DE202005019958U1

DE202005019958U1 - Befestigungsanordnung

Info

Publication number: DE202005019958U1
Application number: DE200520019958
Authority: DE
Original assignee: Fischerwerke Artur Fischer GmbH and Co KG
Current assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: WO2007079797A1

Abstract

Befestigungsanordnung mit einem Spreizdübel (1) aus Kunststoff, mit einer Spreizschraube (12) und einem plattenartigen Bauteil (11) mit einem rechteckigen Durchbruch (13), wobei der Spreizdübel (1) einen Spreizbereich (2) mit einem rechteckigen Querschnitt und eine Aufnahmebohrung (4) für eine Spreizschraube (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser K der Spreizschraube (12) Übermaß gegenüber dem Innendurchmesser I der Aufnahmebohrung (4) hat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung mit einem Spreizdübel, einer Spreizschraube und einem plattenartigen Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Zum Befestigen an plattenartigen Bauteilen, wie beispielsweise Blechtafeln, Stanzbiegeteile, Kunststoffschalen, GFK-Bauteilen oder Gipskartonplatten, sind eine Vielzahl von Befestigungselementen bekannt. Insbesondere im Automobilbau treten häufig Einbausituationen auf, bei denen Anbauteile, wie beispielsweise Blenden, an einem Trägerblechteil befestigt werden sollen. Die Befestigung soll einseitig, d.h. ohne manuelles Hintergreifen des Trägerblechs, erfolgen, soll einfach zu handhaben, schnell, kostengünstig und hoch belastbar sein. Aus dem Stand der Technik sind für derartige Befestigungen beispielsweise sog. „Kunststoffmuttern" bekannt. Aus der Druckschrift DE 197 28 988 A1 ist eine derartige Kunststoffmutter bekannt, die auch als Spreizdübel bezeichnet werden könnte, da sie durch Einschrauben einer Spreizschraube verspreizt wird. Die bekannte Kunststoffmutter wird durch einen im Wesentlichen quadratischen Durchbruch des plattenartigen Bauteils eingeschoben. Nach dem Aufsetzen des Befestigungsgegenstandes, also beispielsweise einer Blende, wird durch diesen hindurch eine Schraube in die Kunststoffmutter geschraubt. Die Kunststoffmutter weist eine Aufnahmebohrung für die Spreizschraube auf, die im Lieferzustand der Kunststoffmutter durch Schnapphaken teilweise verengt wird. Durch das Einschrauben der Spreizschraube werden die Schnapphaken radial nach außen gedrückt und hintergreifen somit das plattenartige Bauteil. Die bekannten Befestigungselemente zeichnen sich durch recht gute Haltewerte bei relativ kleinen Eindrehmomenten der Schraube aus.
Aufgrund des Zeitdrucks in der Montage und der zur Verfügung stehenden Geräte besteht allerdings teilweise die Forderung, dass dem verarbeitenden Werker ein korrektes Sitzen von Spreizdübel und Spreizschraube dadurch signalisiert wird, dass zum Einschrauben ein eher höheres Drehmoment notwendig ist, und dieses zum Abschluss der Befestigung deutlich ansteigt. Insbesondere sollen diese Forderungen auch bei kleinen Spreizschrauben und kleinen Ausnehmungen im Blech sowie bei geringer Schraubenlänge erreicht werden. Die bekannten Spreizdübel sind aufgrund ihrer Spreizmechanismen außerdem relativ lang, wodurch sie sich wenig für plattenartige Bauteile vor engen Hohlräumen eignen. Zum Anderen sind sie so dimensioniert, dass sich die Spreizschraube relativ leicht eindrehen lässt. Dies kann bei maschinenbetätigtem Einschraubvorgang jedoch das Gefühl vermitteln, dass die Schraube nicht greift. Insbesondere droht bei den bekannten Spreizdübeln, dass zum Ende des Einschraubvorgangs die Drehmomente so hoch werden, dass die Spreizschraube im Spreizdübel durchdreht, d.h. das eingeschnittene Gewinde zerstört und mehr oder weniger ausfräst. Dieses erhöhte Drehmoment gegen Ende des Einschraubvorgangs, das zum Durchdrehen der Spreizschraube im Spreizdübel führt, wird als Überdrehmoment bezeichnet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung zu schaffen, die bei kleinen Abmaßen ein verbessertes Drehmomentverhalten aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Im Gegensatz zu den bekannten Befestigungsanordnungen weist der Kerndurchmesser der Spreizschraube ein Übermaß gegenüber dem Innendurchmesser der Aufnahme auf. Hierdurch muss die Spreizschraube nicht nur ein Gewinde einschneiden, sondern sie muss den Spreizdübel im Spreizbereich radial aufweiten. Dabei sei bemerkt, dass der Begriff „Aufnahmebohrung" im Sinne einer länglichen Ausnehmung gemeint ist, d.h. neben einem runden Querschnitt auch quadratisch, rechteckig, sternförmig oder dgl. sein kann. Auch kann sich der Querschnitt über die Länge der Aufnahmebohrung ändern. Durch das radiale Aufweiten erfordert der Einschraubvorgang ein recht hohes Drehmoment, selbst wenn Spreizdübel und Spreizschraube relativ klein sind. Außerdem gibt der Spreizdübel der Spreizschraube sehr guten Halt, wodurch das Eindrehmoment zum Abschluss des Befestigungsvorgangs sehr hoch werden kann, ohne dass die Spreizschraube durchdreht. Der rechteckige Querschnitt des Durchbruchs im plattenartigen Bauteil in Kombination mit einem entsprechenden Querschnitt des Spreizdübels sorgt für eine Sicherung gegen Verdrehen des Spreizdübels beim Eindrehen der Spreizschraube.
Vorzugsweise weist der Spreizbereich des Spreizdübels einen dickwandigen, geschlossenen Umfang um die Aufnahmebohrung herum auf. Damit ist insbesondere gemeint, dass der Spreizbereich keine nutartigen Einschnitte beispielsweise zur Bildung von zwei oder mehr Spreizzungen aufweist. Der Umfang des Spreizdübels ist im Spreizbereich somit im Wesentlichen homogen, wodurch sich der Spreizdübel beim Einschrauben der Spreizschraube über den gesamten Umfang dehnen muss und somit das Einschraub- und Überdrehmoment sehr hoch liegt.
