DE1202070B - Befestigungselement - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F06b

Deutsche Kl.: 47 a - 2

J 17779 XII/47 a

4. März 1960

30. September 1965

Die Erfindung betrifft ein neuartiges einteiliges Befestigungselement, welches in entsprechende Aufnahmeöffnungen eines Werkstückes eingetrieben wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in erster Linie in der Schaffung eines derartigen, aus Kunststoff bestehenden Befestigungselementes mit einem in die Öffnungen des Werkstückes einsetzbaren langgestreckten Schaft und einem Kopf an einem Schaftende, bei dem der in Querrichtung durchbrochene Schaft in einer bestimmten Entfernung vom Kopf eine mit dem Werkstück zusammenwirkende Klemmfläche in Gestalt einer Durchmessererweiterung und ein verjüngtes Einführende aufweist, welches in eine das Einsetzen erleichternde, entlang ihrer Umfangsfläche nicht unterbrochene, massive Spitze ausläuft.

Bekannte Befestigungselemente aus Kunststoff besitzen eine den Schaft in Querrichtung oder in Längsrichtung vollständig durchziehende Öffnung. Diese bekannten Befestigungselemente haben den Nachteil, daß der Schaft durch Quer- oder Längsbohrung geschwächt ist und dadurch eine verminderte Festigkeit besitzt.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgäbe vorgeschlagen, daß der zwischen der massiven Spitze und dem Kopf liegende Teil des Schaftes an Stelle einer Durchbrechung mit einer seitlichen, in Längsrichtung des Schaftes verlaufenden, denselben in Querrichtung nicht vollständig durchziehenden Kerbe versehen ist. Diese Kerbe ist von zwei schräg zueinander stehenden Flächen begrenzt; ihre Breite vergrößert sich von innen nach außen, wobei der Umfang des Schaftes, ohne die Kerbe gemessen, an keiner Stelle den Umfang der Aufnahmeöffnung im Werkstück überschreitet.

Durch diese Ausbildung der Kerbe wird erreicht, daß die ihr gegenüberliegenden Teile des Schaftes ungeschwächt bleiben oder der Schaft dort seine unverminderte Festigkeit, insbesondere in Längsrichtung, behält, im übrigen aber als kräftiges Gelenk für die beiden beim Einsetzen zusammenklappenden Partien beiderseits der Kerbe wirkt.

Durch die erfindungsgemäße Bemessung des Schaftumfanges wird weiterhin sichergestellt, daß beim Einsetzen eines solchen Befestigungselementes keine volume Kompression des Werkstoffes des Schaftes, sondern lediglich ein Zusammenklappen und nachträgliches Ausspreizen der Schaftteile quer zur Achse erfolgt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Bodenkante der Auskerbung unterschiedliche Tiefe auf-Befestigungselement

Anmelder:

Illinois Tool Works Inc., Chicago, JU. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. A. Mentzel und Dipl.-Ing. W. Dahlke,

Patentanwälte,

Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Als Erfinder benannt:
George Martin Rapata,
Park Ridge, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Januar I960 (993) - -

weist und daß diese Auskerbung ihre größte Tiefe dort hat, wo der Schaft den größten Durchmesser besitzt.

Dabei ist der Schaft vorzugsweise als Rotationskörper ausgebildet, während die Klemmfläche durch eine konische Erweiterung des Schaftes gebildet wird.

Erfindungsgemäß ist schließlich vorgesehen, daß zwischen den Begrenzungsflächen der Einkerbung federartig wirkende Lappen vorgesehen sind, die im eingetriebenen Zustande des Befestigungselementes die Vorspannung des Schaftes gegenüber dem Werkstück unterstützen.

Die Erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Befestigungselementes nach der Erfindung, teilweise in die Aufnahmeöffnung des Werkstückes eingesetzt,

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang 2-2 der Fig. 1, F i g. 3 einen Querschnitt entlang 3-3 der F i g. 1,

F i g. 4 bis 7 einander ähnliche Seitenansichten des Befestigungselementes bei verschiedenen Stadien des Einsetzvorganges,

F i g. 8 und 9 der F i g. 4 und 5 entsprechende Ansichten um 90° geklappt,

Fig. 10 eine geringfügig abgewandelte andere Ausführungsform der Erfindung, teilweise geschnitten,

509 689/207

Fig. 11 einen Querschnitt entlang 11-11 der Fig. 10,

F i g. 12 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 einen Querschnitt entlang 13-13 der Fig. 12,

F i g. 14 die perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15 einen Querschnitt entlang 15-15 der Fig. 14, ίο

Fig. 16 die in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform in Seitenansicht.

