DE3703024C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung der
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Solche Verbindungsvorrichtungen werden bevorzugt in der
Kraftfahrzeugindustrie oder im Bereich des Haushalts-
und Bastlerbedarfs verwendet, um beispielsweise Metall-
oder Kunststoffplatten gegeneinander zu ziehen und zu
verbinden. Üblicherweise wird dabei die Kopfschraube
durch einen motorisch angetriebenen Hand-Schrauber
eingedreht. Dabei kann es leicht zum Überdrehen der
Kopfschraube in der Spreizmutter, wodurch die
Verbindungsvorrichtung ihre Verbindungsfunktion nicht
ordnungsgemäß erfüllt. Das Überdrehen kann zufällig oder
infolge Unaufmerksamkeit, Unerfahrenheit oder fehlender
Übung der Bedienungsperson auftreten.
Bei einigen bekannten
Verbindungsvorrichtungen tritt bei Anlage des
Schraubenkopfes am Flansch der Spreizmutter ein
plötzlicher Drehmomentanstieg auf, der die
Bedienungsperson warnt, so daß das weitere Anziehen der
Schraube unterlassen wird. Bei Verbindungsvorrichtungen
hingegen, bei denen der Schraubenkopf wie beim Erfindungsgegenstand von vornherein am
Flansch der Spreizmutter anliegt, tritt bei
ordnungsgemäß abgeschlossenem Anzugsvorgang kein
signifikanter Drehmomentanstieg mehr auf, so daß beim
weiteren Anziehen die Schraube leicht überdreht wird.
Bei einer aus der US-PS 33 65 999 bekannten
Verbindungsvorrichtung dieser Art liegt der
Schraubenkopf bereits bei noch nicht gespreizter
Spreizmutter am Flansch an, so daß bei Benutzung eines
motorisch betriebenen Handschraubers die Gefahr eines
Überdrehens der Schrauben und damit eines Abscherens der
Gewindegänge im zweiten Bohrungsabschnitt gegeben ist.
Bei einer aus der US-PS 45 71 136 bekannten
Verbindungsvorrichtung einer anderen Art greift ein stoffschlüssig
an einem der zu verbindenden Teile befestigter Schraubenschaft vom Einsteckende in eine Hohlschraube
ein. Der Schraubenschaft schneidet sich in innenliegende
Längsrippen ein, zwischen denen axial beabstandete
Eingriffschlitze vorgesehen sind.
Bei einer aus der DE-OS 18 09 693 bekannten Ausführungsform der
Verbindungsvorrichtung
sind im Bereich des zweiten Bohrungsabschnittes
des Mutternschafts der metallischen Spreizmutter
Bandteile ausgestanzt und nach innen gebogen, die mit ihren nach
innen ragenden Ohren in das Außengewinde des
Schraubenschafts eingreifen.
Bei einem aus der GB-PS 5 86 690 bekannten
Befestigungselement in Kopfschrauben- oder Mutternform
sind auf der Auflagefläche kalottenförmige Vorsprünge
vorgesehen, die sich beim Anziehen in die
Werkstückoberfläche eingraben und für einen festen Sitz
des Befestigungselementes sorgen.
Bei einer aus der DE-PS 53 163 bekannten
Schraubensicherung sind im Bolzengewinde Sperrzähne
ausgeformt, die mit Gegensperrzähnen im Mutterngewinde
zusammenwirken, um ein ungewolltes Lösen der Mutter zu
vehindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu
schaffen, mit der trotz des am Flansch der Spreizmutter
schon von vornherein anliegenden Schraubenkopfes
zuverlässig eine festhaltende Verbindung herstellbar
ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Verbindungsvorrichtung weist folgende
drei Vorteile auf. Der Bedienungsperson eines
motorisch getriebenen Handschraubers wird durch das
Zusammenwirken der an der
Kopfschraube und der Spreizmutter befindlichen Einrichtungen angezeigt, daß die
Spreizmutter voll gespreizt ist. Dies wird durch ein
momentan ansteigendes Anzugsdrehmoment angezeigt.
