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Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement für einen Gewindebolzen, welches einen ringförmigen Körper umfasst.
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Befestigungselemente der eingangs genannten Art sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und dienen dazu, an einem Gewindebolzen befestigt, d. h. festgelegt, zu werden. Dank der Ringform kann ein solches Befestigungselement den Gewindebolzen umgreifen. Eine axiale Querschnittsfläche des Befestigungselements kann eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur, beispielsweise eine eckige Außenkontur, aufweisen, um ein Befestigen des Befestigungselements, insbesondere mittels eines Werkzeugs, an dem Gewindebolzen zu erleichtern.
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Unter einem Gewindebolzen im Sinne der Erfindung wird ein zumeist länglicher Körper mit einem wendelartigen Gewindegang verstanden, welcher an einer Außenfläche eines zylindrischen Abschnitts des Körpers ausgebildet ist. Auch ein Grobgewindebolzen ist ein Gewindebolzen im Sinne der Erfindung. Der Gewindegang erstreckt sich spiralförmig, d. h. helixartig, mit einer bestimmten konstanten Steigung um den zylindrischen Abschnitt des Körpers. Eine Schraube ist ein weit verbreitetes Beispiel für einen Gewindebolzen.
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Ein zu dem Gewindebolzen korrespondierendes Befestigungselement kann einen ringförmigen Körper und einen wendelartigen Gewindegang mit identischer Steigung umfassen, welcher an einer Innenfläche eines zylindrischen Abschnitts des Körpers ausgebildet ist. Eine Schraubenmutter, kurz eine Mutter, ist ein weit verbreitetes Beispiel für ein solches Befestigungselement und weist zumeist eine axiale Querschnittsfläche in Form eines regelmäßigen Sechsecks auf.
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Das Befestigungselement wird an dem Gewindebolzen befestigt, indem zunächst das Innengewinde des Befestigungselements mit dem Außengewinde des Gewindebolzens in Eingriff gebracht wird. Dann wird das Befestigungselement relativ zu dem Gewindebolzen durch Drehen derart axial positioniert, dass es mit einem axialen Konterelement, beispielsweise einem von dem Gewindebolzen durchgriffenen und relativ zu dem Gewindebolzen axial festliegenden Bauteil, in Anlage ist. Schließlich wird das Befestigungselement durch weiteres Drehen gegen das axiale Konterelement einerseits und den Gewindebolzen andererseits reibschlüssig verspannt.
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Wenn der Gewindebolzen eine relativ zu der Steigung seines Gewindegangs große axiale Länge aufweist, ist zum axialen Positionieren des Befestigungselements eine Vielzahl von Umdrehungen erforderlich, was die Handhabung des Befestigungselements erschwert. Zudem können zum Befestigen ein oder mehrere Werkzeuge, beispielsweise ein Drehmomentschlüssel, erforderlich sein.
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Zur Erleichterung der Handhabung offenbart
TW 2017 36740 A als Befestigungselement eine Mutter, welche einen ringförmigen Körper mit einem Innengewinde und zwei separaten Umfangsabschnitten aufweist. Ferner umfasst die Mutter ein oder mehrere elastisch verformbare Klemmelemente mit einer Kreissegmentform, welche im montierten Zustand der Mutter jeweils in außenseitige Umfangsnuten der beiden Umfangsabschnitte eingreifen und dadurch die beiden Umfangsabschnitte verbinden.
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Diese Mutter kann daher ohne Drehen relativ zu dem Gewindebolzen axial positioniert werden, indem die beiden Umfangsabschnitte unmittelbar axial benachbart zu dem axialen Konterelement angeordnet und verbunden werden.
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Einen ähnlichen Ansatz verfolgt
DE 10 2004 058 252 A1 und offenbart eine Überwurfmutter, welche einen ringförmigen Körper mit einem Innengewinde und zwei separaten Umfangsabschnitten aufweist. Die beiden Umfangsabschnitte weisen an zueinander weisenden freien Enden jeweils zueinander korrespondierende Verbindungsmittel auf. Die Überwurfmutter umfasst also keine separaten Verbindungselemente.
