DE102006051599A1

DE102006051599A1 - Selbstsicherndes Befestigungselement

Info

Publication number: DE102006051599A1
Application number: DE200610051599
Authority: DE
Inventors: Beyouck Hosseini Dipl.-Ing. Anganeh; Robert Dipl.-Ing. Redecker; Matthias Dipl.-Ing. Pöhler
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-11-03
Also published as: DE102006051599B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein universelles selbst sicherndes, im Bedarfsfall wieder lösbares Befestigungselement, das aus einem Bolzen 1, 31, 49, 56 und einer Mutter 14, 38, 50, 68 besteht. Zur Herstellung der Verbindung zwischen zwei Bauteilen 22, 23 wird die Mutter 14, 38, 50, 68 zunächst rastend auf den Bolzen 1 aufgesteckt, bis diese an einem zu befestigenden Bauteil 22, 23 anliegt und anschließend durch eine Rechts- oder Linksdrehung um einen Drehwinkel 24, 25 von bis zu ±90° mit dem Bolzen 1 verspannt. Hierdurch erfolgt zugleich die Sicherung der Mutter 14, 38, 50, 68 gegen unbeabsichtigtes Lösen vom Bolzen 1. Bei einer alternativen Ausführungsform eines Bolzens 31 kann durch eine Rechts- und/oder Linksdrehung der Mutter 14, 38, 50 auf dem Bolzen 31 lediglich eine Verriegelung zwischen dem Bolzen 31 und der Mutter 14, 38, 50 bewirkt werden, so dass zwischen Mutter 14 und Bolzen 31 keine axialen Spannkräfte entstehen (es erfolgt keine Verspannung der zu verbindenden Bauteile 22, 23). Bei einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Selbstsicherung der Mutter 50 auf dem Bolzen 49 durch die exzentrische Ausbildung einer Bohrung 55 der Mutter 50. Eine weitere Ausgestaltungsform gestattet die Verwendung von Bolzen mit unterschiedlichen Außendurchmessern mit ein und derselben Mutter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement mit einem im Wesentlichen zylindrischen Bolzen und einer Mutter.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Verbindungssystemen bzw. Befestigungselementen bekannt.
Zum Befestigen eines Bauteils an einem anderen Bauteil bzw. zur lösbaren Verbindung von Bauteilen werden in der Technik weit verbreitet Schraubverbindungen mit Schrauben und Muttern (Gegenstück) eingesetzt. Zur Sicherung derartiger Verbindungen gegen unbeabsichtigtes Lösen sind eine Vielzahl von integralen oder separaten Sicherungselementen, wie zum Beispiel Kronenmuttern für die Splintsicherung, selbst sichernde Muttern mit Kunststoffeinsatz, Sicherungsbleche, Fächerscheiben, Sicherungsflüssigkeiten und dergleichen bekannt. Mittels dieser Schraubverbindungen lassen sich im Allgemeinen Bauteile mit definierter Krafteinwirkung verbinden, die Montage ist jedoch aufwändig, da die Mutter mit mehreren Umdrehungen händisch oder maschinell auf den Bolzen aufgeschraubt werden muss. Zudem sind oftmals separate Arbeitsschritte zur Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen der Schraubverbindung erforderlich. Ferner sind eine Vielzahl von Rast-, Schnapp, sowie Klemmverbindungen zum schnellen Verbinden bekannt. Die lösbare Ausgestaltung derartiger Verbindungen erfordert in der Regel einen hohen konstruktiven Aufwand. Zudem lassen sich mit diesen Verbindungen im Allgemeinen keine definierten Spannkräfte zwischen den Bauteilen erzeugen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein universelles, selbst sicherndes und zugleich leicht wieder lösbares Befestigungselement auf Verschraubungsbasis zu schaffen, das sich dennoch in kürzester Zeit montieren und demontieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass die Mutter auf den Bolzen rastbar aufsteckbar ist und der Bolzen mit der Mutter durch ein Verdrehen der Mutter auf dem Bolzen um einen Drehwinkel von bis zu ± 90° jeweils mit diesem selbstsichernd verspannbar oder selbstsichernd verriegelbar ist,
