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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung wenigstens zweier Bauteile, insbesondere zweier Bauteile einer Kraftfahrzeugtür. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Verbindungsanordnung mit einem solchen Verbindungselement.
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Ein derartiges Verbindungselement wird insbesondere zum mechanischen Verbinden zweier flächenförmigen Bauteile, beispielsweise eines Türinnenblechs eines Kraftfahrzeugs mit einem Aggregateträger verwendet. Hierbei werden wenigstens zwei plattenförmige Bauteile mittels eines Schnellverschlusses miteinander verbunden, so dass sich beispielsweise die Baugruppen von Kraftfahrzeugtüren zeitsparend montieren lassen.
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Aus der
WO 2008/101531 A1 sind zu diesem Zweck ein Verbindungselement zur mechanischen Verbindung wenigstens zweier Bauteile, insbesondere zweier Bauteile einer Kraftfahrzeugtür, sowie eine Verbindungsanordnung mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Bauteil sowie mit einem solchen Verbindungselement bekannt. Das Verbindungselement weist einen Anlagebund zur Anlage an ein erstes Bauteil und einen Querriegel sowie einen diesen tragenden Schaftabschnitt zur verdrehbaren Durchführung durch korrespondierende Durchbrüche in den Bauteilen auf. Der Querriegel weist Anlageflanken zur Anlage an einem zweiten Bauteil und zur Verspannung dieses gegen das erste Bauteil in einer verdrehten Endmontageposition auf. In der Verbindungsanordnung durchgreift das Verbindungselement in einer Endmontageposition die axial fluchtenden Durchbrüche des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils und ist gegenüber einer Einschub-Winkellage zur Verbindungsherstellung in eine End-Winkellage verdreht. Ist das Verbindungselement in einer Vormontageposition am ersten Bauteil gehalten, so befindet sich der Querriegel in der Durchgangsöffnung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verbindungselement zur mechanischen Verbindung wenigstens zweier Bauteile, insbesondere zweier Bauteile einer Kraftfahrzeugtür oder dergleichen, anzugeben. Insbesondere soll das Verbindungselement einfach herstellbar sein. Dabei soll eine geeignete Abdichtung zwischen dem Verbindungselement und einem ersten der Bauteile bereitgestellt werden. Des Weiteren soll eine geeignete Verbindungsanordnung mit einem solchen Verbindungselement und mindestens einem ersten Bauteil angegeben werden.
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Bezüglich des Verbindungselements wird die genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Verbindungselement ist zur mechanischen Verbindung wenigstens zweier Bauteile, insbesondere zweier Bauteile einer Kraftfahrzeugtür, vorzugsweise eines Trägers und eines weiteren Bauteils, vorgesehen und eingerichtet. Das Verbindungselemente weist einen nachfolgend auch als Anlagebund bezeichneten Verschlusskopf zur Anlage an ein erstes Bauteil, insbesondere am Träger, und einen nachfolgend auch als Querriegel bezeichneten Verschlussfuß zur Anlage an einem zweiten Bauteil und zur Verspannung dieses gegen das erste Bauteil in einer verdrehten Endmontageposition sowie einen Schaft oder Schaftabschnitt auf, der sich zwischen dem Verschlusskopf und dem hierzu in Schaftlängsrichtung axial beabstandeten Verschlussfuß erstreckt. Der Verschlusskopf weist eine sich axial, d. h. in Schaftlängsrichtung des Schaftabschnitts erstreckende Mantel- oder Anlagefläche als Dichtfläche zur dichtenden Anlage an einer korrespondierenden Dichtfläche einer Ausnehmung des ersten Bauteils auf. Mit anderen Worten ist der Verschlusskopf zur dichtenden Anlage an einer Gegenfläche des ersten Bauteils bzw. des Trägers ausgebildet.
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Der Verschlusskopf (Anlagebund) des Verbindungselements, das vorteilhafterweise ein Verbindungsbauteil nach Art eines Bajonett- oder Schnellverschlusses ist, ist besonders bevorzugt kegelstumpfförmig mit sich zum Verschlussfuß hin verjüngender Dichtfläche ausgebildet. Mit anderen Worten weist der Verschlusskopf eine Dichtfläche in Form eines Kegelmantelabschnitts auf. Der Verschlussfuß (Querriegel) ist geeigneter Weise schrauben- oder schraubenlinienförmig, weist also eine gewisse Steigung auf.
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Zweckmäßigerweise ist dieses Verbindungselement mit dem Verschlusskopf (Anlagebund) und dessen Dichtfläche und mit dem Querriegel sowie mit dem Schaftabschnitt ein Einkomponenten-Kunststoff-Bauteil (1K-Bauteil).
