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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungsmittel (Bolzen bzw. Schraube und Mutter), insbesondere eine Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinheit, welche solche physikalische Eigenschaften aufweist sowie aus solchen Strukturen besteht, dass die Verriegelungseinheit durch das Anziehen eines durch einen Grundbolzen durchgehenden Kernbolzens in der Form erweitert verformt oder in der Position verschoben wird und so ihr Befestigungsbereich unter Druck gesetzt wird, wobei zudem eine Gegenverriegelungseinheit vorgesehen ist, die ein Lösen einer Mutter an einer mit Schwingungen und dem Druck einhergehenden Struktur hindert und auch die Verriegelungseinheit in der vorstehenden Struktur zurückhalten kann, so dass wirksame Lockerungssicherungen sowie Diebstahlvermeidungen erreicht werden können.
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Stand der Technik
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Im Allgemeinen besteht ein Bolzen, der eine Schraube als eine Art vom Befestigungsmittel aufweist, aus einem Kopf und einem Gewindeabschnitt (d. h. einem aus Gewinde bestehenden Körper) und stellt auch dasjenige Befestigungsmittel dar, welches zur Verbindung mehrerer Bauteile oder Aufbauten bzw. zu fixierender Objekte miteinander in eine Durchgangsbohrung eingesetzt und danach mit einer Mutter verschraubt wird.
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Dabei wird durch die Bolzenbefestigung eine solche Struktur gebildet, dass ein bidirektionales Drehmoment entsteht, deshalb, weil ein zu fixierendes Objekt bidirektional, d. h. in beiden Richtungen, durch einen Bolzenkopf und eine Mutter mit Druck beaufschlagt wird, so dass der Bolzen und die Mutter nicht physikalisch getrennt werden können. Jedoch entsteht auf einer Oberfläche um den Schaft eines Gewindeganges des Bolzens eine Reibung und zu der anderen Oberfläche entsteht ein Spalt. Aufgrund dieser entgegengesetzten Prinzipien wird die Mutter daher durch die Schwingungen gelöst.
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Letztens wurden verschiedene Federscheiben, etc., die einen Widerstandswert eines Abschraubmoments der Muttern verbessern, vorgestellt, wobei trotzdem eine Lockerung bei den kontinuierlichen Schwingungen verursacht wird.
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Zum Beispiel im Falle von Brücken (z. B. Hänge-, Schrägseil-, Bogen-, Rahmen-, Fachwerkbrücken, etc.), die immer mit den Schwingungen einhergehen, und von den Brückenpfeilerstrukturen (z. B. Hochbahnen, erhöhte U-Bahnen, Hochstraßen und so weiter), die aufgrund derer Aktivitäten mit den Schwingungen einhergehen, werden die Strukturen selbst mittels Bolzen aneinander gekoppelt, oder eine Vielzahl von Hilfseinrichtungen, die an den Strukturen befestigt sind, sind mittels Bolzen angebracht, so dass die Bolzen der Lockerungsgefahr bei den kontinuierlichen Schwingungen ausgesetzt werden und so daraus die alljährlich erheblichen Instandhaltungskosten entstehen.
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Ferner, da von Chemiewerken und Atomreaktoren, etc. ein erhebliches Sicherheitsrisiko ausgeht, sind erhebliche Instandhaltungsaktivitäten alljährlich dazu erforderlich, um die Lockerung von Muttern an einem Druckrohrflansch, etc. zu verhindern.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Zustands, bei dem ein Bolzen mit einer Mutter verschraubt ist.
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Insbesondere entsteht, wie in 1 gezeigt, eine Reibung auf einer Oberfläche des Gewindegangs um den Schaft des mit einer Mutter verschraubten Bolzens, während zu einer anderen Oberfläche ein Spalt entsteht. Dieser Spalt ist unvermeidlich erforderlich, um die Mutter anzuziehen oder zu lösen. Der Spalt könnte jedoch auch diejenige Ursache darstellen, welche zur Lockerung der Mutter bei den kontinuierlichen Schwingungen führt.
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Insbesondere in den unterentwickelten Ländern kommen die Diebstähle häufig bei Straßeneinrichtungen, etc. vor, und da die Verschraubung von Schrauben und Muttern sehr intuitiv ist, kann sie leicht nur mittels eines Schraubenschlüssels als einfaches Mittel gelöst werden. Zum Beispiel Straßenschilder, etc. als Straßeneinrichtungen bestehen in der Regel aus einem teuren Material, d. h. Metalllegierungen und können daher einfach verkauft und gekauft werden, weshalb solche Diebstähle in den unterentwickelten Ländern häufig vorkommen.