In der Zeichnung sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Die erste Ausführungsform des Befestigungselementes 20 ist in den F i g. 1 bis 9 dargestellt. Das Befestigungselement besteht aus einem beliebigen, geeigneten, zähen, elastischen Kunststoff, z. B. aus Nylon. Das Befestigungselement weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden Schaftteil 22 auf, welcher in die Aufnahmeöffnung 24 eines Werkstückes bzw. einer Scheibe 26 einsetzbar ist. Ein als Kopf ausgebildeter radial vorstehender Teil 28 ist einstückig am Schaftteil angeformt. Beim eingetriebenen Befestigungselement liegt dieser Kopf der äußeren Fläche des befestigten Gegenstandes an.

Bei der zu beschreibenden Ausführungsform ist der Schaftteil, abgesehen von der Auskerbung 40, wie aus den F i g. 1 bis 3 ersichtlich, als Rotationskörper ausgeführt. An der Übergangsstelle 30 vom Kopf 28 zum Schaft weist der Schaftteil einen kleineren Durchmesser als die Aufnahmeöffnung 24 im Werkstück auf. Der Schaftteil erweitert sich in Richtung vom Kopfteil 28 weg, wodurch eine kegelige Klemmfläche 32 entsteht. Die Klemmfläche 32 hat ihren größten Durchmesser an der mit 34 bezeichneten Stelle.

Dieser Durchmesser ist größer als der Durchmesser der im Werkstück befindlichen Aufnahme-Öffnung 24. Wenn das Befestigungselement in das Werkstück eingesetzt ist, so kommt die Klemmfläche auf der rückseitigen Kante der Aufnahmeöffnung 24 zur Anlage, so daß dem Herausziehen des Befestigungselementes Widerstand entgegengesetzt ist. Der Schaftteil weist weiterhin ein verjüngtes Einführende 36 auf. Dieses beginnt an der mit 34 bezeichneten Stelle und läuft in eine massive Spitze 38 aus. Die massive Spitze 38 erleichtert die Durchführung des Befestigungselementes durch eine Isoliermatte 39 oder durch irgendein ähnliches flächiges Gebilde, welches, wie in den F i g. 4 bis 9 dargestellt, an dem Werkstück befestigt werden soll. Die massive Spitze 38 kleineren Durchmessers erleichtert weiterhin den anfänglichen Eintritt des Schaftteiles in die Aufnahmeöffnung 24 des Werk-Stückes.

Nach der Erfindung weist der Schaftteil 22 eine Auskerbung 40 auf, welche sich etwa von dem Ende der Spitze 38 über die Klemmfläche 32 hinweg erstreckt und in der Nähe der Übergangsstelle 30 zum Kopiteil 28 endet. Es ist zu erwähnen, daß die Auskerbung 40 von zwei Flächen 42 und 44 begrenzt wird, die von einem eine Längsrippe bildenden Teil 46 auseinanderstreben. Mit anderen Worten weist die Einkerbung 40 einen etwa V-förmigen Querschnitt auf, so daß der betrachtete Teil des Schaftes aus verhältnismäßig dickwandigen sich in axialer Richtun« erstreckenden Teilen 48 und 50 besteht.

die, wie aus F i g. 3 ersichtlich, durch den die Längsrippe bildenden Teil 46 zusammengehalten werden.

Sobald der Schaftteil in der im folgenden noch näher beschriebenen Weise in die Aufnahmeöffnung des Werkstückes eingesetzt wird, klappen die Teile 48 und 50 zusammen, wobei der die Längsrippe bildende Teil 46 ein Federgelenk bildet. Somit wird der Durchmesser der Klemmfläche 32 so weit verkleinert, daß sie in die Aufnahmeöffnung des Werkstückes eintreten kann. Beim fortschreitenden Einführen des Schaftes in die Aufnahmeöffnung vergrößert sich der vom Druck beaufschlagte wirksame Hebelarm infolge zunehmenden Durchmessers des Schaftes und zunehmender Tiefe der Auskerbung.

