DE3609326A1 - Schnellverschluss zum loesbaren verbinden sich ueberlappender und im ueberlappungsbereich mit fluchtenden bohrungen versehener flacher bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schnellverschluß zum lösbaren Verbinden sich überlappender und im Überlappungsbereich mit fluchtenden Bohrungen versehener flacher Bauteile, bestehend aus einem durch die Bohrungen hindurchsteckbaren Zapfen mit einem das oberste Bauteil erfassenden Kopf und einem am un­ tersten Bauteil undrehbar festlegbaren Gegenhalter mit einem Gehäuse und einem darin undrehbar aufgenommenen Halteglied, wobei der Zapfen und das Halteglied mehrgängige Steilgewinde zum Herstellen einer die Bauteile zusammenhaltenden Gewinde­ verbindung tragen und im Gehäuse des Gegenhalters Mittel vor­ gesehen sind, durch welche das selbsttätige Lösen der Gewin­ deverbindung verhinderbar ist.

Derartige Schnellverschlüsse werden in großen Stückzahlen vor allem im Flugzeugbau verwendet, um Bodenplatten, Wandverklei­ dungen, Deckel u. dgl. lösbar zu befestigen.

Bei einem bekannten solchen Schnellverschluß (Handbuch FASTENERS der amerikanischen Reihe MACHINE DESIGN, A PENTON PUBLICATION, March 11, 1965 - Calfax Live Lock -) ist der Zapfen hohl mit Innengewinde ausgebildet und wird auf einen im Gegenhalter auf­ ragenden Gewindebolzen, der das Halteglied bildet, aufge­ schraubt. Ein von einer Feder vorgespannter Zahnring, der im Gehäuse des Gegenhalters drehfest, aber axial verschieblich geführt ist, arbeitet mit einem vom Zapfen drehfest, aber axial verschieblich durchsetzten weiteren Zahnring zusammen, um den Verschluß gegen ungewolltes Öffnen durch Schwingungen oder Stoßbeanspruchungen zu sichern.

Die stufenweise Verrastung der Zahnringe und deren Drehspiel gegenüber dem Gehäuse bzw. dem Zapfen führen bei der Steilheit der Gewindeverbindung zu Losen in der Verbindung der Bauteile, die höchst unerwünscht sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Schnellverschluß der oben genannten Art solche Losen zu vermeiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Halteglied mit einer das Steilgewinde enthaltenden Bohrung zur Aufnahme des außenseitig mit Steilgewinde versehenen Zapfens ausgestattet und im Gehäuse axial verschieblich aufgenommen ist, daß wenigstens ein Teil des Haltegliedes radial federnd und im Längsschnitt keilförmig ausgebildet ist und daß dieser Teil des Haltegliedes beim Anziehen der Gewindeverbindung zwischen Anschlagflächen innerhalb des Gehäuses und dem Zapfen selbst­ hemmend verkeilbar ist.

Bei der Erfindung tritt an die Stelle der Verrastung der Zahn­ ringe zum Verhindern des ungewollten Lösens der Gewindeverbin­ dung eine selbsthemmende Verkeilung des mit Innengewinde ver­ sehenen Haltegliedes auf dem eingedrehten Zapfen, die stufen­ los arbeitet und eine Beibehaltung der die Bauteile zusammen­ haltenden Gewindeeingriffsstellung auch bei stärksten Er­ schütterungen und Stößen garantiert. Dennoch läßt sich der Verschluß mühelos öffnen, da das Öffnungsmoment am Zapfen über das Steilgewinde in eine wirksame Axialkraft zum Lösen der Verkeilung umgewandelt wird.

Von besonderem Vorteil ist es, in weiterer Ausbildung der Er­ findung das Halteglied in das Gehäuse des Gegenhalters durch Federmittel entgegen der Verkeilrichtung zu verspannen. Durch diese Federmittel werden die Bauteile wirksam zusammenge­ drückt, bevor das Halteglied im Gehäuse verkeilt wird. Dabei sind die Federmittel zweckmäßig von einer Schraubendruckfeder gebildet.

Die Erfindung läßt sich auf verschiedene Weise realisieren.

