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Die Erfindung betrifft einen Schnellverschluss zum Verbinden zweier, z.B. plattenförmiger, Bauteile. Ein solcher Schnellverschluss weist einen Mutternkörper, in dem eine zumindest abschnittsweise mit einem Innengewinde versehene erste Öffnung, die eine Längsachse aufweist, vorgesehen ist, und einen bereichsweise in den Mutternkörper einschraubbaren Gewindebolzen mit einem Außengewinde auf.
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Ein Schnellverschluss zum Verbinden von plattenförmigen Bauteilen ist aus der
DE 20 2010 016 923 U1 bekannt. Bei diesem Schnellverschluss ist ein Gewindezapfen mit einem Innengewinde versehen und kann in eine Aufnahmeeinheit eingeschraubt werden. In Richtung der Längsachse des Gewindezapfens, d.h. in z-Richtung, kann ein großer Hub realisieren werden, um z.B. Toleranzen auszugleichen oder eine Dichtung zu komprimieren. Hierfür muss der Gewindezapfen abhängig von der Steigung seines Gewindes um mehrere Umdrehungen eingeschraubt werden, was bei der Montage mehrerer Schnellverschlüsse zeitaufwändig ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verschlusssystem der oben genannten Art bereitzustellen, welches auch bei großem Hub schnell zu betätigen ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Schnellverschluss, bei dem der Gewindebolzen zunächst mit großem Hub in den Mutternkörper eingeführt werden kann, ohne dass das Außengewinde des Gewindebolzens und das Innengewinde ineinandergreifen. Erfindungsgemäß weist hierzu die erste Öffnung einen ersten Innengewindeabschnitt und einen zweiten Innengewindeabschnitt aufweist, der zu dem ersten Innengewindeabschnitt entlang der Längsachse der ersten Öffnung axial sowie in Umfangsrichtung diagonal versetzt angeordnet ist. Zudem ist erfindungsgemäß in dem Mutternkörper eine weitere Öffnung ausgebildet, deren Innendurchmesser gleich oder größer als der Außendurchmesser des in den Mutternkörper einschraubbaren Abschnitts des Gewindebolzens ist und die schräg zu der ersten Öffnung verläuft und diese schneidet. Hierdurch ist es möglich, dass der Gewindebolzen zunächst durch die weitere Öffnung in den Mutternkörper eingesteckt wird, ohne dass dessen Außengewinde mit den Innengewindeabschnitten in Eingriff tritt. Hierzu muss der Gewindebolzen nicht eingeschraubt werden, so dass dieser auch eine große Distanz zügig einführt werden. Durch ein Verschwenken des Gewindebolzens ist es jedoch möglich, dessen Außengewinde mit den Innengewindeabschnitten in Eingriff bringen. Mit anderen Worten wird der Gewindebolzen nach dem Einstecken des Gewindebolzens in die weitere Öffnung durch Drehung innerhalb automatisch in die erste Öffnung geschwenkt, so dass der Gewindebolzen durch weitere Drehung dann innerhalb der ersten Öffnung mit dem Mutternkörper verschraubt werden kann.
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Die weitere Öffnung verläuft vorzugsweise von dem dem ersten Innengewindeabschnitt gegenüberliegenden Bereich des Mutternkörpers zu dem dem zweiten Innengewindeabschnitt gegenüberliegenden Bereich des Mutternkörpers. Mit anderen Worten ist die weitere Öffnung so ausgerichtet, dass sie an den beiden Innengewindeabschnitten vorbei geführt wird. Hierzu kann die Längsachse der weitere Öffnung gegenüber der Längsachse der ersten Öffnung um 3° bis 30°, insbesondere um 15° bis 15°, besonders bevorzugt um etwa 10°, geneigt sein. Die Längsachse der weitere Öffnung schneidet die Längsachse der ersten Öffnung beispielsweise in einem Punkt, der in einem Bereich zwischen 35% und 65% der axialen Länge der ersten Öffnung, insbesondere etwa in der Mitte der ersten Öffnung, liegt.
