DE3703024C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Solche Verbindungsvorrichtungen werden bevorzugt in der Kraftfahrzeugindustrie oder im Bereich des Haushalts- und Bastlerbedarfs verwendet, um beispielsweise Metall- oder Kunststoffplatten gegeneinander zu ziehen und zu verbinden. Üblicherweise wird dabei die Kopfschraube durch einen motorisch angetriebenen Hand-Schrauber eingedreht. Dabei kann es leicht zum Überdrehen der Kopfschraube in der Spreizmutter, wodurch die Verbindungsvorrichtung ihre Verbindungsfunktion nicht ordnungsgemäß erfüllt. Das Überdrehen kann zufällig oder infolge Unaufmerksamkeit, Unerfahrenheit oder fehlender Übung der Bedienungsperson auftreten.

Bei einigen bekannten Verbindungsvorrichtungen tritt bei Anlage des Schraubenkopfes am Flansch der Spreizmutter ein plötzlicher Drehmomentanstieg auf, der die Bedienungsperson warnt, so daß das weitere Anziehen der Schraube unterlassen wird. Bei Verbindungsvorrichtungen hingegen, bei denen der Schraubenkopf wie beim Erfindungsgegenstand von vornherein am Flansch der Spreizmutter anliegt, tritt bei ordnungsgemäß abgeschlossenem Anzugsvorgang kein signifikanter Drehmomentanstieg mehr auf, so daß beim weiteren Anziehen die Schraube leicht überdreht wird.

Bei einer aus der US-PS 33 65 999 bekannten Verbindungsvorrichtung dieser Art liegt der Schraubenkopf bereits bei noch nicht gespreizter Spreizmutter am Flansch an, so daß bei Benutzung eines motorisch betriebenen Handschraubers die Gefahr eines Überdrehens der Schrauben und damit eines Abscherens der Gewindegänge im zweiten Bohrungsabschnitt gegeben ist.

Bei einer aus der US-PS 45 71 136 bekannten Verbindungsvorrichtung einer anderen Art greift ein stoffschlüssig an einem der zu verbindenden Teile befestigter Schraubenschaft vom Einsteckende in eine Hohlschraube ein. Der Schraubenschaft schneidet sich in innenliegende Längsrippen ein, zwischen denen axial beabstandete Eingriffschlitze vorgesehen sind.

Bei einer aus der DE-OS 18 09 693 bekannten Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung sind im Bereich des zweiten Bohrungsabschnittes des Mutternschafts der metallischen Spreizmutter Bandteile ausgestanzt und nach innen gebogen, die mit ihren nach innen ragenden Ohren in das Außengewinde des Schraubenschafts eingreifen.

Bei einem aus der GB-PS 5 86 690 bekannten Befestigungselement in Kopfschrauben- oder Mutternform sind auf der Auflagefläche kalottenförmige Vorsprünge vorgesehen, die sich beim Anziehen in die Werkstückoberfläche eingraben und für einen festen Sitz des Befestigungselementes sorgen.

Bei einer aus der DE-PS 53 163 bekannten Schraubensicherung sind im Bolzengewinde Sperrzähne ausgeformt, die mit Gegensperrzähnen im Mutterngewinde zusammenwirken, um ein ungewolltes Lösen der Mutter zu vehindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der trotz des am Flansch der Spreizmutter schon von vornherein anliegenden Schraubenkopfes zuverlässig eine festhaltende Verbindung herstellbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Verbindungsvorrichtung weist folgende drei Vorteile auf. Der Bedienungsperson eines motorisch getriebenen Handschraubers wird durch das Zusammenwirken der an der Kopfschraube und der Spreizmutter befindlichen Einrichtungen angezeigt, daß die Spreizmutter voll gespreizt ist. Dies wird durch ein momentan ansteigendes Anzugsdrehmoment angezeigt. Aufgrund des Eingriffes in die Eingriffsschlitze und mittels der eine weitere Drehbewegung unterbindenden Einrichtungen wird eine Beschädigung der Spreizmutter vermieden. Die zusammenwirkenden Einrichtungen verhindern schließlich ein selbsttätiges Lösen der Verbindungsvorrichtung durch Vibrationen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß den Ansprüchen 2 und 3 kommt die Schraubenstützeinrichtung zur Wirkung, sobald die Spreizmutter vollständig gespreizt ist. Das Anzugsdrehmoment steigt spürbar an, wobei die Schraubenstützeinrichtung verlagert wird und noch ein geringfügiges weiteres Drehen der Kopfschraube zuläßt, bis die Eingriffsmittel und die Gegeineingriffsmittel schließlich ein weiteres und gegebenenfalls zur Schädigung der Spreizmutter führendes Drehen der Kopfschraube verhindern.