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Wenn eine Bolzen-Mutter-Struktur von einer Vielzahl von Bolzenbefestigungsstrukturen mit einer Diebstahlschutz-einrichtung versehen ist, geht einer Diebstahlsbereitschaft zurück. Beispielsweise ist bei einem teuren Rad und Reifen eines Fahrzeugs neben einer normalen Bolzenstruktur noch ein spezieller Bolzen vorgesehen, so dass sehr effektive Diebstahlvermeidungen erreicht werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Zur Lösung der obengenannten, d. h. aus dem Stand der Technik bekannten Probleme liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Bolzenstruktur mit eingebauten Verriegelungseinheiten zu schaffen, wobei durch die Verriegelungseinheiten durch das Anziehen eines durch einen Grundbolzen durchgehenden Kernbolzens in ihrer Form erweitert oder in der Position verschoben werden und somit physikalische Eigenschaften und Strukturen aufweisen, um Druck auf ein zu fixierendes Teil auszuüben und so ein Lösen einer Mutter von einer mit Schwingung und Druck beaufschlagten Struktur zu verhindern, wobei zudem eine Gegenverriegelungseinheit vorgesehen ist, um die Verriegelungseinheiten zurückzuhalten, so dass wirksame Lockerungssicherungen sowie Diebstahlvermeidungen erreicht werden können.
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Lösung der Aufgabe der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der gestellten Aufgabe erdacht, wobei in diesem Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bevorzugt vorgeschlagen wird, dass eine erfindungsgemäße Bolzenstruktur folgende Merkmale aufweist: einen Grundbolzen, dessen Endabschnitt in ein durch das Aufeinanderlegen einer Befestigungsstruktur auf ein zu fixierendes Objekt ausgebildetes Loch eingesetzt wird; einen Kernbolzen, der entlang eine Längsrichtung des Grundbolzens durch eine Mitte desselben verläuft und dann mit dem Grundbolzen vorwärts- und rückwärtsbeweglich verschraubt ist; eine Mutter, die mit dem Endabschnitt des Grundbolzens, der aus dem Loch herausragt, verschraubt ist und so einen Zustand beibehält, bei dem die Befestigungsstruktur und das zu fixierende Objekt aufeinander gelegt sind; Verriegelungseinheiten, die in Abhängigkeit von der Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Kernbolzens selektiv eine Außenseite der Mutter mit Druck beaufschlagen und so ein Entweichen des Grundbolzen verhindern; und eine Rückhaltungseinrichtung, die durch die Mitte des Grundbolzens entlang der Längsrichtung des Grundbolzens auf der dem Kernbolzen gegenüberliegenden Seite verläuft und mit dem Grundbolzen vorwärts- und rückwärts beweglich verschraubt ist und in Kontakt mit dem Endabschnitt des Kernbolzens kommt, so dass sie die Vorwärts- und die Rückwärtsbewegung des Kernbolzens verhindern kann.
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Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass der Grundbolzen eine Gewindedurchgangsbohrung, die in der Mitte des Grundbolzens entlang der Längsrichtung desselben eingebracht und an ihrer Innenseite mit einem Gewinde versehen ist, und ein Außengewinde, das an einer Außenseite des Grundbolzens in gleicher oder in umgekehrter Richtung zum Gewinde der Gewindedurchgangsbohrung ausgebildet ist, aufweist, wobei ferner der Grundbolzen einen Kopfabschnitt aufweist, der vorzugsweise in einer polygonalen Form ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, dass am Kopfabschnitt des Grundbolzens eine einen Endabschnitt der Rückhaltungseinrichtung aufnehmende Aufnahmeausnehmung ausgebildet ist.
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Außerdem ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass der Kernbolzen einen Gewindeabschnitt, der in die in der Mitte des Grundbolzens eingebrachte Gewindedurchgangsbohrung entsprechend eingeschraubt wird, einen Kopfabschnitt, das an einem ersten Ende des Gewindeabschnitts angeordnet ist, und eine Mitnehmernut, die an einem anderen Ende des Gewindeabschnitts angeordnet ist, aufweist.
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Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass der Durchmesser des Kopfabschnitts kleiner als der Außendurchmesser des Grundbolzens ist, so dass die Mutter mit dem Grundbolzen in einem Zustand verschraubbar ist, bei dem der Kernbolzen an dem Grundbolzen befestigt ist.
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Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass innerhalb des Endabschnitts des Grundbolzens mehrere Aufnahmekanäle vorgesehen sind, die in dem Endabschnitt des Grundbolzens in radialer Richtung zur Außenseite des Grundbolzens verlaufen, und dass die Verriegelungseinheiten in Form von jeweils in den erweiterten Aufnahmekanälen eingelegten Stiften ausgebildet sind, so dass sie durch die Bewegung des Kernbolzens geschoben und an der Außenseite des Grundbolzens hinausragen, um die Mutter mit einer Druckkraft zu beaufschlagen.
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Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass die Rückhaltungseinrichtung eine Gegenverriegelungseinheit, die in der Mitte des Grundbolzens eingelegt ist und deren Endabschnitt mit dem Endabschnitt des Kernbolzens in Kontakt kommt; einen Flansch, der in der Mitte des Grundbolzens befestigt und in der Aufnahmeausnehmung aufgenommen ist; und eine Sprungfeder, die zwischen der Gegenverriegelungseinheit und dem Flansch angeordnet ist und auf eine Seite der Gegenverriegelungseinheit eine Federkraft ausübt, aufweist.
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Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass die Gegenverriegelungseinheit ein Vorsprungselement aufweist, das von einem Endabschnitt der Gegenverriegelungseinheit ausgebildet ist und mit dem Endabschnitt des Kernbolzens und das somit in der am Ende des Kernbolzens ausgebildeten Mitnehmernut eingelegt ist, und, dass an einem anderen Endabschnitt der Gegenverriegelungseinheit ein Polygon-Element mit einem polygonalen Längsschnitt ausgebildet ist, das somit in einer polygonalen, in der Mitte des Flanschs durchgehend eingebrachten Durchgangsbohrung einsetzbar ist.