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Dagegen offenbart
DE 10 2006 051 599 A1 ein System mit einem Bolzen und einem Befestigungselement mit einem ringförmigen Körper, wobei das Befestigungselement gegenüberliegend angeordnete und radial einwärts weisende elastisch verformbare Rastnasen aufweist, welche an eine innere Umfangsfläche des Körpers angeformt sind. Der Bolzen weist an seiner Außenseite gegenüberliegend angeordnete und sich axial erstreckende Führungsnuten auf, welche zu den Rastnasen korrespondieren und ein Aufschieben des Befestigungselements auf den Bolzen ohne Drehen erlauben. In den Nutböden sind jeweils axial beabstandet angeordnete Vertiefungen ausgebildet, welche Rastpositionen für die Rastnasen definieren. Zusätzlich weist der Bolzen an der Außenseite von den Führungsnuten ausgehende und sich in einer Umfangsrichtung mit einer Steigung oder ohne eine Steigung erstreckende Befestigungsnuten auf. Durch Drehen des Befestigungselements gelangen die Rastnasen mit den Befestigungsnuten in Eingriff, wodurch das Befestigungselement je nach Drehrichtung entweder unter einer axialer Spannung oder axial spannungslos verriegelt werden kann.
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Der Bolzen und das Befestigungselement sind demnach jeweils speziell und korrespondierend zueinander ausgebildet. Entsprechend ist das offenbarte Befestigungselement nicht an einem wie eingangs beschriebenen Gewindebolzen befestigbar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Befestigungselement zu schaffen, welches zum Verwenden mit Gewindebolzen geeignet und einfach handhabbar ist.
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Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Befestigungselement für einen Gewindebolzen, welches einen in einem geschlossenen Zustand ringförmigen Körper mit einer inneren Umfangsfläche umfasst. Das Befestigungselement ist ausgebildet, den Gewindebolzen in dem geschlossenen Zustand vollständig zu umgreifen. Das Befestigungselement entspricht in dem geschlossenen Zustand einem aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungselement.
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Erfindungsgemäß weist der Körper ein an der inneren Umfangsfläche angeordnetes und von der inneren Umfangsfläche radial einwärts vorstehendes elastisch verformbares Rastelement zum Eingreifen in einen wendelartigen Gewindegang des Gewindebolzens auf. Dank der Elastizität kann sich das zumindest eine Rastelement verformen, um einen effektiven Innendurchmesser des Befestigungselements reversibel zu vergrößern. Auf diese Weise wird ein einfaches Aufschieben des Befestigungselements auf den Gewindebolzen ermöglicht. Im Ergebnis lässt sich das Befestigungselement ohne Drehen axial an dem Gewindebolzen positionieren, d.h. in eine gewünschte Position relativ zu dem Gewindebolzen verschieben. Das zumindest eine Rastelement ist ausgebildet, ein Verschieben des Befestigungselements relativ zu dem Gewindebolzen in eine erste Richtung zu erlauben und in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung zu verhindern.
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Wegen des Eingreifens des zumindest einen Rastelements in den Gewindegang des Gewindebolzens kann das erfindungsgemäße Befestigungselement auch als eine Aufsteckmutter bezeichnet werden. Das zumindest eine elastisch verformbare Rastelement kann auch als ein Federelement bezeichnet werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Befestigungselement einen Kunststoff oder besteht aus einem Kunststoff und/oder umfasst das zumindest eine Rastelement einen Kunststoff oder besteht aus einem Kunststoff und ist an die innere Umfangsfläche angeformt und/oder umfasst das zumindest eine Rastelement ein Metall oder besteht aus einem Metall und ist an der inneren Umfangsfläche befestigt. Der Körper des Befestigungselements lässt sich aus Kunststoff kostengünstig herstellen, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens. Besonders einfach ist die Herstellung, wenn auch das zumindest eine Rastelement aus Kunststoff hergestellt und einstückig an den Körper des Befestigungselements angeformt ist. Zwar ist es in der Herstellung aufwändiger, das Befestigungselement mit einem Rastelement aus Metall zu versehen. Jedoch kann ein Rastelement aus Metall eine im Vergleich zu einem Kunststoff verbesserte elastische Verformbarkeit aufweisen und eine größere axiale Kraft aufnehmen.