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Verschlusskopf einen Ringraum mit radialen Innenstreben auf. Zudem ist der Schaftabschnitt als Hohlkörper mit geschlossenem Schaftfuß am dem Verschlusskopf gegenüberliegenden Schaftende ausgebildet. Durch jede dieser Maßnahmen lässt sich das Verbindungselement besonders material- und gewichtssparend herstellen.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Verschlussfuß (Querriegel) des Verbindungselements zur verdrehbaren Durchführung durch korrespondierende Durchgangsöffnungen (Durchbrüche) in den Bauteilen vorgesehen und eingerichtet. Mit anderen Worten sind die Durchgangsöffnungen in den Bauteilen einerseits und der Verschlussfuß andererseits derart ausgestaltet, dass das Verbindungselement mit dessen Verschlussfuß durch die Durchgangsöffnungen hindurch gesteckt und anschließend verdreht werden kann, um die Bauteile gegeneinander zu verspannen und eine sichere Verbindung zwischen diesen herzustellen.
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Hierzu weist der Verschlussfuß geeigneter Weise zwei diametral Riegelarme auf, die bezogen auf die Schaftlängsachse des Schaftabschnitts radial verlaufen. Unter Riegelarm(e) wird auch eine gewindeartige (gewindegangartige) oder profilierte Einkerbung des Schaftes oder Schaftabschnitts verstanden. Die Riegelarme weisen zueinander V-förmig oder keilförmig verlaufende Riegelflanken auf, wobei ein die Riegelflanken verbindender Riegelscheitel dem Verschlusskopf zugewandt ist.
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Mit diesen, vorzugsweise einander diametral gegenüberliegenden, Riegelarmen gelangt der Verschlussfuß am zweiten Bauteil und dort insbesondere an der rückseitigen Wandung oder Öffnungskante der entsprechenden Durchgangsöffnung zur Anlage.
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In zweckmäßiger Weiterbildung verläuft eine der Riegelflanken mindestens eines der Riegelarme parallel zur Schaftlängsachse, während die andere Riegelflanke dieses Riegelarms in einem Winkel (Keilwinkel) schräg zur Schaftlängsachse verläuft. Dieser Winkel beträgt geeigneter Weise (50 ± 10)°, vorzugsweise 45°. Geeigneter Weise ist die parallel zur Schaftlängsachse verlaufende Riegelflanke des einen Riegelarms der schräg zur Schaftlängsachse verlaufenden Riegelflanke des anderen Riegelarms gegenüberliegend angeordnet.
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Durch ein Verdrehen des Verbindungselementes werden die beiden Bauteile unter Herstellung der gewünschten Abdichtung des Verschlusskopfes (Anlagebundes) am ersten Bauteil in dessen den Verschlusskopf aufnehmenden Ausnehmung gegeneinander verspannt. Die Dichtflächen des Verschlusskopfes und des ersten Bauteils bilden hierbei ein Dichtflächenpaar.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist mindestens ein, insbesondere rippen- oder stegartiges, Anschlagelement vorgesehen, das entlang des Verbindungselements, vorzugsweise am Verschlusskopf (Anlagebund), vorgesehen und geeigneter Weise an diesen angeformt ist. Zusätzlich oder alternativ ist geeigneter Weise mindestens eine Sicherungsnocke vorgesehen, die vorzugsweise am Verschlusskopf (Anlagebund) vorgesehen und/oder an diesen angeformt ist. Zudem weist der Anlagebund des Verbindungselements zweckmäßigerweise einen Werkzeugantrieb auf. Hierzu ist geeigneter Weise eine Werkzeugaufnahme, insbesondere einen Innenmehrkant oder Innenmehrrund, vorzugsweise einen Innensechskant bzw. Innensechsrund, am Anlagebund des Verbindungselements vorgesehen.
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Das Anschlagelement steht dem Verschlusskopf vorzugsweise radial und beispielsweise auch axial über, und kann einerseits zur manuellen Handhabung des Verbindungselmentes im Zuge dessen Vormontage am ersten Bauteil dienen. Insbesondere dient das Anschlagelement zur Begrenzung der Drehbewegung des Verbindungselements in dessen Endmontageposition. In der Endmontageposition, wenn mittels des Verbindungselements die beiden Bauteile gegeneinander verspannt sind, gelangt das Anschlagelement an eine korrespondierende Anschlagkante des ersten Bauteils, vorzugsweise im Bereich dessen Aufnahme für den Verschlusskopf. Der Sicherungsnocken dient zur Sicherung des Verbindungselements in dessen Endmontageposition, um ein Rückdrehen des in diese Position ver- oder gedrehten Verbindungselements und somit ein Lösen, insbesondere vom ersten Bauteil, zu verhindern.