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Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass in einem Zentralbereich innerhalb des Polygon-Elements ein Befestigungsloch durchgehend eingebracht ist, an dessen Innenseite ein Gewinde ausgebildet ist, und dass der Flansch am Grundbolzen mittels eines Befestigungswerkzeugs befestigt ist, wobei das Befestigungswerkzeug einen Befestigungsvorsprung aufweist, an dessen Außenseite ein Gewinde gebildet ist, das zur Einschraubung ins Befestigungsloch des Polygon-Elements ausgebildet ist, und ein Aufnahmeelement, das eine Aufnahmeausnehmung zum Aufnehmen des Polygon-Elements aufweist und gleitend beweglich angeordnet ist, so dass das Befestigungsloch beim Montieren der erfindungsgemäßen Bolzenstruktur das Befestigungswerkzug aufnimmt.
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Effekt der Erfindung
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Mit der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt vorgesehen sein, dass ein Werkzeug (Schraubenzieher) in eine in einer Mitte eines Grundbolzens 11 befindlichen Durchgangsbohrung 11a mit einem an ihrem Innendurchmesser ausgebildeten Gewinde in einem Zustand eingeschoben wird, bei dem der Grundbolzen 11 in einem Loch 2 einer Befestigungsstruktur 1 eingelegt ist, und dann in eine in einer Stirnseite eines Kernbolzens 12 eingebrachte Mitnehmernut 12c eingesteckt und gedreht wird, was zur Vorwärtsbewegung des Kernbolzens 12 in Richtung auf eine Außenseite der Befestigungsstruktur 1 führt, wobei während dieses Vorgangs zwischen einem Kopf 12b des Kernbolzens 12 und einem Ende des Grundbolzens 11 befindliche Verriegelungseinheiten 13 eine Mutter 14 mit Andruckkraft beaufschlagen, woraus sich ein Effekt ergibt, dass ein robuster Fixierungszustand so aufrechterhalten werden kann, dass ein Befestigungsmittel 10 innerhalb des Lochs 2 nicht von seiner Position abweicht.
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Da das Verschrauben und Lösen bei herkömmlichen Schraube-Mutter-Strukturen sehr intuitiv sind, können diese Schraube-Mutter-Strukturen mittels eines im allgemeinen Markt erhältlichen Schraubenschlüssels montiert oder demontiert werden. Jedoch ist eine erfindungsgemäße Struktur ohne ein speziell ausgelegtes Gerät sehr schwer zu demontieren und sogar ohne Kenntnis vom Abbauverfahren nicht demontierbar. Beispielsweise in den rückständigen oder unterentwickelten Ländern werden die Diebstähle von Straßeneinrichtungen, wie z. B. Straßenschildern, etc. häufig verursacht. Wird die erfindungsgemäße Struktur auf diesen Fall angewandt, dann kann ein hervorragender Effekt für die Diebstahlvermeidungen erreicht werden.
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In diesem Zusammenhang werden die herkömmlichen Funktionen zur Lockerungssicherung von Bolzen und Muttern über ein Verfahren zur Maximierung eines Drehmoments für die Lockerungssicherung realisiert, während die Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung als physikalisch vollständig verriegelt werden, weshalb ohne Demontage der erfindungsgemäßen Strukturen mittels eines Sonderwerkzeugs die Muttern nicht gelöst werden können.
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Grundsätzlich können alle Muttern aufgrund einer Reibung auf einer Seite eines Gewindegangs und eines zulässigen Spalts auf einer gegenüberliegenden Seite desselben bei der Vibration gelockert werden. Auch wenn ein Reibungsbereich mittels einer Federscheibe, etc. maximiert wird, ist es dennoch zu befürchten, dass die Muttern durch die Vibration gelockert werden könnten. Daher ist die vorliegende Erfindung für eine mit der Vibration einhergehende Struktur wirksam. Also kann die erfindungsgemäße Struktur eine permanente Lockerungsverhinderung in den stets unter Vibration stehenden Strecken von den Brückenpfeilern, Brücken und Eisenbahngleisen, etc. erreichen und auch ohne Zerstörung demontierbar sein, was folglich zur sehr wirksamen Reduzierung der Instandhaltungskosten führen kann. Außerdem könnte die Lockerung der Muttern in den im Kraftwerk, etc. verwendeten und so mit einem Hochdruck einhergehenden Rohrleitungen, wie z. B. Druckleitungen, Turbinen, etc. tödliche Unfälle verursachen. Daher müssen alle Muttern periodisch überprüft, bezüglich ihrer Lockerung gemessen, und bei Bedarf instandgehalten werden. Dahingegen kann die vorliegende Erfindung als ein bahnbrechendes Produkt für Hochdruckrohrleitungen eine solche Struktur erreichen, dass, wenn das erfindungsgemäße Produkt montiert wurde, dann die Muttern mittels einer Verriegelungseinrichtung mit physikalischer Struktur in keinem Fall gelöst werden können.