Weitere, bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen 4 bis 11 hervor, wobei die Ausführungsform gemäß den Ansprüchen 5 bis 9 dank der Sperrzähne ein unbeabsichtigtes Lösen der Kopfschraube unterbinden.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen von Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt.

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ange­ zogenen Verbindungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Verbin­ dungsvorrichtung von Fig. 1, vor dem Anziehen,

Fig. 3 eine Perspektivdarstellung der Spreizmutter der Verbindungsvor­ richtung aus Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Spreiz­ mutter,

Fig. 5 die Spreizmutter um 90° gegen­ über Fig. 4 gedreht,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Kopfende der Spreizmutter,

Fig. 7 eine Ansicht der Unterseite der Spreiz­ mutter,

Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt der Spreizmutter entlang der Linie 8-8 in Fig. 3,

Fig. 9 ein vergrößertes Detail des Längsschnitts der Fig. 2,

Fig. 10, 11, 12, 13 vergrößerte Ansichten von De­ tailvarianten,

Fig. 14 einen vergrößerten Teillängs­ schnitt eines alternativen Ausführungsbeispieles,

Fig. 15 eine Ansicht entlang der Linie 15-15 in Fig. 14, und

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht eines Schraubenwerkzeuges und des Kopfendes einer an diese angepaßten Spreizmutter.

Eine Verbindungsvorrichtung 10 (Fig. 1 und 2) dient zum Verbinden zweier Platten 12, 14 oder dgl. die fluchtende Bohrungen 16, 18 aufweisen. Die Verbindungsvorrichtung 10 weist eine hohle, einstückige Kunststoff-Spreizmutter 20 und eine einstückige Kopfschraube 22, die aus Kunststoff spritzgegossen oder aus Metall hergestellt ist, auf. In Fig. 1 ist die Kopfschraube 22 in die in die Bohrungen 16, 18 eingesteckte Spreizmutter 20 eingeschraubt, bis die Spreizmutter 20 vollständig gespreizt ist. In Fig. 2 ist die Spreizmutter 20 noch ungespreizt. Die Kopfschraube 22 ist dabei noch nicht ganz angezogen.

Die Kopfschraube 22 weist einen Schraubenschaft 24, einen Kopf 26 und ein Außengewinde 28 auf. Das Außengewinde 28 hat einen Außendurchmeser B und einen Kerndurchmesser A sowie obere und untere Flanken 29, 30.

Gemäß den Fig. 1 bis 9 weist die Spreizmutter 20 einen Mutternschaft 32, einen Flansch 34 für den Schraubenkopf 26 sowie einen Schaftabschnitt 36 auf. Am Einsteckende des Mutternschafts 32 ist einstückig ein Schaftvorsprung 36 angeformt.

Die Spreizmutter 20 wird axial durch eine Schraubenaufnahme-Bohrung 40 durchsetzt. Diese weist erste und zweite Bohrungsabschnitte 42, 44 auf. Die zylindrische Bohrungswandung 43 im Bohrungsabschnitt 42 hat einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser B und der Kopfschraube und erstreckt sich durch den Flansch 34 und den spreizbaren Schaftabschnitt 36, um den Schraubenschaft 24 ohne Gewindeeingriff aufzunehmen. Der zweite Bohrungsabschnitt 44 reicht durch den Schaftvorsprung 38. Im Schaftvorsprung 38 sind zumindest zwei gegenüberliegende, in etwa parallele Bohrungswandabschnitte 46, 48 vorgesehen, die den zweiten Bohrungsabschnitt 44 rechteckartig begrenzen und voneinander einen Abstand D 1 (siehe Fig. 8) aufweisen. Der Abstand D 1 ist größer als der Kerndurchmesser A aber kleiner als der Außendurchmesser B des Außengewindes 28. Jede Bohrungswand 46, 38 weist geneigte Eingriffsschlitze 50 für das Außengewinde 28 auf.

Gemäß den Fig. 1, 2, 4, 5, 6 und 9 weist die Spreizmutter 20 eine Gewindeführungseinrichtung 52 in Form eines Gewindeganges oder in das Außengewinde 28 eingreifenden, einstückig an der Bohrungswandung 43 angeformten Vorsprunges auf. Die Gewindeführungseinrichtung 52 hat zwei Funktionen. Zum einen wird die Kopfschraube 22 in einer Vormontagestellung in der Spreizmutter 20 gehalten. Zum anderen wird beim Schrauben der Schraubenschaft 24 zu den Eingriffsschlitzen 50 geführt.

