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Die
Erfindung betrifft eine Befestigungshülse zum Aufstecken
auf einen Gewindebolzen, bei der nach innen gerichtete Haltebolzen
in die Gewindegänge des Gewindebolzens eingreifen und so
ein Herausziehen des Gewindebolzen verhindern. Die Erfindung betrifft
weiterhin eine Anordnung bestehend aus einer erfindungsgemäßen
Befestigungshülse und einem Gewindebolzen.
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Es
sind aus Kunststoff gefertigte Befestigungshülsen bekannt,
bei denen gleichmäßig über ihren Umfang
verteilt Haltezungen angeordnet sind, die einteilig mit der Hülse
geformt sind. Die Haltezungen sind elastisch und ragen in den Innenraum
hinein. Wird nun ein Bolzen in die Hülse geschoben, greifen
die Haltezungen so in das Gewindeprofil des Bolzens ein, dass er
sich nicht mehr aus der Hülse herausziehen lässt.
Ein Herausdrehen des Bolzens ist allerdings immer noch möglich.
Eine solche Hülse wird z. B. in
DE 36 44 334 beschrieben.
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Zur
Vergrößerung der Haltesicherheit derartiger Befestigungshülsen
wird in
EP 0 517 281 vorgeschlagen,
die Rastkanten der einzelnen Haltezungen so auszubilden, dass sie
im eingerasteten Zustand mit den Gewindegängen des Bolzens übereinstimmen.
Dadurch wird erreicht, dass eine eventuell auftretende Zugkraft
gleichmäßig auf alle Haltezungen verteilt wird.
Außerdem können mehrere Gruppen an Haltezungen
vorgesehen sein, die so zueinander versetzt angeordnet sind, dass
sich immer mindestens eine Gruppe in Eingriff mit den Gewindebolzen befindet.
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Befestigungshülsen
der beschriebenen Form können als Ersatz für Schraubenmuttern
eingesetzt werden. Aus offenkundiger Vorbenutzung ist es aber auch
bekannt, sie bei Halteclips zu verwenden. Dabei sind die Befestigungshülsen
auf der von der Einstecköffnung für den Bolzen
abgewandten Seite so ausgeformt, dass sie eine weitere Funktion,
bspw. das Bündeln von Kabeln, erfüllen können.
Ein entsprechender Kabelbinder kann so z. B. einfach an einem Schweißbolzen
fixiert werden.
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Die
bisher gebräuchlichen Befestigungselemente sind aus Kunststoff
gefertigt. Dies bietet den Vorteil, dass sie im Falle der Verwendung
als Halteclip einteilig gefertigt werden können. Allerdings
sind wegen des Kunststoffmaterials nur limitierte Haltekräfte
erreichbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Befestigungshülsen
dahingehend zu verbessern, dass sie eine höhere Haltekraft
aufbringen und leicht in einem Bauteil befestigt werden können.
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Die
erfindungsgemäße Lösung liegt in einer Befestigungshülse
gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Ausführungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Befestigungshülse zum Aufstecken auf einen Gewindebolzen
oder einen glatten Bolzen umfasst in Einsteckrichtung und nach innen
gerichtete, elastisch nachgiebig aus einer Hülsenwand hervorragende,
jeweils wenigstens eine, zum Eingriff in die Gewindegänge
des Gewindebolzens oder zum Verkanten mit dem glatten Bolzen bestimmte,
Rastkante bildende Haltezungen, wobei mindestens eine Gruppe bestehend
aus mindestens zwei Haltezungen vorgesehen ist, die über
den Umfang verteilt angeordnet sind, sowie mindestens ein schwenkbares
Rastelement, das entgegen der Einsteckrichtung, nach außen
gerichtet und elastisch aus der Hülsenwand vorragend ausgebildet
ist.
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Die
erfindungsgemäße Befestigungsanordnung besteht
aus einem Gewindebolzen oder einem glatten Bolzen, der in einer
erfindungsgemäßen Befestigungshülse steckt.
