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Die
Erfindung betrifft eine arretierende Gewindehülse zum Aufstecken auf ein
freies Ende eines Gewindebolzens. Weiterhin betrifft die Erfindung
eine Anordnung aus der erfindungsgemäßen Gewindehülse und
einem Gewindebolzen.
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Bei
einer lösbaren
Verbindung mit einem Gewindebolzen greift das Außengewinde des Bolzens in ein
Innengewinde eines beliebig geformten Gegenstücks ein. Sofern sich das Innengewinde
in einem Durchgangsloch, wie z. B. bei einer Mutter, befindet, ragt
in der Regel das freie Ende des Gewindebolzens aus dem Gegenstück ungeschützt heraus.
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Das
Gewinde am freien Ende des Gewindebolzens kann durch Krafteinflüsse so beschädigt werden,
dass sich der Gewindebolzen nicht mehr aus dem Gegenstück herausdrehen
lässt.
Stimmt das Ge windeprofil des Bolzens nicht mehr mit dem Profil des
Gegenstücks überein,
blockiert die Schraube beim Versuch des Herausdrehens oder beschädigt das
Innengewinde des Gegenstücks.
Auch durch Ablagerungen auf und Verschmutzungen in dem Gewinde am
freien Ende des Bolzen kann beim Herausdrehen desselben das Innengewinde
des Gegenstücks oder
der Bolzen selbst beschädigt
werden.
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Beschädigte Bolzen
und Gegenstücke
können
in der Regel nicht wieder verwendet werden. Sie müssen entweder
ersetzt oder instandgesetzt werden. Bei geringer Beschädigung kann
versucht werden, das Gewinde nachzuschneiden. Bei größeren Beschädigungen
des Innengewindes am Gegenstück
kann das Durchgangsloch aufgebohrt und mit einem neuen, größeren Gewinde
versehen werden. Die damit einhergehende Vergrößerung des Bolzendurchmessers
ist jedoch nicht immer akzeptabel. Eine Instandsetzung des Gewindebolzens
und/oder des Gegenstücks
bedeutet erheblichen Aufwand und Kosten.
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Im
Stand der Technik sind Gewindekappen bekannt, die das freie Ende
eines Gewindebolzens vor Beschädigungen,
Ablagerungen und Verschmutzungen schützen. Sie werden – meist
unter hohem Kraftaufwand – direkt über den
Bolzen oder aber über das
Gegenstück
gestülpt.
Das freie Ende des Gewindebolzens wird von einer Gewindekappe vollständig umhüllt und
somit geschützt.
Dabei muss die Gewindekappe so fest arretiert sein, dass sie sich
unter normalen Umständen
nicht selbstständig
löst. Die
Montage und Demontage bekannten Gewindekappen ist äußerst kraftintensiv
und bedarf in der Regel spezieller Montagewerkzeuge. Bei der Demontage
werden bekannte Gewindekappen häufig
auch so beschädigt,
dass sie nicht wieder verwendet werden können.
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Ziel
der Erfindung ist es, eine wieder verwendbare arretierende Gewindehülse zu schaffen, die
mit geringem Kraftaufwand sicher montiert und demontiert werden
kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Ausführungen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Bei
einer arretierenden Gewindehülse
zum Aufstecken auf das freie Ende eines Gewindebolzen entlang einer
Einsteckachse, mit einer die Einsteckachse umgebenden Seitenwand,
an der wenigstens zwei radial ausgerichtete Halteelemente mit Haltekanten
zum Eingreifen in das Profil des Gewindebolzen vorgesehen sind,
sind erfindungsgemäß die Halteelemente
wenigstens im Bereich der Haltekanten elastisch nachgiebig ausgestaltet,
parallel der Einsteckachse ausgedehnt und weisen senkrecht zur Einsteckachse
einen radial zur Einsteckachse geöffneten Y-Querschnitt auf,
wobei die Haltekante aller Halteelemente auf einer gemeinsamen Zylinderfläche liegen,
deren Durchmesser geringer ist als der Außendurchmesser des Gewindebolzens.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
umfasst einen Gewindebolzen, auf dem eine erfindungsgemäße Gewindehülse steckt.