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Zusätzlich kann der Schnellverschluss einen Käfig aufweisen, in dem der Mutternkörper zumindest bereichsweise aufgenommen und geführt ist. Insbesondere kann der Mutternkörper in dem Käfig quer zur Längsachse der ersten Öffnung, d.h. in x-y-Richtung, verschiebbar geführt sein, um Fertigungs- und Montagetoleranzen auszugleichen.
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Hierzu kann der Mutternkörper einen Kragen mit einer nicht rotationssymmetrischen Außenkontur aufweist, der in einer Aufnahme des Käfigs mit einer nicht rotationssymmetrischen Innenkontur mit einer Spielpassung geführt ist. Beispielsweise sind die Innen- bzw. Außenkonturen abgerundet rechteckig, insbesondere abgerundet quadratisch, ausgebildet.
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Zusätzlich oder alternativ können die Innen- bzw. Außenkonturen konkave bzw. konvexe Seitenflächen aufweisen. Insbesondere eine Ausgestaltung mit zwei einander gegenüberliegenden konkaven Seitenflächen des Kragens und entsprechend konvexen Gegenflächen der Aufnahme des Käfigs hat den Vorteil, dass die Öffnungen zur Befestigung des Käfigs weiter aufeinander zu, d.h. nach innen, gesetzt werden können oder bei gleichem Abstand größer sein können. Zudem ist diese Ausgestaltung hinsichtlich der Krafteinleitung bei der Abstützung des beim Einschrauben des Gewindebolzens auftretenden Drehmoments vorteilhaft, da die Kräfte etwa rechtwinklig in die jeweilige Fläche eingeleitet werden.
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Vorzugsweise ist der Kragen in der Aufnahme in einer Ebene quer zu der Längsachse der ersten Öffnung begrenzt verschiebbar. Alternativ oder zusätzlich kann der Kragen in der Aufnahme in einer Ebene quer zu der Längsachse der ersten Öffnung begrenzt drehbar sein. Eine begrenzte Verschiebung oder ein begrenztes Drehen ist dabei eine Bewegung um beispielsweise Toleranzen auszugleichen, ohne dass der Mutternkörper in dem Käfig frei bewegbar ist. Vielmehr sind die relativen Bewegungen auf kleine Bewegungen eingeschränkt, bis der Kragen des Mutternkörpers in der Aufnahme des Käfigs so anschlägt, dass eine weitere Bewegung verhindert wird. Damit ist es beispielsweise möglich, dass sich der Mutternkörper in Drehrichtung in dem Käfig abstützt, wenn der Gewindebolzen in den Mutternkörper eingeschraubt wird.
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Um den Käfig an einem der Bauteile, die mittels des Schnellverschlusses miteinander verbunden werden sollen, festgelegt zu werden, weist der Käfig beispielsweise Öffnungen oder andere geeignete Befestigungsmittel auf.
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Der Käfig kann ein Käfigunterteil, in dem die Aufnahme ausgebildet ist, und ein mit dem Käfigunterteil verbindbares Käfigoberteil aufweisen, das den Mutternkörper in dem Käfig sichert. Insbesondere ist der Mutternkörper fällt ihr sicher in dem Käfig zurückgehalten, so dass der Käfig und der Mutternkörper als eine gemeinsame Baugruppe an einem der zu verbindenden Bauteile befestigt werden kann.
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Der Gewindebolzen ist in an sich bekannter Weise mit einem Kopf versehen, der eine gegenüber dem Außengewinde radial vorstehende Auflagefläche aufweist. Auf diese Weise kann sich der Gewindebolzen an einem der miteinander zu verbindenden Bauteile abstützen. Die Auflagefläche des Gewindebolzens kann auch durch eine Unterlegscheibe vergrößert werden.
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Der Schnellverschluss kann zusätzlich ein elastisch verformbares Element aufweisen. Ein solches elastisch verformbare Element kann eine Dichtung und/oder eine Feder sein. Das elastisch verformbare Element kann zwischen der Auflagefläche des Gewindebolzens und dem Mutternkörper vorgesehen sein, beispielsweise als eine Federscheibe, die sich an der Auflagefläche des Gewindebolzens abstützt. Wenn das elastisch verformbare Element eine Dichtung ist, kann diese beispielsweise zwischen den beiden mit einander zu verbindenden Bauteilen angeordnet sein.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei plattenförmigen Bauteilen, insbesondere unter Verwendung eines Schnellverschlusses der oben genannten Art. Hierbei ist vorgesehen, dass der Gewindebolzen zunächst im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse der weiteren Öffnung ausgerichtet in die weitere Öffnung eingesteckt wird, anschließend innerhalb des Mutternkörpers derart verschwenkt wird, dass der Gewindebolzen im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse der ersten Öffnung ausgerichtet ist, und schließlich das Außengewinde des Gewindebolzens mit den Innengewindeabschnitten des Mutternkörpers verschraubt wird.