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Die
Befestigungshülse wird bevorzugt mit Gewindebolzen verwendet.
Es ist aber auch möglich, dass glatte Bolzen, insbesondere
aus weicherem Material als die Befestigungshülse, von der
Befestigungshülse gehalten werden. Dabei greifen die Haltezungen
nicht in ein Gewinde auf dem Bolzen ein, sondern verkanten mit diesem.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit beschränkt
sich die nachfolgende Beschreibung auf einen Gewindebolzen.
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An
ihrem Einsteckende weist die Befestigungshülse eine Öffnung
auf, durch die ein Gewindebolzen axial geführt werden kann.
Die Achse des Gewindebolzens ist dabei kongruent zur sogenannten Einsteckrichtung.
Die Öffnung ist mit ihren Querschnitt vorzugsweise an die
Form des Bolzens angepasst, in der Regel also kreisrund. Es sind
aber auch andere angepasste Geometrien möglich. Die Differenz
des Durchmesser der Öffnung im Vergleich zur dem des Bolzens
ist unerheblich. Insbesondere eine Passung ist nicht erforderlich.
Mit einem die Öffnung begrenzenden Bördelrand
oder segmentartigen Bördelelementen kann sich die Befestigungshülse
gegen ein Bauteil, durch welches der Gewindebolzen geführt
ist, abstützen und so eine Haltekraft erzeugen.
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Der
hinter der Öffnung liegende Aufnahmeraum ist vorzugsweise
so ausgebildet, dass er seitlich und parallel zur Einsteckrichtung
wenigstens teilweise durch Seitenwände begrenzt ist. Die
Tiefe des Freiraums beträgt vorzugsweise mehr als die zweifache
Ganghöhe des Gewindebolzens.
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Der
Freiraum kann an der vom Einsteckende abgewandten Seite abgeschlossen
sein. Vorzugsweise weist er aber an dieser Seite ebenfalls eine Öffnung
auf. Der Bolzen kann so durch die Befestigungshülse gesteckt
werden. Dadurch ist es möglich, dass sich die Befestigungshülse
unabhängig davon, wie weit der Gewindebolzen aus diesem
Bauteil kragt, abstützen kann.
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An
der Innenseite der Hülse sind mindestens zwei Haltezungen
vorhanden. Diese Haltezungen sind vorzugsweise einstückig
mit dem Rest der Befestigungshülse gefertigt. Sie besitzen
ein schwenkbares freies Ende und sind an ihrer Schwenkachse mit
der Hülsenwand verbunden. Dabei liegt die Schwenkachse
von der Öffnungen in Einsteckrichtung gesehen vor dem freien
Ende. Das freie Ende der Haltezungen weist im unbelasteten Zustand
in den Aufnahmeraum. Wird nun ein Bolzen in die Befestigungshülse
eingeführt, verformen sich die Haltezungen so, dass ihre
freien Enden zur Hülsenwand hin bewegt werden. Dabei ist
es unerheblich, ob sich die Haltezungen in sich elastisch verformen oder
um ihre jeweilige Schwenkachse gedreht werden. Eine Rückstellkraft,
welche die Haltezungen ihre ursprüngliche Lage zurückversetzen
möchte, bewirkt, dass die freien Enden der Haltezungen
in das Gewinde des Bolzens einrasten.
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Die
Punkte am freien Ende einer Haltezunge, die am weitesten in das
Gewinde des Bolzens eingreifen, können zur sogenannten
Rastkante verbunden werden. Die Rastkante einer Haltezunge kann entweder
kontinuierlich durch das Material der Haltezungen gebildet sein
oder es sind entlang der Rastkante Aufnahmeräume vorhanden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Befestigungshülse
ist vorgesehen, dass mindestens eine Gruppe aus mindestens zwei
Haltezungen vorhanden ist. Die Haltezungen sind über den
Umfang der Befestigungshülse verteilt, wobei es nicht zwingend
notwendig ist, dass diese Verteilung gleichmäßig
ist. Die Rastkanten der zu einer Gruppe gehörigen Haltezungen
liegen vorzugsweise auf einer zylindrischen Schraubenlinie. Dabei
sollte die Schraubenlinie vorzugsweise besonders dann eingehalten
werden, wenn sich ein Gewindebolzen in der Befestigungshülse
befindet. Die Abweichungen von der Schraubenlinie, die durch Bewegungen
der Haltezungen zustande kommen, sind vernachlässigbar.