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Die Verbindungsanordnung umfassend wenigstens ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil sowie ein solches Verbindungselement, wobei die Bauteile jeweils eine Durchgangsöffnung (einen Durchbruch) aufweisen. In einer Vormontageposition befindet sich der Verschlussfuß (Querriegel) des Verbindungselements in der Durchgangsöffnung des ersten Bauteils, und der Verschlusskopf (Anlagebund) befindet sich in der korrespondierenden Ausnehmung des ersten Bauteils. Dabei ist vorteilhafterweise das Verbindungselement in der Vormontageposition mittels korrespondierender Füge- und Rastelemente am Verschlussfuß einerseits und an der Durchgangsöffnung andererseits am ersten Bauteil, vorzugsweise in dessen Durchgangsöffnung lösbar verrastet. Das verschlussfussseitige Füge- bzw. Rastelement ist geeigneter Weise an der parallel zur Schaftlängsachse verlaufenden Riegelflanke des Verschlussfusses vorgesehen.
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In einer Endmontageposition durchgreift das Verbindungselement mit dessen Verschlussfuß (Querriegel) des Verbindungselements in der Durchgangsöffnung des ersten Bauteils, und der die axial fluchtenden Durchgangsöffnungen (Durchbrüche) der beiden Bauteile und ist zur Verbindungsherstellung gegenüber einer Einschub-Winkellage (Vormontageposition) in eine End-Winkellage (Endmontageposition) verdreht.
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In dieser End-Winkellage ist zwischen der vorzugsweise kegel- oder kegelstumpfförmigen Anlagefläche als Dichtfläche des Verschlusskopfes und einer alternativ oder vorzugsweise ebenfalls kegel- oder kegelstumpfförmigen Gegenfläche als korrespondierende Dichtfläche einer Innenwandung einer Ausnehmung des ersten Bauteils für den Verschlusskopf ein Dichtflächenpaar zwischen dem Verbindungselement und dem ersten Bauteil gebildet. Dabei wird für eine zuverlässige Abdichtung des Verbindungselementes gegenüber dem ersten Bauteil eine ausreichende Flächenpressung zwischen der, insbesondere kegelstumpfförmigen, Anlagefläche als Dichtfläche des Verschlusskopfes (Anlagebunds) und der Gegenfläche des ersten Bauteils über den, vorzugsweise schraubenförmigen, Verschlussfuß des Verbindungselementes erzeugt. Die Gegenfläche des ersten Bauteils kann beispielsweise ebenfalls kegelstumpfförmig sein. Auch kann entweder die Gegenfläche des ersten Bauteils oder die Anlagefläche als Dichtfläche des Verschlusskopfes kegelstumpfförmig sein.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Verbindungselement einfach mittels eines einfachen Werkzeugs, vorzugsweise im Spritzverfahren (Kunststoffspritzverfahren), als 1 K-Kunststoffteil herstellbar ist. Zudem ist keine zusätzliche Dichtung, vorzugsweise auch kein 2K-Komponenten-Verbindungselement mit einer elastischen Dichtlippe oder dergleichen, zwischen dem ersten Bauteil (Träger) und dem Verbindungselement erforderlich. Dies wird vorzugsweise durch die Flächenpressung zwischen dem ersten Bauteil (Träger) und dem Verbindungselement erreicht.
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Die Abdichtung erfolgt allein über das Dichtflächenpaar des Verbindungselementes und des ersten Bauteils, bevorzugt über die Kegelstumpfform des Verschlusskopfes und die entsprechende Gegenform, d. h. die kegelstumpfförmige Innenwandung der Aufnahme des ersten Bauteils (Trägers). Durch geeigneter Weise elastische Eigenschaften des ersten Bauteils und des Verbindungselements sowie durch die Ausführung der Kegelwinkel der Kegelstumpfform am Verschlusskopf des Verbindungselements und der Innenwandung der bauteilseitigen Aufnahme für den Verschlusskopf entsteht eine zuverlässige Abdichtung zwischen den Bauteilen, insbesondere zwischen dem ersten Bauteil (Träger) und dem Verbindungselement. Vorzugsweise können zusätzliche, vorgelagerte Wasserbarrieren und/- oder Labyrinthe vorgesehen sein, welche einen Wassereintritt verhindern.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Darstellung ein Verbindungselment mit einem Verschlusskopf (Anlagebund) und mit einem Verschlussfuß (Querriegel) sowie mit einem Schaftabschnitt, mit Blick auf die Rückseite des Verschlusskopfes,
- 2 in einer perspektivischen das Verbindungselement mit Blick auf die Oberseite des Verschlusskopfes,
- 3 in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Darstellung das Verbindungselement in einer Durchgangsöffnung eines erstes Bauteils (Trägers),
- 4 in einer perspektivischen Schnittdarstellung das Verbindungselement in der Durchgangsöffnung des erstes Bauteils (Trägers),
- 5 einen, insbesondere geringfügig gedrehten, Ausschnitt V aus 4,
- 6 in einer Schnittdarstellung eine Verbindungsanordnung mit dem Verbindungselement in miteinander fluchtenden Durchgangsöffnungen zweier zu verbindender Bauteile,
- 7 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des Verbindungselments mit Blick auf die Oberseite des Verschlusskopfes,
- 8 in einer Explosionsdarstellung das Verbindungselement gemäß 7 in einer Position oberhalb einer Durchgangsöffnung im ersten Bauteil (Träger),
- 9 in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung gemäß 3 das Verbindungselement gemäß 7 in einer verrasteten Vormontageposition im Durchgangsöffnung des ersten Bauteils, und
- 10 in einer Schnittdarstellung die Verbindungsanordnung mit dem Verbindungselement gemäß 7 in den miteinander fluchtenden Durchgangsöffnungen der Bauteile im Endmontagezustand (Endmontageposition).
