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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Befestigung eines Plattenelementes an einem Werkstück, wobei das Befestigungselement einen Hauptabschnitt, in dem eine Bolzenaufnahme für einen Bolzen ausgebildet ist, und einen Flanschabschnitt aufweist, der sich in einer radialen Richtung von dem Hauptabschnitt erstreckt.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Befestigungsanordnung mit einem Werkstück, einem Bolzen, der von einer Oberfläche des Werkstückes vorsteht, einem Plattenelement und einem Befestigungselement, das an dem Bolzen festgelegt ist, wobei das Plattenelement mittels des Befestigungselementes an dem Werkstück festgelegt ist.
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Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Befestigungsanordnung.
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Auf dem Gebiet des Karosseriebaus von Kraftfahrzeugen ist es eine häufige Problemstellung, dass Unterbodenelemente oder Verkleidungselemente an der Fahrzeugkarosserie zu befestigen sind. Die Fahrzeugkarosserie bildet in diesem Fall ein Werkstück, an dem ein derartiges Plattenelement festzulegen ist.
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Dabei ist es bekannt, ein Befestigungselement zu diesem Zweck zweiteilig auszubilden, wobei das eine Teil zwischen dem Plattenelement und dem Werkstück angeordnet wird und wobei das andere Teil des Befestigungselementes auf der dem Werkstück abgewandten Seite des Plattenelementes angeordnet wird und anschließend mit dem ersten Teil verrastet wird.
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Durch das Anordnen des ersten Teils zwischen dem Plattenelement und dem Werkstück kann vermieden werden, dass das Plattenelement an dem Werkstück scheuert. Insbesondere, wenn es sich bei dem Werkstück um einen lackierten Karosserieabschnitt handelt, können solche Scheuerprobleme zu Korrosionen führen.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Befestigungselement, eine verbesserte Befestigungsanordnung sowie ein verbessertes Befestigungsverfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung anzugeben, die insbesondere kostengünstiger sind und eine leichte Herstellung der Befestigungsanordnung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Befestigangselement der eingangs genannten Art, wobei eine Mehrzahl von Laschen sich von einer Unterseite des Flanschabschnittes erstreckt, wobei die Laschen in radialer Richtung auslenkbar sind, derart, dass zwischen radial ausgelenkten Laschen und der Unterseite des Flanschabschnittes ein Plattenelement aufnehmbar ist.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art, wobei ein erfindungsgemäßes Befestigungselement verwendet wird.
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Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung, insbesondere einer Befestigungsanordnung der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, einen Bolzen an ein Werkstück zu fügen und ein Befestigungselement bereitzustellen, das eine Aufnahme für den Bolzen und einen Flanschabschnitt aufweist, wobei der Flanschabschnitt sich in einer radialen Richtung erstreckt, wobei sich von einer Unterseite des Flanschabschnittes eine Mehrzahl von Laschen erstrecken, die in radialer Richtung auslenkbar sind, wobei das Befestigungselement in eine Öffnung eines Plattenelementes eingesetzt wird, derart, dass die Laschen sich durch die Öffnung hindurch erstrecken, und wobei das Befestigungselement an dem Bolzen festgelegt wird, wobei der Bolzen in der Aufnahme aufgenommen wird und wobei die Laschen radial ausgelenkt werden, so dass sie zwischen dem Plattenelement und dem Werkstück angeordnet sind.