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Unabhängig von diesen Verfahrensschritten betrifft die Erfindung auch einen Mutternkörper mit einer orthogonalen Bohrung, welche zwei partielle Gewindeabschnitte aufweist, die in z-Richtung diagonal in der Bohrung zueinander angeordnet sind. Zudem ist in dem Mutternkörper eine weitere Bohrung mit einem Durchmesser vorgesehen, der gleich oder größer des Gewindedurchmessers einer Verschlussschraube ist. Der Mutternkörper hat dabei vorzugsweise eine Außengeometrie, welche im Zusammenspiel mit einem Käfig eine seitliche Bewegung in x-y-Richtung zulässt und gleichzeitig beim Aufbringen eines Drehmomentes, dieses an der Wandung des Käfigs abstützt. Die Ausführung des Käfigs kann dabei einteilig oder zweiteilig sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1 in geschnittener Ansicht ein Mutternkörper und ein Käfig im demontierten Zustand,
- 2 in geschnittener Ansicht der Mutternkörper und der Käfig nach 1 im montierten Zustand;
- 3 in Perspektivansicht der Mutternkörper und der Käfig mit abgenommenem Käfigoberteil;
- 4 in Perspektivansicht der Mutternkörper und der Käfig mit befestigten Käfigoberteil;
- 5a in Draufsicht der Mutter Körper und der Käfig mit abgenommenem Käfigoberteil in einer ersten relativen Ausrichtung zueinander;
- 5b in Draufsicht der Mutter Körper und der Käfig mit abgenommenem Käfigoberteil in einer zweiten relativen Ausrichtung zueinander;
- 6a in teilweise geschnittener Ansicht einen ersten Schritt zur Verbindung zweier Bauteile mittels eines erfindungsgemäßen Schnellverschlusses;
- 6b in teilweise geschnittener Ansicht einen zweiten Schritt zur Verbindung zweier Bauteile mittels eines erfindungsgemäßen Schnellverschlusses; und
- 6c in teilweise geschnittener Ansicht einen dritten Schritt zur Verbindung zweier Bauteile mittels eines erfindungsgemäßen Schnellverschlusses.
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Ein in den 6a bis 6c während der Montage gezeigter Schnellverschluss weist einen Gewindebolzen 1, einen Mutternkörper 2 sowie einen optionalen Käfig 3 auf, um zwei beispielsweise plattenförmigen Bauteile A und B miteinander zu verbinden. Hierzu sind die beiden Bauteile A und B mit Durchgangsöffnungen versehen, durch die der Gewindebolzen 1 durchgeführt werden kann.
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In dem in den 6a bis 6c gezeigten Beispiel ist auf dem Bauteil A auf der dem Bauteil B zugewandten Seite eine optionale komprimierbare Dichtung 4 vorgesehen. Weiter ist der Mutternkörper 2 mittels des Käfigs 3 in dem gezeigten Beispiel an dem Bauteil A befestigt. Abweichend von der dargestellten Nietverbindung kann der Käfig auch in anderer geeigneter Weise an dem Bauteil A festgelegt sein.
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Der Mutternkörper 2 ist in den 1 bis 5b näher dargestellt. Der Mutternkörper 2 ist ein beispielsweise zylindrisches Bauteil mit einem radial vorspringenden Kragen 5 an einem Ende (oben in 1). Wie aus den 3, 5a und 5b ersichtlich ist, ist der Kragen 5 im Wesentlichen quadratisch mit abgerundeten Ecken gestaltet, wobei zwei einander gegenüberliegende Seitenwände konkave Ausnehmungen aufweisen.
