DE102015109278B4

DE102015109278B4 - Verbindungssystem, Klemmschraube, Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile

Info

Publication number: DE102015109278B4
Application number: DE102015109278.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Sobotta
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2035-06-12
Also published as: US20160363157A1; DE102015109278A1

Abstract

Verbindungssystem (1) zur verspannten Verbindung wenigstens zweier aneinander anliegender Bauteile (2, 3) umfassend:- eine Klemmschraube (4),- einen Sicherheitsstift (6) und- eine Mutter (5), wobei die Klemmschraube (4)- eine axiale Bohrung (7) mit einem Innengewinde (8) zur Aufnahme des Sicherheitsstiftes (6) aufweist,- ein Außengewinde (10) zur Verbindung mit der Mutter (5) aufweist,- wenigstens ein Gegenlager (12) für ein Kontern der Mutter (5) aufweist,- im Bereich des Gegenlagers (12) eine größere radiale Erstreckung als im restlichen Bereich der Klemmschraube (4) aufweist, und- im Bereich des Gegenlagers (12) dazu eingerichtet ist, radial nach innen elastisch verformt zu werden. dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschraube (4) wenigstens ein temporäres Anschlagselement (16) für den Sicherheitsstift (6) aufweist, welches innerhalb der axialen Bohrung (7) zwischen dem Innengewinde (8) und dem Gegenlager (12) angeordnet ist und als Sollbruchstelle ausgebildet ist; wobei das temporäre Anschlagselement (16) dazu eingerichtet ist, zu brechen, wenn der Sicherheitsstift (6) in das Innengewinde (8) eingeschraubt wird und an dem Anschlagselement (16) anliegt und ein bestimmtes Drehmoment zum Kontern der Mutter (5) einen Verdreh-Widerstand zwischen dem Anschlagselement (16) und dem Sicherheitsstift (6) überschreitet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem zur Verbindung zweier aneinander anliegender Bauteile, insbesondere zweier Bauteile eines Flugzeugs, mittels einer Schraubenverbindung, wobei eine Schraube mit einer Mutter gekontert wird, so dass die Bauteile miteinander verspannt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Klemmschraube zum Einsatz in einem vorgenannten Verbindungssystem, ein Verfahren zur Verbindung zweier aneinander anliegender Bauteile, sowie ein Kombinationswerkzeug zur Herstellung des Verbindungssystems.
Hintergrund der Erfindung
Das Installieren von Schraubenverbindungen ist der häufigste Prozess während der Systeminstallation eines Flugzeugs. So ist es nicht unüblich, pro Flugzeug etwa 37.000 Schraubenverbindungen zu installieren. Damit einher geht eine nicht unerhebliche Gesamtinstallationszeit pro Flugzeug.
Bei vielen solchen Schraubenverbindungen ist eine Seite der zu verbindenden Bauteile ergonomisch gut zugänglich, um die Schraube zu positionieren und zu fixieren. Dahingegen ist die andere Seite der zu verbindenden Bauteile, welche normalerweise zum Platzieren der Mutter als Konterpart genutzt wird, häufig schlecht zugänglich.
Die US 2015 / 0 139 748 A1 beschreibt Befestigungsmittel. Dabei kann ein Befestigungsmittel an einem ersten Element befestigt werden oder es kann ein zweites (oder weiteres) Element an dem ersten Element befestigen. Das Befestigungsmittel kann einen Körper zur Positionierung in Bezug auf das erste Element umfassen. Das Befestigungsmittel kann auch mindestens einen Riegel umfassen, der in Bezug auf den Körper angeordnet werden kann. Der Riegel kann sich seitlich in Bezug auf den Körper von einer nicht verriegelnden Position zu einer verriegelnden Position bewegen. Das Befestigungsmittel kann auch einen Aktuator enthalten. Der Aktuator kann aus dem Körper herausragen, wenn sich der Aktuator von einer inaktiven Position in eine aktive Position bewegt. Wenn sich der Aktuator in der inaktiven Position befindet und der mindestens eine Riegel in der nicht verriegelnden Position ist, kann der Körper in Bezug auf das erste Element angeordnet sein. Wenn der Aktuator in die aktive Position bewegt wird, kann ein Teil des Aktuators, der aus dem Körper herausragt, bewirken, dass sich der mindestens eine Riegel seitlich in die Verriegelungsposition bewegt, so dass er hinter dem ersten Element (oder hinter dem zweiten oder weiteren Elementen) einrasten kann, um die Befestigung des Befestigungsmittels daran zu erleichtern.
Die DE 44 00 895 A1 beschreibt einen Spreizdübel sowie ein Montageverfahren und eine Setzeinrichtung zum Verankern des Spreizdübels in einem hinterschnittenen Bohrloch. Der Spreizdübel besteht aus einem Hüllrohr mit Innengewinde, in welches ein Schaft mit Außengewinde, der an einem Spreizkonus absteht, einschraubbar ist. Am freien Ende des Schafts befindet sich eine Werkzeugaufnahme, in die ein Drehwerkzeug einsetzbar ist. An der freien Stirnseite des Hüllrohres ist eine Werkzeugaufnahme zum Einsetzen einer Sperrklinge vorgesehen. Eine Schraubenmutter kann als Befestigungselement auf ein Außengewinde des Hüllrohres aufgeschraubt werden.
