DE60026487T2

DE60026487T2 - Einsteckmutter

Info

Publication number: DE60026487T2
Application number: DE60026487T
Authority: DE
Inventors: Reynaldo M. Roselle Park Potstadan; John E. Green Brook Baldowski; David B. Bloomfield Hills Ballantyne
Original assignee: Transtechnology Corp
Current assignee: Breeze Eastern LLC
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: ES2259600T3; EP1087150B1; ATE319944T1; DE60026487D1; EP1087150A2; US6095734A; CA2316609A1; CA2316609C; EP1087150A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Befestigungselemente, genauer gesagt ein Paneelbefestigungselement vom Einstecktyp mit Mehrfachgewinde, das zum Verbinden von zwei oder mehr Paneelen oder einer Komponente und einem Paneel verwendet wird.
Es ist eine Reihe von Befestigungselementen bekannt, bei denen eine Blindbefestigung vorgenommen wird, insbesondere in der Automobilindustrie, wie beispielsweise bei der Montage von Instrumentenpaneelen, Stoßfängern u. ä. Derartige Montagevorgänge werden typischerweise entweder manuell oder unter Verwendung einer automatischen Ausrüstung durchgeführt, wobei der Montagevorgang in typischer Weise die Verbindung eines Paares von paneelförmigen Abschnitten mit Rändern, die in angrenzenden oder anstoßenden Kontakt miteinander gebracht werden, umfasst. Eine Einsteckmutter oder ein anderes Befestigungselement, das die Paneele verbindet, findet zur Beendigung der Montage Verwendung.
In Bezug auf die Unangemessenheit des Montageprozesses sowie ergonomische Probleme mit diesen vorhandenen Befestigungselementen ist eine Reihe von Bedenken geäußert worden.
Als erstes sind bekannte Einsteckmutter-Befestigungselemente während ihrer Installation mit Schwierigkeiten verbunden. Mit anderen Worten, das Befestigungselement kann nicht in einfacher Weise in ein Paneelloch eingepasst werden. Als zweites sind bekannte Befestigungselemente mit Abstreifproblemen während der Montage verbunden, so dass teure Erneuerungsarbeiten erforderlich sind und noch kritischer Stillstandszeiten bei der Montage erzeugt werden.
Als drittes können bekannte Befestigungselemente vom Einsetztyp, wie sie in den US-PS'en 4 925 351, 4 300 865 und 4 595 325 beschrieben sind, aufgrund einer Konstruktion mit Einfachgewinde keine ausreichend große Klemmkraft erzeugen. Infolgedessen kann ein eingesetztes Element mit Außengewinde während seines Gebrauches durch Stoßbelastungen und Vibrationen gelöst werden.
Ein Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus der EP-A-0 930 410 bekannt. Dieses Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp besitzt ein Paar von abgewinkelten Schenkelabschnitten, von denen jeder ein inneres Schenkelelement und ein äußeres Schenkelelement aufweist. Jedes äußere Schenkelelement besitzt eine Zwischenlasche mit einem äußeren Endabschnitt, der eine eingekerbte Oberfläche mit relativ scharfen Rippen aufweist, die nach außen weisen, um sich während des Gebrauches in einen Innenrand einer Paneelöffnung einzufressen, um auf diese Weise die Entfernung des Befestigungselementes zu verhindern.
Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, Paneelbefestigungselemente des Standes der Technik zu verbessern.
Ein anders Hauptziel der Erfindung betrifft die Schaffung eines Befestigungselements vom Einsteckmuttertyp, das das Lösen eines passenden Befestigungselementes mit Außengewinde verhindert.
Noch ein anderes Hauptziel der Erfindung betrifft die Schaffung eines Paneelbefestigungselementes, das während der Montage einfacher zu installieren ist als bekannte Befestigungselemente und das „bedienungsfreundlicher" ist.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung bezieht sich auf die Schaffung eines Befestigungselementes, mit dem höhere Drehmomentwerte erzeugt und ausgehalten werden können als bei Befestigungselementen vom Einsteckmuttertyp mit Einfachgewinde.
Noch ein anderes Ziel der Erfindung betrifft die Herstellung eines Befestigungselementes vom Einstecktyp, das für Toleranzen für Dimensionsänderungen der Montagepaneelmaterialdicke sorgen kann.
