DE102020133763A1

DE102020133763A1 - Toleranzausgleichsanordnung

Info

Publication number: DE102020133763A1
Application number: DE102020133763.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Kahre; Thomas Funke
Original assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Current assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-06-23
Also published as: US11933345B2; US20230392626A1; WO2022128448A1; CN116583679A

Abstract

Eine Toleranzausgleichsanordnung (1) zum Befestigen eines ersten Bauteils (A) an einem zweiten Bauteil (B) mit selbsttätigem Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten Bauteil (A) und dem zweiten Bauteil (B), die die folgenden Merkmale aufweist: eine Basiseinheit (3) mit einem Käfigelement (10), einem Basiselement (30) und einer Mutter (40), die benachbart zu einem ersten axialen Ende (32) des Basiselements (30) im Käfigelement (10) drehfest und schwimmend gelagert angeordnet ist, und eine Verstelleinheit (5), die eine Gewindehülse (50) mit Außengewinde und einen darin angeordneten Mitschlepper (70) mit einem radial einwärts ragenden Federarm (72) umfasst, wobei das Außengewinde der Gewindehülse (50) mit dem Innengewinde der Mutter (40) eine erste Gewindepaarung einer ersten Gangrichtung bildet, wobei die Verstelleinheit (5) einen axialen Fortsatz (76) entgegen der ersten Gangrichtung aufweist, der mit der Basiseinheit (3) eine Ausdrehsicherung der Verstelleinheit (5) bildet, während eine Befestigungsschraube (7) durch eine Öffnung der Basiseinheit (3) und der Verstelleinheit (5) einsetzbar ist, die über eine zweite Gewindepaarung einer der ersten entgegengesetzten zweiten Gangrichtung in das Innengewinde (36) des Basiselements (30) einschraubbar ist und mit der Verstelleinheit (5) über den Mitschlepper (70) durch eine lösbare Mitschleppverbindung verbindbar ist, um beim Eindrehen der Befestigungsschraube (7) die Verstelleinheit (5) mitzudrehen und dadurch in Anlage mit dem zweiten Bauteil (B) zu bewegen.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Toleranzausgleichsanordnung zum Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil mit selbsttätigem Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung ein erstes Bauteil in Kombination mit einer Toleranzausgleichsanordnung, ein erstes und ein zweites Bauteil, die über eine Toleranzausgleichsanordnung mittels einer Schraube aneinander befestigt sind sowie ein Herstellungsverfahren einer Toleranzausgleichsanordnung.
2. Hintergrund der Erfindung
Toleranzausgleichsanordnungen sind in großer Vielfalt bekannt. Sie bestehen üblicherweise aus einer Verstellbuchse mit einem sogenannten Mitschleppabschnitt, der mit einer Befestigungsschraube eine Reibschlussverbindung eingehen kann. Beim Drehen der Befestigungsschraube wird daher die Verstellbuchse mitgedreht, bis sie sich an eines der beiden Bauteile anlegt, worauf dann beim Weiterdrehen der Befestigungsschraube und entsprechender Erhöhung des Drehmoments die Reibschlussverbindung überwunden wird, sodass dann die beiden Bauteile durch die Befestigungsschraube über die Verstellbuchse miteinander verspannt werden können.
In dieser Hinsicht beschreibt DE 20 2012 102 440 U1 ein Toleranzausgleichselement mit mindestens zwei Stützkörpern, die derart miteinander in Gewindeeingriff stehen, dass das Axialmaß des Toleranzausgleichselements durch relative Verdrehung der Stützkörper verstellbar ist. Mindestens einer der Stützkörper weist eine Schraubenfeder auf, die aus einem Draht mit nicht rechteckigem Querschnitt gewickelt ist und das Gewinde dieses Stützkörpers bildet. Das Toleranzausgleichselement wird mittels Klauen in einem Bauteil gehalten, das eine Gewindebohrung zum Eingriff mit einer Befestigungsschraube aufweist.
Ein weiteres Toleranzausgleichselement ist in DE 10 2012 110 352 A1 beschrieben. Dieses Toleranzausgleichselement umfasst mindestens zwei Stützkörper, von denen mindestens einer eine schraubenförmig verlaufende Stützfläche aufweist, über die sich die Stützkörper so aneinander abstützen, dass das Axialmaß des Toleranzausgleichselements durch relative Verdrehung der Stützkörper verstellbar ist. Mindestens einer der Stützkörper ist eine Schraubenfeder und der sich daran abstützende Stützkörper weist einen Steg auf, der zwischen die Windungen der Schraubenfeder greift. Auch hier ist das Toleranzausgleichselement mittels Klauen in dem Bauteil befestigt, wobei das Bauteil eine Gewindebohrung zum Eingriff mit einer Befestigungsschraube aufweist.
DE 10 2013 216 716 A1 beschreibt eine weitere Toleranzausgleichsvorrichtung. Hier umfasst die Toleranzausgleichsvorrichtung ein Grundelement, welches eine axiale Richtung definiert, ein Ausgleichselement, welches zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen den zu verbindenden Bauteilen relativ zum Grundelement bewegbar ist, und ein Sicherungsmittel zur Sicherung des Ausgleichselements gegen eine Bewegung relativ zum Grundelement. Das Sicherungsmittel ist unabhängig von einer Bewegung des Ausgleichselements relativ zum Grundelement lösbar.
Ein erster Nachteil dieser Anordnungen ist, dass der Mitschleppabschnitt nicht schwimmend gelagert ist. Daher ist eine Fehlausrichtung der Befestigungsschraube beim Einsetzen in das Verstellelement nicht ausgleichbar. Diese Toleranzausgleichsanordnungen erfordern daher ein hohes Maß an Präzision bei der Verwendung.
Eine weitere Befestigungsanordnung mit Toleranzausgleich ist in WO 2010/022841 A1 beschrieben. Die Anordnung weist ein Aufnahmeelement und ein Verstellelement auf, das über eine erste Gewindepaarung einer ersten Gangrichtung mit dem Aufnahmeelement verschraubbar ist. Durch eine Öffnung von Aufnahmeelement und Verstellelement ist eine Befestigungsschraube einsetzbar, die über eine zweite Gewindepaarung einer der ersten entgegengesetzten zweiten Gangrichtung in das Aufnahmeelement einschraubbar und mit den Verstellelement durch eine lösbare Mitschleppverbindung verbindbar ist. Auf diese Weise wird beim Drehen der Befestigungsschraube das Verstellelement mitgedreht und dadurch in Anlage mit dem zweiten Bauteil bewegt. Das Verstellelement besteht aus einem innerhalb eines Gewindeelements drehfest und schwimmend angeordneten Mitschlepper, sodass eine Fehlausrichtung der Befestigungsschraube beim Einsetzen in das Verstellelement ausgleichbar ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen ist, dass es bei der Verwendung dazu kommen kann, dass die Verstelleinheit aus der Basiseinheit herausgeschraubt wird. In diesem Fall ist es häufig nicht mehr möglich, die Verstelleinheit erneut in Gewindeeingriff mit der Basiseinheit zu bringen. Eine Demontage der Anordnung bzw. ein zerstörungsfreies Entfernen oder Zurückbauen ist daher nicht mehr realisierbar.
Um dieses Problem zu lösen und das Herausschrauben einer Verstelleinheit aus einer Basiseinheit zu verhindern, sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt. So beschreibt EP 0 543 046 A1 eine Schraubeinheit, die der ein- und feststellbaren Überbrückung von Distanzen zwischen Bauteilen dient. Sie besteht aus einem Schraubenzapfen mit einer Zentralbohrung, einer darauf aufgedrehten Schraubenmutter und einer diese in Einstelllage haltenden Sicherung. Um mit der ein separates Bauelement darstellende Schraubeinheit einen größeren Verstellbereich abdecken zu können, ist die Schraubenmutter als eine ein Innengewinde aufweisende Stützhülse mit bereichsweise angeordneten Stellflächen ausgebildet, in welche der ebenfalls Stellflächen aufweisende Schraubenzapfen etwa bündig eindrehbar ist.
