DE102019122954A1

DE102019122954A1 - Befestigungsmutter zur Verbindung von Bauteilen mit abgeflachten Verbindungstellen

Info

Publication number: DE102019122954A1
Application number: DE102019122954.5A
Authority: DE
Inventors: Ingo Reuter
Original assignee: Apra Norm Elektromechanik GmbH
Current assignee: Apra Norm Elektromechanik GmbH
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2021-03-04

Abstract

Befestigungsmutter (1),1.1 bestehend aus einem einstückig hergestellten Rahmen (10) und einem in dem Rahmen (10) gefangenen, einstückig hergestellten Gewindeteil (30), zum Verschrauben eines Montageteiles (50) mit einem Ausgangsbauteil (40),1.2 für Einbausituationen, in denen sowohl für das Anbringen der Befestigungsmutter (1) als auch das Ausführen der Verschraubung lediglich ein Zugang von vorne gegeben ist, 1.3 sodass als eine Montagevorbereitung die Befestigungsmutter (1) in zumindest grob axialer Richtung bis zu einem Anschlag (17) von vorne in eine Montageöffnung (41) eingeführt wird, um das Gewindeteil (30) axial im Rahmen (10) geführt bewegbar für die Montage bereitzustellen,1.4 wobei das Ausgangsbauteil (40) an zumindest einer flachen Verbindungsstelle eine Montageöffnung (41), zur Aufnahme der Befestigungsmutter (1) aufweist, welche in ihrer Größe auf die Befestigungsmutter (1) abgestimmt ist oder umgekehrt,1.5 wobei das Gewindeteil (30) nach dem Einsetzen von vorne der Rückseite des Ausgangsbauteils (40) zugewandt, eine Anlageseite (33) mit Kontaktflächen (34) aufweist, nämlich zur Übertragung von Haltekräften, dadurch gekennzeichnet dass,1.6 die Befestigungsmutter (1) lageunabhängig verbaut werden kann und das Gewindeteil (30) im verschraubten Zustand auf der Anlageseite (33) mit Kontaktflächen (34) anliegt, die sich einander gegenüberliegend auf seiner gesamten Seitenlänge (L2) erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine als Käfigmutter ausgeführte Befestigungsmutter, umfassend eine in einem Käfig angeordnete Gewindemutter, wobei der Käfig als Rahmen ausgeführt ist, welcher einen Boden aufweist von dem aus zwei einander gegenüberliegende Stege aufsteigen, die am jenseitigen Ende des Rahmens miteinander verbunden sind.
Aus dem Stand der Technik sind als Käfigmuttern ausgeführte Befestigungsmuttern bekannt.
EP 0 681 110 B1 offenbart beispielsweise eine von vorne in ein Bauteil einsetzbare Käfigmutter, bestehend aus einem Käfig und einer darin angeordneten Mutter mit Flügeln, wobei die Mutter durch eine Öffnung im Käfigboden in diesen einsetzbar ist. Die Flügel der Mutter liegen nach dem Einschraubvorgang, welcher eine 90°-Drehung der Mutter um ihre Gewindebohrungsachse verursacht, klemmend an dem Trägerbauteil an.
DE 20 2015 005 604 U1 schlägt eine von vorne in ein Bauteil einsetzbare Käfigmutter vor, bestehend aus einem Käfig und einer Mutter mit Flügeln, wobei die Mutter durch einen zweigeteilten Käfigboden in den Käfig einsetzbar ist.
Die Spannweite der spitz zulaufenden Mutternflügel entspricht der Diagonale der Aufnahmeöffnung. Die Mutter wird entsprechend diagonal durch die Aufnahmeöffnung geführt. Nach dem Durchtritt der Mutter durch die Aufnahmeöffnung werden der umgebende Käfig und die Mutter um 45° gedreht und bis zu einem Anschlag in die Aufnahmeöffnung eingeschoben.
EP 1 846 664 B1 offenbart einen einstückigen Käfig für eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines Gegenstandes durch blindes Verschrauben mit einer Platte oder dergleichen, in der sich eine quadratische Montageöffnung befindet, welcher eine elastisch verformbare U-Form mit 4 Stegen aufweist, die in einem Winkel von 90° zueinander versetzt sind, zwischen sich in direktem Kontakt ein Gewindeteil aufnehmen wobei die Stege des Käfigs paarweise miteinander verbunden sind.
DE 198 60 434 C2 offenbart eine von vorne einsetzbare Käfigmutter mit einem Käfig und einer Mutter, wobei der Käfig einen Boden aufweist, von dem wenigstens zwei einander gegenüberliegende Seitenteile aufsteigen, die jeweils mindestens einen auswärts gerichteten Stützabschnitt tragen und an die ein Halteabschnitt angeschlossen ist.
Es ist wünschenswert, eine von vorne in ein Bauteil einsetzbare Befestigungsmutter verfügbar zu haben, welche wirtschaftlich herstellbar ist, welche nur einen geringen Bauraumbedarf einfordert, welche lageunabhängig einbaubar ist, welche mehrmals wiederverwendet werden kann und/oder welche einfach und sicher handhabbar ist.
Es ist Ziel der Erfindung, eine verbesserte oder zumindest weitere Lösung für eine als Käfigmutter ausgeführte Befestigungsmutter und die Verwendung einer solchen Befestigungsmutter vorzuschlagen, welche möglichst einen Teil der im Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet oder zumindest vermindert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mittels einer Befestigungsmutter gemäß einem Gegenstand mit Merkmalen der unabhängigen Patentansprüchen 1, 12 oder 13.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren angegeben.