Aufgrund des Eingriffes in die Eingriffsschlitze und
mittels der eine weitere Drehbewegung unterbindenden
Einrichtungen wird eine Beschädigung der Spreizmutter
vermieden. Die zusammenwirkenden Einrichtungen
verhindern schließlich ein selbsttätiges Lösen der
Verbindungsvorrichtung durch Vibrationen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß den Ansprüchen
2 und 3 kommt die Schraubenstützeinrichtung zur Wirkung,
sobald die Spreizmutter vollständig gespreizt ist. Das
Anzugsdrehmoment steigt spürbar an, wobei die
Schraubenstützeinrichtung verlagert wird und noch ein
geringfügiges weiteres Drehen der Kopfschraube zuläßt,
bis die Eingriffsmittel und die Gegeineingriffsmittel
schließlich ein weiteres und gegebenenfalls zur Schädigung der
Spreizmutter führendes Drehen der Kopfschraube
verhindern.
Weitere, bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den
Unteransprüchen 4 bis 11 hervor, wobei die
Ausführungsform gemäß den Ansprüchen 5 bis 9 dank der
Sperrzähne ein unbeabsichtigtes Lösen der Kopfschraube
unterbinden.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen von Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt.
Fig. 1 einen Längsschnitt einer ange
zogenen Verbindungsvorrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt der Verbin
dungsvorrichtung von Fig. 1, vor
dem Anziehen,
Fig. 3 eine Perspektivdarstellung der
Spreizmutter der Verbindungsvor
richtung aus Fig. 1 und 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Spreiz
mutter,
Fig. 5 die Spreizmutter um 90° gegen
über Fig. 4 gedreht,
Fig. 6 eine Draufsicht auf das Kopfende
der Spreizmutter,
Fig. 7 eine Ansicht der Unterseite der Spreiz
mutter,
Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt
der Spreizmutter entlang der
Linie 8-8 in Fig. 3,
Fig. 9 ein vergrößertes Detail des Längsschnitts
der Fig. 2,
Fig. 10, 11, 12, 13 vergrößerte Ansichten von De
tailvarianten,
Fig. 14 einen vergrößerten Teillängs
schnitt eines alternativen
Ausführungsbeispieles,
Fig. 15 eine Ansicht entlang der Linie
15-15 in Fig. 14, und
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht
eines Schraubenwerkzeuges und des Kopfendes
einer an diese angepaßten
Spreizmutter.
Eine Verbindungsvorrichtung 10 (Fig. 1 und 2) dient zum
Verbinden zweier Platten 12, 14 oder dgl. die fluchtende
Bohrungen 16, 18 aufweisen. Die Verbindungsvorrichtung
10 weist eine hohle, einstückige Kunststoff-Spreizmutter
20 und eine einstückige Kopfschraube 22, die aus
Kunststoff spritzgegossen oder aus Metall hergestellt
ist, auf. In Fig. 1 ist die Kopfschraube 22 in die in
die Bohrungen 16, 18 eingesteckte Spreizmutter 20
eingeschraubt, bis die Spreizmutter 20 vollständig
gespreizt ist. In Fig. 2 ist die Spreizmutter 20 noch
ungespreizt. Die Kopfschraube 22 ist dabei noch nicht
ganz angezogen.
Die Kopfschraube 22 weist einen Schraubenschaft 24,
einen Kopf 26 und ein Außengewinde 28 auf. Das
Außengewinde 28 hat einen Außendurchmeser B und einen
Kerndurchmesser A sowie obere und untere Flanken 29, 30.
Gemäß den Fig. 1 bis 9 weist die Spreizmutter 20 einen
Mutternschaft 32, einen Flansch 34 für den Schraubenkopf
26 sowie einen Schaftabschnitt 36 auf. Am Einsteckende
des Mutternschafts 32 ist einstückig ein Schaftvorsprung
36 angeformt.