Eine ähnliche Schraubeinheit ist in EP 0 886 071 A1 beschrieben. Hier ist die Stützhülse an ihrem einem Stellkragen zugekehrten Ende mit einem nach innen vorspringenden, das Innengewinde aufweisenden Ringkragen versehen, während am freien Ende des Schraubenzapfens ein Anschlagglied als Ausdrehsicherung angeordnet ist. Um neben einer Höhenjustierung auch eine Verschiebung quer zur Höhenrichtung vornehmen zu können, ist die Stützhülse an einem gegenüber einem Distanzbauteil fixierten Schiebestützglied quer zur Längsachse der Schraubeinheit verschiebbar festgelegt.
Aus DE 10 2005 037 192 A1 ist eine baukastenartig zusammengesetzte Verspannvorrichtung bekannt. Die Vorrichtung zur verspannenden Befestigung zweier Bauteile in einer Abstandslage zueinander umfasst einen Steigungsflächen aufweisenden Grundkörper, der in einem Haltering steckt, mit dem die Vorrichtung am ersten Bauteil befestigbar ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Distanzkörper, der auf den Steigungsflächen aufliegende Gegensteigungsflächen und ein Federelement besitzt, dessen Federzungen in reibschlüssige Mantelflächenanlage gegen eine die Vorrichtung durchdringende, die beiden Bauteile miteinander verbindende Verbindungsschraube treten können, um durch die Drehung der Verbindungsschraube den Distanzkörper in eine Abstützstellung zu verlagern, in welcher ein auf dem Distanzkörper drehfest aufgesteckter Anschlagring gegen das zweite Bauteil tritt. Der Anschlagring ist in einer Grundstellung der Vorrichtung von einer Transportsicherung drehgehemmt gehalten. Die Transportsicherung ist von einer dem Grundkörper zugeordneten Sicherungskappe ausgebildet.
Eine weitere Toleranzausgleichsanordnung mit Ausdrehsicherung ist aus DE 10 2012 007 996 A1 bekannt. Die Toleranzausgleichsanordnung umfasst ein an einem ersten Bauteil befestigbares Grundelement und ein hiermit in einem Gewindeeingriff stehendes und drehbar gelagertes Ausgleichselement, welches durch eine Drehbewegung relativ zum Grundelement entlang einer axialen Auszugsrichtung beweglich ist. Der Gewindeeingriff weist ferner eine Arretierung auf, die bei Erreichen einer vorgegebenen Auszugsposition des Ausgleichselements gegenüber dem Grundelement zum Blockieren einer weiteren Drehbewegung des Ausgleichselements relativ zum Grundelement ausgebildet ist.
Gemäß EP 2 951 447 A1 ist eine Kompensationsmutter vorgesehen, die durch eine Kombination eines Oberteils, einer oder mehrerer Zwischenmuttern und eines Basisclips oder einer Mutter gebildet wird. Das Oberteil, die eine oder die mehreren Zwischenmuttern und der Basisclip oder die Mutter sind jeweils mit Gewinden versehen, die eine gegenseitige Verbindung und ein gegenseitiges Zurückziehen oder Ausdehnen mittels eines einzelnen Schraubvorgangs ermöglichen. Alle Gewinde sind jeweils mit Anschlägen versehen, die ihre relative Verschiebung begrenzen.
Eine Vorrichtung zur Verbindung eines Strukturelements mit einem Halteelement in einem Abstand zueinander mittels einer Verbindungsschraube ist in WO 2015/131218 A1 beschrieben. Die Vorrichtung umfasst ein Distanzausgleichelement, das eine Längsbohrung zum Durchtritt der Verbindungsschraube aufweist, und ein in der Längsbohrung angeordnetes, durch einen Reibschluss mit der Verbindungsschraube verbindbares Mitnahmeelement, so dass das Distanzausgleichelement durch Eindrehen der Verbindungsschraube in eine den Abstand zwischen dem Strukturelement und dem Halteelement überbrückende Anschlagstellung überführbar ist. Das Distanzausgleichelement ist über eine Gewindeverbindung mit einem Einsatzteil verbunden, das einen innerhalb des Strukturelements anordenbaren Befestigungsabschnitt zur Verklebung mit dem Strukturelement aufweist.
DE 10 2015 103 491 A1 beschreibt eine Distanzmutter. Die Distanzmutter zur Verbindung von zueinander beabstandeten Befestigungsabschnitten von zwei Bauteilen umfasst einen ein Innengewinde für eine Schraube ausbildenden Gewindeteil und ein ein Gewinde und eine Durchgangsöffnung ausbildendes Zwischenstück. Das Gewindeteil und das Zwischenstück sind derart miteinander verbindbar oder verbunden, dass zwischen diesen ein Aufnahmeraum für den Befestigungsabschnitt eines ersten Bauteils ausgebildet ist und das Innengewinde und die Durchgangsöffnung in dem Zwischenstück fluchtend angeordnet sind. Weiterhin ist ein Distanzstück mit einem Gewinde vorgesehen, das mit dem Gewinde des Zwischenstücks verschraubbar ist und eine zu dem Innengewinde fluchtend ausgerichtete Durchgangsöffnung sowie eine das eine Ende der Durchgangsöffnung des Distanzstücks integrierende Kontaktfläche aufweist, die zur Anlage an dem Befestigungsabschnitt des zweiten Bauteils vorgesehen ist. Die Distanzmutter kann eine Gewindesicherung aufweisen, durch die ein Herausschrauben des Distanzstücks aus dem Zwischenstück ausgehend von mindestens einer Sicherungsstellung verhindert wird oder zumindest einer (im Vergleich zu einer normalen Handhabungskraft) erhöhten Handhabungskraft bedarf. Dabei kann die Sicherungsstellung am Ende und/oder am Anfang des Herausschraubwegs des Distanzstücks angeordnet sein.
Schließlich geht aus WO 2018/054785 A1 ein Toleranzausgleichselement für eine Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen mittels einer durch das Toleranzausgleichselement hindurch gesteckten Verbindungsschraube hervor. Das Toleranzausgleichselement weist ein inneres und ein äußeres Gewindeteil, die miteinander in Gewindeeingriff stehen und zusammen einen in der Länge verstellbaren Abstandshalter bilden, und eine in dem inneren Gewindeteil gehaltene Hülse auf, die ein Federelement in einer Position hält, in der es mit dem Umfang der durchgesteckten Verbindungsschraube in Reibberührung kommt. Weiterhin ist eine Ausdrehsicherung in der Form eines Ringes vorgesehen, der sich drehbar an einem Ende des Abstandshalters abstützt und mindestens einen axial in die Hülse ragenden Arm aufweist, der am freien Ende eine nach außen gekröpfte Klaue bildet, an der ein an der Hülse gebildeter Anschlag anstößt, wenn ein maximaler Ausschraubweg des inneren Gewindeteils erreicht ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine alternative Konstruktion einer Toleranzausgleichsanordnung bereitzustellen, die im Hinblick auf die bekannten Stand der Technik Toleranzausgleichsanordnungen optimiert ist, insbesondere im Hinblick auf die Ausdrehsicherung.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Toleranzausgleichsanordnung zum Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil mit selbsttätigen Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, ein erstes Bauteil in Kombination mit einer Toleranzausgleichsanordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10, ein erstes und ein zweites Bauteil, die über die Toleranzausgleichsanordnung mittels einer Befestigungsschraube aneinander befestigt sind, gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 11 sowie ein Herstellungsverfahren einer Toleranzausgleichsanordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den anhängigen Patentansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Toleranzausgleichsanordnung zum Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil mit selbsttätigem Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil, weist die folgenden Merkmale auf: Basiseinheit mit einem Käfigelement, das im Inneren eine Durchgangsöffnung sowie an seiner Außenseite eine Befestigungsstruktur zur Befestigung in dem ersten Bauteil aufweist, einem Basiselement, das mit einem ersten axialen Ende in dem Käfigelement angeordnet ist und am entgegengesetzten zweiten axialen Ende ein Innengewinde aufweist, und einer Mutter, die benachbart zum ersten axialen Ende des Basiselements im Käfigelement drehfest und schwimmend gelagert angeordnet ist, wobei die Mutter ein Innengewinde bereitstellt, und eine Verstelleinheit, die eine Gewindehülse mit Außengewinde und einen darin angeordneten Mitschlepper mit mindestens einem radial einwärts ragenden Federarm umfasst, wobei das Außengewinde der Gewindehülse mit dem Innengewinde der Mutter eine erste Gewindepaarung einer ersten Gangrichtung bildet, wobei die Verstelleinheit einen axialen Fortsatz entgegen der ersten Gangrichtung aufweist, der mit der Basiseinheit eine Ausdrehsicherung der Verstelleinheit bildet, während eine Befestigungsschraube durch eine Öffnung der Basiseinheit und der Verstelleinheit einsetzbar ist, die über eine zweite Gewindepaarung einer der ersten entgegengesetzten zweiten Gangrichtung in das Innengewinde des Basiselements einschraubbar ist und mit der Verstelleinheit über den Mitschlepper durch eine lösbare Mitschleppverbindung verbindbar ist, um beim Eindrehen der Befestigungsschraube die Verstelleinheit mitzudrehen und dadurch in Anlage mit dem zweiten Bauteil zu bewegen.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Toleranzausgleichsanordnung anhand ihrer Verwendung illustriert. Dabei wird davon ausgegangen, dass die erfindungsgemäße Toleranzausgleichsanordnung bereits in einem ersten Bauteil befestigt ist. Eine solche Befestigung erfolgt über die Befestigungsstruktur des Käfigelements. Beispielsweise weist das Käfigelement als Befestigungsstruktur zwei einander gegenüberliegend angeordnete Federarme sowie umfänglich versetzt dazu zwei Haltestrukturen auf, die jeweils durch zwei Vorsprünge gebildet sind. Ein erster Vorsprung der Haltestrukturen ist dabei benachbart zum ersten Ende des Käfigelements angeordnet und der jeweilige zweite Vorsprung weist einen Abstand zum ersten Vorsprung in axialer Richtung auf, so dass das erste Bauteil in dem dazwischen gebildeten Spalt anordenbar ist. Zudem weisen die ersten Vorsprünge eine umfängliche Erstreckung sowie eine Erstreckung radial auswärts auf, die größer ist als die umfängliche Erstreckung der zweiten Vorsprünge.