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Ferner kann die Angst vor der Lösung der Muttern aus einem Rumpf eines Raumschiffs aufgrund eines Anstoßes beim Raumflug des Raumschiffs mit Mach- oder Lichtgeschwindigkeit erfindungsgemäß eliminiert werden.
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Auch falls es zu befürchten ist, dass tödliche sicherheitsrelevante Unfälle bei Kernreaktoren oder Chemiewerken, etc. entstehen könnten, können die Bolzenlockerungen, etc. eines äußeren Einbrechers oder aufgrund einer fehlerhaften Lockerungssicherung verhindert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines Zustands, bei dem ein Bolzen und eine Mutter miteinander verschraubt sind;
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2 eine perspektivische Ansicht von der Vorderseite einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 eine perspektivische Ansicht von der Rückseite einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Längsschnitt durch eine Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Explosionszeichnung eines Längsschnitts eines Zustands, bei dem eine Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auseinander ausgebaut ist;
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7a bis 7d zusammen einen Montagevorgang zum Zusammenbauen einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer sequentiellen Reihenfolge; und
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8 eine perspektivische Teilschnittdarstellung durch eine Struktur, bei der eine Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vollständig zusammengebaut ist.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei darauf hingewiesen wird, dass gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Wenn irgendein Bestandteil in der detaillierten Beschreibung oder den folgenden Patentansprüchen der Erfindung einen anderen Bestandteil „aufweist” oder „umfasst”, dann sollte dies nicht auf solche Weise beschränkt oder interpretiert werden, dass er nur aus dem betroffenen Bestandteil besteht, soweit nicht nachfolgend anders beschrieben. Stattdessen sollte das in solcher Weise interpretiert werden, dass er ferner auch noch weitere Bestandteile haben kann.
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In den Zeichnungen zeigt 2 eine perspektivische Ansicht von der Vorderseite einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, 3 eine perspektivische Ansicht von der Rückseite einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, 4 eine Schnittdarstellung einer Struktur eines Längsschnitts einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, 6 eine Explosionszeichnung einer Schnittdarstellung eines Längsschnitts eines Zustands, bei dem eine Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auseinander ausgebaut ist, 7a bis 7d zusammen einen Montagevorgang zum Zusammenbauen einer Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer sequentiellen Reihenfolge, und 8 eine perspektivische Teilschnittdarstellung durch eine Struktur, bei der eine Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vollständig zusammengebaut ist.
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Unter Bezugnahme der derart angegebenen, beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung wie folgt erläutert:
Wie in diesen Figuren dargestellt, ist eine Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgestaltet, dass sie folgende Merkmale aufweist:
einen Grundbolzen 11, dessen Endabschnitt in ein durch das Aufeinanderlegen einer Befestigungsstruktur 1 auf ein zu fixierendes Objekt ausgebildetes Loch 2 eingesetzt wird;
einen Kernbolzen 12, der entlang einer Längsrichtung des Grundbolzens 11 durch eine Mitte desselben verläuft und mit dem Grundbolzen vorwärts- und rückwärtsbeweglich verschraubt ist;
eine Mutter 14, die mit dem Endabschnitt des Grundbolzens 11, der aus dem Loch 2 herausragt, verschraubt ist und so einen Zustand beibehält, bei dem die Befestigungsstruktur 1 und das zu fixierende Objekt O aufeinander gelegt sind;
eine Verriegelungseinheit 13, die in Abhängigkeit von der Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Kernbolzens 12 selektiv eine Außenseite der Mutter 14 mit Druck beaufschlagt und so den Grundbolzen 11 an einer Entweichung hindert; und
eine Rückhaltungseinrichtung 20, die durch die Mitte des Grundbolzens 11 entlang der Längsrichtung des Grundbolzens 11 auf der dem Kernbolzen 12 gegenüberliegenden Seite verläuft und mit dem Grundbolzen 11 vorwärts- und rückwärts beweglich verschraubt ist und in Kontakt mit dem Endabschnitt des Kernbolzens kommt, so dass sie die Vorwärts- und die Rückwärtsbewegung des Kernbolzens 12 hindern kann.
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Zunächst kann die Mutter 14, die mit dem Grundbolzen 11 verschraubt wird, von Teilen der Erfindung entfernt werden, allerdings kann aufgrund des Aufbaus der Mutter 14 die Mutter 14 ein Drehmoment erzeugen und so ein in dem Loch 2 der Befestigungsstruktur 1 eingelegtes Teil des Grundbolzens 11 ziehen, so dass eine größere Fixierungskraft oder Fixierung des zu fixierenden Objekts O zur Verfügung gestellt werden kann.
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Nachfolgend wird ein Befestigungsmittel 10 gemäß der vorliegenden Erfindung konkret erläutert. Der Grundbolzen 11 stellt einen Blockkörper dar, welcher derart ausgebildet ist, dass in seiner Mitte entlang seiner Längsrichtung eine Gewindedurchgangsbohrung 11a eingebracht ist, an deren Innenseite ein Gewinde ausgebildet ist, wobei an einer Außenseite des Blockkörpers ein Außengewinde 11b in gleicher oder in umgekehrter Richtung zum Gewinde der Gewindedurchgangsbohrung 11a ausgebildet ist, und wobei der Grundbolzen 11 gegebenenfalls eine Form eines kopflosen Bolzens, eines polygonalen Bolzens, oder verzahnte Vorsprünge aufweist, die entlang der Längsrichtung angeformt sind.