kann auf einfache Art und Weise eine im Bedarfsfall wieder lösbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen mittels des erfindungsgemäßen Befestigungselements hergestellt werden. Zur Herstellung einer Verbindung wird der Bolzen durch entsprechend ausgebildete Bohrungen in die Bauteile geführt und die Mutter von der Gegenseite aus auf den Bolzen rastend aufgesteckt, bis die Mutter fest am Bauteil anliegt. Das zeitaufwändige Aufschrauben der Mutter auf den Bolzen durch mehrere Umdrehungen entfällt. Durch eine Rechtsdrehung der Mutter um einen Drehwinkel von bis zu +90° erfolgt die Verspannung der Mutter mit dem Bolzen und damit die Herstellung der Verbindung. Alternativ kann die Mutter durch eine Linksdrehung um –90° mit dem Bolzen verspannt werden. Die Verspannungsmöglichkeit durch beiderseitiges Verdrehen der Mutter ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Einbauraum beschränkt ist.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des Befestigungselements weist der Bolzen eine zentrisch zur Bolzenlängsachse eingebrachte Ausnehmung bzw. Bohrung auf, die entweder durchgehend oder als Sackbohrung ausgebildet ist. Die Ausnehmung weist nach innen gerichtete Einführungskanäle und hieran seitlich anschließende Querrippen auf, die gleichfalls nach innen gerichtet sind. Eine auf diesem Bolzen befestigbare Mutter weist eine Sackbohrung auf, in der zentrisch ein Zapfen angeordnet ist. Ein Außendurchmesser des Zapfens entspricht einem Innendurchmesser der Ausnehmung bzw. der Bohrung im Bolzen. Vorzugsweise sind am Zapfen in der Mutter diametral gegenüberliegend jeweils mindestens zwei Rastnasen auf Leisten angeordnet, mittels derer entsprechend zu den übrigen Varianten des Befestigungselements die Aufrastung, die Verklemmung (Verriegelung) sowie das Anziehen von Mutter und Bolzen ermöglicht wird.
Die Mutter und/oder der Bolzen können alternativ als integrale Bestandteile der Bauteile ausgebildet sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Befestigungselements weist der Bolzen mindestens zwei parallel zu einer Bolzenlängsachse verlaufende Einführungskanäle mit einem Lochraster auf.
Hierdurch lässt sich die Mutter zeitsparend auf den Bolzen aufstecken. Das Aufbringen der Mutter auf den Bolzen mittels mehrerer Umdrehungen der Mutter ist nicht erforderlich.
Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Mutter eine Bohrung aufweist, an deren Bohrungsinnenfläche zwei diametral gegenüberliegende Leisten angeordnet sind.
Diese Leisten bewirken im Zusammenwirken mit einer Vielzahl von am Bolzen angeordneten Querrippen, an deren Umfangsflächen in einer Ausführungsvariante eine Vielzahl von Längsrillen eingebracht sind, die Selbstsicherung der Mutter auf dem Bolzen gegen unbeabsichtigtes Lösen bzw. Verdrehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Befestigungselements sieht vor, dass auf beiden Seiten der Einführungskanäle jeweils eine Vielzahl von Querrippen angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Querrippen jeweils eine Nase einbringbar ist, um die Mutter mit dem Bolzen zu verriegeln oder zu verspannen. Die Querrippen sind bevorzugt radial nach Außen weisend angeordnet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind in den weiteren Patentansprüchen dargelegt.
In der Zeichnung zeigt:
1 Eine perspektivische Ansicht eines Bolzens,
2 eine perspektivische Ansicht einer Mutter, die im Zusammenwirken
3 den Bolzen mit aufgesteckter Mutter in einer Ansicht von unten,
4 den Bolzen in einer Draufsicht,
5 eine Ausführungsvariante des Bolzens mit steigungsfreien Querrippen,
6 eine Ausführungsvariante der Mutter mit federnd angeordneten Rastnasen und Leisten,
7 eine weitere Ausführungsvariante des selbst sichernden Befestigungselements mit einem Bolzen mit Querrippen ohne Längsrillen,
8 eine weitere Ausführungsvariante einer Mutter zur selbstsichernden Befestigung auf einem Bolzen ohne Längsrillen,
9 eine weitere Ausführungsvariante eines Bolzens, und
10 eine weitere Ausführungsvariante einer Mutter.
In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselbe Bezugsziffer auf.
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bolzens, der zusammen mit der Mutter (vgl. 2) das Befestigungselement darstellt.
Ein Bolzen 1 weist unter anderem einen Kopf 2 und einen daran anschließenden Grundkörper 3 auf, der eine im Wesentlichen zylinderförmige Geometrie aufweist. Parallel zu einer Bolzenlängsachse 4 sind im Bereich einer Oberseite des Grundkörpers 3 diametral gegenüberliegend zwei Einführungskanäle 5, 6 angeordnet. Die Einführungskanäle 5, 6 sind nach Außen hin, das heißt in radialer Richtung hin offen. In einem ebenen Bodenbereich der Einführungskanäle 5, 6 befindet sich jeweils ein Lochraster 7, 8, das eine Vielzahl von hintereinander und gleichmäßig zueinander beabstandet angeordneten Löchern aufweist, wobei die Löcher der besseren Übersicht wegen nicht einzeln mit einer Bezugsziffer versehen sind.
