DE-102024132390-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 (10), 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, eine Hohlschraube (40) mit einem Kopf (44) an einem ersten axialen Ende (62) der Hohlschraube (40) 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 das Befestigungsgewinde (56), vorzugsweise benachbart zu einem zweiten axialen Ende (64) der Hohlschraube (40), ein Mitschleppmittel aufweist, so dass die Befestigungsschraube (80) mit der Hohlschraube (40) über das Mitschleppmittel durch eine lösbare Mitschleppverbindung verbindbar ist, wobei ein Mitschleppmoment vorzugsweise ≤ 0,2 Nm beträgt, besonders bevorzugt ≤ 0,1 Nm, so dass bei einem Drehen der Befestigungsschraube (80) die Hohlschraube (40) mitdrehbar und in Anlage mit dem zweiten Bauteil (B) bewegbar ist und die Befestigungsschraube (80) nach Überwindung des Mitschleppmoments und Lösen der Mitschleppverbindung weiter in die Hohlschraube (40) einschraubbar ist.

Inventors

• Gunnar Lindner

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 (10), 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) an einem ersten axialen Ende (62) der Hohlschraube (40) 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. das Befestigungsgewinde (56), vorzugsweise benachbart zu einem zweiten axialen Ende (64) der Hohlschraube (40), ein Mitschleppmittel aufweist, so dass die Befestigungsschraube (80) mit der Hohlschraube (40) über das Mitschleppmittel durch eine lösbare Mitschleppverbindung verbindbar ist, wobei ein Mitschleppmoment vorzugsweise ≤ 0,2 Nm beträgt, besonders bevorzugt ≤ 0,1 Nm, so dass bei einem Drehen der Befestigungsschraube (80) die Hohlschraube (40) mitdrehbar und in Anlage mit dem zweiten Bauteil (B) bewegbar ist und die Befestigungsschraube (80) nach Überwindung des Mitschleppmoments und Lösen der Mitschleppverbindung weiter in die Hohlschraube (40) einschraubbar ist.
2. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 1 , wobei das Mitschleppmittel benachbart zum zweiten axialen Ende (64) der Hohlschraube (40), insbesondere in einem Bereich ≤ 360° des Verlaufs des Befestigungsgewindes (56) beginnend am oder benachbart zum zweiten axialen Ende (64), dadurch bereitgestellt ist, dass a) sich eine Tiefe des Befestigungsgewindes (56) verringert, und/oder b) das Befestigungsgewinde (56) zumindest teilweise unterbrochen ausgebildet ist und/oder c) die radiale Innenseite der Hohlschraube (40) benachbart zum zweiten axialen Ende (64) umfänglich und in axialer Richtung teilweise oder vollständig eben ausgebildet ist.
3. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, die weiterhin eine Transportsicherung aufweist, so dass während eines Transports der Toleranzausgleichsanordnung (1) ein unbeabsichtigtes Ausschrauben der Hohlschraube (40) aus dem Mutternelement (10) verhindert ist.
4. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 3 , wobei die Transportsicherung zusätzlich eine erste Verkontersicherung zwischen der Hohlschraube (40) und dem Mutternelement (10) bereitstellt.
5. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 3 oder 4 , wobei das Mutternelement (10) eine in axialer Richtung vorstehende Nase (24) aufweist, die in Verbindung mit einer Transportsicherungskontur (68) an einer radialen Außenseite einer schaftzugewandten Anlagefläche (48) an dem Kopf (44) der Hohlschraube (40) die Transportsicherung bildet.
6. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 5 , wobei die Transportsicherungskontur (68) in radialer Richtung in einem ersten Umfangsteilbereich (70) nicht über den Kopf (44) hervorsteht, in einem zweiten Umfangsteilbereich (72) nicht über einen die Kopfform umhüllenden Kreis hervorsteht und in einem dritten Umfangsteilbereich (74) über den umhüllenden Kreis hervorsteht.
7. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der Patentansprüche 4 bis 6 , wobei weiterhin eine zweite Verkontersicherung zwischen Hohlschraube (40) und Mutternelement (10) bereitgestellt ist.
8. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß Patentanspruch 7 , wobei die zweite Verkontersicherung dadurch gebildet ist, dass a) das Verstellgewinde (52) benachbart zum ersten axialen Ende (62) der Hohlschraube (40) nicht stetig ausläuft und/oder b) das Mutterngewinde (22) des Mutternelements (10) benachbart zu einem ersten axialen Ende des Mutternelements (10) nicht stetig ausläuft.
