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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung mit mindestens einer Mutter, mindestens einer Zwischenscheibe und mindestens einer Klinke. Die Zwischenscheibe und die Mutter sind – insbesondere gegeneinander – verdrehbar miteinander verbunden. Weiterhin weist die Zwischenscheibe ein um einen Umfang der Zwischenscheibe umlaufendes Raster auf. Dabei erlauben das Raster der Zwischenscheibe und die mindestens eine Klinke einen Formschluss.
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Zum Verbinden von Bauteilen miteinander sind Befestigungsvorrichtungen bekannt, bei denen eine Mutter auf eine Schraube oder einen Bolzen aufgesetzt und festgezogen wird. Um die Kraft der Mutter oder der Schraube auf einen größeren Bereich zu verteilen, ist es auch bekannt, Unterlegscheiben zu verwenden.
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In den meisten Fällen verfügen die Unterlegscheiben über eine kreisrunde Aussparung, die ausreichend Spiel zu dem Gewinde der meist kreiszylindrischen Bolzen bzw. Schrauben aufweist. Im Stand der Technik ist es jedoch auch bekannt, dass die Scheiben und die Bolzen einen Abschnitt aufweisen, der von der rotationssymmetrischen Form abweicht und dadurch ein Verdrehen von Scheibe und Bolzen zueinander verhindert. Bei den Bolzen ist dies zumeist ein Abschnitt, der sich an den mit dem Gewinde versehenen Bereich anschließt. Bei der Innenaussparung der Scheiben ist dies beispielweise eine Abflachung des ansonsten runden Ausschnitts. Für die Befestigung werden im Allgemeinen zuerst die Scheiben auf die Bolzen aufgeschoben, so dass die eine weitere Drehbewegung hemmenden Bereiche von Bolzen und Scheibe miteinander in Kontakt stehen, und dann wird erst die Mutter auf den Bolzen aufgesteckt und über die Gewinde der Mutter bzw. des Bolzens festgezogen.
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Es ist weiterhin im Stand der Technik bekannt, Muttern mit solchen Scheiben, die zwischen der Mutter und einer Auflage als Zwischenscheibe zu ruhen kommen, zu versehen, die insbesondere der Selbstsicherung der Muttern dienen, also ein Losdrehen verhindern.
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In der Offenlegungsschrift
WO 2010/081450 A1 wird eine selbstsichernde Schraubverbindung beschrieben, die eine Mutter, eine Zwischenscheibe und mindestens eine Klinke aufweist. Die Zwischenscheibe und die Mutter sind gegeneinander verdrehbar verbunden. Weiterhin verfügt die Zwischenscheibe um ihren Umfang herum über ein Raster, das mit der Klinke einen Formschluss erlaubt. Die Klinke wird während der Befestigung der Schraubverbindung durch ein passendes Schraubwerkzeug außerhalb des Rasters gehalten, so dass die Zwischenscheibe und die Mutter gegeneinander verdrehbar sind. Ist die Endposition der Mutter erreicht, so wird zwischen der Klinke und der Zwischenscheibe der Formschluss erzeugt, wodurch auch die Zwischenscheibe und die Mutter gegeneinander verspannt sind. Vorzugsweise sind mehrere Klinken vorgesehen, die Teile eines Blechteils sind, welches selbst wiederum mit der Mutter verbunden ist.
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Eine andere Variante der Selbstsicherung beschreibt die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 023 721 A1 . Dort wird eine Befestigungsvorrichtung mit einer Mutter, einer Auflageeinheit und einem Federelement beschrieben. Die Mutter verfügt über eine Schulter, die teilweise von der Auflageeinheit umfasst wird. Von dem Federelement wird zwischen der Mutter und der Auflageeinheit eine Kraft entlang der Längsachse der Mutter ausgeübt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Befestigungsvorrichtung vorzuschlagen, die selbstsichernd ist und eine Alternative zum Stand der Technik darstellt.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung, bei der die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zwischen der Mutter und der Zwischenscheibe angeordnetes Federelement vorgesehen ist. Die Zwischenscheibe befindet sich dabei insbesondere in einer Ausgestaltung teilweise entlang einer Längsachse der Mutter an einem Endbereich der Mutter.