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Die
Ganghöhe dieser Schraubenlinie ist frei wählbar.
Wird eine Befestigungshülse jedoch speziell für
einen Gewindebolzen ausgelegt, so stimmt die Ganghöhe der
Schraubenlinie vorzugsweise mit der Gewindesteigung des Bolzens überein.
Es ist aber auch möglich die Ganghöhe für
die Verwendung mit mehreren Bolzentypen zu optimieren. Insbesondere für
die Verwendung mit mehreren Bolzentypen können die möglichen
Rastpunkte einer Haltezunge aber auch abweichend von einer Schraubenlinie
angeordnet sein. In diesem Fall weist eine Haltezunge mehrere Rastkanten,
die jeweils nur aus einem Rastpunkt bestehen können, auf.
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Um
die Befestigungssicherheit zu erhöhen, sind vorzugsweise
mindestens vier Haltezungen pro Gruppe vorhanden. Weiterhin können
auch mehr als eine Gruppe von Haltezungen vorgesehen sein. Die verschiedenen
Gruppen weisen vorzugsweise die gleiche Ganghöhe auf. Durch
die Anordnung in Gruppen ist es möglich, die Haltezungen
nur in Umfangrichtung zu verteilen, sondern auch in Einschubrichtung
hintereinander zu staffeln. Mit einer steigenden Anzahl an Haltezungen
erhöht sich in der Regel auch die maximal erreichbare Haltekraft
bzw. die Eingriffswahrscheinlichkeit.
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Es
ist besonders bevorzugt, die durch die Rastkanten der Haltezungen
der jeweiligen Gruppen gebildeten Schraubenlinien kongruent zu gestalten. Vorzugsweise
sind sie allerdings beabstandet. Dabei kann der Abstand bei n Gruppen
vorzugsweise 1/n mal der Ganghöhe betragen. Durch eine
solch versetzte Anordnung erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass
sich mindestens eine Gruppe in einem kraftschlüssigen Eingriff
in das Gewinde des Bolzens befindet.
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An
der Außenseite der Befestigungshülse befindet
sich mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Haltezungen,
die im Folgenden zur besseren Unterscheidung von den nach innen
gerichteten Haltezungen Rastelemente genannt werden. Die Rastelemente
sind vorzugsweise ebenfalls einstückig mit der Seitenwand
verbunden, wobei ihr freies Ende von der Öffnung in Einsteckrichtung
gesehen vor ihrer Schwenkachse liegt. Im unbelasteten Zustand weist
das freie Ende von der Seitenwand weg. Mit den Rastelementen kann
die Befestigungshülse in einer Öffnung eines weiteren
Bauteils verankert werden. Die Lage der einzelnen Rastelemente kann
an die Gegebenheiten der Öffnung, in der die Befestigungshülse
verankert werden soll, angepasst werden.
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Um
die von den Rastelementen übertragene Haltekraft zu erhöhen,
ist es vorteilhaft, wenn pro Haltezunge mindestens einer Gruppe
je ein Rastelement vorhanden ist. Dadurch kann erreicht werden, dass
die maximale Haltekraft der Rastelemente jener der Haltezungen entspricht.
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Die
Formgebung der Rastelemente beziehungsweise Haltezungen ist beliebig.
Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, an dem freien enden dieser
Elemente dreieckige Aussparungen vorzusehen. Dadurch kann sichergestellt
werden, dass jede Haltezunge unabhängig von dem Durchmesser
des Bolzens immer an zwei Punkten auf der Rastlinie in den Gewindebolzen
eingreift. Durch eine verteilte Auflage auf den Haltezungen erhöht
sich die Stabilität, da eine einfache punktuelle Kraftübertragung
vermieden wird.
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Die
erfindungsgemäße Befestigungshülse ermöglicht
eine Formgebung, die sich für eine vollständige
und kostengünstige Fertigung der Befestigungshülse
aus Metall eignet. Dies bedeutet eine weitere Vergrößerung
der maximal realisierbaren Haltekräfte im Vergleich zu
Befestigungshülsen, die aus Kunststoff gefertigt werden.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße
Befestigungshülse von einem Montageteil umgeben ist. Dabei
ist die Befestigungshülse mit ihren Rastelementen fest
in diesem Montageteil verankert. Das Montageteil kann beliebig ausgeformt sein.
Vorzugsweise eignet es sich aber zur Aufnahme und Führung
von Bremsseilen bei Automobilen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen anhand einer vorteilhaften Ausführungsform
beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Befestigungshülse im Halbschnitt;
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2a,
b schematische Darstellungen verschiedener Haltezungenanordnungen;
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3 eine
erfindungsgemäße Befestigungshülse mit
Montageteil; und
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4 eine
erfindungsgemäße Anordnung aus Befestigungshülse
und Gewindebolzen;
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5 und 6 weitere
beispielhafte Ausführungsform erfindungsgemäßer
Befestigungshülsen.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Befestigungshülse 1 dargestellt.
Dabei zeigt die linke Hälfte der Darstellung eine Schnittansicht
durch die Befestigungshülse 1.
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An
einem Einsteckende 2 der Befestigungshülse 1 befindet
sich eine Öffnung 3, durch die ein Gewindebolzen
(nicht dargestellt), an dem die Befestigungshülse 1 angebracht
werden soll, eingeführt werden kann. Dabei liegt der Gewindebolzen
in der Regel senkrecht zur Öffnung. Die dazugehörige
Einsteckrichtung ist durch den Pfeil 4 symbolisiert.
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Entlang
der Einsteckrichtung 4 befindet sich hinter der Öffnung
ein Aufnahmeraum 5. Dieser Aufnahmeraum ist durch eine
Hülsenwand 6 gegeben. An dem der Öffnung 3 gegenüberliegendem Ende 7 des
Aufnahmeraums 6 befindet sich eine weitere Öffnung 8.
Ein durch die Öffnung 3 geführter Gewindebolzen
kann also durch die Öffnung 8 aus der Befestigungshülse 1 herausragen. Über
die Hülsenwand 6 verteilt sind Fenster 9 vorgesehen,
an deren Rand je eine Haltezunge 10 und ein Rastelement 15 elastisch angeordnet
ist.
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Die
Haltezungen 10 sind entlang ihrer Schwenkachsen 11 mit
der Hülsenwand 6 verbunden. Diese Verbindung ist
so ausgelegt, dass die Haltezungen 10 in einem unbelasteten
Zustand mit ihren freien Enden 12 immer in Richtung der
Einsteckrichtung 4 in den Aufnahmeraum 5 ragen.
Werden die Haltezungen 10 aus dieser Position wegbewegt,
ergibt sich eine Rückstellkraft.
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Die
Haltezungen 10 weisen an ihrem freien Ende 12 eine
dreiecksförmige Aussparung 13 auf, welche eine
Rastkante 14 bildet. Rastet eine Haltezunge 10 ein,
so formt sie immer an zwei Punkten der Innenseite dieser Aussparung 13 eine
Kraftschlussverbindung, und zwar unabhängig vom Durchmesser des
zu haltenden Bolzens. Ein solch verteiltes Auflager verleiht der
Verbindung zwischen Haltezunge 10 und Bolzen eine größere
Stabilität. Dies ist besonders bei Befestigungshülsen 1 mit
lediglich zwei Haltezungen 10 von Vorteil, da ein seitliches
Kippen um die Verbindungslinie zwischen diesen beiden Haltezungen 10 verhindert
wird.