Der Grundkörper 3 weist eine Vielzahl von radial nach Außen weisenden Querrippen 9, 10, 11, 12 auf, von denen der besseren Übersicht halber nur jeweils eine repräsentativ für die Übrigen mit einer Bezugsziffer versehen wurde. Die Querrippen 9, 10, 11, 12 sind in der Form von in etwa viertelkreisförmigen Segmenten ausgebildet. Zur erleichterten Bezugnahme im weiteren Verlauf der Beschreibung wird der Grundkörper 3 des Bolzens 1 in vier Quadranten I-IV eingeteilt, deren Geometrie jeweils in etwa einem in Längsrichtung geviertelten Zylinder entspricht. Die Querrippen 9, 10, 11, 12 weisen umfangsseitig jeweils eine Vielzahl von kleinen Längsrillen auf, die ebenfalls parallel zur Bolzenlängsachse 4 verlaufen. Der besseren zeichnerischen Übersicht halber wurde nur eine Längsrille 13 mit einer Bezugsziffer versehen.
Abweichend von den gezeigten zwei, diametral gegenüberliegend angeordneten Einführungskanälen 5, 6 kann der Grundkörper auch drei, vier oder mehr Einführungskanäle aufweisen.
Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Mutter, die im Zusammenwirken mit dem Bolzen das Befestigungselement bildet.
Die Mutter 14 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Sechskantmutter ausgebildet. Abweichend hiervon kann die Mutter 14 aber auch in jeder anderen denkbaren Form, beispielsweise als eine Flügelmutter ausgebildet sein, die mindestens zwei diametral gegenüberliegende Hilfsorgane, insbesondere in der Form von Flügelflächen, zum erleichterten Verdrehen mit der Hand oder mittels eines geeigneten Werkzeugs aufweist.
Die Mutter 14 weist eine zentrisch und zylindrisch ausgebildete Bohrung 15 auf. Im Bereich einer Bohrungsinnenfläche 16 sind diametral gegenüberliegend zwei Leisten 17, 18 angeordnet, die sich bevorzugt über die gesamte Höhe bzw. Tiefe der Bohrung 15 erstrecken. Die Leisten 17, 18 verlaufen hierbei parallel zu einer Mutterlängsachse 19. Im Bereich der Leisten 17, 18 sind die Rastnasen 20, 21 angeordnet, die der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht jeweils mit einer Bezugsziffer versehen wurden. Die Rastnasen 20, 21 weisen jeweils eine etwa kegelstumpfförmige Geometrie auf. Zur Erhöhung der Fehlerredundanz des Befestigungselements können jeweils mehr als zwei Rastnasen 20, 21 vorgesehen sein. Die Rastnasen 20, 21 und die Leisten 17, 18 sind in Bezug auf die Bohrung 15 radial nach innen weisend ausgebildet, d.h. senkrecht auf die Mutterlängsachse 19 ausgerichtet.
Erfindungsgemäß lässt sich die Mutter 14 durch die Einführungskanäle 5, 6 einfach parallel zur Bolzenlängsachse 4 auf den Grundkörper 3 des Bolzens 1 aufstecken. Die Rastnasen 20, 21 rasten hierbei in Löcher des Lochrasters 7, 8 ein, so dass die Mutter 14 rastend auf den Bolzen 1 aufsteckbar ist. Hierdurch ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Befestigungsanwendung unter Umständen schon eine ausreichend sichere Verbindung zwischen der Mutter 14 und dem Bolzen 1 gegeben.
Die 3 illustriert den Bolzen 1 mit aufgesteckter Mutter 14 in einer Ansicht von unten.
Zur Verbindung von zwei Bauteilen 22, 23 mittels des erfindungsgemäßen Befestigungselements müssen diese jeweils eine Bohrung aufweisen, um den Bolzen 1 durch beide Bauteile hindurch stecken zu können. Anschließend wird die Mutter 14 durch die Einführungskanäle 5, 6 soweit auf den Grundkörper 3 aufgeschoben, bis die Mutter 14 fest am Bauteil 23 anliegt.
