DE-102024132374-A1 - Axiale Toleranzausgleichsanordnung, eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen damit sowie ein Verbindungs- und ein Herstellungsverfahren dafür

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine axiale Toleranzausgleichsanordnung 1 zum selbsttätigen Ausgleich von Toleranzen zwischen einem ersten A und einem zweiten Bauteil B, welche die folgenden Merkmale aufweist: ein Mutternelement 10, vorzugsweise ein ringförmiges Mutternelement, mit einer radial äußeren Befestigungsstruktur, insbesondere einer Bajonettstruktur, die in einer Bauteilöffnung 90, insbesondere einer Schlüssellochgeometrie, des ersten Bauteils A befestigbar ist, und einem inneren Mutterngewinde 22 einer ersten Gangrichtung, eine Hohlschraube 40 mit einem Kopf 44 und einem hohlzylindrischen Schaft 42, der an einer radialen Außenseite ein Verstellgewinde 52 passend zum Mutterngewinde 22 und an einer radialen Innenseite ein Befestigungsgewinde 56 mit einer der ersten entgegengesetzten zweiten Gangrichtung aufweist, welches mit einer Befestigungsschraube 80 zweiter Gangrichtung zusammenwirkt, sodass das erste A und das zweite Bauteil B über die Toleranzausgleichsanordnung 1 aneinander befestigbar sind, wobei der hohlzylindrische Schaft 42 an einem dem kopfabgewandten axialen Ende einen Demontageschutz 60 aufweist, mit dem während einer Installation des Toleranzausgleichsanordnung 1 ein Ausschrauben der Hohlschraube 40 aus dem Mutternelement 10 verhindert ist.

Inventors

• Gunnar Lindner
• Sandra Steffenfauseweh

Assignees

• Böllhoff Verbindungstechnik GmbH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (13)