In einer ersten Ausbildung ist das Halteglied als Mehrkant­ mutter mit einem auf der Außenseite konischen Ansatz ausge­ bildet, der durch am Umfang verteilte Radialschlitze in eine Anzahl federnde Zungen unterteilt ist, die beim Anziehen der Gewindeverbindung von den Anschlagflächen innerhalb des Ge­ häuses gegen den Zapfen gepreßt werden. Diese Ausbildung er­ möglicht insbesondere auch dann eine kurze Baulänge des Ge­ genhalters, wenn auch die vorbeschriebenen Federmittel ver­ wendet werden. In diesem Fall sind die Anschlagflächen zweck­ mäßig an einem Stützring angeordnet, der von den Federmitteln gegen eine Schulterfläche innerhalb des Gehäuses in Anlage ge­ halten wird. Dies ermöglicht eine Anordnung der Federmittel wie insbesondere einer Schraubendruckfeder auf der Außenseite der Zungen, und der Stützring kann für sich aus gehärtetem Material ausgebildet werden, während für das Gehäuse ein billigeres Material verwendbar ist.

Gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung ist das Halte­ glied als Mutter mit sich keilförmig verjüngender Mantel­ fläche ausgebildet, die an einer Stelle ihres Umfangs axial durchgehend geschlitzt ist. Durch diese Schlitzung vermag sich die Mutter zu verengen und sich mit dem Gewinde des Zapfens zu verklemmen, wenn beim Anziehen der Gewindever­ bindung die keilförmig verjüngte Mantelfläche zunehmend zwischen die Anschlagflächen innerhalb des Gehäuses ein­ dringt. Diese Anschlagflächen werden zweckmäßig dadurch gebildet, daß das Gehäuse sich in seinem Inneren dem Halte­ glied entsprechend keilförmig verjüngt. Dabei kann das Hal­ teglied zur Erhöhung des Einfederungsvermögens an seinem Umfang wenigstens eine Längsnut aufweisen.

Die Verdrehungssicherung des Haltegliedes im Gehäuse des Gegenhalters kann bei dieser Ausbildung der Erfindung auf zweierlei Weise erreicht werden:

Zum einen ist hierfür vorgesehen, daß die Mantelfläche des Haltegliedes und das Innere des Gehäuses sich aus ebenen Mehr­ kantflächen zusammensetzen. Der andere Weg besteht darin, daß die sich keilförmig verjüngende Mantelfläche des Haltegliedes eine Kegelfläche ist und das Halteglied im Gehäuse durch eine axial bewegliche Zapfen-Schlitz-Verbindung gegen Verdrehung gesichert ist.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung dargestellt. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform,

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform und

Fig. 6 einen Querschnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5.

Alle drei gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schnellverschlusses bestehen in der Hauptsache aus

• - einem Gewindezapfen 10 und
• - einem mehrteiligen Gegenhalter 12

und dienen zum Verbinden zweier einander überlappender Bau­ teile 14, 16, die mit fluchtenden Bohrungen 18, 20 zum Hin­ durchstecken des Gewindezapfens 10 versehen sind.

Die Bohrung 18 des Bauteils 14 hat am oberen Ende eine Ein­ senkung 22 zur flächenbündigen Aufnahme des als Senkkopf aus­ gebildeten Zapfenkopfes 24. An der Unterseite des Bauteils 16 ist durch Punktschweißen, Kleben od. dgl. eine U-förmige Fe­ derklemme 26 befestigt, die in Öffnungen 28 Vorsprünge 30 eines zum Gegenhalter 12 gehörenden Gehäuses 32 lösbar auf­ nimmt. Die Federklemme 26 ermöglicht eine Vormontage des Ge­ genhalters 12 am Bauteil 16 und verhindert zugleich dessen Drehung beim Betätigen des Schnellverschlusses.

Der Gewindezapfen 10 trägt ein im einzelnen nicht dargestelltes mehrgängiges, beispielsweise viergängiges Steilgewinde 34, das mit einem entsprechenden Steilgewinde in der Gewindebohrung 36 eines Halteteils 38 zusammenwirkt, dessen Ausbildung und An­ ordnung innerhalb des Gehäuses 32 bei den drei gezeigten Aus­ führungsformen des erfindungsgemäßen Schnellverschlusses ver­ schieden ist.

Schließlich ist allen drei Ausführungsformen eine Schrauben­ druckfeder 40 innerhalb des Gehäuses 32 gemeinsam, die auf das Halteteil 38 eine nach abwärts gerichtete Vorspannkraft ausübt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist das Halte­ teil 38 als 8-Kantmutter ausgebildet und in einer entsprechen­ den Erweiterung 42 des Gehäuses verschieblich aufgenommen. Eine von einer Umbördelung 44 gehaltene Deckscheibe 46 be­ grenzt die Bewegung des Halteteiles 38 nach unten.