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Bei
der dargestellten Befestigungshülse 1 ist in jedem
Fenster 9 neben einer Haltezunge 10 auch ein Rastelement 15 vorgesehen.
Die Rastelemente 15 sind wie die Haltezungen 10 an
ihrer Schwenkachse 16 mit der Seitenwand 6 verbunden.
Allerdings weisen sie mit ihrem freien Ende 17 entgegen
der Einsteckrichtung 4 von der Befestigungshülse 1 nach außen.
Auch hier ergibt sich bei Auslenkung von der Normalstellung eine
Rück stellkraft. Mit diesen Rastelementen 15 kann
die Befestigungshülse 1 in einem weiteren Bauteil
(nicht dargestellt) verankert werden. Die Öffnung, in der
die Befestigungshülse verankert werden soll, braucht lediglich
eine Oberfläche aufzuweisen, in die die Rastelemente 15 eingreifen
können. Es kann sich hierbei auch um Vorsprünge,
wie eine Bohrung mit Innengewinde, handeln. Die Lage der einzelnen
Rastelemente 15 ist vorzugsweise so gewählt, dass
sie sich alle in vollem Eingriff mit dem weiteren Bauteil befinden.
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Die
Befestigungshülse 1, wie dargestellt, kann aus
dünnwandigem Metallmaterial bestehen. Dazu werden in einem
flachen Blech zunächst die Fenster 9, die Haltezungen 10 und
die Rastelemente 15 geformt. Anschließend wird
das Blech zu einem Zylinder gerollt.
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Wie
aus 1 ersichtlich sind die Haltezungen 10 nicht
auf einer Höhe angebracht. Zur Veranschaulichung dieser
Höhendifferenzen sind in den 2a und
b zwei schematische Darstellungen einer Abwicklung der Innenseite
der Befestigungshülse aus 1 dargestellt,
die mögliche Anordnungen der Haltezungen 10 verdeutlichen.
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Die
Haltezungen 10 sind mit ihrer Schwenkachse und ihrer Rastkante 14 dargestellt.
Die Rastkante 14 ist dabei die Kante, mit der die Haltezungen 10 in
das Gewinde des Bolzens eingreifen. Im Falle der in 1 dargestellten
Ausführungsform handelt es sich um die Verbindungslinie
der beiden Auflagepunkte auf der Innenseite der dreieckigen Aushebung 13.
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In
dem in 2a dargestellten Ausführungsbeispiel
befinden sich je zwei Rastkanten auf den Schraubelinien 21, 21', 22 und 22',
welche vorzugsweise alle die gleiche Ganghöhe 30 aufwei sen.
Der Abstand der Schraubenlinie 21 bzw. 22 zur
Schraubelinie 21' bzw. 22' beträgt ein
ganzzahliges Vielfaches dieser Ganghöhe 30. Die
Schraubelinien 21 und 21' bzw. 22 und 22' sind
somit kongruent. Die Haltezungen 10 sind dabei über
den Umfang alternierend mit ihrer Rastkante 14 den Schraubelinien 21 und 22 bzw. 21' und 22' zugeordnet.
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Die
Ganghöhe 30 kann beliebig gewählt werden.
Wird die Befestigungshülse 1 allerdings hauptsächlich
für Gewindebolzen mit einem bestimmten Gewinde oder für
Bolzen mit einer begrenzten Anzahl verschiedener Gewinde, verwendet,
lässt sich die Ganghöhe 30 so gestalten,
dass für alle vorgesehenen Gewinde eine optimierte Haltekraft
erreicht werden kann. Um dies für mehrere Gewinde zu erreichen,
kann auch vorgesehen sein, den Schraubelinien 21 und 22 unterschiedliche
Ganghöhe 30 zuzuweisen. Soll die Befestigungshülse 1 nur
auf ein bestimmtes Gewinde hin optimiert werden, so entspricht die
Ganghöhe 30 vorzugsweise der Steigung dieses Gewindes.