Da der Spreizdübel bei der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung relativ wenig spreizt, sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, dass der Querschnitt des Spreizbereichs mit dem Querschnitt des Durchbruchs im plattenartigen Bauteil sowohl was die Form als auch was die Größe angeht im Wesentlichen übereinstimmt. Der Spreizdübel kann damit einerseits eingesteckt werden, andererseits wird auch bei einem geringen Verspreizen ein Hintergreifen des plattenartigen Bauteils und damit eine Verankerung erreicht.
Eine sehr gute Konfiguration für die Verwendung im Automobilbereich hat sich bei einem quadratischen Durchbruch bzw. einem quadratischen Spreizbereich mit 8 mm Kantenlänge sowie einer Aufnahmebohrung mit einem Innendurchmesser von 3 mm und einer Schraube mit einem Kerndurchmesser von etwa 3,5 mm gezeigt. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Ecken des Durchbruchs bzw. des Spreizbereichs nicht unbedingt scharfkantig sondern auch abgerundet sein können.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Spreizdübel einen flanschartigen Kragen an seiner in Einbringrichtung hinteren Seite aufweist, welche verhindert, dass der Spreizdübel zu weit eingeschoben wird. Weiterhin weist der Spreizdübel in axialem Abstand zu dem Kragen Sperrklinken auf, die beispielsweise beim Einführen des Spreizdübels in den Durchbruch am Spreizdübelkörper anliegen und bei vollständig eingeschobenem Spreizdübel federnd sich radial nach außen stellen und somit das plattenartige Bauteil hintergreifen. Dieses Hintergreifen hat weniger die Funktion des Haltes für den Belastungsfall, sondern soll den Dübel vor dem Einschrauben der Spreizschraube vor allen Dingen gegen Herausfallen sichern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spreizdübels; und
2 eine perspektivische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung mit dem Spreizdübel aus 1.
Der in 1 gezeigte Spreizdübel 1 ist aus Nylon gefertigt und weist einen Spreizbereich 2 mit quadratischem Querschnitt auf. Die Kantenlängen A dieses quadratischen Querschnitts messen jeweils ca. 7,85 mm, die Längskanten 3 sind jeweils abgerundet. Der Spreizdübel 1 wird mittig axial durchsetzt von einer zylindrischen Aufnahmebohrung 4 mit einer Einführschräge 5 an dem im Einführende 6 entgegengesetzten Ende des Spreizdübels 1. An diesem dem Einführende 6 entgegengesetzten Ende weist der Spreizdübel 1 außerdem einen flanschartigen Kragen 7 auf. Der Kragen 7 ist durch zwei Ausnehmungen 8 durchsetzt, die zum Ausformen der beiden Sperrklinken 9 benötigt werden.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 10 mit dem Spreizdübel 1 aus 1. Neben dem Spreizdübel 1 ist ein plattenartiges Bauteil 11 sowie eine Spreizschraube 12 dargestellt. Der Übersicht halber ist kein Anbauteil dargestellt, das mittels der Spreizschraube 12 und dem Spreizdübel 1 an dem plattenartigen Bauteil 11 befestigt wird. Spreizdübel 1 und plattenartiges Bauteil 11 sind entlang einer Diagonalen durch den Querschnitt des Spreizbereichs 2 des Spreizdübels 1 geschnitten dargestellt. Das plattenartige Bauteil 11, beispielsweise ein Stahlblechteil, ist mit einem quadratischen Durchbruch 13 versehen, der beispielsweise durch Stanzen oder Laserschneiden erzeugt ist. Mit einer Kantenlänge von etwa 8 mm Länge entspricht der Querschnitt des Durchbruchs 13 in Form und Größe im Wesentlichen dem Querschnitt des Spreizbereichs 2 des Spreizdübels 1. Damit kann der Spreizdübel 1 im ersten Schritt der Montage durch den Durchbruch 13 des plattenartigen Bauteils 11 gesteckt werden, bis der Kragen 7 an dem plattenartigen Bauteil 11 anliegt. Bis zu diesem Anliegen sind die Sperrklinken 9 radial in Richtung der Aufnahmebohrung 4 nach innen gedrückt, schnappen aber dann bei Anlage des Kragens 7 radial nach außen und sichern so den Spreizdübel 1 durch Hintergreifen des plattenartigen Bauteils 11 gegen Herausfallen.
Im nächsten Schritt wird das nicht dargestellte Anbauteil aufgesetzt und die Spreizschraube 12 durch eine Bohrung oder dgl. im Anbauteil in den Spreizdübel 1 eingeführt und eingeschraubt. 2 stellt den Einschraubvorgang in der ersten Phase dar, in der zunächst das Gewinde 14 im Bereich des Kragens 7 greift. Die Aufnahmebohrung 4 weist einen Innendurchmesser I von etwa 3 mm auf, während die Spreizschraube 12 einen Kerndurchmesser K von etwa 3,5 mm aufweist. Damit erzwingt die Spreizschraube 12 beim Eindringen in die Aufnahmebohrung 4 ein radiales Dehnen des Spreizdübels 1 im Spreizbereich 2. Da der Spreizdübel 1 einen dickwandigen geschlossenen Umfang mit im Wesentlichen gleichmäßiger Wandstärke W aufweist, dehnt er sich weitgehend gleichmäßig über den gesamten Umfang. Durch dieses Verspreizen wird ein Hintergreifen des plattenartigen Bauteils 11 und somit der eigentliche Halt des Spreizdübels 1 erreicht. Gleichzeitig ist ein erhebliches Drehmoment hierfür notwendig und die Spreizschraube 12 findet guten Halt. Insbesondere ist die Spreizschraube 12 bei Anliegen des Schraubenkopfes 15 an dem nicht dargestellten Anbauteil gegen Durchdrehen im Spreizdübel 1 gesichert, selbst wenn der montierende Werker ein gegenüber dem Einschraubvorgang deutlich erhöhtes Drehmoment aufbringt. Er erhält damit eine eindeutige „Rückmeldung", dass die Befestigungsanordnung korrekt montiert wurde.

