DE20210411U1 - Fastening element for the sound-decoupled connection of two components - Google Patents
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Description
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Befestigungselement zur schallentkoppelten Verbindung zweier BauteileFastening element for sound-decoupled connection of two components
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur schwingungsentkoppelten, insbesondere zur schallentkoppelten, Verbindung zweier Bauteile, z.B. zur schallentkoppelten Verbindung einer Schallschutzabdeckung mit einem Motorbauteil eines Kraftfahrzeuges, mit einem z.B. im Wesentlichen kreiszylinderförmigen elastischen E-lement, das eine im Wesentlichen kugelförmige Aussparung mit einer sich kegelstumpfförmig von einer etwa kreisflächenformigen Montageöffnung zu der kugelförmigen Aussparung verjüngenden Zutrittsöffnung für die Aufnahme eines kugelförmigen Oberflächenabschnittes eines ersten Bauteils aufweist und an seiner der kegelstumpfförmigen Zutrittsöffnung gegenüberliegenden Seite einem ein Befestigungsmittel aufweisenden Verbindungsteil zum Anbringen an einem zweites Bauteil fest verbunden ist.The present invention relates to a fastening element for the vibration-decoupled, in particular for the sound-decoupled, connection of two components, e.g. for the sound-decoupled connection of a soundproof cover with an engine component of a motor vehicle, with an elastic element, e.g. essentially circular-cylindrical, which has an essentially spherical recess with an access opening tapering in a truncated cone shape from an approximately circular mounting opening to the spherical recess for receiving a spherical surface section of a first component and is firmly connected on its side opposite the truncated cone-shaped access opening to a connecting part having a fastening means for attachment to a second component.
Bei vielen Kraftmaschinen, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, die während des Betriebes hohen Beschleunigungs- und Verzögerungskräften ausgesetzt sind, ist eine schwingungsentkoppelte und insbesondere schallentkoppelte Verbindung einzelner Bauelemente, zum Beispiel die einer Schallschutzhaube mit einem Motorbauteil, eine wesentliche Voraussetzung für ein angenehmes Fahrgefühl und eine lange Lebensdauer der betroffenen Bauteile. Die für diesen Zweck bisher bekannten Befestigungseinrichtungen bestehen zumeist aus mehreren Bauteilen, sind verschleißanfällig, aufwendig sowie teuer herzustellen und genügen hinsichtlich des Grades an Schwingungs- bzw. Schallentkopplung nicht immer den gewünschten Anforderungen.In many engines, such as motor vehicles, which are exposed to high acceleration and deceleration forces during operation, a vibration-decoupled and, in particular, sound-decoupled connection of individual components, for example that of a soundproof hood with an engine component, is an essential prerequisite for a pleasant driving experience and a long service life of the components concerned. The fastening devices known to date for this purpose usually consist of several components, are susceptible to wear, complex and expensive to manufacture and do not always meet the desired requirements in terms of the degree of vibration or sound decoupling.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein derartiges Befestigungselement zur Verfügung zu stellen, das eine wirksame Schwingungs- und insbesondere Schall-The object of the present invention is therefore to provide such a fastening element which provides effective vibration and in particular sound
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entkopplung gewährleistet, baulich einfach ausgebildet ist, eine hohe Lebensdauer aufweist und des Weiteren leicht zu montieren sowie kostengünstig herzustellen ist.decoupling is ensured, is structurally simple, has a long service life and is also easy to install and cost-effective to manufacture.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung des eingangs genannten Befestigungselementes gelöst.The object is achieved according to the invention by providing the fastening element mentioned at the outset.
