DE602004006625T2

DE602004006625T2 - Verbinder

Info

Publication number: DE602004006625T2
Application number: DE602004006625T
Authority: DE
Inventors: Roger Brighton STONE
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: CA2529714C; WO2005005844A1; CN1809700A; CN100497967C; ES2285489T3; KR20060025573A; TWI294492B; TW200506229A; US7048487B2; JP2007518937A; AU2004256410A1; PL1636500T3; RU2315209C2; DE602004006625D1; US20040265090A1; ATE363031T1; EP1636500B1; RU2006101976A; EP1636500A1; CA2529714A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Verbinder und insbesondere einen Verbinder zum Verbinden von Bauelementen, wobei er gleichzeitig einen Spalt zwischen den Bauelementen ausgleicht.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Montage einer Einrichtung können manchmal Zwischenräume oder Spalte zwischen den Bauelementen, d.h. Abmessungsdifferenzen zwischen den Bauelementen an den Befestigungsstellen, auftreten. Dies kann beispielsweise an Konstruktionsanforderungen, Spiel innerhalb der Anordnung oder summierten Toleranzen liegen. Die Spalte können minimal oder wesentlich, in der Größenordnung von mehreren Zehnern Millimeter, sein.
Die Montage von Bauelementen kann durch derartige Spalte negativ beeinflusst werden. Im allgemeinen lässt sich die Anordnung von Bauelementen mit einem oder mehreren Spalten dazwischen nicht mit einer korrekten Funktionsweise der Einrichtung vereinbaren oder es können unerwünschte Belastungen, Beanspruchungen oder Verformung erzeugt werden, da jeder Spalt durch Schraubkräfte geschlossen wird.
Um diese Spalte zu beseitigen, ist es notwendig, die Bauelemente entweder entsprechend auszulegen und herzustellen, was zeitaufwendig und relativ teuer sein kann, oder alternativ Vorrichtungen zu verwenden, die sich an den Spalt anpassen und für bauliche Vollständigkeit sorgen.
EP 1 215 401 ist exemplarisch für den Stand der Technik. Dieses Dokument beschreibt die Bewegung eines Abstandhalters relativ zum Basisteil, die in einer Richtung durch eine am Ende des Gewindeabschnitts des Abstandhalters ausgebildete Schulter begrenzt ist. Die Schulter drückt axial gegen einen Anschlag des Basisteils. Der Anschlag besteht aus einem Federelement, das während des Einschraubens des Abstandhalters nachgibt und verriegelt hinter der Schulter liegt.
Repräsentativ für den Stand der Technik ist das U.S.-Patent Nr. 4 682 906 (1987), erteilt an Rückert et al., das eine Vorrichtung für die Klemmverbindung von voneinander beabstandeten Bauteilen beschreibt, und zwar mittels einer Distanzscheibe, die in dem Zwischenraum angeordnet ist und mit ihrer äußeren breiten Seite auf einem Bauteil ruht.
Ferner ist das U.S.-Patent 5,501,122 , erteilt an Leicht et al., repräsentativ für den Stand der Technik; es beschreibt eine Doppelkonusvorrichtung zum Ausrichten von Löchern in miteinander zu verbindenden Bauelementen. Die Vorrichtung weist einen Satz konischer Strukturen auf, die durch einen Schraubenbolzen miteinander verbunden sind.
Ferner sei auf die mitanhängige Patentanmeldung WO 2004/033926 verwiesen, die eine toleranzausgleichende Befestigungsvorrichtung beschreibt.
Der Stand der Technik löst nicht das Problem des Ausgleichs eines beträchtlichen Spalts zwischen Bauelementen und des gleichzeitigen Verbindens der Bauelemente mit geeignetem Drehmoment unter Verwendung eines Verbinders mit einer heberartigen Funktion ohne das Induzieren von unerwünschten Spannungen in den Bauelementen.
Es besteht Bedarf an einer Vorrichtung, die einen Spalt zwischen zu verbindenden Bauelementen vollständig überbrückt, wobei eine Gewindebuchse verwendet wird, die mit einem Adapter zusammengreift, wobei sie gleichzeitig die Bauelemente miteinander verbindet. Benötigt wird ein Verbinder mit einer heberartigen Funktion, der einen Spalt zwischen Befestigungsflächen während der Installation automatisch ausgleicht. Die vorliegende Erfindung wird diesem Bedarf gerecht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der erste Aspekt der Erfindung besteht darin, einen Adapterverbinder vorzusehen, der einen Spalt zwischen zu verbindenden Bauelementen unter Verwendung einer Gewindebuchse, die mit einem Adapter zusammengreift, vollständig überspannt, während er gleichzeitig die Bauelemente miteinander verbindet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, einen Verbinder mit einer heberartigen Funktion zu schaffen, der einen Spalt zwischen Befestigungsflächen während der Installation automatisch ausgleicht.
