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Befestigungselement für höher belastete Bauteile, insbesondere Baubeschlagteile
Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Verbindung mindestens zweier
Bauteile, bestehend aus einer Hülse, einer Schraube und einer in die Hülse einführbaren
Mutter mit konischem Ansatz, wobei der Außendurchmesser der Mutter den Außendurchmesser
der Hülse nicht übersteigt und die Hülse durch eine Bohrung im Bauteil, deren Durchmesser
dem-Außendurchmesser der Hülse angepaßt ist, hindurchführbar ist. Bei einem
bekannten
Befestigungselement dieser Art ist die Mutter in die Hülse eingepreßt und über eine
Umbördelung gegen Herausfallen in der einen Richtung gesichert.
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Die Hülse, die lediglich in den einen Bauteil eingesetzt wird, ist
geschlitzt, die Bohrung im Bauteil und der Außendurchmesser der Hülse müssen genau
gearbeitet sein, damit die Hülse für einen ausreichenden Sitz leicht eingepreßt
werden kann. Beim Anziehen der Mutter über die Schraube ergibt sich eine Verklemmung
zum Bauteil, so daß die Verbindung festgezogen werden kann.
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Bei Belastung in axialer Richtung muß hier damit gerechnet werden,
daß durch diSußeren Kräfte der Konus noch stärker in die Hülse hineingezogen wird
mit der Folge, daß sich die Verbindung lockert. Dadurch, daß die Hülse nur im einen
Bauteil angeordnet ist, müssen Scherkräfte von der Schraube aufgenommen werden.
Die Bauhöhe der Hülse, die relativ weit aus dem einen Bauteil hervorsteht, muß groß
sein, um die notwendige Verformung zur Abstützung herzugeben.
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Bei einem anderen bekannten Befestigungselement ist die Hülse konisch
ausgebildet und die Mutter wird über die Hülse -hinweggezogen. Bei dieser Bauform
benötigt man hinter dem einen Bauteil sehr viel Platz, die Bohrungen in den Bauteilen
und der Außendurchmesser der Hülse müssen sehr genau zueinander gearbeitet werden,
um radiale Verschiebungen auszuschalten. Die Mutter muß wegen des
Gewindes
und wegen der aufzunehmenden Axialbelastung aus harten Material hergestellt werden,
so daß die Aufweitung erschwert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement
zu schaffen, dessen Einzelelemente grob toleriert werden können, das mit einer geringen
Bauhöhe auskommt und bei dem insbesondere Lockerungen durch Axialbelastung vermieden
werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß sich an den
Konus der Mutter eine Schulter anschließt, die beim Festziehen der Verbindung an
der Hülse einen Absatz bildet. Nach dem Festziehen werden durch die Schulter bzw.
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den Absatz Axialkräfte unmittelbar von der Verbindung aufgenommen,
durch die unmittelbare Abstützung an den Bauteilen wird die Lage der Einzelelemente
unter sich nicht mehr verändert, so daß keine Lockerung der Verbindung eintreten
kann. Durch das Eindringen des Konus im Bereich d-es einen Bauteiles brauchen die
Aufnahmebohrungen und die Hülse nicht besonders genau zueinander gearbeitet sein.
Die aus dem einen Bauteil herausschauende Höhe der Hülse bzw. der Mutter ist gering,
so daß die Verbindung auch bei ;beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden kann.
Zweckmäßig weist die Mutter einen kreiszylindrischen Teil auf, die Schulter befindet
sich als Übergang zwischen dem kreiszylindrischen Teil und dem konischen Ansatz,
beide
haben etwa gleiche Länge.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Konus an seinem
freien Ende einen geringfügig kleineren Durchmesser auf, als der Innendurchmesser
der Hülse auf der der Mutter zugekehrten Seite. Bei einem Steigungswinkel von etwa
70 entspricht der Außendurchmesser des Konus dem Innendurchmesser der Hülse etwa
nach 1/5 der Konuslänge von der freien Stirnseite her.
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Die Schulter ist im Schnitt durch einen Viertelkreisbogen gebildet,
der einen kontinuierlichen, aber steilen Anstieg vom Konus aus bildet und dessen
Ansatz an den zylindrischen Teil gerundet ist. Auf diese Weise ergeben sich so günstige
Kräfteverhältnisse, daß die Herstellung der Verbindung spielend leicht vorgenommen
werden kann und trotzdem eine ungewöhnliche Festigkeit erreicht wird.