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Dabei kann das Außengewinde 11b an der gesamten Außenseite des Grundbolzens 11 ausgebildet sein, wobei es jedoch auch lediglich an einem Teil der Außenseite am mit der Mutter 14 verschraubten oder mit dem zu fixierenden Objekt O verbundenen Ende ausgebildet sein kann.
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Ferner ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass am Kopfabschnitt des Grundbolzens 11 eine einen Endabschnitt der Rückhaltungseinrichtung 20 aufnehmende Aufnahmeausnehmung 11c ausgebildet ist, und die Stirnflächen des Endabschnitts der Rückhaltungseinrichtung 20 und des Endabschnitts des Grundbolzens 11 aneinander anliegend angeordnet sind, so dass verhindert wird, dass die Rückhaltungseinrichtung 20 von dem Grundbolzen 11 leicht getrennt werden kann.
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D. h. wird die Rückhaltungseinrichtung 20 beim vollständigen und erfolgreichen Montieren am Grundbolzen 11 in der Aufnahmeausnehmung 11c vollständig aufgenommen und ragt so nicht nach außen heraus, so dass es unmöglich ist, die Rückhaltungseinrichtung 20 vom Grundbolzen 11 zu trennen, indem mittels eines Werkzeugs, wie z. B. einer Zange oder Klammer, ein möglichweise aus dem Grundbolzen 11 nach außen herausragendes Teil der Rückhaltungseinrichtung 20 gegriffen wird.
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Ferner sind innerhalb des Endabschnitts des Grundbolzens 11 mehrere Aufnahmekanäle 11d ausgebildet, die sich in radialer Richtung zur Außenseite des Grundbolzens 11 erstrecken.
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Dabei dienen die Aufnahmekanäle 11d dazu, die Verriegelungseinheiten 13 innen aufzunehmen, wobei in Abhängigkeit der Vorwärts- bzw. der Rückwärtsbewegung des Kernbolzens 12 die Verriegelungseinheiten 13 wahlweise in den bzw. aus dem Grundbolzen 11 radial hineingeschoben bzw. herausgezogen werden.
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Außerdem ist der Kernbolzen 12 derart ausgestaltet, dass er einen Gewindeabschnitt 12a, der in die in der Mitte des Grundbolzens 11 eingebrachte Gewindedurchgangsbohrung 11a entsprechend eingeschraubt wird, ein Kopfteil 12b, das auf einer Seite des Gewindeabschnitts 12a angeordnet ist, und eine Mitnehmernut 12c, die an einem anderen Ende des Gewindeabschnitts 12a angeordnet ist, aufweist.
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Dabei kann das Kopfteil 12b als kreisförmiger Blockkörper ausgebildet sein, wobei seine Stirnseite eine halbkugelförmige Form oder Keilform aufweisen kann oder flach ausgebildet sein kann.
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Zudem ist es dabei bevorzugt vorgesehen, dass der Durchmesser des Kopfteils 12b kleiner als der Außendurchmesser des Grundbolzens 11 ist, so dass die Mutter 14 mit dem Grundbolzen 11 in einem Zustand verschraubbar ist, bei dem der Kernbolzen 12 an dem Grundbolzen 11 befestigt ist.
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Außerdem kann es dabei bevorzugt vorgesehen sein, dass die Mitnehmernut 12c schlitz- oder kreuzförmig oder in einer bestimmten Form ausgebildet ist, wobei der Kernbolzen 12 eine Zugfestigkeit aufweist, die gleich oder größer als die eines üblichen Bolzens oder eines Hochspannungsbolzens ist.
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Nun ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Grundbolzen 11 relativ weicher als der Kernbolzen 12 ist, allerdings die beiden Bolzen natürlich gleiche Steifigkeit aufweisen können, wobei der Grundbolzen 11 und der Kernbolzen 12 aus Eisen als Hauptmaterial bestehen, aber auch aus Aluminium oder rostfreiem Stahl oder Kunststoff bestehen können.
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Dabei kann es auch bevorzugt vorgesehen sein, dass die genannten Zugfestigkeiten, Festigkeitsgrade und Materialien des Grundbolzens 11 und des Kernbolzens 12 in Abhängigkeit von den Bereichen, in denen die Bolzenstruktur gemäß der Erfindung angewandt wird, sowie von der Lebensdauer und Anforderung der Bolzenstruktur wahlweise konzipiert und angewandt werden.
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Der Werkstoff der Verriegelungseinheit 13 kann ein Kunstharz, Metall oder die Verbunde davon sein.
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Dabei sind die Verriegelungseinheiten 13 in einer Form von jeweils in in den im Grundbolzen 11 ausgebildeten, Aufnahmekanälen 11d eingelegten Stiften ausgebildet, so dass sie durch die Bewegung des Kernbolzens 12 geschoben in Richtung der Außenseite des Grundbolzens 11 hinausragt und somit die Mutter 14 mit einer Andruckkraft beaufschlagt.
