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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Schraube und einer Presshülse, wobei
die Schraube zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildet ist und wobei
die Presshülse
eine vorbestimmte Länge
aufweist, welche auf dem zylinderförmigen Teil der Schraube derart
anordenbar ist, dass sich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der
Presshülse
und der Schraube ergibt.
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Bei
Montageprozessen, insbesondere bei Montageprozessen von Massenartikeln
wie zum Beispiel Computern, ist es sinnvoll und vor allem zeitsparend,
zur Befestigung von einem Konstruktionsteil in einem Computer Schrauben
zu verwenden, welche unverlierbar mit dem Konstruktionsteil gekoppelt
sind. Eine solche Maßnahme
erweist sich auch bei späteren
Wartungs- oder Reparaturarbeiten
an dem Artikel, beziehungsweise an dem Computer als vorteilhaft.
Um Schrauben unverlierbar mit dem Konstruktionsteil zu koppeln,
sind an dem Konstruktionsteil Durchgangslöcher vorgesehen. Bereits vor
der Montage des Konstruktionsteiles wird es an den Durchgangslöchern mit
Schrauben versehen, und diese werden mit Mitteln ausgestattet, damit
die Schrauben in dem Durchgangsloch verbleiben und zur Befestigung
verwendbar sind.
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Aus
dem Stand der Technik sind zur Herstellung derartiger unverlierbarer
Schrauben bereits Lösungen
bekannt. So werden zum Beispiel Hülsen verwendet, welche auf
die Schraube derart aufgebracht werden, dass diese unverlierbar
mit dem Konstruktionsteil verbunden ist. Alternativ sind auch Klemmen
bekannt, welche auf die Schraube aufgebracht und mittels eines Klemmmechanismus
unverlierbar mit der Schraube gekoppelt sind.
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Die
Druckschrift
DE 199
24 502 A1 sieht hierzu vor, eine Schraube mit einer Hülse zu versehen, wobei
der Schraubenschaft einen kleineren Durchmesser als der Außendurchmesser
des Gewindebereichs der Schraube aufweist. Den Schraubschaft umfassend
ist eine kreisförmige
Hülse angeordnet, welche
auf der Innenseite der Hülse
eine Engstelle aufweist, deren Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser
des Gewindebereichs. Damit ist die Hülse am Schraubenschaft unverlierbar
angeordnet, jedoch sind die Herstellung der Engstelle der Hülse und
die Montage der Hülse
auf die Schraube aufwändig
und damit zeitintensiv.
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Die
Druckschrift
DE 11 11
462 B sieht zu dem Zweck der Schraubensicherung eine Lochscheibe vor,
deren Lochdurchmesser größer als
der Durchmesser der Schraube ist, bei der der Innenrand des Loches
mit Schlitzen versehen ist, und die konisch zum Loch hin ausgebildet
ist und zur Erzielung einer Klemmwirkung flach gedrückt wird.
Nach diesem Vorgang behält
die Lochscheibe die gewonnene ebene Form bei. Dadurch verringert
sich der Lochdurchmesser der Lochscheibe, womit eine Klemmwirkung erzielt
wird. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass die Ausführungspräzision einer
solchen Lochscheibe in Bezug auf den Innendurchmesser des Loches
in Zusammenhang mit dem Schraubendurchmesser sehr hoch zu sein hat,
damit vor dem Flachdrücken die
Lochscheibe einfach und problemlos ohne zu klemmen über Gewinde
und Schraubenhals geführt werden
kann und nach dem Glattpressen fest mit der Schraube verklemmt ist.
Die Herstellung einer solchen Präzisionslochscheibe
ist gemeinhin kostenintensiv.
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Die
Druckschrift
DE
10 2004 006 381 A1 zeigt eine runde rohrförmige Hülse, welche
angeschraubt, angekrimmt oder angepresst sein kann. Damit zeigt
die Druckschrift
DE
10 2004 006 381 A1 , dass die Hülse angepresst sein kann, jedoch
ist dem Fachmann bekannt, dass eine solche Presspassung ein hohes
Maß an
Fertigungsgüte
und Maßtreue
erfordert.