Zum Verspannen der Mutter 14 mit dem Bolzen 1 wird die Mutter 14 einfach um einen Drehwinkel 24 von bis zu +90° nach rechts verdreht. Alternativ kann die Verspannung auch durch eine Verdrehung der Mutter 14 um einen Drehwinkel 25 von bis zu –90° nach links erfolgen. Hierdurch kann beispielsweise in beengten Einbauräumen dennoch ohne Spezialwerkzeug eine Verbindung geschaffen werden, wenn eine Verdrehung der Mutter 14 in einer Drehrichtung nicht möglich sein sollte. Das rastende Aufstecken der Mutter 14 auf den Grundkörper 3 mittels der Einführungskanäle 5, 6 erspart mehrfache Umdrehungen der Mutter 14 und ermöglicht somit eine sehr schnelle Herstellung der Verbindung zwischen den Bauteilen 22, 23. Bei einer höheren Anzahl von Einführungskanälen 5, 6 verringern sich die Drehwinkel entsprechend.
Die Verspannung zwischen der Mutter 14 und dem Grundkörper 3 und damit die Herstellung der Verbindung zwischen den Bauteilen 22, 23 erfolgt hierbei mittels der Rastnasen 20, 21, die infolge der Links- oder Rechtsverdrehung der Mutter 14 auf dem Grundkörper 3 jeweils zwischen Querrippen 9, 10, 11, 12 in einem der vier Quadranten I-IV verschwenkt werden. Die Leisten 17, 18 innerhalb der Bohrung 15 der Mutter 14, die während der Verdrehung der Mutter 14 mit den Längsrillen 13 an den Umfangsseiten der Rippen 9 bis 12 verrasten, gewährleisten die Selbstsicherung der Mutter 14 auf dem Bolzen 1 gegen ein unbeabsichtigtes Lösen. Damit stellt das erfindungsgemäße Verbindungselement ein universelles, im Bedarfsfall wieder lösbares, Schnellbefestigungselement dar, das zudem selbst sichernd ist.
Um das Anziehen der Mutter 14 zu erleichtern, weist diese zwei als Flügelflächen 26, 27 ausgebildete Hilfsorgane auf, die diametral gegenüberliegend an der Mutter 14 angeordnet sind. Die Mutter 14 kann abweichend von den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen eine abweichende geometrische Gestalt aufweisen, die für eine händische und/oder für eine maschinelle Betätigung optimiert sein kann.
Die Mutter 14 und/oder der Bolzen 1 können als integrale Bestandteile der Bauteile 22, 23 ausgebildet sein, wodurch sich die Montage infolge der dann nicht mehr erforderlichen Bohrungen weiter vereinfacht.
Die 4 zeigt den durch die Bauteile 22, 23 geführten Bolzen 1 mit dem Kopf 2, dem Grundkörper 3 sowie der aufgebrachten Mutter 14 in der Draufsicht.
Die beidseitig an den Einführungskanal 5 anschließenden Querrippen 9 im Quadranten I weisen eine Steigung auf, das heißt die Querrippen 9 schließen mit einer Senkrechten 28 zur Bolzenlängsachse 4 jeweils einen Winkel 29 ein, der größer als +0° ist. Die Querrippen 10 im Quadraten IV weisen eine entgegen gerichtete Steigung auf, das heißt sie schließen mit der Senkrechten 28 zur Bolzenlängsachse 4 jeweils einen Winkel 30 ein, der kleiner als –0° ist. Bevorzugt betragen die Steigungen bzw. die Winkel 29 und 30 zwischen ±20° und ±5°. Die Querrippen 9 entsprechen in ihrer Anordnung (Steigung, schraubenförmig gewendelte Anordnung) im Ergebnis einem herkömmlichen Schraubbolzen mit einem Rechtsgewinde, während die Anordnung der Querrippen 10 (Steigung, schraubenförmig gewendelte Anordnung) einem Schraubbolzen mit einem Linksgewinde entspricht.
Die Steigung der Querrippen 9 im Quadranten I des Grundkörpers 3 entspricht der Steigung der Querrippen 12 im Quadranten III. Entsprechendes gilt für die Querrippen 11 im Quadranten II und die Querrippen 10 im Quadranten IV des Grundkörpers 3. Sämtliche Querrippen 9, 12 einschließlich der verdeckten Querrippen 10, 11 weisen Längsrillen 13 zur Verdrehsicherung der Mutter 14 auf.
Die 5 zeigt eine Ausführungsvariante eines Bolzens.
Der Bolzen 31 umfasst wiederum den Kopf 32, einen Grundkörper 33 mit der Bolzenlängsachse 4 sowie dem Einführungskanal 34. Diametral gegenüber dem Einführungskanal 34 liegt in Entsprechung zur Ausgestaltung des Bolzens 1 in der Darstellung der 1 ein verdeckter, nicht mit einer Bezugsziffer versehener weiterer Einführungskanal. Die Ausrichtung der Querrippen 35 im I. Quadranten ist gegenüber der Ausführungsvariante nach Maßgabe der 4 unverändert.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Maßgabe der 4, weisen Querrippen 36 im Quadranten IV keine Steigung ("Steigungsfrei") auf, das heißt die Querrippen 36 verlaufen unter einem Winkel 37 von 0° zur Senkrechten 28. Damit ist die Mutter 14 mit dem Bolzen 31 beispielsweise nur durch eine Verdrehung nach rechts verspannbar, während im Fall einer Verdrehung der Mutter 14 auf dem Bolzen 31 nach links nur eine Verriegelung zwischen dem Bolzen 31 und der Mutter 14 erfolgt, das heißt es wird keine Kraft in radialer Richtung (parallel zur Bolzenlängsachse 4) und damit keine Verspannung zwischen Mutter 14 und Bolzen 31 erzeugt.