Ein Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp der vorliegenden Erfindung ist in Patentanspruch 1 wiedergegeben. Weiterentwicklungen und Modifikationen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Daher wird gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ein Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp geschaffen, das ein Hauptelement aufweist, welches einen im Wesentlichen planaren Basisabschnitt besitzt, von dem aus eine zylindrische Hülse senkrecht zum Basisabschnitt gezogen ist, die ein Innengewinde aufweist, um ein Befestigungselement mit Außengewinde aufzunehmen. Ein Paar von abgewinkelten schenkelförmigen Abschnitten erstreckt sich von gegenüberliegenden Seiten des Basisabschnittes aus. Gemäß einem anderen bevorzugten Aspekt der Erfindung ist ein zwischen den beiden Schenkelabschnitten gebildeter Raum so dimensioniert, dass er den Schaft des Befestigungselementes mit Außengewinde aufnehmen kann, und besitzt jeder der abgewinkelten Schenkelabschnitte einen laschenförmigen Abschnitt, der nach Innen in die gebildete Öffnung vorsteht, um mit dem Gewinde des Befestigungselemente mit Außengewinde in Eingriff zu treten.
Vorzugsweise bilden die laschenförmigen Abschnitte der Einsteckmutter ein auf das Gewinde des Befestigungselementes mit Außengewinde konvergierendes Merkmal zur Verhinderung eines Zusammenfallens. Durch dieses Merkmal wird die Fähigkeit des Befestigungselementes verbessert, während der Montage im Paneelloch zu verbleiben. Wenn das Befestigungselement einmal im Paneel montiert worden ist und das mit Außengewinde versehene Befestigungselement mit dem Merkmal zur Verhinderung eines Zusammenfallens in Eingriff getreten ist, wird eine zusätzliche Abstützung gebildet, um ein Abstreifen der Einsteckmutter vom Paneel zu verhindern. Durch dieses Merkmal wird ferner verhindert, dass die Schenkelabschnitte der Einsteckmutter auf den restlichen Teil des Hauptteiles zusammenfallen, während sich das Teil in verschiedenen Belastungszuständen befindet.
Ein anderes Merkmal der beschriebenen Einsteckmutter wird durch den gesteuerten Widerstand und die gesteuerte Reibung gebildet, die das Befestigungselement mit Außengewinde und die Einsteckmutter während einer dynamischen Belastung und/oder Vibration unbeweglich machen. Ein durch dieses Merkmal verwirklichter Vorteil besteht darin, dass eine unerwünschte Drehung des Befestigungselementes mit Außengewinde minimiert wird.
Das beschriebene Befestigungselement umfasst ferner vorzugsweise ein Merkmal zum Verhindern von Klappergeräuschen, das durch die einwärts abgewinkelten Abschnitte der Schenkelabschnitte vorgesehen wird, die jeweils die Aufrechterhaltung des Kontaktes mit dem Paneel, in dem die Einsteckmutter während der Montage installiert wird, unterstützen.
Ein anderes Merkmal des Befestigungselementes ist die Verriegelungsfähigkeit. Mit anderen Worten, der Raum zwischen den Enden der Schenkelabschnitte reicht aus, um einen Eingriff mit dem Befestigungselement mit Außengewinde zu ermöglichen, so dass ein Verriegelungsmerkmal gebildet wird, indem sich die Schenkelabschnitte der Einsteckmutter nach außen voneinander weg und relativ zum Basisabschnitt nach oben erstrecken.
Noch ein anderes wichtiges Merkmal des beschriebenen Befestigungselementes wird durch die Einführungskonfiguration des zylindrischen Korpus und die Konstruktion des Gewindes erreicht, die ein Querschrauben verhindern. Dieses Merkmal erzeugt Toleranz für die Montage des Befestigungselementes mit Außengewinde unter verschiedenen Winkeln, ohne ein Abstreifen, und ermöglicht ferner eine Blindinstallation an Stellen, die nur schwierig zugänglich sind.
Das Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp kann ferner mit bestimmten Befestigungselementen mit Außengewinde verwendet werden, die mit der Oberseite in der Nachbarschaft des extrudierten Loches in Eingriff treten können, um für eine Metall-Metall-Verbindung zu sorgen, während gleichzeitig ermöglicht wird, dass eine Kunststoffkomponente oder eine andere Komponente aus einem weichen elastischen Material ohne Überkompression befestigt werden kann.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile werden deutlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Hiervon zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
2 eine Vorderansicht des Befestigungselements der 1;
3 eine Seitenansicht des Befestigungselementes der 1 und 2, um 90° gegenüber dem Befestigungselement der 2 gedreht;
4 eine Vorderansicht des Befestigungselementes der 1–3 als Teil einer Kunststoffpaneelein heit;
5 eine Seitenansicht des Befestigungselementes der 1–3 als Teil einer Stahlpaneeleinheit;
6 eine Draufsicht auf ein Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp, das gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform hergestellt wurde und ein vorherrschendes Drehmomentmerkmal aufweist; und
7 eine Schnittansicht einer Einsteckmutter, die zusammen mit einem speziellen Typ eines mit Gewinde versehenen Befestigungselementes in einer Paneeleinheit Verwendung findet.