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Die
Druckschrift
DE 102
02 267 A1 zeigt eine Presshülse mit einem Außenprofil,
welches in seinem Querschnitt eine s-förmige
Struktur umfasst, wobei zwölf
ebene Innenseiten gebildet sind, wovon lediglich vier ebene Innenseiten
an dem zylinderförmigen
Teil der Schraube anliegen. Eine solche Formgebung erfordert einen
aufwändigen
Produktionsprozess alleine für
die Herstellung der Presshülse.
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Es
ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung eine Anordnung vorzusehen,
welche gleichermaßen eine
unverlierbare Schraube bildet und dabei günstig in der Herstellung und
einfach in der Anwendung und Montage ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Maßnahmen des
Patentanspruchs 1 gelöst
und mit den Maßnahmen
der untergeordneten Patentansprüche
2 bis 7 in vorteilhafter Weise weitergebildet.
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Dabei
ist eine Anordnung mit einer Schraube und einer Presshülse vorgesehen,
wobei die Schraube zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildet ist und wobei
die Presshülse
eine vorbestimmte Länge aufweist,
welche auf dem zylinderförmigen
Teil der Schraube derart anordenbar ist, dass sich eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen der Presshülse
und der Schraube ergibt. Die Presshülse weist dabei ein eckiges
Innenprofil auf, welches ebene Innenseiten hat. n ist dabei eine
natürliche
ganze Zahl, nämlich
3, 4, 5 oder 6. Die durch das eckige Innenprofil gebildeten ebenen
Innenseiten bilden eine linienförmige Kontaktfläche in axialer
Richtung mit dem zylinderförmigen
Teil der Schraube. Vorteilhaft ist dies, denn die geometrische Grundform
des eckigen Innenprofils ist tolerant gegenüber Maßtoleranzen an dem Zylinderdurchmesser
der Schraube und der Presshülse.
Das eckige Innenprofil erlaubt größere Maßtoleranzen als z. B. ein kreiszylindrisches
Profil, da die Verformbarkeit der ebenen Flächen der Presshülse höher ist
als ein kreiszylindrisches Profil und damit ein höheres Maß von Maßtoleranzen
möglich
ist.
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Die
tolerierbaren Maßtoleranzen
sind auch abhängig
von der Breite der ebenen Innenseiten. Je geringer die Anzahl der
ebenen Innenseiten, um so größer die
Breite der Innenseiten und desto geringer die Anforderung an die
Präzision
der Presshülse
beziehungsweise an die Maßtoleranzen.
Wird die Anzahl der Innenseiten nun reduziert auf fünf, vier
oder gar drei Innenseiten, steigt die relative Breite der Innenseiten
an. Somit ist jede der Innenseiten leichter verformbar. Damit ist
ein höheres
Maß an
tolerierbaren Maßtoleranzen
erreichbar.
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Vorzugsweise
ist die Presshülse
aus Aluminium gefertigt, da Aluminium, im Vergleich zu anderen Metallen,
die für
diese Verwendung in Frage kämen,
wie zum Beispiel Stahl, leicht dehnbar ist.
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Der
zylinderförmige
Teil der Schraube ist mit einem Durchmesser von D Längeneinheiten
gebildet. So ist bei einer symmetrischen Anordnung der ebenen Innenseiten
eine Innenseite von einer Mittelachse der Schraube zumindest D/2 entfernt.
Eine Toleranz ist somit nur in Richtung eines kleineren Abstandes
von der Mittelachse möglich.
Das heißt,
der Abstand von der Mittelachse beträgt (D/2) – z Längeneinheiten. Dabei kann z
eine Größe annehmen,
die in einem Bereich von 0%–15%
des Durchmessers von D Längeneinheiten
liegt. Mit fallender Anzahl der Innenseiten steigt die mögliche Maßtoleranz.
Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Presshülse P ist, dass durch die hohe
Maßtoleranz
diese Presshülse als
Massenteil aus einem Aluminiumstrangpressprofil sehr günstig hergestellt
werden kann.
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Im
Folgenden ist die Erfindung unter Zuhilfenahme von vier Figuren
mit einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
Presshülse
in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht mit einer Schraube,
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2 Schnittdarstellungen
verschiedener Ausführungsformen
einer auf die Schraube montierten Presshülse,
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3 ein
Anwendungsbeispiel mit vormontierten Schrauben, und
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4 ein
Anwendungsbeispiel in Explosionsdarstellung der Schraubverbindung
und Darstellung der fertig montierten Schraube.
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In 1 ist
jede Einzelkomponente der Anordnung mit einer Schraube B und einer
Presshülse P
dargestellt. So zeigt 1 die Presshülse P in einer Querschnittsdarstellung
beispielhaft mit einem sechseckigen Innenprofil, wobei die Ecken
des Innenprofils abgerundet sind. Eine Mittelachse A bildet einen
Mittelpunkt und einen Symmetriepunkt des Profils der Presshülse. Ein
kürzester
Abstand von der Mittelachse A ist durch eine Normale auf der Fläche der
Innenseite der Presshülse
gebildet. Die Presshülse
P weist von der Innenseite zur Außenseite eine Wandstärke von
S Längeneinheiten
auf. Auch die Außenseite
der Presshülse
ist bei gleich bleibender Wandstärke
von S Längeneinheiten über das
gesamte Profil sechseckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet.
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Die
Seitenansicht der 1 zeigt die Presshülse P in
einer Länge
von L Längeneinheiten.
In der Seitenansicht der 1 ist eine Längsachse A gezeigt, wobei diese
eine Symmetrieachse und die Längsachse
der Schraube gleichermaßen
bildet. Die Schraube B umfasst einen Gewindeteil 3, einen Schraubenhals 4 und
einen Schraubenkopf 5. Der Schraubenhals 4 weist
eine zylindrische Grundform mit einem Durchmesser von D Längeneinheiten
und einer Länge
von L Längeneinheiten
auf. Vorzugsweise entspricht die Länge des Schraubenhalses der Länge der
Presshülse,
wobei der Schraubenhals je nach Anwendungsfall davon auch in der
einen oder anderen Richtung abweichen kann, so dass die Länge des
Schraubenhalses sich aus L + a ergibt, wobei a eine positive oder
eine negative Zahl sein kann. Der Gewindeteil 3 der Schraube
hat einen geringeren Außendurchmesser
als der Schraubenhals 4, so dass der Gewindeteil 3 einen
Durchmesser von D – y Längseinheiten
aufweist, wobei y eine positive natürliche Zahl ist. Der Schraubenkopf 5,
in 1 nicht ganz dargestellt, umfasst ebenfalls eine
zylindrische Grundform, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser
des Schraubenhalses, so dass sich für den Schraubenkopf ein Durchmesser
von D + x Längeneinheiten
ergibt, wobei x eine positive natürliche Zahl ist.
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Die
Lage der Einzelkomponenten in der Darstellung der 1 ist
so gewählt,
dass alle mit der Mittelachse A eine gemeinsame Mittelachse A aufweisen.
Die Mittelachse A ist dabei Mittelachse und Symmetrieachse der jeweiligen
Teilkomponenten Presshülse
P und Schraube B.
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Die 2 zeigt
eine Schnittdarstellung senkrecht zur Mittelachse A einer zueinander
montierten Anordnung mit der Schraube 2 und der Presshülse 1. Die
Schnittdarstellung der 2 offenbart eine linienförmige Berührung an
den Kontaktstellen K, welche sich durch die sechseckige geometrische
Form der dargestellten Presshülse
im Zusammenspiel mit dem zylindrischen Grundkörper des Schraubenhalses 4 ergibt.