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das in den 1 und 2 gezeigte Verbindungselement 1 dient zur mechanischen Verbindung wenigstens zweier Bauteile 2, 3, insbesondere zweier Bauteile einer Kraftfahrzeugtür, vorzugsweise eines Trägers 2 und eines weiteren Bauteils 3 (6). Das Verbindungselement 1 weist einen nachfolgend als Verschlusskopf 4 bezeichneten Anlagebund zur dichtenden Anlage an das erste Bauteil 2, einen nachfolgend als Verschlussfuß 5 bezeichneten Querriegel zum Verspannung der Bauteile 2, 3 in einer verdrehten Endmontageposition sowie einen Schaft oder Schaftabschnitt 6 zwischen dem Verschlusskopf 4 und dem Verschlussfuß 5 auf. Der Verschlusskopf 4 weist eine sich entlang des Schaftabschnitts 6 zum Verschlussfuß 5 hin verjüngende Mantel- oder Anlagefläche als (analgebundseitige) Dichtfläche 7 auf.
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Mit anderen Worten ist der Verschlusskopf 4 kegelstumpfförmige und weist eine Umfassungswand 8 auf, welche die sich entlang des Schaftabschnitts 6 zum Verschlussfuß 5 hin verjüngende Dichtfläche 7 bildet. Der Verschlusskopf 4 erstreckt sich axial in Richtung der Mittelachse M des Verbindungselementes 1 bzw. entlang der Schaftlängsachse L des Schaftabschnitts 6. Dieser ist als Hohlkörper mit freiend- oder bodenseitig geschlossenem Schaftfuß 9 am dem Verschlusskopf 4 abgewandten Schaftende ausgebildet. Die auf die Schaftlängsachse L und auf die Mittelachse M des Verbindungselementes 1 bezogene Axialrichtung ist in 1 mit A und die Radialrichtung ist dort mit R bezeichnet.
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Das Verbindungselement 1 ist ein Verbindungsbauteil nach Art eines Bajonett- oder Schnellverschlusses. Der Verschlussfuß 5, geeigneter Weise in Schraubenform, ist zum Verschlusskopf 4 entlang des Schaftabschnitts 6 in Schaftlängsrichtung L axial beabstandet ist. Das Verbindungselement 1 mit dem Verschlusskopf 4 mit dessen Dichtfläche 7 und mit dem Verschlussfuß 5 sowie mit dem Schaftabschnitt 6 ist ein Einkomponenten-Kunststoff-Bauteil (1K-Bauteil).
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Am Verschlusskopf 4 sind im Ausführungsbeispiel zwei stegartige Anschlagelemente 10 vorgesehen bzw. angeformt, welche den Verschlusskopf 4 radial überragen. Den Anschlagelementen 10 in Umfangsrichtung U vorgelagert ist jeweils eine radiale Sicherungsnocke 11, die am Außenumfang des Verschlusskopfes 4 zur Dichtfläche 7 axial versetzt angeformt ist und dem Verschlusskopf 4 radial übersteht. Zudem weist das Verbindungselement 1 am bzw. im Verschlusskopf 4 eine Werkzeugaufnahme 12 zur Aufnahme eines entsprechenden Werkzeugs auf. Im Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugaufnahme 12 in Form eines Innensechskants zur Aufnahme eines Inbusschlüssels als Werkzeugt ausgeführt. Die Anschlagelemente 10 können auch an anderen Positionen des Verbindungselements 1 vorgesehen sein.