Die folgende Beschreibung betrifft ein Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In dieser Beschreibung finden diverse beschreibende Begriffe Verwendung, wie „oben", „unten", „oberer", „unterer", „innerer", „äußerer", „seitlich" u. ä. Diese Begriffe dienen lediglich zur Schaffung eines Bezugsrahmens in Bezug auf die Zeichnungen und sollen in keiner Weise die hier beschriebenen erfindungsgemäßen Konzepte beschränken.
Wie die 1–3 zeigen, ist ein Befestigungselement 10 vom Einsteckmuttertyp gemäß einer ersten Ausführungsform vorzugsweise durch Stanzen aus Metallblech, wie SAE 1050 Federstahl, hergestellt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Dicke des Materiales etwa 0,63 + 0,05 mm, obwohl dieser Parameter auch in Abhängigkeit vom Anwendungsfall in einfacher Weise verändert werden kann.
Genauer gesagt, das Befestigungselement 10 vom Einsteckmuttertyp umfasst einen im Wesentlichen planaren Basisabschnitt 14 mit einem zylindrischen Hülsenabschnitt 16. Der zylindrische Hülsenabschnitt 16 besitzt ein Innengewinde, um ein Befestigungselement 22 mit Außengewinde aufzunehmen, und umfasst einen Einführabschnitt 17. Dieser Einführabschnitt 17 unterstützt das Ausrichten des Befestigungselementes 92 mit Außengewinde, wie die 4, 5 zeigen, und verhindert daher ein Querschrauben.
Das Einsteckmutter-Befestigungselement 10 der vorliegenden Erfindung umfasst des Weiteren ein Paar von abgewinkelten Schenkelabschnitten 23, die sich von gegenüberliegenden seitlichen Flächen des Basisabschnittes 14 aus erstrecken und einen Raum 25 bilden, durch den sich das Befestigungselement 22 mit Außengewinde erstreckt, wie die 4, 5 zeigen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Schenkelabschnitt 23 etwa 20°–30° von der Vertikalen, d.h. relativ zu einer Vertikalachse 27, die sich durch den hohlen Innenraum des zylindrischen Hülsenabschnittes 16 erstreckt, abgewinkelt. Jeder abgewinkelte Schenkelabschnitt 23 wird von einem inneren Schenkelabschnitt 26a, 26b gebildet, der sich direkt vom Basisabschnitt 14 aus erstreckt und in einen damit übereinstimmenden und im wesentlichen parallelen äußeren Schenkelabschnitt 24a, 24b zurückgebogen ist. Eine Zwischenlasche 31a, 31b eines jeden äußeren Schenkelabschnittes 24a, 24b steht durch eine ausgerichtete Öffnung 33 vor, die in jedem inneren Schenkelabschnitt 26a, 26b ausgebildet ist. Die vorstehenden Laschen 31a, 31b stehen jeweils nach innen unter einem Winkel relativ zu einer Horizontalebene vor, die vom Basisabschnitt 14 gebildet wird, und sind so dimensioniert, dass sie mit dem Gewindeschaft 29 des Befestigungselementes 22 mit Außengewinde in Eingriff treten, wie in den 4, 5 gezeigt. Der größte Teil der Länge eines jeden äußeren Schenkelabschnittes 24a, 24b erstreckt sich parallel zu einem inneren Schenkelabschnitt 26a, 26b, mit Ausnahme des zurückgebogenen oberen Biegeabschnittes 36a, 36b und eines unteren nach innen herabhängenden Abschnittes 39a, 39b, der innerhalb der ausgerichteten Öffnung 33 endet.
Die nach innen herabhängenden Abschnitte 39a, 39b erstrecken sich jeweils nach innen in Richtung auf einen entsprechenden inneren Schenkelabschnitt 26a, 26b bei einem Winkel von etwa 45° zum inneren Schenkelabschnitt. Jeder der nach innen herabhängenden Abschnitte 39a, 39b ist vom planaren Basisabschnitt 14 beabstandet.