Gemäß den Fig. 14, 15 sind Einrichtungen vorgesehen, um ein weiteres Anziehen der Schraube zu verhindern, wenn sich der Schraubenschaft 24 in einer bestimmten axialen Lage im Verhältnis zum zweiten Bohrungsabschnitt 44 befindet und die Spreizmutter 20 vollständig oder fast vollständig gespreizt ist. Diese Einrichtungen weisen eine Schraubenstützeinrichtung 54 in Form eines Ringvorsprunges auf, der die kopfseitige Endöffnung des ersten Bohrungsabschnittes 42 umgibt. Der Ringvorsprung ist mit dem Kopf 26 A (Fig. 14) der Kopfschrauben 22 A in Anlage bringbar. Gemäß Fig. 14 weist die Spreizmutter 20 im Flansch 34 A eine nach außen divergierende, kegelige Ausnehmung 42 A, die durch eine Kegelfläche 42 B begrenzt ist, die Eingriffsmittel 56 in Form von Befestigungsvorsprüngen trägt, auf. Diese dienen zum Eingriff mit entsprechenden Gegeneingriffsmitteln 58 am Kopf 26 A. Der Ringvorsprung der Schraubenstützeinrichtung 54 liegt nahe des inneren Endes der Ausnehmung 42 A und läßt sich durch den Kopf 26 A der Kopfschraube 22 wegdrücken, bis bei weiterer Drehung der Kopfschraube ein Eingriff zwischen den Eingriffsmitteln 56 und den Gegeneingriffsmitteln 50 (Ausnehmungen) am Kopf 26 A eintritt. Der Ringvorsprung ist nach außen biegbar, um nach Anlage noch eine weitere Drehung der Schraube 22 A zu ermöglichen, bis die Eingriffsmittel 56 mit den Gegeneingriffsmitteln 58 in Eingriff treten und ein weiteres Drehen der Schraube verhindern. Der Ringvorsprung ist elastisch und so gestaltet, daß er nach außen nachgibt bzw. zusammenbricht, wenn eine bestimmte Belastung auf ihn einwirkt. Der dann eintretende Eingriff verhindert ein zu weites Anziehen der Kopfschraube und ein unabsichtliches Lösen. Länge und Breite des Ringvorsprungs der Schraubenabstützeinrichtung 54 sind so gewählt, daß sich der Ringvorsprung erst bei einer bestimmten Belastung verformt.

Gemäß den Fig. 9, 10 und 11 nimmt die Stärke des Schraubengangs des Außengewindes 28 A in Richtung zum Kopf der Kopfschraube zu, um einen zunehmenden Reibungseingriff zwischen dem Gewindegang der Kopfschraube und den Oberkanten 50 A der Eingriffsschlitze 50 zu erreichen. Zunächst findet Reibkontakt zwischen der oberen Gewindeflanke 29 A und der oberen Kante 50 A des Eingriffsschlitzes statt. Sobald die Schraube 22 B zunehmend angezogen ist, berührt der dann breitere Gewindegang beide Kanten 50 A, 50 B der Eingriffsschlitze 50. Der Gewindegang verkeilt sich sozusagen in den Eingriffsschlitzen 50, so daß sich die Kopfschraube nicht mehr löst.

Gemäß Fig. 12 kann die untere Kante 50 B des Eingriffsschlitzes 50 flache Sperrzähne 60 (Klinkenzähne) tragen, die in flache Gegensperrzähne 62 (Klinkenzähne 62) an der unteren Gewindeflanke 30 A des Außengewindes 28 A eingreifen. Gemäß Fig. 13 sind die Sperrzähne 64, 66 zwecks besseren Verhakens stärker und steiler ausgebildet.

Infolge der Reibung zwischen der Kopfschraube und der Spreizmutter neigt die Verbindungsvorrichtung 10 zum Mitdrehen beim Anziehen. Dies kann dadurch vermieden werden, daß der Mutternschaft 32 einen nicht-kreisförmigen Außenquerschnitt aufweist und die Bohrungen 16, 18 eine entsprechende Form besitzen. Um diesen Aufwand vermeiden zu können, kann bei Verwendung eines Handschraubers mit drehbarem Antriebsteil 70 (Fig. 16) ein nicht-drehendes Mundstück 72 am vorderen Schraubenende vorgesehen sein, daß die Spreizmutter 20 deren Flansch 34 A z. B. quadratisch ist, gegen Verdrehen sichert.