Eine erfindungsgemäße Befestigungsmutter bestehend aus einem einstückig hergestellten Rahmen und einem in dem Rahmen gefangenen, einstückig hergestellten Gewindeteil ist zum Verschrauben eines Montageteiles mit einem Ausgangsbauteil vorgesehen, für Einbausituationen, in denen sowohl für das Anbringen der Befestigungsmutter als auch das Ausführen der Verschraubung lediglich ein Zugang von vorne gegeben ist, sodass die Befestigungsmutter in zumindest grob axialer Richtung bis zu einem Anschlag von vorne in eine Montageöffnung eingeführt wird und das Gewindeteil auch nach dem Einsetzen, im Rahmen axial geführt, für die Montage bewegbar bleibt.
Das Ausgangsbauteil weist an zumindest einer flachen Verbindungsstelle eine Montageöffnung zur Aufnahme der Befestigungsmutter auf, wobei die Größen der Montageöffnung und der Befestigungsmutter aufeinander abgestimmt sind. Nach dem Einsetzen der Befestigungsmutter von vorne ist eine Anlageseite des Gewindeteils, welche Kontaktflächen zur Übertragung von Haltekräften aufweist, der Rückseite des Ausgangsbauteiles zugewandt, wobei die Befestigungsmutter lageunabhängig verbaut werden kann und das Gewindeteil im verschraubten Zustand auf einer Anlageseite mit Kontaktflächen anliegt, die sich einander gegenüberliegend auf seiner gesamten Seitenlänge erstrecken.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsmutter ist darin zu sehen, dass eine sichere Klemmwirkung ohne die Gefahr eines Abrutschens gegeben ist, da die Kontaktflächen sich jeweils über die gesamte Seitenlänge von zwei gegenüberliegenden Seiten des Gewindeteiles erstrecken und die Führung des Gewindeteiles im Rahmen, insbesondere auch beim Einschraubvorgang, sicherstellt, dass die Kontaktflächen gleichmäßig sicher zur Anlage kommen. Die Kontaktflächen können dabei in ihrem Verlauf auch in Segmente unterteilt sein, beispielsweise durch einen oder mehrere Schlitze oder durch eine partielle Riffelung.
Weiterhin ist es im Hinblick auf eine wirtschaftliche Produktion der Befestigungsmutter vorteilhaft, dass die Befestigungsmutter aus lediglich zwei Einzelteilen herstellbar ist.
Die Befestigungsmutter kann lageunabhängig und werkzeuglos von vorne in die Montageöffnung eingesetzt werden, während das im Rahmen vormontierte Gewindeteil in seiner Position hinten zwischen in radialer Richtung federnd gelagerten Rastnasen und einer Querverbindung fixiert bleibt.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsmutter ist darin zu sehen, dass sie werkzeuglos in eine Montageöffnung einsetzbar ist und dass aufgrund der Arretierung des Gewindeteiles keine Gefahr besteht, dieses beim Einsetzvorgang zu verlieren. Hierdurch kann der Einsetzvorgang auch von wenig geübten Personen schnell und sicher erledigt werden.
Die Befestigungsmutter wird in eingestecktem Zustand radial außen von an Federelementen befindlichen Sperrflächen des Rahmens in der Montageöffnung des Ausgangsbauteiles gehalten. Diese Konstruktionsmerkmale der erfindungsgemäßen Befestigungsmutter sind als vorteilhaft zu betrachten, da hierdurch ein einfacher Einsetzvorgang und eine einfache Kontrolle des Sitzes realisiert werden kann. Ein Einschub der Befestigungsmutter bis zum Anschlag, eine passende Materialstärke des Ausgangsbauteiles vorausgesetzt, führt automatisch zu einer Arretierung der Befestigungsmutter in der Montageöffnung, ein Herausfallen der Befestigungsmutter aus der Montageöffnung, beispielsweise durch Erschütterungen bei der Fortführung der Montagearbeiten oder bei einer Überkopfmontage wird verhindert.
Die erfindungsgemäße Befestigungsmutter weist an den Seitenteilen des Rahmens Federelemente mit Sperrflächen auf, welche dem Anschlag des Bodens zugewandt sind und die zerstörungsfrei reversibel gegen die Kraft der Federelemente aufeinander zu nach innen bewegbar sind. Die Federelemente sind dabei integral in denselben beiden Seitenteilen des Rahmens ausgeführt, welche die zur Klemmung erforderliche Bewegung des Gewindeteils führen.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsmutter ist darin zu sehen, dass eine Arretierung der Befestigungsmutter ohne Schädigung, also beispielsweise ohne eine plastische Verformung der Federelemente herbeigeführt und wieder aufgehoben werden, so dass die Befestigungsmutter ohne Funktionsverlust nach einer Nutzung wieder aus einer Montageöffnung entnommen und mehrfach wiederverwendet werden kann.
Die Befestigungsmutter weist einen Rahmen mit einem umlaufend geschlossenen Boden auf, welcher mit Anschlägen versehen ist, welche Anschläge zur Anlage an die Vorderseite eines Ausgangsbauteiles vorgesehen sind.
Die Ausstattung der Befestigungsmutter mit Anschlägen ist zunächst vorteilhaft, da diese einen vollständigen Durchtritt der Befestigungsmutter durch die Montageöffnung verhindern.
Insbesondere ist aber ein besonderer Vorteil der Anschläge darin zu sehen, dass sie auch zur parallelen Ausrichtung der Längsachse der Befestigungsmutter zur Senkrechten der Montageöffnung dienen und die Befestigungsmutter so in eine passende Position zur Einführung einer Befestigungsschraube bringen.
Aufgrund der umlaufend um den Boden ausgeführten Anschläge, richtet sich die Befestigungsmutter bei einem gleichmäßigen Andrücken der Anschläge an das Ausgangsbauteil selbsttätig in der beschriebenen Weise aus.
