DE2660235C2 - Befestigungselement, das von der Vorderseite eines plattenförmigen Bauelements her in einer Bohrung desselben mittels eines längsgeteilten Schafts verankerbar ist - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Befestigungselement der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und/. B. durch dit GB-PS 8 39 089 bekannt gewordenen Art.

Das bekannte Befestigungselement bat den Nachteil, daß die in Axialrichtung wirkenden lefestigungskräfte ausschließlich durch den ersten Schaftteil übertragen werden, während der zweite lediglich zur Sicherung des ersten in der Bohrung dient und an der Übertragung der Längskräfie nichi teilnehmen darf, weil diese ihn aus der Bohrung herausziehen würden. Auch eine formschlüssige Verrastung des zweiten Schaftteils mit dem ersten Schaftteil würde diesen Nachteil nicht beseitigen, weil dann der zweite Schaftteil die auf ihn wirkenden Befestigungskräfte nur auf dem Wege über die Verrastung und den ersten Schaftteil auf das plattenförmige Bauelement übertragen könnte, so daß der erste Schaftteil doppelt belastet würde. — Die bekannten Befestigungselemente haben auch den Nachteil, daß ihre Länge und Dicke genau passend zu dem plattenförmigen Bauelement und zum Durchmesser der Bohrung gewählt werden muß. Wegen der in Rechnung zu stellenden Toleranien muß aber ihre Länge etwas größer bemessen werden bzw. ihr Durchmesser etwas kleiner, so daß sie nicht klapperfrei sitzen und die Gefahr eines ungewollten Lösens des prismatischen zweiten .Schaftteils um so größer ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Befestigungselemente der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß bei Beibehaltung der beim Stand der Technik schon erreichten Vorteile, die darin zu sehen sind, daß das Befestigungselement, bezogen auf den Durchmesser der Bohrung, im plattenförmigen Bauelement eine hohe Belastbarkeit besitzt und weniger empfindlich gegenüber schädigenden Einflüssen ist, noch erreicht wird, daß auch der prismafische Schaftteil sich an der Kraftübertragung beteiligt und daß innerhalb eines beträchtlichen Toleranzbereichs des Bohrungsdurch* messers ein loser Sitz vermieden ist, wobei insbesondere hierzu die günstigen Spannungsverhältnisse mit den Schaftteilen derart erreicht werden, daß bei Zugbelastung der Befestigungselemente günstige Gesamtspannungen entstehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei in Anspruch 2 eine für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche

ίο Weiterbildung beansprucht wird.

Es ist zwar durch die US-PS 19 47 130 ein Befestigungselement bekannt geworden, bei dem ebenfalls schon die Schafterweiterung der hinter der Bohrung sich erweiternden Schaftteile in dem in der Bohrung zu liegen bestimmten Bereich beginnt; jedoch smd die sonstigen technischen Verhältnisse bei diesem Stand der Technik insofern ganz anders gelagert, als bei der Erfindung, als bei ihm die Schaftteile lediglich durch elastische Kräfte in der Verriegelungsstellung gehalten werden und deshalb ihre Haltekraft begrenzt und unsicher ist.

Im Stand der Technik (GB-PS 8 39 Ü89. US-PS 19 47 130) waren keine Hinweise zu erkennen, die den Fachmann in die Lage versetzt hätten, das Gestaltungs-

prinzip der Erfindung ohne erfinderische Überlegungen aufzufinden.

Da die beiden Schaftteile unter der elastischen Verformung radial gegen die Bohrungswandung gepreßt werden, ergibt sich ein klapperfreier Sitz. Dabei springt nicht nur der sich hinter der Bohrung verdickende zweite Schaftteil radial über den Bohrungsumfang vor, sondern — infolge der Biegung — auch der prismatische Schaftteil, so daß beide Schaftteile sich an der Übertragung der Befestigungskräfte beteiligen.

Je größer die auf das Befestigungselement wirkende Zugkraft ist. um so sicherer beteiligt sich infolge der Verkeilung der beiden Schaftteile in der Bohrung auch der prismatische Schaftteil an der Kraftübertragung.

Die hintere Bohrungskante, an der ein wesentlicher Teil der Kraftübertragung auf den Schaft des Befestigungselements stattfindet, könnte eine die Belastbarkeit des Befestigungselements mindernde Kerbwirkung auf den Schaft ausüben, wenn das Merkmal der Elastizität der Schaftteile nicht einen besonderen Effekt besäße.