Ein so gestaltetes Käfigelement kann beispielsweise in einer runden Öffnung im ersten Bauteil befestigt werden, die zwei gegenüberliegende zusätzliche Ausbuchtungen oder Aussparungen aufweist. Dazu werden die Haltestrukturen, insbesondere die zweiten Vorsprünge der Haltestrukturen, mit den zusätzlichen Ausbuchtungen oder Aussparungen ausgerichtet und das Käfigelement wird in diesem Zustand in das Bauteil eingesetzt, bis die ersten Vorsprünge am ersten Bauteil anliegen. In diesem Zustand greifen die Federarme teilweise in die Öffnung im ersten Bauteil ein. Nun wird das Käfigelement gedreht, bis die Federarme in die zusätzlichen Ausbuchtungen oder Aussparungen einschnappen. In diesem Zustand ist eine Auszugsicherung durch die Haltestrukturen bereitgestellt, da das erste Bauteil jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsprung angeordnet ist. Die Federarme in den zusätzlichen Aussparungen der Öffnung stellen eine Verdrehsicherung bereit.
Alternativ kann das Käfigelement auch eine Außenform mit einem Außengewinde aufweisen. Mittels dieses Außengewindes kann das Basiselement in eine entsprechende kreisförmige Öffnung im ersten Bauteil eingeschraubt werden.
Über dem ersten Bauteil wird ein zweites Bauteil angeordnet, wobei eine Öffnung im zweiten Bauteil vorzugsweise mit der Öffnung im ersten Bauteil ausgerichtet ist. Eine Befestigungsschraube, vorzugsweise aus Metall, wird zur Befestigung des zweiten Bauteils durch die Öffnung im zweiten Bauteil geführt und gelangt in Eingriff mit dem Mitschlepper der Verstelleinheit. Die Befestigungsschraube bildet mit dem Mitschlepper, der vorzugsweise aus Kunststoff besteht, eine lösbare Mitschleppverbindung, um beim Drehen der Befestigungsschraube die Verstelleinheit mitzudrehen und dadurch die Verstelleinheit zwecks Toleranzausgleich in Anlage mit dem zweiten Bauteil zu bewegen. Beim Weiterdrehen der Befestigungsschraube, bei dem mit einer entsprechenden Erhöhung des Drehmoments die Mitschleppverbindung überwunden wird, gelangt die Befestigungsschraube mit dem Innengewinde des Basiselements in Eingriff, sodass dann die beiden Bauteile durch die Befestigungsschraube über die Verstelleinheit miteinander verspannt werden können.
Das Käfigelement, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht, bildet zusammen mit dem Basiselement und der Mutter, die vorzugsweise aus Metall bestehen, die sogenannte Basiseinheit. Die Basiseinheit besteht also aus drei Bauteilen. Um das Basiselement und die Mutter in dem Käfigelement in axialer Richtung zu sichern, weist das Käfigelement vorzugsweise eine Raststruktur im Inneren auf. Auf diese Weise können beispielsweise das erste axiale Ende des Basiselements und die Mutter zwischen einer Stufe im Inneren des Käfigelements und der Raststruktur, die beispielsweise durch einen oder mehrere Rasthaken gebildet ist, gehalten werden.
Das Basiselement und die Mutter bestehen bevorzugt aus dem gleichen Metall, beispielsweise Stahl. Wichtig ist, dass das Basiselement und die Mutter drehfest im Käfigelement angeordnet sind, damit sie bei einem Eindrehen oder Ausdrehen der Gewindehülse und der Befestigungsschraube nicht mitdrehen. Hierzu weisen das Basiselement und die Mutter vorzugsweise eine rotationshemmende Außenkontur auf, die im Zusammenwirken mit der entsprechenden Innenkontur des Käfigelements das Mitdrehen des Basiselements und der Mutter verhindert. Eine solche rotationshemmende Außenkontur kann beispielsweise jede beliebige eckige oder unrunde Außenkontur aber auch jede beliebige runde Außenkontur mit einem Vorsprung sein, der in eine Aussparung im Käfigelement eingreift und so ein Mitdrehen verhindert.
Die Mutter wirkt mit der Gewindehülse der Verstelleinheit, die vorzugsweise ebenfalls aus Metall besteht, zusammen und bildet so die erste Gewindepaarung der ersten Gangrichtung. Beispielsweise sind das Innengewinde der Mutter und das Außengewinde der Gewindehülse jeweils ein Linksgewinde. Das Basiselement wirkt mit der Befestigungsschraube zusammen und bildet so die zweite Gewindepaarung der zweiten Gangrichtung, bezogen auf die durch ein Linksgewinde definierte erste Gangrichtung wird die zweite Gangrichtung dann durch ein Rechtsgewinde definiert.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Toleranzausgleichsanordnung ist zunächst, dass verglichen mit einer reinen Kunststoff-Toleranzausgleichsanordnung höhere Festigkeiten der Verbindung zwischen den zu verbindenden Bauteilen erzielbar sind. Dies wird insbesondere aufgrund der ersten und der zweiten Gewindepaarung aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, erzielt.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die schwimmend gelagert angeordnete Mutter im Käfigelement. Denn auf diese Weise ist eine Fehlausrichtung der Befestigungsschraube beim Einsetzen in die Verstelleinheit ausgleichbar. Da die Mutter schwimmend gelagert ist, ist die Verstelleinheit insgesamt schwimmend angeordnet und in der Lage, bezogen auf ihre Längsachse radiale bzw. laterale Ausgleichsbewegungen innerhalb des Käfigelements auszuführen.