Die US 4 084 750 A beschreibt einen Düsenhalter, der einen verformbaren Endabschnitt hat, der durch ein Loch in einer Verteilerplatte eines Aufstromfilters geführt werden kann, wobei dieser Endabschnitt unterhalb der Unterseite der Platte liegt. Eine Düse, die sich durch den Halter erstreckt, greift innen in den verformbaren Endabschnitt ein, um ihn in aufgeweitetem Zustand zu halten und dadurch zu verhindern, dass er nach oben durch das Loch zurückgezogen wird, und Klemmmittel, die mit dem Halter an der Oberseite der Platte zusammenwirken, dienen dazu, den aufgeweiteten Endabschnitt des Halters gegen die Unterseite der Platte zu klemmen. Durch diese Anordnung kann die Düse vollständig von oben in die Platte eingebaut werden.
Die US 2 438 533 A beschreibt eine Kombination aus Spreizbolzen und Halteelement und bezweckt einerseits die Bereitstellung eines Halteelements, das sicher an einer Struktur befestigt werden kann, in der es nicht möglich ist, ein Loch zur Aufnahme eines gewöhnlichen Spreizbolzens oder -bolzens auszubilden, oder an der es nicht möglich ist, einen gewöhnlichen Spreizbolzen zu befestigen. Andererseits wird ein Spreizbolzen beschrieben, der mit dem Halteelement sicher verriegelt werden kann, um ein Mittel zur sicheren Befestigung jedes gewünschten Elements an der Struktur zu bieten.
Die US 2012 / 0 180 279 A1 beschreibt eine Blindbefestigung, die einen Körper umfasst, der an einem ersten Ende eine Sichtfläche aufweist, die von einer Bohrung durchsetzt ist, die eine Stange aufnimmt, die mit einem ersten Ende gegenüber der Sichtfläche vorsteht und deren anderes Ende einen Kopf aufweist, der bei einer Translationsbewegung der Stange einen Verformungsbereich verformen kann. Die Sichtfläche weist Halteelemente auf, um den Körper mit einem Werkzeug zu koppeln, das dazu dient, die Stange in Rotation zu versetzen, wobei die Halteelemente mindestens eine Lasche aufweisen, die mit der Sichtfläche verbunden ist und relativ zu dieser vorsteht. Die mindestens eine Lasche ist mit dem Körper durch einen Verbindungsbereich verbunden, der brechen kann, wenn die Lasche einer Kraft ausgesetzt ist, die einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
Die US 5 305 666 A beschreibt ein Werkzeug für die Montage von Hi-Lok-Typ-Befestigungselementen, das aus einer Stiftkomponente mit einem Kopfende und einem Gewindeende mit einer darin befindlichen Sechskantaussparung sowie einer Kragenkomponente mit einem Gewindekörper und einer drehmomentfreien Mutter besteht. Das Werkzeug hat einen Antriebskopf, in dem eine drehbar angetriebene Buchse gelagert ist, um die Kragenkomponente des Befestigungselements während der Installation des Befestigungselements anzutreiben. Ein rohrförmiger Schlüsselhalter ist koaxial mit der Buchse und relativ zum Antriebskopf drehfest, wobei er einen Sechskantschlüssel gegen Drehung in einer axialen Keilnut hält, wobei der Sechskantschlüssel in die Sechskantaussparung der Stiftkomponente eingreifen kann, um die Stiftkomponente gegen Drehung während der Installation des Befestigungselements zu halten. Ein Rückhalteschaft erstreckt sich koaxial durch den Schlüsselhalter, und sein vorderes Ende ist mit dem Schlüssel verschraubt, um den Schlüssel in dem Halter zu halten. Der Schlüssel kann durch Drehen der Rückhaltewelle in eine Richtung relativ zum Halter aus der Keilnut des Halters entfernt werden, und ein anderer Schlüssel kann durch Drehen der Rückhaltewelle in die andere Richtung relativ zum Halter in der Keilnut des Halters ausgetauscht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann daher darin bestehen, ein besonders sicheres Verbindungssystem, eine Klemmschraube sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche leicht von einer Seite aus montiert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht auf besonders einfache und sichere Weise die Verbindung zweier oder mehrerer Bauteile mittels einer Schraubenverbindung von einer Seite der zu verbindenden Bauteile. Eine Positionierung und Installation eines Teils der Schraubenverbindung, z.B. einer Mutter, oder der Gebrauch eines Werkzeugs von der anderen Seite der zu verbindenden Bauteile ist nicht notwendig. Durch das Vorsehen eines Sicherheitsstifts innerhalb einer Klemmschraube wird weiterhin eine besonders sichere Schraubenverbindung bereitgestellt.
Das erfindungsgemäße Verbindungssystem umfasst eine Klemmschraube, einen Sicherheitsstift und eine Mutter. Die Klemmschraube umfasst eine axiale Bohrung mit einem Innengewinde zur Aufnahme des Sicherheitsstiftes, ein Außengewinde zur Verbindung mit der Mutter und ein Gegenlager für ein Kontern der Mutter. Die Klemmschraube ist im Bereich des Gegenlagers dazu eingerichtet, radial nach innen elastisch verformt zu werden.