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Ferner ist vorgesehen, dass die Rückhaltungseinrichtung 20 ausgebildet ist, um sich durch die Mitte des Grundbolzens entlang der Längsrichtung des Grundbolzens 11 auf der dem Kernbolzen 12 gegenüberliegende Seite zu erstrecken und mit dem Grundbolzen 11 vorwärts- und rückwärts beweglich verschraubt zu werden, um mit dem Endabschnitt des Kernbolzens 12 in Kontakt zu kommen, so dass die Vorwärts- und die Rückwärtsbewegung des Kernbolzens 12 gehemmt werden, so dass die Verriegelungseinheiten 13 aus dem Grundbolzen 11 außen herausragen, wodurch erreicht wird, dass die Mutter 14 durch die Rückhaltungseinrichtung mit der Druckkraft beaufschlagt wird.
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Ferner ist die Rückhaltungseinrichtung 20 derart ausgestaltet, dass sie eine Gegenverriegelungseinheit 21, die in der Mitte des Grundbolzens 11 eingesetzt ist und deren Endabschnitt mit dem Endabschnitt des Kernbolzens 12 in Kontakt kommt; einen Flansch 22, der an der Mitte des Grundbolzens 11 befestigt und so in der Aufnahmeausnehmung 11c aufgenommen ist; und eine Sprungfeder 23, die zwischen der Gegenverriegelungseinheit 21 und dem Flansch 22 angeordnet ist und auf eine Seite der Gegenverriegelungseinheit 21 eine Federkraft ausübt; aufweist.
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Die Gegenverriegelungseinheit 21 weist ein Vorsprungselement 21a, das an dem Endabschnitt der Gegenverriegelungseinheit 21 vorsteht, auf, so dass es mit dem Endabschnitt des Kernbolzens 12 in Kontakt kommt und somit in der am Endabschnitt des Kernbolzens 12 ausgebildeten Mitnehmernut 12c eingesetzt ist, und am anderen Endabschnitt der Gegenverriegelungseinheit 21 ein Polygon-Element 21b mit einem polygonalen Längsschnitt ausgebildet ist, das somit in einer polygonalen, in der Mitte des Flanschs durchgehend eingebrachten Durchgangsbohrung 22a eingelegt ist.
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Hierbei ist eine Gestalt des Vorsprungselements 21a einer Gestalt der Mitnehmernut 12c entsprechend ausgebildet, so dass das Vorsprungselement in die Mitnehmernut 12c eingreifen kann, wobei, z. B. wenn die Mitnehmernut 12c schlitzförmig ausgebildet ist, dann das Vorsprungselement 21a auch in der geradlinigen Form vorstehend ausgebildet ist, während, z. B. wenn die Mitnehmernut 12c kreuzförmig ausgebildet ist, dann in der Kreuzform vorstehend ausgebildet ist, so dass die Mitnehmernut und das Vorsprungselement ineinander eingreifen können.
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Das Polygon-Element 21b weist einen polygonalen Längsabschnitt auf, wobei es in einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung so ausgebildet ist, dass es einen hexagonalen Längsabschnitt aufweist, so dass es in einer hexagonal ausgebildeten Durchgangsbohrung 22a einführbar ist.
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Das Polygon-Element 21 weist ein Befestigungsloch auf, das mit einer bestimmten Tiefe in einem Zentralbereich des Polygon-Elements 21b durchgehend eingebracht ist, wobei an einer Innenseite des Befestigungslochs ein Gewinde derart ausgebildet ist, dass dieses mit einem am Befestigungswerkzeug 3 ausgebildeten Befestigungsvorsprung 3a in Eingriff gebracht werden kann.
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Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Flansch 22 auf einer Fläche gewölbt ausgebildet ist, so dass dieser in einer Fläche in der im Grundbolzen 11 ausgebildeten Aufnahmeausnehmung 11c aufgenommen ist, wobei eine der einen Fläche gegenüberliegende, weitere Fläche des Flansches flach ausgebildet ist, so dass kein Bereich vorhanden ist, der im aufgenommenen Zustand des Flanschs 22 in der Aufnahmeausnehmung 11c aus dem Grundbolzen 11 herausragen könnte.
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Ferner ist in einem Zentralbereich des Flanschs 22 eine Durchgangsbohrung 22a entlang der Längsrichtung des Flanschs 22 so durchgehend ausgebildet, dass das in der Gegenverriegelungseinheit 21 ausgebildete Polygon-Element 21b durch die Durchgangsbohrung 22a hindurch aus dem Flansch 22 herausragen kann.
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Daher können der Kernbolzen 12 und Flansch 22, die mittels der Gewinde miteinander verschraubt sind, mittels der Verriegelungseinheit 21 in beide Richtungen zurückgehalten werden.
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Zudem ist in dem nach außen heraus vorstehenden Polygon-Element 21b ein Befestigungsloch ausgebildet, das derart an seiner Innenseite ein Gewinde aufweist, dass der Befestigungsvorsprung 3a mit dem Befestigungsloch verschraubt wird, wobei das den Flansch 22 am Grundbolzen 11 befestigende Befestigungswerkzeug 3 mit dem Befestigungsvorsprung 3a, der mit dem Befestigungsloch des Polygon-Elements 21b verschraubt wird, und mit einem Aufnahmeelement 3b versehen ist, das eine Aufnahmeausnehmung zum Aufnehmen des Polygon-Elements 21b aufweist und hierzu gleitend bewegt werden kann, so dass die Entriegelung der Rückhaltungseinrichtung 20 ermöglicht wird.