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Wie auch in 4 erkennbar ist, ist zwischen einer Wandung 13 der Werkzeugaufnahme 12 und der Umfassungswand 9 des Verschlusskopfs 4 ein Ringraum 14 gebildet, in dem im Ausführungsbesipiel sechs Innenstreben 15 radial verlaufend eingeformt sind. Zwei diametral gegenüberliegende Innenstreben 15 tragen jeweils eines der Anschlagelemente 10, welche dem Verschlusskopf 4 sowohl radial als auch axial überstehen. Die lichte Weite des hohlen oder hohlzylindrischen Schaftabschnitts 6 des Verbindungselements 1 nimmt vom Verschlusskopf 4 zum Schaftfuß 16 hin stufenweise ab.
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In 6 ist die axiale Höhe des Verschlusskopfs 4 mit h, die axiale Höhe oder Länge des Verbindungselements 1 mit H, der Durchmesser des Verschlusskopfes 4 (Anlagebundes) mit D, die axiale Höhe oder Länge des sich über den Verschlussfuß 5 erstreckenden Schaftes 16 des Verbindungselementes 1 mit I und die axiale Höhe oder Länge des Verschlussfußes (Querriegels) 5 mit b bezeichnet. Die axiale Höhe oder Länge des sich zwischen dem Verschlusskopf 4 und dem Verschlussfuß 5 erstreckenden Schaftabschnitts 6 entspricht der Differenz (I - b) zwischen der axiale Höhe I des Schaftes und der axialen Höhe b des Verschlussfußes 5.
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Vorteilhafterweise entspricht die axiale Höhe h des Verschlusskopfs 4 zwischen 30% und 40% der axialen Höhe oder Länge H des Verbindungselements 1 und zwischen 50% und 60% der axialen Höhe oder Länge I des Schaftes 16. Die axiale Höhe b des Verschlussfußes 5 entspricht bevorzugt zwischen 40% und 50% der axialen Höhe oder Länge H des Verbindungselements 1 und zwischen 65% und 75% der axialen Höhe oder Länge I des Schaftes 16.
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Wie aus den 3 und 6 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist der Verschlusskopf 4 die Form eines Kegelstumpfes auf. Mit anderen Worten weist der Verschlusskopf 4 eine sich zum Verschlussfuß 5 hin verjüngende Umfassungswand 8 mit der axialen Höhe h auf. Die Umfassungswand 9 bildet die entsprechende Dichtfläche 7 bzw. weist diese auf.
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Der in 6 veranschaulichte Winkel (Kegelwinkel) α ist vorzugsweise größer als 1° und kleiner als 20°. insbesondere beträgt der Winkel α zwischen 2° und 15°, zweckmäßigerweise ist α = (8 ± 5)°.
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Wie aus den 3 bis 6 ersichtlich ist, weist das erste Bauteil 2 als Gegenfläche zur kegelstumpfförmigen Umfassungswand 8 des Verschlusskopfes 4 des Verbindungselementes 1 eine kegelstumpfförmige Innen- oder Anlagewand 17 auf, welche eine ebenfalls kegelstumpfförmige (bauteilseitige) Dicht- oder Anlagefläche 18 bilden bzw. diese aufweisen kann. Die Innenwand 17 ist gebildet von und befindet sich in einer Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2, wobei die Ausnehmung 19 den Verschlusskopf 4 zumindest über einen Teil dessen axialer Höhe h aufnimmt. Grundsätzlich kann anstelle der kegelstumpfförmigen Umfassungswand 8 des Verschlusskopfes 4 des Verbindungselementes 1 auch lediglich die Innen- oder Anlagewand 17 kegelstumpfförmig ausgeführt sein.
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Die Umfassungswand 8 des Verschlusskopfes 4 und die Innenwand (Anlagewand) 17 der Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 bilden ein Dichtflächenpaar 7, 18. Mit anderen Worten bilden die Umfassungswand 8 und die Innenwand (Anlagewand des Trägers) 17 ein Dichtflächenpaar in Kegelstumpfform. In der Anlage des Verschlusskopfes 4 bzw. dessen Umfassungswand 8 an der innenumfangsseitigen Innenwand 17 der sickenartigen Ausnehmung 19 des ersten Bauteils (Trägers) 2 ist eine hohe Dichtheit (Abdichtung) des Verbindungselementes 1 und des ersten Bauteils 2 ohne zusätzliche, beispielsweise flexible und/oder elastische Dichtelemente (Dichtring, Dichtlippe oder dergleichen) gegeben. Wie in den Figuren veranschaulicht, sind die von der analgebundseitigen Umfassungswand 8 und von der bauteilseitigen Innenwand 17 gebildete Dichtflächen 7, 18 bzw. das Dichtflächenpaar umlaufend.
