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Halteelement Die Erfindung betrifft ein Halteelement aus verformbarem
Werkstoff, das im Zusammenwirken mit einer Schraube zur Befestigung eines Werkstückes
an einem anderen Werkstück dient, bestehend aus einer Scheibe, die in der Nähe der
Öffnung zur Anlage kommt. Dieses Halteelement ist insbesondere zur Befestigung von
Abdeckplatten, Karosseriewandungen an Kraftfahrzeugen, an Rahmenteilen oder Aussteifungen
geeignet. Zur Verbindung derartiger Teile wurden bisher vielfach nur Schrauben oder
ähnliche Verbindungselemente verwendet, die durch miteinander fluchtende und eng
gepaßte Löcher der Teile hindurchgesteckt wurden, wodurch nach dem Zusammenschrauben
eine seitliche Verschiebung der Teile gegeneinander ausgeschlossen war.
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Es ist nun häufig mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, die Löcher
in den miteinander zu verbindenden Teilen, insbesondere in größeren Blechtafeln
od. dgl. so herzustellen, daß sie beim Aufeinanderlegen genau miteinander fluchten.
Besonders bei dünnwandigen Blechen, wie z. B. bei Karosserieteilen, werden die Schwierigkeiten
vergrößert, wenn das Blech sich nur geringfügig ausbeult oder verbiegt.
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Man hat diese Schwierigkeiten bisher dadurch zu beseitigen versucht,
daß die Löcher in dem einen der beiden Teile mit Übermaß ausgeführt worden sind,
so daß genügend Spiel vorhanden ist, um das Nichtfluchten der Löcher auszugleichen.
Dieser Ausgleich wird erreicht, wenn das übermaß so groß gehalten ist, daß die Schraubenschäfte
normalerweise nicht an den Kanten der Löcher anliegen. Dann wird aber andererseits
eine formschlüssige Verbindung der beiden Teile, die eine seitliche Verschiebung
gegeneinander mit Sicherheit verhindert, nicht erreicht. Man ist dann lediglich
auf den durch festes Anziehen der Schrauben erzeugten Klemmschluß angewiesen; häufig
ist es aber entweder nicht möglich oder auch nicht erwünscht, die Schrauben so stramm
anzuziehen, daß der gewünschte Klemmschluß erzielt wird.
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Man hat weiterhin versucht, die genannten Schwierigkeiten dadurch
zu lösen, daß zwischen die miteinander zu verbindenden Werkstücke, beispielsweise
Platten oder Bleche, eine den Schraubenschaft umgebende Stahlscheibe gelegt wird,
deren Stirnseiten beiderseits mit schneidenartig bzw. zahnartig ausgebildeten Vorsprüngen
versehen sind, wobei die Scheibe durchgehärtet oder oberflächengehärtet ist. Die
Zähne bzw. Schneiden dieser Scheibe drücken sich dann beim Anziehen der Schraube
in die Oberflächen der benachbarten Werkstücke unter Materialverformung derselben
ein und bilden damit eine formschlüssige Verriegelung. Diese bekannte Einrichtung
hat jedoch den Nachteil, daß die Schrauben sehr fest angezogen werden müssen, damit
sich die Zähne genügend tief in das Material eindrücken. Zum anderen wird die Oberfläche
der beiden Werkstücke beschädigt. Schließlich müssen die Scheiben gehärtet werden,
was ihre Herstellung verteuert. Endlich eignen sich solche Scheiben nur zur Verbindung
von Werkstücken aus entsprechend weicheren Materialien.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halteelement der eingangs
erwähnten Art so auszubilden, daß mit einfachen Mitteln und ohne Beschädigung der
zu verbindenden Werkstücke eine seitliche Verschiebung derselben verhindert wird,
und zwar auch dann, wenn eines der Werkstücke Öffnungen mit Übermaß aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Scheibe
mit einer den Schraubenschaft spielfrei aufnehmenden Bohrung versehen ist und die
mit
der mit Übermaß ausgeführten Öffnung des ersten Werkstückes zusammenarbeitende Stirnfläche
der Scheibe mehrere verformbare, axial vorstehende Bereiche aufweist, die beim Anziehen
der Schraube in die mit Übermaß ausgeführte Öffnung eindringen, deren radial über
diese (Öffnung hinausreichende Teile jedoch zusammenquetschbar :sind.