Es sei ferner bemerkt, daß der Schaftteil so ausgeführt ist, daß die Begrenzungsflächen 42 und 44 der Auskerbung die Rotationsoberfläche des Schaftes etwa entlang einer Ovalen 52 durchdringen. Dies ist am besten aus der F i g. 1 ersichtlich. Die Auskerbung hat ihre größte Tiefe also dort, wo der Durchmesser der Klemmfläche am größten ist. Die Abmessungen sind dabei so getroffen, daß der Umfang der Schaftoberfläche, ausschließlich der durch die Durchdringungsovale 52 gegebenen Breite an keiner Stelle größer ist, als der Umfang der Aufnahmeöffnung 24 im Werkstück. Wenn also die Teile 48 und 50 des Schaftes beim Eintreiben in das Werkstück zusammengeklappt werden, wird der Gesamtumfang der Klemmfläche 32 auf den Umfang der Aufnahmeöffnung 24 verkleinert, ohne daß der Schaftwerkstoff gequetscht oder nennenswert komprimiert wird, wodurch das Einsetzen des Befestigungselementes erleichtert wird. Weiterhin verleihen die verhältnismäßig dickwandigen Teile 48 und 50 sowie der ununterbrochen durchlaufende Rippenteil 46 dem Schaft die erforderliche Festigkeit, so daß er ohne Bruchgefahr eingetrieben werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die Bodenkante der Auskerbung bogenförmig verläuft. Der tiefstgelegene Punkt des Bodens liegt wie aus F i g. 2 ersichtlich, an der Stelle, an der die Klemmfläche 32 ihren größten Durchmesser aufweist. Durch diese Maßnahme wird größte Festigkeit trotz radialer Zusammenklappbarkeit erreicht.

Beim Einsetzen des Befestigungselementes 20 wird dieses zunächst durch die Isoliermatte 39 oder irgendeinen anderen zu befestigenden Gegenstand hindurchgepreßt und dann in die Aufnahmeöffnung 24 des Werkstückes eingeführt. Dies ist in den F i g. 4 und 8 dargestellt. Wird der Schaft weiter in die Aufnahmeöffnung hineingeführt, so kommt das verjüngte Einführende des Schaftes mit der Kante der Aufnahmeöffnung in Wirkverbindung, wodurch die Schaftteile 48 und 50 um den Rippenteil 46 in Richtung aufeinander zusammengeklappt werden. Dieser Vorgang ist in den F i g. 5 und 9 dargestellt. Dadurch, daß die Schaftteile 48 und 50 flachgedrückt und in Richtung aufeinander bewegt werden, verlängern sie sich und wirken gewissermaßen als Spreizglieder, die den Schaft zu verlängern bestrebt sind. Infolge des durchgehenden Rippenteiles 46 bewirkt diese einseitige Verlängerung eine Verbiegung des Schaftes um eine zum Rippenteil 46 senkrechte Achse. Dieser Vorgang ist in F i g. 9 dargestellt. Es ist zu bemerken, daß diese Verbiegung Axialspannungen hervorruft, die sich den aus den Radialkräften herrührenden Spannungen überlagern, wodurch die Klemmfläche aus ihrer Normalstellung

verschwenkt wird, so daß sie nach Beendigung des Eintreibvorganges mit dem Werkstück in Wirkverbindung ist.

Besonders aus der Fig. 6 ist ersichtlich, daß während der Durchführung des den größten Durchmesser aufweisenden Teiles der Klemmfiäche 32 durch die Aufnahmeöffnung des Werkstückes der Schaft so weit zusammengeklappt ist, daß die beiden Begrenzungsflächen 42 und 44 der Einkerbung etwa aufeinanderliegen, wodurch der Gesamtumfang des Schaftes auf den der Aufnahmeöffnung reduziert ist. Sobald der Einsetzvorgang beendet ist, wie in F i g. 7 dargestellt, ruft die im Schaft gespeicherte Federkraft sowohl eine radiale als auch eine axiale Verspannung der Klemmfläche mit dem Werkstück hervor, wodurch dem Herausziehen des Schaftes aus dem Werkstück Widerstand entgegengesetzt ist.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung. Diese ist der vorher beschriebenen Ausführungsform ähnlich. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen und mit dem Index α bezeichnet. Der Unterschied besteht darin, daß die Bodenkante 40 a der Auskerbung in etwa gleiche Tiefe hat und im allgemeinen der äußeren Kontur des Rippenteiles 46 a folgt. Durch diese Ausführungsform wird der Werkstoffbedarf für das Befestigungselement verringert und die elastische Formänderung des Schaftes begünstigt.

