Befestiger

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Befestiger mit Dämpfungsfunktion zum Verbinden eines ersten und eines zweiten Bauteils sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

2. Hintergrund der Erfindung

Im Stand der Technik sind verschiedene Konstruktionen für Befestiger mit Abstütz- und Dämpfungsfunktion bekannt. Diese sind beispielsweise in EP 1 231 390 Bl, DE 195 10 349 C2, DE 199 24 502 C2 und EP 1 245 842 Bl beschrieben.

EP 1 231 390 Bl beschreibt eine Schraube mit Schraubenkopf, Schraubenschaft und Gewindebereich, auf der eine Stützhülse angeordnet ist. Diese Stützhülse stützt sich direkt am Schraubenkopf ab, so dass Schwingungen zwischen Bauteil und Schraube ungedämpft übertragen werden. Um die Stützhülse unverlierbar auf dem Schraubenschaft zu befestigen, wird eine Einprägung eingebracht, deren Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Gewindebereichs ist.

In EP 1 245 842 Bl wird die Stützhülse über ein Dämpfungselement am Schraubenschaft befestigt. Das Dämpfungselement durchgreift öffnungen in der Stützhülse und verengt dadurch den Innendurchmesser der Stützhülse. Bei Abnutzung des in Richtung Schraubenschaft ragenden Dämpfungselements ist die Unverlierbarkeit der Stützhülse jedoch nicht mehr gewährleistet, was zu Nachteilen führt.

DE 195 10 349 C2 und DE 199 24 502 C2 beschreiben Befestiger, die als Verliersicherung eine Scheibe aufweisen. Die Scheibe ist aufgrund ihres geringeren Innendurchmessers im Vergleich zum Außendurchmesser des Gewindebereichs unverlierbar zwischen Schraubenkopf und Gewindebereich angeordnet. Zudem ist die Scheibe mit der Stützhülse über ein elastomeres Element verbunden, so dass die Stützhülse ebenfalls unverlierbar an der Schraube gehalten wird. Das elastomere Element erstreckt sich nahe der zu befestigenden Scheibe, so dass es nur begrenzt dämpfend wirkt und eine Verkantung der Stützhülse in einer Bauteilöffhung zulässt. Zudem können Schwingungen eines befestigten Bauteils direkt auf die Stützhülse übertragen werden.

Basierend auf den oben beschriebenen Nachteilen des Standes der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen im Vergleich zum Stand der Technik verbesserten Befestiger mit Dämpfungsfunktion zum Verbinden eines ersten und eines zweiten Bauteils bereitzustellen. .

3. Zusammenfassung der Erfindung

Die obige Aufgabe wird durch einen Befestiger gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 9 gelöst.

Der Befestiger mit Dämpfungsfunktion zum Verbinden eines ersten und eines zweiten Bauteils weist die folgenden Merkmale auf: eine Schraube, deren Schraubenschaft zwischen Schraubenkopf und Gewindebereich einen geringeren Durchmesser als deren Gewindebereich aufweist, so dass eine Scheibe unverlierbar an der Schraube befestigt ist, eine Stützhülse, mit der der Befestiger auf dem zweiten Bauteil abstützbar ist, und eine Dämpfungshülse, in der die Stützhülse aufgenommen ist und die einen über die Stützhülse hinausragenden Bund umfasst, an dem die Scheibe befestigt ist.

Mit Hilfe der oben beschriebenen Konstruktion wird ein Befestiger als eine zusammenhängende Einheit aus Schraube, Scheibe, Stützhülse und Dämpfungshülse bereitgestellt. Dies ermöglicht ein vereinfachtes Einsetzen des Befestigers mit wenigen Arbeitsschritten. Zudem sind die einzelnen Komponenten des Befestigers verlässlich

miteinander verbunden, so dass sie trotz effektiven Einbaus ausreichende Stütz- und Dämpfungsfunktionen bereitstellen.

Gemäß einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Bund der Dämpfungshülse eine Schnappverbindung, in der die Scheibe verrastbar und somit befestigbar ist. Diese Schnappverbindung wird beispielsweise mit Hilfe eines innerhalb des Bundes angeordneten Hinterschnitts realisiert, der sich umfänglich an der Innenseite des Bunds erstreckt. Gemäß weiterer Alternativen ist es ebenfalls denkbar, die Scheibe auf andere Weise an der Stützhülse zu befestigen.

