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Befestigungselement Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement,
welches gekezzeichnet ist durch eine zylindrische Buchse mit radialen Bohrungen,
deren Achse in einer gemeinsamen, zur Achse der zylindrischen Buchse senkrecht stehenden
Ebene liegen, sowie mit einem Innengewinde in der inneren Wand der Buchse, wobei
in den Bohrungen Kugeln angeordnet sind, deren Durchmesser um ein geringes Mass
kleiner ist, als der Durch messer der Bohrungen und im Gewinde ein mit einem Aussen-Gewinde
versehener Einsatzteil eingeschraubt ist, welcher eine zu seiner Achse schräge Rotationsfläche
aufweist, die der Herbeiführung einer radialen Bewegung der Kugeln in Abhängigkeit
von einer Schraubbewegung des Einsatzteiles im Gewinde der Büchse dient.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungaeltrment, welches einer
leicht lösbaren Befestigung bzw. Verbindung von Teilen aus Metall, Holz, Kunststoff
usw. dient.
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Die bekannten Befestigungselemente für diesen Zweck wie z.B.
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verschiedene Riegel und ähnliche Organe sind verhältnismässig teuer
und kompliziert. Sie messen meistens an einem der zusaininenwirkenden Teile z.B.
angelötet, angeschweisst oder festgeschraubt werden, wac3 zusätzliche Kosten verursacht.
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Die Erfindung hat die Schaffung eines billigen und möglichst universalen
Befestigungselemntes zum Ziel, welches leicht anzubrigen ist und auch einfach betätigt
werden kann. So soll das Element z.B. rascher als eine Schraube, durch einen Bruchteil
einer vollen Umdrehung und mit einfachem Werkzeug, z.B. einem Schraubenzieher oder
einer Münze oder sogar ohne Werkzeug gelöst oder befestigt werden können. Das Befestigungselement
soll dabei zur Verbindung von zwei Teilen mit durchgehenden Bohrungen wie auch zur
Befestigung eines Teiles mit durchgehender Bohrung auf einem Teil mit Sackloch geeignet
sein.
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Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter
Ausfunrungsbeispiele des Befestigungs elementes erläutert. Es zeigern: Fig.l einen
Schnitt einer Ausfiihrwig eines erfindungsgemässen Elementes im Zustand mit einge;ogenen
Kugeln, in gegen-Ueber der natürlichen Grösse vergrössertem Massstab, Fig.2 das
Element nach der Fig.1 mit den Kugeln in Punktions-Stellung, und zwar in zwei Anwendungsfällen,
Fig.3
eine andere Ausführung des erfindungsgemässen Elementeesebenfalls in Funktionsstellung
entsprechend zwei Anwendungsfällen, Fig.4 einen Teilschnitt mit Teilansicht einer
weiteren Ausführung des Befestigungselementes, Fig.5 einen Teilschnitt des unteren
Endes einer weiteren Ausführung des Befestigungselementes, die Figuren 6 und 7 uwei
weitere Ausführungen des erfindungsgemässen Befestigungselementes, in gegenüber
den Figuren 1 bis 4 verkleinertem Massstab.
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Das in der Fig.l dargestellte Befestigungselement, das gegenüber der
naturlichen Grösse stark vergröseert dargestellt ist, enthält eine zylindrische
Büchse 1, die ein Innengeuinde 2 aufweist, in welchem ein mit einem Aussengewinde
3 versehener Einsatzteil 4 eingeschraubt ist. Die Biichse ist mit radialen Bohrungen
5 versehen, in denen mit geringem Spiel Kugeln 6 geführt sind. Die Bohrungen 5 haben
eine gemeinsame Achse, welche die Längsachse der Büchse 1 senkrecht schneidet, Aussen
ist die Büchse mit zwei zylindrischen Flächen 7 und 8 versehen, die um ein geringes
Mass voneinander abweichende Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser der zylindrischen
Fläche 7 ist so gewählt, dass er mit einer normalen Bohrung des entsprechenden Durchmessers
einen Pressitz bildet. Die Fläche 8 hat hingegen gegenüber einer derartigen Bohrung
ein Untermass. Die Büchse ist an einem Ende mit einem vorzugsweise runden Flansch
9, am anderen Ende mit einem Boden 10 versehEn. Der Boden 10, welcher von unten
die Büchse verschliesst, ist mit einer Bohrung 11 versehen, deren Durchmesser kleiner
ist als der Durchmesser des Gewindes 2.