Dieser besteht darin, daß in dem elastischen Werkstoff unter der Biegeverformung in den radial äußeren Querschnitlsbereichen, die an der Bohrungskante anliegen, eine Druckspannung erzeugt wird, während die Kernbereiche, >n denen die beiden Schaftteile einander benachbart sind, unter Zugspannung stehen. Bei Zugbelastung des Befestigungselements überlagern sich in dem an der Bohrungskante anliegenden Außenbezirk die von der Belastung herrührenden Zugspannungen mit den von der Biegeverformung herrührenden Druckspannungen und neutralisieren sich somit bis zu einem gewissen Grade, so daß die Kerbwirkung in einem entlastenden Querschnittsbereich auftritt, in welchem sie nicht schädigend wirken kann. — Diese vorteilhafte Wirkung würde nicht auftreten, wenn die Biegeverformung der hinter der Bohrung herausragenden Schaftteile überwiegend oder ausschließlich plastisch erfolgen würde, weil die plastische Verformung den Spannungsunterschied zwischen Aüßenbereich und Kernbereich ausgleichen würde,

Es ist ein Resultat der Kompaktheit des erfindungsge^ mäßen Schafts und des dafür erforderlichen geringen Durchmessers, daß die Durchmessertoleranzen gering

sein können. Entsprechend gering kann daher auch der ^r Erweiterungswinkel des Schafts hinter der Bohrung sein. Dies hat die Vorteile, daß einerseits große Dickentoleranzen aufgenommen werden können und plattenförmige Bauelemente recht unterschiedlicher Dicke verwendet werden können, und daß andererseits nur eine verhältnismäßig geringe Biegung am Schaft mit entsprechend geringer Beanspruchung der gebogenen Querschnitte stattfindet. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung an dünnen Blechen montiert wird, kann man damit rechnen, daß auch nur geringere Kräfte aufgenommen zu werden brauchen, so daß ein zwar spielfreier aber nicht allzu strammer Sitz des Schafts in der Bohrung genügt. Wenn die Vorrichtung hingegen an einem dicken Blech montiert werden soll, wünscht man einen recht strammen Sitz. Diesen Wünschen kann dadurch entsprochen werden, daß man die Erweiterung schon innerhalb desjenigen Schaftbereichs beginnen läßt, der (zumindest bei der Verwendung relativ dicker plattenförmiger Bauelemente) im Bereich der Bohrung liegt.

Zweckmäßigerweise ist der Erweiterunpswinkei zumindest im Bereich der Bohrung nicht größer als 15°, insbesondere nicht größer als 12°. Bewährt habt-n sich Erv eiterungswinkel im Bereich von 10°. Unter dem Erweiterungswinkel ist in diesem Zusammenhang der Winkel zu verstehen, der zwischen der Grenzfläche der beiden Schaftteile und der dieser Grenzfläche gegenüberliegenden Außenfläche des sich verdickenden Schaftteils liegt. Dieser Winkel ist identisch mit dem Winkel zwischen den sich diametral gegenüberliegenden, am stärksten gespreizten Mantellinien des zusammengesetzten Schafts.

Die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist einfach. Zunächst wird der sich erweiternde Schaftteil in die Bohrung eingeschoben. Danach folgt der prismatische Schaftteil. Die zugehörigen Kopfteile sind zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß die Einschubkräfte leicht ausgeübt werden können.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Darin .teigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform, die bolzenartig zwei Bleche miteinander verbindet;

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform bei der einer der beiden Schaftteile einen Ösenknopf trägt;

Fig. j die perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform im montierten Zustand mit einem Kabelbaum;

F 1 g. 4 eine dritte Ausführungsform, bei der die beiden Teile gemeinsam einen ösenknopf bilden;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Elements gemäß Fig. 4 und

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht der dritten Ausführungsform im montierten Zustand mit einem Kabelbaum.

Gemäß Fig. I setzt sich der Schaft zusammen aus zwei Teilen 1 und 2, die sich nahe dem jeweils damit verbundenen Kopfteil 3 bzw. 4 zu einem Kreisquerschnitt ergänzen und längs eines Durchmessers geteilt sind. Bei dem Schaftteil 1 weicht jedoch die Teilungsfläche 5 mit zunehmender Entfernung von dem Kopfteil 3 unter einem Winkel von etwa 10° von der Mittellinie 6 ab, wodurch sich der Schaftteil 1 mit zunehmender Entfernung vom zugehörigen Kopfteil 3 verdickt. Diese Verdickung erfolgt ausschließlich quer zur Teilungsfläche 6. Sie behindert daher in keiner Weise das Durchstecken des Schaftteils 1 durch die gemeinsame Bohrung 7 in den zu verbindenden Blechen 8 und 9, deren Durchmesser etwa gleich dem des Schafts nahe beim Kopf 3,4 ist.

