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Die
Erfindung betrifft ein Montageelement mit einem Verbindungszapfen
und einer Befestigungshülse,
wobei die Befestigungshülse
in einer Bohrung eines Werkstückes
festlegbar ist, wobei der Verbindungszapfen in einer Aufnahme der
Befestigungshülse
in einer Vorsteck-Position gehalten ist, wobei der Verbindungszapfen
einen Anschlag aufweist, der in der Vorsteck-Position an einem Absatz der
Befestigungshülse
anliegt und dabei an diesem in Richtung der Einschiebebewegung des
Verbindungszapfens in die Befestigungshülse anliegt, und wobei die
Befestigungshülse
im Bereich des dem vorgesteckten Verbindungszapfens abgekehrten
freien Endes wenigstens zwei Halteschenkel aufweist.
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Ein
Montageelement mit einem Verbindungszapfen und einer Befestigungshülse dieser
Art ist aus der
US 4,405,272 bekannt.
Bei diesem bekannten Montageelement verstellt der Verbindungszapfen
alle Halteschenkel der Befestigungshülse radial nach außen. Der
vorgesteckte Verbindungszapfen kann beim Transport des Montageelementes
aus der Vorsteck-Position weiter in die Befestigungshülse eingeschoben
werden. Dann kann die Befestigungshülse nicht mehr ohne weiteres
in die Bohrung des Werkstückes
eingesetzt werden.
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Auch
aus der
DE 198 21
994 A1 ist ein Montageelement mit einem miederartigen Verbindungszapfen
bekannt, der in eine Vorsteck-Position in einen Körper mit
zwei elastischen Halteschenkeln einrastbar ist. Diese Rastverbindung
bringt für
den Transport eine Art Vormontage, bei der jedoch der Halt des Verbindungszapfens
in dem Körper
nicht besonders fest ist und sich unbeabsichtigt lösen kann. Erst
wenn der Verbindungszapfen in die Endstellung im Körper gebracht
ist, dann bringt eine doppelte Verrastung einen ausreichend festen
Halt des Verbindungszapfens im Körper.
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Ähnlich sind
die Verhältnisse
bei einem Montageelement nach der
US
5,568,675 Verbindungszapfen und Befestigungshülse bilden
im Prinzip eine vorbereitete Nietverbindung, um ein plattenförmiges Zusatzteil
mit einem plattenförmigen
Werkstück
zu verbinden. Dabei wird das vormontierte Montageelement in fluchtende
Bohrungen von Zusatzteil und Werkstück eingeführt. Der Verbin- dungszapfen
ist kein Teil eines Beschlagteiles.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung ein Montageelement zu schaffen, das einfach
und zuverlässig
vormontiert und aus der Vorsteck-Position in die Bohrung eines Werkstückes eingeführt werden
kann und darin festgehalten ist.
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Das
Montageelement mit einem Verbindungszapfen und einer Befestigungshülse ist
nach der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 aufgeführte Merkmalskombination
gekennzeichnet.
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Bei
dieser Ausgestaltung werden die Halteschenkel der Befestigungshülse aus
der Vorsteck-Position erst dann in die Endmontagestellung verschwenkt,
wenn der Verbindungszapfen die Vorsteck-Position voll verlassen
hat. Dies ist nur dann der Fall, wenn die Halteschenkel der Befestigungshülse beim
Einführen
in die Bohrung des Werkstückes
aufeinander zubewegt werden.
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Hierbei
kann das Montageelement auch inbesondere dergestalt sein, dass die
Befestigungshülse
zumindest bereichsweise mit einem Längsschlitz versehen ist, dass
der Längsschlitz
mittels des Spannelementes überbrückt ist,
und dass das Spannelement quer zur Längserstreckung des Längsschlitzes dehn-
oder verstellbar ist. Das Spannelement kann dabei einteilig mit
der Befestigungshülse
verbunden, beispielsweise angespritzt sein.
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Eine
bevorzugte Erfindungsausgestaltung sieht vor, dass der Verbindungszapfen
bei aufgehobener formschlüssiger
Verbindung zwischen Verbindungszapfen und Befestigungshülse (Absatz
des Verbindungszapfens und Anschlag der Be festigungshülse) an
einer Formfläche
der Befestigungshülse gehalten
ist, wobei die an der Formfläche
erzeugte Haltekraft grösser
ist, als die zum Einsetzen der Befestigungshülse in die Bohrung des Werkstückes erforderliche
Fügekraft.