Schließlich stellt der axiale Fortsatz der Verstelleinheit entgegen der ersten Gewinderichtung, d.h. in Richtung des zweiten Endes des Basiselements, den Vorteil bereit, dass eine Ausdrehsicherung der Verstelleinheit aus der Mutter der Basiseinheit vorhanden ist. Der axiale Fortsatz ist, wie später unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen diskutiert, insbesondere ein integraler Bestandteil der Verstelleinheit und wird nicht durch ein eigenständiges Bauteil gebildet. Zudem wird die Ausdrehsicherung der Verstelleinheit im belasteten Anschlag- oder Endzustand auf Zug belastet, was ebenfalls anhand der bevorzugten Ausführungsformen verdeutlicht wird. Im Ergebnis wird mit diesem Aufbau somit eine besonders effektive, integrierte Ausdrehsicherung bereitgestellt, die eine kostengünstige und vorteilhafte Alternative zu den bekannten Ausdrehsicherungen bereitstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Toleranzausgleichsanordnung weist das Käfigelement radial innen benachbart zu einer Durchgangsöffnung zwei einander gegenüberliegend angeordnete Rasthaken auf, so dass das erste axiale Ende des Basiselements und die Mutter zwischen den Rasthaken und einer Stufe im Inneren des Käfigelements in axialer Richtung verliersicher angeordnet sind. Wie bereits oben aufgezeigt handelt es sich hierbei um eine Möglichkeit, die Raststruktur im Inneren des Käfigelements zu gestalten und das Basiselement sowie die Mutter verliersicher darin anzuordnen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Toleranzausgleichsanordnung weist der Mitschlepper den axialen Fortsatz auf, so dass der Mitschlepper mit einem ersten axialen Ende benachbart zu einem ersten axialen Ende der Gewindehülse angeordnet ist. In diesem Zusammenhang weist der axiale Fortsatz vorzugsweise zumindest teilweise einen radial nach außen über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse ragenden Vorsprung auf. Mit anderen Worten steht der am Mitschlepper gebildete axiale Fortsatz aus der Gewindehülse in Einsetzrichtung der Befestigungsschraube bzw. in Richtung des zweiten axialen Endes des Basiselements vor. Da sich der radial nach außen ragende Vorsprung am axialen Fortsatz nicht nur über den Innendurchmesser der Gewindehülse sondern auch über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse hinaus erstreckt, liegt dieser Vorsprung in einem Endzustand beispielsweise am Innengewinde der Mutter an. Auf diese Weise blockiert der Vorsprung somit besonders effektiv ein Herausschrauben der Gewindehülse aus der Mutter.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Toleranzausgleichsanordnung weist der Mitschlepper zwei axiale Fortsätze auf, von denen jeder einen radial nach außen über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse ragenden Vorsprung aufweist, wobei die axialen Fortsätze vorzugsweise umfänglich versetzt zu zwei Federarmen des Mitschleppers angeordnet sind. Anders ausgedrückt weist der Mitschlepper vorzugsweise dieselbe Anzahl an axialen Fortsätzen wie an Federarmen auf. Die Federarme und die axialen Fortsätze sind vorteilhafterweise umfänglich im Wechsel angeordnet. Mit dieser Gestaltung kann der Mitschlepper besonders effektiv an die zu realisierende Verbindung angepasst werden.
Vorteilhafterweise umfasst die Verstelleinheit weiterhin eine Scheibe benachbart zu einem zweiten axialen Ende der Gewindehülse, wobei der Mitschlepper mittels Presssitz und/oder mittels Formschluss in und/oder an der Gewindehülse gehalten wird. Vorzugsweise besteht die Scheibe, wie auch die Gewindehülse, aus Metall, beispielsweise demselben Metall und insbesondere Stahl. Im Hinblick auf die Anordnung des Mitschlepper mittels Presssitz in der Gewindehülse wird auf die Anmeldung DE 10 2007 037 242 A1 verwiesen. Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass es sich bei einem Presssitz um einen Reibschluss und somit um eine reibschlüssige Verbindung handelt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das zweite axiale Ende des Mitschleppers bündig mit einer ersten Seite der Scheibe angeordnet ist. Eine zweite der ersten Seite gegenüberliegende Seite der Scheibe liegt an der Gewindehülse an. Durch diese Gestaltung liegt im eingebauten Zustand die Scheibe bzw. Anlagescheibe am zweiten Bauteil an, so dass eine verbesserte Kraftübertragung realisiert ist.
Vorteilhafterweise umfasst der Mitschlepper benachbart zum zweiten axialen Ende mindestens einen radialen Vorsprung, vorzugsweise zwei einander gegenüberliegend angeordnete radiale Vorsprünge, wobei der mindestens eine radiale Vorsprung mit einer Aussparung der Scheibe zusammenwirkt. Neben einer lagerichtigen Montage des Mitschleppers in der Scheibe und somit in der Verstelleinheit ist auf dieser Weise eine Verdrehsicherung des Mitschleppers in der Scheibe realisiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Toleranzausgleichsanordnung bestehen das Basiselement, die Mutter, die Gewindehülse und die Scheibe aus Metall und das Käfigelement sowie der Mitschlepper vorzugsweise aus Kunststoff, wie oben bereits aufgezeigt. Auf diese Weise ist einerseits eine hohe Stabilität aufgrund der Metallelemente realisierbar, während die Kunststoffelemente andererseits für eine wirtschaftlich herstellbare Toleranzausgleichsanordnung sorgen.
Ein erfindungsgemäßes erstes Bauteil weist eine erfindungsgemäße Toleranzausgleichsanordnung auf, wobei die Toleranzausgleichsanordnung in dem ersten Bauteil mittels der Befestigungsstruktur des Käfigelements befestigt ist. Zu diesem Zweck weist das Käfigelement der erfindungsgemäßen Toleranzausgleichsanordnung zwei einander gegenüberliegend angeordnete Federarme sowie umfänglich versetzt dazu zwei Haltestrukturen auf, die jeweils durch zwei Vorsprünge gebildet sind. In einer alternativen Ausführungsform sind das Käfigelement und damit die Toleranzausgleichsanordnung mittels eines Gewindes in der Öffnung im ersten Bauteil befestigbar. Gemäß einer weiteren Alternative ist als Befestigungsstruktur auch jegliche Art von Raststruktur verwendbar, wie sie in einer Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannt sind. Im Ergebnis weist das erste Bauteil in Kombination mit der Toleranzausgleichsanordnung die oben beschriebenen Vorteile der Toleranzausgleichsanordnung auf, so dass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
Erfindungsgemäß sind ein erstes und ein zweites Bauteil über eine Ausführungsform der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Toleranzausgleichsanordnung sowie mittels einer Befestigungsschraube aneinander befestigt. Die Befestigungsschraube besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl. Auf diese Weise stellt auch die zweite Gewindepaarung der zweiten Gangrichtung eine Metall-Metall-Verbindung dar. Die aneinander befestigten Bauteile weisen ebenfalls die oben beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Toleranzausgleichsanordnung auf, so dass auch in diesem Zusammenhang auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Toleranzausgleichsanordnung umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Basiseinheit bestehend aus einem Käfigelement, einem Basiselement und einer Mutter, Bereitstellen einer Verstelleinheit, die eine Gewindehülse mit einem Außengewinde und einen Mitschlepper mit mindestens einem radial einwärts ragenden Federarm umfasst, danach Einschrauben der Gewindehülse in die Mutter, wobei das Außengewinde der Gewindehülse mit dem Innengewinde der Mutter eine erste Gewindepaarung einer ersten Gangrichtung bildet, wobei die Verstelleinheit einen axialen Fortsatz entgegen der ersten Gangrichtung aufweist, der mit der Basiseinheit eine Ausdrehsicherung der Verstelleinheit bildet. Mit der erfindungsgemäß hergestellten Toleranzausgleichsanordnung sind die oben beschriebenen Vorteile realisierbar, so dass erneut auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt des Bereitstellens der Basiseinheit ein Aufbiegen von Rasthaken im Inneren des Käfigelements sowie ein Einsetzen des Basiselements und der Mutter in das Käfigelement, so dass das Basiselement mit einem ersten axialen Ende in dem Käfigelement angeordnet ist und die Mutter benachbart zum ersten axialen Ende des Basiselements im Käfigelement drehfest und schwimmend gelagert angeordnet ist, wobei die Rasthaken nach dem Einsetzen des Basiselements und der Mutter eine Verliersicherung für das Basiselement und die Mutter in axialer Richtung bereitstellen. Auf diese Weise werden das Basiselement und die Mutter verliersicher im Käfigelement angeordnet.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Verfahren den Schritt umfasst: Bereitstellen einer Scheibe benachbart zu einem zweiten axialen Ende der Gewindehülse und Einsetzen des Mitschleppers in die Gewindehülse und die Scheibe, wobei der Mitschlepper den axialen Fortsatz aufweist, so dass der Mitschlepper mit einem ersten axialen Ende benachbart zu einem ersten axialen Ende der Gewindehülse angeordnet ist. In diesem Zusammenhang weist der axiale Fortsatz vorzugsweise zumindest teilweise einen radial nach außen über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse ragenden Vorsprung auf. Mit anderen Worten steht der am Mitschlepper gebildete axiale Fortsatz aus der Gewindehülse in Einsetzrichtung der Befestigungsschraube hervor. Da sich der radial nach außen ragende Vorsprung am axialen Fortsatz nicht nur über den Innendurchmesser sondern auch über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse hinaus erstreckt, liegt dieser Vorsprung in einem belasteten oder Sicherungszustand beispielsweise am Innengewinde der Mutter an. Auf diese Weise blockiert der Vorsprung somit besonders effektiv ein Herausschrauben der Gewindehülse aus der Mutter.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens ist der Mitschlepper mittels Presssitz und/oder mittels Formschluss in und/oder an der Gewindehülse gehalten. Im Hinblick auf die Anordnung des Mitschlepper mittels Presssitz in der Gewindehülse wird erneut auf die Anmeldung DE 10 2007 037 242 A1 verwiesen.
