DE2436001A1

DE2436001A1 - Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2436001A1
Application number: DE2436001A
Authority: DE
Inventors: George Edward Gross
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1973-12-28
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1975-07-10
Also published as: SE399586B; FR2256340B3; SE7408553L; JPS598687B2; AU7547574A; BR7406234D0; IT1026563B; FR2256340A1; CA995112A; US3893365A; JPS5097764A

Description

24360Q1

PATE NT AN WALTE

dr. ing. H. NEGENDANK (-1973) · dipl.-ing. H. HATJCK · dipl.-phys. W. SCHMITZ DIPL.-ING. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT

HAMBURG-MÜNCHEN

ZUSTEXI^UNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WAII

TEL·. 3β 74 28 UND 86 4115

TELEGH. NEGEDAPATENT HAMBITRG

ILLINOIS TOOL WORKS INC₀ München is · mozartstr. as

TEL·. S 38 03 88

8501 West Higgins Road _{TElEQH NEf}EDAPATENT MÜNCH}en

Chicago, Illinois 60631/USA

HAMBURG, 15· Juli

Befestigungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Befestigungsvorrichtungen, insbesondere jedoch Schrauben aufnehmende Anker zur Verbindung von Werkstücken.

Schrauben und Muttern werden ganz allgemein in der Industrie verwendet, um Teile zu verbinden. Genormte Schrauben und Muttern erfordern im allgemeinen zwei Werkzeuge, um die Verbindung herzustellen. Nachdem die Schraube durch ein oder mehr Werkstücke hindurchgeführt ist, wird die Mutter auf den Schraubenschaft geschraubt. Ein Werkzeug greift dann an der Mutter und ein zweites Werkzeug entweder am Schraubenschaft oder am Schraubenkopf an, die im allgemeinen an gegemiber-

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liegenden Werkstückseiten angeordnet sind, wobei das Anziehen der Mutter und Schraube mittels der beiden Werkzeuge erfolgt.

Eine Anzahl erfolgreicher Versuche sind gemacht worden, um die Notwendigkeit des die Mutter oder den Anker ergreifenden Werkzeugs auszuschalten. Bei diesen Befestigungselementen sind die Anker in irgendeiner Weise mit einem umgebenden Werkstück festgelegt, bevor eine Schraube in den Anker eingeführt und die Schraube angezogen wird. Bei einigen dieser Vorrichtungen wird der Anker durch Kleben od. dgl. mit dem umgebenden Werkstück verbunden. Andere Vorrichtungen sehen mehr oder weniger agressive, an den Werkstückflächen angreifende Zinken an den Ankern vor, die einen Reibungseingriff mit dem umgebenden Werkstück bilden und die Drehung des Ankers verhindern. Noch andere stützen sich auf die Form des Ankers und des umgebenden Werkstückloches, um eine Drehung des Ankers im Werkstück zu verhindern, wenn die Schraube in den Anker gedreht wird. Einige dieser Vorrichtungen sind in den US-Patentschriften 2 956 605 und 2 788 047 gezeigt.

Um auf dem Markt erfolgreich zu sein, müssen die Befestigungsvorrichtungen ein Minimum an Teilen sowie an Arbeitsgängen aufweisen, die erforderlich sind, um eine Schraube mit dem Anker zu verbinden. So wird die Notwendigkeit, Klebstoffe oder zusätzliche Werkzeuge zu benutzen, oft als Nachteil angesehen. Darüber hinaus verzögert unbeabsichtigtes Drehen des Ankers im Werkstück durch unsachgemäße, auf die Mutter und d»n Anker ausgeübte Kräfte, den Zusammenbau und erhöht die Herstellungskosten, da der Zusammenbau noch einmal von

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vorn begonnen werden muß.

as ist somit ein Ziel der Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung zu schaffen, bei der ein Drehen des in ein Werkstückloch eingesetzten Ankers verhindert wird, selbst wenn er in ein rundes Loc* eingesetzt wird.