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Gemäß einer Ausgestaltung übt das Federelement entlang einer Längsachse der Befestigungsvorrichtung eine solche Kraft zwischen der Mutter und der Zwischenscheibe aus, dass ein Reibmoment zwischen der Mutter und der Zwischenscheibe übertragbar ist. Wird daher die Mutter auf einen Bolzen aufgeschraubt, so dreht sich auch die Zwischenscheibe mit. Dies bezieht sich insbesondere auf den Fall, dass kein Formschluss zwischen der Zwischenscheibe und der Klinke besteht. Das Federelement erzeugt daher zumindest eine Kraft entlang einer Längsachse der Befestigungsvorrichtung, die insbesondere in einer Ausgestaltung mit der Längsachse der Mutter zusammenfällt, zwischen Mutter und Zwischenscheibe. Weiterhin übt in einer Ausgestaltung das Federelement auch eine umlaufende, umfängliche Kraft um die Längsachse der Mutter herum aus. Insgesamt wird vor allem eine Übertragung der Drehbewegung der Mutter auf die Zwischenscheibe bewirkt.
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In einer Ausgestaltung verfügt die Zwischenscheibe über einen Innenrand, der einen Innenraum begrenzt. Dabei weist der Innenrand mindestens eine Haltestruktur auf. Der begrenzte Innenraum oder die begrenzte Innenfläche hat hauptsächlich eine Kreisform, die durch die Haltestruktur des Innenrands unterbrochen wird.
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In einer Ausgestaltung handelt es sich bei der Haltestruktur um eine Abflachung und alternativ um ein hervorstehendes Element relativ zum übrigen Innenrand.
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Eine solche Haltestruktur verhindert das relative Verdrehen zwischen der Zwischenscheibe und dem Bolzen, auf dem die Befestigungsvorrichtung aufgebracht wird und der über eine korrespondierende Kontur verfügt. Die Haltestruktur ist insbesondere eine Abweichung des im Wesentlichen einen kreisförmigen Innenraum umschließenden Innenrands der Zwischenscheibe.
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In einer Ausgestaltung ist die Haltestruktur insbesondere für eine gleichmäßige Kräfte- und Momenteverteilung symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch ausgestaltet.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Mutter einen Grundkörper mit einer Bohrung aufweist, dass sich an einem Endbereich des Grundkörpers eine Schulter anschließt, dass die Schulter eine umlaufende Aussparung aufweist und dass die Aussparung und das Federelement passend zueinander ausgestaltet sind. Die Bohrung des Grundkörpers ist insbesondere auch mit einem Gewinde versehen. Die Mutter verfügt an einem Ende beispielsweise über eine Nut, in die das Federelement vorzugsweise im befestigten Zustand bewegt wird, so dass die Mutter einen vollflächigen Kontakt mit der Zwischenscheibe hat. In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung verfügt die Zwischenscheibe über eine Aussparung, die passend zum Federelement ausgestaltet ist und dieses zumindest teilweise aufnehmen kann.
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In einer Ausgestaltung sind die Mutter und die Zwischenscheibe unverlierbar miteinander verbunden und erlauben das Halten des Federelements, indem das Federelement zwischen der Schulter der Mutter und der Zwischenscheibe angeordnet ist und indem die Zwischenscheibe die Schulter zumindest teilweise umfasst.
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In einer Ausgestaltung ist das Federelement als wellig ausgestaltete Federscheibe ausgebildet.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind mehrere Klinken vorgesehen, die Bestandteile eines einstückig ausgestalteten und mit der Mutter verbundenen Blechteils sind.
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Dabei besteht in einer Ausgestaltung das Raster der Zwischenscheibe aus mehreren um den Umfang der Zwischenscheibe angeordneten Fenstern, in die die Klinke oder die Klinken für den Formschluss hineinpassen.