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Die Hülse steckt sowohl im einen als auch im anderen Bauteil, so daß
im wesentlichen von ihr alle Scherkräfte aufgenommen werden. Zur weiteren Steigerung
der Festigkeit weist die Hülse zwei verschiedene Innendurchmesser auf, der kleinere
Innendurchmesser ist auf der der Mutter abgekehrten Seite angeordnet und dem Außendurchmesser
der Schraube angepaßt, der größere Innendurchmesser ist-auf der der Mutter zugekehrten
Seite angeordnet und hat eine derartige Größe, daß der konische
Ansatz
mindestens nahezu so weit in die Hülse einziehbar ist, daß die Schulter etwa in
Höhe der Außenfläche des der Mutter zugewandten Bauteiles zu liegen kommt. Damit
wird der Absatz der Hülse an der richtigen Stelle gebildet und der konische Ansatz
der Mutter verstärkt noch die Verbindung im Bereich des Stoßes der Bauteile. Darüberhinaus
wird durch den Konus die Hülse in Umfangsrichtung auseinandergepreßt und füllt so
an der Trennstelle beider Bauteile das Bohrungsspiel vollkommen aus.
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An sich bedarf die Verbindung keiner besonderen Drehsicherung, da
die Stirnseite der Hülse auf einen Anschlag im einen Bauteil gepreßt wird und durch
Reibung eine Drehung verhindert. Zusätzlich kann aber die mit durchgehend massiver
Wandung ausgebildete Hülse eine vom Kreiszylinder abweichende Außenfläche aufweisen,
so daß eine Verdrehung auch wegen eines Formschlusses ausgeschlossen ist. Vorzugsweise
besteht die Hülse aus Aluminium und die Mutter aus einem Automatenstahl.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform
darstellt, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch den unteren Schenkel
eines Türflügelrahmens mit aufgesetzter Türschiene, Fig. 2 eine Ansicht hierzu von
unten in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,
Fig.- 3 einen Schnitt
hierzu gemäß der Linie 111-111 in Fig. 1, Fig. 4 einen Längsschnitt durch das in
die beiden zu verbindenden Bauteile eingesetzte Befestigungselement in größerem
Maßstab vor dem Festziehen, Fig. 5 einen entsprechenden Schnitt hierzu nach dem
Festziehen bei hälftiger Darstellung.
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Das Befestigungselement ist dargestellt beim Einsatz zur Befestigung
einer Türschiene 1 in der linken unteren Ecke eines Türflügels 2, dessen Rahmen
aus Pröfilstäben 3,4 aufgebaut ist. Der horizontal verlaufende, den unteren Rahmenschenkel
abgebende Profilstab 4 weist einen Steg 5 auf, an dem die Türschiene 1 von unten
her festgeschraubt wird, ohne daß die der Türschiene 1 gegenüberliegende Stegseite
zugänglich wäre. Zur Festlegung werden drei Befestigungselemente 6 verwendet, die
jeweils aus einer Schraube 7, einer Mutter 8 und einer Hülse 9 bestehen.
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Die nähere Ausbildung der Befestigungselemente 6 ergibt sich insbesondere
aus den Fig. 4 und 5, wobei in Fig. 4 das Element vor dem Festziehen und in der
Fig. 5 nach dem Festziehen dargestellt ist.
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Die Schraube 7 ist als Senkschraube mit einem Innensechskant 10 ausgebildet,
an ihren glatten Schaft 11 schließt sich ein Gewindeteil 12 mit metrischen Gewinde,
z.B.
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M 8, an. Die Länge der Schraube 7 ist so gewählt, daß ihr freies Ende
mit einem entsprechenden Maß über die aneinandergelegten, mit-einander zu verbindenden
Bauteile 13,14 übersteht.
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Die Hülse 9 besteht aus einem kreis zylindrischen Rohr 1.5 mit gleichem
Außendurchmesser ueber die ganze Länge, dagegen hat man zwei Innendurchmesser 16,17,
die etwa in der Hälfte der Länge der Hülse 9 ineinander übergehen. Die Hülse 9 besteht
aus Aluminium, ihre Länge 18 beträgt etwa das Doppelte ihres Außendurchmessers 15.
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Während der Innendurchmesser 17, der dem Kopf 19 der Schraube 7 zugelegen
ist, etwa dem Außendurchmesser des Schaftes 11 der Schraube 7 entspricht, ist der
Innendurchmesser 16 größer gehalten, damit die Mutter 8 leicht eingeführt werden
kann. Wegen der geringeren Wandstärke läßt sich die Hülse 9 in diesem Bereich auch
leichter verformen.