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Die Laschen bilden bei dem erfindungsgemäßen Befestigungselement im montierten Zustand folglich Abstandselemente zwischen dem Plattenelement und dem Werkstück, so dass Scheuerbewegungen zwischen dem Plattenelement und dem Werkstück vermieden werden. In dem montierten Zustand sind die Laschen dabei vorzugsweise ständig in dem elastisch ausgelenkten Zustand. Die Laschen können sich dann im montierten Zustand insbesondere in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Erstreckung des Flanschabschnittes erstrecken.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen der Befestigungsanordnung wird das Befestigungselement in einer Richtung vorzugsweise senkrecht zu einer Oberfläche des Werkstückes auf den Bolzen aufgesetzt. Während dieses Aufsetzvorganges entlang einer Längsrichtung spreizen sich die Laschen vorzugsweise automatisch bei Anlage an dem Werkstück radial weg, so dass der Montagevorgang deutlich erleichtert wird.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn die Laschen kranzartig auf einem Kranzdurchmesser angeordnet sind, der größer ist als ein Durchmesser der Bolzenaufnahme.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Kranzdurchmesser vorzugsweise konzentrisch zu einer Längsachse der Bolzenaufnahme, so dass die Laschen beim Aufsetzen auf den Bolzen seitlich an dessen Schaft vorbeigeführt werden, bis sie auf das Werkstück auftreffen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich wenigstens eine Lasche von der Unterseite des Flanschabschnittes schräg nach außen.
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Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage die radiale Auslenkungsrichtung durch die Schrägstellung vorgegeben wird. Mit anderen Worten kann vermieden werden, dass die Lasche den Montagevorgang blockiert.
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Ferner kann die Schrägstellung der Lasche dazu verwendet werden, das Befestigungsteil an einem Plattenelement vorzumontieren. Demzufolge ist es bei der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung von Vorteil, wenn das Plattenelement eine Öffnung aufweist, deren Durchmesser größer ist als ein Kranzdurchmesser, auf dem die Laschen des Befestigungselementes angeordnet sind.
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Bei dieser Ausführungsform kann das Befestigungselement in das Plattenelement eingesetzt werden, indem die Laschen durch die Öffnung hindurchgeführt werden, bis der Flanschabschnitt des Befestigungselementes auf einer Oberseite des Plattenelementes aufliegt (der Durchmesser des Flanschabschnittes ist vorzugsweise deutlich größer als der Durchmesser der Öffnung).
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Wenn die wenigstens eine Lasche sich gegenüber der Längsachse schräg nach außen erstreckt, kann die Lasche zum Einführen in die Öffnung in radialer Richtung nach innen eingebogen werden, um das Einführen in die Öffnung zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Nach dem Einführen in die Öffnung relaxiert sich die radial nach innen ausgelenkte Lasche wieder, so dass sie das Plattenelement hintergreift. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Vormontage erzielt werden, so dass es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von besonderem Vorteil ist, wenn die Laschen in einer nicht ausgelenkten Stellung schräg zu einer Längsachse ausgerichtet sind und wenn das Befestigungselement an dem Plattenelement vormontiert wird, indem die Laschen zum Einführen in die Öffnung radial nach innen elastisch ausgelenkt werden und nach elastischer Rückstellung das Plattenelement hintergreifen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Befestigungselement ist von Vorteil, wenn wenigstens eine Lasche an ihrer radialen Außenseite einen Vorsprung aufweist, der so angeordnet ist, dass das Befestigungselement an dem Plattenelement vormontierbar ist, indem ein Rand des Plattenelementes zwischen der Unterseite des Planschabschnittes und dem Vorsprung angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführungsform müssen die Laschen nicht notwendigerweise schräg zu einer Längsachse des Befestigungselementes ausgerichtet sein, um eine Vormontierbarkeit zu erreichen. Auch bei schräg ausgerichteten Laschen ist ein solcher Vorsprung jedoch von Vorteil, da das Befestigungselement bei der Vormontagestellung eine relativ fixierte Lage in Bezug auf das Plattenelement einnehmen kann.
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Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Vorsprung ringabschnittförmig ist, so dass eine relativ große Anlagefläche zwischen dem Vorsprung und dem Plattenelement erzielbar ist.
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Insgesamt ist es ferner von Vorteil, wenn die Laschen sich jeweils über einen Umfangsabschnitt um die Walzenaufnahme herum erstrecken, der größer ist als 20°, insbesondere größer als 30°, und vorzugsweise kleiner als 75°.