Um eine dauerhafte Positionierung des Befestigers im ersten Bauteil zu unterstützen, weist die Dämpfungshülse an ihrer Außenseite eine Verankerungsprofilierung auf. In ähnlicher Weise ist es bevorzugt, die Stützhülse an ihrer Außenseite mit einer Halte- profilierung auszustatten, die ein Halten der Stützhülse innerhalb der Dämpfungshülse unterstützt. Zur Gewichtsreduktion der Stützhülse werden vorzugsweise mindestens zwei Bereiche unterschiedlichen Innendurchmessers bereitgestellt. Auf diese Weise trägt man beispielsweise den Gewichtsanforderungen im Kraftfahrzeugbau Rechnung, die zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs führen sollen.

Zur Herstellung des oben beschriebenen Befestigers werden folgende Schritte genutzt: Bereitstellen einer Schraube mit Schraubenschaft und Gewindebereich, an der eine Scheibe unverlierbar befestigt ist, Einsetzen einer Stützhülse in eine Dämpfungshülse oder Ummanteln der Stützhülse mit Kunststoff oder einem Gummiwerkstoff, der die Dämpfungshülse bildet, wobei die Dämpfungshülse jeweils einen Bund zur befestigenden Aufnahme der Scheibe umfasst, und Befestigen der Scheibe im Bund der Dämpfungshülse, so dass der Befestiger als eine zusammenhängende Einheit aus Schraube, Scheibe, Stützhülse und Dämpfungshülse gebildet wird.

4. Kurze Beschreibung der begleitenden Figuren

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den begleitenden

Figuren dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Befestigers im eingebauten Zustand,

Fig. 2 eine perspektivische Schnittdarstellung gemäß der Ausfuhrungsform aus Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4A eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Dämpfungshülse,

Fig. 4B eine Schnittdarstellung der Dämpfungshülse gemäß Fig. 4A,

Fig. 5A eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Stützhülse,

Fig. 5B eine Schnittdarstellung der Stützhülse aus Fig. 5A,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Dämpfungshülse mit Stützhülse,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Schraube mit Scheibe und des ersten Bauteils und

Fig. 8 ein Flussdiagramm zur Darstellung einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Herstellungsverfahrens des Befestigers.

5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Die vorliegende Erfindung liefert einen Befestiger 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung, mit dem beispielsweise Gehäuseteile oder Verkleidungen in Kraftfahrzeugen befestigt werden. Der Befestiger 1 wird als zusammenhängende Einheit bereitgestellt, wodurch ein vereinfachter Zusammenbau von erstem 10 und zweitem Bauteil 20 erzielt wird. Zudem realisiert der Befestiger 1 eine Stützfunktion über die später beschriebene Stützhülse 50 und eine Dämpfungsfunktion über eine die Stützhülse 50 umgebende Dämpfungshülse 60.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Befestigers 1 ist in Fig. 1 als Schnittdarstellung, in Fig. 2 als perspektivische Schnittdarstellung und in Fig. 3 als Explosionsdarstellung gezeigt. Der Befestiger 1 verbindet das erste Bauteil 10, beispielweise eine Kunststoffverkleidung, mit dem zweiten Bauteil 20, beispielsweise ein tragendes Teil einer Fahrzeugkarosserie. Zu diesem Zweck ist im zweiten Bauteil 20 eine Bohrung 22 mit Gewinde vorgesehen. Die Bohrung 22 und das darin angebrachte Gewinde

passen zu einem Gewindebereich 34 einer Schraube 30 des Befestigers 1. Die Schraube 30 umfasst zudem einen Schraubenkopf 36 und einen Schraubenschaft 32. Der Schraubenkopf 36 ist mit einem Standartkraftangriffsmerkmal versehen, wie beispielsweise einem Sechskantkopf oder einer Kreuz- oder einer Schlitzstruktur. Der zylindrische Bereich des Schraubenschafts 32 dient der Aufnahme einer vorzugsweise gehärteten Scheibe 40 (s. unten). An dem Schraubenschaft 32 schließt sich der Gewindebereich 34 an. Um das Einfädeln der Schraube 30 in die Bohrung 22 des zweiten Bauteils zu unterstützen, ist das dem Schraubenkopf 36 abgewandte Ende des Gewindebereich 34 vorzugsweise mit einem angefasten zylindrischen Bereich 38 als Einfädelhilfe ausgestattet.