Schließlich ist es im Hinblick auf das Herstellungsverfahren bevorzugt, dass das Basiselement, die Mutter, die Gewindehülse und die Scheibe aus Metall bestehen und das Käfigelement sowie der Mitschlepper vorzugsweise aus Kunststoff. Mit dieser Materialkombination ist einerseits eine besonders stabile Metall-Metall-Gewindepaarung realisierbar, insbesondere wenn die Befestigungsschraube ebenfalls aus Metall besteht. Andererseits ist die Toleranzausgleichsanordnung aufgrund der vorhandenen Kunststoffelemente weiterhin wirtschaftlich herstellbar.
Figurenliste
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen dabei gleiche Bauteile und/oder Elemente. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Toleranzausgleichsanordnung,
2 eine teilweise Schnittansicht der Ausführungsform gemäß 1,
3 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß 1,
4 eine Draufsicht auf ein Käfigelement der Ausführungsform gemäß 1,
5 eine Explosionsansicht einer Basiseinheit der Ausführungsform gemäß 1,
6 eine Schnittansicht der Basiseinheit gemäß 5,
7 eine Explosionsansicht einer Verstelleinheit der Ausführungsform gemäß 1 in Verbindung mit der Basiseinheit gemäß 6,
8 eine Schnittansicht der in die Basiseinheit eingesetzten Verstelleinheit gemäß 7,
9 eine perspektivische Ansicht eines Mitschleppers gemäß der Ausführungsform der Toleranzausgleichsanordnung gemäß 1,
10 eine Ansicht des Mitschleppers gemäß 9 von unten,
11 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts des Mitschleppers gemäß 10,
12 eine Seitenansicht des Mitschleppers gemäß 9,
13 eine Draufsicht auf den Mitschlepper gemäß 9,
14 eine Schnittansicht des Mitschleppers gemäß 9,
15 eine Draufsicht auf eine Öffnung im ersten Bauteil,
16 eine teilweise Schnittansicht einer Ausführungsform der Toleranzausgleichsanordnung im eingebauten Zustand,
17 eine perspektivische Schnittansicht der Ausdrehsicherung in der Ausführungsform gemäß 1,
18 eine Schnittansicht der Ausdrehsicherung gemäß 17 und
19 ein schematischer Verfahrensablauf einer Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens der Toleranzausgleichsanordnung.

5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer Toleranzausgleichsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Bei der Toleranzausgleichsanordnung 1 handelt es sich um eine Anordnung zum Befestigen eines ersten Bauteils A an einem zweiten Bauteil B mit selbsttätigem Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten Bauteil A und dem zweiten Bauteil B.
Bezug nehmend auf die 1 bis 3 besteht die Toleranzausgleichsanordnung 1 aus einer Basiseinheit 3 und einer Verstelleinheit 5. Die Basiseinheit 3 wird gebildet durch ein Käfigelement 10, ein Basiselement 30 und eine Mutter 40. Somit besteht die Basiseinheit 3 aus drei separaten Bauteilen. Die Verstelleinheit 5 umfasst eine Gewindehülse 50, eine Anlagescheibe oder Scheibe 60 sowie einen Mitschlepper 70. Dementsprechend besteht die Verstelleinheit 5 ebenfalls aus drei separaten Bauteilen.
In der diskutierten Ausführungsform bestehen das Käfigelement 10 sowie der Mitschlepper 70 aus Kunststoff und wurden beispielsweise mittels Spritzguss hergestellt. Die verbleibenden Bauteile Basiselement 30, Mutter 40, Gewindehülse 50 und Scheibe 60 bestehen aus Metall. Anderen Materialien sind möglich, in Abhängigkeit von dem gewünschten Einsatzgebiet und den zu realisierenden Eigenschaften der Toleranzausgleichsanordnung 1.
Eine Befestigung der Toleranzausgleichsanordnung 1 in dem ersten Bauteil A erfolgt mittels einer an der Außenseite des Käfigelements 10 vorhandenen Befestigungsstruktur. Insbesondere in den 1 und 2 ist ersichtlich, dass das Käfigelement 10 als Befestigungsstruktur zwei Haltestrukturen aufweist, die jeweils durch einen ersten Vorsprung 12 und einen zweiten Vorsprung 14 gebildet sind. Weiterhin sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Federarme 16 vorgesehen, die umfänglich versetzt zu dem ersten 12 und dem zweiten Vorsprung 14 angeordnet sind. Der erste Vorsprung 12 der Haltestruktur ist benachbart zum ersten Ende des Käfigelements 10 angeordnet und der zweite Vorsprung 14 weist einen Abstand zum ersten Vorsprung in axialer Richtung auf, so dass das erste Bauteil A in dem dazwischen gebildeten Spalt anordenbar ist. Der erste Vorsprung 12 weist sowohl eine umfängliche Erstreckung wie auch eine Erstreckung radial auswärts auf, die größer ist als die jeweilige Erstreckung des zweiten Vorsprungs 14.
Ein so gestaltetes Käfigelement 10 kann beispielsweise in einer runden Öffnung 90 im ersten Bauteil A befestigt werden, die zwei gegenüberliegende zusätzliche Ausbuchtungen oder Aussparungen 92 aufweist. Eine entsprechende Öffnung 90 im ersten Bauteil A ist in 15 gezeigt. Zur Befestigung werden die zweiten Vorsprünge 14 mit den zusätzlichen Ausbuchtungen oder Aussparungen 92 ausgerichtet und das Käfigelement 10 wird in diesem Zustand in das erste Bauteil A eingesetzt, bis die ersten Vorsprünge 12 am ersten Bauteil A anliegen. In diesem Zustand greifen die Federarme 16 teilweise in die Öffnung 90 im ersten Bauteil A ein.
Nun wird das Käfigelement 10 gedreht, bis die Federarme 16 in die zusätzlichen Ausbuchtungen oder Aussparungen 92 einschnappen. In diesem Zustand ist eine Auszugsicherung in axialer Richtung durch die ersten 12 und zweiten Vorsprünge 14 bereitgestellt, da das erste Bauteil A jeweils zwischen dem ersten 12 und dem zweiten Vorsprung 14 angeordnet ist. Die Federarme 16 in den zusätzlichen Aussparungen 92 der Öffnung 90 stellen eine Verdrehsicherung bereit.
Bezug nehmend auf die 4 bis 8 wird der Aufbau der Toleranzausgleichsanordnung 1 anhand des Zusammenbaus der einzelnen Bauteile erläutert. So zeigt 4 eine Draufsicht auf das Käfigelement 10. Hierbei ist erkennbar, dass das Käfigelement 10 eine Aussparung 18 aufweist. Diese dient zur lagerichtigen Montage, so dass Käfigelement 10 und dadurch später auch die Toleranzausgleichsanordnung 1 automatisiert verarbeitbar ist.
Im Inneren weist das Käfigelement 10 eine Durchgangsöffnung und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Rasthaken 20 auf. Die Rasthaken 20 dienen der Befestigung eines ersten axialen Endes 32 des Basiselements 30 sowie der Mutter 40. Denn mittels der Rasthaken 20 können das erste axiale Ende 32 des Basiselements 30 und die Mutter 40 zwischen den Rasthaken 20 und einer im Inneren des Käfigelements 10 gebildeten Stufe in axialer Richtung fixiert oder in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkt werden.