Das Halteteil 38 hat ferner an seiner Oberseite einen koni­ schen Ansatz, der durch Radialschlitze 48 in vier federnde Zungen 50 unterteilt ist, an deren Innenseiten sich das Steil­ gewinde 36 fortsetzt.

Die Zungen 50 weisen infolge der konischen Ausbildung des An­ satzes aus dem sie gebildet sind im Längsschnitt Keilform auf und greifen in einen Stützring 52 ein, der in einem zy­ lindrischen Teil 54 des Gehäuses 32 axial verschieblich auf­ genommen ist und das Widerlager für die Schraubendruckfeder 40 bildet, durch die er in Anlage gegen eine Schulterfläche 56 im Gehäuse 32 gehalten wird.

Der vorbeschriebene Schnellverschluß arbeitet wie folgt:

Beim Drehen des durch die fluchtenden Bohrungen 18, 20 hin­ durchgesteckten Gewindezapfens schraubt sich dieser mit seinem Steilgewinde 34 in das Steilgewinde 16 des Halteteils 38 zu­ nächst so weit ein, bis der Zapfenkopf 34 von der Einsenkung 22 des oberen Bauteils 14 aufgenommen ist. Beim Weiterdrehen des Gewindezapfens 10 übt das Halteteil 38 über die Schrauben­ druckfeder 40, den Stützring 52, das Gehäuse 32 und die Feder­ klemme 26 auf das Bauteil 20 eine aufwärts gerichtete Kraft aus, durch welche die Bauteile 14, 16, soweit nicht schon geschehen, in Anlage gegeneinander gebracht werden.

Wird nun der Gewindezapfen 10 weitergedreht, wird das Halte­ teil 38 innerhalb des Gehäuses 32 nach aufwärts gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 40 bewegt, wodurch die Zun­ gen 50 weiter in den Stützring 52 eindringen und durch die­ sen radial nach einwärts gegen das Steilgewinde 34 des Ge­ windezapfens 10 verkeilt werden. Diese Verkeilung wird bis zu einem bestimmten Drehmoment durchgeführt, und der Keil­ winkel ist so bemessen, daß in der verkeilten Stellung Selbsthemmung vorliegt.

Soll der Schnellverschluß wieder gelöst werden, wird der Ge­ windezapfen 10 aus dem Halteteil 38 herausgedreht, wodurch die Keilverbindung gelöst und das Halteteil 38 durch die Schraubendruckfeder 40 in die untere Anschlagstellung gegen die Deckscheibe 46 zurückbewegt werden.

Während bei der vorbeschriebenen Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 nur die Zungen 50 radial einfedern und die Ver­ keilung zwischen dem Halteteil 38 und dem Gewindezapfen 10 bewirken, ist bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 bis 6 das gesamte Halteteil 38 federnd ausgebildet.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ist das Halte­ teil 38 als Kegelstumpf mit konischer Mantelfläche ausgebil­ det und am Umfang mit einem durchgehenden Axialschlitz 58 versehen. Das Halteteil 38 ist in einer angepaßten konischen Bohrung 60 innerhalb des Gehäuses 32 aufgenommen und wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel durch eine von einer Um­ bördelung 44 gehaltene Deckscheibe 46 in seiner Abwärtsbe­ wegung begrenzt.

Ein Bolzen 62, der in eine Radialbohrung des Gehäuses 32 ein­ gepreßt ist, greift in eine Axialnut 64, die diametral zum Schlitz 58 an der Außenseite des Halteteils 38 angebracht ist, und verhindert eine Drehung des Halteteils 38 im Ge­ häuse 32. Die Nut vergrößert zugleich das Einfederungsver­ mögen des Halteteils 38, wenn dieses beim Drehen des Ge­ windezapfens 10 in Schließrichtung des Schnellverschlusses innerhalb des Gehäuses 32 nach aufwärts bewegt wird.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ist grundsätzlich die gleiche wie bei der zuerst beschrie­ benen Ausführungsform, nur das der Stützring 52 fehlt und sich das Halteteil 38 in seiner Gesamtheit bei der Aufwärts­ bewegung innerhalb des Gehäuses 32 zwischen der konischen Ge­ häusebohrung 60 und dem Gewindezapfen 10 verklemmt.

