DE102010052195A1

DE102010052195A1 - Schraubeneinheit

Info

Publication number: DE102010052195A1
Application number: DE102010052195A
Authority: DE
Inventors: Heiko Neudeck; Maik Röbke
Original assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-05-24

Abstract

Für die Verbindung von Konstruktionsteilen, insbesondere einer Verkleidung (10) mit einem Gehäuse (11), wird eine Schraubeneinheit eingesetzt mit einer Schraube (12), die auch in gelöster Stellung dauerhaft in Verbindung bleibt mit der Verkleidung (10). Zu diesem Zweck wird ein Gewindeschaft (13) in herausgedrehter Stellung der Schraube (12) durch eine Federscheibe (17) bewegbar gehalten. Die mittels Verbindungseinheit (23) an der Verkleidung (10) angebrachte Federscheibe (17) tritt in eine Nut (19) des Gewindeschafts (13) ein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubeneinheit in der Ausführung des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Derartige gegen Verlust gesicherte Schrauben sind vielfach einsetzbar bzw. erforderlich. Insbesondere bei der Befestigung von Maschinenverkleidungen soll mit Hilfe derartiger Schrauben vermieden werden, dass das Verbindungsmittel bei einer Demontage der Verkleidung verloren geht und dadurch die wieder angebrachte Verkleidung unzulänglich befestigt ist.
Schraubeneinheiten mit fixierter Schraube sind bekannt. Die US 6 761 521 B2 zeigt eine Mehrzahl von unterschiedlich ausgebildeten ”unverlierbaren” Schrauben. Das an dem einen Konstruktionsteil angebrachte Tragelement ist ein zylindrisches Gehäuse, welches durch Einpressen und formschlüssige Verbindung in einer Bohrung des Konstruktionsteils verankert ist. Die Schraube ist axial verschiebbar in dem Gehäuse gelagert und durch eine Schraubenfeder in Richtung auf die gelöste Stellung belastet. Die Sicherung gegen Herausfallen der Schraube besteht aus einem ringsherum laufenden Vorsprung bzw. Wulst am Schaft der Schraube. Dieser Vorsprung erhält bei gelöster Schraube Anlage an einem nach innen gerichteten Vorsprung bzw. Flansch des Gehäuses. Diese Schraubeneinheit hat einen aufwändigen Aufbau. Darüber hinaus bildet das langgestreckte Gehäuse einen störenden Vorsprung an dem tragenden Konstruktionsteil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schraubeneinheit mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend zu verbessern, dass der konstruktive Aufbau vereinfacht und die Montage erleichtert ist bei hoher Zuverlässigkeit der Wirkungsweise.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Schraubeneinheit mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 ausgebildet.
Eine Besonderheit der Erfindung ist Anordnung und Wirkungsweise des elastischen Haltestücks, vorzugsweise in der Ausführung einer Halte- bzw. Federscheibe. Die Schraube wird von dem Haltestück wie eine Manschette eng umfasst. Die Federscheibe tritt in das Gewinde der Schraube ein. In einer aus dem Konstruktionsteil herausgedrehten Stellung wird die Schraube durch das Haltestück an dem zweiten Konstruktionsteil – Verkleidung – gehalten, auch bei fortgesetzter Drehbewegung. Das Haltestück erfüllt eine Doppelfunktion, dient zum einen zur Fixierung der Endstellung der Schraube gegen vollständiges Herausdrehen aus dem Haltestück und zum anderen als Organ zum Aufrichten der herausgedrehten Schraube in eine Stellung quer zum Konstruktionsteil (Verkleidung). Die elastische Verformbarkeit der als Ringscheibe ausgebildeten Federscheibe ist auf diese Funktion abgestimmt, nämlich insbesondere durch Auswahl der geeigneten Shore-Härte in Verhältnis zu den Abmessungen der Federscheibe.
Das als Federscheibe ausgebildete Haltestück sitzt passend (mit Spiel) in einem Innenraum bzw. in einer Kammer der Tragkonstruktion für die Schraube. Vorzugsweise findet die Federscheibe Aufnahme zwischen zwei scheibenförmigen Gehäuseteilen, nämlich einer äußeren Abdeckscheibe und einem inneren Verbindungsstück bzw. Haltering. Die so ausgebildete Tragkonstruktion ist als flach ausgebildeter vorzugsweise gerundeter Körper mit der Verkleidung bzw. einem Verkleidungsblech verbunden.
