DE1914990C3 - Befestigungselement - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Verbindung von plattenförmigen Bauteilen, bestehend aus einer zylindrischen, mit ein^m durchbohrten Boden versehenen Buchse mit zwei radialen Bohrunsen, die koaxial in einer zur Achse der zylindrischen Buchse senkrecht siehenden Ebene liegen, und einem Innengewinde, wobei in den auf der Außenseite durch Stauchen der Ränder verengten Bohrungen Kugeln angeordnet sind, deren Durchmesser ^um ein geringes Maß kleiner ist als der Durchmesser der Bohrungen, und einem mit dem Innerisewinde der Buchse in Schraubverbindung sie henden, in der Längsbewegung einseitig begrenzten Einsatzteil, welches "eine konische, symmetrisch zu seiner Achse liegende Rotationsfläche aufweist, durch welche die Kugeln bei einer Schraubbewegung des Einsatzteiles in der Buchse in den Bohrungen radial bewegbar smu.

Bei einem bekannten Befestigungselement dieser An (britische Patentschrift 563 435) stellen beim Einschrauben des Einsatzteiles lediglich die Kugeln den Kontakt mit der Wand der Bohrung her. in welche das Befestigungselement eingesetzt wird. Dies hat den Nachteil, daß sich in dem Fall, daß mittels des Befestigungselementes beispielsweise zwei Platten miteinander verbunden werden sollen, die eine der Platten, welche zwischen dem Kopf des Einsatztcües und dem Bereich der Bohrungen und damit der Kugeln liegt, leicht seitlich verschieben kann, da sie nur durch die Reibungsberührung mit dem flachen Kopf des Einsatztciles gegen eine seitliche Verschiebung, senkrecht zur Achse des Befestigungselementes, gesichert ist. Außerdem ist die axiale Bewegung des Einsatzteiles lediglich in einer Richtung begren/i, so daß das Ersatzteil insbesondere dann, wenn das Befestigungselement zur Verbindung von relativ weichen Materialien, beispielsweise Kunststoffteilen, verwendet werden soll, die Kugeln leicht zu weit nach außen drückt, so daß die zu verbindenden Teile beschädigt werden.

Bei einem anderen Befestigungselement, wie es durch das deutsche Gebrauchsmuster 1740 611 bekanntgeworden ist, wirkt eine axial angeordnet!. Kugel auf radial bewegliche Kugeln ein. Auch hier ist keine Sicherung der zu verbindenden Teile gegen eine Verschiebung senkrecht zur Achse des Befestigungselementes gewährleistet, wobei gleichzeitig nicht sichergestellt ist, daß die -adkil beweglichen Kugeln nicht zu tief in relativ weiche zu verbindende Teile eindringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches es, ermöglicht, insbesondere plattenförmige Teile derart miteinander zu verbinden, daß diese in der zur Achse des Befcstigungselementes senkrechten Ebene unverrückbar festgehalten werden. Dabei soll gewährleistet sein, daß auch verhältnismäßig weiche und empfindliche Materialien nicht durch eine zu große Ausrückbewegung der radial beweglichen Kugeln beschädigt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit Kopfflansch versehene Buchse zwei koaxiale zylindrische Außenflächen mit verschiedenen Durchmessern, und zwar eine außerhalb des Bereiches der Bohrungen gelegene Fläche mit einem zur Bildung einer Preßsitzpassung in der Bohrung eines der zu verbindenden Bauteile geeigneten Durchmesser und eine zweite, im Bereich der radialen Bohrungen angeordnete, gegenüber einer dem Preßsitz entsprechenden Bauteilbohrung Untermaß

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besitzende Flüche sowie im Bereich der zylindrischen Außenflächen das Innengewinde aulweist, in welches das zylindrische, mit Außengewinde versehene Ein- «■ atzteil eingreift, wobei das Einsatzicil anschließend an die konische Rotationsfläche einen zylindrischen, gegenüber dem mit Gewindt- versehenen Teil einen verminderten Durchmesser aufweisenden Zapfen trägt, der durch die gewindolosc Bohrung im Boden der Buchse mit geringem Spiel durchgeführt wird und durch zwei in entsprechendem Abstand angeordnete Bunde in seiner Längsbewegung in beiden Richtungen begrenzt ist.

Der Kopfflansch kann dabei sowohl an der »lern Boden entgegengesetzten Seite der Buchse ?!s auch an der gleichen Seite wie der Boden der Buchse ausgebildet sein. Die konische Fläche ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Flanke eines rinaförmieen Einschnittes im Einsatzteil.