Sin spezielleres Ziel besteht in der Schaffung einer aus Schraube und Anker bestehende Befestigungsvorrichtung, bei der die Drehung des Ankers o*>ne denselben mit einem Werkzeug zu falten, o^ne Klebstoff zu verwenden und ohne agressive Heibungsflächen oder Zinken am Anker vorzusehen, verhindert wird.

a±n weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer billigen, jedoch wirksamen, aus einer Schraube und einem Anker bestehendenBefestigungsvorrichtung, die verwendbar ist, um zwei oder mehr Werkstücke zu verbinden und die schnell und fest eingebaut werden kann, ohne mehr als einen Schraubenzieher zu verwenden.

Noch ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Befestigungsvorrichtung, bei der die Lage der die Schraube aufnehmenden Ankerbohrung in einem begrenzten Stellungsbereich gegenüber dem umgebenden Werkstück eingestellt werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Befestigangsvorrichtung, die eine Schraube und einen Anker aufweist, bei der die Form des Ankers verwendet wird, um denselben in einem umgebenden Werkstück festzulegen, ohne Kleb-

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stoff oder die Bewegung verhindernder Reibflächen zu benutzen, selbst wenn das Werkstück mit einem runden, den Anker aufnehmenden LocVi versehen ist.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen zu entnehmen. In der Beschreibung sind für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern versehen. Is zeigern

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des neuartigen Ankers, der in ein umgebendes Werkstück eingesetzt ist;

Fig. 2 eine Draufsicht des neuartigen Ankers, der in ein umgebendes Werkstück eingesetzt und in den eine Schraube eingeschraubt ist;

Fig. 3 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie 3-3 der Fig. 2, wobei der Anker die Schraube und zwei Werkstücke gezeigt sind;

Fig. 4 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie 4-4 der Fig. 3 und zwar senkrecht zur Ac^se des Ankers ch afte s j

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des neuartigen Ankers, ähnlich der Fig. 1;

Fig. 6 eine Draufsieht der wahlweisen Ausführungsform ähnlich der Fig. 4; und

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Mg. 7 einen Schnitt ähnlich der Fig. 3. jedoch im " wesentlichen in der Ebene der Linie 7-7 der Fig. 6, wobei weitere Konstruktionseinzelheiten der wahlweisen Ausführungsform des neuartigen Ankers gezeigt sind.

Während die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wird, wird darauf hingewiesen, daß sie nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sein soll. Im Gegenteil sollen alle Ausführungsformen^Änderungen und Äquivalente erfaßt sein, die unter den Erfindungsgedanken fallen.

Bs wird zunächst auf die Figuren 1-4 Bezug genommen, in denen eine. Ausführungsform der neuartigen Befestigungsvorrichtung 10 gezeigt ist, wie sie im eingebauten Zustand in einem umgebtfenden Werkstück 11 erscheint, was ein rundes, den Anker aufnehmendes Loch 12 aufweist„ Wie insbesondere in Fig. 3 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 verwendet werden, um ein zweites Werkstück I3 mit dem ersten Werkstück 11 zu verbinden. Die dargestellte Befestigungsvorrichtung 10 weist eine Schraube

15 mit einem Kopf 16 und einen Schaft 17 auf, der in üblicher ^eise mit Gewinde 18 versehen ist.

Gemäß der Erfindung weist di© Befestigungsvorrichtung 10 einen neuartigen Anker 20 mit ©inern radial vergrößerten Kopf 21 am ©inen Ende und einen längliehen, nachgiebigen Schaft 22 auf, der in dem Werkstückloch 12 befestigt werden kann und der sich la dem umgebenden Werkstück 11 nicht dreht. Sin Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Anker 20 billig

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aus einem plastische Kunstbar »„material, wie z.B. die unter dem Warenzeichen "Nylon", "Delrin" und "Horyl" hergestellt werden kann.