Andere Aspekte der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen hervorgehoben oder gehen daraus hervor.
Ein Verbinder weist einen Adapter mit einer Gewindebohrung und einer Buchse mit einem Außengewinde und einem Innengewinde auf. Zum Verhindern einer Drehung weist der Adapter an einer Außenfläche einen Anschlag auf. Die Buchse ist in die Adapterbohrung eingeschraubt. Unter Verwendung des Innengewindes ist ein Schraubenbolzen in eine Buchsenbohrung eingeschraubt. Bei Drehung des Schraubenbolzens verursacht das Innengewinde eine Presspassung zwischen dem Schraubenbolzenschaft und dem Gewinde, wodurch ein weitergehendes Einführen des Schraubenbolzens vorübergehend verhindert wird. Dann wird der Schraubenbolzen weiter gedreht, was bewirkt, dass die Buchse aus dem Adapter in Richtung auf die Befestigungsfläche geschraubt wird, bis die Buchse an der Befestigungsfläche anliegt. Der Adapter liegt teilweise daran an, wodurch ein Spalt zwischen dem Teil und einer Befestigungsfläche vollständig ausgeglichen wird. Der Adapter dreht sich nicht, wenn der Anschlag an einem unbeweglichen Teil angreift. Wenn der Schraubenbolzen weiter gedreht wird, wird das Opferinnengewinde zerstört, um zu ermöglichen, dass der Schraubenbolzen mit vollem Drehmoment in ein Loch einer Befestigungsfläche gedreht werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung eingebracht sind und einen Teil derselben darstellen, stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 ist eine Schnittansicht einer Toleranzausgleichvorrichtung.
2 ist eine Draufsicht an der Linie 2-2 in 1.
3 ist eine Draufsicht an der Linie 3-3 in 1.
4 ist eine geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung.
5 ist eine geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung.
6 ist eine Draufsicht an der Linie 6-6 in 5.
7 ist eine Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels.
8 stellt eine dritte alternative Vorrichtung dar.
9 ist eine Draufsicht entlang der Linie 9-9 in 8.
10 ist eine geschnittene Seitenansicht einer alternativen Vorrichtung.
11 ist ein Detail von 10.
12 ist eine an der Linie 12-12 in 11 geschnittene Ansicht.
13 ist eine geschnittene Seitenansicht der in 10 gezeigten alternativen Vorrichtung.
14 ist eine Draufsicht an der Linie 14-14 in 13.
15 ist eine Schnittansicht einer alternativen Vorrichtung.
16 ist eine perspektivische Schnittansicht eines bei der alternativen Vorrichtung in 15 verwendeten Kragens.
17 ist eine Seitenansicht eines alternativen Verbinders.
18 ist eine Stirnansicht eines alternativen Verbinders.
19 ist eine Stirnansicht eines alternativen Verbinders.
20 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Vorrichtung.
21 ist eine Schnittansicht einer alternativen Vorrichtung.
22 ist eine geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Verbinders.
23 ist eine Stirnansicht des Verbinders der Erfindung.
24 ist eine Explosionsdarstellung des Verbinders der Erfindung.
Die 1 – 21 veranschaulichen lediglich das Prinzip.
1 ist eine Schnittansicht einer Toleranzausgleichsbefestigungsvorrichtung. Die Vorrichtung 100 weist die Buchse 101 auf. Die Buchse 101 ist im wesentlichen zylindrisch. Die Buchse 101 weist einen abgesetzten Bereich 102 mit einem Gewinde auf. Der abgesetzte Bereich 102 kann erhabene Bereiche zum Angreifen an einer Befestigungseinrichtung in der hier beschriebenen Weise aufweisen. Der abgesetzte Bereich weist das Gewinde 102 auf.
Das Gewinde 102 weist ungefähr zwei Steigungen einer beliebigen, auf dem Gebiet bekannten Gewindeform auf. Die Buchse 101 weist auch eine Bohrung oder ein Loch 103 auf, das sich entlang einer Hauptachse über die Länge der Buchse 101 erstreckt. Der Schraubenbolzen 200 greift durch das Loch 103 an der Buchse 101 an. Der Schraubenbolzen 200 greift, wie in 4 zu sehen, an dem Gewinde 102 an. Der Hauptdurchmesser des Gewindes 102 ist geringer als ein Durchmesser des Lochs 103, so dass das Gewinde 102 an einem Schraubenbolzen 200 angreifen kann, ohne dass dieser an einer Fläche des Lochs 103 angreift.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Buchse 101 ein metallisches Material auf. Es sei jedoch angemerkt, dass sie auch ein nichtmetallisches Material, z.B. einen Verbundstoff, Keramik oder Kunststoff für die Verwendung in solchen Situationen aufweisen kann, in denen zwischen verbundenen Teilen ein nicht-leitender Isolator erforderlich ist oder in denen der Einsatz eines geringen Drehmoments erforderlich ist.