Die Schraube bzw. der Gewindeschaft ist mit geringem Abstand vom freien Ende mit einer ringsumlaufenden Nut bzw. Vertiefung versehen. In diese tritt die Federscheibe bei herausgedrehter Schraube fixierend ein. Bei weiterer Drehung der Schraube findet ausschließlich eine Drehbewegung, jedoch keine Axialbewegung statt, da der Bereich der Nut bzw. Eindrehung gewindefrei ausgebildet ist.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Schraubeneinheit werden nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Schraubeneinheit in Montagestellung, im Längsschnitt,
2 die Schraubeneinheit gemäß 1 bei getrennten Konstruktionsteilen, ebenfalls im Längsschnitt,
3 eine Phase der Montage der Schraubeneinheit in einer Darstellung analog 1, 2,
4 eine Darstellung analog 2 zur Erläuterung der Wirkungsweise der Federscheibe,
5 die Einzelteile der Schraubeneinheit.
Die dargestellte Schraubeneinheit ist bestimmt zur Verbindung von mindestens zwei Konstruktionsteilen. In den Zeichnungen wird die Verbindung einer (Maschinen-)Verkleidung 10 mit einer Tragkonstruktion, hier mit einem (Maschinen-)Gehäuse 11, gezeigt. Zur Verbindung der Konstruktionsteile dient eine Schraube 12 mit Gewindeschaft 13 und Kopf 14. Der Gewindeschaft 13 weist ein übliches bzw. geeignetes Schraubengewinde auf. Der mit einer Rundfläche ausgebildete Kopf 14 enthält eine Vertiefung, zum Beispiel in der Form eines Innensechskants, für das Ansetzen eines entsprechend ausgebildeten Schraubendrehers 15.
Das Gehäuse 11 weist eine mit Innengewinde 16 ausgebildete Bohrung auf für den Eintritt der Schraube 12 bzw. des Gewindeschafts 13 (1). Die Schraube 12 ist so positioniert, dass die Verkleidung 10 eng am Gehäuse 11 an liegt.
Die Schraube 12 ist gegen Herausfallen und damit gegen Verlust gesichert, wenn sich die Konstruktionsteile in demontierter Stellung befinden (2). Die Schraube 12 bzw. der Gewindeschaft 13 ist vollständig aus der Bohrung des Gehäuses 11 herausgedreht, bleibt aber in Verbindung mit dem Gehäuse 11. Zu diesem Zweck ist ein Endbereich des Gewindeschafts 13 in einer mit dem Gehäuse 11 verbundenen Halterung fixiert.
Das an der Schraube 12 bzw. am Gewindeschaft 13 wirkende Haltemittel ist ein elastisch verformbares Haltestück, welches den Gewindeschaft 13 in einem Bereich benachbart zum Gehäuse 11 umfasst. Vorzugsweise ist das Haltestück als Scheibe aus elastischem Werkstoff, insbesondere Kunststoff, Gummi oder Vulkollan (Polyester-Urethan-Kautschuk) ausgebildet und stellt somit eine Federscheibe 17 dar. Diese ist vorzugsweise kreisförmig ausgebildet mit einer (mittigen) Öffnung 18 für den Durchtritt des Gewindeschafts 13. Die (runde) Öffnung 18 ist auf die Abmessung bzw. den Durchmesser des Gewindeschafts 13 abgestimmt. Zweckmäßigerweise ist die Öffnung 18 etwas kleiner als die Außenabmessung des Gewindeschafts 13. Dieser kann unter Spannung durch die Öffnung 18 unter Wirkung des Gewindes hindurchgedreht werden. Beim Eindrehen der Schraube 12 wird die Federscheibe 17 in Bewegungsrichtung des Gewindeschafts 13 verformt (1, 3).
Die Federscheibe 17 hat als elastisches Haltestück eine Doppelfunktion. In einer Endstellung der aus der Verbindung mit dem Gehäuse 11 herausgedrehten Schraube 12 (2, 4) wird diese durch die Federscheibe 17 gegen vollständiges Herausdrehen bzw. Herausziehen gesichert, sodass die Schraube 12 in Verbindung mit der Verkleidung 10 bleibt. Die Federscheibe 17 verhindert aufgrund entsprechender Formgebung der Schraube 12 das vollständige Herausdrehen. Am Ende des Gewindeschafts 13 ist – vorzugsweise mit Abstand vom Ende – das Gewinde des Gewindeschafts 13 unterbrochen. Hier ist eine ringsherum laufende Vertiefung bzw. Nut 19 angeordnet. Im Bereich der Nut 19 entsteht ein zylindrischer Abschnitt des Gewindeschafts 13, der in der Endstellung der Schraube 12 von der Federscheibe 17 umgeben ist (2). Die axiale Abmessung der Nut 19 entspricht etwa der entsprechenden Abmessung der Federscheibe 17.