Durch den ganzen Anker 20 erstreckt sich eine Bohrung 23. Der Durchmesser dieser Bohrung 23 ist ursprünglich kleiner gewählt als der Durchmesser des einzuschraubenden Schraubenschaftes 17· Wenn somit die Schraube I5 in die Bohrung 23 gedreht wird, werden wenigstens zeitweise komplementäre Gewindegänge auf der Fläche der Bohrung 25 gebildet, um eine sichere Verankerung zu bilden» Wenn darüber hinaus die Schraube 15 in die Ankerbohrung 23 gedreht wird;, wird der Ankerschaft 22 etwas und federnd aufgeweitet, so daß der Ankerschaft das umgebende Werkstück 11 fester erfaßt. Dieser Eingriff verhindert ein Drehen des Ankers 20 im Loch 12, wenn die Schraube 15 eingeschraubt ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Aufweitung des Ankerschaftes 22 weiterhin durch einen den Schaft teilenden, planen Schlitz 24 unterstützt wird. Wenn die Schraube 15 in den Anker 20 eingeschraubt wird, spreizen sich die Schenkelabschnitte 25 und 26 auseinander, um das runde Loch 12 fester zu erfassen«, In der dargestellten Ausführungsform werden di® Spreiraag des Schaftes und der nachgiebige Eingriff zwischen Schraube und Anker dadurch unterstützt, daß der Schlitz 24 die Schraubenbohrung 25 schneidet. Die Breite dieses Schlitzes 24 ist kleiner als der Durchmesser der Ankerbohrung, wie dies aus Fig. 4 und amder en Figuren ersichtlich ist und erstrtckt sich, diametral durch den Schaft 22.

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einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Drehung des Ankers 20 im Werkstückloch 12 durch noch eine andere, geometrische Anordnung des Ankers 20 verhindert. Genauer gesagt ist die Ac>i.se 30 der Ankerbohrung 23 versetzt gegenüber der Achse 31 des Ankerschaftes 22 angeordnet. Di«se versetzte Stellung der Bohrung 23 gibt der Schraube 15 eine exentrische Stellung gegenüber dem Ankerschaft 22. Wenn nun die Schraube 15 durch eine öffnung 33 in dem zweiten Werkstück 13 eingeführt und dann in den Anker 20 eingeschraubt wird, wird eine Drehung des Ankerschaftes 22 gegenüber dem umgebenden ersten Werkstück 11 verhindert. Wenn die Schraube I5 in den Anker eingeschraubt wird, werden auf letzteren Verdrehungskräfte in Sichtung des Pfeiles A in Fig. 4 ausgeübt. Da jedoch die Schraube entlang der Bohrungsachse 3Q, die gegenüber der Ankerachse 31 versetzt ist, eingeschraubt wird, werden die auf den Ankerschaft 22 ausgeübten Kräfte durch den Werkstückdruok gegen die Schaftseite im Bereich des ifeiles B aufgehoben.. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Achsen der Bohrung und des Schaftes im wesentlichen parallel zueinander und weisen einen Abstand voneinander auf, der wenigstens gleich dem Eadius der Bohrung ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal ,der Erfindung kann der Anker 20 infolge der Form des Ankerschaftes 22 leicht in das Werkstück 21 eingeführt und fest darin gehalten werden. Zu diesem Zweck wird die Fläche des Schaftes von zwei sich schneidenden, kegelstumpf förmi gen Flächen 34 und 35 begrenzt. Diese Flachem schneiden sich an einer Stelle 37, die eine verhältnismäßig vergrößerte Schulter 38 bildet, die zwischen dem sich

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verjüngenden Schaftabschnitten 39 und 40 liegt. Der sich verjüngende, untere Endabschnitt 40 erleichtert das anfängliche Instellungbringen und Einführen des Ankers 20 in das Werkstückloch 12, wobei die verhältnismäßig vergrößerte Schulter 38 und die benachbarte, sich verjüngende Fläche 34 das Herausziehen des Schaftes 22 aus <äem Werkstück 11, nachdem der Anker 20 voll eingesetzt ist, erschwert. Bei der ersten Ausführungsform ist die Schnittstelle 37 ein Kreis, dessen Ebene senkrecht zur Schaftachse 31 liegt.