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Idealerweise weist der Körper eine Mehrzahl von elastisch verformbaren Rastelementen auf. Auf diese Weise wird ein mehrfaches Eingreifen des Befestigungselements in den Gewindegang des Befestigungselements ermöglicht, was mit einer stärkeren Befestigung des Befestigungselements an dem Gewindebolzen, d. h. einer vergrößerten Haltekraft des Befestigungselements, einhergeht.
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Vorteilhaft sind die Rastelemente axial beabstandet zueinander und/oder in einer Umfangsrichtung des Befestigungselements nebeneinander angeordnet. Auf diese Weise wird eine optimale Ausrichtung und/oder axialsymmetrische Anordnung relativ zu dem Gewindebolzen erreicht. Das Befestigungselement ist optimal ausgerichtet, wenn sich eine Drehsymmetrieachse des Befestigungselements parallel zu einer Längsachse des Gewindebolzens erstreckt. Das Befestigungselement ist optimal axialsymmetrisch angeordnet, wenn eine Drehsymmetrieachse des Befestigungselements eine Längsachse des Gewindebolzens schneidet. Bei einer gleichzeitig optimalen Ausrichtung und axialsymmetrischen Anordnung des Befestigungselements relativ zu dem Gewindebolzen fallen die Drehsymmetrieachse des Befestigungselements und die Längsachse des Gewindebolzens zusammen.
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In vielen Ausführungsformen erstreckt sich das zumindest eine Rastelement in einer Umfangsrichtung des Befestigungselements. Mit anderen Worten ist das Rastelement länglich ausgebildet und derart angeordnet, dass es mit dem Gewindegang des Gewindebolzens entlang einem Umfangssegment in Eingriff gelangen kann. Der Eingriff des zumindest einen Rastelements erfolgt demnach eindimensional, was eine Befestigung des Befestigungselements an dem Gewindebolzen weiter verstärkt.
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Bevorzugt weist der Körper ein von einer axialen Stirnfläche des Körpers axial vorstehendes Eingriffselement auf. Das Eingriffselement kann mit einer in einer Anlagefläche eines axialen Konterelements ausgebildeten korrespondierenden Vertiefung in Eingriff gelangen. Das Eingriffselement ist derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass es eine Drehsymmetrie des Befestigungselements relativ zu dem axialen Konterelement bricht. Im Zusammenwirken mit der Vertiefung des axialen Konterelements verhindert das befestigte Eingriffselement ein Verdrehen des Befestigungselements relativ zu dem axialen Konterelement und wirkt einem selbständigen Lösen des Befestigungselements entgegen, bildet also als eine Verdrehsicherung.
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Der Körper kann einteilig ausgebildet sein. Die Einteiligkeit bietet Vorteile beim Herstellen des Befestigungselements. Beispielsweise ist ein einziges Spritzgusswerkzeug ausreichend, wenn der Körper des Befestigungselements aus einem Kunststoff besteht.
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In diesen Ausführungsformen weist der Körper vorteilhaft zwei Umfangsabschnitte und ein Scharnier auf, welches zueinander weisende erste freie Enden der beiden Umfangsabschnitte verbindet. Die beiden Umfangsabschnitte erlauben ein Öffnen und Schließen des ringförmigen Körpers des Befestigungselements in der Umfangsrichtung und damit ein zerstörungsfreies Lösen und radiales Trennen des Befestigungselement von dem Gewindebolzen. Dadurch wird ein mehrfaches Verwenden des Befestigungselements ermöglicht. Das Scharnier ist günstigerweise als ein Filmscharnier ausgebildet.