Die Befestigungsmutter weist ein Gewindeteil auf, dessen äussere Länge zweier gegenüberliegender Seiten größer ist als die korrespondierende Länge einer Montageöffnung.
Als wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsmutter ist anzusehen, dass durch ein Gewindeteil, welches in einer Achsrichtung größer als die aufnehmende Montageöffnung ist, vergleichsweise großflächige und auch symmetrisch angeordnete Kontakt- bzw. Klemmflächen geschaffen werden können, welche eine hohe und sichere Haltewirkung der Befestigungsmutter gewährleisten.
Die Befestigungsmutter weist einen der Rahmen auf, welcher benachbart zum Boden als eine Anlagekontur ausgeformt ist, welche sich beim Einbau ohne Drehung der Befestigungsmutter in Bezug auf die Montageöffnung mit geringem Spiel in die Montageöffnung einfügt, ohne dass nach dem Einfügen noch eine Drehung des Rahmens in der Montageöffnung möglich ist.
Ein Vorteil der Befestigungsmutter ist darin zu sehen, dass eine Anlagekontur ein Mitdrehen der Befestigungsmutter beim Einschraubvorgang verhindert und so den Gebrauch eines Gegenhaltewerkzeuges überflüssig macht. Zusätzlich sorgt die Anlagekontur für einen passgenauen zentrierten Sitz der Befestigungsmutter in der Montageöffnung und erleichtert so das Zusammenführen von Befestigungsschraube und Gewindeteil.
Die Befestigungsmutter weist einen Rahmen auf, welcher im Wesentlichen von einem Boden und zwei sich axial erstreckenden Seitenteilen besteht, welche gegenüberliegend vom Boden durch eine Querverbindung miteinander verbunden sind.
Es ist als vorteilhaft anzusehen, dass der Rahmen mit seinen wesentlichen Komponenten Boden, Seitenteilen und Querverbindung ein geschlossenes Viereck bildet, da hierdurch eine hohe Stabilität erreicht wird, welche beispielsweise einen Transport und eine Lagerung von Rahmen oder von Befestigungsmuttern als loses Schüttgut erlaubt, ohne Deformierungen des Rahmens und damit einhergehende Mängel befürchten zu müssen.
Die Befestigungsmutter weist Sperrelemente, insbesondere Rastnasen, Sperrflächen und Federelemente auf, welche zerstörungsfrei reversibel mehrfach von einer freigebenden in eine sperrende Position bzw. von einer sperrenden in eine freigebende Position gebracht werden können, wobei die Federelemente, die Rastnasen, die Sperrflächen oder andere Bestandteile des Rahmens ohne plastische Verformung funktionieren.
Die reversibel und zerstörungsfrei betätigbaren Sperrelemente sind als vorteilhaft anzusehen, sie erlauben eine Mehrfachnutzung der erfindungsgemäßen Befestigungsmutter, insbesondere auch eine Rückführung des Gewindeteils in eine fixierte Position zwischen Rastnasen und Querverbindung durch das Lösen der Befestigungsschraube.
Die Befestigungsmutter weist ein grob plattenförmiges Gewindeteil mit Schrägen auf, welche das diagonale Einführen der Befestigungsmutter in die Montageöffnung vereinfachen. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsmutter ist in den Schrägen des Gewindeteiles zu sehen, da hierdurch das werkzeuglose Einsetzen der Befestigungsmutter in eine Montageöffnung mittels einer einfach beherrschbaren Kippbewegung ausgeführt werden kann. Durch die Ausgestaltung des Gewindeteils mit Schrägen können die Kontaktflächen, also die Klemmflächen des Gewindeteils größer ausfallen als bei einem Gewindeteil ohne Schrägen, bei gleicher Durchgangsfähigkeit der Befestigungsmutter durch die Montageöffnung.
Das Montageverfahren zur Befestigung eines Montageteils an einem Ausgangsbauteil weist ein diesen Montagevorgang vorbereitendes Einfügen eines Gewindeteils in einen Rahmen einer Befestigungsmutter auf, welcher so ausgeführt wird, dass das Gewindeteil relativ zur Gebrauchslage im Rahmen gedreht durch eine offene Seite des Rahmens in diesen eingeführt wird. Das Gewindeteil, sobald es sich im Inneren des Rahmens befindet und die gegenüberliegend zweite offene Seite durchtritt, um grob 90° zurück in die Gebrauchslage gedreht wird, wobei Seitenteile des Rahmens in Führungsnuten des Gewindeteils zum Eingriff kommen und das Gewindeteil unmittelbar daran anschließend in eine Position zwischen den Rastnasen und der Querverbindung verschoben wird, wo das Gewindeteil bis zum Einschraubvorgang der Befestigungsschraube arretiert gehalten wird.
Das weitere Montageverfahren sieht vor, die Befestigungsmutter von vorne in die Montageöffnung des Ausgangsbauteils einzuführen und nach dem Positionieren eines Montageteils durch das Einschrauben einer Befestigungsschraube in das Gewindeteil das Montageteil zu fixieren.
Das Festhalten des Gewindeteils in einer definierten Position im Rahmen und die definierte Position des Rahmens in der Montageöffnung sind als vorteilhaft abzusehen, da hierdurch das gerade Ansetzen einer Befestigungsschraube an das Gewindeteil sehr stark vereinfacht wird, bzw. überhaupt erst möglich wird. Das Gewindeteil wird durch den Rahmen in der Montageöffnung verdrehsicher zentriert und kann aufgrund der Fixierung zwischen Rastnasen und Querverbindung nicht wegkippen oder sich schräg stellen, so dass ein gerades Ansetzen und Eindrehen der Befestigungsschraube in das Gewindeteil gewährt ist. Ein gewindeschädigendes schräges Eindrehen der Befestigungsschraube in das Gewindeteil kann somit vermieden werden.