Dadurch, daß bei dem cr()ndvT>nis.cm'aBcn Befestigungselement die Längsbewegung des Einsatzteiles in beiden Richtungen begrenzt ist, können a;e rr.^ia! beweglichen Kugeln nur um einen definierten, vorher bestimmbaren Betrag nach außen gerückt werden. Hierdurch wird es vermieden, daß die Kugeln sich so weit in die Wand der Bohrung, in welche das Befestigungselement eingesetzt wird, eindrücken können, daß hierdurch die zu verbindenden Teile, insbesondere, wenn sie aus weichem Material, beispielsweise Kunststoff, bestehen, beschädigt werden. Die im oberen Teil des Befestigungselemcntcs, außerhalb des Bereiches der Bohrungen, vorgesehene Preßsitzpassung gewährleistet eine feste Verbindung von Platten, wobei diese seitlich unverrückbar gegeneinander festgehalten werden.

Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist billig herstellbar und läßt sich universell verwenden. F.s kann leicht angebracht und einfach betätigt werden. Das Einsatzteii läßt sich rascher als beispielsweise eine Schraube dadurch befestigen, daß es mit einem einfachen Werkzeug um den Bruchteil einer vollen Umdrehung gedreht wird, beispielsweise mittels eines Schraubenziehers oiler mittels einer Münze oder auch ohne jedes Werkzeug. Das Befestigungselement eignet sich sowohl zur Verbindung \on zwei Teilen mit durchgehenden Bohrungen als auch zur Befestigung ches Teiles mit durchgehender Bohrung auf einem Sackloch.

In der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele des Befestigungselcmentes an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeig!

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Befestigungselementes im Schnitt, mit eingerückten Kugeln, in vergrößertem Maßstab,

Fig. ü Jas in Fig. 1 gezeigte Befestigungselement mit ausgerückten Kugeln, und ?war in zwei Anwendungsfällen,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Befestigungselementes, ebenfalls in Funktionsstellung in zwei Anwendungsfällen,

F i g. 4 einen Teilschnitt mit Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des Befestigungselementes,

Fig. 5 einen Teilschnitt des unteren Endes eines weiteren Ausführungsbeispieles des Befestigungselementes und

Fig. 6 und 7 zwei weitere Ausführungsbeispiele des crfindungsgemäßen Befestigungselementes, in gegenüber den F i g. 1 bis 4 verkleinertem Maßstab.

Das in Fig. 1 dargestellte Befestigungselement, das gegenüber der natürlichen Cröße stark vergrößert dargestellt ist, weist eine zylindrische Buchse 1 mit einem Innengewinde 2 auf, in welches ein mit einem Außengewinde 3 versehenes Einsaizteil 4 eingeschraubt ist. Die Buchse ist mit radialen Bohrungen 5 versehen, in denen mit geringem Spiel Kugeln 6 geführt sind. Die Bohrungen 5 haben eine gemeinsame Achse, welche die Längsachse der Buchse 1 senk-

recht schneidet. Außen ist die Buchse mit zwei zylindrischen Außenflächen 7 und 8 versehen, die um ein geringes Maß voneinander abweichende Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser der zylindrischen Fläche 7 ist so gewählt, daß er mit einer normalen

Bohrung des entsprechenden Durchmessers einen Preßsitz" bildet. Die Fläche 8 hat hingegen gegenüber einer derartigen Bohrung Untermaß. Die Buchse 1 weist an einem Ende einen vorzugsweise runden Kopfflansch 9 und am anderen Ende einen Boden 10

so auf. Der Boden 10, welcher von unten die Buchse verschließt, ist mit einer Bohrung 11 versehen, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Innengewindes 2. Die Bohrungen 5 sind außen am Ende mit durch Stauchen deformierten Rändern 12 versehen, die ein Herausfallen der Kugeln 6 aus den Bonrungen 5 z. B. während der Handhabung des Bcfestigungselementes verhindern sollen.