Diese Massnahme stellt sicher, dass der Verbindungszapfen nicht
in die Befestigungshülse
eingedrückt
werden kann, bevor diese vollständig
in die Bohrung des Werkstückes
eingesetzt ist.
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Aus
Gründen
der Fertigungsvereinfachung kann der Verbindungszapfen beispielsweise
einstückig
an ein mit dem Werkstück
zu verbindendes Befestigungsteil angeformt sein. Damit wird eine
Einheit geschaffen, die sich insbesondere auch automatisiert mit
dem Werkstück
verbinden lässt.
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Ein
mögliches
erfindungsgemässes
Montageelement kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Befestigungshülse an ihrem
dem Befestigungsteil zugewandten Endbereich ein Federelement aufweist,
das gegen eine Anlagefläche
des Befestigungsteiles in Achsrichtung des eingedrückten Verbindungszapfen
verspannt ist. Das Federelement gleicht ein eventuell zwischen Verbindungszapfen und
Befestigungshülse
vorhandenes Spiel aus.
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Wenn
vorgesehen ist, dass die Befestigungshülse einen Passbund aufweist,
dessen Aussendurchmesser gegenüber
dem Innendurchmesser der Bohrung ein Übermass aufweist, dass die
Befestigungshülse
im Bereich ihres Passbundes an der Bohrung radial nach innen verformbar
ist, und dass der in der Aufnahme der Befestigungshülse eingesteckte
Verbindungszapfen im Bereich des Passbundes infolge der Verformung
der Befestigungshülse geklemmt
gehalten ist, so wird eine wackelfreie Verspannung des Verbindungszapfens
möglich.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen Verbindungszapfen
in Seitenansicht und im Schnitt,
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2 eine Befestigungshülse in Seitenansicht,
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3 eine aus Befestigungshülse, Verbindungszapfen
und Befestigungsteil bestehende Einheit zur Montage an einem Werkstück in Seitenansicht
und im Schnitt,
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4 die Darstellung gemäss 3 jedoch im teilmontierten
Zustand und
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5 die Darstellung gemäss 3 jedoch in vollständig montierten
Zustand.
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In
der 1 ist ein Verbindungszapfen 10 gezeigt,
der als rotationssymmetrisches Bauteil aus einem Kunststoff (beispielsweise
als Spritzgussteil) gefertigt sein kann. Der Verbindungszapfen 10 ist
von einer zentrischen Befestigungsaufnahme 10.1 durchsetzt,
die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Gewinde ausgebildet ist. Die Befestigungsaufnahme 10.1 kann
aber auch eine Bohrung sein, in die eine gewindeformende oder selbstschneidende
Schraube eingedreht werden kann. Die Befestigungsaufnahme 10.1 läuft in einer
konischen Erweiterung 10.2 aus. Diese ermöglicht ein
vereinfachtes Einführen
der Schraube in die Befestigungsaufnahme 10.1. Gleichzeitig
kann diese Erweiterung 10.2 auch zur Aufnahme des Senkkopfes
einer Befestigungs schraube dienen. Dies ist dann notwendig, wenn
beispielsweise ein dünnes
Blech mit dem Verbindungszapfen verschraubt ist, wobei die Blechstärke allein
nicht zur Aufnahme des Senkkopfes ausreicht. An dem der Erweiterung 10.2 zugewandten
Endbereich besitzt der Verbindungszapfen 10 ein zylindrisches
Endstück 19,
das in einem umlaufenden Bund 18 übergeleitet ist. Der Bund 18 ist
gegenüber
dem Endstück 19 unter
Bildung eines Absatzes durchmesser- veringert ausgebildet. An den
Bund 18 schliesst sich eine, ebenfalls durchmesserveringerte
Stufe 17 an. Die Stufe 17 ist in eine Gleitfläche 16 übergeleitet.
Die Gleitfläche 16 läuft an ihrem
der Erweiterung 10.2 abgewandten Ende in einer Rastnut 15 aus.
Die Rastnut 15 besitzt einen Anschlag 14, der
direkt an die Gleitfäche 16 angeschlossen
ist. Die von dem Anschlag 14 gebildete Anschlagfläche steht
im rechten Winkel oder annähernd
im rechten Winkel zu der Gleitfläche 16.