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Vorab
seien einige verwendete Begriffe definiert: Mit Einsteckachse ist
die Achse gemeint, entlang derer der Gewindebolzen in die Gewindehülse eingeführt wird.
Der Abstand der Einsteckachse zu der Seitenwand beträgt mindestens
den halben Bolzendurchmesser.
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Ausgedehnt
bedeutet in Zusammenhang mit dieser Erfindung, dass die Dimension
einer, entlang einer Richtung ausgedehnte Komponente in dieser Richtung
mindestens das dreifache einer charak teristischen Größe der Komponente
beträgt.
Bei einem Y-Profil, wie dem erfindungsgemäßen, ist die charakteristische
Größe gleich
der Wandstärke
des Profils.
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Haltekanten
sind die Kanten am Y-Profil eines Halteelementes, die bei der erfindungsgemäßen Gewindehülse der
Einsteckachse am nächsten
sind.
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Dünnwandig
im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass die durchschnittliche Wandstärke einer Komponente
um vorzugsweise mehr als eine Größenordnung,
mindestens jedoch um den Faktor 5 kleiner ist als die kleinste Hauptabmessung
derselben Komponente. Zylindrisch bedeutet im Sinne der Erfindung
nicht nur die strenge geometrische Zylinderform, sondern auch eine
geringe Konizität,
wie sie zum leichten Entformen bei der Spritzgussherstellung vorgesehen
ist.
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Für die Montage
wird eine erfindungsgemäße Gewindehülse einfach
auf das freie Ende eines Gewindebolzens gesteckt. Dabei spreizen
sich die nicht mit der Seitenwand verbundenen Schenkel der mindestens
zwei Y-förmigen
Halteelemente. Die auf der Zylinderfläche liegenden Kanten werden
also soweit zurückgedrängt, dass
der Bolzen in die Gewindehülse
eingeführt
werden kann.
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Durch
die Rückständekräfte aufgrund
der Verformung und wegen der elastischen Nachgiebigkeit passen sich
die Kanten der Halteelemente an das Gewindeprofil an und greifen
formschlüssig
in dieses ein. Die Gewindehülse
ist so gegen ungewolltes Herunterrutschen vom Gewindebolzen gesichert.
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Eine
erfindungsgemäße Gewindehülse wird demontiert,
indem sie entweder von dem Gewindebolzen entlang der Einsteckachse
gezogen oder um die Einsteckachse gedreht wird. Aufgrund des formschlüs sigen Eingriffs
in das Gewindeprofil lässt
sie sich nämlich, ähnlich einer
Schraubenmutter, vom Gewindebolzen abschrauben. Die Differenz zwischen
Durchmesser der Zylinderfläche
und Durchmesser des Gewindebolzens beträgt maximal die 1,5-fache, vorzugsweise
die einfache, weiter vorzugsweise die 0,8-fache Gewindetiefe des
Gewindebolzens. Dadurch wird ein sicherer Eingriff in das Gewindeprofil
mit möglichst
wenig kraftintensiver Verformung der Halteelemente erreicht.
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Die
beiden Haltekanten eines einzelnen Halteelementes liegen vorzugsweise
nicht weiter als 1/8, bevorzugt nicht weiter als 1/10, besonders
bevorzugt nicht weiter als 1/12 des Umfangs der Zylinderfläche auseinander.
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Die
zwei oder mehr Halteelemente sind vorzugsweise gleichmäßig über den
Umfang der Zylinderfläche
verteilt. Das bedeutet, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten
Halteelementen immer gleich groß ist.
Dadurch wird eine gleichmäßige Führung der
Gewindehülse
bei der Montage und Demontage erreicht.