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Der
vertikale Abstand 31 zwischen den Schraubelinien 21 und 22 (und
damit auch 21' und 22') beträgt einen
Bruchteil der Ganghöhe 30. In dem dargestellten
Beispiel ist der Abstand 31 halb so groß wie die
Ganghöhe 30. Durch eine solche Anordnung wird
die Wahrscheinlichkeit vergrößert, dass sich immer
mindestens eine Gruppe von Haltezungen 10 im Eingriff mit
den Gewindebolzen befindet. Dies ist insbesondere der Fall, wenn
die Ganghöhe 30 der Schraubenlinien 21 und 22 der
Ganghöhe des Gewindebolzens entspricht: liegen die Haltezungen 10 mit
ihrer Rastkante auf Schraubelinie 21 auf den Flanken des
Bolzens auf, so befinden sich die Haltezungen 10 mit ihrer
Rastkante auf Schraubelinie 22 in vollem Eingriff in das
Gewinde des Bolzens.
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Wie
in 2b dargestellt müssen dabei die Haltezungen 10 nicht
alternierend auf den Schraubelinien 21 bzw. 22 liegen.
So kann vorgesehen sein, die in der Darstellung unteren vier Haltezungen 10 auf
der Schraubelinie 21, die oberen vier Haltezungen 10 auf
der Schraubelinie 22 anzuordnen. Es sind selbstverständlich
noch weitere Anordnungen möglich, insbesondere können
noch zusätzliche Schraubelinien vorgesehen sein.
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Aus
der Darstellung 2b ist weiterhin ersichtlich,
dass die Lage der Schwenkachsen 11 und somit die Länge
der Haltezungen 10 beliebig gewählt werden können.
So kann insbesondere vorgesehen sein, alle Haltezungen gleich lang
zu gestalten. Die Schwenkachsen 11 können aber
auch auf einer gemeinsamen Linie 23 liegen.
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In 3 ist
eine Befestigungshülse 1 von einem Montageteil 30 umgeben.
Die Befestigungshülse 1 ist dabei mit den Rastelementen 15 in
dem Montageteil 30 verankert. Das Montageteil 30 kann
jede beliebige Form aufweisen, bspw. wie dargestellt als Halteelement
für einen Bremsseilzug.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel für Anwendungen in Sacklöchern
einer erfindungsgemäßen Anordnung 40 bestehend
aus einer Befestigungshülse 1 und einem Gewindebolzen 41.
Der Gewindebolzen 41 ist in der durch den Pfeil 42 angedeuteten
Richtung in die Befestigungshülse 1 gesteckt. Durch
die Haltezungen 10 der Befestigungshülse 1 wird
ein Herausziehen des Bolzens 41 entgegen der Richtung 42 verhindert.
Der Bolzen 41 lässt sich aber aus der Befestigungshülse 1 lösen,
in dem er in der durch den Pfeil 43 angedeuteten Richtung
gedreht wird.
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5 zeigt
eine erfindungsgemäße Befestigungshülse 1 dargestellt,
bei der die Haltezungen 10 im Bereich ihrer Schwenk achsen 16 tailliert
sind. Durch die verkürzte Schwenkachse 16 können
die Schwenkeigenschaften der Haltezunge 10 verbessert werden,
da die Krümmung der Hülsenwand 6 so nur
eine geringere Rückstellkraft hervorruft. Alternativ kann,
wie in 6 dargestellt, eine Form für die Befestigungshülse 1 gewählt
werden, bei der keine Krümmung im Bereich der Schwenkachsen 16 vorhanden
ist. Dies wird erreicht durch eine segmentweise gerade Hülsenwand 6.
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In
den Ausführungsbeispielen aus 5 und 6 ist
außerdem der Bördelrand durch segmentartige Bördelelemente
ersetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3644334 [0002]
- - EP 0517281 [0003]