Um eine weitere Fixierung des Basiselements 30 im Inneren des Käfigelements 10 zu ermöglichen, weist das Käfigelement 10 eine Begrenzungsstruktur 22 auf. Im dargestellten Beispiel ist diese durch zwei radial nach innen ragende Vorsprünge gebildet. Die Funktionsweise wird insbesondere unter Berücksichtigung von 7 deutlich.
Weiterhin umfasst das Käfigelement 10 einen Anschlag 24 sowie eine Transportsicherung 26, die im Ausgangszustand mit einem Nocken 64 der Scheibe 60 der Verstelleinheit 5 zusammenwirkt. Dies wird später ebenfalls unter Bezugnahme auf 7 deutlich.
Nun Bezug nehmend auf 5 erfolgt ein Einsetzen des Basiselements 30 sowie der Mutter 40 in das Käfigelement 10. Hierzu werden die Rasthaken 20 zunächst aufgebogen. Danach wird zuerst das Basiselement 30 mit einem zweiten axialen Ende 34 voran in das Käfigelement 10 eingesetzt. Wie aus 6 ersichtlich weist das zweite axiale Ende 34 des Basiselements 30 außen eine Fase auf, um das Einsetzen zu erleichtern. Im Inneren des Basiselements 30 ist am zweiten axialen Ende 34 ein Innengewinde 36 vorhanden, das bei Verwendung mit einer Befestigungsschraube 7 in Eingriff steht.
Ein erstes axiales Ende 32 des Basiselements 30 liegt nach dem Einsetzen auf einer im Inneren des Käfigelements 10 gebildeten Stufe auf. Wichtig ist, dass das Basiselement 30 drehfest im Käfigelement 10 angeordnet ist, damit es bei einem Eindrehen oder Ausdrehen der Befestigungsschraube 7 nicht mitdreht. Hierzu weist das Basiselement 30 als rotationshemmende Außenkontur eine Außenkontur in Form eines Sechskants auf. In Verbindung mit der im Käfigelement 10 vorhandenen Begrenzungsstruktur 22 sowie der Rasthaken 20 wird eine Rotation des Basiselements 30 so verhindert.
Benachbart zum ersten axialen Ende 32 des Basiselements 30 wird die Mutter 40 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel weist die Mutter 40 ebenfalls die Außenkontur eines Sechskants auf. Die obigen Ausführungen zur Verhinderung der Rotation des Basiselements 30 gelten daher analog für die Mutter 40. Hierbei ist zu beachten, dass die Mutter 40 insbesondere über die Rasthaken 20 im Käfigelement 10 drehfest aber gleichzeitig schwimmend gelagert darin angeordnet ist. Denn auf diese Weise ist eine Fehlausrichtung der Befestigungsschraube 7 beim Einsetzen in die Verstelleinheit 5 ausgleichbar. Da die Mutter 40 schwimmend gelagert ist, ist die Verstelleinheit 5 insgesamt schwimmend angeordnet und in der Lage, bezogen auf ihre Längsachse radiale bzw. laterale Ausgleichsbewegungen innerhalb des Käfigelements 10 auszuführen.
Die zusammengebaute Basiseinheit 3 ist in 6 im Schnitt gezeigt.
Nun Bezug nehmend auf 7 wird die Verstelleinheit 5 bestehend aus der Gewindehülse 50, der Scheibe 60 und dem Mitschlepper 70 in die Basiseinheit 3 aus Käfigelement 10, Basiselement 30 und Mutter 40 eingesetzt. Dazu wird zunächst die Gewindehülse 50 mit einem ersten axialen Ende 52 voran in die Mutter 40 eingeschraubt, vorzugsweise bis ein definierter Überstand des zweiten axialen Endes 54 der Gewindehülse 50 vorhanden ist. Das Innengewinde der Mutter 40 und das Außengewinde der Gewindehülse 50 bilden somit die erste Gewindepaarung der ersten Gangrichtung. Beispielsweise sind das Innengewinde der Mutter 40 und das Außengewinde der Gewindehülse 50 jeweils ein Linksgewinde.
Um die Montage zu vereinfachen weist die Gewindehülse 50 sowohl an ihre ersten axialen Ende 52 wie auch an ihrem zweiten axialen Ende 54 eine Fase auf. Denn die Zuordnung des ersten 52 und des zweiten axialen Endes 54 ergibt sich erst beim Einschrauben der Gewindehülse 50 in die Mutter 40.
Anschließend wird die Scheibe 60 auf dem zweiten axialen Ende 54 der Gewindehülse 50 angeordnet. Die Ausrichtung der Scheibe 60 erfolgt dabei so, dass ein Nocken 64 zwischen dem Anschlag 24 und der Transportsicherung 26 des Käfigelements 10 angeordnet ist. Zur Orientierung kann in diesem Zusammenhang beispielsweise die Aussparung 18 im Käfigelement 10 dienen.
In einem letzten Schritt wird der Mitschlepper 70 in die Gewindehülse 50 eingesetzt. Bevor dieser Schritt erläutert wird, wird jedoch zunächst der Aufbau des Mitschleppers 70 anhand der 9 bis 14 diskutiert.
Der Mitschlepper 70 weist in bekannter Weise zwei Federarme 72 auf, die einander gegenüberliegen angeordnet sind. Mittels der Federarme 72 wird bei Verwendung eine reibschlüssige Mitschleppverbindung mit der Befestigungsschraube 7 erzielt, wobei die Befestigungsschraube 7 die Federarme 72 entsprechend radial nach außen drückt.
Im Unterschied zu bisher bekannten Mitschleppern weist der Mitschlepper 70 gemäß der dargestellten Ausführungsform zwei axiale Fortsätze 76 an einem ersten axialen Ende 74 auf. Die axialen Fortsätze 76 erstrecken sich somit entgegen der ersten Gangrichtung oder, anders ausgedrückt und auf die später Toleranzausgleichsanordnung 1 bezogen, in Richtung des zweiten axialen Endes 34 des Basiselements 30.
Am ersten axialen Ende 74 verfügen die zwei axialen Fortsätze 76 jeweils über einen radial nach außen ragenden Vorsprung 78. Die Dimensionierung der axialen Fortsätze 76 sowie der Vorsprünge 78 ergibt sich aus der gewünschten Funktionsweise. So müssen die axialen Fortsätze 76 eine Länge aufweisen, die ausreicht, dass das erste axiale Ende 74 des Mitschleppers 70 bei Verwendung über das erste axiale Ende 52 der Gewindehülse 50 hervorsteht. Die am ersten axialen Ende 74 gebildeten Vorsprünge 78 müssen sich radial auswärts soweit erstrecken, dass sie ein Herausschrauben der Gewindehülse 50 aus der Mutter 40 verhindern. Daher ist es nicht ausreichend, wenn die Vorsprünge 78 sich lediglich über den Innendurchmesser der Gewindehülse 50 nach außen erstrecken. Vielmehr müssen sie sich mindestens über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse 50 erstrecken. Auf diese Weise wird eine Ausdrehsicherung bereitgestellt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass sich die Vorsprünge 78 im Endzustand in das Innengewinde der Mutter 40 einschneiden und dort festklemmen.
Weiterhin umfasst der Mitschlepper 70 benachbart zum zweiten axialen Ende 80 zwei radiale Vorsprünge 82, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und die mit zwei Aussparungen 62 der Scheibe 60 zusammenwirken. Neben einer lagerichtigen Montage des Mitschleppers 70 in der Scheibe 60 und somit in der Verstelleinheit 5 ist auf dieser Weise eine Verdrehsicherung des Mitschleppers 70 in der Scheibe 60 realisiert.