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Falls ein Sonderwerkzeug, wie das Befestigungswerkzeug 3, das mit dem Befestigungsvorsprung 3a, der zur Verschraubung mit dem Befestigungsloch an seiner Außenseite das Gewinde aufweist, und dem Aufnahmeelement 3b, das die Aufnahmeausnehmung zum Aufnehmen des Polygon-Elements 21b aufweist und hierzu gleitend bewegt wird, versehen ist, nicht vorliegt, kann die Rückhaltungseinrichtung 20 nicht beliebig entriegelt werden.
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Dabei ist die Sprungfeder 23 zwischen der Gegenverriegelungseinheit 21 und dem Flansch 22 angeordnet und kann so auf eine Seite der Gegenverriegelungseinheit 21 eine Federkraft ausüben, so dass die Sprungfeder dazu dienen kann, einen Zustand fest aufrechterhalten zu können, bei dem das Vorsprungselement 21a der Gegenverriegelungseinheit 21 in der Minehmernut 12c des Kernbolzens 12 eingegriffen ist.
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Nachstehend wird ein Vorgang zum Fixieren eines zu fixierenden Objekts an einer Befestigungsstruktur mittels einer erfindungsgemäßen Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung, welche einen gleichen Aufbau aufweist, wie oben erwähnt, unter Bezugnahme auf die 7a bis 7d näher erläutert.
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Wie in 7a gezeigt, werden eine Befestigungsstruktur 1 und ein zu fixierendes Objekt O zunächst so aufeinander gelegt, dass die Löcher 2, die jeweils in der Befestigungsstruktur 1 und dem zu fixierenden Objekt O ausgebildet sind, miteinander fluchten, wobei in diesem Zustand ein Grundbolzen 11 anschließend in die Löcher 2 eingesetzt wird.
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Wie in 7b gezeigt, wird eine Mutter 14 dann fest mit dem Endabschnitt des Grundbolzens 11, welcher durch die Löcher 2 hindurchgeführt ist und von Befestigungsstruktur 1 vorsteht, verschraubt, so dass das zu fixierende Objekt O an der Befestigungsstruktur 1 fixiert werden kann.
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Danach wird zur Hemmung der Mutter 14 vor einem unbeabsichtigtem Lösen ein Schraubenzieher in die Mitnehmernut 12c des Kernbolzens 12 eingesteckt, wobei der Schraubenzieher anschließend gedreht wird, so dass ein an der Außenseite des Kernbolzens 12 ausgebildeter Gewindeabschnitt 12a folglich in die Gewindedurchgangsbohrung 11a des Grundbolzens 11 eingeschraubt und somit in die Innenseite des Grundbolzens 11 eingesetzt wird.
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Wird das Einsetzen des Kernbolzens 12 fortgesetzt, wie in 7c gezeigt, dann schiebt ein Kopfteil 12b des Kernbolzens 12 die Verriegelungseinheiten 13 und so werden diese Verriegelungseinheiten durch die erweiterten Aufnahmekanäle 11d radial (wie Schirmrippen) geführt und stehen dann nach außen heraus, so dass eine Außenseite der Mutter 14 mit Druck beaufschlagt wird und so verhindert wird, dass diese Mutter 14 beliebig gelöst werden kann.
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Wenn der Schraubenzieher in dem Zustand, in dem der Grundbolzen 11 in das Loch der Befestigungsstruktur 1 eingesetzt ist, in die im Grundbolzen 11 ausgebildete Gewindedurchgangsbohrung 11a eingesteckt und danach gedreht wird, dann wird der Gewindeabschnitt 12a des Kernbolzens 12 entlang die Gewindedurchgangsbohrung 11a in die Innenseite des Grundbolzens 11 hineingeschoben, so dass das Kopfteil 12b folglich die stiftförmigen Verriegelungseinheiten 13 schiebt und so die Außenseite der Mutter 14 mit Druck beaufschlagt, was folglich dazu führt, dass die Mutter gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert werden kann.
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Dann wird eine Sprungfeder 23 in die Gegenverriegelungseinheit 21 der Rückhaltungseinrichtung 20 eingesetzt und ein Polygon-Element 21b ragt aus einem Flansch 22 heraus. Anschließend wird die Rückhaltungseinrichtung 20 in die Gewindedurchgangsbohrung 11a in die Richtung hineingeschoben, die der Einschraubungsrichtung des Kernbolzens 12 entgegengesetzt ist, und danach der Befestigungsvorsprung 3a des Befestigungswerkzeugs 3 ans Befestigungsloch des Polygon-Elements 21b befestigt. Dann zieht das Befestigungswerkzeug das Polygon-Element 21b, so dass es herausragt und ein Aufnahmeelement 3b, das am Befestigungswerkzeug 3 gleitend beweglich vorgesehen ist, wird anschließend geschoben und das Polygon-Element 21b in die im Aufnahmeelement 3b ausgebildete Aufnahmeausnehmung aufgenommen. Anschließend wird das Befestigungswerkzeug 3 im Uhrzeigersinn gedreht, so dass der Flansch 22 folglich in der Gewindedurchgangsbohrung 11a befestigt werden kann, wie in 7d gezeigt.