Nachfolgend wird die Erfindung in den Zeichnungen 1a bis 4b weiter erläutert, ohne den Schutzbereich auf die gezeigten Ausführungsbeispiele einzuschränken.
Die Figuren zeigen:

1a - in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter, bestehend aus einem Rahmen und einem Gewindeteil, wobei Rahmen und Gewindeteil getrennt dargestellt sind,
1b - in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter, bestehend aus einem Rahmen und einem Gewindeteil, wobei Rahmen und Gewindeteil zusammengefügt dargestellt sind,
2a - in einer perspektivischen Ansicht den ersten Schritt des Einführvorganges einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter zum Verbinden zweier Bauteile mit flachen Verbindungsflächen,
2b - in einer perspektivischen Ansicht den zweiten Schritt des Einführvorganges einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter zum Verbinden zweier Bauteile mit flachen Verbindungsflächen,
3a - in einer perspektivischen Vorderansicht eine schematische Darstellung einer Befestigungsmutter, in ein als Träger ausgeführtes Ausgangsbauteil eingeführt, vor dem Befestigen eines Montageteiles,
3b - in einer perspektivischen Rückansicht eine schematische Darstellung einer Befestigungsmutter, in ein als Träger ausgeführtes Ausgangsbauteil eingeführt, vor dem Befestigen eines Montageteiles,
4a - in einer perspektivischen Vorderansicht eine schematische Darstellung einer Verbindung eines Ausgangsbauteiles mit einem Montageteil durch eine erfindungsgemäße Befestigungsmutter und einer Befestigungsschraube und
4b - in einer perspektivischen Rückansicht eine schematische Darstellung einer Verbindung eines Ausgangsbauteiles mit einem Montageteil durch eine erfindungsgemäße Befestigungsmutter und einer Befestigungsschraube.

1a zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter 1, bestehend aus einem Rahmen 10 und einem Gewindeteil 30, wobei das Gewindeteil 30 und der Rahmen 10, zur besseren Erkennbarkeit von Details, getrennt dargestellt sind.
Der Rahmen 10 soll bevorzugt einstückig aus einem geeigneten Kunststoff, das Gewindeteil 30 bevorzugt einstückig aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein.
Der Rahmen 10, gebildet aus einem Boden 15, einer Anlagekontur 26, zumindest zwei Seitenteilen 20 und zumindest einer, dem Boden 15 gegenüber befindlichen Querverbindung 25, weist eine grob quaderförmige Körperform auf.
Der Boden 15 ist plattenförmig mit einer mittigen Öffnung 16 ausgeführt, welche Öffnung 16 zur Durchführung einer Befestigungsschraube vorgesehen ist.
Ein umlaufender Anschlag 17 des Bodens 15 ragt über die Grundfläche des Rahmens 10 hinaus. Der umlaufende Anschlag 17 ist dabei von zwei Ausnehmungen 18 unterbrochen.
Am Übergang vom Boden 15 zu den Seitenteilen 20 ist der Rahmen 10 zu einer Anlagekontur 26 ausgeformt.
Die Form der Anlagekontur 26 korrespondiert mit der Form der in den 2a bis 4b dargestellten Montageöffnung 41, welche zur Aufnahme der Befestigungsmutter 1 vorgesehen ist und dient einer präzisen und verdrehsicheren Positionierung der Befestigungsmutter 1 in der Montageöffnung 41.
Grob rechtwinklig an die Anlagekontur 26 und den Boden 15 angesetzt, benachbart zu den Ausnehmungen 18, sind zwei Seitenteile 20, welche an den dem Boden 15 gegenüberliegenden Enden mit einer Querverbindung 25 verbunden sind.
Die Querverbindung 25 weist dabei, ähnlich der Öffnung 16 des Bodens 15, eine Öffnung auf, welche beispielsweise den Durchgang eines Schraubenschaftes durch die Querverbindung 25 erlaubt.
Jedes Seitenteil 20 weist im gezeigten ersten Ausführungsbeispiel grob mittig ein keilförmiges Federelement 21 auf, welches in einer länglichen Aussparung des Seitenteils 20 untergebracht ist.
Das Verbindungsende, also die Keilspitze des Federelementes 21 ist mit dem Seitenteil 20 elastisch verbunden. Die dem Boden 15 zugewandte Basis des keilförmigen Federelementes 21 bildet eine Sperrfläche 22.
An der Innenseite, also der dem Inneren des Rahmens 10 zugewandten Seite, weist jedes Federelement 21 zumindest eine als Erhebung ausgebildete Rastnase 23 auf.
Das Gewindeteil 30 weist eine viereckige Grundform auf, wobei die Außenkontur des Gewindeteils 30 an den ersten Schmalseiten 37 der viereckigen Grundform zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Führungsnuten 35 aufweist.
Die Länge 1 L1 ist dabei größer bemessen als die korrespondierende Länge der in den 2a bis 4b dargestellten Montageöffnung 41 des Ausgangsbauteiles 40, so dass in verschraubtem Zustand Kontaktflächen 34 einer Anlageseite 33 des Gewindeteiles 30 an der rückseitigen Oberfläche des Ausgangsbauteils 40 anliegen.
Die mit einer vergleichsweise großen Grundfläche ausgebildeten Kontaktflächen 34 erstrecken sich im gezeigten Ausführungsbeispiel ohne Unterbrechung jeweils über die gesamte Länge L2 der einander gegenüberliegenden Schmalseiten 38, wodurch ein sicherer Sitz der Befestigungsmutter 1 im verschraubten Zustand erreicht wird. Die Länge 2 L2 ist geringfügig kleiner gewählt als die korrespondierende Länge der Montageöffnung 41.