Nun wieder Bezug nehmend auf 7 werden zum Einsetzen des Mitschleppers 70 zunächst die axialen Fortsätze 76 zusammengedrückt. Mit dem ersten axialen Ende 74 voran wird der Mitschlepper 70 dann in die Gewindehülse 50 vom zweiten axialen Ende 54 her eingesetzt. Im montierten Zustand sind die Vorsprünge 82 am zweiten axialen Ende 80 des Mitschleppers 70 in den Aussparungen 62 der Scheibe 60 angeordnet und das zweite axialen Ende 80 des Mitschleppers 70 schließt bündig mit der Scheibe 60 ab. Zudem befinden sich die Vorsprünge 78 am ersten axialen Ende 74 des Mitschleppers 70 außerhalb der Gewindehülse 50 benachbart zum ersten axialen Ende 52 der Gewindehülse 50. Dabei wird der Mitschlepper 70 mittels Presssitz sowie mittels Formschluss in der Gewindehülse 50 gehalten. Im Hinblick auf die Anordnung des Mitschlepper 70 mittels Presssitz in der Gewindehülse 50 wird auf die Anmeldung DE 10 2007 037 242 A1 verwiesen. Hierbei ist zu beachten, dass der Formschluss nicht nur in radialer Richtung sondern auch aufgrund des Vorsprungs 78 sowie der Ausgestaltung des zweiten axialen Endes 80 in axialer Richtung vorliegt.
Der Vollständigkeit halber zeigt 8 eine Schnittansicht der so gebildeten Toleranzausgleichsanordnung 1.
Nun Bezug nehmend auf 16 wird der Einbauzustand der Toleranzausgleichsanordnung 1 erläutert. Wie oben erläutert wurde das Käfigelement 10, und somit die Toleranzausgleichsanordnung 1, in der Öffnung 90 im ersten Bauteil A befestigt. Dementsprechend stehen die Federarme 16 mit den Aussparungen 92 in Eingriff und das erste Bauteil A ist zwischen dem ersten 12 und dem zweiten Vorsprung 14 angeordnet.
Über dem ersten Bauteil A ist ein zweites Bauteil B angeordnet, wobei eine Öffnung im zweiten Bauteil vorzugsweise mit der Öffnung 90 im ersten Bauteil A ausgerichtet ist. Eine Befestigungsschraube 7, vorzugsweise aus Metall, wird zur Befestigung des zweiten Bauteils B durch die Öffnung im zweiten Bauteil B geführt und gelangt in Eingriff mit dem Mitschlepper 70 der Verstelleinheit 5. Die Befestigungsschraube 7 bildet mit dem Mitschlepper 70 aufgrund der Federarme 72 eine lösbare Mitschleppverbindung, um beim Drehen der Befestigungsschraube 7 die Verstelleinheit 5 mitzudrehen und dadurch die Verstelleinheit 5 zwecks Toleranzausgleich in Anlage mit dem zweiten Bauteil B zu bewegen. Beim Weiterdrehen der Befestigungsschraube 7, bei dem mit einer entsprechenden Erhöhung des Drehmoments die Mitschleppverbindung überwunden wird, gelangt die Befestigungsschraube mit dem Innengewinde 36 des Basiselements 30 in Eingriff, sodass dann die beiden Bauteile durch die Befestigungsschraube 7 über die Verstelleinheit 5 miteinander verspannt werden können. Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass in dem dargestellten Beispiel eine Distanzscheibe 9 zwischen einem Kopf der Befestigungsschraube 7 und dem zweiten Bauteil B vorgesehen ist.
Ausgehend von der obigen Erläuterung wirkt das Basiselement 30 somit mit der Befestigungsschraube 7 zusammen und bildet so die zweite Gewindepaarung der zweiten Gangrichtung, bezogen auf die durch ein Linksgewinde definierte erste Gangrichtung wird die zweite Gangrichtung dann durch ein Rechtsgewinde definiert. Da aufgrund der anfänglich erläuterten bevorzugten Materialwahl sowohl die erste als auch die zweite Gewindepaarung aus Metall bestehen, sind verglichen mit einer reinen Kunststoff-Toleranzausgleichsanordnung höhere Festigkeiten der Verbindung zwischen den zu verbindenden Bauteilen A, B erzielbar.
In den 17 und 18 ist zur Verdeutlichung der Funktionsweise der durch die Vorsprünge 78 am Mitschlepper 70 gebildeten Ausdrehsicherung ein Ausschnitt der Toleranzausgleichsanordnung 1 an der Mutter 40 gezeigt. Hier befindet sich das erste axiale Ende 52 der Gewindehülse 50 bereits in Eingriff mit der Mutter 40. Ein weiteres Herausdrehen der Gewindehülse 50 aus der Mutter 40 wird durch die Vorsprünge 78 des Mitschleppers 70 am ersten axialen Ende 74 verhindert. Aufgrund der Erstreckung der Vorsprünge 78 radial auswärts über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse 50 hinaus stellen diese beispielsweise Klemmflächen bereit, die sich in das Innengewinde der Mutter 40 einschneiden und dort festklemmen. Ein weiteres Herausdrehen der Verstelleinheit 5 aus der Basiseinheit 3 ist somit verhindert.
Abschließend und unter Bezugnahme auf 19 wird eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens der Toleranzausgleichsanordnung 1 erläutert. Zunächst erfolgt in einem ersten Schritt A ein Bereitstellen einer Basiseinheit 3 bestehend aus einem Käfigelement 10, einem Basiselement 30 und einer Mutter 40. Der Schritt des Bereitstellens der Basiseinheit umfasst dabei in Schritt D ein Aufbiegen von Rasthaken 20 im Inneren des Käfigelements 10 sowie in Schritt E ein Einsetzen des Basiselements 30 und der Mutter 40 in das Käfigelement 10. Das Einsetzen erfolgt so, dass das Basiselement 30 mit einem ersten axialen Ende 32 in dem Käfigelement 10 angeordnet ist und die Mutter 40 benachbart zum ersten axialen Ende 32 des Basiselements 30 im Käfigelement 10 drehfest und schwimmend gelagert angeordnet ist. Wie oben erläutert stellen die Rasthaken 20 nach dem Einsetzen des Basiselements 30 und der Mutter 40 eine Verliersicherung für das Basiselement 30 und die Mutter 40 in axialer Richtung bereit.
Ein Bereitstellen einer Verstelleinheit 5, die eine Gewindehülse 50 mit einem Außengewinde und einen Mitschlepper 70 mit einem radial einwärts ragenden Federarm 72 umfasst, erfolgt in Schritt B.
In Schritt C wird die Gewindehülse 50 in die Mutter 40 eingeschraubt, wobei das Außengewinde der Gewindehülse 50 mit dem Innengewinde der Mutter 40 eine erste Gewindepaarung einer ersten Gangrichtung bildet.