Die F i g. 12 und 13 zeigen eine weitere Ausführungsform 20 b der Erfindung. Diese Ausführungsform zeigt, wie der Schaftteil abweichend von der Form eines Rotationskörpers ausgeführt sein kann. Bei dieser Ausführungsform weist der Schaftteil einen etwa ovalen Querschnitt auf. Sofern es wünschenswert sein sollte, kann der Querschnitt des Schaftes auch als Vieleck oder beliebig ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Aufnahmeöffnung des Werkstückes entsprechend gestaltet.

Bei der zu beschreibenden Ausführungsform ist ein Teil der Auskerbung, und zwar der bei der Klemmfläche 32Z) gelegene, verhältnismäßig schmal ausgeführt, so daß die einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen dieses Teiles der Auskerbung miteinander in Wirkverbindung treten können und Druckwiderlager 47 und 49 bilden. Diese Widerlager erstrecken sich von dem Schaftteil 34 b größten Durchmessers in axialer Richtung zum Kopfe hin. Sie haben die Aufgabe, den vollständig eingetriebenen Schaft aufzuweiten. Eine derartig ausgebildete Einkerbung kann auch bei einem als Rotationskörper ausgeführten Schaft vorgesehen werden.

Die F i g. 14, 15 und 16 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche der vorher beschriebenen ähnelt. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen und dem Index b bezeichnet. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, daß der am Kopf angrenzende Teil des Schaftes mit gleichbleibendem Durchmesser ausgeführt ist. Die Klemmfläche ist an der Übergangsstelle zum Einführende des Schaftes als vorstehender bundartiger Ansatz 32 c ausgeführt. Ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform besteht in der Anordnung einstückig mit dem Schaft ausgeführter, federartig biegsamer Lappen 53 und 54. Diese erstrecken sich von gegenüberliegenden Begrenzungsflächen 42 c und c der Einkerbung in Richtung aufeinander. Sie sind räumlich in der Nähe des bundartigen Ansatzes 32c angeordnet. Die Lappen berühren sich und erzeugen eine Federkraft, welche sich den bereits erwähnten Kräften überlagert, wodurch der bundartige Ansatz in Klemmverbindung mit dem Werkstück gebracht wird, sobald das Befestigungselement gänzlich in dieses eingetrieben ist.

Die Erfindung ist nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. So können beispielsweise abweichende Kopfformen verwendet werden, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird. Eine andere Kopfform könnte beispielsweise bei der Befestigung von molding strips erforderlich sein.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einstückiges, aus Kunststoff bestehendes, eintreibbares Befestigungselement mit einem langgestreckten, in eine Öffnung bestimmten Umfanges eines Werkstückes einsetzbaren Schaft und einem Kopf an einem Schaftende, bei dem der in Querrichtung durchbrochene Schaft in einer bestimmten Entfernung vom Kopf eine mit dem Werkstück zusammenwirkende Klemmfläche in Gestalt einer Durchmessererweiterung und ein verjüngtes Einführende aufweist, welches in eine das Einsetzen erleichternde, entlang ihrer Umfangsfläche nicht unterbrochene massive Spitze ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der massiven Spitze (38) und dem Kopf (28) liegende Teil des Schaftes (22) an Stelle einer Durchbrechung mit einer seitlichen, in Längsrichtung des Schaftes verlaufenden, denselben in Querrichtung nicht vollständig durchziehenden Kerbe (40) versehen ist, die von zwei schräg zueinander stehenden Flächen (42, 44) begrenzt ist und deren Breite sich von innen nach außen vergrößert, wobei der Umfang des Schaftes, ohne die Kerbe gemessen, an keiner Stelle den Umfang der Aufnahmeöffnung im Werkstück überschreitet.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenkante dei Auskerbung unterschiedliche Tiefe aufweist und daß diese Auskerbung ihre größte Tiefe dort hat, wo der Schaft den größten Durchmesser besitzt.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft als Rotationskörper ausgebildet ist und daß die Klemmfläche durch eine konische Erweiterung des Schaftes gebildet wird.

4. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Begrenzungsflächen der Einkerbung federartig wirkende Lappen (53, 54) vorgesehen sind, die im eingetriebenen Zustand des Befestigungselementes die Vorspannung des Schaftes gegenüber dem Werkstück unterstützen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1 191 039,
183 128;

französische Zusatzpatentschrift Nr. 72367;
britische Patentschriften Nr. 821 902, 818 548;
USA.-Patentschriften Nr. 2780128, 1915 249.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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