Die Spreizmutter 20 wird axial durch eine
Schraubenaufnahme-Bohrung 40 durchsetzt. Diese weist
erste und zweite Bohrungsabschnitte 42, 44 auf. Die
zylindrische Bohrungswandung 43 im Bohrungsabschnitt 42
hat einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser
B und der Kopfschraube und erstreckt sich durch den Flansch 34 und den
spreizbaren Schaftabschnitt 36, um den Schraubenschaft
24 ohne Gewindeeingriff aufzunehmen. Der zweite
Bohrungsabschnitt 44 reicht durch den Schaftvorsprung
38. Im Schaftvorsprung 38 sind zumindest zwei
gegenüberliegende, in etwa parallele
Bohrungswandabschnitte 46, 48 vorgesehen, die den
zweiten Bohrungsabschnitt 44 rechteckartig begrenzen und
voneinander einen Abstand D 1 (siehe Fig. 8) aufweisen. Der
Abstand D 1 ist größer als der Kerndurchmesser A aber
kleiner als der Außendurchmesser B des Außengewindes 28.
Jede Bohrungswand 46, 38 weist geneigte
Eingriffsschlitze 50 für das Außengewinde 28 auf.
Gemäß den Fig. 1, 2, 4, 5, 6 und 9 weist die
Spreizmutter 20 eine Gewindeführungseinrichtung 52 in
Form eines Gewindeganges oder in das Außengewinde
28 eingreifenden, einstückig an der Bohrungswandung 43
angeformten Vorsprunges auf. Die
Gewindeführungseinrichtung 52 hat zwei Funktionen. Zum
einen wird die Kopfschraube 22 in einer
Vormontagestellung in der Spreizmutter 20 gehalten. Zum
anderen wird beim Schrauben der Schraubenschaft 24 zu
den Eingriffsschlitzen 50 geführt.
Gemäß den Fig. 14, 15 sind Einrichtungen vorgesehen, um
ein weiteres Anziehen der Schraube zu verhindern, wenn sich
der Schraubenschaft 24 in einer bestimmten axialen Lage
im Verhältnis zum zweiten Bohrungsabschnitt 44 befindet
und die Spreizmutter 20 vollständig oder fast
vollständig gespreizt ist. Diese Einrichtungen weisen
eine Schraubenstützeinrichtung 54 in Form eines
Ringvorsprunges auf, der die kopfseitige Endöffnung des
ersten Bohrungsabschnittes 42 umgibt. Der Ringvorsprung
ist mit dem Kopf 26 A (Fig. 14) der
Kopfschrauben 22 A in Anlage bringbar. Gemäß Fig. 14
weist die Spreizmutter 20 im Flansch 34 A eine nach außen
divergierende, kegelige Ausnehmung 42 A, die durch eine
Kegelfläche 42 B begrenzt ist, die Eingriffsmittel 56 in
Form von Befestigungsvorsprüngen trägt, auf. Diese
dienen zum Eingriff mit entsprechenden
Gegeneingriffsmitteln 58 am Kopf 26 A. Der Ringvorsprung
der Schraubenstützeinrichtung 54 liegt nahe des inneren
Endes der Ausnehmung 42 A und läßt sich durch den Kopf
26 A der Kopfschraube 22 wegdrücken, bis bei weiterer Drehung der
Kopfschraube ein Eingriff zwischen den Eingriffsmitteln
56 und den Gegeneingriffsmitteln 50 (Ausnehmungen) am
Kopf 26 A eintritt. Der Ringvorsprung ist nach außen
biegbar, um nach Anlage noch eine weitere Drehung der
Schraube 22 A zu ermöglichen, bis die Eingriffsmittel 56
mit den Gegeneingriffsmitteln 58 in Eingriff treten und
ein weiteres Drehen der Schraube verhindern. Der
Ringvorsprung ist elastisch und so gestaltet, daß er
nach außen nachgibt bzw. zusammenbricht, wenn eine
bestimmte Belastung auf ihn einwirkt. Der dann
eintretende Eingriff verhindert ein zu weites Anziehen
der Kopfschraube und ein unabsichtliches Lösen. Länge
und Breite des Ringvorsprungs der
Schraubenabstützeinrichtung 54 sind so gewählt, daß sich
der Ringvorsprung erst bei einer bestimmten Belastung
verformt.