Die Buchse 101 weist auch eine Außenfläche mit einem Außengewinde 104 auf. Das Gewinde 104 erstreckt sich entlang einer Länge L einer Außenfläche der Buchse 101.
Die Buchse 101 weist ferner symmetrische Ebenen 105 auf, die parallel zu einer Hauptachse sind, wodurch die Verwendung eines Schraubenschlüssels oder der Finger zum Installieren des Werkzeugs ermöglicht wird, siehe 2 und 3. Die Form der Ebenen ähnelt der einer Mutter oder eines Schraubenkopfs, wie sie auf dem Gebiet bekannt sind. Die Ebenen können auch durch eine gerändelte Fläche oder eine ebene Zylinderfläche ersetzt werden, um das Drehen der Buchse mit der Hand, d.h. dem Finger, zu ermöglichen.
Wie aus 4 hervorgeht, wird die Vorrichtung 100 ohne Schraubenbolzen 200 zunächst in den Teil P eingeschraubt. Das Gewinde 104 greift an dem Gewinde PT in Teil P an. Die Buchse 101 wird in den Teil P geschraubt, bis die Fläche 106 an dem Teil P angreift. Es sei darauf hingewiesen, dass die Fläche 106 den Teil P nicht wirklich berühren muß, aber der Angriff ein gutes Anzeichen dafür ist, dass die Buchse 101 vollständig in den Teil P eingesetzt ist. Außerdem ist bevorzugt, dass die Buchse 101 sich teilweise um die Länge A über den Teil P hinaus erstreckt, wenn sie vollständig eingesetzt ist, wodurch der Angriff einer maximalen Anzahl von Gewindegängen 104 an dem Teil P gewährleistet ist. Dann wird der Schraubenbolzen 200 in das Loch 103 eingeschraubt, bis ein Schraubenbolzenschaft oder ein Ende des Schraubenbolzengewindes 202 an dem Gewinde 102 angreift. Ein Durchmesser D1 des Schafts ist größer als ein Kerndurchmesser D2 des Gewindes 202, siehe 7. Dies hat eine Preßpassung zwischen Schraubenbolzen 200 und Gewinde 202 zur Folge, wodurch ein weitergehendes Einführen des Schraubenbolzens 200 in die Buchse 101 vorübergehend verhindert wird. Ein Durchmesser D3 ist geringer als der Kerndurchmesser D2. Das ist so, weil nicht nur Zwischenräume und Toleranzen in der „Z"-Richtung (entlang einer Schraubenbolzenhauptachse), sondern auch Zwischenräume und Toleranzen in den „X"- und „Y"-Richtungen ausgeglichen werden sowie das Gewinde 102 von dem Schaft gelöst wird, sobald der Schraubenbolzen über einen vorbestimmten Punkt hinaus eingeführt worden ist.
Der Teil P wird dann derart mit der Befestigungsfläche M ausgerichtet, das der Schraubenbolzen 200 auf das Loch MH ausgerichtet ist.
Alternativ wird ein Kleber wie Loctite 2015^TM auf das Schraubenbolzengewinde 202 aufgetragen. Der Kleber wird verwendet, um das Schraubenbolzengewinde 202 vorübergehend an dem Gewinde 102 haften zu lassen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Buchse 101 zunächst, wie oben beschrieben, in den Teil P eingeführt. Ein Teil des Schraubenbolzengewindes 202 ist mit dem Kleber beschichtet. Der Schraubenbolzen 200 wird in die Buchse und damit in das Gewinde 102 eingeschraubt. Der Kleber befestigt das Schraubenbolzengewinde 202 vorübergehend an dem Buchsengewinde 102. Dann wird der Schraubenbolzen 200 gedreht, wodurch auch eine Drehung der Buchse 101 bewirkt wird. Der Schraubenbolzen 200 wird gedreht, bis die Fläche 107 an der Befestigungsfläche M angreift; dies ist der Punkt, an dem die Buchse 101 ihre Drehung einstellt. Beim weiteren Aufbringen von Drehmoment auf den Schraubenbolzen reißt der Kleber, wodurch der Schraubenbolzen sich weiter dreht, bis er vollständig in ein Loch MH eingreift.
