sich dabei um ein elektrisch- oder druckluftangetriebenes Schraubwerkzeug handeln. Beim Stand der Technik wird in einer ersten Phase des Einschraubens der Verbindungsschraube in das Innengewinde des Distanzelementes ein erstes geringes Drehmoment aufgebracht. Nach einer Drehmomentspitze, die dem Grenzdrehmoment entspricht, bei der der Spreizkonus vom Distanzelement abreißt, steigt das Drehmoment kontinuierlich an, da der Spreizkonus die beiden Spreizzungen auseinanderdrückt. Es besteht das Bedürfnis, den motorischen Schrauber automatisch abzuschalten, wenn das Distanzelement in ausreichendem Maße an das Stützteil gefesselt ist, so dass es sich nicht mehr in axialer Richtung verlagern lässt. Da sich Auslösedrehmomente nur toleranzbehaftet am Schraubwerkzeug einstellen lassen und die Drehmomente, die zum Erreichen der Fesselungsstellung erforderlich sind, toleranzbedingt variieren, ist es nur schwer möglich, Verschraubungen des Standes der Technik bis zu einer definierten Fesselungsendstellung zu bringen.
Der Erfindung liegt daher weiter die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung, bei der zum Erreichen der Fesselungsstellung ein Fesselungsdrehmoment auf die Verbindungsschraube aufgebracht werden muss, zu vereinfachen.
Gelöst wird die Aufgabe zunächst und im Wesentlichen dadurch, dass das für ein Drehen der Verbindungsschraube zu überwindende Drehmoment bei Erreichen einer Fesselungsendstellung ansteigt. Das Drehmoment steigt bei Erreichen der Fesselungsstellung stärker mit dem Drehwinkel der Verbindungsschraube an, als es beim Aufspreizen der Spreizzungen ansteigt. Die Fesselungsendstellung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei ihrem Erreichen eine sich im Zuge des Fesselns stattfindende Relativbewegung zweier Abschnitte des Distanzelementes stoppt. Ein Weiterdrehen der Verbindungsschraube nach Erreichen der Fesselungsendstellung hat somit keine weitere Verlagerung bzw. Verformung der Fesselungsmittel mehr zur Folge. In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Fesselungsmittel ein sich zum Erreichen der Fesselungsstellung gegenüber einem die am zweiten Bauteil anliegende Anlagefläche ausbildenden Abschnitt des Distanzelementes verlagerbares Fesselungselement auf. Dieses Fesselungselement tritt bei Erreichen der Fesselungsendstellung gegen einen die Verlagerung hemmenden Anschlag des die Anlagefläche ausbildenden Abschnitts. Bevorzugt treten in der Fesselungsendstellung zwei Fesselungselemente gegeneinander. Ein Fesselungselement ist dem fest mit der Anschlagfläche verbundenen Abschnitt des Distanzelementes verbunden und wird bspw. durch Spreizzungen ausgebildet. Das andere Fesselungselement kann sich gegenüber dem die Anlagefläche ausbildenden Abschnitt des Distanzelementes verlagern und bildet vorzugsweise einen Spreizkonus aus, der die beiden Spreizzungen auseinanderdrückt und in eine die Lage des Distanzelementes gegenüber dem Stützteil fixierende Stellung bringt, in der sich bspw. Rippen der Spreizzungen in die Wandung der Höhlung des Stützteiles eingraben. Die Anschläge, die bei Erreichen der Fesselungsendstellung gegeneinanderstoßen, können ringförmig sein. Der Spreizkonus kann einen Ringbund aufweisen, der einen Anschlagring ausbildet. Der Anschlagring stößt in der Fesselungsendstellung gegen die Stirnkanten der Spreizzungen an. Das Innengewinde, in das die Verbindungsschraube eingeschraubt wird, sitzt im Spreizkonus.