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Die Mutter 8 setzt sich zusammen aus einem kreiszylindrischen Teil
20 und einem konischen Ansatz 21, dessen Steigungswinkel 22 vorzugsweise 70 beträgt.
Der Außendurchmesser
23 des kreis zylindrischen Teiles 20 entspricht
dem Außendurchmesser 15 der Hülse 9. Der kreiszylindrische Teil 20 und der Ansatz
21 sind beide etwa gleich lang, der Übergang zwischen beiden wird durch eine Schulter
24 gebildet, die im-Längsschnitt im wesentlichen aus einem Viertelkreisbogen 25
besteht, der äus der Konizität herausläuft und am Ansatz 26 zum kreis zylindrischen
Teil 20 abgerundet ist. Die Länge 27 der Mutter 8 ist geringfügig kürzer als die
Länge 28 des Teils der Hül-se 9, der den größeren Innendurchmesser 16 trägt. Der
Durchmesser 29 an der freien Stirnseite 30 der Mutter 8 ist geringfügig kleiner
als der Innendurchmesser 16, so daß sich die Mutter 8 mit ihrem konischen Ansatz
21 leicht auf die Hülse 9 aufstecken läßt.
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Vor der Verbindung der beiden Bauteile 13,14, also der Befestigung
der Türschiene 1 am Steg 5, wird in dem zunächst noch losen Bauteil 14 von der Seite
31 her, die dem anderen Bauteil 13 später zugewendet ist, die Hülse 9 in eine Bohrung
32 bis zu einem Absatz 33 eingeschoben, und zwar mit der Seite; mit dem kleineren
Innendurchmesser 17 voraus. Dann wird von der anderen Seite 34 des Bauteils 14 her
die Schraube 7 eingeschoben, auf den überstehenden Teil des Gewindeteiles 12 wird
die Mutter 8 aufgeschraubt, bis die Stellung erreicht ist,
die
in der Fig. 4 wiedergegeben ist. Dann wird das Bauteil 14 zusammen mit dem Befestigungselement
6 auf den Bauteil 13 bis zum Stoß 35 aufgesetzt, wobei die Hülse 9 zusammen mit
der Mutter 8 durch eine Bohrung 36 im Bauteil 13 dringt. Die Bohrungen 32 und 36
sind dem Außendurchmesser 15 der Hülse 9 angepaßt, in der Tolerierung kann man großzügig
sein.
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Zum Festziehen der Verbindung wird die Schraube 7 gedreht, die Reibungskräfte
verhindern, daß sich die Hülse 9 und die Mutter 8 mitdrehen, so daß letztere in
die Hülse 9 hineinwandert und dabei entsprechend dem konischen Ansatz 21 den Bereich
der Hülse 9 mit dem größeren Innendurchmesser 16 aufdehnt. Schließlich wird die
Endstellung erreicht, die in Fig. 5 wiedergegeben ist: die Schulter 24 befindet
sich knapp oberhalb der Außenfläche 37 des Steges 5, siehat bewirkt, daß sich in
der Hülse 9 ein Absatz 38 gebildet hat, der satt an der Außenfläche 37 anliegt.
Diese Verformung ist von entscheidender Bedeutung, weil dadurch axial auf die Bauteile
13,14 wirkende Außenkräfte unmittelbar aufgenommen werden und nicht zu einer Lockerung
der Verbindung führen können. Da bei fester Verbindung der Stoß 35 sowohl durch
die Hülse 9 als au zu durch die aus Automatenstahl bestehende Mutter 8 abgedeckt
ist, bleibt die Schraube 7 weitgehend von Scherkräften unbeansprucht. Durch das
Eindringen
des konischen Ansatzes 21 über die Breite des verhältnismäßig dünnen Bauteiles 13
hinaus, wird die Hülse 9 satt in die Bohrung 36 eingepreßt, auch wenn diese einen
merklich größeren Durchmesser aufweist, als der Außendurchmesser 15 der Hülse 9
beträgt.
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Das Befestigungselement 6 besteht aus wenigen leicht herstellbaren
Einzelteilen, die besonders einfach und leicht montiert werden können. Für das Anziehen
der Verbindung sind relativ geringe Kräfte erforderlich, die Verbindung ist von
einer außerordentlich großen Festigkeit, insbesondere Axiallasten werden sicher
aufgenommen und führen auch bei Dauerbelastungen nicht zu einer Lockerung der Verbindung.
Solche Elemente werden insbesondere verwendet, wenn ein Bauteil eine geringere Stärke
hat und von der einen Seite aus nicht zugänglich ist.