Das Außengewinde und das Gegenlager sind derart an der Klemmschraube angeordnet, dass die Mutter gegen das Gegenlager gekontert werden kann. Bevorzugt befinden sich die Mutter und das Gegenlager an zwei entgegengesetzten axialen Enden der Klemmschraube. Die Klemmschraube weist ferner im Bereich des Gegenlagers einen radial nach außen abstehenden Absatz auf, das heißt in diesem Bereich ist die radiale Erstreckung größer als im restlichen Bereich der Klemmschraube. Das Gegenlager der Klemmschraube kann als wenigstens ein Clip ausgebildet sein, welcher in Anlage mit einem der zu verbindenden Bauteile gebracht werden kann und dann als Gegenlager zum Kontern der Mutter dient.
Die Klemmschraube weist einen rohrförmigen Bolzen auf, welcher dafür vorgesehen ist, in Bohrungen von zu verbindenden Bauteilen eingeführt bzw. unter Druck gesteckt zu werden, wobei die jeweiligen Innenradien der Bohrungen kleiner sind als die radiale Erstreckung der Klemmschraube im Bereich ihres Gegenlagers. Somit würde das Gegenlager eigentlich ein Einführen der Klemmschraube in die Bohrungen der zu verbindenden Teile blockieren. Dadurch, dass die Klemmschraube jedoch im Bereich des Gegenlagers dazu eingerichtet ist, elastisch radial nach innen verformt zu werden, kann die Klemmschraube in die Bohrungen eingeführt werden. Für das Einführen ist es erforderlich, dass die Klemmschraube mit einer axialen Kraft beaufschlagt wird, welche in Richtung der Bohrungen der zu verbindenden Bauteile gerichtet ist und bewirkt, dass sich die Klemmschraube während des Einführens im Bereich des Gegenlagers derart verformt, dass die radiale Erstreckung des Gegenlagers gleich dem Innenradius der Bohrungen oder nicht mehr größer als der Innenradius der Bohrungen ist. Dadurch passt die Klemmschraube mit ihrem Gegenlager durch die Bohrungen in den zu verbindenden Bauteilen. Somit wird ermöglicht, dass die Klemmschraube in die Bohrungen der zu verbindenden Bauteile eingeführt werden kann.
Damit das Gegenlager in Anlage mit einem ersten der zu verbindenden Bauteile gebracht werden kann, ist es notwendig, dass die radiale Erstreckung des Gegenlagers wieder größer als der Innenradius der Bohrungen der zu verbindenden Bauteile ist, nachdem die Klemmschraube elastisch radial nach innen verformt und in die Bohrungen eingeführt worden ist. Zu diesem Zweck weist die Klemmschraube wenigstens im Bereich des Gegenlagers federnde Eigenschaften auf, wodurch eine elastische Rück-Verformung ermöglicht wird. Mit anderen Worten ist die Klemmschraube im Bereich des Gegenlagers dazu eingerichtet, radial nach innen elastisch verformt zu werden und nach einer solchen Verformung wieder elastisch radial nach außen zu federn.
Die Mutter kann auf das Außengewinde geschraubt und in Anlage mit einem zweiten der zu verbindenden Bauteile gebracht werden. Auf diese Weise kann die Mutter gegen das Gegenlager gekontert werden. Durch Aufbringen eines vorgesehenen Drehmoments können die Bauteile somit gegeneinander verklemmt werden, wobei eine entsprechende Klemm-Kraft vertikal auf sich kontaktierende Oberflächen der verklemmten Bauteile wirkt. Auf diese Weise werden Wackeln und Verlust der Bauteile vermieden. Eine Klemm-Kraft, welche auf eine Oberfläche der Bohrungen wirkt, kann dabei vermieden werden.
Durch den Sicherheitsstift, welcher in die Bohrungen der Klemmschraube geschraubt ist, kann vermieden werden, dass sich die Klemmschraube im Bereich des Gegenlagers erneut unbeabsichtigt radial nach innen verformt und nicht mehr auf dem betreffenden Bauteil aufliegt. Der Sicherheitsstift weist ein zu dem Innengewinde der Klemmschraube passendes Außengewinde auf, so dass die axiale Position des Sicherheitsstifts innerhalb der Bohrung der Klemmschraube gesichert und besonders gut kontrolliert werden kann. Alternativ kann der Sicherheitsstift auch mit Sicherungsmitteln, z.B. Clips innerhalb der Klemmschraube gesichert sein, wobei in diesem Fall auf ein Innengewinde innerhalb der Klemmschraube verzichtet werden kann. Der Sicherheitsstift leistet einen Beitrag zu einer besonders sicheren Verbindung der zu verbindenden Bauteile. Der Sicherheitsstift kann ferner einen hexagonalen Ausschnitt aufweisen, in welchen ein Sechskantschlüssel gesteckt werden kann, um den Sicherheitsstift in die Klemmschraube zu drehen. Alternativ kann der Sicherheitsstift für den gleichen Zweck z.B. auch einen Schraubenkopf aufweisen.
Die Klemmschraube kann weiterhin endseitig, insbesondere im Bereich um das Innengewinde herum, zweiseitig abgeflacht sein, so dass einen Maulschlüssel angesetzt werden kann, um ein Verdrehen der Klemmschraube zu verhindern. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Klemmschraube dazu neigt, sich zu drehen, während die Mutter abschließend gekontert wird und der Sicherheitsstift in die Klemmschraube geschraubt werden soll.