Die Nut 19 ist auf der dem freien Ende des Gewindeschafts 13 zugekehrten Seite durch eine quergerichtete Anschlagfläche 20 begrenzt. Gegenüberliegend ist eine schräg bzw. konisch ausgebildete Übergangsfläche 21 gebildet. Die Flächen 20, 21 haben unterschiedliche Funktion. Die quergerichtete Anschlagfläche 20 bildet eine Abstützung für die Federscheibe 17, wenn die Schraube 12 die herausgedrehte Endstellung erreicht hat (2). Des Weiteren stützt sich die Federscheibe 17 auf der Fläche 20 ab, wenn diese durch entsprechende Belastung in eine Schrägstellung (4) gelangt. Die Federscheibe 17 wird dabei elastisch verformt und bewirkt, dass die Schraube 12 stets in die korrekte, ausgerichtete Stellung gemäß 2 zurückkehrt.
Die schräg bzw. konisch ausgebildete Übergangsfläche an der dem Kopf 14 zugekehrten Seite der Nut 19 erleichtert den Eintritt des Gewindes in den Bereich der Federscheibe 17, wenn die Schraube 12 in die Verbindungsstellung zurückbewegt werden soll (3).
Eine Besonderheit besteht darin, dass der Gewindeschaft 13 im Anschluss an die Nut 19 (am freien Ende) mit einem Endstück 22 versehen ist, welches – vorzugsweise in den Abmessungen des Gewindeschafts 13 – einen Gewindeabschnitt aufweist. Dieser erleichtert das Einführen des Gewindeschafts 13 in das Innengewinde 16 der Bohrung im Gehäuse 11 (3). Das Endstück 22 zieht bei Betätigung der Schraube 12 diese in die Bohrung des Gehäuses 11.
Das Haltestück bzw. die Federscheibe 17 wird durch eine Verbindungseinheit 23 gehalten und mit dem Konstruktionsteil 10 verbunden. Die Federscheibe 17 ist mit einem äußeren Umfangsbereich in der Verbindungseinheit 23 fixiert. Diese besteht aus vorzugsweise zwei miteinander verbundenen Verankerungsstücken, nämlich einem flachen, innen angeordneten Verankerungsring 24 und einer äußeren Abdeckscheibe 25. Die Verbindungsorgane 24 und 25 bilden in zusammengesetzter Stellung einen (ringförmigen) Innenraum 26 für die Aufnahme eines äußeren Umfangsbereichs der Federscheibe 17. Diese ist mit Spiel im Innenraum 26 gelagert.
Der Verankerungsring 24 ist mit winkelförmigem Querschnittsprofil ausgebildet. Ein in Axialrichtung weisender Verbindungsschenkel 26 tritt in eine entsprechend dimensionierte (größere) Bohrung 28 des Konstruktionsteils bzw. der Verkleidung 10 ein. Der Verbindungsschenkel 27 ist in der Bohrung fixiert durch formschlüssige Pressverbindung und/oder durch quergerichtete scharfkantige Vorsprünge 29, die in das Material der Verkleidung 10 eintreten.
Ein Stützschenkel 30 des Verankerungsrings 24 liegt an der Außenseite der Verkleidung 10 an. Ein Außenrand 31 des Stützschenkels 30 sitzt passend, vorzugsweise als Pressverbindung, in einem Randschenkel 32 der als flache Haube ausgebildeten Abdeckscheibe 25. Die die Verbindungseinheit 23 bildenden Teile 24 und 25 weisen jeweils Mittenöffnungen 33, 34 auf, die vorzugsweise gleich groß, jedenfalls größer sind als die Außenabmessung des Gewindeschafts 13, sodass der in herausgedrehter Stellung überwiegend frei liegende Gewindeschaft 13 mit Kopf 14 in Querrichtung bewegbar ist (4).
