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Die
Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur verliersicheren
Befestigung einer Befestigungsschraube mit den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 1.
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Eine
gattungsgemäße Befestigungsvorrichtung zur verliersicheren
Befestigung einer Befestigungsschraube ist z. B. aus der
WO 2007/087991 A1 bekannt.
Die dort beschriebene Befestigungsvorrichtung weist einen aus Federstahl
gebildeten nicht geschlossenen Montagering auf, der auf dem Schaft der
Befestigungsschraube in Richtung der Schraubenachse unverschieblich
angeordnet ist. An der Befestigungsschraube ist eine Schulter vorgesehen, welche
sich zu dem Gewindeabschnitt hin an den Schaft anschließt
und verhindert, dass der Montagering in Richtung der Schraubenachse
von der Befestigungsschraube rutscht. Der Montagering selbst ist als
streifenförmiges Stanzteil hergestellt und muss zur Anordnung
auf dem Schaft der Befestigungsschraube um den Schaft herumgerollt
werden oder alternativ unter Aufweitung des Schlitzes und Vergrößerung
des Innendurchmessers auf den Schaft aufgeschoben werden. Nachteilig
bei dieser Lösung ist, dass der beschriebene Montageschritt
einschließlich der Herstellung des Montageringes und der
Schulter an der Befestigungsschraube verhältnismäßig
teuer und aufwendig ist.
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Insbesondere
bei der Fertigung einer solchen Befestigungsvorrichtung in hohen
Stückzahlen, wie z. B. im Automobilbau für die
Befestigung von Sicherheitsgurten, Gurtaufrollern oder Gurtschlössern, ist
es erstrebenswert, die Befestigungsvorrichtung so kostengünstig
wie möglich bei größtmöglicher
Funktionssicherheit auszuführen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Befestigungsvorrichtung zur verliersicheren
Befestigung einer Schraube zu schaffen, welche kostengünstig
ausgeführt sein soll, gleichzeitig einfach zu montieren
sein soll und darüber hinaus die Schraube zuverlässig
verliersicher in der Öffnung des Montageteils halten soll.
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Die
Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch
eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind
den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen
Beschreibung zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß wird
zur Lösung der Aufgabe eine Befestigungsvorrichtung zur
verliersicheren Befestigung einer Befestigungsschraube mit einem
Halteteil in einer Öffnung eines Montageteils vorgeschlagen,
wobei die Befestigungsschraube einen Schraubenkopf, einen Gewindeabschnitt
und einen zwischen dem Schraubenkopf und dem Gewindeabschnitt angeordneten
gewindefreien Schaft aufweist, das Halteteil mit einem zylindrischen
Abschnitt verliersicher auf dem gewindefreien Schaft angeordnet
ist, und an dem zylindrischen Abschnitt radial vorstehende Rastarme
mit in Richtung des Schraubenkopfes gerichteten Rasthaken vorgesehen
sind, über die das Halteteil mit der Befestigungsschraube
in der Öffnung des Montageteils verrastbar ist, und der
Innendurchmesser des zylindrischen Abschnitts derart bemessen ist,
dass das Halteteil mit dem zylindrischen Abschnitt über
eine reibschlüssige Verbindung auf dem gewinde freien Schaft
der Befestigungsschraube befestigbar ist. Das Halteteil wird durch
die vorgeschlagene Erfindung durch eine einfach zu realisierende
reibschlüssige Verbindung auf dem gewindefreien Schaft
der Befestigungsschraube befestigt, wobei die reibschlüssige
Verbindung eben nur durch eine Bemessung des Halteteils und des
gewindefreien Schaftes der Befestigungsschraube verwirklicht werden
kann. Eine zusätzliche Bearbeitung oder aufwendige Montage
der zusammenwirkenden Teile ist nicht mehr erforderlich. Das Halteteil
wird durch eine einfach umzusetzende Aufschubbewegung auf den Schaft
der Befestigungsschraube montiert, wobei während der Aufschubbewegung
nur die zwischen dem Halteteil und dem Schaft der Befestigungsschraube
wirkenden Reibkräfte überwunden werden müssen.