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Wird das Befestigungswerkzeug 3 nach der Befestigung des Flanschs 22 demontiert, dann beaufschlagt die Sprungfeder 23 die Gegenverriegelungseinheit 21 mit Druck, was zur Aufrechterhaltung des Zustands führen kann, bei dem der Vorsprungselement 21a am Ende der Gegenverriegelungseinheit 21 in der Mitnehmernut 12c des Kernbolzens eingesetzt ist und darin eingreift.
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Da in diesem Zustand der Kernbolzen 12 gegen eine Drehung zurückgehalten wird, ragen die Verriegelungseinheiten 13 mittels des Kopfteils 12b des Kernbolzens 12 hervor, so dass ein Zustand, bei dem die Mutter 14 mit Druck beaufschlagt wird, fest aufrechterhalten werden kann, weshalb ein Rückhaltungseinrichtung 21 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht beliebig gelöst wird, so dass das Objekt O an der Befestigungsstruktur 1 fest fixiert werden kann.
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Demgegenüber verläuft ein Vorgang zum Demontieren der Bolzenstruktur mit einer eingebauten Verriegelungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in umgekehrter Reihenfolge des oben genannten Befestigungsvorgangs, worauf nachfolgend näher eingegangen wird.
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Zunächst wird das Befestigungswerkzeug 3 so im Uhrzeigersinn gedreht, dass der Befestigungsvorsprung 3a ins im Polygon-element 21b der Gegenverriegelungseinheit 21 eingebrachte Befestigungsloch eingeschraubt wird. Nach dem Abschluss des Einschraubens des Befestigungsvorsprungs 3a wird das Befestigungswerkzeug 3 so in die Richtung, die der Vorwärtsbewegungsrichtung beim Einschrauben des Befestigungsvorsprungs 3a entgegengesetzt ist, gezogen, dass das Vorsprungselement 21a der Gegenverriegelungseinheit 21 von der Mitnehmernut 12c des Kernbolzens 12 entweichen kann.
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In dem Zustand, in dem das Vorsprungselement 21a der Gegenverriegelungseinheit 21 von der Mitnehmernut 12c des Kernbolzens 12 entwichen ist, wird das im Befestigungswerkzeug 3 vorgesehene Aufnahmeelement 3b so gleitend bewegt, dass das Polygon-Element 21b in die Aufnahmeausnehmung des Aufnahmeelements 3b aufgenommen und darin zurückgehalten wird. Wenn das Befestigungswerkzeug anschließend gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, dann wird die Gegenverriegelungseinheit 21 auch gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so dass das hexagonale, in der Durchgangsbohrung 22a des Flanschs 22 eingesetzte Polygon-Element 21b den Flansch 22 gegen den Uhrzeigersinn dreht, was folglich zur Abweichung des Flanschs 22 von. der Gewindedurchgangsbohrung 11a führt.
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Durch das Abweichen des Flansches 22 von der Gewindedurchgangsbohrung 11a und somit auch des Vorsprungselements 21a der Gegenverriegelungseinheit 21 vollständig von der Mitnehmernut des Kernbolzens 12, wird der Kernbolzen 12 entriegelt, so dass die Andruckkraft, mit der die Verriegelungseinheiten 13 die Mutter 14 beaufschlagen, verschwindet, weshalb die Mutter 14 gelöst werden kann.
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Durch das eine obengenannte Ausführungsbeispiel wird die technische Idee der vorliegenden Erfindung erklärt.
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Aber ist es selbstverständlich, dass ein Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, aus den Beschreibungen der vorliegenden Erfindung das obengenannte Ausführungsbeispiel vielfältig ändern oder abwandeln kann. Ferner ist es auch selbstverständlich, dass, obwohl nicht explizit gezeigt oder erläutert, der Fachmann aus den Beschreibungen der vorliegenden Erfindung verschiedenartige Variationen, die die technische Idee gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, durchführen kann, was noch zum Rechtsumfang der Erfindung gehört. Ferner sind die Ausführungsbeispiele, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erklärt wurden, nur zwecks der Erläuterung der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei der Schutzumfang für diese Erfindung nicht auf die solchen Ausführungsbeispiele beschränkt werden sollte.
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Industrielle Verwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann auf die Gebiete, wie z. B. Bautechnik, Bauingenieurwesen und Maschinen-Montagetechnik, angewandt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 3
- Befestigungswerkzeug
- 3a
- Befestigungsvorsprung
- 3b
- Aufnahmeelement
- 10
- Befestigungsmittel
- 11
- Grundbolzen
- 11a
- Gewindedurchgangsbohrung
- 11b
- Außengewinde
- 11c
- Aufnahmeausnehmung
- 11d
- Aufnahmekanäle
- 12
- Kernbolzen
- 12a
- Gewindeabschnitt
- 12b
- Kopfabschnitt
- 12c
- Minehmernut
- 13
- Verriegelungseinheit
- 20
- Rückhaltungseinrichtung
- 21
- Gegenverriegelungseinheit
- 22
- Flansch
- 23
- Sprungfeder