Die 6 illustriert eine Ausführungsvariante der Mutter.
Im Gegensatz zur Mutter 14 (vgl. 2) weist eine Mutter 38 Leisten 39, 40 sowie Rastnasen 41, 42 auf, die in ihrer geometrischen Gestaltung und Funktion wiederum den Rastnasen 20, 21 und Leisten 17, 18 der Ausführungsvariante gemäß der 2 entsprechen. Im Gegensatz zur Ausführungsvariante der Mutter 14 nach Maßgabe der 2 sind die Leisten 39, 40 sowie die Rastnasen 41, 42 jeweils an nicht bezeichneten Federlaschen angeordnet bzw. befestigt, die durch H-förmige Ausnehmungen 43, 44 in gegenüberliegenden Anlageflächen 45, 46 der im Ausführungsbeispiel als Sechskantmutter ausgebildeten Mutter 38 gebildet sind. Die an den Federlaschen federnd aufgenommenen Leisten 39, 40 und Rastnasen 41, 42 erleichtern das Aufstecken und das Verriegeln bzw. Verrasten der Mutter 38 mit dem Bolzen 1, 31. Weiterhin weist die Mutter 38 entsprechend zur Ausführungsform nach Maßgabe der 3 noch zwei nach Außen gerichtete, keilförmige Flügelflächen 47, 48 auf, um das Aufbringen der Mutter 38 auf dem Bolzen mit der Hand oder mit einem geeigneten Werkzeug zu erleichtern.
Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Bolzens 49 und einer Mutter 50. Der Bolzen 49 weist im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Bolzens an den Umfangsflächen der Querrippen 51, 52 keine Längsrillen zur Verdrehsicherung der Mutter 50 auf, so dass eine fertigungstechnisch vereinfachte Herstellung gegeben ist.
Die 8 zeigt eine Draufsicht auf die Mutter 50, die zur selbstsichernden Befestigung auf dem Bolzen 49 nach Maßgabe der Ausführungsvariante der 7 ausgebildet ist. Die Maßpfeile 53, 54 weisen dieselbe Länge auf, das heißt die Querschnittsgeometrie des Bolzens 49 ist ungefähr kreisförmig.
Um die selbstsichernde Befestigung der Mutter 50 durch Verklemmen auf dem Bolzen 49 zu ermöglichen, ist eine Bohrung 55 in der Mutter 50 elliptisch bzw. exzentrisch ausgebildet. Aus diesem Grund sind bei dieser Klemmausführung von Mutter 50 und Bolzen 49 keine Längsrillen auf den Umfangsseiten der Querrippen des Bolzens 49 erforderlich.
Die 9 und 10 betreffen eine weitere, "inverse" Ausführungsvariante des Befestigungselements, bei der die Verriegelungs- bzw. Verrastungsorgane innen liegend angeordnet sind.
Die 9 zeigt einen Bolzen 56 mit einem Kopf 57 und einem im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 58. Der Grundkörper 58 weist eine zylindrische Ausnehmung 59 auf. Der Grundkörper 58 weist einen Außendurchmesser 60 auf und die zylindrische Ausnehmung 59 weist einen Innendurchmesser 61 auf.
Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Bolzens sind Einführungskanäle 62, 63 innen liegend, d.h. zu einer Bolzenlängsachse 64 weisend, offen ausgebildet. Die zylindrische Ausnehmung 59 ist zentrisch zur Bolzenlängsachse 64 in den Grundkörper 58 eingebracht. Die Ausnehmung 59 kann als eine durchgehende zylindrische Bohrung oder als eine Sackbohrung ausgebildet sein. Die Einführungskanäle 62, 63 weisen ein nicht bezeichnetes Lochraster auf, das entsprechend zum Lochraster des Bolzens in der 1 ausgebildet ist. Im Gegensatz zu den Einführungskanälen 62, 63 sind die Einführungskanäle bei den vorab beschriebenen Ausführungsformen des Bolzens außen liegend, d.h. nach Außen hin offen ausgebildet und der Grundkörper des Bolzens weist keine zylindrische Ausnehmung 59 auf (im Wesentlichen hohlzylindrische Ausbildung des Bolzens 56), sondern ist im Innenbereich massiv ausgebildet (vgl. insb. 1).