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Der Verschlussfuß 5 und der diesen tragende Schaft 16 mit dem Schaftabschnitt 6 zwischen dem Verschlusskopf 4 und dem Verschlussfuß 5 sind zur verdrehbaren Durchführung des Verbindungselementes 1 durch korrespondierende Durchgangsöffnungen (Durchbrüche) 20, 21 in den Bauteilen 2, 3 vorgesehen und eingerichtet.
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Die 3 und 4 zeigen das Verbindungselement 1 in einem Montage- oder Fügezustand, in welchem der Verschlussfuß 5 durch die Durchgangsöffnung 20 des ersten Bauteils 2 durchgesteckt ist und der Verschlusskopf 4 des Verbindungselementes 1 in der Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 einsitzt. Der jeweilige Sicherungsnocken 11 schnappt oder greift in eine korrespondierende Sicherungsnut 22 entlang der Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 ein.
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Im in 6 gezeigten Montage- oder Fügezustand (Endmontagezustand) ist das nunmehr auch durch die korrespondierenden Durchgangsöffnung 21 des zweiten Bauteils 3 geführte Verbindungselement 1 weiter derart verdreht, dass der Verschlussfuß 5 das zweite Bauteil 3 im Bereich eines Öffnungsrandes 23 der Durchgangsöffnung 21 hintergreift. Aufgrund schraubenförmiger oder keilförmiger Konturen des Verschlussfußes 5 wird im Zuge dieser Drehbewegung des Verbindungselementes 1 eine axiale, d. h. in Richtung der Mittel- oder Schaftlängsachse M bzw. L wirkende Verspannkraft erzeugt. Dies führt zur Flächenpressung der verschlusskopfseitigen Umfassungswand 8 gegen die bauteilseitige Innenwand 17 des ersten Bauteils (Trägers) 3 und somit zur Flächenpressung des kegelstumpfförmigen Dichtflächenpaares 7, 18.
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Im Endmontagezustand ist das Verbindungselement 1 mittels der Anschlagelemente 10 gegen ein weiteres Verdrehen und mittels der Sicherungsnocken 11 gegen eine ungewolltes Rückdrehen und Lösen am ersten Bauteil 2 gesichert. Für das jeweilige Anschlagelement 10 ist hierzu eine entsprechende Anschlagkontur 10a am ersten Bauteil 2 vorgesehen.
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Der Verschlussfuß 5 weist zwei diametral gegenüberliegende, bezogen auf den Schaftabschnitt 6 bzw. auf dessen Schaftachse L radial verlaufende Riegelarme 24 auf. Hierdurch werden die beiden Bauteile 2, 3 im Endmontagezustand zwischen dem Verschlusskopf 4 und dem Verschlussfuß 5 gegeneinander verspannt. Die Riegelarme 24 des Verschlussfußes 5 weisen zueinander V-förmig oder keilförmig verlaufende Riegelflanken 24a, 24b auf. Dabei ist ein die Riegelflanken 24a und 24b verbindender Riegelscheitel 24c dem Verschlusskopf 4 zugewandt.
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Eine der Riegelflanken 24a, 24b, hier die mit 24a bezeichnete Riegelflanke, verläuft parallel zum Schaftabschnitt 6 bzw. zur Schaftlängsachse L, während die andere Riegelflanke 24b schräg oder geneigt in einem Keilwinkel β zum Schaftabschnitt 6 bzw. zur Schaftlängs- und Mittelachse L, M verläuft (2). Der Keilwinkel β beträgt im Ausführungsbeispiel ca. 45°. Die V-förmige Ausgestaltung der Riegelarme 24 ist besonders vorteilhaft, um ein als Blechbauteil ausgeführtes Bauteil 3 gewindeartig konstant an einen als Kunststoffträger ausgeführtes Bauteil 2 heranzuführen (heranzuziehen).
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Wie in 1 erkennbar ist, liegen die parallelen und die schrägen Riegelflanken 24a, 24b der beiden Riegelarme 24 jeweils einander gegenüber. Mit anderen Worten liegt die parallele Riegelflanke 24a des einen der Riegelarme 24 der schrägen Riegelflanke 24b des anderen Riegelarms 24 gegenüber. Hierdurch wirkt das Verrriegelungselement 1 in beiden Drehrichtungen symmetrisch.
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Die in 6 veranschaulichte Verbindungsanordnung 25 umfassend das erste und zweite Bauteil 2, 3, die jeweils die Durchgangsöffnung 20 bzw. 21 aufweisen, sowie das Verbindungselement 1. Das Verbindungselment 1 durchgreift in der in 6 gezeigten Endmontageposition die axial fluchtenden Durchgangsöffnungen (Durchbrüche) 20, 21 des ersten Bauteils 2 und des zweiten Bauteils 3 und ist gegenüber der in 3 und 4 gezeigten Einschub-Winkellage zur Verbindungsherstellung in eine End-Winkellage (Endmontagezustands) verdreht.