Zur Vereinfachung des Aufschiebens können selbstverständlich
an einem der Teile oder an beiden Teilen entsprechende Phasen vorgesehen sein.
Der radial vorstehende Teil der Rastarme kann auch ausschließlich
nur durch die radial vorstehenden Rasthaken gebildet sein, so dass
die Rastarme selbst axial gerichtet sind. Der Begriff „radial
vorstehen” soll im Sinne der Erfindung so verstanden werden,
dass die Rastarme eine Rastfunktion in der Öffnung des
Montageteils ausüben können.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass das Halteteil einen sich an den zylindrischen
Abschnitt anschließenden Radialflansch aufweist, und der
Radialflansch wenigstens abschnittsweise Öffnungen aufweist,
durch die in der Verbindung zwischen dem zylindrischen Abschnitt
und dem Radialflansch eine Schwachstelle in Radialrichtung gebildet
ist. Der Radialflansch dient zur Anlage an dem Schraubenkopf und
versteift das gesamte Halteteil. Damit die Aufschubbewegung des
Halteteils durch die Versteifung durch den Radialflansch nicht erschwert
wird, werden durch die Öffnungen bewusst Schwachstellen geschaffen,
die ein Aufweiten des zylindrischen Abschnitts trotz der Versteifung durch
den Radialflansch ermöglichen.
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Die
Reibkräfte können weiter erhöht werden, indem
an dem Innendurchmesser des zylindrischen Abschnittes radial nach
innen gerichtete flächige Abschnitte vorgesehen sind, und
die Oberflächen der flächigen Abschnitte einen
Kreis mit einem kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des
zylindrischen Abschnittes bilden. Die flächigen Abschnitte bilden
dadurch eine Klemmfläche kleineren Durchmessers und erzeugen
aufgrund des kleineren Durchmessers und der geringeren Fläche
eine höhere zwischen dem Halteteil und der Befestigungsschraube
wirkende Flächenpressung.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Oberfläche des gewindefreien
Abschnitts eine Profilierung mit sich in Längsrichtung
der Befestigungsschraube erstreckenden Nuten aufweist. Durch die
vorgeschlagene Profilierung wird die in Umfangsrichtung des Schaftes
der Befestigungsschraube wirkende zu überwindende Reibkraft
erhöht, während die in Längsrichtung
der Befestigungsschraube bei dem Aufschieben des Halteteils zu überwindende
Reibkraft entsprechend vermindert wird.
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Weiter
wird weiter vorgeschlagen, dass die Oberfläche des Schafts
sich zum Schraubenkopf hin verjüngt. Durch die vorgeschlagene
Verjüngung wird das Halteteil auf dem Schaft gegen ein
Abziehen gesichert, da das Halteteil in diesem Fall gegen die sich in
Abzugsrichtung erweiternde Fläche abgezogen werden müsste.
Durch die vorgeschlagene Formgebung des Schafts nimmt die zu überwindende
Reibkraft bei einer Bewegung des Halteteils in Abzugsrichtung zu.
Ferner muss das Halteteil aufgrund der Formgebung zumindest geringfügig
aufgeweitet werden, so dass in dem Halteteil eine Zugspannung erzeugt
wird, welche aufgrund der konischen Oberfläche des Schaftes
auf das Halte teil selbst eine in Richtung des Schraubenkopfes gerichtete
Rückstellkraft bewirkt. Das Halteteil hält sich
dadurch selbst in der an dem Schraubenkopf anliegenden Position.
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Ferner
kann das Halteteil aus einem elastisch dehnbaren Werkstoff gebildet
sein, so dass dieses sich beim Aufziehen auf den Schaft der Befestigungsschraube
dehnen kann, ohne dabei selbst zerstört zu werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Oberfläche des Halteteils
eine geringere Härte als die Befestigungsschraube aufweist.