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Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der in die Öffnung eindringende
Teil der vorstehenden Bereiche der Scheibe unverändert bleibt, während zier an den
Kanten der mit Übermaß ausgeführten Öffnung zurAnlage kommende Teil der verformbaren
Bereiche beim Festziehen der Schraube zusammengequetscht wird. Die in die Öffnung
eingedrungenen Teile wirken mit der Öffnungswand zusammen und verhindern eine seitliche
Verschiebung der beiden Werkstücke gegeneinander, und zwar ohne eine Beschädigung
derselben.
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Es ist vorteilhaft, wenn sich an die Scheibe von der ihrer Stirnfläche
abgewandten Seite einstückig in axialer Richtung ein Schaftteil anschließt, der
in eine Öffnung des zweiten Werkstückes einsetzbar ist und zur sicheren Verbindung
mit diesem Werkstück an sich bekannte Klemmbereiche aufweist.
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Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß sich die zur Aufnahme eines
Schraubenschaftes od. dgl. dienende Bohrung in der Scheibe auch durch den Schaftteil
hindurch erstreckt.
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Die verformbaren, axial vorstehenden Bereiche sind zweckmäßig entweder
als dünne Rippen, radial oder parallel verlaufend, oder auch als die Bohrung konzentrisch
umgebende Ringrippen ausgebildet.
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Die Erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen an Hand der
Zeichnung näher -erläutert. Dabei zeigt die F i g. 1 ein Halteelement mit zwei zu
verbindenden Platten in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung, die F
i g. 2 einen Schnitt durch die Teile in der F i g. 1, jedoch im zusammengefügten
Zustand, die F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der Platten und des scheibenförmigen
Halteelementes im zusammengefügten Zustand, wobei die Schraube weggelassen ist,
um die Verformung der Scheibe zu veranschaulichen, die F i g. 4 eine perspektivische
Ansicht einer anderen Ausführungsform, die F i g. 5 eine perspektivische Ansicht
einer weiteren Ausführungsform, welche besonders zur Befestigung einer Platte mit
einer länglichen Öffnung geeignet ist, die F i g. @6 eine perspektivische Darstellung
einer weiteren Ausführungsform und die F i g. 7 das Halteelement nach der F i g.
6 im verformten Zustand nach dem Anziehen der Schraube und dem Hineindrücken in
die mit Übermaß ausgeführte Öffnung der einen Platte.
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In sämtlichen Figuren der Zeichnung sind die entsprechenden Teile
mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Das Halteelement 10 gemäß den F i g. 1
bis 3 besteht aus einem zähen, elastischen Kunststoff, z. B. aus Polyamid, und dient
zur Aufnahme einer Schraube 12.
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Das Halteelement 10 und die Schraube 12 sind zur Verbindung zweier
Werkstücke 14 und 16 bestimmt, von denen nur Ausschnitte abgebildet sind. Das Teil
14 kann beispielsweise eine Wandung und das Teil 16 ein Aussteifungselement sein,
an welchem die Wandung zu befestigen ist. Die Öffnung 18 im Teil 14, durch welche
der Schaft 20 der Schraube 12 hindurchgeführt wird, ist mit Übermaß ausgeführt.
Das Teil 16 weist eine Öffnung 22 auf, in welche das Halteelement 10 eingesetzt
wird. Es liegt auf der Hand, daß die beulen Teile mehrere solcher Öffnungen 18 bzw.
22 aufweisen können, die zur Aufnahme entsprechender, nicht dargestellter Halteelemente
dienen.