Durch eine Verformung des Materials an der Kontaktstelle von Schraube
B und Presshülse
P bildet sich eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen Schraube B und Presshülse P. Alternativ zu der sechseckigen
Grundform der Presshülse
zeigt die 2 eine Grundform der Presshülse mit
drei, vier und fünf
Ecken, ebenfalls in einer Schnittdarstellung.
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Alle
Ausführungsbeispiele
weisen abgerundete Ecken auf, welche zusätzlich den Vorteil haben, dass
die Verletzungsgefahr und die Gefahr einer Beschädigung von benachbarten Komponenten
bei der Verwendung der Presshülse
P verringert ist.
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Eine
geringere Anzahl von Ecken, und eine damit einhergehende geringere
Anzahl von ebenen Innenflächen
ergibt eine größere Breite
der Innenfläche
im Verhältnis
zum Durchmesser des Schraubenhalses 4. Aufgrund der größeren Breite
der Innenfläche
ergibt sich eine höhere
Toleranz der Presshülse P
gegenüber
Abweichungen zum Durchmesser des Schraubenhals 4. Mit weniger
Ecken erhöht
sich somit die Maßtoleranz
in Bezug auf Abweichungen von einem Sollmaß.
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Die 3 zeigt
ein Anwendungsbeispiel der Schraube B mit Presshülse P, wobei die Schraube B mit
Presshülse
P hierbei zur Befestigung eines Werkstücks W Verwendung findet. Das
Werkstück
ist im dargestellten Beispiel ein Kühlkörper und weist Befestigungsbohrungen
C auf. Diese Befestigungsbohrungen C nehmen die Schraube B auf.
Der Schraubenkopf 5 ist zur Aufnahme eines Federelements 8 ausgestaltet
und umfasst am Ende des Schraubenkopfes 5 einen Kranz 6,
dessen Durchmesser den Durchmesser des Schraubenkopfes 5 übersteigt. Ferner
ist ein Schraubensechskant 7 eingerichtet, der zur Betätigung der
Schraube B vorgesehen ist. Das Federelement 8 ist um den
Schraubenkopf 5 herum angeordnet und als Druckfeder ausgebildet.
Die Schraube ist in der Befestigungsbohrung C beweglich angeordnet.
Die Presshülse
bildet einen Endanschlag für
die Beweglichkeit der Schraube B zur einen Richtung, und das Federelement
begrenzt die Beweglichkeit in der anderen Richtung. So wird die Schraube
B mittels der Kraft des Federelementes 8 gegen die Presshülse gedrückt und
somit gehalten.
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4 stellt
das Anwendungsbeispiel der 3 mit weiteren
Details dar. 4 verdeutlicht auch einen Vorteil
der abgerundeten Ecken der Presshülse. Das Werkstück W ist
im Anwendungsbeispiel ein Kühlkörper für Computermainboards
und dort für
Wärme erzeugende
CPUs (central processing units) zur Kühlung der Prozessoren eingesetzt. Demzufolge
ist der Kühlkörper auf
einem Motherboard des Computers befestigt. Das Motherboard ist nur
in kleinen Ausschnitten gezeigt. Scharfe Kanten an der Presshülse könnten die
empfindlichen Leiterbahnen des Motherboards oder deren Isolierung
beschädigen
und somit zu Fehlfunktionen auf dem Motherboard führen.
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Das
Anwendungsbeispiel der 3 und 4 zeigt,
dass nach dem Aufbringen der Presshülse P auf die Schraube B diese
Schraube unverlierbar in den Bohrungen C des Kühlkörpers angeordnet ist. Zur Demontage
des Kühlkörpers sind
die Schrauben zwar lösbar,
sie verbleiben jedoch aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung zwischen
Presshülse
P und Schraube B am Kühlkörper K.
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- B
- Schraube
- P
- Presshülse
- L
- Länge
- A
- Mittelachse
- 3
- Gewindeteil
- 4
- Schraubenhals
- 5
- Schraubenkopf
- 8
- Federelement
- 7
- Schraubensechskant
- 8
- Kranz
- C
- Befestigungsbohrung
- W
- Werkstück
- M
- Motherboard