In Verbindung mit 4 wird nunmehr ein typischer Montagevorgang für Kunststoffpaneele unter Verwendung des Befestigungselementes 10 vom Einsteckmuttertyp beschrieben. Der Montagevorgang umfasst das Anpassen eines Paares von Paneelen 40, 50. Das erste Paneel 40 besteht aus Kunststoffmaterial mit einer Öffnung 12, die den planaren Basisabschnitt 14 des Befestigungselementes 10 vom Einsteckmuttertyp aufnimmt. Das zweite Paneel 50 besteht ebenfalls aus Kunststoff oder irgendeinem geeigneten Material und umfasst ein Führungsloch 52, das zur mittleren Durchgangsöffnung des Basisabschnittes 14 ausgerichtet und zur Aufnahme des Ge windeschaftes 29 eines Befestigungselementes 22 mit Außengewinde dimensioniert ist.
Wenn das Befestigungselement 22 mit Außengewinde montiert wird, werden die abgewinkelten Schenkelabschnitte 26a, 26b von der Vertikalachse 27 nach außen gebogen, da der gebildete Raum 25 am Boden des Befestigungselementes 10 vorzugsweise länger ist als der Hauptdurchmesser des Befestigungselementes 22. In der Zwischenzeit und als Ergebnis hiervon werden die nach innen herabhängenden Abschnitte 39a, 39b jeweils mit den Rändern der Öffnung 42 in Kontakt gedrückt. Ferner treten die vorstehenden Laschen 31a, 31b mit dem Gewindeschaft 29 des Befestigungselementes 22 in Eingriff, verhindern jedoch nicht die Montage desselben.
Im fertigen Zustand verhindern die vorstehenden Laschen 31a, 31b, dass das Befestigungselement 10 vom Einsteckmuttertyp zusammenfällt, verhindern jedoch nicht die Montage des Befestigungselementes 22 mit Außengewinde. Die einwärts herabhängenden Abschnitte 39a, 39b bilden ein Klappergeräusche verhinderndes Merkmal während des Gebrauches einschließlich bei Einheiten, bei denen kein Befestigungselement mit Außengewinde erforderlich ist. Mit anderen Worten, bei den Einheiten, die das Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp und das in Eingriff stehende Paneel in dieser Form aufweisen, wird sowohl ein Abstreifen als auch ein Zusammenfallen des Befestigungselementes 10 vom Einsteckmuttertyp auf wirksame weise minimiert.
Wie in 7 gezeigt, bildet die ebene Oberseite 15 des planaren Abschnittes 14 des Befestigungselementes 10 vom Einsteckmuttertyp gemäß der vorliegenden Erfindung die genaue Montagefläche für bestimmte Befestigungselemente mit Außengewinde, wie beispielsweise Schulterschrauben 130, die gestrichelt dargestellt sind, und das in 7 gezeigte Befestigungselement 140, das direkt mit dieser Fläche verklemmt wird, während gleichzeitig eine Paneelkomponente am Mutterhalteelement befestigt wird. Diese Einheit sorgt für eine feste Metall-Metall-Klemmwirkung zwischen dem Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp und dem Befestigungselement mit Außengewinde, wobei gleichzeitig eine gesteuerte nicht beschädigende Klemmlast auf die befestigte Komponente, wie eine Kunststoffpaneelkomponente 160, aufgebracht wird. Die Metall-Metall-Klemmwirkung verhindert ein Lösen mit der Zeit.
Das vorstehend beschriebene Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp kann auch bei anderen Paneeleinheiten Verwendung finden. Beispielsweise kann, wie in 5 gezeigt, ein Stahlpaneel 70 mit einer vertieften Öffnung 72 das vorstehend beschriebene Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp aufnehmen und immer noch in der Lage sein, mit den Rändern der Montageöffnung 72 in Eingriff zu treten, um ein zweites Paneel 80 mit einer Durchgangsöffnung 82 zur Aufnahme des Befestigungselementes 22 mit Außengewinde in der vorstehend beschriebenen Weise zu verbinden.
Vorzugsweise kann das Befestigungselement 10 vom Einsteckmuttertyp 2 andere wahlweise Merkmale aufweisen. Wie in 6 gezeigt, kann eine Einsteckmutter 100 als erstes einen verdrehten zylindrischen Hülsenabschnitt 116 besitzen, um das Lösen eines Befestigungselementes mit Außengewinde (in dieser Figur nicht gezeigt) zu verhindern, und ein Drehmomentmerkmal. Als zweites kann ein Loch 28, wie in 3 gezeigt, am unteren Ende eines jeden Schenkelabschnittes 23 vorgesehen sein, das für eine einfachere Herstellung des Befestigungselementes 10 vom Einsteckmuttertyp ausgebildet ist.