Gemäß einer Ausführungsform verlaufen das Innengewinde und das Außengewinde der Klemmschraube entgegengesetzt. Beispielsweise kann das Innengewinde ein Rechtsgewinde und das Außengewinde ein Linksgewinde sein und umgekehrt. Die entgegengesetzt verlaufenden Gewinde ermöglichen, dass die Mutter gegen das Gegenlager gekontert und der Sicherheitsstift in die Klemmschraube geschraubt werden kann, ohne dass die zuvor gekonterte Mutter verdreht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die axiale Bohrung entgegengesetzte Stirnseiten der Klemmschraube miteinander verbindet. Mit anderen Worten ist die axiale Bohrung durchgängig und die Klemmschraube beidseitig offen. Damit wird auf besonders einfache Weise ermöglicht, dass die Klemmschraube im Bereich des Gegenlagers dazu eingerichtet ist, radial nach innen elastisch verformt zu werden und zurück zu federn.
Besonders bevorzugt weist das Gegenlager der Klemmschraube mehrere pfeilförmige Stifte auf. Die äußeren Enden der Pfeile sind angefast, das heißt sie verlaufen angewinkelt und konvergierend zu der Längsachse der Klemmschraube. Dadurch bewirkt eine auf die das Gegenlager der Klemmschraube in axialer Richtung wirkende Einsteck-Kraft eine radiale Verformungs-Kraft und eine Verformung des Gegenlagers radial nach innen. Diese Ausführungsform leistet einen Beitrag, ein besonderes leichtes Einführen der Klemmschraube in die Bohrungen der zu verbindenden Bauteile zu ermöglichen.
Gemäß der Erfindung weist die Klemmschraube wenigstens ein temporäres Anschlagselement auf, welches als Sollbruchstelle ausgebildet ist. Das temporäre Anschlagselement ist dazu eingerichtet, zu brechen, wenn ein bestimmtes Drehmoment zum Kontern der Mutter überschritten wird. Das temporäre Anschlagelement ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein ebenfalls erfindungsgemäßes Kombinationswerkzeug zum Fixieren der Mutter und des Sicherheitsstiftes benutzt wird. Ein derartiges Kombinationswerkzeug umfasst zwei Teile, nämlich einen Innen-Sechskantschlüssel für den Sicherheitsstift und einen um den Innen-Sechskantschlüssel herum angeordneten Drehmomentschlüssel für die Mutter, wobei beide Teile dazu eingerichtet sind, sich in unterschiedliche Richtungen zu drehen.
Das temporäre Anschlagelement ist innerhalb der Bohrung der Klemmschraube angeordnet, insbesondere zwischen dem Innengewinde und dem Gegenlager. In dieser Position dient es als Anschlagselement für den Sicherheitsstift, welcher z.B. mittels des Innen-Sechskantschlüssels des vorgenannten Kombinationswerkzeugs von der dem Gegenlager entgegengesetzten Stirnseite der Klemmschraube in das Innengewinde eingeschraubt werden kann. Wenn der Sicherheitsstift derart weit in das Innengewinde der Klemmschraube eingeschraubt worden ist, dass der Sicherheitsstift an dem temporären Anschlagelement anliegt, dann kann z.B. eine Oberflächenreibung oder ein Formschluss zwischen dem Sicherheitsstift und dem Anschlagelement einen Moment-abhängigen Verdreh-Widerstand gegen ein weiteres Verdrehen des Sicherheitsstifts und des Innen-Sechskantschlüssels des Kombinationswerkzeugs erzeugen. Wenn dabei die Mutter mittels des Drehmomentschlüssels des Kombinationswerkzeugs auf das Außengewinde der Klemmschraube geschraubt wird, jedoch noch nicht an einem der zu verbindenden Bauteile anliegt, kann ein dabei unerwünschtes Verdrehen des Sicherheitsstifts und des Innen-Sechskantschlüssels durch den genannten Verdreh-Widerstand verhindert werden. Dieser Zustand hält auch noch an, wenn die Mutter an einem der zu verbindenden Bauteile anliegt, das Gegenlager auf der anderen Seite der Bauteile an einem anderen Bauteil anliegt und ein Konter-Drehmoment, mit welchem die Mutter gegen das Gegenlager gekontert wird, noch nicht ausreicht, um den Verdreh-Widerstand zu überwinden. Erst wenn das Konter-Drehmoment größer ist als der Verdreh-Widerstand, beginnt sich der Innen-Sechskantschlüssel wieder zu drehen, wobei der Drehmomentschlüssel aufhört, sich zu drehen. Durch die Drehung des Innen-Sechskantschlüssels wird der Sicherheitsstift über das temporäre Anschlagselement hinaus gedreht, welches dadurch bricht und den Weg für ein weiteres Einschrauben des Sicherheitsstifts freigibt.
Um zu verhindern, dass sich die Klemmschraube mit dem Sicherheitsstift dreht, wird das notwendige Drehmoment, um den Verdreh-Widerstand zu überwinden und das temporäre Anschlagselement zum Brechen zu bringen, ausreichend gering gewählt, wobei eine Klemmkraft zwischen der Mutter und der Klemmschraube (in Abhängigkeit des Drehmomentwerts der Mutter) ausreichend hoch gewählt wird.