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Das Halteelement 10 weist einen gegenüber seinem Schaftteil
28 radial vorstehenden Kopfteil 24 auf. Dieser bildet eine Auflagefläche
26, welche, wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, an der einen Seite des Teils 16
zur Anlage kommt. Vom Kopfteil 24 erstreckt sich in axialer Richtung der Schaftteil
28, der durch die Öffnung 22 des Teils 16 hindurchgeführt wird. Der Schaftteil hat
einen rechteckigen Querschnitt, so daß .das Halteelement nach dem Einsetzen in die
gleichfalls rechteckige Öffnung 22 gegen Verdrehung gesichert ist. In dem dem Kopfteil
benachbarten Bereich erweitert sieh der Schaftteil 28 zunächst, so daß Klemmbereiche
30 und 32 gebildet werden. Nach dem Einführen des Schaftes in die Öffnung 22 legen
sich diese Klemmflächen sperrend gegen die hinteren Kanten der Öffnung, so daß das
Halteelement befestigt ist. Der Abstand der gegenüberliegenden Klemmbereiche 30
und 32 voneinander ist größer als die entsprechende Abmessung deröf£nung 22. Damit
derSchaftteil durch die Öffnung hindurchgeführt werden kann, ist es demnach erforderlich,
daß er beim Einsetzen in die Öffnung zusammenklappt. Um das Einsetzen .des Schaftes
zu erleichtern, sind die beiden an die Klemmflächen 30, 32 anschließenden, einander
gegenüberliegenden Schaftflächen 34 und 36 so ausgeführt, daß sie von den Klemmbereichen
30 und 32 in Richtung zum Einführende des Schaftes hin aufeinanderzu laufen. Zur
Erleichterung des Einsetzens de., Schaftes ist weiterhin ein Querschlitz 38 vorgesehen,
der zwischen den Schaftflächen 34 und 36 angeordnet und so weit in Richtung zum
Kopfteil hin geführt ist, daß auch der unterhalb der Klemmbereiche 30 und 32 gelegene
Schaftteil zumindest teilweise von dem Schlitz durchdrungen ist.
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Das Halteelement 10 weist eine zentrale Bohrung 40 auf, die sowohl
den scheibenförmigen Kopfteil 24 als auch den Schaftteil 28 durchdringt und
zur Aufnahme des Schaftes 20 einer Schraube 12 dient. Die Bohrung 40 ist gewindelos
ausgeführt, und ihr Durchmesser ist kleiner als der Außendurchmesser des Schraubengewindes.
Beim Eindrehen der Schraube wird, wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, durch die
Schraube ein Gegengewinde in die Wandung der Bohrung geschnitten. Dabei übt die
Schraube auf den Schaft 28 radial gerichtete Kräfte aus, die ihn aufzuweiten trachten.
Dadurch werden die Klemmbereiche 30 und 32 reit noch größerer Kraft gegen die Kanten
der Öffnung im Teil 16 gepreßt, wodurch die Sitzkraft des Halteelementes erhöht
wird.
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Wie bereits angedeutet, tritt häufig der Fall ein, daß die Öffnungen
der Teile 18 und 22 beim Zusammenfügen derselben nicht miteinander fluchten. Daher
werden die Öffnungen 18 mit Übermaß ausgeführt. Dadurch wird ausreichendes Spiel
geschaffen, so daß die Schrauben mühelos in die Halteelemente eingeschraubt werden
können, selbst wenn die Öffnungen 18 mit den Öffnungen 22 nicht genau fluchten.
Jede Schraube ist mit einer Unterleg scheibe 42 ausgestattet, die an ihrem
Kopf 44 anliegt und die mit Übermaß ausgeführte Öffnung 18 überdeckt.
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der Oberseite des Kopfteiles 24 des Halteelementes sind vorstehende Bereiche vorgesehen,
die in die mit Übermaß ausgeführte Öffnung 18 hineinragen und an deren Kanten anliegen,
wodurch eine seitliche Verschiebung des Teils 14 relativ zum Schraubenschaft 20
verhindert wird. Bei der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform sind
zu diesem Zwecke mehrere radial verlaufende, gleichmäßig über die Stirnfläche 48
des Kopfteiles 24 verteilte und einstückig mit dieser verbundene Rippen 46 vorgesehen.
Wie am besten aus der F i g. 1 ersichtlich ist, sind die Rippen zunächst geradlinig.
Sie erstrecken sich vom äußeren Rand des Kopfteiles bis zu dessen innerem Rand an
der Bohrung 40. Die Rippen überdecken somit vollständig die mit Übermaß ausgeführte
Öffnung 18, wobei der Durchmesser des Kopfteiles bzw. dessen Querabmessung
größer ist als der Durchmesser der Öffnung 18. Die axiale Rippenhöhe ist zumindest
gleich der Dicke des Teiles 14.