Damit wird sichergestellt, dass die Befestigungsschraube nicht durch
das Halteteil beschädigt werden kann. Außerdem
kann die Befestigungsschraube dadurch mit einer Profilierung in
das Halteteil einschneiden, wodurch die zu überwindenden
Reibkräfte sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung
der Befestigungsschraube weiter erhöht werden können.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die zwischen der Befestigungsschraube und
dem Halteteil wirkenden Reibkräfte durch die Formgebung
und die Dimensionierung des Halteteils und der Befestigungsschraube
so bemessen sind, dass diese größer als die zwischen
dem Halteteil und dem Montageteil wirkenden Reibkräfte
sind. Dadurch wird die Befestigungsschraube über die Befestigung
mit dem Halteteil durch die hohen Reibkräfte und die Rastarme
verliersicher an dem Montageteil gehalten, während durch
die bewusst kleiner ausgelegten Reibkräfte zwischen dem
Halteteil und dem Montageteil die Montagekräfte beim Einschrauben
der Befestigungsschraube entsprechend kleiner sind, da in diesem Fall
die Befestigungsschraube zusammen mit dem Halteteil gedreht wird
und nur die zwischen dem Montageteil und dem Halteteil vorhandenen
Reibkräfte zu überwinden sind.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von mehreren Figuren näher erläutert.
In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:
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1:
Vormontageeinheit mit Befestigungsschraube und Halteteil vor dem
Einführen in eine Öffnung des Montageteils
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2a.:
Halteteil
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2b:
Befestigungsschraube
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3:
Halteteil in vergrößerter Darstellung
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4:
Halteteil in Schnittrichtung A-A aus 5
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5:
Halteteil in Sicht auf den Radialflansch
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6:
Montageteil mit eingeführter Vormontageeinheit mit Befestigungsschraube
und Halteteil
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7:
Halteteil mit Befestigungsschraube mit zylindrischem Schaft
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In 1 ist
die Vormontageeinheit 3 gebildet aus einer Befestigungsschraube 4 und
einem Halteteil 5 vor dem Einführen in eine Öffnung 2 eines
Montageteils 1 zu erkennen. Das Montageteil 1 kann
z. B. ein Endbeschlag zur Befestigung eines Fahrzeugsicherheitsgurtes
an einer Fahrzeugstruktur sein. Alternativ kann dieselbe Befestigungsvorrichtung
aber auch für die Befestigung eines Gurtaufrollers, eines Gurtschlosses
oder eines Umlenkers verwendet werden. Wichtig ist, dass die Befestigungsschraube 4 mit dem
Halteteil 5 nach dem Einführen in die Öffnung 2 verliersicher
in dieser gehalten ist, wie auch in 6 zu erkennen
ist.
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Eine
solche Befestigungsvorrichtung ist besonders sinnvoll; wenn die
Montagezeit besonders wichtig ist und die Befestigungsschraube 4 an
dem Ort der Montage nicht erst in die Öffnung 2 des
Montageteils 1 eingeführt werden soll, wie dies
z. B. bei der Fließbandproduktion von Kraftfahrzeugen der Fall
ist, bei der die Montagezeit nach Minuten und Sekunden geplant wird.
Das Halteteil 5 kann dabei neben der Verliersicherung der
Befestigungsschraube 4 mehrere zusätzliche Funktionen
wahrnehmen, wie z. B. eine Entklapperungsfunktion, eine Zentrierfunktion
oder eine Lagerungsfunktion.
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In
den 2a und 2b sind
das Halteteil 5 und die Befestigungsschraube 4 vor
dem Zusammenfügen zu erkennen. Die Befestigungsschraube 4 weist
einen Schraubenkopf 6, einen Gewindeabschnitt 8 und
einen zwischen dem Schraubenkopf 6 und dem Gewindeabschnitt 8 angeordneten
gewindefreien Schaft 7 auf. Der gewindefreie Schaft 7 besitzt
einen größeren Durchmesser als der Gewindeabschnitt 8 und
einen kleineren Durchmesser als der Schraubenkopf 6 und
ist an seiner Oberfläche mit einer Profilierung 17 versehen.
Die Profilierung 17 ist gebildet aus in Längsrichtung
der Befestigungsschraube 4 gerichteten Nuten und kann z.