Wie aus 5 hervorgeht, wird der Schraubenbolzen 200 dann gedreht, was aufgrund der Pressung zwischen dem Schraubenbolzen 200 und dem Gewinde 102 den Effekt des Herausschraubens der Buchse 101 aus dem Teil P hat. Dann wird die Buchse 101 mit dem Schraubenbolzen 200 gedreht, bis die Fläche 107 an der Befestigungsfläche M angreift. Auf den Schraubenbolzen 200 wird dann ein weiteres geringes Drehmoment aufgebracht, das ausreicht, um das Gewinde 102 zu verwinden, zu zerstören oder zu ruinieren. Ein Fachmann auf dem Gebiet kann aus dieser Beschreibung entnehmen, dass das Gewinde 102 relativ „weich" ist und als solches geopfert wird, um ein Mittel zu bieten, mit dem die Buchse 101 mit dem Schraubenbolzen 200 gedreht wird, bis sie auf einer Befestigungsfläche sitzt. Ein ähnliches Resultat ließe sich auch mit einem Kleber, einem kurzen Preßpassungsabschnitt oder einem polymeren Einsatz erzielen, wobei sich allesamt in dem Loch 103 befänden und vorübergehend den Schaft des Schraubenbolzens greifen würden, wodurch eine Drehung der Buchse 101 mit dem Schraubenbolzen 200 ermöglicht würde.
Eine weitere Alternative kann eine Variante des Gewindes 102 aufweisen, wobei ein Gewindegang leicht verwunden ist, so dass das Gewinde in geringem Maße „steif ist, was einen Reibschluß mit dem Schraubenbolzengewinde 202 bewirkt.
Es ist auch ersichtlich, dass das Gewinde an dem Schraubenbolzen 200, das an dem Gewinde 102 angreift, teilweise oder vollständig verformt oder zerstört wird, sobald die Buchse 101 auf der Befestigungsfläche sitzt, weil nicht vorgesehen ist, dass der obere Teil des Schraubenbolzengewindes an dem Gewinde in dem Befestigungsloch MH angreift.
Bei einer Alternative kann sich der Durchmesser D1 des Schraubenbolzens 200, siehe 5, von dem Gewinde 202 ausgehend nur über eine begrenzte Strecke den Schaft hinauf erstrecken. Wie zuvor wird das Gewinde 102 durch den breiteren Teil des Schafts zerstört. Wenn der Schraubenbolzen in die Befestigungsfläche eingeschraubt ist, verhindert der Teil des Schraubenbolzenschafts mit verringertem Durchmesser einen weiteren drehmomentinduzierten Eingriff zwischen dem Schaft und dem zerstörten Gewinde 102. Dies verhindert das Einbringen eines fehlgeleiteten Drehmoments, wenn der Schraubenbolzen durch Aufbringen von Drehmoment vollständig in die Befestigungsfläche eingeschraubt wird.
Das Aufbringen eines Drehmoments auf den Schraubenbolzen 200 zum Zerstören des Gewindes 102 hat auch den Effekt des Aufbringens einer Vorbelastung auf den Teil P. Dieses Merkmal hat den Vorteil der Versteifung des Teils und der gesamten Anordnung. Das Ausmaß der Vorbelastung kann entsprechend dem zum Zerstören des Gewindes 102 erforderlichen Drehmoment eingestellt werden.
Sobald die Buchsenfläche 107 an der Befestigungsfläche M angreift, wird auf den Schraubenbolzen ein Drehmoment aufgebracht, wodurch ein Ausfall des Opfergewindes 102 verursacht wird. Dann wird der Schraubenbolzen 200 vollständig in das Gewindeloch MH in der Befestigungsfläche M eingeschraubt, bis der Schraubenbolzenflansch 201 an einer Lagerfläche des Teils P angreift. Auf den Bolzen 200 kann dann, abhängig von der Anwendung, ein Drehmoment bis zu einem geeigneten Drehmomentswert aufgebracht werden. Wie zu erkennen, wurde der Toleranzspalt automatisch und vollständig mit der Buchse überbrückt.
6 ist eine Draufsicht der Befestigungseinrichtung entlang der Linie 6-6 in 5. Der Flansch 201 ist zu sehen. Der Flansch 201 kann von beliebiger vom Benutzer erwünschter Breite sein.