Die Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 ist der nach den Fig. 3 und 4 dahingehend ähnlich, daß auch hier das Halte­ teil 38 kegelartig ausgebildet und mit einem durchgehenden Axialschlitz 66 versehen ist. Im Unterschied zu der Ausfüh­ rungsform nach den Fig. 3 und 4 ist die Außenfläche des Hal­ teteils 38 jedoch nicht konisch mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet, sondern hat eckigen Querschnitt unter Ausbil­ dung von ebenen Schrägflächen 68, denen das Innere des Ge­ häuses 32 entsprechend angepaßt ist. Dadurch wird das Halte­ teil 38 unmittelbar gegen Drehung im Gehäuse 32 gehalten, und die Bolzen-Nut-Verbindung 58, 60 nach Fig. 3 und 4 ent­ fällt. Dennoch ist auch hier diametral gegenüber dem Axial­ schlitz 66 eine Axialnut 70 vorhanden, die das Einfederungs­ vermögen des Halteteils 38 in Umfangsrichtung vergrößert.

Die Wirkungsweise des Schnellverschlusses nach den Fig. 5 und 6 ist im übrigen dieselbe wie die der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4.

Claims (10)

1. Schnellverschluß zum lösbaren Verbinden sich überlappen­ der und im Überlappungsbereich mit fluchtenden Bohrun­ gen versehener flacher Bauteile, bestehend aus einem durch die Bohrungen hindurchsteckbaren Zapfen mit einem das oberste Bauteil erfassenden Kopf und einem am un­ tersten Bauteil undrehbar festlegbaren Gegenhalter mit einem Gehäuse und einem darin undrehbar aufgenommenen Halteglied, wobei der Zapfen und das Halteglied mehr­ gängige Steilgewinde zum Herstellen einer die Bauteile zusammenhaltenden Gewindeverbindung tragen und im Ge­ häuse des Gegenhalters Mittel vorgesehen sind, durch welche das selbsttätige Lösen der Gewindeverbindung verhinderbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Halteglied (38) mit einer das Steilgewinde (36) enthaltenden Bohrung zur Aufnahme des außenseitig mit Steilgewinde (34) versehenen Zapfens (10) ausgestattet und im Gehäuse (32) axial verschieblich auf­ genommen ist, daß wenigstens ein Teil (50) des Halte­ gliedes (38) radial federnd und im Längsschnitt keil­ förmig ausgebildet ist und daß dieser Teil (50) des Haltegliedes (38) beim Anziehen der Gewindeverbindung zwischen Anschlagflächen innerhalb des Gehäuses (32) und dem Zapfen (10) selbsthemmend verkeilbar ist.

2. Schnellverschluß nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (38) und das Gehäuse (32) des Gegenhalters (12) durch Feder­ mittel (40) entgegen der Verkeilrichtung verspannt sind.

3. Schnellverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel von einer Schraubendruckfeder (40) gebildet sind.

4. Schnellverschluß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halteglied (38) als Mehrkantmutter mit einem auf der Außenseite konischen Ansatz ausge­ bildet ist, der durch am Umfang verteilte Radial­ schlitze (48) in eine Anzahl federnder Zungen (50) unterteilt ist, die beim Anziehen der Gewindeverbin­ dung von den Anschlagflächen innerhalb des Gehäuses (32) gegen den Zapfen (10) gepreßt werden.

5. Schnellverschluß nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen an einem Stützring (52) angeordnet sind, der von den Federmitteln (40) gegen eine Schul­ terfläche (56) innerhalb des Gehäuses (32) in Anlage gehalten ist.

6. Schnellverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (38) als Mutter mit sich keilförmig ver­ jüngender Mantelfläche ausgebildet ist, die an einer Stelle ihres Umfangs (bei 58) axial durchgehend ge­ schlitzt ist.

7. Schnellverschluß nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (32) sich in seinem Inneren dem Halteglied (38) entsprechend keil­ förmig verjüngt.

8. Schnellverschluß nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (38) an seinem Umfang wenigstens eine Längsnut (64, 70) zur Erhöhung des Einfederungsver­ mögens aufweist.

9. Schnellverschluß nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die sich keilförmig verjüngende Mantelfläche des Haltegliedes (38) eine Kegelfläche (60) ist und das Halteglied (38) im Ge­ häuse (32) durch eine axial bewegliche Zapfen-Schlitz- Verbindung (62, 64) gegen Verdrehung gesichert ist.

10. Schnellverschluß nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Haltegliedes (38) und das Innere des Gehäuses (32) sich aus ebenen Mehrkantflächen (68) zusammensetzt.