Auf der dem Anschlag 14 gegenüberliegenden Seite der Rastnut 15 ist
eine steile Rastflanke 13 vorgesehen. Im Anschluss an die
Rastflanke 13 weist der Verbindungszapfen 10 ein
zylindrisches oder leicht konisches Auflager 12 auf. Dieses geht
in eine Auslenkschräge 11 über. Die
Auslenkschräge 11 bildet
den Abschluss des Verbindungszapfens 10.
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Der
Verbindungszapfen 10 kann in eine Befestigungshülse 20 eingeführt werden,
die im Einzelnen in der 2 dargestellt
ist. Die Befestigungshülse 20 kann
ebenso wie der Verbindungszapfen 10 aus einem Kunststoffteil
(beispielsweise einem Spritzgussteil) gefertigt sein.
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Die
Befestigungshülse 20 gemäss 2 weist einen in Längsrichtung
verlaufenden Längsschlitz 34 auf.
Dieser Längsschlitz 34 erstreckt
sich über
die gesamte Höhe
der Befestigungshülse 20 und
ist lediglich in einem Teilbereich mittels eines Spannelementes 29 überbrückt. Das
Spannelement 29 ist band artig ausgebildet und einstückig an
die Befestigungshülse
angespritzt. Neben dem Längsschlitz 34 besitzt
die Befestigungshülse 20 noch
wenigstens einen weiteren Längsschlitz,
so dass von der Befestigunghülse 20 Halteschenkel 21 abgeteilt sind.
Die Halteschenkel 21 sind an ihrer Außenseite mit einer Zahnung 22 versehen.
Die Zahnung 22 läuft an
dem in der 2 untenliegenden
Ende der Befestigungshülse 20 in
einer zur Mittellängsachse
der Befestigungshülse 20 geneigten
Auflaufschräge 35 aus. An
dem oberen Ende der Befestigungshülse 20 ist ein Passbund 23 vorgesehen.
Der Passbund 23 verläuft,
entsprechend der Unterteilung, die durch die Längsschlitze 34 bewirkt
ist, segmentartig ringförmig um
die Mittellängsachse
der Befestigungshülse 20. An
den Passbund 23 schliesst sich ein Auflageflansch 24 an.
Dieser Auflageflansch 24 ist gegenüber dem Passbund 23 durchmesservergrössert. Am freien
Ende der Befestigungshülse 20 schliesst
sich ein Federelement 25 an den Auflageflansch 24 an. Das
Federelement 25 steht über
den Auflageflansch 24 vor und läuft ebenso wie der Passbund 23 um
die Mittellängsachse
der Befestigungshülse 20 um.
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Die
Befestigungshülse 20 umschliesst
eine Aufnahme, in die der Verbindungszapfen 10 eingesteckt
werden kann, wie dies später
noch näher
erläutert
wird. Diese Aufnahme wird im Wesentlichen von den Halteschenkel 21 gebildet.
Im Bereich der freien Enden der Halteschenkel 21 sind Rastelemente 26 gebildet.
Diese Rastelemente 26 gehen, der Aufnahme der Befestigungshülse 20 zugekehrt,
in eine Flanke 27 über,
die gegenüber
der Mittellängsachse
der Befestigungshülse 20 geneigt
ist. An die Flanke 28 schliesst sich eine Innenwandung 28 an, die über eine
Formfläche 30 in
eine durchmesservergrösserte
Pressfläche 31 übergeht.
Die Pressfläche 31 geht
in einen Absatz 32 über.
Zwischen der Pressfläche 31 und
dem Absatz 32 ist ein schroffer Übergang gebildet.
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Der
Absatz 32 schliesst mit einer Erweiterung 33 ab,
die als Einführhilfe
für den
Verbindungszapfen 10 dient.
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Zum
Fügen des
Montageelementes wird der Verbindungszapfen 10 in die Befestigungshülse 20 eingeschoben.