In Schritt F wird eine Scheibe 60 benachbart zu einem zweiten axialen Ende 54 der Gewindehülse 50 bereitgestellt. Ein Einsetzen des Mitschleppers 70 in die Gewindehülse 50 und die Scheibe 60 erfolgt in Schritt G, wobei der Mitschlepper 70 einen axialen Fortsatz 76 aufweist, so dass der Mitschlepper 70 mit einem ersten axialen Ende 74 benachbart zu einem ersten axialen Ende 52 der Gewindehülse 50 angeordnet ist. Der axiale Fortsatz 76 bildet mit der Basiseinheit 3 eine Ausdrehsicherung der Verstelleinheit 5. Vorzugsweise wird der Mitschlepper 70 mittels Presssitz und/oder mittels Formschluss in und/oder an der Gewindehülse 50 gehalten. Im Hinblick auf die Anordnung des Mitschleppers 70 mittels Presssitz in der Gewindehülse 50 wird erneut auf die Anmeldung DE 10 2007 037 242 A1 verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: Toleranzausgleichsanordnung
3: Basiseinheit
5: Verstelleinheit
7: Befestigungsschraube
9: Scheibe
10: Käfigelement
12: erster Vorsprung
14: zweiter Vorsprung
16: Federarm
18: Aussparung
20: Rasthaken
22: Begrenzungsstruktur
24: Anschlag
26: Transportsicherung
30: Basiselement
32: erstes axiales Ende
34: zweites axiales Ende
36: Innengewinde
40: Mutter
50: Gewindehülse
52: erstes axiales Ende
54: zweites axiales Ende
60: Scheibe
62: Aussparung
64: Nocken
70: Mitschlepper
72: Federarm
74: erstes axiales Ende
76: axialer Fortsatz
78: Vorsprung am axialen Fortsatz
80: zweites axiales Ende
82: Vorsprung am zweiten axialen Ende
90: Öffnung
92: Aussparung
A: erstes Bauteil
B: zweites Bauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202012102440 U1 [0003]
DE 102012110352 A1 [0004]
DE 102013216716 A1 [0005]
WO 2010/022841 A1 [0007]
EP 0543046 A1 [0009]
EP 0886071 A1 [0010]
DE 102005037192 A1 [0011]
DE 102012007996 A1 [0012]
EP 2951447 A1 [0013]
WO 2015/131218 A1 [0014]
DE 102015103491 A1 [0015]
WO 2018/054785 A1 [0016]
DE 102007037242 A1 [0033, 0042, 0067, 0076]

Claims

Eine Toleranzausgleichsanordnung (1) zum Befestigen eines ersten Bauteils (A) an einem zweiten Bauteil (B) mit selbsttätigem Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten Bauteil (A) und dem zweiten Bauteil (B), die die folgenden Merkmale aufweist: a. eine Basiseinheit (3) mit a1. einem Käfigelement (10), das im Inneren eine Durchgangsöffnung sowie an seiner Außenseite eine Befestigungsstruktur zur Befestigung in dem ersten Bauteil (A) aufweist, a2. einem Basiselement (30), das mit einem ersten axialen Ende (32) in dem Käfigelement (10) angeordnet ist und am entgegengesetzten zweiten axialen Ende (34) ein Innengewinde (36) aufweist, und a3. einer Mutter (40), die benachbart zum ersten axialen Ende (32) des Basiselements (30) im Käfigelement (10) drehfest und schwimmend gelagert angeordnet ist, wobei die Mutter (40) ein Innengewinde bereitstellt, und b. eine Verstelleinheit (5), die eine Gewindehülse (50) mit Außengewinde und einen darin angeordneten Mitschlepper (70) mit mindestens einem radial einwärts ragenden Federarm (72) umfasst, wobei das Außengewinde der Gewindehülse (50) mit dem Innengewinde der Mutter (40) eine erste Gewindepaarung einer ersten Gangrichtung bildet, wobei c. die Verstelleinheit (5) einen axialen Fortsatz (76) entgegen der ersten Gangrichtung aufweist, der mit der Basiseinheit (3) eine Ausdrehsicherung der Verstelleinheit (5) bildet, während d. eine Befestigungsschraube (7) durch eine Öffnung der Basiseinheit (3) und der Verstelleinheit (5) einsetzbar ist, die über eine zweite Gewindepaarung einer der ersten entgegengesetzten zweiten Gangrichtung in das Innengewinde (36) des Basiselements (30) einschraubbar ist und mit der Verstelleinheit (5) über den Mitschlepper (70) durch eine lösbare Mitschleppverbindung verbindbar ist, um beim Eindrehen der Befestigungsschraube (7) die Verstelleinheit (5) mitzudrehen und dadurch in Anlage mit dem zweiten Bauteil (B) zu bewegen.
Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 1, wobei das Käfigelement (10) radial innen benachbart zu einer Durchgangsöffnung zwei einander gegenüberliegend angeordnete Rasthaken (20) aufweist, so dass das erste axiale Ende (32) des Basiselements (30) und die Mutter (40) zwischen den Rasthaken (20) und einer Stufe im Inneren des Käfigelements (10) in axialer Richtung verliersicher angeordnet sind.
Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Mitschlepper (70) den axialen Fortsatz (76) aufweist, so dass der Mitschlepper (70) mit einem ersten axialen Ende (74) benachbart zu einem ersten axialen Ende (52) der Gewindehülse (50) angeordnet ist.
Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 3, wobei der axiale Fortsatz (76) zumindest teilweise einen radial nach außen über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse (50) ragenden Vorsprung (78) aufweist.
Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der Patentansprüche 3 oder 4, wobei der Mitschlepper (70) zwei axiale Fortsätze (76) aufweist, von denen jeder einen radial nach außen über den Kerndurchmesser des Außengewindes der Gewindehülse (50) ragenden Vorsprung (78) aufweist, wobei die axialen Fortsätze (76) vorzugsweise umfänglich versetzt zu zwei Federarmen (72) des Mitschleppers (70) angeordnet sind.
Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in der die Verstelleinheit (5) weiterhin eine Scheibe (60) benachbart zu einem zweiten axialen Ende (54) der Gewindehülse (50) aufweist, wobei der Mitschlepper (70) mittels Presssitz und/oder mittels Formschluss in und/oder an der Gewindehülse (50) gehalten wird.
Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 6, wobei das zweite axiale Ende (80) des Mitschleppers (70) bündig mit einer ersten Seite der Scheibe (60) angeordnet ist.
Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der Patentansprüche 6 oder 7, wobei der Mitschlepper (70) benachbart zum zweiten axialen Ende (80) mindestens einen radialen Vorsprung (82) aufweist, vorzugsweise zwei einander gegenüberliegend angeordnete radiale Vorsprünge (82), wobei der mindestens eine radiale Vorsprung (82) mit einer Aussparung (62) der Scheibe (60) zusammenwirkt.
Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Basiselement (30), die Mutter (40), die Gewindehülse (50) und die Scheibe (60) aus Metall und das Käfigelement (10) sowie der Mitschlepper (70) vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.
Ein erstes Bauteil (A) in Kombination mit einer Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Toleranzausgleichsanordnung (1) in dem ersten Bauteil (A) mittels der Befestigungsstruktur des Käfigelements (10) befestigt ist.
Ein erstes (A) und ein zweites Bauteil (B), die über die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9 und mittels einer Befestigungsschraube (7) aneinander befestigt sind.
Ein Herstellungsverfahren einer Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9, das die folgenden Schritte umfasst: a. Bereitstellen (A) einer Basiseinheit (3) bestehend aus einem Käfigelement (10), einem Basiselement (30) und einer Mutter (40), b. Bereitstellen (B) einer Verstelleinheit (5), die eine Gewindehülse (50) mit einem Außengewinde und einen Mitschlepper (70) mit mindestens einem radial einwärts ragenden Federarm (72) umfasst, danach c. Einschrauben (C) der Gewindehülse (50) in die Mutter (40), wobei das Außengewinde der Gewindehülse (50) mit dem Innengewinde der Mutter (40) eine erste Gewindepaarung einer ersten Gangrichtung bildet, wobei die Verstelleinheit (5) einen axialen Fortsatz (76) entgegen der ersten Gangrichtung aufweist, der mit der Basiseinheit (3) eine Ausdrehsicherung der Verstelleinheit (5) bildet.
Das Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 12, wobei der Schritt des Bereitstellens der Basiseinheit (3) umfasst: d. Aufbiegen (D) von Rasthaken (20) im Inneren des Käfigelements (10), e. Einsetzen (E) des Basiselements (30) und der Mutter (40) in das Käfigelement (10), so dass das Basiselement (30) mit einem ersten axialen Ende (32) in dem Käfigelement (10) angeordnet ist und die Mutter (40) benachbart zum ersten axialen Ende (32) des Basiselements (30) im Käfigelement (10) drehfest und schwimmend gelagert angeordnet ist, wobei die Rasthaken (20) nach dem Einsetzen des Basiselements (30) und der Mutter (40) eine Verliersicherung für das Basiselement (30) und die Mutter (40) in axialer Richtung bereitstellen.
Das Herstellungsverfahren gemäß einem der Patentansprüche 12 oder 13, das die weiteren Schritte umfasst: f. Bereitstellen (F) einer Scheibe (60) benachbart zu einem zweiten axialen Ende (54) der Gewindehülse (50), g. Einsetzen (G) des Mitschleppers (70) in die Gewindehülse (50) und die Scheibe (60), wobei der Mitschlepper (70) den axialen Fortsatz (76) aufweist, so dass der Mitschlepper (70) mit einem ersten axialen Ende (74) benachbart zu einem ersten axialen Ende (52) der Gewindehülse (50) angeordnet ist.
Das Herstellungsverfahren gemäß einem der Patentansprüche 12 bis 14, wobei das Basiselement (30), die Mutter (40), die Gewindehülse (50) und die Scheibe (60) aus Metall und das Käfigelement (10) sowie der Mitschlepper (70) vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.