Es handelt sich um ein integriertes Verbundbauteil aus einem starren Verbindungsteil und einem elastischen Element zum Verbinden eines ersten einen kugelförmigen Oberflächenabschnitt aufweisenden Bauteils mit einem zweiten Bauteil. Die Verbindung mit dem ersten Bauteil kann aber auch über ein zusätzliches Montageteil, beispielsweise einem Kugelbolzen, erfolgen, welches bzw. welcher seinerseits an dem ersten Bauteil befestigt ist. Eine gute Schwingungsentkopplung, insbesondere eine optimale Schallentkopplung, kann durch das elastische Element erreicht werden, weil dessen Elastizität, die im Wesentlichen den Grad der Schwingungs- bzw. Schallentkopplung bestimmt, durch die Art des verwendeten Materials, beispielsweise eines geeigneten elastomeren Kunststoffes, einstellbar ist. Durch Konus und kugelförmige Gestaltung ist eine Montagehilfe zur Zentrierung gegeben, welche eine Winkelabweichung zulässt.It is an integrated composite component made of a rigid connecting part and an elastic element for connecting a first component having a spherical surface section to a second component. The connection to the first component can also be made using an additional assembly part, for example a ball pin, which in turn is attached to the first component. Good vibration decoupling, in particular optimal sound decoupling, can be achieved using the elastic element because its elasticity, which essentially determines the degree of vibration or sound decoupling, can be adjusted using the type of material used, for example a suitable elastomeric plastic. The cone and spherical design provide an assembly aid for centering, which allows for an angular deviation.
Vorzugsweise ist an der zu der Zutrittsöffnung axialen Mantelfläche des elastischen Elementes eine umlaufende Einschnürung, beispielsweise in Form einer umlaufenden und einen konkaven Querschnitt aufweisenden Nut vorgesehen. Durch die Lage und die Tiefe der umlaufenden Einschnürung sowie deren Geometrie kann die Flexibilität und die Steifigkeit des elastischen Elementes in einer für die spezielle Anwendung erforderlichen Weise unabhängig von dem verwendeten Material eingestellt werden.
25Preferably, a circumferential constriction is provided on the axial surface of the elastic element in relation to the access opening, for example in the form of a circumferential groove with a concave cross-section. The position and depth of the circumferential constriction and its geometry allow the flexibility and rigidity of the elastic element to be adjusted in a manner required for the specific application, regardless of the material used.
25
Alternativ oder zusätzlich zu der Einschnürung können zu dem gleichen Zweck auch mehrere keilförmige Kerben an gleichmäßig über den Umfang der Mantelfläche verteilten Positionen angebracht sein. Durch die Auswahl des geeigneten Materials und die Positionierung sowie Dimensionierung der an der Mantelfläche angeordneten Einschnürungen bzw. Einkerbungen ist die Elastizität, Flexibilität und Steifigkeit des elastischen Elementes so einstellbar, dass dieses sowohl eine größtmögliche Schwingungsbzw. Schallentkopplung als auch eine für die hinreichend stabile Befestigung der beiden zu verbindenden Bauteile notwendige Zugfestigkeit und Biegesteifigkeit aufweist.Alternatively or in addition to the constriction, several wedge-shaped notches can be placed at positions evenly distributed around the circumference of the lateral surface for the same purpose. By selecting the appropriate material and positioning and dimensioning the constrictions or notches arranged on the lateral surface, the elasticity, flexibility and rigidity of the elastic element can be adjusted so that it has the greatest possible vibration or sound decoupling as well as the tensile strength and flexural rigidity necessary for sufficiently stable fastening of the two components to be connected.
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Die Positionierung der in ihrer Form und ihren Dimensionen komplementär zu dem kugelförmigen Oberflächenabschnitt des zu befestigenden ersten Bauteils ausgebildeten kugelförmigen Aussparung in dem elastischen Element erfolgt unter den gleichen Ge-Sichtspunkten. Um eine stabile Befestigung des ersten Bauteils an dem elastischen Element zu erreichen, ist die kugelförmige Aussparung bezogen auf den Querschnitt des elastischen Elementes vorzugsweise mittig, d.h. mit ihrem Mittelpunkt im Bereich der Mittelachse der Kreiszylinderfläche des elastischen Elementes befindlich, angeordnet. Des weiteren ist die in Richtung der Montageöffnung kegelstumpfförmig erweiterte Aussparung des elastischen Elementes so dimensioniert, dass einerseits eine leichte Befestigung des ersten Bauteils in der Aussparung ermöglicht und andererseits eine hinreichend stabile Befestigung in Bezug auf ein Herausrutschen des Bauteils aus der Montageöffnung erreicht wird.The positioning of the spherical recess in the elastic element, which is complementary in its shape and dimensions to the spherical surface section of the first component to be fastened, takes place under the same aspects. In order to achieve a stable fastening of the first component to the elastic element, the spherical recess is preferably arranged centrally in relation to the cross section of the elastic element, i.e. with its center in the area of the center axis of the circular cylinder surface of the elastic element. Furthermore, the recess of the elastic element, which widens in the direction of the assembly opening in a truncated cone shape, is dimensioned in such a way that on the one hand it enables easy fastening of the first component in the recess and on the other hand a sufficiently stable fastening is achieved with regard to the component slipping out of the assembly opening.