Eine wahlweise Ausführungsform des neuartigen Ankers 20 ist in den Figuren 5-7 gezeigt. Hier ist der Anker 20 mit einem runden Kopf 21 versehen, der sich im wesentlichen gleichmäßig in allen Eichtungen von der Bohrungsachse 30 erstreckt. Diese Ausrichtung des Kopfes 21 bewirkt ein üblicheres und besseres Aussehen des Ankers mit der darin eingeschraubten Schraube, wenn sie zusammengebaut sind. Wie beim Kopf 21 der ersten Ausführungsform sind zwei gegenüberliegende plane Flächen und 42 vorgesehen, die an den beiden Werkstücken 11 und 12 anliegen. Ein Schlitz ist vorgesehen, der sich in diesem Falle jedoch nicht ganz durch den Schaft 20 erstreckt. Beim Einschrauben der Schraube tritt somit eine beschränkte Aufweitung beschränkter Eingriff mit dem Loch auf.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Schaftfläche 45 wenigstens teilweise durch zwei sich schneidende Kegelstumpfflächen 46 und 47 begrenzt, die sich an der Stelle 48 schneiden. Diese Schnittstelle bildet eine ffllips· in der Ebene der Schnittstelle gesehen, die in einem spitzen Winkel zur Schaftachse 31 ausgerichtet ist, wie dies aus den Figuren 5 und 7 er-

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sichtlich ist. Diese Schnittstelle 48 erstreckt sich abwärts entlang dem Schaft 22 um ein MaS O, das gleich oder kleiner als der halbe Schraubendurchmesser ist. Palis erwünscht, kann eine zylindrische Sitzfläche 49 unmittelbar benachbart zum Kopf 21 vorgesehen sein, die sich ein Stück weit in das Werkstückloch 12 erstreckt.

Eine Verstellung der Lage der die Schraube aufnehmenden Bohrung 24 über einen begrenzten Bereich von Stellungen kann durch einfaches Drehen des Ankers 20 im umgebenden Werkstück 11 vorgenommen werden, bevor die Schraube 15 eingeschraubt wird.

Nach der Ausrichtung wird die Schraube 15 in den Anker 20 eingeschraubt, wobei eine Hockenwirkung erzeugt wird, wenn der Ankerschaft 22 im umgebenden Werkstück 11 gedreht wird. Es dürfte ersichtlich sein, daß diese die Drehung verhindernde Nockenwirkung_,gleich derjenigen ist, die eine Drehung bei der ersten Ausführungsform des Befestigangsankers verhindert .

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Claims

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Patent ansprüche

ΐ.) Befestigungsvorrichtung mit einem eine Bohrung aufweisenden, axial länglichen, elastisch nachgiebigen Schaft und Mittel zur axialen Stellungbestimmung des Schaftes in einem demselben umgebenden Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Schaftes (22) von zwei einander schneidenden, kegelstumpfförmigen Flächen (34,35;46,47) begrenzt ist, deren Schnittstelle (37;48) eine vergrößerte Schulter (38) bildet, die zwischen den sich verjüngenden Schenkelenden (39 »40) liegt und die Instellungbringung und das anfängliche Einführen des Ankerschaftes in das umgebende Werkstück (11) erleichtert, während das Herausziehen des Schaftes aus dem Werkstück, nachdem er vollständig darin eingeführt ist, erschwert wird, daß die Bohrung (23) des Ankers ursprünglich einen kleineren Durchmesser als die darin einschraubbare Schraube (15) aufweist, um den eingeführten Ankerschaft nachgiebig aufzuweiten und in Eingriff mit dem umgebenden Werkstück zu bringen, wenn die Schraube in die Ankerbohrung eingetrieben wird, daß die Achse (30) der Bohrung (23) versetzt zu der AChse (31) des Ankerschaftes angeordnet ist, so daß die Schraube eine exzentrische Stellung gegenüber dem Ankerschaft einnimmt und eine Drehung des Ankerschaftes im Werkstück verhindert, wenn die Schraube in die Ankerbohrung eingeschraubt wird.
2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerschaft (22) in Längsrichtung