Gemäß den Fig. 9, 10 und 11 nimmt die Stärke des
Schraubengangs des Außengewindes 28 A in Richtung zum
Kopf der Kopfschraube zu, um einen zunehmenden
Reibungseingriff zwischen dem Gewindegang der Kopfschraube und den Oberkanten 50 A der
Eingriffsschlitze 50 zu erreichen. Zunächst findet
Reibkontakt zwischen der oberen Gewindeflanke 29 A und
der oberen Kante 50 A des Eingriffsschlitzes statt.
Sobald die Schraube 22 B zunehmend angezogen ist, berührt
der dann breitere Gewindegang beide Kanten 50 A, 50 B der
Eingriffsschlitze 50. Der Gewindegang verkeilt sich
sozusagen in den Eingriffsschlitzen 50, so daß sich die
Kopfschraube nicht mehr löst.
Gemäß Fig. 12 kann die untere Kante 50 B des
Eingriffsschlitzes 50 flache Sperrzähne 60
(Klinkenzähne) tragen, die in flache Gegensperrzähne 62
(Klinkenzähne 62) an der unteren Gewindeflanke 30 A des
Außengewindes 28 A eingreifen. Gemäß Fig. 13 sind die
Sperrzähne 64, 66 zwecks besseren Verhakens stärker und
steiler ausgebildet.
Infolge der Reibung zwischen der Kopfschraube und der
Spreizmutter neigt die Verbindungsvorrichtung 10 zum
Mitdrehen beim Anziehen. Dies kann dadurch vermieden
werden, daß der Mutternschaft 32 einen
nicht-kreisförmigen Außenquerschnitt aufweist und die
Bohrungen 16, 18 eine entsprechende Form besitzen. Um
diesen Aufwand vermeiden zu können, kann bei Verwendung
eines Handschraubers mit drehbarem Antriebsteil 70 (Fig.
16) ein nicht-drehendes Mundstück 72 am vorderen
Schraubenende vorgesehen sein, daß die Spreizmutter 20
deren Flansch 34 A z. B.
quadratisch ist, gegen Verdrehen sichert.
Claims (11)
1. Verbindungsvorrichtung bestehend aus einer in eine
Werkstückbohrung einsetzbaren, hohlen Spreizmutter, in
die eine Kopfschraube eingeschraubt ist, mit einem eine
durchgehende Bohrung enthaltenden Mutterschaft, der
einen nachgiebig spreizbaren Längsabschnitt und einen
außen am Werkstück abstützbaren Flansch aufweist, mit
einem innerhalb des spreizbaren Abschnitts des
Mutternschafts vorgesehenen ersten Bohrungsabschnitt, in
dem der ein Außengewinde tragende Schraubenschaft ohne
Gewindeeingriff in einen Gleitsitz aufnehmbar ist, mit
einem im Mutternschaft nahe dem den Flansch abgewandten
Ende angeordneten zweiten Bohrungsabschnitt, der ein mit
dem Schraubenschaft in Gewindeeingriff bringbares
Gewinde aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Bohrungsabschnitt (44) durch zueinander parallele
Bohrungswandabschnitte (46, 48) begrenzt ist, die mit
einem Abstand voneinander angeordnet sind, der kleiner
ist als der übrige Bohrungsdurchmesser, daß die
Wandabschnitte (46, 48) axial beabstandete voneinander
getrennte Eingriffsschlitze (50) zur Aufnahme der Gewindegänge und somit zum
Gewindeeingriff mit dem Schraubenschaft (24) aufweisen,
und daß zwischen der Kopfschraube (22) und der
Spreizmutter (20) miteinander zusammenwirkende
Einrichtungen zum Vermeiden von weiteren die beiden
Mutternenden zueinander ziehender und/oder die
Verbindungsvorrichtung wieder lösender
Schraubendrehungen vorgesehen sind, die miteinander
zusammenwirken, sobald der
Schraubenschaft (24) eine bestimmte axiale Position im
zweiten Bohrungsabschnitt (44) erreicht hat und somit der
spreizbare Längsabschnitt (36) des Mutternschafts (32)
vollständig gespreizt ist.