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Die Bohrungen 5 sind am Ende mit durch Stauchen deformierten Rändern
12 versehen, die ein Herausfallen der Kugeln 6 aus den Bohrungen 5 z.B. während
der Manipulation mit dem Element verhindern sollen.
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Der Einsatzteil 4, welcher mit einem Gewinde 3 im Innengewinde 2 der
Büchse 1 eingeschraubt ist, ist anschliessend an das Gewinde mit einer konischen
Fläche 13 versehen, welche einen Uebergang zu einem zylindrischen Zapfen 14 bildet
und einen Neigungswinkel tto von ungefähr 450 aufweist. Der Durchmesser des zylindrischen
Zapfens 14 ist grösser als der Durchmesser der Bohrung 11. An den Zapfen 14 schliesst
sich ein verjüngter Teil 16 an, welcher durch die Bohrung 11 durchgeführt ist. Zwischen
den Teilen 14,16 besteht eine Schulter 15, welche die Bewegung des Einsatzteiles
4 in der Pig.l nach unten begrenzt. Der verjüngte Teil 16 ist mit einem durch Vernietung
gestauchten Teil 17 mit grösserem Durchmesser versehen, welcher die Bewegung des
Einsatzteilee 4 in der Richtung nach oben begrenzt. An seinem äusseren Ende ist
der Einsatzteil 4 mit einem Schlitz 18 für einen Schraubenzieher oder eine Muaze
versehen.
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Dae in der Fig.l dargestellte Befestigungselement befindet sich in
seiner unbetätigten Stellung, in welcher es z.B.
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geliefert wird. Der Einsatzteil 4 befindet sich in seiner äusseren
Endstellung, d.h. er sit bis zum durch den Teil 17 gebildeten-Anschlag aus der Büchse
1 herausgeschraubt. Die Kugeln 6 sind eingezogen, eo dass sie sich innerhalb des
durch die Fläche 8 gegebenen Umrisses befinden.
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In der Fig.2 ist das Befestigungselement nach der Fig.1 in seiner
Funktionsstellung dargestellt. Der Einsatzteil 4 ist in der Büchse 1 eingeschraubt
und drückt durch seine konische Fläche 13 die Kugeln 6 nach aussen. Gemäss der linken
Hälfte der Fig.2 wird das Befestigungselement zur Befestigung eines flachen Teiles
20 auf einem ebenfalls flachen Teil 21 verwendet. Es kann sich z.B. um die Befestigung
eines metallischen Deckels auf einer dünnen metallischen Wand z.B. aus Blech handeln.
Der Abstand der Achse der Bohrung 5 von der unteren Fläche des Flansches 9 ist dabei
so gewählt, dass sich diese Achse etwas unterhalb der unteren Fläche des Teiles
21 befindet. Durch die radial nach aussen wirkende Kraft der Kugeln 6 entsteht daher
eine axiale Komponente, durch welche die beiden Teile 20 und 21 aneinander gepresst
werden.
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Gemäss der rechten Hälfte der Figur dient das Befestigungselement
zur Befestigung des flachen Teiles 20 auf einem vollen Teil 22 aus Holz mit einer
Sacklochbohrung unter Verwendung einer Büchse 23 mit einer Bohrung 24. In diesem
Falle sind die Kugeln 6 durch die radial nach aussen wirkende Kraft in der Wand
der Bohrung 24 eingepresst und verhindern somit ebenfalls ein lösen des Teiles 20
vorn Teil 22.