Das temporäre Anschlagelement kann alternativ auch am äußeren Umfang der Klemmschraube angeordnet sein, insbesondere im Bereich des Außengewindes. Bei einer Montage des Verbindungssystems mit einem vorstehend beschriebenen Kombinationswerkzeug kann das temporäre Anschlagselement entsprechend den vorstehenden Erläuterungen einen Verdreh-Widerstand für die Mutter des Verbindungssystems und den Drehmomentschlüssel des Kombinationswerkzeugs erzeugen. Wenn der Sicherheitsstift in seiner vorgesehenen Endposition angelangt ist (z.B. definiert durch ein im Folgenden beschriebenen Endanschlag), kann der Verdreh-Widerstand überwunden werden, so dass sich der Drehmomentschlüssel und die Mutter drehen, das temporäre Anschlagselement bricht und die Mutter gegen das Gegenlager mit einem vorgesehenen Drehmoment gekontert werden kann.
Weiterhin kann die Klemmschraube wenigstens einen Endanschlag für den Sicherheitsstift aufweisen, welcher signalisiert, dass der Sicherheitsstift optimal in die Klemmschraube eingeschraubt ist und ein weiteres Eindrehen des Sicherheitsstiftes blockiert. Der Endanschlag ist insbesondere im Zusammenhang mit einem Gebrauch des zuvor beschriebenen Kombinations-Werkzeugs von Vorteil. Der Endanschlag kann z.B. im Bereich des Gegenlagers angeordnet sein. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Endanschlag nicht durch die Klemmschraube, sondern durch den Sicherheitsstift ausgebildet wird. In diesem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sicherheitsstift einen Kragen aufweist, welcher in Anlage mit der Mutter gebracht werden kann und somit ein weiteres Einschrauben des Sicherheitsstifts in die Klemmschraube verhindert.
Die erfindungsgemäße Klemmschraube zur verspannten Verbindung zweier aneinander anliegender Bauteile umfasst eine axiale Bohrung mit einem Innengewinde zur Aufnahme eines Sicherheitsstiftes, ein Außengewinde zur Verbindung mit einer Mutter und ein Gegenlager für ein Kontern der Mutter. Die Klemmschraube weist im Bereich des Gegenlagers eine größere radiale Erstreckung als im restlichen Bereich der Klemmschraube auf, und ist im Bereich des Gegenlagers dazu eingerichtet, radial nach innen elastisch verformt zu werden. Bezüglich Vorteilen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klemmschraube wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem verwiesen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile werden eine Klemmschraube, ein Sicherheitsstift und eine Mutter bereitgestellt - alle drei Elemente wie vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem bzw. mit der erfindungsgemäßen Klemmschraube beschrieben. Es folgt ein Einführen der Klemmschraube in fluchtende Bohrungen der Bauteile von einer Seite derart, dass ein Gegenlager der Klemmschraube sich radial nach innen elastisch verformt und wieder zurückfedert, sobald es auf der anderen Seite der Bauteile herausragt. Danach erfolgt ein Kontern der Mutter gegen das Anschlagelement mit einem vorgesehenen Drehmoment und ein Eindrehen des Sicherheitsstifts in ein Innengewinde der Klemmschraube. Das Verfahren wird bevorzugt in der beschriebenen Reihenfolge der Verfahrensschritte durchgeführt.
Bevorzugt erfolgt das Eindrehen des Sicherheitsstifts dabei bis zu einem Endanschlag für den Sicherheitsstift.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Klemmschraube, der Sicherheitsstift und die Mutter vormontiert sind. Der Sicherheitsstift wird bereits ein Stück weit in das Innengewinde der Klemmschraube geschraubt, bevorzugt nur bis zu einem ggfs. vorhandenen temporären Anschlagelement. Die Mutter wird ein Stück weit auf das Außengewinde der Klemmschraube geschraubt, bevorzugt nur so weit, dass noch genügend Gewinde in Richtung des Gegenlagers zum Kontern der Mutter zur Verfügung steht, wenn die Klemmschraube nachfolgend in Bohrungen zweier zu verbindender Bauteile eingesetzt wird und das Gegenlager in Anlage mit einem der zu verbindenden Bauteile gebracht wird. Dies erleichtert ein Einführen der Klemmschraube und es kann vermieden werden, dass die Klemmschraube auf der hinteren Bauteilseite hinunterfällt.
Gemäß weiterer Vorteile und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem sowie auf die folgende Figurenbeschreibung verwiesen.