Der Schaftteil 2 ist prismatisch ausgeführt, also in der Regel im Querschnitt halbkreisförmig begrenzt. Er wird nach dem Einstecken des Schaftteils 1 in die Bohrung 7 durch den freibleibenden Bohrungsquerschnitt getrieben und verdrängt dadurch hinter der Bohrung teilweise den Schaftteil 1. Im Endzustand, der in Fig. 1 rechts gezeigt ist, sind beide Schaftteile gegensinnig auswärts gebogen und haben — quer zur Teilungsfläche 5 — eine Breite, die größer ist als der Durchmesser der Bohrung 7. Streben die zu verbindenden Bleche 8 und 9 auseinander, so wird die Lage des Blechs 8 durch den Kopf 3, 4 gesichert, während das Blech 9 durch die Schaftverdickung festgehalten wird, die sich an beiden Schaftseiten etwa gleichmäßig auswirkt Beide Schaftteile sind etwa gleich an der Kraftübertragung beteiligt.

Ein wichtiges. Merkmal ist in diesem Zusammenhang der verhältnismäßig geringe Keilwink, des Schafts, der bereits im Bohrungsbereich 7 beginnt jnd der die Anwendung des Verbindungselements an plattenförmigen Bauelementen unterschiedlicher Dicke bei gleichem Botirungsdurchmesser gestattet. Zwar leuchtet ohne weiteres «Mn, daß der prismatische Schaftteil 2 in die längere Bohrung eines dickeren Bauelements schwerer einzutreiben ist als in die kurze Bohrung eines dünnen Bauelements, weil sich in ersterer die Verdickung des Schaftteils 1 stärker bemerkbar macht; jedoch ist dies eine durchaus willkommene Erscheinung, weil man annehmen kann, daß bei dickeren Bauelementen auch größere Kräfte aufzunehmen sind, bei denen ein strammerer Sitz des Verbindungselements zweckmäßig ist.

Damit der prismatische Schaftteil 2 sich nicht aufgrund zufälliger Krafteinwirkung aus der Bohrung lösen kann, ist eine Rastverbindung im Bereich der Kopfteile 3, 4 vorgesehen, die aus einem Rastzal.n 10 und einer Rastausnehmung 11 besteht. Diese Rasteinrichtung ist so ausgebildet, daß sie widerhakenartig entgegen der Löserichtung des prismatischen Schaftteils 2 wirksam ist. Jedoch kommt es auf diese Widerhakenwirkung nicht an, wenn auf andere Weise dafür gesorgt ist, daß der prismatische Schaftteil bei seiner Lösebewegung "ine Kraftschwelle vorfindet, die von zufälligen Lösekräften in der Regel nicht überschritten wird. Jedoch kann auch auf eine solche Kraftschwelle in vielen Fällen verzichtet werden, wenn die Reibungskräfte ausreichen, um den prismatischen Schaftteil in der gewünschten Stellung zu halten. Die Querschnittsform des Schafts wird in den meisten Fällen rund sein. Wie ohne weiteres einzusehen ist. ist dies jedoch iii( Zusammenhang der Erfindung nicht unbedingt erforderlich, weil die erfindungsgemäße Wirkung auch bei im Querschnitt anders geformten Schäften Zustandekommen kann. Beispielsweise kann der Schaft im Querschnitt quadratisch oder rechteckig sein. Beispielsweise kann man sich den Schaft in Richtung senkrecht zur Zeicnenebene langgestreckt vorstellen, wobei die Öflnung 7 langgestreckte Form hat.

Die Biegung beider Schaftteile ist aus verschiedenen Gründen vorteilhaft. Erstens bewirkt sie einen festen Sitz der Schaftteile in der Bohrung. Zweitens werden dadurch die Elemente 10, 11 der Rasteinrichtung wirksam zusammengepreßt. Drittens werden dadurch die radial äußeren, mit der Bohrung 7 zusammenwirkenden Bereiche der Schaftteile unter Druckspannung

gesetzt. Dies ist wichtig, weil diese Partien, die durch die Kraftübertragung auf die Bohrung 7 und die Bohrungskante besonders stark belastet werden, und ggf. auch Kerbwirkungen ausgesetzt werden, dadurch teilweise von der Betriebsspannung entlastet werden, die sich dadurch etwas stärker auf die unbeeinträchtigten mittleren Schaflquerschnitte verlagert.