Wie in 4 und 5 zu erkennen, kann unter Verwendung der Vorrichtung eine beträchtliche Toleranz T überbrückt werden, wobei gleichzeitig eine Montagevorrichtung an einer Befestigungsfläche befestigt wird. Die Vorrichtung ermöglicht die Realisierung einer festen Schraubverbindung, auf die ein angemessenes Drehmoment aufgebracht wurde, ohne das auf das eingespannte Bauelement oder die Montagevorrichtung unerwünschte Biege- (oder andere Verwindungslasten) aufgebracht werden.
Das erfindungsgemäße Werkzeug kann zum Aufheben der Auswirkung summierter Toleranzen (oder tatsächlich zum Ermöglichen des Gebrauchs breiter Toleranzen) in zahlreichen Fällen verwendet werden, z.B. dann, wenn ein großer Zwischenraum erforderlich ist, um die einfache Montage eines Bauelements zu ermöglichen, wobei die Toleranz vollständig ausgeglichen wird. Die Vorrichtung kann auch zum Ausgleich von Toleranzen beim Verschrauben zwischen Flächen in unterschiedlichen Ebenen sowie beim Verschrauben an Flächen, die unter ungewöhnlichen Winkeln zu einer Hauptbefestigungsfläche angeordnet sind, verwendet werden.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung bei einer Alternative „umgekehrt" sein kann. 7 ist eine Schnittansicht einer Alternative. Statt in den zu verschraubenden Teil eingeschraubt zu werden, wird sie stattdessen unter Verwendung eines Gewindes 104 in die Befestigungsfläche eingeschraubt. In diesem Fall ist das Außengewinde 104 ein Linksgewinde. Alterna tiv wird ein Reibanschlussstück, das nicht dargestellt, aber anstelle des Gewindes 102 vorhanden ist, in das Loch 103 eingesetzt, um reibschlüssig an dem Schraubenbolzen 200 anzugreifen, so dass beim Drehen des Schraubenbolzens die Buchse aus der Befestigungsfläche herausgeschraubt oder – gezogen wird, um dem Toleranzzwischenraum Rechnung zu tragen, bis die Buchse an dem Teil angreift. Das Ausführungsbeispiel mit dem Reibanschlussstück fordert nur ein minimales Drehmoment, was leicht realisiert werden kann, wenn der Schraubenbolzen durch Aufbringen von Drehmoment weiter in die Befestigungsfläche geschraubt wird, sobald die Buchse sitzt.
Sobald die Buchse 101 und der Teil P auf der Fläche 108 sitzen, wird, wie oben beschrieben, das Gewinde 102 zerstört und der Schraubenbolzen 200 dann unter Aufbringung von Drehmoment vollständig verschraubt.
Bei einer wieder anderen Alternative verläuft das Gewinde 102 entlang der Länge der Bohrung 103 und ist kein Opfergewinde. Die Drehrichtung des Gewindes 102 ist der des Gewindes 104 entgegengesetzt. Bei dieser Alternative wird die Buchse 101 zunächst unter Verwendung des Linksgewindes 104 in das Befestigungsloch MH geschraubt. Dann wird der Schraubenbolzen 200 durch ein Loch PH in den Teil P und in die Bohrung 103 eingeführt. Bei dieser Alternative weist der Teil P in dem Loch weder ein Gewinde auf noch greift der Schraubenbolzen 200 gewindemäßig in das Loch der Befestigungsfläche ein. Wenn die Buchse 101 durch die Drehwirkung des Schraubenbolzens 200 aus der Befestigungsfläche M herausgeschraubt wird, kommt die Buchsenfläche 107 in Anlage an den Teil P. Dann wird der Schraubenbolzen 200 vollständig in die Buchse 101 eingeschraubt. Das Linksgewinde 104 greift in das Befestigungsloch MH ein, während der Schraubenbolzen 200 unter Aufbringen von Drehmoment vollständig in seine Position geschraubt wird. Es ist ersichtlich, dass das Eingreifen einer Mindestanzahl von kompletten Gewindegängen in das Loch MH erwünscht ist, damit sich die volle Festigkeit der Verbindung entwickelt, wie dies auf dem Gebiet der Schraubverbindungen bekannt ist.
Für einen Fachmann auf dem Gebiet ist auch offensichtlich, dass die Buchse 101 von Hand oder mittels eines Werkzeugs oder eines Schraubenschlüssels unter Verwendung von Ebenen 105, entweder um sie in einem Teil zu installieren oder um sie zum Ausgleichen eines Toleranzzwischenraums T zu drehen, gedreht werden kann.