Ein Kombinationswerkzeug zum Fixieren einer Mutter und eines Sicherheitsstiftes eines vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verbindungssystems umfasst einen Innen-Sechskantschlüssel zum Drehen des Sicherheitsstift und einen um den Innen-Sechskantschlüssel herum angeordneten Drehmomentschlüssel zum Drehen der Mutter. Der Innen-Sechskantschlüssel und der Drehmomentschlüssel sind dazu eingerichtet, sich in entgegengesetzte Richtungen zu drehen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit gleiche oder ähnliche Elemente nicht in allen Figuren mit einem Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:

1 eine teilweise geschnittene Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems mit einer erfindungsgemäßen Klemmschraube,
2 ein Ablaufschema eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 das bereitgestellte Verbindungssystem in vormontiertem Zustand,
4 das Verbindungssystem nach 3 zu unterschiedlichen Zeitpunkten bis 8 während des Verfahrens nach 2,
9 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kombinationswerkzeugs zum Einsatz in dem Verfahren nach 2
10 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems mit einer Klemmschraube mit zweiseitig abgeflachtem Endstück, und
11 das Verbindungssystem nach 10 in einer seitlichen Ansicht.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein Verbindungssystem 1 zur verspannten Verbindung zweier aneinander anliegender Bauteile 2 und 3, wobei im Folgenden das durch 1 oben gezeigte Bauteil als oberes Bauteil 2 und das durch 1 unten gezeigte Bauteil als unteres Bauteil 3 bezeichnet wird. Das Verbindungssystem 1 umfasst eine Klemmschraube 4, eine Mutter in Form einer Kontermutter 5 und einen Sicherheitsstift 6.
Die geschnitten dargestellte Klemmschraube 4 weist eine Durchgangsbohrung 7 auf, welche sich in axialer Richtung der Klemmschraube 4 erstreckt und mit einem Innengewinde 8 versehen ist. Der Sicherheitsstift 6 weist ein zu dem Innengewinde 8 passendes Außengewinde 9 auf. Weiterhin weist auch die Klemmschraube 4 ein Außengewinde 10 auf, welches zu einem nicht dargestellten Innengewinde der Kontermutter 5 passt. Das Innengewinde 8 der Klemmschraube 4 ist ein Rechtsgewinde und das Außengewinde 10 der Klemmschraube 4 ist ein Linksgewinde.
An einem äußeren axialen Ende 11 der Klemmschraube 4 ist ein Gegenlager in Form von vier Clips 12 zum Kontern der Kontermutter 5 angeordnet, wobei die Clips 12 von vier pfeilförmigen Stiften 13 gebildet werden, von denen aufgrund der Schnittdarstellung lediglich drei in 1 zu sehen sind. Die Clips 12 bilden eine radial nach außen verlaufende Anlagefläche 12A aus, welche in der durch 1 gezeigten Konfiguration an einer Oberfläche 2A des oberen Bauteils 2 anliegt. Die Clips 12 weisen jeweils eine umfänglich verlaufende und zu ihrem äußeren Ende hin konvergierende Fase 12F auf, wodurch ein Einführen der Klemmschraube 4 mit ihren Clips 12 in zwei fluchtende Bohrungen 14 und 15 der Bauteile 2 und 3 erleichtert wird.
Im Bereich der Clips 12 weist die Klemmschraube 4 eine größere radiale Erstreckung als im restlichen Bereich der Klemmschraube 4 auf und ist im Bereich der Clips 12 dazu eingerichtet, radial nach innen elastisch verformt zu werden. Die Klemmschraube 4 weist weiterhin im Bereich ihrer Bohrung 7 und in axialer Richtung hinter dem Innengewinde 8 drei in axialer Richtung auf gleicher Höhe angeordnete temporäre Anschlagselemente 16 für den Sicherheitsstift 6 auf, welche als Sollbruchstelle ausgebildet sind. Außerdem weist die Klemmschraube 4 drei in axialer Richtung auf gleicher Höhe angeordnete Endanschläge 17 für den Sicherheitsstift 6 auf. Der Sicherheitsstift 6 weist stirnseitig einen hexagonalen Ausschnitt 18 auf, in welchen ein Innen-Sechskantschlüssel (8) gesteckt werden kann, um den Sicherheitsstift 6 in die Klemmschraube 4 zu schrauben.
Um die aneinander anliegenden Bauteile 2 und 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens nach 2 gegeneinander zu verklemmen und damit aneinander zu befestigen, werden in einem ersten Verfahrensschritt 100 die durch 1 gezeigte Klemmschraube 4, die Kontermutter 5 und der Sicherheitsstift 6 bereitgestellt. Das Bereitstellen erfolgt - wie durch 3 gezeigt - in vormontiertem Zustand, das heißt die Kontermutter 5 ist bereits ein Stück weit auf das Außengewinde 10 der Klemmschraube 4 geschraubt und der Sicherheitsstift 6 ist bereits bis zu den temporären Anschlagelementen 16 in das Innengewinde 8 der Klemmschraube 4 geschraubt.
In einem zweiten Verfahrensschritt 200 (4 und 5) erfolgt ein Einführen der Klemmschraube 4 mit ihren Clips 12 in die fluchtenden Bohrungen 14 und 15 innerhalb der Bauteile 2 und 3 von der Seite des unteren Bauteils 3 aus, und zwar derart, dass die Clips 12 sich radial nach innen elastisch verformen und wieder zurückfedern, sobald sie auf der Seite des oberen Bauteils 2 herausragen (4). Nach dem Zurückfedern liegen die Anlageflächen 12A der Clips 12 an der Oberfläche 2A des oberen Bauteils 2 an (5).
Danach wird in einem dritten Verfahrensschritt 300 die Kontermutter 8 in Richtung des Doppelpfeils D in 5 gedreht, bis sie an einer Oberfläche 3A des unteren Bauteils 3 anliegt (6). Nun wird die Kontermutter 8 durch weiteres Drehen in Richtung des Doppelpfeils D gegen die Clips 12 mit einem vorgesehenen Drehmoment gekontert.