In einer Ausgangsstellung der Erfindung steckt das Distanzelement im Wesentlichen vollständig in der Höhlung des Stützteiles. Das Stützteil wird am ersten Bauteil befestigt. Dies kann bspw. über ein dem Stützteil zugeordnetes Außengewinde erfolgen, das in ein entsprechendes Innengewinde des ersten Bauteiles eingeschraubt wird. Durch eine Öffnung des zweiten Bauteils, das gegenüber dem ersten Bauteil eine Abstandslage einnimmt, wird die Verbindungsschraube gesteckt. Diese greift mit ihrem Gewinde in das Innengewinde des Distanzelementes. Wird die Verbindungsschraube von einem motorisch angetriebenen Schraubwerkzeug gedreht, so schlägt zunächst ihr Kopf am zweiten Bauteil an. Danach wird das Distanzelement aus dem Stützteil herausgezogen, was mit einer vordefinierten Axialkraft erfolgt, da das Reibschlusselement, also bspw. der Federring oder das Blattfederelement, federkraftbeaufschlagt an der Höhlungswandung entlang gleitet. Erreicht der Anschlagbund des Distanzelementes das zweite Bauteil, so kommt es zu einer kurzen Drehmomentspitze, während der die stoffschlüssige Verbindung zwischen Spreizkonus und dem Anschlagabschnitt des Distanzelementes abreißt. Anschließend steigt das auf die Verbindungsschraube aufzubringende Drehmoment stetig an, da eine Konusfläche des Spreizkonus zwischen die Spreizzungen fährt und die Spreizzungen auseinander drängt und sie gegebenenfalls plastisch verformt, so dass sie sich in einer Fesselungsstellung an die Höhlungsinnenwandung anlegen können. In einer Endphase dieser Fesselungs-Verlagerung tritt der Anschlagring gegen die Stirnkanten der Spreizzungen, so dass der Spreizkonus nicht weiter verlagert werden kann. Es findet dann keine Verformung mehr statt. Dies hat zur Folge, dass das zum Drehen der Verbindungsschraube erforderliche Drehmoment sprunghaft steiler -bezogen auf den Drehwinkel der Verbindungsschraube- ansteigt. Das Drehmoment, welches zur Zerstörung des Distanzelementes führen würde, liegt bedeutend höher, so dass ein großes Drehmomentfenster zur Verfügung steht, innerhalb dessen der Schraubantrieb abschalten kann. Um sicherzustellen, dass sich das Distanzelement nicht bei der Axialverlagerung gegenüber dem Stützteil verdreht, ist ein Drehsicherungselement vorgesehen, welches eine Rippe beinhaltet, die in eine Nut eingreift. Bevorzugt verläuft die Rippe in Achsrichtung entlang der Höhlungswandung und greift in eine Längsnut des Distanzelementes ein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung in einer Vormontagestellung, in der die beiden Bauelemente 1, 2 einen toleranzbehafteten Abstand zueinander aufweisen,
2 den Schnitt gemäß der Linie II-II in 1, jedoch mit durch die Öffnung des zweiten Bauteils 2 eingesteckter Verbindungsschraube 5, deren Gewindeschaft so weit in das Innengewinde 20 des Spreizkonus 9 eingedreht ist, dass der Kopf der Verbindungsschraube 5 auf dem zweiten Bauteil 2 aufliegt,
3 eine Folgedarstellung zu 2, wobei die Verbindungsschraube durch Aufbringen eines Verlagerungsdrehmomentes weiter in das Innengewinde 20 eingeschraubt worden ist, wobei in sich das Distanzelement 4 unter Beaufschlagung des ersten Bauteils 1 mit einer Axialkraft 4 gegenüber dem Stützteil 3 verlagert hat, wobei sich unter Kompression einer nicht dargestellten Gummidichtung das erste Bauteil 1 geringfügig in Richtung auf das zweite Bauteil 2 verlagert hat,
4 eine Folgedarstellung zu 3, wobei das Distanzelement 4 bei beibehaltener Axialkraft F in die Anschlagstellung verlagert worden ist, in der der Anschlagbund 10 am zweiten Bauteil 2 anliegt,
5 eine Folgedarstellung zu 4, wodurch nach Überwinden eines Grenzdrehmomentes die stoffschlüssige Verbindung 18 zwischen dem oberen Abschnitt 8 des Distanzelementes 4 und dem Spreizkonus 9 gebrochen ist,
6 eine Folgedarstellung zu 5, in der der Spreizkonus 9 gegenüber den Spreizzungen 6 bis in eine Anschlagstellung verlagert ist, in der der Anschlagring 19 an den Stirnkanten 6' der Spreizzungen 6 anliegt,
7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII in 6,
8 einen Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 6,
9 eine erste Explosionsdarstellung des in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiels,
10 eine zweite Explosionsdarstellung,
11 eine erste Explosionsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels,
12 eine zweite Explosionsdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels,
13 das zweite Ausführungsbeispiel in der Grundstellung wie 2,
14 einen Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in 13 und
15 schematisch den Verlauf des auf die Verbindungsschraube 5 während der in den 1 bis 6 dargestellten Bewegungsabfolge aufzubringenden Drehmoments gegenüber dem Drehwinkel der Verbindungsschrauben 5.