Bei der Anbringung der in beschriebener Weise ausgebildeten Schraubeneinheit an einem Konstruktionsteil – Verkleidung 10 – werden zunächst Federscheibe 17 und Verankerungsring 24 sowie Abdeckscheibe 25 miteinander verbunden. Nach Einführen der Federscheibe 17 in eine entsprechende Vertiefung der Abdeckscheibe 25 wird der Verankerungsring 24 unter Druck in die Abdeckscheibe 25 eingeführt. Dadurch entsteht eine elastische Halterung für die Schraube 12 mit geringer Konstruktionshöhe an der Außenseite der Verkleidung 10. Die Halterung wird sodann in die Bohrung 28 eingepresst oder auf andere Weise verankert. Danach kann die Schraube 12 eingeführt werden.
Die Verbindungseinheit 23 zeichnet sich durch einfachen konstruktiven Aufbau und durch eine ”flache” Kontur aus mit geringer Bauhöhe im Bereich des Kopfes 14 der Schraube 12. Die Verbindungseinheit 23, insbesondere die äußere Abdeckscheibe 25, ist durch gerundete Übergänge als unproblematische Erhöhung an der Außenseite des Gehäuses 11 ausgebildet. Dadurch liegt in der herausgedrehten Endstellung der überwiegende Teil der Schraube 12 frei und kann durch entsprechende Belastungen bei der Lagerung oder Handhabung in Schrägstellungen bewegt werden (4). Das Haltestück bzw. die Federscheibe 17 bewirkt aufgrund ihrer Anordnung und Ausbildung eine Rückstellung auf die zentrierte Querstellung gemäß 2.
Das als insbesondere ringförmige Federscheibe 17 ausgebildete elastische Haltestück ist durch Abmessungen und Materialauswahl auf den Anwendungsfall ausgerichtet, insbesondere auf die Abmessungen der Schraube 12. Die Abmessungen der Federscheibe und deren elastisches Verhalten (Shore-Härte) sind aufeinander abgestimmt. Die relevanten Größen sind die Dicke 35 und die Querabmessung 36 (5) der Federscheibe 17. Die Querabmessung 36 ist der Bereich zwischen der (mittigen) Öffnung 18 und dem äußeren (kreisförmigen) Rand der Federscheibe 17. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Dicke 35 zu der Querabmessung 36 in einem Bereich von 1:2 bis 1:6. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Abmessungen Dicke 35 und Querabmessung 36 ein Verhältnis von 1:4 aufweisen. Bei der Anwendung von Vulkollan ist dabei eine möglichst große Shore-Härte vorteilhaft, insbesondere eine Shore-Härte von (etwa) 80.
Die Teile der Halterung bzw. der Verbindungseinheit 23 können auch zusätzlich oder alternativ durch Klebung miteinander sowie mit der Verkleidung 10 verbunden sein. In einer einfacheren Alternative besteht die Verbindungseinheit 23 aus einem einzigen Konstruktionsteil, welches – mit der Federscheibe 17 – an der Verkleidung 10 fixiert ist, auch durch Klebung.
Bezugszeichenliste

10: (Maschinen-)Verkleidung
11: (Maschinen-)Gehäuse
12: Schraube
13: Gewindeschaft
14: Kopf
15: Schraubendreher
16: Innengewinde
17: Federscheibe
18: Öffnung
19: Nut
20: Anschlagfläche
21: Übergangsfläche
22: Endstück
23: Verbindungseinheit
24: Verankerungsring
25: Abdeckscheibe
26: Innenraum
27: Verbindungsschenkel
28: Bohrung
29: Vorsprung
30: Stützschenkel
31: Außenrand
32: Randschenkel
33: Mittenöffnung
34: Mittenöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6761521 B2 [0003]

Claims

Schraubeneinheit mit Gewindeschaft (13) und Kopf (14) oder Krone aufweisender Schraube (12) zur Verbindung von mindestens zwei Konstruktionsteilen, insbesondere von (Maschinen-)Verkleidung (10) und (Maschinen-)Gehäuse (11), wobei die Schraube (12) durch ein Federelement aufweisende Verankerungsmittel an einem der Konstruktionsteile – Verkleidung (10) – gegen Herausfallen nach dem Lösen von dem anderen Konstruktionsteil fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als elastisches Haltestück, insbesondere als elastisch verformbare Scheibe – Federscheibe (17) – ausgebildet ist und den Gewindeschaft (13) unter Spannung umgibt, derart, dass der Gewindeschaft (13) in dem fixierten Haltestück drehbar, jedoch in der aus dem einen Konstruktionsteil – Gehäuse (11) – herausgedrehten Endstellung in dem Haltestück gegen weiteres Herausdrehen gesichert ist.
Schraubeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Haltestück bzw. die Federscheibe (17) aus Kunststoff oder Gummi, insbesondere aus Vulkollan, eine Öffnung (18) für den Durchtritt des Gewindeschafts (13) aufweist, die kleiner ist als die Außenabmessung des Gewindeschafts (13), derart, dass die Federscheibe (17) den Gewindeschaft (13) unter Spannung umgibt.
Schraubeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines freien Endes des Gewindeschafts (13), insbesondere mit geringem Abstand von diesem freien Ende eine Sicherung gegen (vollständiges) Herausdrehen der Schraube (12) aus dem Haltestück aufweist, insbesondere eine ringsherum laufende Vertiefung bzw. Nut (19), in die das Haltestück bzw. die Federscheibe (17) in der Endstellung der Schraube (12) eintritt, derart, dass der Gewindeschaft (13) lediglich drehbar ist relativ zur Federscheibe (17).
Schraubeneinheit nach Anspruch 3 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringsherumlaufende nutartige Vertiefung – Nut (19) – an der dem freien Ende des Gewindeschafts (13) zugekehrten Seite durch einen Anschlag begrenzt ist, insbesondere durch eine quer zum Gewindeschaft (13) gerichtete, ringsherumlaufende Anschlagfläche (20).
Schraubeneinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (19) auf der dem Kopf (14) der Schraube (12) zugekehrten Seite durch eine vorzugsweise konisch ausgebildete Übergangsfläche (21) begrenzt ist, derart, dass beim Eindrehen der Schraube (12) der Gewindeschaft (13) mit dem Gewinde in den Bereich der Federscheibe (17) erleichtert eintreten kann.
Schraubeneinheit nach Anspruch 4 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (19) am freien Ende des Gewindeschafts (13) durch ein Gewinde-Endstück (22) entsprechend dem Gewinde des Gewindeschafts (13) versehen ist, wobei vorzugsweise das Endstück (22) vollständig außerhalb des Bereichs des Gehäuses (11) bei herausgedrehter Schraube (12) liegt.
Schraubeneinheit nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltestück – Federscheibe (17) – durch eine Halterung bzw. durch eine Verbindungseinheit (23) auf der zum anderen Konstruktionsteil – Gehäuse – gegenüberliegenden Seite des ersten Konstruktionsteils – Verkleidung (10) – mit diesem verbunden ist, wobei die Verbindungseinheit (23) einen vorzugsweise ringförmigen Innenraum (26) bildet, in dem das Haltestück bzw. die Federscheibe (17) passend bzw. mit Spiel gelagert ist.
Schraubeneinheit nach Anspruch 7 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit (23) aus einem Innenteil zur Verbindung mit der Verkleidung (10), vorzugsweise einem Verankerungsring (24) und einem äußeren Abdeckteil, insbesondere einer (flachen) Abdeckscheibe (25) besteht, wobei die Verbindungsteile (24, 25) unter Bildung des Innenraums (26) miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch Pressverbindung und/oder durch Klebung.
Schraubeneinheit nach Anspruch 8 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im Querschnitt (etwa) winkelförmig ausgebildete Verankerungsring (24) einen in Axialrichtung weisenden Verbindungsschenkel (27) aufweist, der eine Mittenöffnung (33) für den Durchtritt des Gewindeschafts (13) begrenzt und der mittels quergerichteten Vorsprüngen in einer entsprechend größeren Bohrung (28) der Verkleidung (10) fixiert ist.
Schraubeneinheit nach Anspruch 8 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckscheibe (25) den Verankerungsring (24) mit einem Randschenkel (32) umfasst, der mit einem Außenrand (31) des Verankerungsrings (24) verbunden ist.
Schraubeneinheit nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungsverhalten des elastischen Haltestücks, insbesondere der Federscheibe (17), auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt ist, insbesondere durch Auswahl der Dicke (35) der Federscheibe (17) im Verhältnis zu einer Querabmessung (36) bei vorgegebener Shore-Härte des Materials, insbesondere mit einem Abmessungsverhältnis der Dicke (35) zur Querabmessung (36) von 1:2 bis 1:6 mit einem Optimum bei einem Verhältnis von 1:4 und einer Shore-Härte des Materials von (etwa) 80.