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Bevorzugt weist der Körper ferner an dem Scharnier gegenüberliegenden zweiten freien Enden der Umfangsabschnitte angeordnete zueinander korrespondierende Verbindungselemente auf. Die Verbindungselemente können an die zweiten freien Enden angeformt und ausgebildet sein, um ein Verschließen des Befestigungselements, d. h. ein Bilden eines ringförmigen Körpers, zu ermöglichen.
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In manchen Ausführungsformen umfassen die Verbindungselemente lösbare Rastelemente. Lösbare Rastelemente erlauben ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung zwischen den beiden zweiten freien Enden der Umfangsabschnitte und stellen eine Mehrfachverwendbarkeit des Befestigungselements sicher.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Befestigungselements besteht darin, dass es sich zum Befestigen an herkömmlichen Gewindebolzen eignet und insbesondere bei langen Gewindebolzen einfach handhabbar ist, was sich in einer geringen Montagezeit und einer Entbehrlichkeit von insbesondere teuren Werkzeugen wie Drehmomentschlüsseln zeigt. Ferner kann es kostengünstig hergestellt werden und für eine starke Befestigung sowie ein mehrfaches Verwenden ausgebildet sein.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Befestigungselement nach einer Ausführungsform der Erfindung in einem geschlossenen Zustand;
- 2 in einer perspektivischen Ansicht das in 1 gezeigte Befestigungselement in einem geöffneten Zustand;
- 3 in perspektivischen Ansichten eine Verwendung des in den 1 und 2 gezeigten Befestigungselements zum Verbinden zweier Bauteile;
- 4 in perspektivischen Ansichten eine Verwendung des in den 1 und 2 gezeigten Befestigungselements zum Lösen der in 3 gezeigten Verbindung.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Befestigungselement 10 nach einer Ausführungsform der Erfindung in einem geschlossenen Zustand. Das Befestigungselement 10 eignet sich für einen herkömmlichen Gewindebolzen und kann beispielsweise zum Herstellen von Fahrzeugen verwendet werden.
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Das Befestigungselement 10 umfasst einen ringförmigen Körper 12. Der Körper 12 ist einteilig ausgebildet und besteht aus einem Kunststoff, kann aber in alternativen Ausführungsformen neben Kunststoff auch weitere Materialien umfassen. Der Körper 12 weist zwei Umfangsabschnitte 13 und ein Scharnier 18 auf, welches beispielhaft als ein Filmscharnier ausgebildet ist und zueinander weisende erste freie Enden der beiden Umfangsabschnitte 13 verbindet. Ferner weist der Körper 12 an zweiten freien Enden der Umfangsabschnitte 13, welche dem Scharnier 18 in der Umfangsrichtung 11 gegenüberliegend angeordnet sind, zueinander korrespondierende Verbindungselemente 19 auf. Die Verbindungselemente 19 umfassen beispielhaft lösbare Rastelemente, können aber auch abweichend ausbildet sein.
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Der Körper 12 weist weiterhin eine innere Umfangsfläche 14 und zumindest ein elastisch verformbares Rastelement 15 zum Eingreifen in einen wendelartigen Gewindegang eines Gewindebolzens auf. Das zumindest eine Rastelement 15 ist an der inneren Umfangsfläche 14 angeordnet und steht von der inneren Umfangsfläche 14 radial einwärts vor. Bei dem beispielhaft abgebildeten Befestigungselement 10 weist der Körper 12 eine Mehrzahl von elastisch verformbaren Rastelementen 15 auf, die sich jeweils in einer Umfangsrichtung 11 des Befestigungselements 10 erstrecken.
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Die Rastelemente 15 bestehen aus einem Kunststoff und sind an die innere Umfangsfläche 14 angeformt. Alternativ können Sie neben Kunststoff auch weitere Materialien umfassen. In noch anderen Ausführungsformen können die Rastelemente 15 ein Metall umfassen oder aus einem Metall bestehen und an der inneren Umfangsfläche 14 befestigt sein.