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Bei der in 6 gezeigten Verbindungsanordnung 25 in deren End-Winkellage (Endmontagezustand) ist zwischen dem Verschlusskopf 4 bzw. dessen kegelstumpfförmiger Dichtfläche 7 der Umfassungswand 8 und dem ersten Bauteil 2 bzw. dessen kegelstumpfförmiger Gegenfläche als komplementärere Dichtfläche 18 der Innenwand 17 der Ausnehmung 19 ein zuverlässig dichtendes Dichtflächenpaar und somit eine sichere Abdichtung des Verbindungselement 1 am ersten Bauteil (Träger) 2 hergestellt. Vorzugsweise weist die Umfassungswand 8 bzw. deren umlaufende Dichtfläche 7 des Verschlusskopfes 4 und/oder die Innenwand 17 bzw. deren umlaufende Dichtfläche 18 der Innenwand 17 in der Ausnehmung 19 des ersten Bauteils (Trägers) 2 keine Rauhigkeit auf.
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Das in 7 in gezeigte Verbindungselement 1 zur mechanischen Verbindung der Bauteile 2, 3 unterscheidet sich von demjenigen der 1 und 2 im Wesentlichen dadurch, dass der Verschlusskopf 4 als Anlagebund zur dichtenden Anlage am ersten Bauteil 2 eine vergleichsweise ausgeprägte Schalen- oder Topfform und zwei konzentrische Ringräume 14, 14a aufweist, in deren radial inneren Ringraum 14a wiederum die Innenstreben 15 eingeformt sind. Die Werkzeugaufnahme 12 ist hier als Innensechsrund ausgeführt. Der Verschlussfuß (Querriegel) 5 weist wiederum zwei diametral gegenüberliegende, bezogen auf den Schaftabschnitt 6 (Schaftachse L) radial verlaufenden Riegelarmen 24 mit jeweils parallel und schräg zur Schaftlängsachse L verlaufender Riegelflanke 24a bzw. 24b auf. Mit diesen werden die beiden Bauteile 2, 3 im Endmontagezustand zwischen dem Verschlusskopf 4 und dem Verschlussfuß 5 gegeneinander verspannt (10).
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Das Verbindungselement 1 mit dem Verschlusskopf 4 mit dessen Dichtfläche 7 und mit dem Verschlussfuß 5 sowie mit dem Schaftabschnitt 6 ist ein ebenfalls bevorzugt ein Einkomponenten-Kunststoff-Bauteil (1K-Bauteil). Auch bei dieser Ausführungsform weist der Verschlusskopf 4 eine sich entlang des Schaftabschnitts 6 zum Verschlussfuß 5 hin kegelstumpfartig verjüngende Mantel- oder Anlagefläche als Dichtfläche 7 auf.
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Wie auch in 2 erkennbar ist, erstrecken sich die hier an der Umfassungswand 8 des Verschlusskopfes 4 angeformten Anschlagelemente 10 wiederum radial. Zudem sind die ebenfalls an die Umfassungswand 8 des Verschlusskopfes 4 angeformten, den Anschlagelementen 10 in Umfangsrichtung U vorgelagert und radial orientierten Sicherungsnocken 11 erkennbar, die im Endmontagezustand in die korrespondierenden Sicherungsnuten 22 der Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 einrasten.
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Bei dieser Ausführung weist das erste Bauteil 2 als Gegenfläche zur kegelstumpfförmigen Umfassungswand 8 des Verschlusskopfes 4 des Verbindungselementes 1 eine zylindrische Innen- oder Anlagewand 17 mit entsprechend zylindrischer Dicht- oder Anlagefläche 18 der den Verschlusskopf 4 über einen Teil dessen axialer Höhe h aufnehmenden Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 auf. Die Umfassungswand 8 des Verschlusskopfes 4 und die Innenwand (Anlagewand) 17 der Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 bilden wiederum ein Dichtflächenpaar 7, 18.
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Wie aus den 9 ersichtlich ist, befindet sich das Verbindungselement 1 in einem ersten Montage- oder Fügezustand (Vormontagezustand) in der Durchgangsöffnung 20 des ersten Bauteils 2 und ist dort in Folge einer Drehung (Verdrehung) des Verbindungselements 1 verliersicher gehalten. Hierzu ist in den jeweiligen Riegelarm 24 und dort in dessen zur Schaftlängsachse L parallele Riegelflanke 24a ein Fügeelement 26 in Form einer Radialnut vorgesehen, in welche ein in der Durchgangsöffnung 20 des ersten Bauteils 2 vorgesehenes Rastelement 27 in Form eines Rastnocken eingreift. Dieser ist an zumindest einer von zwei geradlinigen Parallelwänden 28 der Durchgangsöffnung 20 angeformt.