Obwohl vorstehend bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden, versteht es sich, dass bestimmte Modifikationen und Variationen möglich sind, die vom Umfang der vorliegenden Erfindung gemäß den Patentansprüchen abgedeckt werden.

Claims

Befestigungselement (10) vom Einsteckmuttertyp mit einem im wesentlichen planaren Basisabschnitt (14); einer zylindrischen Hülse (16), die generell senkrecht vom Basisabschnitt aus gezogen ist und einen Innengewindeabschnitt aufweist, der so dimensioniert ist, dass er ein passendes Befestigungselement (22) mit Außengewinde aufnimmt; und einem Paar von abgewinkelten Schenkelabschnitten (23), die sich von gegenüberliegenden Seitenrändern des Basisabschnittes aus erstrecken und jeweils ein inneres Schenkelelement (26a, 26b) und ein äußeres Schenkelelement (24a, 24b) besitzen, wobei jedes äußere Schenkelelement eine seitlich vorstehende Zwischenlasche (31a, 31b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede der seitlich vorstehenden Zwischenlaschen (31a, 31b) durch ein Fenster (33) des inneren Schenkelelementes (26a, 26b) in einen zwischen den Schenkelabschnitten gebildeten Raum erstreckt, um ein Zusammenfallen der Einsteckmutter während der Montage zu verhindern.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem jedes der äußeren Schenkelelemente (24a, 24b) in einem einwärts abgewinkelten Ende endet, das mit dem Rand eines Montageloches (42) einer Platte (40) in Eingriff steht, in die das Befestigungselement (10) vom Einsteckmuttertyp während seiner Montage eingesetzt wird.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 2, bei dem die einwärts abgewinkelten Enden Aufnahmen für Dimensionsvariationen der Montageplattendicke bilden und ein Klappern des Befestigungselementes (10) verhindern.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem die zylindrische Hülse (16) ein gezogener Trommelabschnitt ist, der den Innengewindeabschnitt aufweist.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Innengewindeabschnitt der zylindrischen Hülse (16) Mittel zur Verhinderung eines Ouerschraubens vorsieht.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem eine Durchtrittsöffnung der zy lindrischen Hülse ein Einführmerkmal (17) zur Unterstützung der richtigen Montage aufweist.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem sich jeder der abgewinkelten Schenkelabschnitte (23) vom Planaren Basisabschnitt (14) aus über eine größere Distanz als die gezogene zylindrische Hülse (16) erstreckt und bei dem sich die Schenkelabschnitte nach innen so in Richtung auf die gezogene zylindrische Hülse erstrecken, dass der Raum zwischen den abgewinkelten Schenkelabschnitten zwischen den Enden der Schenkelabschnitte kleiner ist als am Basisabschnitt, um ein Selbstausrichtungsmerkmal vorzusehen.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 7, bei dem der Raum zwischen den Enden der Schenkelabschnitte (23) ausreicht, um einen Eingriff mit dem Befestigungselement (22) mit Außengewinde zu ermöglichen, und bei dem sich die Schenkelabschnitte des Befestigungselementes (10) nach außen voneinander weg und nach oben zum Basisabschnitt (14) erstrecken, um ein Verriegelungsmerkmal vorzusehen.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem sich jeder der abgewinkelten Schenkelabschnitte (23) etwa doppelt so weit vom Basisabschnitt (14) wie die gezogene zylindrische Hülse (16.) erstreckt.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem die Laschen (31a, 31b) in einem ausreichenden Abstand voneinander angeordnet sind, damit das Befestigungselement (22) mit Außengewinde mit den Laschen in Eingriff treten kann, um auf diese Weise eine Verriegelung des Befestigungselementes zu erreichen und ein Zusammenfallen der Einsteckmutter zu verhindern.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem die zylindrische Hülse (16) verformt ist, um für das Befestigungselement das Merkmal eines vorherrschenden Drehmomentes vorzusehen.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem der planare Basisabschnitt (14) eine im wesentlichen flache Montagefläche für den Schulterabschnitt einer Schulterschraube (130) aufweist.
Befestigungselement vom Einsteckmuttertyp nach Anspruch 1, bei dem der planare Basisabschnitt (14) eine im wesentlichen flache äußere Montagefläche besitzt.