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Die Rastelemente 15 sind axial beabstandet zueinander angeordnet. Jeweils zwei Rastelemente 15 sind in der Umfangsrichtung 11 des Befestigungselements 10 nebeneinander angeordnet, wobei jeder Umfangsabschnitt 13 jeweils ein Rastelement 15 aufweist. Die Rastelemente 15 können bezogen auf die Axialrichtung äquidistant angeordnet sein, wobei insbesondere ein Abstand zwischen zwei benachbarten Rastelementen 15 einem axialen Abstand zwischen axial benachbarten Abschnitten eines Gewindegangs des Gewindebolzens entsprechen kann.
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Ferner weist der Körper 12 zwei von einer axialen Stirnfläche 16 des Körpers 12 axial vorstehende Eingriffselemente 17 auf, welche bezogen auf eine Drehsymmetrieachse des Körpers 12 gegenüberliegend angeordnet sind. Die Eingriffselemente 17 sind in der Figur verdeckt und nicht sichtbar. In anderen Ausführungsformen weist das Befestigungselement 10 ein einziges Eingriffselement 17 oder mehr als zwei Eingriffselemente 17 auf.
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2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das in 1 gezeigte Befestigungselement 10 in einem geöffneten Zustand.
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3 zeigt in perspektivischen Ansichten eine Verwendung des in den 1 und 2 gezeigten Befestigungselements 10 zum Verbinden zweier Bauteile 30, 40. Ein erstes Bauteil 30 wird bereitgestellt, welches einen Gewindebolzen 31 mit einem an einer Außenfläche des Gewindebolzens 31 ausgebildeten wendelförmigen Gewindegang 32 aufweist. Ein zweites Bauteil 40 wird bereitgestellt, welches einen Durchlass 41 für den Gewindebolzen 31 des ersten Bauteils 30 und zwei bezogen auf den Durchlass 41 gegenüberliegend angeordnete zu den beiden Eingriffselementen 17 des Befestigungselements 10 korrespondierende Vertiefungen 42 aufweist. Allgemein muss eine Anzahl der Vertiefungen 42 des ersten Bauteils 30 mindestens gleich einer Anzahl der Eingriffselemente 17 des Befestigungselements 10 sein. Die beiden Bauteile 30, 40 werden relativ zueinander derart angeordnet, dass der Gewindebolzen 31 den Durchlass 41 durchgreift.
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Das Befestigungselement 10 wird geschlossen, wobei die Verbindungselemente 19 miteinander verrasten. Dann wird das geschlossene Befestigungselement 10 auf den Gewindebolzen 31 aufgeschoben und axial derart positioniert, dass die Eingriffselemente 17 in die Vertiefungen 42 eingreifen und das Befestigungselement 10 mit dem Bauteil 40 in Anlage ist. In dieser axialen Position greifen die Rastelemente 15 in den Gewindegang 32 des Gewindebolzens 31 ein, wodurch das Befestigungselement 10 an dem Gewindebolzen 31 befestigt wird.
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4 zeigt in perspektivischen Ansichten eine Verwendung des in den 1 und 2 gezeigten Befestigungselements 10 zum Lösen der in 3 gezeigten Verbindung. Zunächst werden die Verbindungselemente 19 gelöst. Dann wird das Befestigungselement 10 geöffnet und von dem Gewindebolzen 31 getrennt. Anschließend können die Bauteile 13, 14 voneinander getrennt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Befestigungselement
- 11
- Umfangsrichtung
- 12
- Körper
- 13
- Umfangsabschnitt
- 14
- innere Umfangsfläche
- 15
- Rastelement
- 16
- Stirnfläche
- 17
- Eingriffselement
- 18
- Scharnier
- 19
- Verbindungselement
- 30
- erstes Bauteil
- 31
- Gewindebolzen
- 32
- Gewindegang
- 40
- zweites Bauteil
- 41
- Durchlass
- 42
- Vertiefung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- TW 201736740 A [0007]
- DE 102004058252 A1 [0009]
- DE 102006051599 A1 [0010]