Die Figuren zeigen zwei mit den Bezugsziffern 1 und 2 dargestellte Bauteile. Die Bauteile liegen in einem toleranzbehafteten Abstand zueinander. Bspw. kann das erste Bauteil 1 die Karosserie eines Kraftfahrzeugs sein. Das zweite Bauteil kann das Gehäuse einer Beleuchtungseinrichtung, bspw. eines Frontscheinwerfers, sein. Eine umgekehrte Zuordnung ist auch möglich. Zwischen dem ersten Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 2 befinden sich nicht dargestellte Gummidichtungen. Wird das erste Bauteil gegenüber dem zweiten Bauteil abstandsvermindernd verlagert, so wird diese Gummidichtung komprimiert.
Das erste Bauteil 1 besitzt eine Öffnung mit einem Innengewinde, in die ein Stützteil 3 eingeschraubt ist. Das bevorzugt aus Kunststoff gefertigte Stützteil 3 besitzt hierzu ein Außengewinde 14. Das Stützteil 3 hat im Wesentlichen eine Zylinderform, wobei der Öffnungsrand der Höhlung 12 von einem Mehrkantbund 13 umgeben ist. Der Boden der Höhlung 12 besitzt eine zentrale Öffnung. Innerhalb der Höhlung 12 erstreckt sich eine Rippe 15.
Das Distanzelement 4, welches bevorzugt ebenfalls aus Kunststoff gefertigt ist, besitzt einen Anschlagbund 10, der mit seiner Stirnfläche eine Anschlagfläche 10' ausbildet. An den Anschlagbund 10 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt an, dessen Durchmesser geringer ist, als der Innendurchmesser der Höhlung 12, so dass dieser zylindrische Abschnitt in die Höhlung 12 eingesteckt werden kann. Im eingesteckten Zustand überragt lediglich die Anschlagfläche 10' des Anschlagbundes 10 den Mehrkantbund 13.
Der zylindrische Abschnitt des Distanzelementes 4 bildet zwei von einer Nut 16 voneinander getrennte Spreizzungen 6 aus. Die Außenfläche der Spreizzunge 6 ist mit Rippen versehen. Die Rippen sind scharfkantig, damit sie sich in die Wandung der Höhlung 12 eingraben können.
Die Spreizzungen 6 bilden zusammen mit dem Anschlagbund 10 einen Abschnitt 8 des Distanzelementes 4 aus, der über eine Sollbruchstelle 18 mit einem Spreizkonus 9 verbunden ist. An die ringförmige Sollbruchstelle 18 schließt sich zunächst ein Konusabschnitt 21 des Spreizkonus 9 an, der in der Lage ist, die Spreizzungen 6 auseinander zu spreizen, wenn er entlang der Innenflanken der Spreizzungen 6 verlagert wird.
An den Konusabschnitt 21 schließt sich ein Zylinderabschnitt 22 an. Letzterer geht in einen durchmessergrößeren Anschlagring 19 über.
Der Konusabschnitt 9 bildet eine mit der Axialnut 16 fluchtende Axialnut 17. Der Konusabschnitt 9 bildet darüber hinaus eine Rippe aus, die in eine Axialnut 17 hineinragt, so dass der Konusabschnitt 9 drehfest an den die Spreizzungen 6 ausbildenden Abschnitt 8 des Distanzelementes 4 gekoppelt ist.