8 stellt eine dritte Alternative dar. Die Buchse 300 hat eine im wesentlichen zylindrische Form mit einer sich entlang einer Hauptachse der Buchse 300 erstreckenden Bohrung bzw. Loch 303. Entlang einer Außenfläche der Buchse 300 verläuft ein Außengewinde 304. Bei dieser Alternative ist das Gewinde 304 ein Rechtsgewinde. Ebenen oder eine Rändelfläche 305, die zum Angreifen oder Verschrauben der Buchse von Hand vorgesehen sind, umfassen ein Ende der Vorrichtung. Der Schraubenbolzen 200 greift durch das Loch 303 an der Buchse an. Bei Gebrauch wird das Bauelement P in seiner im wesentlichen endgültigen Montageposition relativ zu der Befestigungsfläche M angeordnet. Dann wird die Buchse 300 mit in das Loch 303 eingeführtem Schraubenbolzen 200 unter Verwendung des Gewindes 315 in das Bauelement P eingeschraubt, bis die Fläche 307 an der Befestigungsfläche M angreift. Die Buchse 300 kann von Hand oder durch ein Opfergewinde 315 oder einen anderen Reibeinsatz zum Angreifen an dem Schraubenbolzen 200 gedreht werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Schraubenbolzen 200 die Buchse 300 dreht, wie dies für die anderen Alternativen beschrieben ist. Sobald die Buchsenfläche 307 an der Befestigungsfläche M angreift, wird das Gewinde 315 durch weiteres Drehen des Schraubenbolzens 200 zerstört und dieser wird dann vollständig in die Befestigungsfläche M eingeschraubt. Auf den Schraubenbolzen 200 wird das volle Drehmoment aufgebracht, sobald ein Kopf des Schraubenbolzens 200 vollständig an der Buchsenfläche 308 angreift.
Alternativ kann die Buchse 300 in das Bauelement P eingebaut und gedreht werden, bis die Fläche 307 die Fläche M berührt. Dann wird der Schraubenbolzen 200 über ein „freies" Loch 303 montiert.
9 ist eine Draufsicht entlang der Linie 9-9 in 8. Es sind Ebenen 305 zum Angreifen für ein Werkzeug oder dergleichen gezeigt.
10 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Alternative. Die Buchse 101 und der Schraubenbolzen 200 sind so ausgebildet wie in den vorhergehenden Figuren beschrieben, mit folgender Ausnahme. Der Schraubenbolzen 200 weist eine oder mehrere radial abstehende Keile 2000 auf. Der Außendurchmesser der Keile 2000 ist größer als der Außendurchmesser des Gewindes 202.
11 ist ein Detail von 10. Die Buchse 101 weist eine Schulter 1000 auf, die an einer Innenfläche des Lochs 103 angeordnet ist. Der Innendurchmesser der Schulter 1000 ist geringer als ein Außendurchmesser der Keile 2000.
Sobald bei Gebrauch die Buchse 101 in den Teil P eingesetzt worden ist, wird der Schraubenbolzen 200 in das Loch 103 gedrückt, bis die Keile 2000 mit der Schulter 1000 in Kontakt kommen. Der Schraubenbolzen 200 wird mit einer Kraft axial weiter in das Loch 103 hineingepreßt, die ausreicht, um zu bewirken, dass die Keile 2000 teilweise in die Schulter 1000 hineinschneiden. Sobald die Keile 2000 auf diese Weise in der Schulter 1000 in Eingriff sind, wird die Buchse 101 durch Drehen des Schraubenbolzens 200 gedreht. Die Buchse 101 stellt das Drehen ein, wenn die Fläche 107 an M angreift. Wenn auf den Schraubenbolzen 200 weiterhin Drehmoment aufgebracht wird, werden die Keile 2000 abgeschert, wodurch ein vollständiges Einschrauben des Schraubenbolzens 200 in M und damit ein vollständiges Eingreifen in P, wie in 5 gezeigt, ermöglicht wird.
Die Keile 2000 haben eine leicht konische Form und sind unter einem Winkel a zu einer Schraubenbolzenmittellinie A-A angeordnet. Der Winkel a ermöglicht das fortschreitende Eingreifen der Keile 2000 in die Schulter 1000 bis zu einem vorbestimmten Punkt, wobei er nicht zulässt, dass die Keile 2000 beim in 10 beschriebenen ersten Angreifen vollständig an der Schulter 1000 vorbeigetrieben werden.
Ein Außendurchmesser des Gewindes 202 ist geringer als ein Innendurchmesser der Schulter 1000, um zu verhindern, dass das Gewinde 202 beim Einsetzen des Schraubenbolzens 200 mit der Schulter 1000 in Kontakt kommt. Dies sorgt auch für eine verbesserte X-Y-Bewegungsflexibilität des Schraubenbolzens 200, wodurch eine Ausrichtungscharakteristik in bezug auf das Loch MH verbessert wird.