1. Eine axiale Toleranzausgleichsanordnung (1) zum selbsttätigen Ausgleich von Toleranzen zwischen einem ersten (A) und einem zweiten Bauteil (B), welche die folgenden Merkmale aufweist: a. ein Mutternelement (10), vorzugsweise ein ringförmiges Mutternelement, mit einer radial äußeren Befestigungsstruktur (12), insbesondere einer Bajonettstruktur, die in einer Bauteilöffnung (O1), insbesondere einer Schlüssellochgeometrie (90), des ersten Bauteils (A) befestigbar ist, und einem inneren Mutterngewinde (22) einer ersten Gangrichtung, b. eine Hohlschraube (40) mit einem Kopf (44) und einem hohlzylindrischen Schaft (42), der an einer radialen Außenseite ein Verstellgewinde (52) passend zum Mutterngewinde (22) und an einer radialen Innenseite ein Befestigungsgewinde (56) mit einer der ersten entgegengesetzten zweiten Gangrichtung aufweist, welches mit c. einer Befestigungsschraube (80) zweiter Gangrichtung zusammenwirkt, sodass das erste (A) und das zweite Bauteil (B) über die Toleranzausgleichsanordnung (1) aneinander befestigbar sind, wobei d. der hohlzylindrische Schaft (42) an einem dem kopfabgewandten axialen Ende einen Demontageschutz (60) aufweist, mit dem während einer Installation des Toleranzausgleichsanordnung (1) ein Ausschrauben der Hohlschraube (40) aus dem Mutternelement (10) verhindert ist.
2. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 1 , in der das ringförmige Muttemelement (10) und die Hohlschraube (40) aus Kunststoff bestehen und vorzugsweise einen Glasfaseranteil im Bereich von 25-65%, vorzugsweise 45-55%, bevorzugt 50%, aufweisen.
3. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in der der Demontageschutz (60) aus einer umlaufenden Schaftwand (60) oder mindestens zwei Axialstegen (64) besteht, die sich in axialer Richtung der Hohlschraube (40) erstrecken und die thermisch radial aufweitbar sind, sodass sich mindestens ein freies Ende der Schaftwand (60) oder der Axialstege (64) über einen Innendurchmesser D 1 des Muttemelements (10) radial hinaus erstreckt.
4. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 1 oder 2 , in der der Demontageschutz (60) aus mindestens zwei Axialstegen (66) besteht, die sich in axialer Richtung der Hohlschraube (40) und jeweils mit konstanter oder zunehmender radialer Breite konisch zu einem freien Ende hin erstrecken.
5. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 4 , deren mindestens zwei Axialstege (66) eine radiale Innen- und eine radiale Außenseite aufweisen, deren Innenseite sich annähernd parallel und deren Außenseite sich radial auswärts geneigt zu einer Längsachse der Hohlschraube (40) erstreckt.
6. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 5 , deren mindestens zwei Axialstege (66) an einer radialen Innenseite kein Gewinde aufweisen, sodass die Befestigungsschraube (80) eine Drehhemmung durch die Axialstege (66) erfährt und/oder diese stärker radial auswärts versetzt als mit Gewinde.
7. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 1 oder 2 , in der der Demontageschutz (60) aus mindestens zwei Axialstegen (68) besteht, die sich in axialer Richtung der Hohlschraube (40) erstrecken und jeweils an einer radialen Außenseite radial auswärts einen, vorzugsweise umfänglich verlaufenden, Radialsteg (70) aufweisen.
8. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 7 , in der mindestens zwei Radialstege (70) derart in Bezug zueinander angeordnet sind, dass sie einen umfänglich verlaufenden Gewindesteg bilden.
9. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in der das Befestigungsgewinde (56) der Hohlschraube (40) in Form eines umspritzten metallischen Gewindeeinsatzes (74) in den hohlzylindrischen Schaft (42) eingeformt ist.
10. Eine Verbindung eines ersten Bauteils (A) und eines dazu beabstandeten zweiten Bauteils (B) mit der Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche und einer Befestigungsschraube.
11. Die Verbindung gemäß Patentanspruch 10 , in der das erste Bauteil (A) eine Schlüssellochgeometrie (90) aufweist, in der das Mutternelement (10) angeordnet ist.
12. Ein Verbindungsverfahren eines ersten Bauteils (A) mit einer Schlüssellochgeometrie (90) mit einem dazu beabstandeten zweiten Bauteil (B) mit einer Bauteilöffnung (O2) mit einer Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der Patentansprüche 1 - 9 , das die folgenden Schritte aufweist: a. Befestigen (a) des Mutternelements (10) mit der darin vormontierten Hohlschraube (40) in der Öffnung (O1), vorzugsweise eine Schlüssellochgeometrie (90), des ersten Bauteils (A), b. Anordnen (b) der Bauteilöffnung (02) des zweiten Bauteils (B) gegenüber dem Befestigungsgewinde (56) der Hohlschraube (40) und Einschrauben (c) einer Befestigungsschraube (80), die sich durch die Bauteilöffnung (O2) erstreckt, in das Befestigungsgewinde (56), c. Drehen (d) der Befestigungsschraube (80) und dadurch Mitdrehen der Hohlschraube (40), bis diese an dem zweiten Bauteil (B) anliegt und d. Festziehen (e) der Befestigungsschraube (80) im Befestigungsgewinde (56), wenn sich der Kopf (44) der Hohlschraube am zweiten Bauteil (B) abstützt.
13. Ein Herstellungsverfahren der Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der Patentansprüche 1 - 9 , dass die folgenden Schritte aufweist: a. Bereitstellen (S1) einer Spritzgussform für das Mutternelement (10) und für die Hohlschraube (40), b. Spritzgießen (S2) des Muttemelements (10) und der Hohlschraube (40), c. Entformen (S3) des Muttemelements (10) und der Hohlschraube (40), und d. vorzugsweise Vorinstallieren (S4) der Hohlschraube (40) in dem Mutternelement (10).