2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zu den Einrichtungen eine
Schraubenstützeinrichtung (54) an der Spreizmutter (20)
gehört mit der die Kopfschraube (22 A) beim Anziehen
in Eingriff bringbar ist, und daß die
Schraubenstützeinrichtung (54) in Abhängigkeit von dem
auf die Kopfschraube (22 A) einwirkenden Anzugsmoment
verlagerbar ist und hierdurch
ein weiteres Anziehen und weiterer
axialer Vortrieb der Kopfschraube möglich ist.
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zu den Einrichtungen an der
Spreizmutter (20) mit der Kopfschraube (22 A) in Eingriff
bringbare Eingriffsmittel (56) gehören, mit denen bei
verlagerter Schraubenstützeinrichtung (54) ein weiteres
Drehen der Schraube verhindert wird.
4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schraubenstützeinrichtung (54)
ein am Mutternschaft (32) angebrachter, die Bohrung
(40) umgebender Ringvorsprung ist.
5. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die in gegenseitigen Sperreingriff bringbaren Einrichtungen zum Verhindern
des wieder Herausziehens der Schraube aus einer ersten
Einrichtung (60) an der Spreizmutter (20) und einer
zweiten Einrichtung (62) an der Kopfschraube (22)
bestehen.
6. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (60) in
zumindest einem Bohrungswandabschnitt (46, 48) an einer
Kante zumindest eines Eingriffschlitzes (50) und die
zweite Einrichtung (62) am Gewinde (28 A) des
Schraubenschaftes vorgesehen ist.
7. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung an der Kante des Eingriffschlitzes
(50) aus zumindest einem Sperrzahn (60, 64) besteht.
8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet,daß zumindest am bei gespreizter
Spreizmutter (20) mit den Eingriffsschlitzen (50) in
Gewindeeingriff stehendem Abschnitt des Außengewindes
(28 A) mit dem Sperrzahn (64, 60) in Eingriff bringbare
Gegensperrzähne (62, 66) vorgesehen sind.
9. Verbindungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bohrungsabschnitt
(42) im Flansch (34 A) mit einer kegeligen Ausnehmung
(42 A) für den Schraubenkopf (26 A) beginnt, daß an der
Kegelfläche (42 B) der Ausnehmung (42 A) die
Eingriffsmittel (56) angeordnet sind, die mit
Gegeneingriffsmitteln (58) am Schraubenkopf (26 A) in
Eingriff bringbar sind, und daß die
Schraubenstützeinrichtung (54) im ersten
Bohrungsabschnitt (42) und im innenliegenden Ende der
Ausnehmung (42 A) vorgesehen und durch den Schraubenkopf
(26 A) verlagerbar ist, um nach Verlagern der
Schraubenstützeinrichtung (54) einen Eingriff zwischen
den Eingriffseinrichtungen (56) und den
Gegeneingriffsmitteln (58) zu gestatten.
10. Verbindungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß in der in der Spreizmutter befindlichen Bohrung (40) zwischen
dem ersten und dem zweiten Bohrungsabschnitt (42, 44)
eine vorspringende, vorzugsweise einstückig angeformte,
Schraubenführungs-Einrichtung (52), z. B. in Form eines
Gewindegangvorsprungs, für das Außengewinde
(28) des Schraubenschafts (24) vorgesehen ist.
11. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eingriffsschlitze (50) im Verhältnis zur Längsachse der
Spreizmutter (20) schräg angeordnet sind.
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