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Beim Anziehen der Schraube 44 wird das Teil 14 gegen diejenigen Bereiche
50 der Rippen, die es überdeckt, gepreßt. Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich
ist, werden diese Rippenbereiche dabei flachgedrückt, so daß sie mit der Stirnfläche
48 des Kopfes des Halteelementes in einer Ebene liegen. Die innerhalb der Öffnung
gelegenen Bereiche 52 der Rippen werden dabei jedoch in die Öffnung hineingedrückt,
wobei sie sich den Kanten der Öffnung satt anlegen, so daß eine seitliche Verschiebung
des Teils 14 gegenüber dem Halteelement 10 unmöglich ist. Wie aus den F i g. 2 und
3 hervorgeht, sind die Teile 14 und 16 im endgültig zusammengesetzten Zustande um
die Dicke des Kopfteils 24 voneinander distanziert. Die zusammengepreßten Rippenbereiche
bilden dabei ein elastisches und dämpfendes Auflager für das Teil 14. Die elastische
Vorspannung der zusammengepreßten Rippen setzt außerdem den Schraubenschaft unter
Vorspannung, so daß die Gewindegänge der Schraube gegen die entsprechenden Gewindegänge
des im Halteelement gebildeten Gewindes gedrückt werden. Durch die dabei entstehenden
Reibungskräfte wird ein ungewolltes Lösen der Schraube verhindert.
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Die in der F i g. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
von der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3 darin, daß der Kopfteil des Halteelementes
kreisringförmige Rippen 54, 56, 58 aufweist, die konzentrisch zueinander angeordnet
sind. Diese Rippen sind gleichfalls elastisch verformbar und wirken in gleicher
Weise wie die beim vorherigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Rippen 46.
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Die in der F i g. 5 dargestellte weitere Ausführungsform
10 b entspricht weitgehend der in der F i. g. 4 dargestellten. Der Unterschied
besteht lediglich darin, daß das Halteelement zur Verwendung bei Teilen mit einer
länglichen Öffnung 18 b ausgebildet ist. Der Kopfteil 24 b dieser Ausführungsform
ist länglich bzw. oval ausgeführt, so daß er die Öffnung 18b sowohl in Längs- als
auch in Querrichtung überdeckt. Die elastisch verformbaren Rippen 46b sind parallel
zueinander und in Längsrichtung des Kopfteiles angeordnet.
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Die Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7 unterscheidet sich von
den übrigen dadurch, daß das Halteelement 10c nur eine Scheibe 24c in deren Mittelöffnung
umfaßt, der Schaft einer Schraube 12c spielfrei eingreift. Es gelangt im Gegensatz
zu den übrigen Ausführungsformen an der Vorderfläche des Teils 14c zur Anlage.
Bei dieser Ausführungsform kann die Schraube 12c unmittelbar in eine Bohrung des
anderen, beispielsweise als Aussteifung dienenden Teils (nicht dargestellt) eingeschraubt
werden. Gegebenenfalls kann zur Verbindung der Schraube mit dem zweiten Teil eine
Buchse od. dgl. Verwendung finden. Die Scheibe 24 c liegt mit ihrer glatten Stirnfläche
am Schraubenkopf an und überdeckt mit der anderen Stirnfläche die mit Übermaß ausgeführte
Öffnung. An der Klemmfläche der einer Unterlegscheibe ähnlichen Kreisscheibe 24c
sind elastisch verformbare Rippen 46c angeordnet, die in axialer Richtung vorstehen.
Diese Rippen werden, wie bei den anderen Ausführungsformen, in die Öffnung 18c des
Teils 14 c eingedrückt. In der F i g. 7 sind die Rippen in dem Zustand dargestellt,
den sie annehmen, wenn die Schraube festgezogen ist. Unter Umständen kann die Scheibe
24 c auch zwischen dem Teil 1.4 c und dem anderen Teil angeordnet werden. Dann wird
sie herumgedreht, so daß die Rippen in die mit übermaß ausgeführte Öffnung hereinragen.
Bei einer derartigen Anordnung bewirkt die Scheibe, wie bei den vorherigen Ausführungsformen,
eine Distanzierung der Teile.