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Bei derartigen Laschen kann ein guter Kompromiss zwischen hinreichender Steifigkeit der Laschen und einfacher radialer Auslenkbarkeit erzielt werden.
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Die Anzahl der Laschen des Befestigungselementes ist dabei vorzugsweise größer als 2 und kleiner als 10. Besonders vorteilhaft ist eine Anzahl von drei Laschen. Die drei Laschen können sich dabei jeweils über einen Umfangsabschnitt bzw. Winkel von etwa 45° bis 65° erstrecken.
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Ferner ist es insgesamt von besonderem Vorteil, wenn das Befestigungselement einteilig ausgebildet ist.
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Das Befestigungselement ist dabei vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, wobei die Laschen vorzugsweise an den Hauptabschnitt bzw. den Flanschabschnitt angespritzt sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung ist es von Vorteil, wenn ein Kranzdurchmesser, auf dem die Laschen der Befestigungsanordnung angeordnet sind, größer ist als ein Durchmesser eines Flansches des Bolzens.
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Hierdurch kann die Montierbarkeit erleichtert werden.
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Die Bolzenaufnahme in dem Befestigungselement kann durch einen Innengewindeabschnitt gebildet sein, so dass das Befestigungselement auf einen Bolzen aufgeschraubt wird, der vorzugsweise ebenfalls als Gewindebolzen ausgebildet ist. Alternativ kann die Bolzenaufnahme auch einen elastisch auslenkbaren Sperrfinger beinhalten, der beispielsweise in einen hinterschnittenen Abschnitt des Bolzens greift (wie beispielsweise bei einem T-Bolzen, bei einem Ringnutbolzen etc.).
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Ferner ist es auch möglich, das Befestigungselement durch eine Schlag/Druck-Montage ohne Schraubbewegungen mit dem Bolzen zu verbinden.
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Die Bolzenaufnahme kann in Längsrichtung durch das Befestigungselement durchgehend ausgebildet sein, kann jedoch auf der dem Flanschabschnitt abgewandten Seite auch geschlossen sein. Ferner ist es bevorzugt, wenn der Hauptabschnitt des Befestigungselementes, der die Bolzenaufnahme bildet, an seinem Außenumfang polygonförmig ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Befestigungselement auf einen Bolzen aufgeschraubt wird, da der Polygonabschnitt zum Ansetzen eines Werkzeuges verwendet werden kann.
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Wie oben erwähnt, setzen sich die Laschen bei der Montage zwischen die Oberfläche des Werkstückes und das Plattenelement. Die Laschen bilden somit im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges einen Scheuerschutz. Ferner bilden sie eine akustische Entkopplung zwischen dem Plattenelement und dem Werkstück (der Karosserie des Fahrzeuges), so dass auch ein Geräuschminderung im Fahrbetrieb zu erwarten ist.
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Ferner werden die Laschen bei der Montage vorzugsweise durch die radiale Auslenkung von innen gegen den Innenumfang der Öffnung des Verkleidungsteils gedrückt. Demzufolge können Relativbewegungen zwischen dem Plattenelement und dem Werkstück weiter vermieden werden. Die Aufscheuergefahr von Lack im Fahrbetrieb kann noch einmal minimiert werden.
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Ferner ist es möglich, die Laschen mit einer spitzen, erhabenen Geometrie auszubilden, die einem Verdrehen der Mutter entgegenwirken (Sägezahnprofil). Derartige Spitzen bzw. Zacken können bspw. an der radialen Außenseite der Laschen vorgesehen sein. Im montierten Zustand verpressen sich diese Spitzen dann in die Unterseite des zu befestigenden Plattenelementes. Hierdurch kann bspw. eine größere Sicherheit gegenüber einem unbeabsichtigten Losdrehen erzielt werden. Die Spitzen können einzelne Spitzen sein. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Spitzen sägezahnartig auszubilden, so dass die Spitzen beim Aufschrauben des Befestigungselementes auf einen Bolzen an der Oberfläche des Plattenelementes entlang gleiten bei einem Zurückdrehen jedoch in dem Material des Plattenelementes verhaken.