Das Einsatzteii 4, welches mit seinem Außengewinde 3 in das Innengewinde 2 der Buchse I cingc-

schraubt ist, weist anschließend an das Gewinde eine konische Rotationsfläche 13 auf, weiche einen Übergang zu einem zylindrischen Zapfen 14 bildet und einen Neigungswinkel \ von ungefähr 45 hat. Dei Durchmesser des zylindrischen Zapfens 14 ist größer

als der Durchmesser der Bohrung 11. An den Zapfen 14 schließt sich ein verjüngtes Teil 16 an, welches durch die Bohrung 11 durchgeführt ist. Zwischen den Teilen 14, 16 des Zapfens besteht eine Schulter 15, welche die Bewegung des Einsatzteiics 4 in F i g. 1 nach unten begrenzt. Der verjüngte Teil 16 ist mit einem durch Vernietung gestauchten Teil 17 mit größcrem Durchmesser versehen, welches die Bewegung des Einsatzteiles 4 nach oben begrenzt. An seinem äußeren Ende ist das Einsatztei!4 mit einem Schlitz 18 für einen Schraubenzieher ".der eine Münze versehen.

Das in Fig. 1 dargestellte Befestigungselement befindet sich in seiner unbetätigten Stellung, in welcher es z, B. geliefert wird. Das Einsatzteil 4 befindet sich in seiner äußeren Endstellung, d. h., es ist bis zum durch das Teil 17 gebildeten Anschlag aus der Buchse 1 herausgeschraubt. Die Kugeln 6 sind eingezogen, so daß sie: sich innerhalb des durch die Fläche 8 gegebenen Umrisses befinden.

In F i g. 2 ist das Befestigungselement nach F i g. 1 in seiner Funktionsstellung dargestellt. Das Einsatzteil 4 ist in die Buchse 1 eingeschraubt und drückt durch seine konische Fläche 13 die Kugeln 6 nach außen. Gemäß der linken Hälfte von Fi g. 2 wird das Befestigungselement zur Befestigung eines flachen Teiles 20 auf einem ebenfalls flachen Teil 21 verwendet. Es kann sich z. B um die Befestigung eines metallischen Deckels auf einer dünnen metallischen Wand, z. B. aus EHech, handeln. Der Abstand der Achse der Bohrung S von der unteren Fläche des Fansches9 ist dabei so gewählt, daß sich diese Achse etwas unterhalb der unteren Fläche tl^s Teiles 21 befindet. Durch die radial nach außen wirkende Kraft

der Kugeln 6 entsteht daher eine axiale Komponente, durch welche die beiden Teile 20 und 21 aneinandergepre'ßt werden. Gemäß der rechten Hälfte von Fig. 2 dient das Befestigungselement zur Befestigung des flachen Teiles 20 auf einem vollen Teil 22 aus Holz mit einer Sacklochbohrung unter Verwendung einer Buchse 23 mit einer Bohrung 24. In diesem Fall sind die Kugeln 6 durch die radial nach außen wirkende Kraft in die Wand der Bohrung 24 eingepreßt und verhindern somit ebenfalls ein Lösen des Teiles 20 vom Teil 22.

In Fig. 3 ist ein anderes Aiisführungsbeispiel der, Befestigungselementes dargestellt, welches zur gegenseitigen Befestigung von verhältnismüßig dünnen Teilen dient Die in Fig. 3 dargestellte Buchse 31, die im übrigen genau der Buchse 1 aus Fig. 1 entspricht, ist mit Bohrungen 32 versehen, die sich näher zum Flansch 33 befinden. In dei Buchse 31 befinden sich ein Einsatzlcil 34, welches mit einem ringförmigen Einschnitt 35 versehen ist, dessen Flanke durch eine konische Fläche 36 gebildet ist, welche der konischen Fläche 13 entspricht. Die entgegengesetzte Flanke 37 oes Einschnitte* 35 hat vorzugsweise ein Profil in der Form eines Kreisbogens, dessen Form sich an die Form iler Kugeln anschmiegt und eine schmale Ausbildung des Ein schnittes 35 gestattet. Gemäß der linken Hälfte von Fig. 3 wird ein dünnes Blech 38 mit einem etwas stärkeren Blech 39 verbunden. Zur Anpassung an die dünnen Blechstürken ist unter den Flansch 33 des Befestigungselementes ein Di'anzring 40 unterlegt. Gemäß der rechten Seite der Fig. 3 werden miteinander zwei stärkere Blech- 41 unJ 42 verbunden. Um das gleii-ite Befestigungselement wie für die dünnen Biechc 38,39 verwenden zu können, ist das Blech 41 mit einer Versenkung 43 versehen.