B. dadurch hergestellt werden, indem die Nuten in die Oberfläche
des gewindefreien Schaftes 7 eingepresst werden. Das aus
den Nuten herausgepresste Material wird dann zu zwischen den Nuten
aus der Oberfläche hervorstehenden Spitzen zusammengedrückt,
so dass sich insgesamt eine Profilierung 17 ähnlich
einer Verzahnung ergibt. Zum Schraubenkopf 6 hin nimmt
die Tiefe der Nuten ab, so dass auch die Höhe der aus der
Oberfläche herausgepressten Spitzen abnimmt und die umhüllende
Oberfläche der Profilierung 17 zum Schraubenkopf 6 hin
in einen sich verjüngenden Konus 18 übergeht.
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Das
Halteteil 5 ist gebildet aus einem Radialflansch 9 und
einem sich in Axialrichtung an den Radialflansch 9 anschließenden
zylindrischen Abschnitt 10. Der zylindrische Abschnitt 10 und
der Radialflansch 9 weisen eine Öffnung 16 auf,
in welche die Befestigungsschraube 4 in einem ersten Vormontageschritt
eingeführt wird, so dass schließlich die Vormontageeinheit 3 aus 1 geschaffen
wird. Der zylindrische Abschnitt 10 ist radial nach außen
mit angrenzenden Öffnungen 19 versehen, durch
die gezielt Schwachstellen geschaffen werden, welche es ermöglichen,
dass der zylindrische Abschnitt 10 beim Aufschieben des
Halteteils 5 zumindest abschnittsweise nach außen
weggedrückt werden kann, so dass der Vorgang des Aufschiebens
insgesamt vereinfacht wird.
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In 3 ist
das Halteteil 5 nochmals vergrößert dargestellt.
Der zylindrische Abschnitt 10 ist mit längs gerichteten
Nuten 12 versehen, durch welche aus dem zylindrischen Abschnitt 10 radial
nach außen vorstehende Rastarme 11 herausgeschnitten sind.
Der zylindrische Abschnitt 10 weist radial innen eine zylindrische
Oberfläche 15 auf, während die Rastarme 11 radial
innen eine sich nach außen erweiternde Oberfläche 14 aufweisen.
Auf der zylindrischen Oberfläche 15 sind außerdem
flächige Abschnitte 13 vorgesehen, welche radial
nach innen ragen und dadurch die Öffnung 16 verengen.
Die Öffnungen 19 sind auf der den Abschnitten 13 gegenüberliegenden
Seite des zylindrischen Abschnitts 10 angeordnet, so dass
in diesem Bereich neben der radialen Verengung durch die Abschnitte 13 eine
federelastische Schwachstelle durch die Öffnungen 19 geschaffen
wird, die ein Aufschieben auch bei einer durch die Abschnitte 13 geschaffenen
erhöhten Flächenpressung ermöglichen.
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In
den 4 und 5 ist das Halteteil 5 in Sicht
auf den Radi alflansch 9 und in Schnittrichtung A-A dargestellt.
Es ist ein Rastarm 11 zu erkennen, welcher einen in Richtung
des Radialflanschs 9, und damit in der an der Befestigungsschraube 4 angeordneten
Lage des Halteteils 5 in Richtung des Schraubenkopfes 6 gerichteten
Rasthaken 11a aufweist. An seiner Radialinnenseite weist
der Rastarm 11 eine sich radial nach außen erweiternde
Oberfläche 14 auf, aufgrund derer die Rastarme 11 beim
Einführen der Vormontageeinheit 3 in die Öffnung 2 zusammengedrückt
werden können. Beim Erreichen der Endstellung, in der der
Radialflansch 9 zur Anlage an dem Rand der Öffnung 2 des
Montageteils 1 gelangt, federn die Rastarme 11 wieder
nach außen, und die Rasthaken 11a hintergreifen
den Rand der Öffnung 2 an der Seite, an der die
Befestigungsschraube 4 mit dem Gewindeabschnitt 8 herausragt,
wie in 6 zu erkennen ist. In dieser Stellung ist der
Rand der Öffnung 2 des Montageteils 1 zwischen
dem Radialflansch 9 und den Rasthaken 11a eingeklemmt,
so dass die Vormontageeinheit 3 verliersicher an dem Montageteil 1 gehalten
ist.