Die Schraube 30 besteht aus einem Standardmaterial. Zur Befestigung der Scheibe 40 auf dem Schraubenschaft 32 wird zunächst beispielsweise auf einen Schraubenrohling ohne Gewindebereich die Scheibe 40 aufgefädelt. Nachfolgend wird der Gewindebereich 34 durch Walzen erzeugt. Dies führt dazu, dass der Außendurchmesser des Gewindebereichs 34 größer ist als der Innendurchmesser der Scheibe 40 und der Außendurchmesser des Schraubenschafts 32. Auf diese Weise wird die Scheibe 40 unverlierbar mit der Schraube 30 verbunden. Der Befestiger 1 umfasst zudem eine Stützhülse 50, die von einer Dämpfungshülse 60 umgeben ist. Innerhalb der Stützhülse 50 ist die Schraube 30 angeordnet. Im eingebauten Zustand des Befestigers 1 werden Stützhülse 50 und Dämpfungshülse 60 in einem Durchgangsloch 12 des ersten Bauteils 10 aufgenommen.

Die Stützhülse 50 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in den Figuren 5A, B gezeigt. Sie dient als Druck- bzw. Kraftbegrenzer im Hinblick auf das erste Bauteil 10. Durch Abstützen der Stützhülse 50 auf dem zweiten Bauteil 20 wird eine mechanische überlastung des ersten Bauteils 20 verhindert. Auf diese Weise werden Klemmkräfte an erstem Bauteil 10 und Schraube 30 vermieden, die bei einem ersten Bauteil 10 aus Kunststoff eine Relaxation des Kunststoffs im Bereich des Durchgangslochs 12 zur Folge hätten. Aufgrund der Relaxation würden Toleranzen entstehen, die ein Lösen oder Klappern des ersten Bauteils 10 an der Schraube 30 bewirken würden. Die Stützhülse 50 nimmt somit den größten Teil des Kraftflusses zwischen Schraube 30 und zweitem Bauteil 20 auf.

Aus den oben genannten Gründen besteht die Stützhülse 50 aus widerstandsfähigem Material, das Stauchungen widersteht und ausreichende Stabilität für den Befestiger 1 gewährleistet. Eine bevorzugte Ausfuhrungsform besteht darin, die Stützhülse 50 aus Stahl, beispielsweise als Kaltschlagelement, herzustellen. Um das Gewicht der Stützhülse 50 zu reduzieren, sind vorzugweise zwei Bereiche 54, 56 unterschiedlicher Innendurchmesser vorgesehen. Trotz des vergrößerten Innendurchmessers im Bereich 56 liefert der Bereich 54 eine ausreichende Führung der Schraube 30 innerhalb der Stützhülse 50. Zudem ist das Durchgangsloch 58 in der Stützhülse 50 gemäß einer Alternative nach DIN EN 20273 ausgeführt.

Die Stützhülse 50 ist zudem so zu dimensionieren, dass eine Knickung oder ein Ausbeulen der Stützhülse 50 vermieden wird. Auf diese Weise werden ungewünschte Radialspannungen vom umgebenden Material abgehalten. Die Lage des Bereichs 54 mit kleinerem Durchgangsquerschnitt und des Bereichs 56 mit größerem Durchgangsquerschnitt orientiert sich an den zulässigen Flächenpressungen der zu verbindenden Partner. Ziel ist es Abdrücke der Stützhülse 50 zu vermeiden. Daher ist der Bereich 56 auf der Seite der vorzugsweise gehärteten Scheibe 40 angeordnet. Der Bereich 56 liegt vorzugsweise an Bauteilen mit niedriger Festigkeit an, wie z. B Motorblöcke , Gehäuseteile, ölwannen aus Leichtmetallen oder an Bauteilen aus Kunststoff.

An ihrer Außenseite weist die Stützhülse 50 gemäß der in Fig. 5A gezeigten Ausführungsform eine Halteprofilierung 52 auf. Die Halteprofilierung 52 unterstützt den Halt der Stützhülse 50 innerhalb der Dämpfungshülse 60, die unten näher beschrieben ist. Die Halteprofilierung 52 besteht beispielsweise aus der dargestellten Längsrände- lung, die gemäß einer Ausführungsform nach DIN 82RAA 0,6 ausgeführt ist. Es ist ebenfalls eine andere Form einer Halteprofilierung 52 denkbar, die als Drehsicherung wirkt und/oder ein Lösen der Stützhülse 50 aus der Dämpfungshülse 60 verhindert.

Des Weiteren sind die axialen Stirnseiten der Stützhülse 50 als Kontaktflächen ausgebildet, die sich am zweiten Bauteil 20 und der Scheibe 40 abstützen. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, die Kontaktflächen eben, mit einer Schulter oder in ande-

rer Gestaltung auszubilden, um das Abstützen der Stützhülse 50 optimal zu gewährleisten.