9. Die Toleranzausgleichsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in der das ringförmige Mutternelement (10) und die Hohlschraube (40) aus Kunststoff bestehen und vorzugsweise einen Glasfaseranteil im Bereich von 25-65%, vorzugsweise 45-55%, bevorzugt 50%, aufweisen.
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 (80).
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 bis 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 (O2) 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 bis 9 , das die folgenden Schritte aufweist: a. Bereitstellen (S1) einer Spritzgussform für das Mutternelement (10) und für die Hohlschraube (40), b. Spritzgießen (S2) des Mutternelements (10) und der Hohlschraube (40), c. Entformen (S3) des Mutternelements (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. 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. Aus DE 10 2007 037 242 A1 ist eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil mit selbsttätigem Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen den beiden Bauteilen bekannt. Die Einrichtung umfasst eine Basiseinheit, die aus einer am ersten Bauteil festlegbaren Blindnietmutter, einer Verstellgewindemutter und einem hülsenförmigen Käfig besteht, welcher die Verstellgewindemutter aufnimmt und mit der Blindnietmutter verbindet, einer Verstelleinheit, die aus einer Gewindehülse, einer Anlageplatte und einer Mitnehmerbuchse besteht, welche die Gewindehülse und die Anlageplatte verbindet, wobei die Gewindehülse der Verstelleinheit in die Verstellgewindemutter der Basiseinheit über eine erste Gewindepaarung einer ersten Gangrichtung einschraubbar ist, und einer Befestigungsschraube, die über eine zweite Gewindepaarung einer entgegengesetzten zweiten Gangrichtung in die am Bauteil festgelegte Blindnietmutter einschraubbar ist und mit der Mitnehmerbuchse eine lösbare Mitschleppverbindung bildet, um beim Drehen der Befestigungsschraube die Verstelleinheit mitzudrehen und dadurch die Anlageplatte zwecks Toleranzausgleich in Anlage mit dem zweiten Bauteil zu bewegen. Ein Nachteil dieser Anordnungen ist, dass aufgrund des erforderlichen Mitschleppers als eigenes Bauteil der Aufbau der Toleranzausgleichsanordnungen insgesamt komplex und der Herstellungsaufwand erhöht ist. Daher schlägt DE 10 2020 216 324 A1 im Rahmen einer Ausführungsform vor, den Mitschlepper benachbart zu dem Anlageabschnitt in das Innengewinde des Ausgleichselements zu integrieren. Die Integration kann durch das Bereitstellen einer Beschichtung des Innengewindes, durch ein sich nach unten verjüngendes Gewinde, durch Deformationen des Innengewindes und/oder durch Fehlstellen im Innengewinde erfolgen. Schließlich ist aus EP 2 980 421 A1 ein Einstellelement zum Ausgleich eines Spalts zwischen einem Träger und einem am Träger zu befestigenden Teil bekannt, bestehend aus einem Hohlkörper, der mit einem Außengewinde einer ersten Steigungsrichtung versehen ist. Der Hohlkörper weist ein Innengewinde mit einer zweiten Steigungsrichtung entgegengesetzt zur ersten auf, wobei das Innengewinde mindestens zwei Gewindegänge umfasst und davon ist mindestens ein Gewindegang verformt, um ein größeres Reibungsmoment als dasjenige bereitzustellen, das von den anderen Gewindegängen des Innengewindes bereitgestellt wird. Mit verformtem Gewinde ist dabei ein Gewinde gemeint, das mindestens einen Teil umfasst, der verformt wurde, um näher an ein benachbartes Gewinde herangeführt zu werden. Das heißt, der Abstand zwischen dem verformten Gewinde und dem benachbarten Gewinde ist geringer als die Steigung des Innengewindes. Durch die Annäherung des verformten Gewindes an das benachbarte Gewinde entsteht ein Reibungsdrehmoment, das größer ist als dasjenige, das von den anderen unverformten Gewindegängen des Innengewindes bereitgestellt wird. Ein Nachteil dieser Anordnungen mit integrierter Mitschleppfunktion ist, dass das Drehmoment zur Überwindung der integrierten Mitschleppfunktion häufig größer ist als bei bekannten Anordnungen mit separatem Mitschlepper, so dass ein weiteres Einschrauben einer Befestigungsschraube