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In einer Ausgestaltung ist ein Außendurchmesser des Federelements kleiner als ein Außendurchmesser der Schulter der Mutter und größer als ein Innendurchmesser der Bohrung des Grundkörpers der Mutter.
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Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung in Explosionsdarstellung,
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2 die Befestigungsvorrichtung der 1 in räumlicher Darstellung,
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3 die Befestigungsvorrichtung der 2 aus einem anderen Blickpunkt,
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4 die Mutter als Einzelteil der Befestigungsvorrichtung der 1 bis 3 in räumlicher Darstellung,
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5 die Befestigungsvorrichtung der 1 bis 3 beim Anfang einer Befestigung auf einem Bolzen und
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6 zwei Phasen (a) und b)) des Vorgangs der Befestigung der Befestigungsvorrichtung auf einem Bolzen mit Ausschnitten der Schnittdarstellungen.
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Die
1 zeigt die Einzelteile einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
1. Die Mutter
2 und die Zwischenscheibe
3 sind drehbar miteinander verbunden. Dabei können die Klinken
4 mit dem Raster
5 der Zwischenscheibe
3, das aus um den Umfang der Zwischenscheibe
3 herum angeordneten Fenstern besteht, einen lösbaren Formschluss eingehen. Die Klinken
4 werden über ein geeignetes Schraubelement beim Befestigen der Befestigungsvorrichtung
1 in Taschen der Mutter
2 eingebracht. Weitere Details zum Zusammenhang zwischen der Mutter
2, der Zwischenscheibe
3 und den Klinken
4 lassen sich der Offenlegungsschrift
WO 2010/081450 A1 entnehmen.
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Zwischen der Mutter 2 und der Zwischenscheibe 3 befindet sich ein Federelement 6, das hier insbesondere als wellige Federscheibe ausgestaltet ist. Das Federelement 6 übt eine Kraft zwischen der Mutter 2 und der Zwischenscheibe 3 entlang der Längsachse 7 der Befestigungsvorrichtung 1 aus, die auch die Längsachse der Mutter 2 ist. Durch das Federelement 6 kann insbesondere auch eine Drehung der Mutter 2 über ein Reibmoment auf die Zwischenscheibe 3 übertragen werden – insofern die Zwischenscheibe 3 drehbar ist und nicht durch die Gestaltung ihres Innenrandes 8 im Zusammenwirken mit einem entsprechend ausgeformten Bolzen die Drehung verhindert wird.
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Der Innenrand 8 umschließt einen weitgehend kreisförmig berandeten Innenraum 9, durch den bei der Montage der Bolzen geführt werden kann. Abweichend von der Kreisform ist am Innenrand 8 eine Haltestruktur 10 vorgesehen, die in der gezeigten Ausgestaltung in einer gerade verlaufenden Abflachung besteht. Trifft diese Haltestruktur 10 auf einen entsprechend flach ausgestalteten Abschnitt des Bolzens, so wird ein weiteres Drehen der Zwischenscheibe 3 relativ zur Mutter 2 bzw. zum Bolzen verhindert. Dabei bewirkt das Federelement 6, dass die Zwischenscheibe 3 zu diesem Bereich passend verschoben bzw. verdreht wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik mit einer separaten Scheibe reduziert sich daher vorteilhafterweise die Anzahl der zu montierenden Bauteile und ist auch kein zusätzlicher Arbeitsschritt für das Aufstecken der Scheibe erforderlich.
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Die Mutter 2 verfügt über einen Grundkörper 11 mit einer Bohrung 12, die auch das Gewinde trägt. Der Grundkörper 11 ist in der hier gezeigten Umsetzung mit einer Sechskantaußenseite versehen, die zudem über Buchten für die Klinken 4 verfügt. An dem der Zwischenscheibe 3 zugewandten Ende des Grundkörpers 11 ist eine Schulter 13 angeformt. Die Schulter 13 wird von der Zwischenscheibe 3 teilweise umfasst, so dass die Mutter 2 und die Zwischenscheibe 3 unverlierbar miteinander verbunden sind. Das Federelement 6 wird dabei zwischen der Schulter 13 und der Zwischenscheibe 3 gehalten.