Description

1. Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft eine axiale Toleranzausgleichsanordnung zum selbsttätigen Ausgleich von axialen Toleranzen zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil, eine Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen mithilfe der axialen Toleranzausgleichsanordnung, ein entsprechendes Verbindungsverfahren sowie ein Herstellungsverfahren für die axiale Toleranzausgleichsanordnung. 2. Hintergrund der Erfindung Im Stand der Technik sind verschiedene Toleranzausgleichsanordnungen bekannt, mit deren Hilfe zwei Bauteile in einem Abstand zueinander aneinander befestigbar sind. Diese Toleranzausgleichsanordnungen folgen unterschiedlichen technischen Prinzipien. DE 10 2010 048 239 A1 beschreibt ein erstes Bauteil mit einer hohlzylindrischen Befestigungsausnehmung. In diese Befestigungsausnehmung lässt sich eine Toleranzausgleichshülse einschieben. Nachfolgend wird durch eine Öffnung eines zweiten Bauteils eine Befestigungsschraube in diese Toleranzausgleichshülse eingeschraubt. Mit dem Einschraubevorgang weitet sich die Toleranzausgleichshülse radial auf und verklemmt sich auf diese Art in der Befestigungsausnehmung des ersten Bauteils. Gleichzeitig wird das zweite Bauteil gegen die Toleranzausgleichshülse gezogen, um die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil herzustellen. Gemäß der technischen Lehre der europäischen Patentanmeldung 0 414 162 A1 wird zunächst in der Öffnung des ersten Bauteils ein Verankerungsteil mit einem Hohlschaft angeordnet. In diesen Hohlschaft wird dann über ein Gewinde ein Distanzstück so weit eingeschraubt, dass es einen vorhandenen Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil ausgleicht. Durch das Einschrauben der Befestigungsschraube durch die Öffnung des zweiten Bauteils in das Distanzstück wird das Distanzstück dübelartig aufgeweitet. Auf diese Weise erfolgt einerseits das Befestigen des zweiten Bauteils an dem Distanzstück verankert in der Verankerungsanordnung und ein klemmendes radiales Aufweiten des Distanzstücks, um die eingestellte Toleranz zwischen dem ersten den zweiten Bauteil zu fixieren. Diese Konstruktion ist relativ aufwendig, da beispielsweise kein selbsttätiger Toleranzausgleich beim Einschrauben der Befestigungsschraube erfolgt. Vielmehr sind zunächst das Verankerungsstück im ersten Bauteil zu befestigen und nachfolgend durch Schrauben in gleicher Gangrichtung wie der Befestigungsschraube das Distanzstück auf den auszugleichenden Abstand zwischen den Bauteilen einzustellen. Nachfolgend kann es beim Eindrehen in der Befestigungsschraube passieren, dass das Distanzstück weiter in das Verankerungsteil eingedreht wird, wodurch sich wieder die auszugleichende Toleranz der Toleranzausgleichsanordnung verringert. Somit hat diese Anordnung nicht nur von ihrer Anzahl der Teile sondern auch von ihrer Art der Anwendung Nachteile, die die Taktzeit zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen erhöht. Um einen selbsttätigen axialen Toleranzausgleich zwischen zwei Bauteilen bei deren Verbindung zu realisieren, schlägt der Stand der Technik Toleranzausgleichsanordnungen vor, in denen Gewindepaarungen unterschiedlicher Gangrichtung und ein Mitschlepper miteinander kombiniert werden. Diese sind beispielsweise in EP 2 049 807 B1, DE 10 2020 216 324 A1, EP 1 780 424 A1 beschrieben. Gerade die Integration einer Mitschlepperanordnung in zwei ineinandergreifende Gewindehülsen mit unterschiedlichen Gewindepaarungen erhöht den Herstellungsaufwand derartiger axialer Toleranzausgleichsanordnungen. Denn häufig besteht der Mitschlepper aus einem anderen Material als die miteinander zu verbindenden Gewindehülsen. Nichtsdestotrotz haben diese Anordnungen den Vorteil, dass sie sich ohne zusätzlichen Installationsaufwand in den Verbindungsprozess integrieren lassen, da beim Befestigen der zueinander beabstandeten Bauteile die Toleranzausgleichsanordnung selbsttätig und nachfolgend mechanisch belastbar den Abstand zwischen den beiden Bauteilen stützend ausgleicht. Das europäische Patent EP 1 304 489 B1 vereinfacht derart bekannte axiale Toleranzausgleichsanordnung mit selbsttätigem Toleranzausgleich weiter. Denn die offenbarte Toleranzausgleichsanordnung besteht lediglich aus einer Schraube, einer Mutter und einer Ausgleichsbuchse. Die Schraube, die Mutter und die Ausgleichsbuchse sind so ausgebildet, dass sie eine rechtsgängige Gewindepaarung und eine linksgängige Gewindepaarung aufweisen. Ferner besitzt die Ausgleichsbuchse einen Klemmabschnitt, der mit der Schraube eine Reibschlussverbindung eingehen kann. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Schraube beim Einschraubvorgang zunächst die Ausgleichsbuchse durch Reibschluss mitdreht und hierdurch entgegen der Einsteckrichtung aus der Mutter heraus schraubt, bis sich die Ausgleichsbuchse nach erfolgtem Toleranzausgleich an dem ersten Bauteil anlegt. Nachfolgend wird dann die Schraube unter Überwindung des Reibschlusses direkt oder indirekt mit der Mutter verschraubt. Diese Kons