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Um
eine sichere Arretierung und dennoch einen geringen Kraftaufwand
zur Montage und Demontage der Gewindehülse zu erreichen, sind bei
einer erfindungsgemäßen Gewindehülse bevorzugt
drei bis neun Halteelemente vorgesehen, wobei besonders bevorzugt
ist, wenn die Anzahl der Halteelemente sechs beträgt.
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Um
den Gewindebolzen bei aufgesteckter Gewindehülse vor Schmutz und Verunreinigungen
zu schützen,
kann es vorgesehen sein, dass der von der Seitenwand umgebene Innenraum
an seiner dem Einsteckende gegenüberliegenden
Seite – dem Kopfende – geschlossen
ist. Damit wird eine Kappe gebildet. Um weiter auch ein Eindringen
von Schmutz über
das Einsteckende der Gewindehülse
im montierten Zustand zu vermeiden, kann vorgesehen sein, den Innenraum
am Einsteckende konusförmig
zu gestalten. Ragt der Gewinde bolzen aus einem beliebigen Gegenstück heraus,
so kann sich die Gewindehülse
im Bereich des Einsteckendes besser gegen das Gegenstück abstützen und
den Innenraum so verschließen.
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Entsprechend
kann eine Befestigung an einem Innengewinde anstatt an einem Gewindebolzen erfolgen,
indem die Halteelemente radial nach außen weisend ausgeführt sind.
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Der
Innenraum ist vorzugsweise teilweise zylindrisch geformt. Dabei
handelt es sich vorzugsweise um den gesamten Teil des Innenraumes,
der nicht konusförmig
ist. In diesem zylindrischen Teil des Innenraums sind vorzugsweise
die Halteelemente vorgesehen. Der Durchmesser des zylindrischen
Innenraums muss daher ausreichend groß gewählt sein, damit die Haltekanten
der Halteelemente auf der Zylinderfläche, deren Durchmesser geringer
ist als der Durchmesser des Gewindebolzens, zu liegen kommen. Die
Halteelemente können
sich über
den gesamten zylindrischen Teil des Innenraums erstrecken. Ist der
zylindrischen Teil des Innenraums an dem Kopfende geschlossen, ist
es bedeuted, dass die Halteelemente hinterschneidungsfrei ausgebildet werden
können.
Sind die Halteelemente, wie bevorzugt, einstückig mit den Seitenwänden ausgeführt, kann
die erfindungsgemäße Gewindehülse einfach und
kostengünstig
im Spritzgussverfahren, vorzugsweise aus Kunststoff, hergestellt
werden.
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Die
Gewindehülse
kann an einem Trägerobjekt
angeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Trägerobjekt
um einen Kabelkanal, eine Rohraufnahme oder um ein ähnliches
Befestigungselement. Dieses kann mit der Gewindehülse an einem
Gewindebolzen, der als Tragelement fungiert, befestigt sein. Zweckmäßig ist
es, das Trägerobjekt und
die Gewindehülse
einstückig
auszuführen.
Dank der einfachen Herstellung der Gewindehülse im Spritzgussverfahren
ist so eine rationelle Fertigung möglich. Es können eine oder mehrere Gewindehülsen an
dem Trägerobjekt
vorgesehen sein.
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Die
Gewindehülse
an dem Trägerobjekt kann,
wie vorstehend beschrieben, kappenartig an ihrem Kopfende geschlossen
oder sie kann offen ausgeführt
sein. Letzteres bietet den Vorteil, dass mehrere Gewindehülsen auf
einen Gewindebolzen aufgeschoben werden können, um so mehrere Trägerobjekte
platzsparend zu verankern.