In Abhängigkeit von dem gewählten Material ist die kugelförmige Aussparung, bezogen auf die Längsachse des Befestigungselementes und aus der Richtung des Verbindungsteils betrachtet, mit ihrem Mittelpunkt z.B. oberhalb des Mittelpunktes der Längsachse, vorzugsweise in einer Höhe von etwa % der Gesamthöhe des elastischen Elementes angebracht. Dadurch wird einerseits eine ausreichender Schichtdicke zwischen der kugelförmigen Aussparung und dem Verbindungsteil für eine größtmögliche Schwingungs- bzw. Schallentkopplung und andererseits eine hinreichende Stabilität der Verbindung des elastischen Elementes mit dem ersten Bauteil erreicht.Depending on the material selected, the spherical recess is positioned with its center point, e.g. above the center point of the longitudinal axis, in relation to the longitudinal axis of the fastening element and viewed from the direction of the connecting part, preferably at a height of about % of the total height of the elastic element. This achieves, on the one hand, a sufficient layer thickness between the spherical recess and the connecting part for the greatest possible vibration or sound decoupling and, on the other hand, sufficient stability of the connection between the elastic element and the first component.
Die Verbindung zwischen dem elastischen Element und dem vorzugsweise aus Metall oder hartem Kunststoff bestehenden Verbindungsteil muss hinriechend fest sein, um eine den Anforderungen entsprechende Zugfestigkeit des Befestigungselementes zu erreichen. Grundsätzlich kann diese Verbindung durch jede der zu diesem Zweck bekannten Methode erfolgen, beispielsweise mechanisch, mittels Klebstoffs, durch Anspritzen oder Umspritzen oder durch Anvulkanisieren des elastischen Elementes mit einem für das Verbundsteil geeigneten Kunststoff oder Gummis.The connection between the elastic element and the connecting part, which is preferably made of metal or hard plastic, must be sufficiently strong in order to achieve a tensile strength of the fastening element that meets the requirements. In principle, this connection can be made using any of the methods known for this purpose, for example mechanically, using an adhesive, by injection molding or overmolding, or by vulcanizing the elastic element with a plastic or rubber suitable for the composite part.
Als lösbares Befestigungsmittel zur Verbindung des Befestigungselementes mit dem zweiten Bauteil können alle dem Fachmann zu diesem Zweck bekannte Mittel an demAs a detachable fastening means for connecting the fastening element to the second component, all means known to the person skilled in the art for this purpose can be used on the
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Verbindungsteil vorgesehen sein. Insbesondere eignet sich hierfür ein zylinderförmiges und für einen Pressverband geeignetes Mittel, ein wendeiförmiger Schlitz, der beispielsweise an einem konisch ausgebildeten Verankerungsabschnitt des Verbindungsteils angebracht ist, ein Bajonettverschluss oder ein Rastmittel. Die Verbindung zwisehen dem zweiten Bauteil und dem Verbindungsteil des Befestigungselementes kann aber auch durch Ultraschallverschweißung erfolgen. Bevorzugt weist das Verbindungsteil als Befestigungsmittel ein Gewinde, beispielsweise ein Regelgewinde oder ein selbstformendes Gewinde, auf, das mittels eines Drehwerkzeuges an das entsprechende Bauteil angeschraubt oder angedreht wird. Um den Angriff bzw. Eingriff eines Drehwerkzeuges zu ermöglichen, sind an dem Verbindungsteil entsprechende Oberflächenflächenprofile ausgebildet. Beispielsweise kann die Außenumfangsfläche des Verbindungsteiles für den Angriff eines entsprechenden Gabelschlüssels als Außensechskant oder die dem Befestigungsmittel gegenüberliegende Kopfseite des Verbindungsteils mit einer Vertiefung, beispielsweise in Form eines Innensechskantes bzw. eines Schlitzes für den Eingriff eines Sechskantschlüssels bzw. eines Schraubenziehers ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall ist ein die entsprechende Vertiefung mit der kugelförmigen Aussparung verbindender Kanal in dem elastischen Element vorgesehen, um den Eingriff des Drehwerkzeuges von der Montageöffnung des elastischen Elementes aus zu ermöglichen.A connecting part can be provided. A cylindrical means suitable for a press fit, a helical slot, which is attached to a conical anchoring section of the connecting part, a bayonet lock or a locking means, is particularly suitable for this. The connection between the second component and