Das Gewindeteil 30 weist mittig eine bevorzugt durchgängige Bohrung 31 auf, welche mit einem Gewinde 32 versehen ist. Das Gewinde 32 ist in dem gezeigten ersten Ausführungsbeispiel als metrisches Gewinde M5 zur Aufnahme einer korrespondierenden Befestigungsschraube ausgeführt und mit einer Fase versehen.
An den beiden zweiten Schmalseiten 38 der viereckigen Grundform des Gewindeteiles 30 sind Schrägen 36 angebracht, welche so dimensioniert sind, dass ein schräges Einführen der Befestigungsmutter 1 in eine Montageöffnung möglich wird. Der Vorgang des Einführens ist in den 2a und 2b ausführlich beschrieben.
In einem zweiten, nicht sichtbar dargestellten Ausführungsbeispiel, sind sowohl der Rahmen als auch das Gewindeteil der erfindungsgemäßen Befestigungsmutter aus einem Kunststoff hergestellt, um beispielsweise eine vollständige elektrische Isolierung zu erreichen.
In einem dritten, nicht sichtbar dargestellten Ausführungsbeispiel, weisen die Anlageflächen von Rahmen und Gewindeteil Riffelungen auf, um beispielsweise auch in Langlöchern einen sicheren Halt der Befestigungsmutter zu erreichen.
In einem vierten, nicht sichtbar dargestellten Ausführungsbeispiel, können die in 1a dargestellten Kontaktflächen 34 des Gewindeteils 30 durch einen oder mehrere Schlitze unterbrochen sein.
1b zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter 1, bestehend aus einem Rahmen 10 und einem Gewindeteil 30, wobei das Gewindeteil 30 und der Rahmen 10 einbaufertig zusammengefügt dargestellt sind.
Das Gewindeteil 30 wird solcherart in den Rahmen 10 eingesetzt, dass in die Führungsnuten 35 des Gewindeteils 30 die Seitenteile 20 des Rahmens 10 aufgenommen sind und insbesondere durch als Stege 24 ausgebildete Führungsflächen zueinander positioniert werden.
Die Abmessungen der Führungsnuten 35 und der Seitenteile 20 sind dabei so gewählt, dass eine Beweglichkeit des Gewindeteils 30 entlang der Längsachse des Rahmens 10 gegeben ist, das Gewindeteil 30 aber verdrehsicher und unverlierbar im Rahmen 10 gehalten wird.
Insbesondere sind auch die Federelemente 21 und die Rastnasen 23 der Seitenteile 20 so ausgeführt, dass das Gewindeteil 30 im unverschraubten Zustand zwischen den Rastnasen 23 und der Querverbindung 25 gehalten wird.
Erst während des Eindrehens einer Befestigungsschraube in das Gewindeteil 30 überwindet dieses aufgrund der Krafteinwirkung der sich eindrehenden Befestigungsschraube den Widerstand der Federelemente 21 und passiert die Rastnasen 23 in Richtung des Bodens 15.
2a zeigt in einer perspektivischen Ansicht den ersten Schritt des Einführvorganges einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter 1 zum Verbinden zweier Bauteile mit flachen Verbindungsflächen.
Es ist schematisch ein Ausgangsbauteil 40 dargestellt, mit genormten bzw. in der Größe auf die Befestigungsmutter 1 abgestimmten Montageöffnungen 41.
Ein bevorzugtes Lochmaß der Montageöffnung ist mit 9,5 x 9,5 mm angegeben.
Ein Ausgangsbauteil 40 kann beispielsweise ein Bestandteil eines Schaltschrankes sein, wobei eine erfindungsgemäße Befestigungsmutter 1 bevorzugt zur direkten oder indirekten Befestigung von Montageteilen, also beispielsweise elektronischen Bauteilen, an einem Ausgangsbauteil 40 innerhalb eines Schaltschrankes vorgesehen ist.
Eine Seitenlänge L1 des Gewindeteiles 30 ist, wie in 1 erläutert, größer als die korrespondierende Öffnungsweite der Montageöffnung 41.
Durch den geometrischen Aufbau der Befestigungsmutter 1 mit schmal ausgeführten Seitenteilen 20 und durch einen geeigneten Abstand zwischen einem Boden 15 und dem Gewindeteil 30 kann durch ein leichtes Neigen der Befestigungsmutter 1 um eine Kippachse K während des Einsteckens, das Einstecken der Befestigungsmutter 1 in die Montageöffnung 41 von vorne erfolgen, obwohl die Grundfläche des Gewindeteils 30 größer als die Grundfläche der Montageöffnung 41 ist, bzw. obwohl die in 1 dargestellte Seitenlänge LI des Gewindeteiles 30 größer ist als die entsprechende Länge der Montagöffnung 41.
Das Verfahren zum Einsetzen der Befestigungsmutter 1 in eine Montageöffnung 41 sieht vor, die Befestigungsmutter 1 relativ zur Senkrechten der Montageöffnung 41 schräg um eine Kippachse K geneigt, in die Montageöffnung 41 einzuführen, sodass das Gewindeteil 30 schräg in die Montageöffnung 41 eintaucht.
Diese Bewegung wird solange ausgeführt und durch eine Seitwärtsbewegung S der Befestigungsmutter 1 ergänzt, bis an der tiefer in die Montageöffnung 41 eingetauchten Seite der Befestigungsmutter 1 die Seitenteile 20, insbesondere die Stege 24, an der Innenwandung der Montageöffnung 41 anstoßen. Nun kann die Schrägneigung der Befestigungsmutter 1 relativ zur Senkrechten der Montageöffnung 41 durch eine Rückdrehung um die Kippachse K verringert werden und durch eine Weiterführung der Eintauchbewegung der Befestigungsmutter 1 in die Montageöffnung 41 das Gewindeteil 30 vollständig durch die Montageöffnung 41 passiert werden.