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wenigstens einen Schlitz (24) geteilt ist, der sich wenigstens teilweise in diametraler Richtung in den Schaft erstreckt.
3· Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerschaft (22) durch wenigstens einen Schlitz (24) gegabelt ist, dessen Breite geringer als der Durchmesser der Ankerbohrung (23) ist, und der sich diametral durch den Schaft erstreckt und die Ankerbohrong schneidet,
4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungsachse (30) und die Schaftachse (31) einen parallelen Abstand zueinander aufweisen, der wenigstens dem Radius der Bohrung (23) entspricht.
5. Befestigungsvorrichtung mit einem eine Bohrung aufweisenden, axial länglichen, elastisch nachgiebigen Schaft, an dessen einem Ende ein radial vorstehender Kopf (21) vorgesehen ist, der an einem den Schaft umgebenden ersten ,Werkstück anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerbohrung (23) ursprünglich einen kleineren Durchmesser als die darin einschraubbare Schraube (15) aufweist, um den Ankerschaft aufzuweiten und in Eingriff mit dem ersten Werkstück (11) zu bringen, wenn die Schraube in die Bohrung eingetrieben wird, daß die Achse (30) der Bohrung (23) versetzt zu der Achse (31) des Ankerschafts angeordnet ist, so daß die Schraube eine exzentrische Stellung gegenüber dem Ankerschaft einnimmt und eine Drikung des Ankerschaftes im Werkstück verhindert, wenn die Schraube in die Ankerbohrung eingeschraubt wird.

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6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (22) wenigstens teilweise von zwei sich schneidenden Kegelstumpfflächen (45,46) begrenzt ist, und daß die Schnittfte.il*. (48) eine geneigte Schaftschulter bildet.
7. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnetι daß die Schnittstelle (48) senkrecht zur Schaftachse (31) gesehen kreisförmig ist.
8. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (48) in einem spitzen Winkel zur Schaftachse (31) gesehen eine Ellipse ist.
9. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (48) sich von einem Kopf (16) des Schaftes (22) um ein Maß forterstreckt, das wenigstens gleich dem Radius der ursprünglichen Bohrung (23) ist.
10. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkopf (21) an einem zweiten, über demselben liegenden Werkstück (13) anliegt, das ein mit der Ankerbohrung (23) fluchtendes Schraubendurchgangsloch (33) aufweist, um ein Verkanten der Schraube (15) zu verhindern, wenn sie in die Ankerbohrung (23) eingetrieben wird.
11. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (22) durch einen ebenen Schlitz (24) gegabelt ist.

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12,- Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) aus einem Kunstharz besteht.
13. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewindebildende Schraube (15) mit einem Kopf (16) und einem Schaft (17) vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser größer als die nicht mit Gewinde versehene Ankerbohrung (23) ist, um sicherzustellen, daß beim Eingriff zwischen Schraube und Anker (20) volle Gewindegänge entstehen, und daß die Länge des Schraubenschaftes ausreicht, um den Anker nach außen zu biegen, wenn der Schraubenschaft (17) in den Ankerschaft. (22) eingetrieben wird, wobei das Äußere des Ankerschaftes am ersten, ihn umgebenden Werkstück (11), angreift und eine Drehung des Ankers im Werkstück verhindert.

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