the connecting part of the fastening element can also be made by ultrasonic welding. The connecting part preferably has a thread as a fastening means, for example a standard thread or a self-tapping thread, which is screwed or turned onto the corresponding component using a turning tool. In order to enable the engagement or engagement of a turning tool, corresponding surface profiles are formed on the connecting part. For example, the outer peripheral surface of the connecting part can be designed as an external hexagon for the engagement of a corresponding open-end wrench, or the head side of the connecting part opposite the fastening means can be designed with a recess, for example in the form of a hexagon socket or a slot for the engagement of a hexagon wrench or a screwdriver. In the latter case, a channel connecting the corresponding recess with the spherical recess is provided in the elastic element to enable the engagement of the turning tool from the mounting opening of the elastic element.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further features, advantages and possible applications of the invention emerge from the following description of embodiments and the drawing. All described and/or illustrated features form the subject matter of the invention on their own or in any combination, regardless of their summary in individual claims or their reference back to one another.
Es zeigen:Show it:
Figur 1a schematisch im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Befestigungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,Figure 1a shows a schematic longitudinal section of a fastening element according to the invention according to a first embodiment,
Figur 1 b schematisch im Längsschnitt das Befestigungselement gemäß Figur 1 a, an dem zwei Bauteile befestigt sind,Figure 1 b shows a schematic longitudinal section of the fastening element according to Figure 1 a, to which two components are attached,
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Figur 1c schematisch in Seitenansicht, teilweise geschnitten, das Befestigungselement gemäß Figur 1a,Figure 1c schematically shows in side view, partially cut, the fastening element according to Figure 1a,
Figur 1d schematisch in Draufsicht das Befestigungselement gemäß Figur 1a,Figure 1d shows a schematic plan view of the fastening element according to Figure 1a,
Figur 2a schematisch im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Befestigungselement gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, undFigure 2a shows a schematic longitudinal section of a fastening element according to the invention according to another embodiment, and
Figur 2b schematisch in Draufsicht das Befestigungselement gemäß Figur 2a.Figure 2b shows a schematic plan view of the fastening element according to Figure 2a.
Das in der Fig. 1a bis 1d dargestellte Befestigungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum schalltechnisch entkoppelten Verbinden eines mit einem ersten Bauteil 1 verbundenen Kugelbolzens mit einem zweiten Bauteil 2 weist ein kreiszylinderförmiges elastisches Element 3 auf, das mit einem starren Verbindungsteil 4 aus Metall oder hartem Kunststoff fest verbunden ist. Die zylindrische Mantelfläche des aus weichem Kunststoff oder Gummi bestehenden elastischen Elementes 3 ist, von dem Verbindungsteil 4 aus in Richtung des elastischen Elementes 3 betrachtet, in einer Höhe von etwa Vz der Gesamthöhe des elastischen Elementes 3 mit einer umlaufenden nutartigen Einschnürung 5 versehen. Durch die Einschnürung 5 wird in Kombination mit der Art des gewählten elastischen Materials sowohl die Flexibilität als auch die Stabilität des elastischen Elementes 3 bestimmt.The fastening element shown in Fig. 1a to 1d according to a first embodiment of the present invention for the acoustically decoupled connection of a ball pin connected to a first component 1 to a second component 2 has a circular cylindrical elastic element 3 which is firmly connected to a rigid connecting part 4 made of metal or hard plastic. The cylindrical outer surface of the elastic element 3 made of soft plastic or rubber is provided with a circumferential groove-like constriction 5 at a height of approximately Vz of the total height of the elastic element 3, as viewed from the connecting part 4 in the direction of the elastic element 3. The constriction 5, in combination with the type of elastic material selected, determines both the flexibility and the stability of the elastic element 3.