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Der
zylindrische Abschnitt 10 bildet radial nach innen eine
die Öffnung 16 begrenzende Oberfläche 15 mit
einem Durchmesser D1. Die flächigen Abschnitte 13 verengen
die Öffnung 16 weiter und bilden in ihrer Ergänzung
ebenfalls einen radial innen liegenden Kreis mit dem Durchmesser
D2, welcher kleiner als der Durchmesser D1 ist. Das Halteteil 5 wird
mit der Öffnung 16 auf den gewindefreien Schaft 7 aufgeschoben.
Damit die Befestigungsschraube 4 über das Halteteil 5 verliersicher
in der Öffnung 2 gehalten ist, ist der Innendurchmesser
D1 des zylindrischen Abschnittes 10 kleiner als der Durchmesser des
gewindefreien Schafts 7 gewählt. Nach dem Aufschieben
des Halteteils 5 auf den Schaft 7 ergibt sich dadurch
eine reibschlüssige Presspassung, über die die
Befestigungsschraube 4 mit dem Halteteil 5 verbunden
ist. Alternativ oder zusätzlich kann die reibschlüssige
Verbindung auch über die flächigen Abschnitte 13 verwirklicht
sein. In diesem Fall kann der Innendurchmesser D1 gleich oder geringfügig
größer als der Durchmesser des Schaftes 7 gewählt
werden, und es sollte nur der Innendurchmesser D2 der flächigen
Abschnitte 13 kleiner als der Durchmesser des Schaftes 7 gewählt
werden. Diese Variante besitzt den Vorteil, dass die Reibkräfte
ausschließlich im Bereich der flächigen Abschnitte 13 erzeugt
werden, und das Halteteil 5 im Bereich der flächigen
Abschnitte 13 mit einer wesentlich höheren Anpresskraft
an dem Schaft 7 der Befestigungsschraube 4 anliegt.
Die so erzeugte definierte Anlage an den ausgewählten Flächen
gebildet durch die flächigen Abschnitte 13 führt
zu einer besseren Zentrierung und Führung des Halteteils 5 auf
dem Schaft 7 der Befestigungsschraube 4.
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Ferner
kann durch die Profilierung 17 der Reibschluss weiter erhöht
werden, indem die Profilierung 17 mit den Spitzen in die
Oberfläche 15 und/oder die flächigen
Abschnitte 13 einschneidet. Dabei ist die Ausbildung der
Profilierung 17 als in Längsrichtung der Befestigungsschraube 4 gerichtete
Nuten von besonderem Vorteil, da die Profilierung 17 dadurch
beim Aufschieben des Halteteils 5 zu keiner wesentlichen
Krafterhöhung führt, während die Profilierung 17 in
Umfangsrichtung zu einer erheblichen Erhöhung der übertragbaren
Kräfte führt.
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Beim
Einschrauben der Befestigungsschraube 4 während
der Montage des Montageteils 1, z. B. an einem Kraftfahrzeug,
wird das Halteteil 5 mit der Befestigungsschraube 4 mitgedreht.
Damit das Halteteil 5 beim Einschrauben der Befestigungsschraube 4 mitdreht,
ist es wichtig, dass die zwischen dem Halteteil 5 und der
Befestigungsschraube 4 wirkenden Reibkräfte größer
sind als die zwischen dem Halteteil 5 und dem Montageteil 1 wirkenden
Reibkräfte, was z. B. durch die vorgeschlagene Profi lierung 17 einfach
zu realisieren ist.
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In 7 ist
eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei der der gewindefreie Schaft 7 mit einer Profilierung 17 zu
erkennen ist. Die die Spitzen der Profilierung 17 umhüllende
Fläche ist hier zylindrisch geformt. Ferner ist der gewindefreie Schaft 7 an
seinem dem Schraubenkopf 6 zugewandten Ende mit einem ringförmigen
Absatz 20 versehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/087991
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