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In der Fig.3 ist eine andere Ausführung des Befestignngselementes
dargestellt, die zur gegenseitigen BefestiguFg von verhältnismässig dünnen Teilen
dient. Diein der Fig.3 dargestellte Büchse 31, die im übrigen genau der Büchse 1
aus
der Fig.l entspricht, ist mit Bohrungen 32 versehen, die sich näher zum Flansch
33 befinden. In der Büchse 31 befindet sich ein Einsatzteil 34, welcher mit einem
ringförmigen Einschnitt 35 versehen ist, dessen Flanke durch eine konische Fläche
36 gebildet ist, welche der konischen Fläche 13 entspricht. Die entgegengesetzte
F1 d çe 37 des Einschnittes 35 hat vorzugsweise ein Profil in der Form eines Kreisbogens,
dessen Form sich an die Form der Kugeln anschniegt und eine schmale Ausbildung des
Einschnittes 35 gestattet.
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Gemäss der linken Hälfte der Figur 3 wird ein dünnes Blech 38 mit
einem etwas stärkeren Blech 39 verbunden. Zur Anpassung an die dünnen Blechstärken
ist unter dem Flansch 33 des Befestigungselementes ein Distanzring 40 unterlegt.
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Gemäss der rechten Seite der Figur 3 werden miteinander zwei stärkere
Bleche 41 und 42 verbunden. Um das gleiche Befestigungselement wie für die dünnen
Bleche 38,39 verwenden zu können, ist das Blech 41 mit einer Versenkung 43 versehen.
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In der Fig.4 ist schliesslich-eine Ausfubrung des erfindungsgemässen
Befestigungselementes dargestellt, deren Anwendungsbereich bezogen auf die Dicke
der miteinander zu verbindenden Teile zwischen den Bereichen der Ilusführungen nach
den Figuren 1 und 3 liegt. Die in der Fig.l dargestellte Büchse 51, welche im übrigen
den Büchsen 1 und 31 entspricht, ist mit Bohrungen 52 versehen, deren Abstand von
der unteren Fläche des Flansches 53 kleiner ist'als der entsprechende Abstand bei
der Ausführung nach der Fig.l, jedoch grösser ist als der
Abstand
beider Ausführung nach der Fig.3. In der Büchse 51 ist ein Einsatzteil 54 eingeschraubt,
der einen ringförmigen Einschnitt 55 aufweist, welcher bezüglich seiner Form dem
Einschnitt 35 nach der Fig.3 entspricht. Entsprechend der Lage der Bohrungen 52
ist auch der Einschnitt 55 gegenüber dem Einschnitt 53 gemäss der Fig.4 etwas nach
unten versetzt.
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In der Fig.5 ist eine abgeänderte Ausfiihrung des unteren Endes des
Zapfens 14 dargestellt, wobei die übrigen Teile mit dem Bezugszeichen gemäss der
Fig.l bezeichnet sind. Gemäss der Fig.5 ist der verjüngte Teil 16 mit einer Nut
60 versehen, in welcher sich ein Federring 61, z.B. nach der Art eines Seegerringes
befindet. Der Ring 61 liefert in diesem Palle die Anschlagfläche, welche der Begrenzung
der Bewegung des Einsatzteiles nach oben dient.
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Im rechten Teil der Fig.4 sind einige Masse eingetragen, mit deren
Hilfe Massangaben einer typischen Grösse des erfindungsgemässen Elementes möglich
sind. So hat ein Befestigungselement der Nenngrösse 10 mm folgende Masse: A 10 +°
°3 +0,07 B . . . . . . . . . . . . . . 10 0,2 -0,3 C . . . . . . .. . . . . . .
12 D . . . . . . . . . . . . . . M8 E . . . . . . . . . . . . . . 1 3, 5 Das Mass
F ist verschieden je nach der grossen gemeinsamen Dicke G der miteinander zu verbindenden
Teile, für die das
Element bestimmt ist. Es kann der folgenden Tabelle
entnommen werden: Dicke G F Fig.
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1,5 - 3 mm 2,5 mm 3 3 - 5,5 mm 4,5 m;n 4 5,5 - 9 mm 7 mm 1, 2 Durchmesser
der Kugeln d = 3 mm.