Claims (11)

1. Verbindungsvorrichtung bestehend aus einer in eine Werkstückbohrung einsetzbaren, hohlen Spreizmutter, in die eine Kopfschraube eingeschraubt ist, mit einem eine durchgehende Bohrung enthaltenden Mutterschaft, der einen nachgiebig spreizbaren Längsabschnitt und einen außen am Werkstück abstützbaren Flansch aufweist, mit einem innerhalb des spreizbaren Abschnitts des Mutternschafts vorgesehenen ersten Bohrungsabschnitt, in dem der ein Außengewinde tragende Schraubenschaft ohne Gewindeeingriff in einen Gleitsitz aufnehmbar ist, mit einem im Mutternschaft nahe dem den Flansch abgewandten Ende angeordneten zweiten Bohrungsabschnitt, der ein mit dem Schraubenschaft in Gewindeeingriff bringbares Gewinde aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bohrungsabschnitt (44) durch zueinander parallele Bohrungswandabschnitte (46, 48) begrenzt ist, die mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der kleiner ist als der übrige Bohrungsdurchmesser, daß die Wandabschnitte (46, 48) axial beabstandete voneinander getrennte Eingriffsschlitze (50) zur Aufnahme der Gewindegänge und somit zum Gewindeeingriff mit dem Schraubenschaft (24) aufweisen, und daß zwischen der Kopfschraube (22) und der Spreizmutter (20) miteinander zusammenwirkende Einrichtungen zum Vermeiden von weiteren die beiden Mutternenden zueinander ziehender und/oder die Verbindungsvorrichtung wieder lösender Schraubendrehungen vorgesehen sind, die miteinander zusammenwirken, sobald der Schraubenschaft (24) eine bestimmte axiale Position im zweiten Bohrungsabschnitt (44) erreicht hat und somit der spreizbare Längsabschnitt (36) des Mutternschafts (32) vollständig gespreizt ist.

2. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Einrichtungen eine Schraubenstützeinrichtung (54) an der Spreizmutter (20) gehört mit der die Kopfschraube (22 A) beim Anziehen in Eingriff bringbar ist, und daß die Schraubenstützeinrichtung (54) in Abhängigkeit von dem auf die Kopfschraube (22 A) einwirkenden Anzugsmoment verlagerbar ist und hierdurch ein weiteres Anziehen und weiterer axialer Vortrieb der Kopfschraube möglich ist.

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Einrichtungen an der Spreizmutter (20) mit der Kopfschraube (22 A) in Eingriff bringbare Eingriffsmittel (56) gehören, mit denen bei verlagerter Schraubenstützeinrichtung (54) ein weiteres Drehen der Schraube verhindert wird.

4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenstützeinrichtung (54) ein am Mutternschaft (32) angebrachter, die Bohrung (40) umgebender Ringvorsprung ist.

5. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in gegenseitigen Sperreingriff bringbaren Einrichtungen zum Verhindern des wieder Herausziehens der Schraube aus einer ersten Einrichtung (60) an der Spreizmutter (20) und einer zweiten Einrichtung (62) an der Kopfschraube (22) bestehen.

6. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (60) in zumindest einem Bohrungswandabschnitt (46, 48) an einer Kante zumindest eines Eingriffschlitzes (50) und die zweite Einrichtung (62) am Gewinde (28 A) des Schraubenschaftes vorgesehen ist.

7. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung an der Kante des Eingriffschlitzes (50) aus zumindest einem Sperrzahn (60, 64) besteht.

8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß zumindest am bei gespreizter Spreizmutter (20) mit den Eingriffsschlitzen (50) in Gewindeeingriff stehendem Abschnitt des Außengewindes (28 A) mit dem Sperrzahn (64, 60) in Eingriff bringbare Gegensperrzähne (62, 66) vorgesehen sind.

9. Verbindungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bohrungsabschnitt (42) im Flansch (34 A) mit einer kegeligen Ausnehmung (42 A) für den Schraubenkopf (26 A) beginnt, daß an der Kegelfläche (42 B) der Ausnehmung (42 A) die Eingriffsmittel (56) angeordnet sind, die mit Gegeneingriffsmitteln (58) am Schraubenkopf (26 A) in Eingriff bringbar sind, und daß die Schraubenstützeinrichtung (54) im ersten Bohrungsabschnitt (42) und im innenliegenden Ende der Ausnehmung (42 A) vorgesehen und durch den Schraubenkopf (26 A) verlagerbar ist, um nach Verlagern der Schraubenstützeinrichtung (54) einen Eingriff zwischen den Eingriffseinrichtungen (56) und den Gegeneingriffsmitteln (58) zu gestatten.

10. Verbindungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der in der Spreizmutter befindlichen Bohrung (40) zwischen dem ersten und dem zweiten Bohrungsabschnitt (42, 44) eine vorspringende, vorzugsweise einstückig angeformte, Schraubenführungs-Einrichtung (52), z. B. in Form eines Gewindegangvorsprungs, für das Außengewinde (28) des Schraubenschafts (24) vorgesehen ist.

11. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsschlitze (50) im Verhältnis zur Längsachse der Spreizmutter (20) schräg angeordnet sind.