Entsprechend sind Querrippen 65, 66, von denen der besseren Übersicht halber nur die Querrippen 65, 66 repräsentativ für die Übrigen mit einer Bezugsziffer versehen sind, gleichfalls innen liegend ausgebildet. Die Querrippen 65, 66 können entsprechend zu den Ausführungsformen des Bolzens nach Maßgabe der 1, 4, 5, 7 in jedem Quadranten entweder mit einer Steigung versehen sein oder eine Steigung von Null (steigungsfrei) aufweisen, d.h. die Querrippen schließen mit einer Bolzenlängsachse einen Winkel von 90° ein. Die Querrippen 65, 66 sind wiederum mit Längsrillen versehen, von denen der besseren zeichnerischen Übersicht wegen lediglich eine Längsrille 67 eine Bezugsziffer trägt. Im Übrigen entspricht die geometrische Gestalt und Funktion der Einführungskanäle 62, 63, der Querrippen 65, 66 des Lochrasters sowie der Längsrillen 67 denen der Ausführungsform des Bolzens nach Maßgabe der 1.
Die 10 zeigt eine Variante einer Mutter, die zur Verwendung mit dem Bolzen nach Maßgabe der 9 ausgebildet ist und die zusammen mit dem Bolzen eine alternative ("inverse") Ausführungsvariante des Befestigungselements bildet.
Die Mutter 68 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Sechskantmutter ausgebildet, kann aber auch eine andere geometrische Gestalt aufweisen und zum Beispiel als Vielkantmutter oder als Flügelmutter ausgebildet sein. Die Mutter 68 weist eine nicht durchgehende zylindrische Sackbohrung 69 auf, an der im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach Maßgabe der 2, 6 keine Rastorgane oder Leisten zur Arretierung auf dem Bolzen 56 angeordnet sind. Auf einem im Wesentlichen ebenen (kreisringförmigen) Boden 70 der zylindrischen Sackbohrung 69 ist ein im Wesentlichen zylindrischer Zapfen 71 angeordnet. Ein Außendurchmesser 72 des Zapfens 71 entspricht hierbei dem Innendurchmesser 61 der zylindrischen Ausnehmung 59 des Bolzens 56. Diametral gegenüberliegend sind auf dem Zapfen 71 zwei parallel zu einer Längsachse 73 der Sackbohrung 69 verlaufende Leisten 74, 75 angeordnet. Auf den Leisten 74, 75 sind jeweils Rastnasen, von denen lediglich die beiden Rastnasen 76, 77 stellvertretend für die übrigen vier eine Bezugsziffer tragen, angeordnet. Ein Innendurchmesser 78 der Mutter 68 bzw. der Sackbohrung 69 ist größer oder gleich dem Außendurchmesser 60 des Bolzens 56. Bei einem im Vergleich zum Außendurchmesser 60 des Grundkörpers 58 ausreichend groß dimensionierten Innendurchmesser 78 der Mutter 68 kann ein und dieselbe Mutter 68 auf einen Bolzen mit unterschiedlich großen Außendurchmessern 60 befestigt werden, wobei sich zwischen dem Grundkörper 58 und der Sackbohrung 69 der Mutter 68 jeweils ein Ringspalt mit entsprechender Breite einstellt. Die genannten Dimensionierungen ermöglichen beispielsweise eine Befestigung der Mutter 68 auf Bolzen mit den Durchmessern von M6 bis zu M16. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der Innendurchmesser 61 der Ausnehmung 59 im Bolzen 56 stets dem Außendurchmesser 72 des Zapfens 71 in der Mutter 68 entspricht, wobei der Innendurchmesser 78 der Mutter 68 immer gleich oder größer dem Außendurchmesser 60 des Bolzens 56 gewählt werden muss, um ein Aufstecken der Mutter 68 auf den Bolzen 56 zu ermöglichen.
Die Befestigung der Mutter 68 auf dem Bolzen 56 (Aufrasten, Verklemmen, Verriegeln bzw. Anziehen) erfolgt mittels der Querrippen 65, 66, der Leisten 74, 75, der Rastnasen 76, 77, den Einführungskanälen 62, 63 und dem in den Einführungskanälen 62, 63 angeordneten Lochraster auf dieselbe Art und Weise, wie sie bereits im Zusammenhang mit den 1 bis 8 beschrieben wurde. Die Sackbohrung 69 kann wiederum elliptisch ausgebildet sein, um eine Selbstsicherung durch exzentrisches Verklemmen der Mutter 68 mit dem Bolzen 56 zu ermöglichen (vgl. insb. 8).