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In dem Mutternkörper 2 ist eine erste Öffnung 6 ausgebildet, die in der dargestellten Ausführungsform eine Durchgangsbohrung mit einer Längsachse I ist. Eine zweite Öffnung 7 mit einer Längsachse II verläuft schräg zu der ersten Öffnung 6 in dem Mutternkörper 2, so dass sich die Längsachsen I und II beispielsweise etwa in der Mitte des Mutternkörpers schneiden. In der gezeigten Ausführungsform ist die Längsachse II der zweiten Öffnung 7 um etwa 10° zu der Längsachse I der ersten Öffnung 6 geneigt, welche orthogonal zu der durch den Kragen 5 definierten Ebene verläuft.
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Auf der Innenseite der ersten Öffnung 6 ist ein erster Innengewindeabschnitt 8a auf der in 1 rechten oberen Seite ausgebildet und ein zweiter Innengewindeabschnitt 8b ist auf der in 1 linken unteren Seite ausgebildet. Die beiden Innengewindeabschnitte 8a, 8b erstrecken sich dabei nicht über den vollen Umfang der ersten Öffnung 6 und nicht über die volle axiale Länge der ersten Öffnung 6. Vielmehr sind die beiden Innengewindeabschnitte 8a, 8b an entgegengesetzten axialen Enden des Mutternkörpers 2 auf einander in Umfangsrichtung diametral gegenüberliegenden Seiten ausgebildet.
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Die zweite Öffnung 7 verläuft dabei von dem dem ersten Innengewindeabschnitt 8a gegenüberliegenden Bereich zudem dem zweiten Innengewindeabschnitt 8b gegenüberliegenden Bereich des Mutternkörpers 2. Die zweite Öffnung 7 hat einen Innendurchmesser, der gleich oder größer als der Außendurchmesser des Gewindebolzens 1 im Bereich seines Außengewindes 9 ist. Mit anderen Worten lässt sich der Gewindebolzen 1 in die zweite Öffnung 7 einstecken, wenn der Gewindebolzen 1 koaxial zur Längsachse II ausgerichtet ist. Der Innendurchmesser der ersten Öffnung 6 sowie die Innengewindeabschnitte 8a, 8b sind dagegen derart an den Gewindebolzen 1 bzw. dessen Außengewinde 9 angepasst, dass das Außengewinde 9 in die Innengewindeabschnitte 8a, 8b eingreift, wenn der Gewindebolzen 1 koaxial zur Längsachse I ausgerichtet ist.
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Der in den Figuren dargestellte Schnellverschluss weist zusätzlich den Käfig 3 auf, der aus einem Käfigunterteil 3a und einem optionalen deckelartigen Käfigoberteil 3b bestehen kann. Das Käfigunterteil 3a ist mit einer Aufnahme 10 versehen, deren Innenkontur an die Außenkontur des Kragens 5 so angepasst ist, dass dieser mit Spiel in der Aufnahme 10 geführt ist. Wie insbesondere aus den Draufsicht in der 5a und 5b ersichtlich ist, kann der Kragen 5 innerhalb der Aufnahme 10 sowohl in der Ebene quer zu der Längsachse I begrenzt verschoben werden als auch in dieser Ebene begrenzt gedreht werden. Wenn die Außenkontur des Kragens 5 jedoch an der Innenkontur der Aufnahme 10 anliegt, wie das in 5b gezeigt ist, wird der Mutternkörper 2 mittels des Kragens 5 drehfest in dem Käfig 3 abgestützt. Dies bewirkt folglich ein radiales Spiel und eine gleichzeitige Abstützung des Drehmomentes beim Einschrauben eines Gewindebolzens 1 in den Mutternkörper 2.
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Das Käfigoberteil 3b, das mit einer beispielsweise runden Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Gewindebolzens 1 versehen ist, kann nach dem Einsetzen des Mutternkörpers 2 in das Käfigunterteil 3a aufgesetzt und mit dem Käfigunterteil 3a verbunden werden, um den Mutternkörper 2 verliert sicher in dem Käfig 3 zu halten. In der dargestellten Ausführungsform sind das Käfigoberteil 3b und das Käfigunterteil 3a jeweils mit zwei seitliche Durchgangsöffnungen versehen, um den Käfig 3 wie in den 6a bis 6c gezeigt an dem Bauteil A zu befestigen.