Wie in den Figuren 1, 2 und 6 gezeigt ist, umgibt die Dämpfungshülse 60 die Stützhülse 50. Die Dämpfungshülse 60 besteht aus einem dämpfenden Material, das mechanische Bauteilschwingungen kompensieren kann. Bevorzugte Materialien sind Gummiwerkstoffe oder allgemein Kunststoffe, wie thermoplastische Elastomere, die durch Vulkanisieren oder durch Spritzverfahren geeignet verarbeitbar sind. Die Stützhülse 50 wird mit der Dämpfungshülse 60 ummantelt oder die Stützhülse 50 wird in die Dämpfungshülse 60 eingepresst oder eingeklebt oder auf andere geeignete Art darin befestigt. Auf diese Weise umgibt die Dämpfungshülse 60 vorzugsweise vollständig die Stützhülse 50. Innerhalb dieser Anordnung wird ein axiales Versetzen der Stützhülse 50 und der Dämpfungshülse 60 mit Bezug zueinander durch die Halte- profilierung 52 (s. oben) verhindert.

Die Dämpfungshülse 60 ist in größerem Detail in den Figuren 4A, B dargestellt. Neben einer Durchgangsöffnung 68 umfasst die Dämpfungshülse 60 an ihrer Außenseite eine Verankerungsprofilierung 66. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verankerungsprofilierung 66 in Form von in axialer Richtung verlaufenden Nocken 66 realisiert. Die Verankerungsprofilierung 66 kann allgemein jede Gestalt haben, die eine elastische Verankerung der Dämpfungshülse 60 und somit des Befestigers 1 im Durchgangsloch 12 des ersten Bauteils 10 unterstützt. Somit sind auch umlaufende Ringe an der Außenseite der Dämpfungshülse 60 als Verankerungsprofilierung 66 geeignet.

Als eine weitere Alternative ist eine Passung der Dämpfungshülse 60 denkbar, so dass die Dämpfungshülse 60 ohne Verankerungsprofilierung 66 im Durchgangslauf 12 ausreichend gehalten wird.

An ihrem dem zweiten Bauteil 20 zugewandten Ende umfasst die Dämpfungshülse 60 bevorzugt eine Fase an der Elementkante, die das Montieren des Befestigers 1 erleichtert.

Das dem Schraubenkopf 36 zugewandte Ende der Dämpfungshülse 60 weist einen Bund 62 auf. Der Bund 62 ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und besitzt einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Scheibe 40 und des übrige Innendurchmessers der Dämpfungshülse 60. Innerhalb des Bunds 62 wird die Scheibe 40 aufgenommen und gehalten. Der Halt der Scheibe 40 im Bund 62 ist ausreichend groß, damit die Schraube 30 durch ihr Eigengewicht nicht aus dem Befestiger 1 herausfallen kann. Es ist weiterhin bevorzugt, den Halt der Scheibe 40 im Bund 62 derart einzustellen, dass Mindestauszugskräfte der Scheibe 40 aus dem Bund 62 im Bereich von 50 bis 70 N erforderlich sind. Durch das Halten der Scheibe 40 und damit auch der Schraube 30 im Bund 62 und somit in der Dämpfungshülse 60 mit Stützhülse 50 wird der Befestiger 1 als eine zusammenhängende Einheit bereitgestellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Scheibe 40 durch einen Hinterschnitt 64 am Bund 62 gehalten. Um dies zu realisieren wird die Scheibe 40 in den Bund 62 hinein gedrückt und schnappt hinter den Hinterschnitt 64 ein. Der Hinterschnitt 64 ist beispielsweise vollumfänglich, als Lippe oder in Form einzelner Rastnasen (nicht gezeigt) an der Innenseite des Bunds 62 ausgebildet.

Es ist ebenfalls denkbar, dass der Bund 62 keinen vorstehenden Rand mit Hinterschnitt 64 aufweist. Stattdessen erstreckt sich mindestens ein axialer Vorsprung vom Bund 62, der in eine entsprechende öffnung innerhalb der Scheibe 40 eingreift und sich dort verrastet. Eine weitere Alternative besteht im Festkleben oder Einkleben der Scheibe 40 am bzw. im Bund 62. Zur Gewährleistung dieser Funktionalität sind somit alle Verbindungen zwischen Dämpfungshülse 60 und Scheibe 40 denkbar, die die Bereitstellung des Befestigers 1 als eine Einheit ermöglichen.

Ist der Bund 62 mit Hinterschnitt 64 gemäß Fig. 6 ausgebildet, stellt dies eine lösbare Verbindung zwischen Scheibe 40 und Dämpfungshülse 60 bereit. Bei dieser Konstruktion könnte eine gebrochene Schraube 30 ausgetauscht und die neue Schraube mit Scheibe in der Dämpfungshülse 60 verrastet werden.