Dies gelingt, weil die Breite der Seitenteile 20 des Rahmens 10 sowie die Länge L1 und der Neigewinkel der Schrägen 36 des Gewindeteiles 30 so bemessen sind, das eine Passage durch die Montageöffnung 41 der zuletzt in die Montageöffnung 41 eintauchenden Seite des Gewindeteiles 30 so eben möglich ist.
Die Weiterführung der Einschubbewegung nach dem vollständigen Durchtritt des Gewindeteiles 30 durch die Montageöffnung 41 ist in 2b ausführlich erläutert.
2b zeigt in einer perspektivischen Ansicht den zweiten Schritt des Einführvorganges einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter 1 zum Verbinden zweier Bauteile mit flachen Verbindungsflächen.
Das Gewindeteil 30 und Teile des Rahmens 10 der Befestigungsmutter 1 haben in der gezeigten Ansicht die Montageöffnung 41 des Ausgangsbauteiles 40 bereits durchtreten. Die Befestigungsmutter 1 befindet sich während der dargestellten Einführbewegung in einer Ausrichtbewegung um die Anschläge 17 des Bodens 15 zum Ende der Einführbewegung gleichmäßig zur Anlage an das Ausgangsbauteil 40 zu bringen. Während der Einführbewegung werden Federelemente 21 aufgrund ihrer Keilform zunehmend nach innen gedrückt.
Möglich ist diese Bewegung der Federelemente 21 nur dann, wenn das Gewindeteil 30 sich, wie in 1b dargestellt, im vorgesehenen Bereich zwischen den Rastnasen 23 und der Querverbindung 25 befindet.
Mit fortschreitender Einführbewegung passieren die Federelemente 21 die Montageöffnung 41. Nach dem vollständigen Durchtritt durch die Montageöffnung 41 können die Federelemente 21 wieder ihre ursprüngliche Position relativ zu den Seitenteilen 20 einnehmen, wodurch die Sperrflächen 22 der Federelemente 21 auf der Rückseite des Ausgangsbauteiles 40 zur Anlage kommen und die Befestigungsmutter 1 in der Montageöffnung 41 arretieren.
Die Einführbewegung endet damit, dass die Anschläge 17 an der Oberfläche des Ausgangsbauteiles 40 anliegen.
Bei vollständig eingeführter Befestigungsmutter 1 liegt die passgenau zur Montageöffnung 41 ausgeführte Anlagekontur 26 an der Innenwandung der Montageöffnung 41 an und positioniert die Befestigungsmutter 1 und damit auch das Gewindeteil 30 mit geringem Spiel in einer definierten Position in der Montageöffnung 41.
Eine präzise Positionierung des Gewindeteils 30 relativ zur Montageöffnung stellt sicher, dass die Kontaktflächen 34 beim Einschraubvorgang beidseitig gleichmäßig auf dem Ausgangsbauteil 40 zur Anlage kommen und damit eine sichere Klemmwirkung erreicht wird.
Eine vollständig eingeführte Befestigungsmutter 1 ist in den 3a und 3b dargestellt und beschrieben.
3a zeigt in einer perspektivischen Vorderansicht eine, in ein Ausgangsbauteil 40 vollständig eingeführte Befestigungsmutter 1, vor dem Befestigen eines Montageteiles. In der Vorderansicht erkennbar dargestellt sind Anschläge 17, welche an der Vorderseite des Ausgangsbauteiles 40 anliegen und einen vollständigen Durchtritt der Befestigungsmutter 1 durch das Ausgangsbauteil 40 verhindern.
Das Gewindeteil 30 befindet sich erkennbar noch in seiner Ruheposition zwischen den nicht sichtbar dargestellten Rastnasen der Federelemente 21 und der Querverbindung 25.
3b zeigt in einer perspektivischen Rückansicht eine, in ein Ausgangsbauteil 40 eingeführte Befestigungsmutter 1, vor dem Befestigen eines Montageteiles.
In der Rückansicht eines Ausgangsbauteiles 40 mit einer vollständig eingeführten Befestigungsmutter 1 ist ein Federelement 21 erkennbar dargestellt, welches mit einer Sperrfläche 22 an der Rückseite des Ausgangsbauteiles 40 anliegt und somit die Befestigungsmutter 1 in der Montageöffnung 41 festhält.
Das Gewindeteil 30 befindet sich erkennbar noch in seiner Ruheposition zwischen den nicht sichtbaren Rastnasen der Federelemente 21 und der Querverbindung 25.
4a zeigt in einer perspektivischen Vorderansicht in einer schematischen Darstellung ein Ausgangsbauteil 40 an welchem mittels einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter 1 und einer Befestigungsschraube 51 ein Montageteil 50 befestigt ist. Die Befestigungsschraube 51 ist als Kopfschraube, besonders bevorzugt als Linsenkopfschraube ausgeführt, das Montageteil 50 weist eine nicht sichtbar dargestellte Bohrung zum Hindurchführen der Befestigungsschraube 51 auf.
4b zeigt in einer perspektivischen Rückansicht in einer schematischen Darstellung ein Ausgangsbauteil 40 an welchem mittels einer erfindungsgemäßen Befestigungsmutter 1 und einer Befestigungsschraube 51 ein Montageteil 50 befestigt ist. Die Eindrehbewegung der Befestigungsschraube 51 hat das Gewindeteil 30 im Rahmen 10 in Richtung des Ausgangsbauteiles 40 bewegt wobei sich Kontaktflächen 34 des Gewindeteiles 30 klemmend an die Rückseite des Ausgangsbauteiles 40 angelegt haben.