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Die Befestigungsvorrichtung 1 verfügt in der gezeigten Ausgestaltung über sechs Klinken 14, die Bestandteile des Blechteils 14 sind, das mit der Mutter 2 verbunden ist. Diese Klinken 4 rasten entsprechend in die Fenster der Zwischenscheibe 3 ein, um den Formschluss zu bilden.
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Die 2 zeigt die vollständige Befestigungsvorrichtung 1 der 1 mit den Klinken 4 als Teil des Blechteils 14, mit der Mutter 2 und der Zwischenscheibe 3. Das Federelement ist in diesem Fall nicht mehr zu sehen.
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Die 3 erlaubt einen weiteren Blick auf die Befestigungsvorrichtung 1 der 2, wobei insbesondere bei der Zwischenscheibe 3 zu erkennen ist, dass die Haltestruktur 10 durch zwei Abflachungen des ansonsten kreisförmigen Innenrands 8 gebildet wird.
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Das der Zwischenscheibe zugewandte Ende der Mutter 2 mit der Schulter 13 zeigt die 4. Dargestellt ist der Grundkörper 11 mit der Bohrung 12 und dem Gewinde. Weiterhin ist die Nut als Aussparung 15 zu erkennen, die das Federelement aufnimmt und dadurch für eine gleichmäßige Auflagefläche der Mutter 2 auf der Zwischenscheibe im fertig montierten Zustand sorgt.
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Den Vorgang des Befestigens einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 1 auf einem Bolzen 20 zeigen die Abbildungen 5, 6a) und b).
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Der Bolzen 20 der 5 verfügt dabei an einem Ende über ein Gewinde, an das sich ein Abschnitt mit einer Abflachung 21 anschließt. Die Abflachung 21 des Bolzens 20 und die Haltestruktur 10 der Zwischenscheibe 3 verhindern dabei eine Drehbewegung der Zwischenscheibe 3.
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In dem in der 5 dargestellten Moment befindet sich die Zwischenscheibe 3 und damit auch die Befestigungsvorrichtung 1 axial oberhalb des Bereichs des Bolzens 20 mit der Abflachung 21. Gezeigt ist somit ein Moment zu Beginn des Verschraubens der Befestigungsvorrichtung 1 auf dem Bolzen 20.
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Den Moment des Befestigens der Befestigungsvorrichtung 1 auf dem Bolzen 20 zeigt ebenfalls die 6a). Das Gewinde der Mutter 2 hat in dieser Phase nur teilweisen Kontakt mit dem Außengewinde des Bolzens 20. Die Klinke 4 ist in Richtung der Mutter 2 zurückgezogen, so dass kein Formschluss mit der Zwischenscheibe 3 besteht und so dass die Zwischenscheibe 3 relativ zur Mutter 2 drehbar ist. Die Mutter 2 befindet sich auch noch deutlich oberhalb der Zwischenscheibe 3, wobei über das Federelement 6 ein Reibmoment von der Mutter 2 auf die Zwischenscheibe 3 übertragen wird.
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Die Mutter 2 ist in der Darstellung der 6b) soweit nach unten auf den Bolzen 20 gedreht worden, dass die Zwischenscheibe 3 sich auf der Höhe der Abflachung 21 des Bolzens 20 befindet. Dieser Bereich ist in der gezeigten Ausgestaltung frei von einem Außengewinde. Gezeigt ist daher insbesondere die Befestigungsvorrichtung 1 im relativ zum Bolzen 20 fest angezogenen Zustand.
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Hierfür befindet sich die Klinke 4 in einem Fenster der Zwischenscheibe 3 und blockiert daher ein Drehen der Zwischenscheibe 3 relativ zur Mutter 2. Da in diesem Zustand das Federelement 6 keine weitere Kraft, kein Drehmoment oder auch kein Reibmoment übertragen soll, befindet es sich in der Aussparung 15 der Unterseite der Mutter 2, die daher vollflächig auf der Zwischenscheibe 3 ruht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/081450 A1 [0005, 0027]
- DE 102009023721 A1 [0006]