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Die Verbindung der beiden Bauteile A und B miteinander mittels des erfindungsgemäßen Schnellverschlusses erfolgt wie in den 6a bis 6c dargestellt in im Wesentlichen drei Schritten:
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Zunächst werden die beiden Bauteile A und B so relativ zueinander positioniert, dass deren Durchgangsöffnungen einander überdecken. Der Mutternkörper 2 ist mittels des Käfigs 3 an einem der beiden Bauteile befestigt, so dass der Gewindebolzen 1 durch die Durchgangsöffnungen in den beiden Bauteilen A und B in den Mutternkörper 2 eingesteckt werden kann. Hierzu ist der Gewindebolzen 1 zunächst etwa koaxial zu der Längsachse II der zweiten Öffnung 7 ausgerichtet. Hierdurch wird das Einstecken des Gewindebolzens 1 nicht durch das Eingreifen des Außengewinn des 9 in die beiden Innengewindeabschnitte 8a, 8b behindert. Damit lässt sich der Gewindebolzen 1 rasch so weit in den Mutternkörper 2 einbringen, bis der (Schrauben-)Kopf des Gewindebolzens 1 mit seiner flanschartig verbreiterten Auflagefläche 11 an dem Bauteil B bzw. einer optional vorgesehenen Unterlegscheibe 12 anliegt.
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In diesem in 6b gezeigten Zustand wird der Gewindebolzen 1 dann durch die einseitige Auflage auf dem Bauteil B bzw. der Unterlegscheibe 12 durch weiteren Druck auf den Gewindebolzen 1 aus der zu der Längsachse II parallelen Lage in eine zu der Längsachse I parallele Lage verschwenkt, d.h. in 6b gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt. Hierdurch kommen die Innengewindeabschnitte 8a, 8b mit dem Außengewinde 9 des Gewindebolzens 1 in Eingriff.
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Dies ist in 6c gezeigt. Der Gewindebolzen 1 kann dann weiter in den Mutternkörper 2 eingeschraubt werden, wobei die Innengewindeabschnitte 8a, 8b mit dem Außengewinde 9 des Gewindebolzens 1 in Eingriff bleiben. Hierdurch kann beispielsweise die optional zwischen den beiden Bauteilen A und B vorgesehene Dichtung 4 komprimiert werden.
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Durch das schräge Einsetzen des Gewindebolzens 1 oder einer anderen geeigneten Verschlussschraube ohne Eingriff des Gewindes, kann ein beliebiger Hub in schneller Zeit durchgeführt werden, bis die zu verbindenden Elemente Kontakt miteinander haben. Beim Aufsetzen des Schraubenkopfes entsteht ein Kippmoment, so dass das Schraubengewinde in das Mutterngewinde gedrückt wird. Der Gewindekörper kann hierbei durch seitliches Ausweichen in x-y-Richtung seine Position den Toleranzen anpassen. Nach dem Eingreifen der beiden Gewinde, kann durch wenige Umdrehungen ein weiterer Hub, z.B. zum Komprimieren der Dichtung 4 oder zum Spannen einer Feder durchgeführt werden.
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Der erfindungsgemäße Schnellverschluss ist damit schnell zu betätigen, kann in z-Richtung einen großen Hub realisieren, um z.B. Toleranzen auszugleichen oder eine Dichtung zu komprimieren, und kann auch in x-y-Richtung Fertigungs- und Montagetoleranzen ausgleichen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gewindebolzen
- 2
- Mutternkörper
- 3
- Käfig
- 3a
- Käfigunterteil
- 3b
- Käfigoberteil
- 4
- Dichtung
- 5
- Kragen
- 6
- erste Öffnung
- 7
- zweite Öffnung
- 8a
- Innengewindeabschnitt
- 8b
- Innengewindeabschnitt
- 9
- Außengewinde
- 10
- Aufnahme
- 11
- Auflagefläche
- 12
- Unterlegscheibe
- A
- erstes Bauteil
- B
- zweites Bauteil
- I
- Längsachse der ersten Öffnung 6
- II
- Längsachse der zweiten Öffnung 7
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010016923 U1 [0002]