Anschließend erfolgt in einem vierten Verfahrensschritt 400 (7) ein weiteres Eindrehen des Sicherheitsstifts 6 in das Innengewinde 8 der Klemmschraube 4 in Richtung des Doppelpfeils D`, wobei der Sicherheitsstift 6 in axialer Richtung über die temporären Anschlagelement 16 hinaus eingeschraubt wird, so dass die temporären Anschlagelemente 16 brechen. In 7 sind die Anschlagelemente 16 bereits weg gebrochen.
Danach erfolgt in einem fünften Verfahrensschritt 500 (8) ein weiteres Eindrehen des Sicherheitsstifts 6 in Richtung des Doppelpfeils D` bis die obere Stirnseite des Sicherheitsstifts 6 die Endanschläge 17 berührt.
Für das Kontern der Kontermutter 5 und das Eindrehen des Sicherheitsstifts 6 kann ein Kombinationswerkzeug 21 gemäß 9 verwendet werden, welches zwei Elemente umfasst, nämlich einen Innen-Sechskantschlüssel 22 für den Sicherheitsstift 6 und einen um den Innen-Sechskantschlüssel 22 herum angeordneten Drehmomentschlüssel 23 für die Kontermutter 5, wobei beide Elemente 22 und 23 dazu eingerichtet sind, sich in unterschiedliche Richtungen zu drehen.
Mittels des Innen-Sechskantschlüssels 22 des Kombinationswerkzeugs 21 wird der Sicherheitsstift 6 in das Innengewinde 8 der Klemmschraube 4 eingeschraubt, wobei der Innen-Sechskantschlüssel 22 in den hexagonalen Ausschnitt 18 des Sicherheitsstifts 6 eingreift. Wenn der Sicherheitsstift 6 derart weit in das Innengewinde 8 der Klemmschraube 4 eingeschraubt worden ist, dass der Sicherheitsstift 6 an den temporären Anschlagelementen 16 anliegt (vgl. 3), dann kann eine Oberflächenreibung zwischen dem Sicherheitsstift 6 und den Anschlagelementen 16 einen Moment-abhängigen Verdreh-Widerstand gegen ein weiteres Verdrehen des Sicherheitsstifts 6 und des Innen-Sechskantschlüssels 22 des Kombinationswerkzeugs 21 erzeugen. Währenddessen wird die Kontermutter 5 mittels des Drehmomentschlüssels 23 des Kombinationswerkzeugs 21 auf das Außengewinde 10 der Klemmschraube 4 geschraubt (vgl. 5). Solange die Kontermutter 5 noch nicht an dem unteren Bauteil 3 anliegt, wird ein zu diesem Zeitpunkt unerwünschtes Verdrehen des Sicherheitsstifts 6 und des Innen-Sechskantschlüssels 22 durch den genannten Verdreh-Widerstand verhindert. Dieser Zustand hält auch noch an, wenn die Kontermutter 5 an dem unteren Bauteil 3 anliegt, die Clips 12 auf der anderen Seite an dem anderen Bauteil 2 anliegt und ein Konter-Drehmoment, mit welchem die Kontermutter 5 gegen die Clips 12 gekontert wird, noch nicht ausreicht, um den Verdreh-Widerstand zu überwinden (vgl. 6).
Erst wenn das Konter-Drehmoment größer ist als der Verdreh-Widerstand, beginnt sich der Innen-Sechskantschlüssel 22 wieder zu drehen, wobei der Drehmomentschlüssel 23 aufhört, sich zu drehen. Durch die Drehung des Innen-Sechskantschlüssels 22 wird der Sicherheitsstift 6 mit seiner den Clips 12 zugewandten Stirnseite über die temporären Anschlagselemente 16 hinaus gedreht, welche dadurch brechen und den Weg für ein weiteres Einschrauben des Sicherheitsstifts 6 freigeben (vgl. 7).
Um zu verhindern, dass sich die Klemmschraube 4 mit dem Sicherheitsstift 6 dreht, wird das notwendige Drehmoment, um den Verdreh-Widerstand zu überwinden und die temporären Anschlagselemente 16 zum Brechen zu bringen, ausreichend gering gewählt, wobei eine Klemmkraft zwischen der Kontermutter 5 und der Klemmschraube 4 (in Abhängigkeit des Drehmomentwerts der Kontermutter 5) ausreichend hoch gewählt wird.
10 und 11 zeigen einen Teil einer Klemmschraube 4, eine Kontermutter 5 und einen Sicherheitsstift 6 in einer weiteren Konfiguration. Ein axialer Endbereich 24 der Klemmschraube 4 weist zwei ebene Flächenabschnitte 25 auf, welche passend zu einem teilweise dargestellten Maulschlüssel 26 ausgeführt sind. Durch Ansetzen und Festhalten des Maulschlüssels 26 kann besonders sicher verhindert werden, dass sich die Klemmschraube 4 dreht, während die Kontermutter 5 gegen die Clips 12 gekontert wird und der Sicherheitsstift 6 in die Klemmschraube 4 eingedreht wird.