Wie insbesondere aus der Fig. 1a ersichtlich, besitzt das elastische Element 3 eine mit ihrem Mittelpunkt auf der Mittelachse der Zylinderumfangsfläche des elastischen Elementes 3 befindliche, kugelförmige Aussparung 6 zur Aufnahme des kugelförmig ausgebildeten Abschnitt eines Kugelbolzens. Die Aussparung 6 ist auf der dem Verbindungsteil 4 gegenüberliegenden Seite des elastischen Elementes 3 mit einer sich zu einer Montageöffnung 8 erweiterten Zutrittsöffnung 7, durch welche der Kugelbolzen in das elastische Element 3 einführbar ist, versehen. Wie aus Fig. 1b hervorgeht, ist der Hohlraum, bestehend aus der kugelförmigen Aussparung 6 und der kegelstumpfförmigen Zutrittsöffnung 7 so dimensioniert, dass der Kugelbolzen um den durch seineAs can be seen in particular from Fig. 1a, the elastic element 3 has a spherical recess 6, with its center point on the center axis of the cylinder peripheral surface of the elastic element 3, for receiving the spherical section of a ball pin. The recess 6 is provided on the side of the elastic element 3 opposite the connecting part 4 with an access opening 7 which widens into an assembly opening 8 and through which the ball pin can be inserted into the elastic element 3. As can be seen from Fig. 1b, the cavity, consisting of the spherical recess 6 and the frustoconical access opening 7, is dimensioned such that the ball pin can be moved around the area defined by its
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Längsachse und die Längsachse des zylinderförmigen elastischen Elementes 3 definierten Winkel schwenkbar ist.Longitudinal axis and the longitudinal axis of the cylindrical elastic element 3 can be pivoted at an angle defined.
Das Verbindungsteil 4 ist mit der kreisflächenförmigen Grundfläche eines Antriebsab-Schnitts 9 an der der Montageöffnung 8 gegenüberliegenden Seite des elastischen E-lementes 3 fest angebracht und weist ein senkrecht von dem Antriebsabschnitt 9 abstehenden Befestigungsmittel 10 in Form eines Gewindestutzens auf. Um ein Eindrehen des Befestigungselementes in das zweite Bauteil 2 mittels eines Drehwerkzeuges zu ermöglichen, ist der Außenumfang des Antriebsabschnitts 9 des Verbindungsteiles 4 z.B. als Außensechskant ausgebildet.The connecting part 4 is firmly attached to the circular base of a drive section 9 on the side of the elastic element 3 opposite the mounting opening 8 and has a fastening means 10 in the form of a threaded connector that protrudes perpendicularly from the drive section 9. In order to enable the fastening element to be screwed into the second component 2 using a turning tool, the outer circumference of the drive section 9 of the connecting part 4 is designed, for example, as an external hexagon.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Befestigungselement gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das elastische Element 3 mit einem kreisringförmigen Verbindungsteil 4 verbunden, durch dessen Öffnung eine standardisierte Innensechskantschraube als Befestigungsmittel 10 zum Einschrauben in eine Gewindebohrung des zweiten Bauteils 2 gesteckt werden kann. Ein formschlüssiger Eingriff eines entsprechenden Drehwerkzeuges in die Vertiefung 11 der Innensechskantschraube wird durch einen zylindrischen Kanal 12, welcher sich zwischen der kugelförmigen Aussparung 6 und der Kopfseite der Innensechskantschraube befindet, von der Montageöffnung 8 aus ermöglicht.In the fastening element shown in Fig. 2 according to a further embodiment of the present invention, the elastic element 3 is connected to a circular ring-shaped connecting part 4, through the opening of which a standardized hexagon socket screw can be inserted as a fastening means 10 for screwing into a threaded hole in the second component 2. A positive engagement of a corresponding turning tool in the recess 11 of the hexagon socket screw is made possible by a cylindrical channel 12, which is located between the spherical recess 6 and the head side of the hexagon socket screw, from the assembly opening 8.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20021128 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20060103 |