Diese allgemeinen Ausführungen bezüglich des Schaftquerschnitts, der Biegung der Schaftteile und der Ausführung der Rasteinrichtungen gelten auch für die unten erläuterten Ausführungsformen. Ferner kann auch bezüglich der folgenden Ausführungsformen auf die Beschreibung zu Fig. 1 zurückgegriffen werden, soweit dieselben Bezugsziffern wie in Fig. I benutzt werden öder soweit die Funktion ersichtlich gleich ist.

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß F i g. 2 und 3 ist einer der beiden Kopfteile 12 als Öse für ein Kabelband 13 ausgebildet, welches beliebiger Natur sein kiiriri. Diü SinäfUeiic i iiiiu 2 sind äfi ΐίίΓΕΓί Eilucn Süßen abgeschrägt, ürri die Einführung in die Bohrung des plattenförmigen Bauelements 8 zu erleichtern.

Davon unterscheidet sich die Ausführungsform gemäß F i g. 4 bis 6 dadurch, daß die Kopfteile 14 und 15 gemeinsam einen ösenkopf bilden, durch dessen öffnung 16 beispielsweise ein Kabelband 13 gezogen werden kann. Die Kopfteile 14 und 15 weisen zusammenwirkende Erhöhungen und Vertiefungen auf, zu denen auch die Rasteinrichtungen It, 12 gehören, die eine relative Längs^ und Querverschiebung verhindern oder erschweren, so daß beide Teile in gleicher Weise an der Kraftübertragung beteiligt werden. Sie werden gemeinsam mit einer verbindenden flexiblen Materialbrücke 17 hergestellt, so daß es bei der Montage nicht erforderlich ist, jeweils passende Paare herauszusuchen. Sie bestehen zweckmäßigerweise aus einem flexiblen, widerstandsfähigen Kunststoff wie Nylon. Dies gilt auch

ίο für die anderen Ausführungsformen.

An dieser Stelle sei allgemein angemerkt, daß im Unterschied zu den dargestellten Ausführungsbeispielen die Rasteirifichlung 10, 11 an den Schaftteilen I₁ 2 statt an den zugehörigen Kopfteilen angeordnet sein kann. Die Wirkung bleibt dieselbe, zumal die Rastteile in beiden Fällen durch die Biegung der Schaftteile erzeugte Kraft zusammengepreßt werden. Sie sind bevorzugt mit einem gewissen Abstand vom BohrungsucTciCh ängcOrdnci, damit uiGSG Krsfi S!Oh federnd auswirken kann.

Wenn von einem plattenförmigen Bauelement gesprochen wird, so ist damit jedes Element gemeint, das zur Bildung einer Befestigungsbohrung begrenzter Länge zur Aufnahme der beiden Schaftteile I und 2 in der Lage ist. Es braucht also nicht im engeren Sinne des Wortes in seiner Gesamtheit einer Platte darzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Befestigungselement, das ausschließlich von der Vorderseite eines plattenförmigen Bauelements her in einer Bohrung desselben mittels eines längsgeteilten Schafts verankerbar ist, der aus einem zuerst in die Bohrung einzuschiebenden, sich hinter der Bohrung erweiternden Teil und einem danach einzuschiebenden, prismatischen Teil zusammengesetzt ist, wobei jeder der beiden Teile an der Bildung des mit der Bohrung zusammenwirkenden Schaftumfanges beteiligt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der sich hinter der Bohrung (7) erweiternde Schaftteil (1) sich zu der Seite des prismatischen Schaftteils (2) hin, diesen zumindest hinter der Bohrung von der Bohrungsachse (6) weg nach außen biegend erweitert, wobei die Erweiterung der hinter der Bohrung sich erweiternden Schaftteile (1, 2) in dem in der Bohrung (7) zu liegen bestimmten Bereich beginnt, und wobei die Schaftteile aus einem elastischen, unter dieser Verformung federnd wirkenden Werkstoff bestehen.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegung der beiden Schaftteile (1,2) gemeinsam nicht größer als 15° ist.