In Fig.4 ist schließlich ein Ausfülirungs'ocispiel des erfindungsgemäßen Befestigungselemcntes dargestellt, dessen Anwendungsbereich, bezogen auf die Dicke der miteinander zu verbindenden Teile, zwischen den Bereichen der AirJührungsbeispiele nach den Fig. 1 und 3 liegt. Die in Fig. 4 dargestellte Buchse 51, weiche im übrigen den Buchsen 1 und 31 entspricht, ist mit Bohrungen 52 verschen, deren Abstand von der unteren Havhe des Flansches 53 kleiner ist als der entsprechende Abstand bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, jedoch größer als der Abstand bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3. In die Buchse 51 ist ein Einsatzteil 54 eingeschraubt, das einen ringförmigen Einschnitt 55 aufweist, welcher bezüglich seiner Form dem Einschnitt 35 nach Fig. 3 entspricht. Entsprechend der Lage der Bohrungen 52 ist auch der Einschnitt 55 gegenüber dem Einschnitt 53 gemäß Fig.4 etwas nach unten versetzt.

In Fig. 5 ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel des unteren Endes des Zapfens 14 dargestellt, wobei die übrigen Teile mit den Bezugszeichen gemäß FiL'. I bezeichnet sind. Gemäß Fig. 5 ist das verjüngte Teil 16 mit einer Nut 60 versehen, in welcher sich" ein Federring 61, z.B. nach der Art eines Secgcrringes, befindet. Der Ring 61 liefert in diesem Falle die Anschlagsfläche, welche der Becrcnzung der Bewegung des Einsatzteiles nach oben dient.

Im rechten Teil der Fig. 4 sind einige Maße eingetracen, mit deren Hilfe Maßangaben einer typischen Größe des erfindungsgemäßen Elementes möglich sind. So hat ein Befestigungselement der Nenngröß 10 mm folgende Maße:

! 0,03 + 0,07

0,2 0,3

A 1(1

B 10

C 12

D M8

/T 13,5

'5 Das Maß/·' ist unterschiedlich und richtet sich nach der großen gemeinsamen Dicke C der miteinander zu verbindenden Teile, für die ein Element bestimmt ist. Es kann der folgenden Tabelle entnommen werden:

(i	Dicke	F	l-ig.
1,5 bis 3 mm .		2,5 mm 4.5 rnm	■?
3 bis 5,5 mm .		7 mm	4
5,5 bis 9 mm ...		1.2

30 Durchmesser der Kugeln d — 3 mm.

Obwohl bei den in den Fig. 1 bis4 dargestellten Ausführungsbeispiclen jeweils zwei Kugeln verwendet werden, ist es im Prinzip möglich, auch eine grö ßere Anzahl von Kugeln zu verwenden. Es hat sich jedoch erwiesen, daß die kleinstmögliche Anzahl von Kugeln, nämlich zwei in Gegenrichtung drückende Kugeln, die besten Resultate bei der Befestigung liefert. Die dargestellte Ausführung des Gewindes hai den Vorteil, daß das Gewinde, obwohl es verhältnismäßig grob ist, gute selbsthemmende Eigenschaften aufweist, so daß das erfindungsgemäße Befestigungselement gegen eine Lockerung auch bei Erschütterungen gesichert ist. Dabei genügt zum Lösen oder

zürn Befestigen des Elementes eine geringfügige Bc wegung des Einsalzteiles, die ungefähr einem Vierte! der Drehung entspricht. Diese Bewegung kann mü einem Schraubenzieher oder z. B. einer Münze, die in den Schlitz des Einsatzteiles eingeführt wird, durch-

geführt werden. .

in den Fig. 6 und7 sind zwei weitere mögliche Ausführungsbeispiele des Bcfesligungselemcntcs dargestellt, und zwar in gegenüber den Fj g. 1 bis 4 verkleinertem Maßstab. In Fig.6 ist ein Bcfestigung'.-

element dargestellt, welches im wesentlichen den Befestigungselementcn nach den Fig. I bis4 entspricht. Von diesen Befestigungselementep unterscheidet es sich dadurch, daß sich der Flansch 62 auf einer Seile befindet, die der Seite entgegengesetzt ist, von wcleher das Element betätigt wird. Das Element enthält ein Einsatzteil 63, dessen Bewegung im Gewinde einer Buchse 64 in der Richtung nach oben durch eine Einprägung 65 im Rand der Buchse begrenzt ist. Der Boden der Buchse 64, welcher sich an den Flansch 62 anschließt, kann daher voll sein. Das Befestigungselement 71 von Fig. 7 ist mit einem Einsatzteil 72 versehen, welches einen gerändelten Knopf 73 aufweist. Zur Bctäiionnn λ; :

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gungselemcntcs wird der Knopf 73 von Hand gedreht. Es ist daher kein besonderes Werkzeug zu seiner Betätigung erforderlich.

Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung verschiedene Änderungen der als Beispiel dargestellten Ausführungsbcispielc möglich sind. So kann der Winkel λ der konischen Fläche einen anderen Wert als 45 haben. Es braucht auch nicht eine konische Rotationsfläche zur Bewegung der Kugeln nach außen vorgesehen werden, es kann sich unter Umständen auch eine andere, /..B. gewölbte, Fläche ü!s vorteilhaft erweisen. Versuche haben jedoch gezeigt, daß mit einer konischen Fläche mit dem Konuswiiv kel von 45° die besten Resultate bezüglich eines kurzen Betätigungsweges und einer großen Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lösen des Elementes erzielt werden.

Was die Befestigung des Befesligungselcmcntes in einem der zu verbindenden Teile betrifft, so sind

außer der dargestellten Preßsitzverbindung auch andere Verbindungen denkbar. So kann z. B. die äußere Fläche der Buchse an der erforderlichen Stelle mit einer Rändelung versehen sein, die z.B. zum Einschlagen ins Holz geeignet ist. Auch sind verschiedene andere Möglichkeiten einer Aufrauhung der Oberfläche denkbar, die z. B. zum Einkleben des Elementes in eine Kunststoffplatte dienen können. Für metallische Teile hat sich jedoch die in den Figu-

to ren dargestellte Preßsilzverbindung als die beste und billigste Lösung ,erwiesen. Zur Betätigung des Elementes sind außer dem dargestellten Schlitz für einen Schraubenzieher und dem in der Fig. 7 dargestellten Knopf noch andere Ausführungen denkbar. So kann /. B. der Schlitz durch einen Krcuzschlit;:, einen Innenvierkant, Innensechskant usw. ersetzt werden. Der Knopf 73 von Fig.7 kann durch einen Hebel, eine Klinke, einen sternartigen Griff usw. ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

i 914 Patentansprüche:

1. Befestigungselement zur Verbindung von plattenförmigen Bauteilen, bestehend aus einer zylindrischen, mit einem durchbohrten Boden versehenen Buchse mit zwei radialen Bohrungen, die koaxial in einer zur Achse der zylindrischen Buchse senkrecht stehenden Ebene liegen, und einem Innengewinde, wobei in den auf der Außenseite durch Stauchen der Ränder verengten Bohrungen Kugeln angeordnet sind, deren Durchmesser um ein geringes Maß kleiner ist ais der Durchmesser der Bohrungen, und einem mit dem Innengewinde der Buchse in Schraubverbindung stehenden, in der Längsbewegung einseitig begrenzten Einsatzteil, welches eine konische, symmetrisch zu seiner Achse liegende Rotationsfläche aufweist, durch welche die Kugeln bei einer Schraubbewegung des Einsatzteiles in der Buchse in den Bohrungen radial bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kopfflansch versehene Buchse (1, 31, 51) zwei koaxiale zylindrische Außenflächen (7. 9) mit verschiedenen Durchmessern, und zwar eine außerhalb des Bereiches der Bohrungen (5, 32, 52) gelegene Fläche (7) mit einem zur Bildung einer Preßsitzpassung in der Bohrung eines der zu verbindenden Bauteile geeigneten Durchmesser und eine zweite, im Bereich der radialen Bohrungen (6. 32, 52) angeordnete, gegenüber einer dem Preßsitz entsprechenden Bauteilbuhrung Uniermaß besitzende Fläche (8) sowie im Bereich der zylindrischen Außenflächen (7, 8) das Innengewinde (2) aufweist, in welches das zylindrische, mit Außengewinde (3) versehene Einsatzteil (4) eingreift, wobei das Einsatzteii anschließend an die konische Rotationsflache (13) einen zylindrischen, gegenüber dem mit Gewinde versehenen Teil einen verminderten Durchmesser aufweisenden Zapfen (14, 16) trägt, der durch die gewindelose Bohrung (M) im Boden (10) der Buchse mit geringem Spiel durchgeführt und durch zwei in entsprechendem Abstand angeordnete Bunde (15, 17, 61) in seiner Längsbewegung in beiden Richtungen begrenzt ist.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopffiansch (9) an der dem Boden (10) entgegengesetzten Seite der Buchse (I) ausgebildet ist (Fig. 1).

3. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (62) an der gleichen Seite wie der Boden der Buchse (46) ausgebildet ist (Fig. 6).

4 Befestigungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche (36) die Flanke eines ringförmigen Hinschnittes (35) im Einsatzteil (34) ist.