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Durch das erfindungsgemäße Befestigungselement kann folglich ein einteiliges Befestigungskonzept zum akustischen Entkoppeln von Plattenelementen wie Befestigungsteilen mit zusätzlichem Scheuerschutz und einer vorzugsweise spielfreien Zentrierung des Plattenelementes erreicht werden. Das Befestigungselement ist vorzugsweise einteilig und damit kostengünstig herstellbar. Der Gedanke dieser Befestigungsanordnung ist auch auf andere Anwendungen übertragbar, wie zum Beispiel Druckknöpfe. Das Befestigungselement kann vormontiert an dem Plattenelement geliefert werden, oder direkt an einer Herstellungslinie verbaut werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes von schräg oben;
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2 eine perspektivische Ansicht des Befestigungselementes der 1 von schräg unten;
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3 eine schematische Längsschnittansicht durch eine vormontierte Einheit aus einem Befestigungselement und einem Plattenelement;
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4 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung; und
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5 eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung.
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In den 1 und 2 ist ein Befestigungselement schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
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Das Befestigungselement 10 weist einen Hauptabschnitt 12 und einen Flanschabschnitt 14 auf. Der Hauptabschnitt 12 beinhaltet einen Schaft 16, der entlang einer Längsachse 18 ausgerichtet ist und sich von einer ersten Seite (Oberseite) des Flanschabschnittes 14 aus erstreckt.
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In dem Hauptabschnitt 12 ist eine Bolzenaufnahme 20 zur Aufnahme eines Bolzens ausgebildet. Die Bolzenaufnahme 20 ist vorzugsweise als sich durch den Hauptabschnitt 12 und den Flanschabschnitt 14 hindurch erstreckende Bohrung mit einem Innengewinde 22 ausgebildet.
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Der Außenumfang des Schaftes 16 ist polygonal ausgebildet, um ein Werkzeug wie einen Schraubenschlüssel ansetzen zu können.
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Von der zweiten Seite (Unterseite) 32 des Flanschabschnittes 14 erstreckt sich eine Mehrzahl von im vorliegenden Fall drei Laschen 30. Die Laschen 30 erstrecken sich dabei jeweils in einer Richtung schräg zu der Längsachse 18, und zwar schräg nach außen. Die Laschen sind im Querschnitt jeweils etwa kreisbogenförmig geformt und laufen an ihren freien Enden entenschnabelförmig aus.
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An der radialen Außenseite der Laschen 30 ist jeweils ein ringabschnittförmiger Vorsprung 34 vorgesehen, auf den nachstehend noch näher eingegangen wird.
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In 1 ist gezeigt, dass die Bolzenaufnahme 20 einen Innendurchmesser DB besitzt. Die Laschen 30 sind auf einem Kranzdurchmesser DK um die Bolzenaufnahme 20 herum angeordnet, wobei der Kranzdurchmesser DK größer ist als der Bolzenaufnahmedurchmesser DB.
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Die freien Enden der Laschen 30 liegen auf einem Durchmesser DL, der größer ist als der Kranzdurchmesser DK.
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Die drei Laschen 30 erstrecken sich jeweils über einen Umfangsabschnitt bzw. Winkel α, der größer ist als 20° und kleiner ist als 75°, und der im vorliegenden Fall etwa 60° beträgt.
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Ferner beträgt der Winkel β der Schrägstellung der Laschen 30 in Bezug auf die Längsachse etwa 2 bis 20°, im vorliegenden Fall etwa 5°.