Dabei gleitet die Auslenkschräge 11 auf
die Erweiterung 33 und den Absatz 32 auf. Aufgrund
der Geometrieverhältnisse
wird die lichte Weite des Längsschlitzes 34 im
Bereich der Auflaufschräge 35 dann
verkleinert. Dementsprechend vergrössert sich die lichte Weite
des Längsschlitzes 34 im
Bereich des Auflageflansches 24. Wenn der Verbindungszapfen 10 nun
weiter in die Befestigungshülse 20 eingeschoben
wird, dann wird das Spannelement 29 quer zur Längserstreckung
der Befestigungshülse 20 gedehnt.
Die Dehnung erfolgt dabei zumindest teilweise federelastisch. Wenn
das Spannelement 29 in den Bereich der Rastnut 15 gelangt, so
wirkt sich die Federelastizität
derart aus, dass die Halteschenkel 21 im Bereich der Auflaufschräge 35 der
Befestigungshülse 20 auseinanderklappen. Dementsprechend
klappt die Befestigungshülse
im Bereich des Auflageflansches 24 radial nach innen, wodurch
sich der Absatz 32 der Befestigungshülse 20 in die Rastnut 15 einschiebt.
Wenn der Verbindungszapfen 10 weiterbewegt wird, so gleitet
der Absatz 32 über
Schrägflächen der
Rastnut 15 gegen den Anschlag 14. Der Anschlag 14 behindert
zusammen mit dem Absatz 32 die weitere Einsetzbewegung
des Verbindungszapfens 10 in die Befestigungshülse 20.
Somit ist eine Vorsteckposition erreicht. In dieser Vorsteckposition
verspannt das Spannelement 29 aufgrund seiner federelastischen Ausbildung
den Absatz 32 gegen der Anschlag 14. Hierdurch
wird sichergestellt, dass die Halte- schenkel 21 nicht
unbeabsichtigt aufeinanderzubewegt werden können, wodurch letztendlich
die von dem Absatz 32 und dem Anschlag 14 gebildete
formschlüssige
Verbindung aufgehoben werden würde.
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Wie
die 3 weiter erkennen
lässt,
ist an dem Verbindungszapfen 10 ein Befestigungsteil 40, beispielsweise
ein Möbelbeschlagteil
festgemacht. Das Befestigungsteil 40 weist einen auskragenden Flansch 41 auf,
der von einer Bohrung 42 durchsetzt ist. In diese Bohrung 42 kann
eine Befestigungsschraube 43 eingesteckt und in die Befestigungsaufnahme 10.1 des
Verbindungszapfens 10 eingeschraubt werden. Die Befestigungsschraube 43 legt dabei
das Befestigungsteil 40 derart an den Verbindungszapfen 10 fest,
dass eine untere Anlagefläche des
Flansches 41 auf der zugewandten Endfläche des Endstückes 19 des
Verbindungszapfens 10 aufliegt.
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Die
aus Befestigungsteil 40, Verbindungszapfen 10 und
Befestigungshülse 20 bestehende Einheit
kann an ein Werkstück 50 befestigt
werden. Das Werkstück 50 ist
mit einer Bohrung, vorliegend einer Sacklochbohrung 51, versehen.
Zur Montage des Befestigungsteils 40 wird die Befestigungshülse 20 in
die Sacklochbohrung 51 eingesetzt. Dabei gleiten zunächst die
Auflaufschrägen 35 der
Befestigungshülse 20 an
dem Bohrungseintritt der Sacklochbohrung 51 auf. Beim Aufgleiten
der Auflaufschrägen 35 werden
die Halteschenkel 21 radial nach innen ausgelenkt. Infolge
dieser Auslenkung hebt sich die formschlüssige Verbindung (Absatz 32 – Anschlag 14)
zwischen dem Verbindungszapfen 10 und der Befestigungshülse 20 auf.
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Wie
die 4 veranschaulicht,
kann die Befestigungshülse 20 nun
kontinuierlich in die Sacklochbohrung 51 eingesetzt werden,
wobei die Zahnung 22 der Befestigungshülse 20 an der Innenwandung
der Sacklochbohrung 51 vorbeigeführt wird. Die erforderliche
Fügekraft
hierzu wird beispielsweise über
das Befestigungsteil 40 eingeleitet. Damit nun verhindert
ist, dass der Verbindungszapfen 10 in die Befestigungshülse 20 eingeschoben
wird bevor diese voll- ständig
in die Sacklochbohrung 51 eingesteckt ist, wird der Verbindungszapfen 10 mittels
der Auslenkschräge 11 an
der geneigten Formfläche 30 der
Befestigungshülse 20 gehalten.