Es ist weiterhin bevorzugt, den Befestiger 1 mit Dämpfungsfunktion zur Befestigung eines dünnwandigen ersten Bauteils 10, beispielsweise ein Anbauteil 10 mit einer

Bauteildicke von 1 bis 4 mm, zu nutzen. Zu derartigen Bauteilen 10 zählen Bleche und Anbauteile aus nicht verstärktem oder verstärktem Kunststoff, wie CFK und SMC, um nur einige Alternativen zu nennen. Für dieses Anwendungsgebiet wird der Befestiger 1 mit angepassten Dimensionen und alternativer Formgebung im Vergleich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Länge von Dämpfungshülse 60 und Stützhülse 50 reduziert und dadurch an die Dicke des Bauteils 10 angepasst. Die Ver- ankerungsprofilierung 66 an der radialen Außenseite der Dämpfungshülse 60 ist im Vergleich zu den obigen Ausführungsformen stärker ausgeprägt, um das dünnwandige Bauteil 10 zwischen Verankerungsprofilierung 66 und Bund 62 zu halten. Zudem erstreckt sich die Verankerungsprofilierung 66 bis zum Ende der Dämpfungshülse 60, das dem Bund 62 abgewandt ist, und stützt sich auf dem zweiten Bauteil 20 ab.

Zum Halten des Bauteils 10 wird die radiale nach außen gerichtete Ausdehnung der Verankerungsprofilierung 66 vergrößert und/oder die Zahl der umfänglich angeordneten Profilstege 66 erhöht. Gemäß einer weiteren Alternative des Befestigers 1 ist die Verankerungsprofilierung 66 umfänglich umlaufend ausgebildet, während ihr Außendurchmesser und/oder ihre axiale Ausdehnung kleiner, gleich oder größer dem Außendurchmesser und/oder der axialen Ausdehnung des Bunds 62 ist (sind). Basierend auf dieser Formgebung der Außenprofilierung 66 wird das erste Bauteil 10 formschlüssig zwischen Bund 62 und Außenprofilierung 66 gehalten.

Weiterhin stützt sich die dem ersten Bauteil 10 abgewandte Seite der Außenprofilierung 66 am zweiten Bauteil 20 ab. Ist die Außenprofilierung 66 tellerartig ausgebildet, liegt sie ähnlich einem Flansch oder Bund am zweiten Bauteil 20 an und bildet die Anschraubfläche der Stützhülse 60. Um die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungshülse 60 anzupassen und zu verbessern, wird die tellerartige Außenprofilierung 66 im Bereich der Anschraubfläche als Vollmaterial oder mit Lamellen ausgebildet.

Der Außendurchmesser der Außenprofilierung 66 wird in Abhängigkeit von den SHORE-Härten des verwendeten Elastomers der Dämpfungshülse 60 gewählt. Des Weiteren werden Außendurchmesser der Außenprofilierung 66 und/oder SHORE-

Härte des verwendeten Elastomers der Dämpfungshülse 60 derart eingestellt, dass das erste Bauteil 10 mit gewünschtem Aufwand von der Dämpfungshülse 60 entfernbar ist, d.h. geforderte Ausknöpfkräfte erzielt werden.

Zur Herstellung des Befestigers 1 wird auf das Flussdiagramm in Fig. 8 Bezug genommen. Zunächst wird im Schritt A die Schraube 30 mit der unverlierbar daran befestigten Scheibe 40 hergestellt. Dies ist beispielgebend oben beschrieben. Nachfolgend wird im Schritt B die Stützhülse 50 in die Dämpfungshülse 60 eingesetzt oder eingepresst oder eingeklebt. Gemäß einer Alternative zum Schritt B wird im Schritt C die Stützhülse 50 mit Kunststoff oder einem Gummiwerkstoff ummantelt. Das Ummanteln ist einerseits durch Spritzgießen eines thermoplastischen Elastomers oder andererseits durch Vulkanisieren mit einem Gummiwerkstoff realisierbar. Nachfolgend wird im Schritt D die Scheibe 40 im bzw. am Bund 62 befestigt. Wie es oben bereits beschrieben worden ist, erfolgt das Befestigen mittels Einschnappen, Kleben oder dergleichen.

Gemäß einer bevorzugten Ergänzung des Herstellungsverfahrens wird die Stützhülse 50 mit mindestens zwei Bereichen 54, 56 unterschiedlicher Innendurchmesser hergestellt, um auf diese Weise das Gewicht der Stützhülse zu reduzieren.