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In 3 ist eine vormontierte Einheit 40 aus dem Befestigungselement 10 der 1 und 2 und einem Plattenelement 42 gezeigt. Das Plattenelement 42 weist eine Öffnung 44 auf, die einen Durchmesser DP aufweist. Der Durchmesser DP ist größer als der Kranzdurchmesser DK und kleiner als der Laschenenddurchmesser DL.
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Das Befestigungselement wird an dem Plattenelement 42 vormontiert, indem die Laschen 30 radial elastisch nach innen ausgelenkt werden, so dass sie in die Öffnung 42 eingeführt werden können, bis die Unterseite des Flanschabschnittes 14 auf einer Oberseite des Plattenelementes 42 aufliegt. Anschließend entspannen sich die Laschen 30 wieder bzw. stellen sich in radialer Richtung zurück, so dass sie das Plattenelement 42 hintergreifen.
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Die oben erwähnten Vorsprünge 34 unterstützen diese Festlegung des Befestigungselementes 10 an dem Plattenelement 42.
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In 4 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung 50 gezeigt.
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Die Befestigungsanordnung 50 beinhaltet einen Bolzen 52, der einen Schaft mit einem Außengewinde 54 sowie einen Bolzenflansch 56 aufweist. Der Bolzen 52 ist mit seinem Bolzenflansch 56 auf eine Oberfläche eines Werkstückes 58 gefügt, das im vorliegenden Fall als Karosserieblech ausgebildet ist. Das Werkstück 58 und der Bolzen 52 sind vorzugsweise aus Metall hergestellt. Das Befestigungselement 10 ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, vorzugweise im Wege des Spritzgussverfahrens. Das Plattenelement 42 kann ein Dämmelement oder ein Verkleidungselement oder Ähnliches sein, aus Kunststoff, aus einem Fasermaterial oder dergleichen.
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Der Bolzen 52 kann beispielsweise durch das sogenannte Bolzenschweißen auf das Werkstück 58 gefügt sein, kann jedoch auch auf die Oberfläche des Werkstückes 58 geklebt sein oder auf eine sonstige Art und Weise damit befestigt sein.
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Zum Herstellen der Befestigungsanordnung 50 wird die vormontierte Einheit 40 der 3 auf das freie Ende des Bolzens 52 aufgesetzt. Anschließend wird das Befestigungselement 10 auf den Bolzen 52 aufgeschraubt. Hierbei gelangen die freien Enden der Laschen 30 an die Oberfläche des Werkstückes 58 und werden radial nach außen ausgelenkt. In der in 4 gezeigten Endposition liegen die ausgelenkten Laschen 30 zwischen dem Plattenelement 42 und dem Werkstück 58. Der hierdurch eingerichtete Abstand zwischen dem Plattenelement 42 und der Oberfläche des Werkstückes 58 ist bei a gezeigt.
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Ferner ist in 4 gezeigt, dass der Durchmesser DF des Bolzenflansches 56 vorzugsweise kleiner ist als der Kranzdurchmesser DK, jedenfalls größer als der Laschenenddurchmesser DL, so dass die Laschen bei der Montage auf der Oberfläche des Werkstückes 58 aufliegen und nicht mit dem Bolzenflansch 56 in Kontakt kommen.
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5 zeigt eine Detailansicht der 4 mit einer alternativen Ausführungsform eines Befestigungselementes 10'. Bei wenigstens einer Lasche 30 des Befestigungselementes 10 ist an der radialen Außenseite eine vorstehende Spitze oder Zacke ausgebildet. In dem montierten Zustand greift diese Spitze 60 in das Plattenelement 42, so dass ein Losdrehen des Befestigungselementes 10 von dem Bolzen 52 erschwert wird. Hierdurch wird eine Art Verdrehsicherung eingerichtet. Die Spitze 60 kann in Umfangsrichtung sägezahnartig ausgebildet sein, um ein Aufschrauben des Befestigungselementes 10' auf den Bolzen 50 nicht unnötig zu erschweren.