12 ist eine entlang der Linie 12-12 in 11 geschnittene Ansicht. Die Keile 2000 sind als in Richtung auf die Schulter 1000 und an dieser angreifend von dem Schraubenbolzen 200 radial abstehend gezeigt. Bei einer Alternative können Schlitze zur Aufnahme der Keile 2000 in die Schulter 1000 vorgeschnitten sein.
13 ist eine geschnittene Seitenansicht der in 10 gezeigten Alternative. Die Schulter 1000 ist als sich von einer Innenfläche der Bohrung 103 erstreckend gezeigt. Die Schulter 1000 kann sich mit gleich guten Ergebnissen über lediglich einen Teil der Innenfläche erstrecken. Der Eingriff zwischen Schulter 1000 und Keil oder Keilen 2000 muß lediglich dafür reichen, daß der Schraubenbolzen 200 auf die Buchse 101 ein Drehmoment übertragen kann, das ausreicht, um eine Drehreibung der Buchse 101 in Teil P zu überwinden.
14 ist eine Draufsicht an der Linie 14-14 in 13.
15 ist eine Schnittansicht einer Alternative. Der Kragen 500 greift in und zwischen die Schraubenbolzengewindegänge 202 und die Innenfläche 108 der Buchsenbohrung ein. Der Kragen 500 weist eine Außenfläche 501 und ein Gewinde 502 auf. Das Gewinde 502 kann vorgeschnitten sein oder durch die Wirkung des Gewindes 202 geschnitten werden. Der Kragen 500 hat eine Ringform.
Bei Benutzung wird der Kragen 500 auf das Gewinde 202 gedreht oder geschraubt, was den Kontakt mit dem Schaftrand 203 beinhalten kann. Der Kontakt mit dem Schaftrand 203 begrenzt jegliche weitere Bewegung des Kragens 500 den Schraubenbolzen hinauf. Dann wird der Schraubenbolzen 200 mit dem Kragen 500 in die Bohrung 103 eingeführt. Ein Außendurchmesser des Kragens 500 ist gleich einem oder geringfügig größer als ein Innendurchmesser der Bohrung 103, um einen Reibschluß zwischen der Außenfläche 501 des Kragens 500 und der Innenfläche 108 der Buchse 101 zu erzeugen. Wenn der Schraubenbolzen 200 in das Loch MH gedreht wird, bewirkt der Reibschluß der Kragenaußenfläche 501 mit der Innenfläche 108 der Buchse 101 eine Drehung der Buchse 101. Beim Drehen der Buchse 101 bewegt diese sich axial, was zur Folge hat, dass die Fläche 107 mit der Befestigungsfläche M in Kontakt kommt. Da die Fläche M eine weitere Axialbewegung verhindert, stellt die Buchse 100 dann die Drehung ein. Sobald die Buchse 101 an der Befestigungsfläche M angreift, gleitet der Kragen 500 einfach entlang der Innenfläche 108. Die Richtung oder Drehrichtung des Gewindes 104 ist dieselbe wie bei dem Gewinde 202. Die Gewinde 104 und 202 können entweder Rechts- oder Linksgewinde sein.
Der Kragen 500 kann jegliches Material aufweisen, das sich durch ein Gewinde 202 schneiden lässt und an der Außenfläche 501 einen ausreichenden Reibungskoeffizienten aufweist, um zu bewirken, dass die Buchse 101 sich bei Drehung des Schraubenbolzens 200 dreht. Der Kragen 500 kann ein Kunststoffmaterial wie Nylon oder ein beliebiges Äquivalent davon aufweisen.
Der Kragen 500 kann auch einen Innendurchmesser aufweisen, der ausreichend klein ist, um zwischen dem Kragen 500 und dem Schraubenbolzengewinde 202 einen Reibschluß zu erzeugen. Auch zwischen der Außenfläche 501 und der Innenfläche 108 ist, wie oben beschrieben, ist ein Reibschluß gegeben. Ein derartiger Reibschluß zwischen dem Kragen und dem Schraubenbolzengewinde erfordert nicht das Angreifen des Kragens 500 an einem Schaftrand 203, um zu bewirken, dass die Buchse 101 sich bei Drehung des Schraubenbolzens 200 dreht.
16 ist eine perspektivische Schnittansicht eines in der Alternative in 15 verwendeten Kragens. Der Kragen 500 ist mit einem nach Angriff durch das Schraubenbolzengewinde 202 darin eingeschnittenen Gewinde 502 dargestellt. Wie zuvor beschrieben, kann auch das Gewinde 502 vorgeschnitten sein. Die Außenfläche 501 greift reibschlüssig an einer Innenfläche 108 der Buchse 101 an.