Bei dem in den 1 bis 10 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird ein Reibschlusselement, das für eine reibschlüssige Verbindung zwischen Distanzelement 4 und Stützteil 3 sorgt, von einem spaltoffenen Federring 7 ausgebildet. Der spaltoffene Federring ist aus Federstahl gefertigt und liegt in einer Umfangsringnut 11 ein, die vom Konusabschnitt 9 ausgebildet ist. Zwei in Axialrichtung abragende Endabschnitte 7' der Öffnung des Federrings 7 flankieren dabei die Axialnut 17.
Im entspannten Zustand hat der Federring 7 einen Außendurchmesser, der größer ist, als der Innendurchmesser der Höhlung 12.
Der Spreizkonus 9 bildet darüber hinaus ein zentrales Innengewinde 20 aus, in das der Gewindeschaft der Verbindungsschraube 5 hineingeschraubt werden kann.
Bei dem in den 11 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Reibschlusselement 23 von einem blattfederförmigen Streifen gebildet, der materialeinheitlich dem Spreizkonus 9 angeformt ist. Das Blattfederelement 23 ist mit seinen beiden Enden materialeinheitlich mit dem Spreizkonus 9 verbunden. Zwischen sich und dem Spreizkonus 9 bildet sich ein bogenförmiger Schlitz aus. Es sind zwei sich gegenüberliegende Blattfederelemente 23 vorgesehen, deren Scheitelabstand größer ist, als der Innendurchmesser der Höhlung 12, so dass die Blattfederelemente 23 aufeinander zu bewegt werden müssen, wenn das Spreizelement 4 in die Höhlung 12 eingesetzt wird. Dabei ist eine Federkraft zu überwinden. Diese Federkraft bildet eine Normalkraft aus, mit der das Reibschlusselement 23 an der Innenwandung der Höhlung 12 anliegt.
Die Funktionsweise der Vorrichtung ist die Folgende:
In einem Ausgangszustand, der in der 15 mit a bezeichnet ist, steckt das Distanzelement 4 vollständig in der Höhlung 12 des Stützteiles 3 ein. Lediglich der Anschlagbund 10 kann den Mehrkantbund 13 überragen. In diesem Zustand wird die Vorrichtung mit ihrem Außengewinde 14 in ein Innengewinde eines ersten Bauteiles 1 eingeschraubt.
Ein zweites Bauteil 2 wird in einem toleranzbehafteten Abstand gehalten. Es liegt bspw. auf einer Gummidichtung auf. Sodann wird die Verbindungsschraube 5 durch eine Öffnung des zweiten Bauteiles hindurchgesteckt und in die Öffnung des Distanzelementes 4 eingesteckt. Das Gewinde der Verbindungsschraube 5 wird in das Innengewinde 20 hineingeschraubt. Da sich das Distanzelement 4 zufolge der in die Nuten 16, 17 eingreifenden Rippe 15 nicht gegenüber dem Stützteil 3 drehen kann und letzteres drehfest am ersten Bauteil 1 befestigt ist, dreht sich die Verbindungsschraube 5 in dem Innengewinde 20, bis ihr Kopf auf dem zweiten Bauteil 2 anschlägt. Dieser, in der 15 mit b markierte Zustand wird in der 2 gezeigt.
Anschließend wird auf das Distanzelement 4 eine vorbestimmte Axialkraft F in Richtung weg vom Stützteil 3 aufgebracht. Dies ist die Folge des reibschlüssig an der Wandung der Höhlung 2 anliegenden Federelementes 7, 23. Diese durch die geeignete Wahl oder Formgebung des Federelementes 7, 23 vorbestimmbare Axialkraft führt dazu, dass die Gummidichtung komprimiert wird, da sich das zweite Bauteil abstandsvermindernd verlagert. Anders als beim Stand der Technik erfolgt diese Verlagerung nicht weggesteuert, sondern kraftgesteuert. Die 3 zeigt, dass sich das erste Bauteil 1 geringfügig auf das zweite Bauteil 2 hin verlagert hat. Dies ist eine Folge der reibschlüssigen Kopplung des Reibschlusselementes 7, 23 an das Stützteil 3. Der 15 ist zu entnehmen, dass das Drehmoment nach Erreichen der Position b zufolge der in Wirkung tretenden Reibkraft ansteigt und im Zuge der darauf folgenden Einschraubdrehbewegung der Verbindungsschraube im Wesentlichen konstant auf dem höheren Niveau bleibt.
