DE102006058830B4 - Anordnung mit einer Schraube und einer Presshülse - Google Patents

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Abstract

Anordnung mit einer Schraube (B) und einer Presshülse (P), wobei die Schraube (B) zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildet ist und
wobei die Presshülse (P) eine vorbestimmte Länge aufweist, welche auf dem zylinderförmigen Teil der Schraube (B) derart anordenbar ist, dass sich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Presshülse (P) und der Schraube (B) ergibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Presshülse (P) ein eckiges Innenprofil mit ebenen Innenseiten aufweist, das Innenprofil drei, vier, fünf oder sechs Ecken und ebenso drei, vier, fünf oder sechs ebene Innenseiten aufweist und jede der ebenen Innenseiten eine linienförmige Kontaktfläche in axialer Richtung mit dem zylinderförmigen Teil der Schraube bildet.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst und mit den Maßnahmen der untergeordneten Patentansprüche 2 bis 7 in vorteilhafter Weise weitergebildet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im Folgenden ist die Erfindung unter Zuhilfenahme von vier Figuren mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine Presshülse in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht mit einer Schraube,
  • 2 Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsformen einer auf die Schraube montierten Presshülse,
  • 3 ein Anwendungsbeispiel mit vormontierten Schrauben, und
  • 4 ein Anwendungsbeispiel in Explosionsdarstellung der Schraubverbindung und Darstellung der fertig montierten Schraube.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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

Claims (7)

  1. Anordnung mit einer Schraube (B) und einer Presshülse (P), wobei die Schraube (B) zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildet ist und wobei die Presshülse (P) eine vorbestimmte Länge aufweist, welche auf dem zylinderförmigen Teil der Schraube (B) derart anordenbar ist, dass sich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Presshülse (P) und der Schraube (B) ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Presshülse (P) ein eckiges Innenprofil mit ebenen Innenseiten aufweist, das Innenprofil drei, vier, fünf oder sechs Ecken und ebenso drei, vier, fünf oder sechs ebene Innenseiten aufweist und jede der ebenen Innenseiten eine linienförmige Kontaktfläche in axialer Richtung mit dem zylinderförmigen Teil der Schraube bildet.
  2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Presshülse (P) achsensymmetrisch zu einer Mittelachse (A) der Presshülse (P) ist.
  3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presshülse (P) zueinander parallele Innen- und Außenseiten aufweist, so dass eine gleichmäßige Wandstärke gebildet ist.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der durch die Ecken gebildete Kanten der Presshülse (P) abgerundet ist.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patenansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Teil der Schraube (A) einen Durchmesser von D Längeneinheiten aufweist.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede ebene Innenseite des Innenprofils (D/2) – z Längeneinheiten von der Mittelachse der Schraube beabstandet ist, wobei z eine Größe in einem Bereich von 0%–15% des Durchmessers von D Längeneinheiten ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presshülse (P) aus Aluminium gefertigt ist.
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