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Obwohl bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausfhrung jeweils
zwei Kugeln verwendet werden, ist es im Prinzip möglich, auch eine grössere Anzahl
von Kugeln zu verwenden. Es hat sich jedoch erwiesen, dass die kleinat mögliche
Anzahl von Kugeln, nämlich zwei in Gegenrichtung drückende Kugeln die besten Resultate
bei der Befestigung liefert. Die dargestellte Ausführung des Gewindes hat den Vorteil,
dass das Gewinde, obwohl es verhältnismässig grob ist, gute selbsthemmende Eigenschaften
aufweist, so dass das erfindungagemässe Befestigungselement gegen eine Lockerung
auch bei Erschütterungen gesichert ist. Dabei genügt zum Lösen oder zum Befestigen
des Elementes eine geriagfUgige Bewegung des Einsatzteiles, die ungefähr einem Viertel
der Drehung entspricht. Diese Bewegung kann mit einem Schraubenzieher oder z.B.
einer Münze, die in den Schlitz des Einsatzteiles eingeführt wird, durchgeführt
werden.
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In den Figuren 6 und 7 sind zwei weitere mögliche AusfUhrungen des
Befestigungselementes dargestellt, und zwar in gegenüber den Figuren 1 bis 4 verkleinertem
Massstab.
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In der Fig.6 ist ein Befestigungselement dargestellt, welches im wesentlichen
den Befestigungselementen nach den Figuren 1 bis 4 entspricht. Von diesen Befestigungselementen
unterscheidet es sich dadurch, dass sich der Flansch 62 auf einer Seite befindet,
die der Seite entgegengesetzt ist, von welcher das Element betätigt wird. Das Element
enthält einen Einsatzteil 63, dessen Bewegung im Gewinde einer Büchse 64 in der
Richtung nach oben durch eine Einprägung 65 im Rand der Büchse begrenzt ist. Der
Boden der Büchse 64, welcher sich an den Flansch 62 anschliesst, kann daher voll
sein.
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Das Befestigungselement 71 aus der Fig.7 ist mit einem Einsatzteil
72 versehen, welcher einen gerändelten Knopf 73 aufweist. Zur Betätigung dieses
Befestigungselementes wird der Knopf 73 von Hand gedreht. Es ist daher kein besonderes
Werkzeug zu seiner Betätigung erforderlich.
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Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung verschiedene Aenderungen
der als Beispiel dargestellten Ausfifliruagen möglich sind. So kann der Winkel ob
der konischen Fläche einen anderen Wert als 450 haben. Es braucht auch nicht eine
konische Fläche zur Bewegung der Kugeln nach aussen vorgesehen werden, es kann sich
unter Umständen auch eine andere z.B. gewölbte Fläche als vorteilhaft erweisen.
Versuche haben jedoch gezeigt, dass mit einer konischen Fläche mit dem Konuswinkel
von 450 die besten Resultate bezüglich eines kurzen Betätigungsweges und einer grossen
Sicherheit gegen unbeabsichtigtes lösen des Elementes ero zielt werden.
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Was die Befestigung des Befestigungselementes in einem der zu verbindenden
Teile betrifft, so sind ausser der dargestellten Pressitzverbindung auch andere
Verbindungen denkbar. So karm z.B. die äußere Fläche der Büchse an der erforderlichen
Stelle mit einer Rändelung versehen sein, die z.B. zum Einschlagen ins holz geeignet
ist. Auch sind verschiedene andere Möglichkeiten einer Aufrauhung der Oberfläche
denkbar, die z.B. zum Einkleben des Elementes in einer Kunststoffplatte dienen können.
Für metallische Teile hat sich jedoch die in den Figuren dargestellte Pressitzverbindung
als die beste und billigste Lösung erwiesen. Ein mit einem Flansch versehenes Befestigungselement
z.B. nach den Figuren braucht jedoch nicht in einem der Teile befestigt zu sein.
Es kann auch durch beide mit Spiel durchführbar sein.
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Zur Betätigung des Elementes sind ausser dem dargestellten Schlitz
für einen Schlaubenzieher und dem in der Fig.7 dargestellten Knopf noch andere Ausführungen
denkbar. So kann z.B. der Schlitz durch einen Kr*uzschlitz, einen Innenvierkant,
Innensechskant U8t ersetzt werden. Der Knopf 73 aus der Fig.7 kann durch einen Hebel,
eine Klinke, einen sternartigen Griff usw. ersetzt werden.