Somit sind die flachen Verbindungsflächen des Ausgangsbauteiles 40 und eines Montageteiles 50 fest miteinander verschraubt.
Bezugszeichenliste

1: Befestigungsmutter
10: Rahmen
15: Boden
16: Öffnung
17: Anschlag
18: Ausnehmung
20: Seitenteil
21: Federelement
22: Sperrfläche
23: Rastnase
24: Steg
25: Querverbindung
26: Anlagekontur
30: Gewindeteil
31: Bohrung
32: Gewinde
33: Anlageseite
34: Kontaktfläche
35: Führungsnut
36: Schrägen
37: erste Schmalseite
38: zweite Schmalseite
40: Ausgangsbauteil
41: Montageöffnung
50: Montageteil
51: Befestigungsschraube
L1: Länge 1
L2: Länge 2
K: Kippachse
S: Seitwärtsbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0681110 B1 [0003]
DE 202015005604 U1 [0004]
EP 1846664 B1 [0006]
DE 19860434 C2 [0007]

Claims

Befestigungsmutter (1), 1.1 bestehend aus einem einstückig hergestellten Rahmen (10) und einem in dem Rahmen (10) gefangenen, einstückig hergestellten Gewindeteil (30), zum Verschrauben eines Montageteiles (50) mit einem Ausgangsbauteil (40), 1.2 für Einbausituationen, in denen sowohl für das Anbringen der Befestigungsmutter (1) als auch das Ausführen der Verschraubung lediglich ein Zugang von vorne gegeben ist, 1.3 sodass als eine Montagevorbereitung die Befestigungsmutter (1) in zumindest grob axialer Richtung bis zu einem Anschlag (17) von vorne in eine Montageöffnung (41) eingeführt wird, um das Gewindeteil (30) axial im Rahmen (10) geführt bewegbar für die Montage bereitzustellen, 1.4 wobei das Ausgangsbauteil (40) an zumindest einer flachen Verbindungsstelle eine Montageöffnung (41), zur Aufnahme der Befestigungsmutter (1) aufweist, welche in ihrer Größe auf die Befestigungsmutter (1) abgestimmt ist oder umgekehrt, 1.5 wobei das Gewindeteil (30) nach dem Einsetzen von vorne der Rückseite des Ausgangsbauteils (40) zugewandt, eine Anlageseite (33) mit Kontaktflächen (34) aufweist, nämlich zur Übertragung von Haltekräften, dadurch gekennzeichnet dass, 1.6 die Befestigungsmutter (1) lageunabhängig verbaut werden kann und das Gewindeteil (30) im verschraubten Zustand auf der Anlageseite (33) mit Kontaktflächen (34) anliegt, die sich einander gegenüberliegend auf seiner gesamten Seitenlänge (L2) erstrecken.
Befestigungsmutter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, die Befestigungsmutter (1) lageunabhängig und werkzeuglos von vorne in die Montageöffnung (41) einsetzbar ist, während das im Rahmen (10) vormontierte Gewindeteil (30) in seiner Position hinten zwischen in radialer Richtung federnd gelagerten Rastnasen (23) und einer Querverbindung (25) fixiert bleibt.
Befestigungsmutter (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass, die Befestigungsmutter (1) in eingestecktem Zustand radial außen von an Federelementen (21) befindlichen Sperrflächen (22) des Rahmens (10) in der Montageöffnung (41) des Ausgangsbauteiles (40) gehalten wird.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, die Seitenteile (20) des Rahmens (10) dem Anschlag (17) zugewandte Sperrflächen (22) aufweisen, die zerstörungsfrei reversibel gegen die Kraft der Federelemente (21) aufeinander zu nach innen bewegbar sind und dass diese Federelemente (21) integral in denselben beiden Seitenteilen (20) des Rahmens (10) ausgeführt sind, welche die zur Klemmung erforderliche Bewegung des Gewindeteils (30) führen.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, der Rahmen (10) einen umlaufend geschlossenen Boden (15) als Anschlag oder mit Anschlägen (17) aufweist, welche Anschläge (17) zur Anlage an die Vorderseite des Ausgangsbauteiles (40) vorgesehen sind.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, die quer zur Länge (L2) liegende Länge (L1) des Gewindeteils (30) größer ist als die korrespondierende Länge der Montageöffnung (41), sodass es beim Verschrauben zur Anlage kommen muss.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, der Rahmen (10) benachbart zum Boden (15) als eine Anlagekontur (26) ausgeformt ist, welche sich beim Einbau ohne Drehung der Befestigungsmutter (1) in Bezug auf die Montageöffnung (41) mit geringem Spiel in die Montageöffnung (41) einfügt, ohne dass nach dem Einfügen noch eine Drehung des Rahmens (10) in der Montageöffnung (41) gestattet ist.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, der Rahmen (10) seitlich, ausgehend vom Boden (15), aus zwei sich axial erstreckenden Seitenteilen (20) besteht, welche, gegenüberliegend vom Boden (15) durch eine Querverbindung (25) miteinander verbunden sind.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, keilförmige Federelemente (21) jeweils mit einem Verbindungsende elastisch federnd mit dem aufnehmenden Seitenteil (20) verbunden sind und am jeweiligen freien Ende mit ihrer Basis dem Boden (15) zugewandt sind, welche Basis als Sperrfläche (22) ausgebildet ist, insbesondere integral jeweils in dem das Federelement (21) umrahmende Seitenteil (20) ausgeführt.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, Sperrelemente, insbesondere Rastnasen (23), Sperrflächen (22) und Federelemente (21) zerstörungsfrei reversibel mehrfach von einer freigebenden in eine sperrende Position bzw. von einer sperrenden in eine freigebende Position gebracht werden können, wobei die Federelemente (21), die Rastnasen (23), die Sperrflächen (22) und / oder andere Bestandteile des Rahmens (10) ohne plastische Verformung funktionieren.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, ein grob plattenförmiges Gewindeteil (30) seitlich zumindest zwei einander gegenüberliegende Führungsnuten (35) aufweist, welche jeweils ein Seitenteil (20) umgreifen, so dass das Gewindeteil (30) mittels der Führungsnuten (35) auf den Seitenteilen (20) geführt ist, mit ausschließlicher Freiheit in axialer Richtung.
Befestigungsmutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass, das grob plattenförmige Gewindeteil (30) Schrägen (36) aufweist, welche das diagonale Einführen der Befestigungsmutter (1) in eine Montageöffnung (41) vereinfachen, angeordnet insbesondere von radial außen nach radial innen ausschließlich über die gesamte Länge (L2) gleichmäßig bis auf die Breite der Seitenteile abfallend.
Herstellungsverfahren einer Befestigungsmutter (1) mittels eines Spritzgussverfahrens für den Rahmen (10) und eines Fertigungsverfahrens für ein metallisches Gewindeteil (30), gekennzeichnet durch, eine Konstruktionsweise des Rahmens (10) als geschlossener Rahmen, im Wesentlichen gebildet aus einem Boden (15), Seitenteilen (20) und einer Querverbindung (25), mit in radialer Richtung zwischen den Seitenteilen (20) eine Durchführung ausbildenden Öffnungen im Rahmen (10), wobei das Gewindeteil (30) zerstörungsfrei und zwangfrei radial durch den Rahmen (10) hindurch in den Rahmen (10) einlegbar ist.
Montageverfahren zur Befestigung eines Montageteils (50) an einem Ausgangsbauteil (40), aufweisend ein diesen Montagevorgang vorbereitendes Einfügen eines Gewindeteils (30) in einen Rahmen (10) einer Befestigungsmutter (1), Einführen der Befestigungsmutter (1) von vorne in eine Montageöffnung (41) des Ausgangsbauteils (40), Einschrauben einer Befestigungsschraube (51) in dieses Gewindeteil (30) zum Festziehen des Montageteils (50), dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeteil (30) relativ zur Gebrauchslage im Rahmen (10) geneigt durch eine offene Seite des Rahmens (10) in diesen eingeführt wird.
Montageverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeteil (30), sobald es sich im Inneren des Rahmens (10) befindet und die gegenüberliegend zweite offene Seite durchtritt, um grob 90° zurück in die Gebrauchslage gedreht wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenteile (20) des Rahmens (10) mit Führungsnuten (35) des Gewindeteils (30) korrespondieren.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeteil (30), insbesondere nachdem es mit seinen Führungsnuten in den Seitenteilen gemäß Anspruch 16 ans hintere Ende des Käfigs geglitten ist, in eine Position zwischen Rastnasen (23) und Querverbindung (25) verschoben wird, wo das Gewindeteil (30) bis zum Einschraubvorgang der Befestigungsschraube (51) arretiert gehalten bleibt.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfügevorgang zerstörungsfrei reversibel geschieht und trotz der geschlossenen Konstruktion des Rahmens (10) keine plastische Verformung des Rahmens (10) verursacht, in der vorteilhaften Ausführungsform nach Anspruch 17 ausgenommen das Überwinden der Rastnasen (23).
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzte Befestigungsmutter (1) um eine Kippachse (K) geneigt, schräg von vorne in die Montageöffnung (41) eingeführt wird, wobei nach dem Durchtritt einer ersten Schmalseite (38) des Gewindeteils (30) die Einführbewegung durch eine Seitwärtsbewegung (S) der Befestigungsmutter (1) in der Montageöffnung (41) ergänzt wird, bis Stege (24) der tiefer eingetauchten Seite des Rahmens (10) an die Innenwandung der Montageöffnung (41) anschlagen.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsetzbewegung der Befestigungsmutter (1) in die Montageöffnung (41) nach dem Durchtritt der ersten Schmalseite (38) des Gewindestückes (30) mit sich stetig verringernder Neigung der Befestigungsmutter (1) um die Kippachse (K) fortgeführt wird, bis der Anschlag (17) des Bodens (15) an der Oberfläche des Ausgangsbauteils (40) anliegt.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Einsetzbewegung keilförmige Federelemente (21) zunehmend von der Innenwandung der Montageöffnung (41) nach innen gedrückt werden, wobei nach dem Durchtritt der Federelemente (21) durch die Montageöffnung (41) diese wieder in ihre ursprüngliche Position relativ zum Rahmen (10) der Befestigungsmutter (1) zurückfedern und an den Federelementen (21) befindliche Sperrflächen (22) an der rückseitigen Oberfläche des Ausgangsbauteiles (40) zur Anlage kommen und so die Befestigungsmutter (1) in der Montageöffnung (41) arretieren.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindestück (30) während und nach der Einsetzbewegung zwischen Rastnasen (23), welche sich an Federelementen (21) befinden, und einer Querverbindung (25) des Rahmens (10) gehalten wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet dass, das Gewindeteil (30) auch nach dem Einsetzvorgang entlang der Längsachse des Rahmens (10) gegen den Widerstand der Federelemente (21) bewegbar bleibt.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmutter (1) ausschließlich bei korrekter Positionierung des Gewindeteils (30) zwischen den Rastnasen (23) und einer Querverbindung (25) in eine Montageöffnung (41) einführbar ist.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmutter (1) werkzeuglos und ohne Ausführung einer Drehbewegung von vorne in die Montageöffnung (41) einführbar ist.