In der Endphase der Verlagerung des Distanzelementes 4 aus der Höhlung 12 des Stützteiles 3 heraus tritt die Anschlagfläche 10' an das zweite Bauteil 2, wie es die 4 zeigt. Diese Betriebsstellung entspricht der Stelle c in 15. Einhergehend mit einer Drehmomentspitze reißt die stoffschlüssige Verbindung 18 zwischen Spreizkonus 9 und Spreizungen 6 ab, so dass sich der Spreizkonus 9 in den Zwischenraum zwischen den Spreizzungen 6 verlagern kann, wobei die Spreizzungen 6 auseinandergespreizt werden und die scharfkantigen Rippen in eine Fesselungsstellung in die Höhlungswand treten. Diese Betriebsstellung zeigt die 5. Die 15 zeigt, dass hierbei (im Bereich zwischen c und d) ein erhöhtes Fesselungsdrehmoment aufgebracht werden muss.
Im Zuge einer weiteren axialen Verlagerung des Spreizkonus 9 gegenüber dem Abschnitt 8 des Distanzelementes 4 verformen sich die Federzungen 6. Es vergrößert sich die Fesselungskraft und einhergehend damit das auf die Verbindungsschraube 5 aufzubringende Drehmoment. Dies ist u. a. eine Folge einer plastischen Verformung im Bereich der Federzungen 6.
In einer Fesselungsendstellung, die die 6 zeigt und die der Stelle d in der 15 entspricht, schlägt der Anschlagring 15 an die von den Stirnkanten 6' der Spreizzungen 6 gebildeten Gegenanschläge an. Der Spreizkonus 9 kann sich jetzt nicht mehr weiter verlagern. Die Verformung der Federzungen 6 ist gestoppt. Als Folge dessen steigt das auf die Verbindungsschraube 5 aufzubringende Drehmoment schlagartig an. Der 15 ist zu entnehmen, dass beim Aufbringen des Fesselungsdrehmomentes zwischen den Positionen c und d das auf die Verbindungsschraube 5 aufzubringende Drehmoment mit dem Drehwinkel ansteigt. Nach Erreichen der Fesselungsendstellung (d in 15) steigt das auf die Verbindungsschraube 5 aufzubringende Drehmoment erheblich steiler mit dem Drehwinkel. Die in 6 dargestellte plastische Verformung der Spreizzungen geht nicht weiter.
Dieses Drehmoment, das beim Anschlag des Anschlagringes an den Gegenanschlag 6' aufzubringen ist, variiert toleranzbedingt. Der Toleranzbereich ist aber deutlich geringer, als der Drehmomentbereich, der zwischen diesem Toleranzfenster und dem Zerstörungsdrehmoment liegt. In diesem, oberhalb des Toleranzfensters liegenden Drehmomentbereich kann ein Abschaltfenster festgelegt werden, bei dem das Schraubwerkzeug abschaltet. Mit e zeigt die 15 den Drehwinkel der Verbindungsschraube 5, bei dem das Abschaltdrehmoment erreicht ist. Es liegt innerhalb des in der 15 mit Ab bezeichneten Fensters. Erfindungsgemäß ist immer gewährleistet, dass die Fesselungselemente bis in eine Fesselungsendstellung kommen, weil das Abschaltdrehmoment höher ist, als das zum Erreichen der Anschlagstellung aufzubringende Drehmoment.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: erstes Bauteil
2: zweites Bauteil
3: Stützteil
4: Distanzelement
5: Verbindungsschraube
6: Fesselungselement, Spreizzunge, Federzunge
6': Stirnkante
7: Reibschlussmittel, Federring
7': Endabschnitt
8: Abschnitt vom Distanzelement
9: Spreizkonus
10: Anschlagbund
10': Anschlagfläche
11: Ringnut
12: Höhlung
13: Mehrkantbund
14: Gewinde
15: Rippe
16: Nut
17: Nut
18: Sollbruchstelle
19: Anschlagring
20: Innengewinde
21: Konusabschnitt
22: Zylinderabschnitt
23: Reibschlusselement
F: Axialkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19650864 B4 [0002]