Anstelle der Längsrillen bei sämtlichen Ausführungsvarianten des Befestigungselements kann im Bereich zwischen den Querrippen ein Lochraster angeordnet sein, das entsprechend zum Lochraster in den Einführungskanälen ausgebildet ist. Die Selbstsicherung der Mutter erfolgt dann durch das Einrasten der Rastnasen in dieses Lochraster beim Verschwenken der Mutter auf dem Bolzen. Die Rippen in der Mutter können in diesem Fall entfallen.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement ermöglicht durch die gezeigten Ausführungsvarianten eine Befestigung auf bis zu drei unterschiedliche Arten bzw. Wegen. Denn der Bolzen ist mit der Mutter entweder verrastbar, verklemmbar (verriegelbar) oder verspannbar. Diese drei alternativen Befestigungsmöglichkeiten eröffnen eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für das universelle, selbstsichernde (Schnell-)Befestigungselement. Dadurch können mit dem erfindungsgemäßen Befestigungselement eine Vielzahl von unterschiedlichen Einbauanforderungen, insbesondere hinsichtlich Art und Stärke der vom Befestigungselement aufzunehmenden mechanischen Kräfte, flexibel abgedeckt werden. Hierdurch kann die Anzahl der bei der Flugzeugmontage vorzuhaltenden Teile und damit die Lagerhaltung optimiert werden. Darüber hinaus gewährleistet das Befestigungselement eine schnelle Montage von Ausstattungskomponenten, da ein langwieriges Aufschrauben der Mutter auf den Bolzen nicht erforderlich ist. Vielmehr genügt das einfache Aufstecken und gegebenenfalls Verschwenken der Mutter auf dem Bolzen.
Das Befestigungselement kann entsprechend den jeweiligen Einbauanforderungen im Hinblick auf die Befestigungsdrehrichtung linksdrehend oder rechtsdrehend ausgebildet sein, so dass sich eine Vielzahl von Befestigungsproblemen lösen lassen. Die Steigung der Querrippen ist entsprechend auszubilden.
Die Mutter und der Bolzen des erfindungsgemäßen Befestigungselements werden in sämtlichen Ausführungsvarianten vorzugsweise jeweils einstückig aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial im Spritzgussverfahren gebildet. Abweichend hiervon kann eine der genannten Komponenten (Bolzen oder Mutter) zumindest teilweise auch mit einem metallischen Material gebildet werden.

1: Bolzen
2: Kopf
3: Grundkörper
4: Bolzenlängsachse
5: Einführungskanal
6: Einführungskanal
7: Lochraster
8: Lochraster
9: Querrippe
10: Querrippe
11: Querrippe
12: Querrippe
13: Längsrillen
14: Mutter
15: Bohrung
16: Bohrungsinnenfläche
17: Leiste
18: Leiste
19: Mutterlängsachse
20: Rastnasen
21: Rastnasen
22: Bauteil
23: Bauteil
24: Drehwinkel
25: Drehwinkel
26: Flügelfläche
27: Flügelfläche
28: Senkrechte
29: Winkel
30: Winkel
31: Bolzen (Variante)
32: Kopf
33: Grundkörper
34: Einführungskanal
35: Querrippen
36: Querrippen
37: Winkel
38: Mutter (Variante)
39: Leiste
40: Leiste
41: Rastnasen
42: Rastnasen
43: H-förmige Ausnehmung
44: H-förmige Ausnehmung
45: Anlagefläche
46: Anlagefläche
47: Flügelfläche
48: Flügelfläche
49: Bolzen (Variante)
50: Mutter (Variante)
51: Querrippen
52: Querrippen
53: Maßpfeile
54: Maßpfeile
55: Bohrung
56: Bolzen (inverse Variante)
57: Kopf
58: Grundkörper
59: zylindrische Ausnehmung
60: Außendurchmesser (Grundkörper)
61: Innendurchmesser (Ausnehmung)
62: Einführungskanal
63: Einführungskanal
64: Bolzenlängsachse
65: Querrippe
66: Querrippe
67: Längsrille
68: Mutter
69: Sackbohrung
70: Boden
71: Zapfen
72: Außendurchmesser (Zapfen)
73: Längsachse
74: Leiste
75: Leiste
76: Rastnase
77: Rastnase
78: Innendurchmesser (Mutter)
I: Quadrant
II: Quadrant
III: Quadrant
IV: Quadrant

Claims

Befestigungselement mit einem zylindrischen Bolzen (1, 31, 49, 56) und einer Mutter (14, 38, 50, 68), dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (14, 38, 50, 68) auf den Bolzen (1, 31, 49, 56) rastbar aufsteckbar ist und der Bolzen (1, 31, 49, 56) mit der Mutter (14, 38, 50, 68) durch ein Verdrehen der Mutter (14, 38, 50, 68) auf dem Bolzen (1, 31, 49, 56) um einen Drehwinkel (24, 25) von bis zu ±90° jeweils mit diesem selbstsichernd verspannbar oder selbstsichernd verriegelbar ist.
Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (1, 31, 49, 56) mindestens zwei parallel zu einer Bolzenlängsachse (4) verlaufende Einführungskanäle (5, 6) mit jeweils einem Lochraster (7, 8) zum rastbaren Aufstecken der Mutter (14, 38, 50, 68) auf den Bolzen (1, 31, 49, 56) aufweist.
Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (14, 38, 50) eine Bohrung (15, 55) aufweist, wobei auf einer Bohrungsinnenfläche (16) zwei Leisten (17, 18, 39, 40) verlaufen, auf denen jeweils mindestens zwei Rastnasen (20, 21, 41, 42) angeordnet sind.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Einführungskanäle (5, 6, 34) jeweils eine Vielzahl von Querrippen (9–12, 35, 36, 51, 52) angeordnet sind, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Querrippen (9–12, 35, 36, 51, 52) jeweils eine Rastnase (20, 21, 41, 42) einbringbar ist, um die Mutter (14, 38, 50) mit dem Bolzen (1, 31, 49) zu verspannen oder zu verriegeln.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrippen (9–12, 35, 36, 51, 52) umfangsseitig eine Vielzahl von gleichmäßig zueinander beabstandet angeordneten Längsrillen (13) aufweisen, die mit den Leisten (17, 18) zur Selbstsicherung der Mutter (14, 38, 50) verrastbar sind.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (50) insbesondere eine elliptische Bohrung (55) aufweist und auf dem Bolzen (49) zur selbstsichernden Befestigung mit dem Bolzen (49) verklemmbar ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrippen (9–12, 35, 36, 51, 52) auf jeweils mindestens einer Seite eines Einführungskanals (5,6) eine Steigung aufweisen, um eine Verspannbarkeit von Mutter (14, 38, 50) und Bolzen (1, 31, 49) zu gewährleisten.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrippen (9–12, 35, 36, 51, 52) auf jeweils mindestens einer Seite eines Einführungskanals (5, 6, 34) steigungsfrei sind, um eine Verriegelbarkeit von Mutter (14, 38, 50) und Bolzen (1, 31, 49) zu gewährleisten.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (14, 38, 50) umfangsseitig mindestens zwei Hilfsorgane, insbesondere Flügelflächen (26, 27) aufweist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (14, 38, 50) und/oder der Bolzen (1, 31, 49) integrale Bestandteile der zu verbindenden Bauteile (22, 23) sind.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (14, 38, 50) insbesondere als eine Sechskantmutter ausgebildet ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (14, 38, 50) und der Bolzen (1, 31, 49) insbesondere mit einem Kunststoffmaterial gebildet sind.
Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (56) eine parallel zu einer Bolzenlängsachse (64) angeordnete zylindrische Ausnehmung (59) aufweist, in der mindestens zwei parallel zur Bolzenlängsachse (64) verlaufende Einführungskanäle (62, 63) mit jeweils einem Lochraster zum rastbaren Aufstecken der Mutter (68) auf den Bolzen (56) angeordnet sind.
Befestigungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (68) eine Sackbohrung (69) mit einem Zapfen (71) aufweist, wobei am Zapfen (71) mindestens zwei Leisten (74, 75) mit jeweils mindestens zwei Rastnasen (76, 77) angeordnet sind.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Einführungskanäle (62, 63) jeweils eine Vielzahl von radial nach außen weisenden Querrippen (65, 66) angeordnet sind, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Querrippen (65, 66) jeweils eine Rastnase einbringbar ist, um die Mutter (68) mit dem Bolzen (56) zu verspannen oder zu verriegeln.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrippen (65, 66) eine Vielzahl von nach innen weisenden gleichmäßig zueinander beabstandet angeordneten Längsrillen (67) aufweisen, die mit den Leisten (74, 75) zur Selbstsicherung der Mutter (68) verrastbar sind.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrippen (65, 66) auf jeweils einer Seite eines Einführungskanals (62, 63) eine Steigung aufweisen, um eine Verspannbarkeit von Mutter (68) und Bolzen (56) zu gewährleisten.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrippen (65, 66) auf jeweils mindestens einer Seite eines Einführungskanals (62, 63) steigungsfrei sind, um eine Verriegelbarkeit von Mutter (68) und Bolzen (56) zu gewährleisten.