Claims

Befestigungsanordnung mit einem Spreizdübel (1) aus Kunststoff, mit einer Spreizschraube (12) und einem plattenartigen Bauteil (11) mit einem rechteckigen Durchbruch (13), wobei der Spreizdübel (1) einen Spreizbereich (2) mit einem rechteckigen Querschnitt und eine Aufnahmebohrung (4) für eine Spreizschraube (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser K der Spreizschraube (12) Übermaß gegenüber dem Innendurchmesser I der Aufnahmebohrung (4) hat.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizbereich (2) des Spreizdübels (1) einen dickwandigen, geschlossenen Umfang um die Aufnahmebohrung (4) aufweist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Spreizbereichs (2) mit dem Querschnitt des Durchbruchs (13) in Form und Größe im Wesentlichen übereinstimmt.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Durchbruchs (13) quadratisch ist und ein Innenmaß von etwa 8 mm aufweist, dass die Aufnahmebohrung (4) einen Innendurchmesser I von etwa 3 mm aufweist und dass die Spreizschraube (12) einen Kerndurchmesser K von etwa 3,5 mm aufweist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizdübel (1) einen flanschartigen Kragen (7) an seinem dem Einführende (6) entgegengesetzten Ende und in axialem Abstand hierzu Sperrklinken (9) zum Hintergreifen des plattenartigen Bauteils (11) oder dgl. aufweist.