DE 4224575 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Verbinden zweier mit Toleranz behaftetem Abstand angeordneter Bauteile (1, 2) mit einem am ersten Bauteil (1) befestigbaren Stützteil (3) und einem dem Stützteil (3) zugeordneten, sich beim Eindrehen einer Verbindungsschraube (5) in Richtung auf das zweite Bauteil (2) verlagerbaren Distanzelement (4), welches Fesselungsmittel (6, 9) aufweist, die nach Erreichen einer Anschlagstellung des Distanzelementes (4) am zweiten Bauteil (2) das Distanzelement (2) in einer Fesselungsstellung, bezogen auf die Drehachse der Verbindungsschraube (5), axialfest an das Stützteil (3) fesseln, wobei zum Verlagern des Distanzelementes (4) in die Anschlagstellung eine Axialkraft (F) erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (4) derart an das Stützteil (3) gekoppelt ist, dass die Axialkraft (F) in vorbestimmter Stärke über den gesamten Verlagerungsweg bis in die Anlagestellung aufgebracht werden muss.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zwischen Distanzelement (4) und Stützteil (3) über Reibschlussmittel (7) erfolgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibschlussmittel (7) von einem insbesondere in einer Ringnut (11) einliegenden Federring (7) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibschlussmittel (7) von einem Federelement (23) ausgebildet ist, welches insbesondere materialeinheitlich dem Distanzelement (4) angeformt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibschlussmittel (7) dem Distanzelement (4) zugeordnet ist und federkraftbeaufschlagt an der Wandung einer Höhlung (12) des Stützteiles (3) angreift, in der das Distanzelement (4) verlagerbar steckt.
Vorrichtung zum Verbinden zweier mit Toleranz behaftetem Abstand angeordneter Bauteile (1, 2) mit einem am ersten Bauteil (1) befestigbaren Stützteil (3) und einem dem Stützteil (3) zugeordneten, sich beim Eindrehen einer Verbindungsschraube (5) in Richtung auf das zweite Bauteil (2) verlagerbaren Distanzelement (4), welches Fesselungsmittel (6, 9) aufweist, die nach Erreichen einer Anschlagstellung des Distanzelementes (4) am zweiten Bauteil (2) durch eine mit einem Fesselungsdrehmoment erfolgende Fesselungsdrehbetätigung der Verbindungsschraube (5) am zweiten Bauteil (2) in Wirkung treten, um das Distanzelement (4), bezogen auf die Drehachse der Verbindungsschraube (5), axialfest an das Stützteil (3) zu fesseln, dadurch gekennzeichnet, dass die Fesselungsmittel (6, 9) in einer Endphase der Fesselungsdrehbetätigung eine Fesselungsendstellung erreichen, in der das für ein Drehen der Verbindungsschraube (5) zu überwindende Drehmoment steiler mit dem Drehwinkel ansteigt, als bei der Fesselungsdrehbetätigung.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Fesselungsmittel (6, 9) ein Fesselungselement (9) aufweisen, das zum Erreichen der Fesselungsendstellung gegenüber einem, die am zweiten Bauteil (2) anliegende Anlagefläche (10') ausbildenden Abschnitt (8) des Distanzelementes (3) verlagerbar ist, wobei das Fesselungselement (9) in der Fesselungsendstellung gegen einen die Verlagerung hemmenden Anschlag (6') des Abschnitts (8) tritt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Fesselungsmittel Spreizelemente (6) aufweist, die dem die Anlagefläche (10') ausbildenden Abschnitt (8) des Distanzelementes (3) zugeordnet sind, und einen Spreizkonus (9), der einen Anschlag (19) ausbildet, der in der Fesselungsendstellung am Anschlag (6') des Abschnitts (8) anliegt und der das Innengewinde (20) zum Einschrauben der Verbindungsschraube (5) aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge von einem Anschlagring (19) des Spreizkonus (9) und einer Stirnkante (6') mindestens einer Spreizzunge (6) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizkonus (9) mit dem die Anlagefläche (10') ausbildenden Abschnitt (8) des Distanzelementes (3) über eine durch Aufbringen eines Grenzdrehmomentes abreißbare Sollbruchstelle (18) miteinander verbunden ist, welches Grenzdrehmoment bevorzugt geringer ist, als das in der Fesselungsendstellung zum Drehen der Verbindungsschraube (5) erforderliche Drehmoment ist.