Claims

Verbindungssystem (1) zur verspannten Verbindung wenigstens zweier aneinander anliegender Bauteile (2, 3) umfassend: - eine Klemmschraube (4), - einen Sicherheitsstift (6) und - eine Mutter (5), wobei die Klemmschraube (4) - eine axiale Bohrung (7) mit einem Innengewinde (8) zur Aufnahme des Sicherheitsstiftes (6) aufweist, - ein Außengewinde (10) zur Verbindung mit der Mutter (5) aufweist, - wenigstens ein Gegenlager (12) für ein Kontern der Mutter (5) aufweist, - im Bereich des Gegenlagers (12) eine größere radiale Erstreckung als im restlichen Bereich der Klemmschraube (4) aufweist, und - im Bereich des Gegenlagers (12) dazu eingerichtet ist, radial nach innen elastisch verformt zu werden. dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschraube (4) wenigstens ein temporäres Anschlagselement (16) für den Sicherheitsstift (6) aufweist, welches innerhalb der axialen Bohrung (7) zwischen dem Innengewinde (8) und dem Gegenlager (12) angeordnet ist und als Sollbruchstelle ausgebildet ist; wobei das temporäre Anschlagselement (16) dazu eingerichtet ist, zu brechen, wenn der Sicherheitsstift (6) in das Innengewinde (8) eingeschraubt wird und an dem Anschlagselement (16) anliegt und ein bestimmtes Drehmoment zum Kontern der Mutter (5) einen Verdreh-Widerstand zwischen dem Anschlagselement (16) und dem Sicherheitsstift (6) überschreitet.
Verbindungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (8) und das Außengewinde (10) der Klemmschraube (4) entgegengesetzt verlaufen.
Verbindungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung (7) entgegengesetzte Stirnseiten der Klemmschraube (4) miteinander verbindet.
Verbindungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (12) der Klemmschraube (4) mehrere pfeilförmige Stifte (13) aufweist.
Verbindungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschraube (4) wenigstens einen Endanschlag (17) für den Sicherheitsstift (6) aufweist.
Klemmschraube (4) zur verspannten Verbindung zweier aneinander anliegender Bauteile (2, 3) umfassend: - eine axiale Bohrung (7) mit einem Innengewinde (8), die zur Aufnahme eines Sicherheitsstiftes (6) konfiguriert ist, - ein Außengewinde (8), das zur Verbindung mit einer Mutter (5) konfiguriert ist, und - ein Gegenlager (12) zum Kontern der Mutter (5), - wobei die Klemmschraube (4) im Bereich des Gegenlagers (12) eine größere radiale Erstreckung als im restlichen Bereich der Klemmschraube (4) aufweist, und - wobei die Klemmschraube (4) im Bereich des Gegenlagers (12) dazu eingerichtet ist, radial nach innen elastisch verformt zu werden; dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschraube (4) wenigstens ein temporäres Anschlagselement (16) für den Sicherheitsstift (6) aufweist, welches innerhalb der axialen Bohrung (7) zwischen dem Innengewinde (8) und dem Gegenlager (12) angeordnet ist und als Sollbruchstelle ausgebildet ist; wobei das temporäre Anschlagselement (16) dazu eingerichtet ist, zu brechen, wenn der Sicherheitsstift (6) in das Innengewinde (8) eingeschraubt wird und an dem Anschlagselement (16) anliegt und ein bestimmtes Drehmoment zum Kontern der Mutter (5) einen Verdreh-Widerstand zwischen dem Anschlagselement (16) und dem Sicherheitsstift (6) überschreitet.
Verfahren zur verspannten Verbindung zweier aneinander anliegender Bauteile (2, 3), umfassend die Verfahrensschritte: (100) Bereitstellen eines Verbindungssystems (1), umfassend eine Klemmschraube (4), einen Sicherheitsstift (6) und eine Mutter (5), nach einem der Ansprüche 1 bis 5; (200) Einführen der Klemmschraube (4) in fluchtende Bohrungen (14, 15) der Bauteile (2, 3) von einer Seite derart, dass ein Gegenlager (12) der Klemmschraube sich radial nach innen elastisch verformt und wieder zurückfedert, sobald es auf der anderen Seite der Bauteile (2, 3) herausragt; (300) Kontern der Mutter (5) gegen das Gegenlager (12) mit einem vorgesehenen Drehmoment; und; (400) Eindrehen des Sicherheitsstifts (6) in ein Innengewinde (8) der Klemmschraube (4), bis der Sicherheitsstift (6) an dem temporären Anschlagselement (16) anliegt, wobei der Sicherheitsstift (6), wenn er an dem Anschlagselement (16) anliegt, einen Moment-abhängigen Verdreh-Widerstand zwischen dem Anschlagselement (16) und dem Sicherheitsstift (6) bereitstellt; und wobei das temporäre Anschlagselement (16) bricht, wenn der Sicherheitsstift (6) über das temporäre Anschlagselement (16) hinausgedreht wird, wenn ein bestimmtes Drehmoment zum Kontern der Mutter (5) den Verdreh-Widerstand zwischen dem Anschlagselement (16) und dem Sicherheitsstift (6) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch (500) Eindrehen des Sicherheitsstifts (6) bis zu einem Endanschlag (17) für den Sicherheitsstift (6).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschraube (4), der Sicherheitsstift (6) und die Mutter (5) vormontiert sind.