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Zur
Erläuterung
der erfindungsgemäßen Anordnung
wird auf die voranstehenden Ausführungen verwiesen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
anhand dreier vorteilhafter Ausführungsformen
beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gewindehülse;
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2 eine
Seitenansicht einer beispielhaften Anordnung bestehend aus der Gewindehülse gemäß 1 und
einem Gewindebolzen;
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3 eine
Darstellung der Anordnung gemäß 2 im
Längsschnitt;
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4 eine
schematische Teilquerschnittdarstellung entlang der Schnittlinie
IV in 3;
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5 eine
Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gewindehülse;
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6 eine
Seitenansicht einer beispielhaften Anordnung bestehend aus der Gewindehülse gemäß 5 und
einem Trägerobjekt;
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7 eine
Darstellung der Anordnung gemäß 6 im
Längsschnitt;
und
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8 eine
Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform
für ein
Innengewinde.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gewindehülse 1 mit
einer Einsteckachse 2 entlang ihrer Mit telachse (s. 2)
und einer Öffnung
am Einsteckende 3 dargestellt. Eine Seitenwand 4 begrenzt
den Innenraum 5, der am Kopfende 6 geschlossen
ist, so dass sich eine Kappe ergibt.
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Die
Seitenwand 4 ist im Bereich 8 des Einsteckendes 3 stufenweise
konusförmig
geformt. An den stufenweise konusförmigen Bereich 8 schließt sich
ein zylindrisch geformter Bereich 9 an, der sich bis zum
Kopfende 6 erstreckt.
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Im
zylindrisch geformten Bereich 9 sind an der Seitenwand 4 Halteelemente 10 mit
Haltekanten 11, 11' vorgesehen.
Die Halteelemente 10 zeigen radial nach innen. Sie weisen
ein zur Einsteckachse 2 hin geöffnetes Y-Profil auf und erstrecken
sich über den
gesamten zylindrisch geformten Bereich 9 bis zum Kopfende 6.
Die Haltekanten 11, 11' aller Halteelemente 10 liegen
auf einer gemeinsamen Zylinderfläche 12 um
die Einsteckachse 2, deren Durchmesser geringer ist als
der des zu schützenden
Bolzens. Vorzugsweise ist die Zylinderfläche 12 streng zylindrisch,
weist also keine Konizität
auf. Wegen der besonderen Form der Y-Profile kann auch bei strengen Zylindrizität problemlos
bei der Herstellung entformt werden. Dank der strengen Zylindrizität ergibt
sich eine höhere
Haltekraft.
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Die
gesamte Gewindehülse 1 ist
hinterschneidungsfrei und dünnwandig
ausgebildet. Die Halteelemente 10 sind einstückig mit
der Gewindehülse 1 ausgebildet.
Die Gewindehülse 1,
und damit auch die Halteelemente 10, bestehen aus einem elastisch
nachgiebigen Kunststoff. Vorzugsweise sind sie einteilig ausgeführt.
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In 2 ist
eine Anordnung aus der Gewindehülse 1 aus 1 und
einem Gewindebolzen 20 gezeigt. Der Gewindebolzen 20 steckt
soweit entlang der Einsteckachse 2 in der Gewindehülse 1,
dass die Halteelemente 10 in das Gewinde 21 des
Bolzens 20 eingreifen. Das freie Ende des Gewindebolzens 20 ist
dank der kappenar tigen Ausführung
der Gewindehülse 1 vor
Verschmutzung und Beschädigung
geschützt.
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Ein
Längsschnitt
zu 2 ist in 3 dargestellt.
Der Gewindebolzen 20 steckt in der Gewindehülse 1 und
wird durch die Elemente 10 gehalten. Die Zylinderfläche 12,
auf der die Haltekanten 11 aller Halteelemente 10 liegen,
hat einen geringeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Gewindebolzens 20.
Ist die Gewindehülse 1,
wie dargestellt, über
einen Gewindebolzen 20 gezogen, so graben sich die Halteelemente 10 aufgrund
ihrer elastischen Nachgiebigkeit entlang ihrer Haltekanten 11, 11' in das Gewinde 21 des
Bolzens ein.