Die an der Formfläche 30 erzeugte
Haltekraft ist dabei grösser
als die zum Fügen
der Befestigungshülse 20 in
die Sacklochbohrung 51 erforderliche Fügekraft. Wenn nun die Befestigungshülse 20 vollständig in
die Sacklochbohrung 51 eingesteckt ist, so legt sich der
Auflageflansch 24 im Bereich um den Bohrungseintritt der Sacklochbohrung 51 auf
die Oberseite des Werkstückes 60 auf.
Nun kann die Fügekraft
erhöht
werden, so dass sich der Verbindungszapfen 10 über die Formfläche 30 hinwegschiebt.
Beim Einschieben des Verbindungszapfens 10 werden nun die
Halteschenkel 21 radial nach außen verspreizt. Dies wird im
Einzelnen dadurch bewirkt, dass die Gleitfläche 16 auf die Innenwandung 28 der
Befestigungshülse 20 aufläuft. Die
Zahnung 22 kann dabei ein Stück weit in die Oberfläche der
Innenwandung der Sacklochbohrung 51 eindringen und sich
hier widerhakenartig verkrallen. Wenn der Verbindungszapfen 10 mit
seiner Auflaufschräge 11 an
der Innenwandung 28 der Befestigungshülse 20 vorbeigeführt ist,
gelangt er in Eingriff mit der Flanke 27. Dann werden die
Halteschenkel 21 im Bereich ihrer freien Enden um einen
virtuellen Drehpunkt nach außen
geschwenkt. Der virtuelle Drehpunkt ist dabei in etwa in Höhe des ersten
Zahnes der Zahnung 22 angeordnet. Nachdem das Auflager 12 des
Ver- bindungszapfens 10 die Rastelemente 26 der
Halteschenkel 21 passiert hat, schnappen diese Rastelemente 26 in
die Rastnut 15 ein. Gleichzeitig legen sich die Stirnseiten
der Halteschenkel 21, die in etwa rechtwinklig zur Mittellängsachse
der Befestigungshülse 20 stehen,
an die steilen Rastflanken 13 des Verbindungszapfens 10 an. Damit
wird dann verhindert, dass der Verbindungszapfens 10 aus
der Aufnahme der Befestigungshülse 20 herausgezogen
werden kann, wodurch eine feste Anbindung des Befestigungsteils 40 an
dem Werkstück 50 möglich wird.
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Um
ein eventuelles Spiel auszugleichen, das im Bereich der Rastnut 15 zwischen
dem Verbindungszapfen 10 und der Befestigungshülse 20 auftritt,
legt sich das Federelement 25 an der Anlagefläche 44 des
Befestigungsteiles 40 an. Damit wird das Befestigungsteil 40 in
Achsrichtung des Verbindungszapfens 10 gegenüber dem
Werkstück 50 verspannt.
Die Endmontagestellung des Montageelements lässt sich im Einzelnen der 5 entnehmen.
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Die
Befestigungshülse 20 weist
im Bereich ihres Passbunds 23 einen Außendurchmesser auf, der geringfügig grösser gewählt ist,
als der Innendurchmesser der Sacklochbohrung 51. Beispielsweise
kann die Sacklochbohrung 51 ein Durchmessermass von 8mm,
der Passbund 23 ein Durchmessermass von 8,1–8,2mm aufweisen.
Aufgrund dieser masslichen Auslegung wird der Passbund 23 bei
gefügter
Befestigungshülse 20 radial
nach innen verformt. Diese radiale Verformung bewirkt, dass die Pressfläche 31,
die sich auf Höhe
des Passbundes 23 an der Innenseite der Befestigungshälse 20 befindet,
gegen den Bunde des Verbindungszapfens 10 gepresst wird. Über diese
Verpressung wird eine wackelfreie Verspannung des Verbindungszapfens 10 bewirkt.
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Es
hat sich gezeigt, dass die Erstreckung des Rastelements 26 in
Richtung der Mittellängsachse
des Verbindungszapfens 10 abhängig vom verwendeten Kunststoff
mindestens 0,2 mm bis 1 mm betragen muss, damit eine ausreichende
Abschersicherheit gegeben ist.