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Im in 10 gezeigten Montage- oder Fügezustand (Endmontagezustand) ist das durch die korrespondierende, mit der Durchgangsöffnung 20 des ersten Bauteils 2 axial fluchtende Durchgangsöffnung 21 des zweiten Bauteils 3 geführte Verbindungselement 1 weiter verdreht, bis der Verschlussfuß 5 das zweite Bauteil 3 im Bereich des Öffnungsrandes 23 der Durchgangsöffnung 21 kraftschlüssig hintergreift. Dabei ist der Riegelscheitel 24c eines der Riegelarme 24 des Verschlussfußes 5 gegen das zweite Bauteil 3 gepresst. Der Verschlusskopf 4 des Verbindungselementes 1 liegt in der Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 ein, und der jeweilige Sicherungsnocken 11 der greift in die korrespondierende Sicherungsnut 22 ersten Bauteils 2 ein. Im Endmontagezustand ist das Verbindungselement 1 mittels der Anschlagelemente 10 gegen ein weiteres Verdrehen und mittels der Sicherungsnocken 11 gegen eine ungewolltes Rückdrehen und Lösen am ersten Bauteil 2 gesichert.
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Im Zuge dieser Drehbewegung des Verbindungselementes 1 führt die axial wirkende Verspannkraft dazu, dass der Verschlusskopf 4 in die bauteilseitige Ausnehmung 19 eingepresst wird. Die dadurch bedingte Flächenpressung des Verschlusskopfes 4 in der Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 führt zu einer entsprechenden (radialen) Verformung der verschlusskopfseitigen Umfassungswand 8 und/oder der bauteilseitigen, hier zylindrischen Innenwand 17 des ersten Bauteils (Trägers) 3. Hierzu ist die Wanddicke x, y der verschlusskopfseitigen Umfassungswand 8 bzw. der bauteilseitigen Innenwand 17 entsprechend dünnwandig bemessen.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verbindungselement 1, vorzugsweise aus einer Materialkomponente, zur mechanischen Verbindung wenigstens zweier Bauteile 2, 3, aufweisend einen Verschlusskopf 4 und einen Verschlussfuß 5 zur Verspannung des zweiten Bauteil 3 gegen das erste Bauteil 2 in einer Endmontageposition sowie einen Schaftabschnitt 6, wobei der Verschlusskopf 4 eine sich axial (in Schaftlängsrichtung L) erstreckende Dichtfläche 7 zur dichtenden Anlage an einer Dichtfläche 18 einer Ausnehmung 19 des ersten Bauteils 2 aufweist. Eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 28 umfasst ein erstes Bauteil 2 und wenigstens ein zweites Bauteil 3 sowie ein solches Verbindungselement 1.
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Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
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Zudem kann die beschriebene Lösung nicht nur in dem speziell dargestellten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappensystemen, bei Fensterhebern, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen sowie bei elektrischen Antrieben, Steuerungen, Sensoren und deren Anordnung im Fahrzeug.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungselement
- 2
- erstes Bauteil/Träger
- 3
- zweites Bauteil
- 4
- VerschlusskopfAnlagebund
- 5
- Verschlussfuß/Querriegel
- 6
- Schaft/-abschnitt
- 7
- (analgebundseitige) Dicht-/Anlagefläche
- 8
- Umfassungswand
- 9
- Schaftfuß
- 10
- Anschlagelement
- 10a
- Anschlagkontur
- 11
- Sicherungsnocke
- 12
- Werkzeugaufnahme
- 13
- Wandung
- 14,14a
- Ringraum
- 15
- Innenstrebe
- 16
- Schaft
- 17
- Innen-/Anlagewand
- 18
- (bauteilseitige) Dicht-/Anlagefläche
- 19
- Ausnehmung
- 20,21
- Durchgangsöffnung/Durchbruch
- 22
- Sicherungsnut
- 23
- Öffnungsrand
- 24
- Riegelarm
- 24a
- parallele Riegelflanke
- 24b
- schräge Riegelflanke
- 24c
- Riegelscheitel
- 25
- Verbindungsanordnung
- 26
- Fügeelement/Radialnut
- 27
- Rastelement/-nocke
- 28
- Parallelwand
- A
- Axialrichtung
- D
- Durchmesser des Anlagebundes
- H
- axiale Höhe des Verbindungselements
- L
- Schaftlängsachse
- M
- Mittelachse
- R
- Radialrichtung
- U
- Umfangsrichtung
- b
- axiale Höhe des Querriegels
- h
- axiale Höhe des Anlagebunds
- I
- axiale Höhe des Schafts
- x,y
- Wanddicke
- α
- Kegel-/Winkel
- β
- Keil-/Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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