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Im
Querschnitt in 4 wird das Eingreifen der Halteelemente 10 in
das Gewinde 21 des Bolzens am Beispiel einer Haltekante 11 verdeutlicht. Die
obere Hälfte
der Figur zeigt einen Ausgangszustand der Gewindehülse 1 vor
der Montage auf dem Gewindebolzen 20 und die untere Hälfte den
montierten Zustand. Die Haltekante 11, die normalerweise vollständig auf
der Zylinderfläche 12 liegt
(s. obere Hälfte),
wird durch Teile des Gewindes 21 des Bolzens 20 teilweise
von der Zylinderfläche 12 zurückgedrängt (s.
untere Hälfte).
Aufgrund der elastischen Nachgiebigkeit des Halteelementes 10,
besonders im Bereich der Haltekanten 11, schmiegt sich
der Verlauf der Haltekante 11 an das Gewindeprofil 21 des
Bolzens 20 an und fixiert so die Gewindehülse 1 auf
dem Bolzen 20.
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Wegen
der elastischen Nachgiebigkeit der Halteelemente 10 kehrt
die Gewindehülse 1 nach
der Demontage vom Gewindebolzen 20 wieder in ihre ursprüngliche
Form zurück
(vgl. 1) und kann somit wieder verwendet werden.
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Eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gewindehülse 1' ist in 5 dargestellt.
Sie unterscheidet sich von der er sten Ausführungsform im Wesentlichen
dadurch, dass das Kopfende 6 offen und nicht geschlossen
ist. Im Übrigen sind
Elemente mit gleicher Funktion mit denselben Bezugsnummern versehen.
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Die
Gewindehülse 1' ist verbunden
mit einem (nur teilweise dargestellten) Kabelkanal 7. Vorzugsweise
sind sie einstückig
ausgeführt.
Die Gewindehülse 1' kann dank ihrer
hohen Haltekraft den Kabelkanal 7 an einem Gewindebolzen 20' befestigen. Ein
Beispiel für
eine solche Anordnung ist in den 6 und 7 dargestellt.
Der Gewindebolzen 20' ist
an einen Rahmen 8 angeschweißt. Zur Befestigung des Kabelkanals 7 an
der Tragstruktur braucht nur die Gewindehülse 7' auf den Gewindebolzen 20' aufgeschoben
zu werden. Dank der hohen Haltekraft ihrer Halteelemente 10 auf
dem Gewinde 21 des Gewindebolzens 20' ist der Kabelkanal 7 damit
sicher und positionsgenau an dem Rahmen 8 befestigt ist. Die
Ausführung
der Gewindehülse 1' mit nicht-geschlossenem,
also offenem Kopfende 6' ermöglicht es,
dass mehrere solcher Hülsen 1' auf einen Bolzen 20' aufgesetzt
werden. Damit kann der Bolzen 20' mehrfach benutzt werden, wodurch
die Anzahl der an dem Rahmen 8 erforderlichen Bolzen 20' verringert werden
kann. Dank der hohen Haltekräfte
der erfindungsgemäß ausgeführten Halteelemente 10, 10' reicht eine
geringe Höhe
für die
Gewindehülse
aus, so dass auch bei beengten Raumverhältnissen eine sichere Befestigung
erreicht werden kann. Es versteht sich, dass die Höhe der Gewindehülse 1' verändert werden
kann je nach der benötigten
Haltekraft, also höhere
Hülsen
für größere Haltekraft.
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In 8 ist
eine dritte Ausführungsform
der Gewindehülse 1'' dargestellt. Sie unterscheidet
sich von der ersten und zweiten Ausführungsform dadurch, dass die
Haltelemente 10' radial
nach außen statt
nach innen weisen. Die Haltekanten 11'' liegen auf
einem Zylindermantel 12',
dessen Durchmesser größer ist
derjenige der Seitenwand 4'.
Diese Ausführungsform
ist daher zur Befestigung in einem Innengewinde anstatt auf einem
Gewindebolzen vorgesehen. Im Übrigen
kann auf vorstehende Erläuterungen
verwiesen werden, die sinngemäß gelten.