17 ist eine Seitenansicht eines alternativen Verbinders. Die Enden 606 und 607 weisen von dem Körper 601 abstehende Ansätze auf.
18 ist eine Stirnansicht eines in 17 dargestellten Verbinders.
19 ist eine Stirnansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des Verbinders. Die Enden 606 und 607 können umfangsmäßig oder radial so angeordnet sein, wie es für ein ordnungsgemäßes Angreifen an P erforderlich ist. Ferner kann nur ein einziges Ende 606 oder drei oder mehr Enden verwendet werden.
20 ist eine perspektivische Ansicht einer Alternative. Es sind von dem Körper 601 abstehende Enden oder Ansätze 606 und 607 gezeigt.
21 ist eine Schnittansicht einer Alternative. Eine Klinke 701 in dem Körper 601 nimmt einen Ansatz 702 auf. Die Kombination aus Klinke 701 und Ansatz 702 erfüllt dieselbe Funktion wie die Ansätze 607,606, nämlich das Verhindern einer Drehung des Adapters 600 in bezug auf den Teil P beim Einschrauben des Schraubenbolzens 200 in die Buchse 101 und beim Drehen der Buchse 101 in Anlage an M.
12 ist eine geschnittene Seitenansicht eines Verbinders der vorliegenden Erfindung. Der Verbinder weist einen ersten Körperadapter 600 und eine zweite Körperbuchse 101 auf. Die Buchse 101 ist im Gewindeeingriff mit dem Adapter 600 dargestellt. Die Buchse 101 weist eine Bohrung 103 und ein Gewindeflächengewinde 104 auf, wie in 1 ausführlicher beschrieben ist.
Der Adapter 600 weist einen Körper 601 mit einer Bohrung 602 auf. An einer Innenfläche 609 weist die Bohrung 602 einen Gewindebereich 608 auf. Die Bohrung 602 hat einen zum Angreifen an der Buchse 101 geeigneten Durchmesser. Das Gewinde 608 greift mit dem Gewinde 104 zusammen. Die Gewinde 104 und 608 können entweder Links- oder Rechtsgewinde sein. Die Bohrung 103 ist koaxial mit der Bohrung 602.
Der Adapter 600 weist auch einen Anschlag 605 auf, siehe 18. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anschlag 605 im wesentlichen ringförmig, obwohl auch, siehe 22, ein oder mehrere abstehende Ansätze möglich wären. Der Anschlag 605 erstreckt sich teilweise um einen Außenumfang des Körpers 601. Der Anschlag 605 hat Enden 606 und 607. Die Enden 606 und 607 greifen an dem Teil P an, um eine Drehung des Adapters 600 zu verhindern, wenn ein Angreifen an die Befestigungseinrichtung 200 und deren Drehen erfolgt. Der Anschlag 605 überlappt den Teil P teilweise um einen Betrag (X), um bei Benutzung ein sachgemäßes Angreifen beider Enden 606,607 an dem Teil P zu gewährleisten.
Die Befestigungseinrichtung 200 betätigt den Verbinder und verspannt den Teil P mit der Halterung M. Die Befestigungseinrichtung 200 greift gleichzeitig an dem Teil P und der Buchse 101 an. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Befestigungseinrichtung 200 einen auf dem Gebiet bekannten Gewindeschraubenbolzen mit einem Schaftbereich auf. Der Schraubenbolzen ist von für diesen Zweck ausreichender Qualität.
Bei Benutzung wird die Buchse 101 in den Adapter 600 geschraubt. Dann wird der Verbinder nahe dem Teil P angeordnet. Der Schraubenbolzen 200 wird durch den Teil P eingeführt und mit einem Oberflächenbereich, nämlich dem Gewinde 102 in der Buchse 101, in Eingriff gebracht. Das Loch in P, durch das der Schraubenbolzen 200 eingeführt wird, hat kein Gewinde. Das Gewinde 102 muß dieselbe Drehrichtung haben wie die Gewinde 104 und 608. Dann wird der Schraubenbolzen 200 in die Buchse 101 eingeschraubt, bis der Adapter 600 mit der Fläche 604 an dem Teil P angreift. Der Schraubenbolzen 200 wird weiter in die Bohrung 103 eingeschraubt, bis ein Schraubenbolzenschaft oder ein Ende des Schraubenbolzengewindes 2020 mit dem Gewinde 102 in Kontakt kommt. Ein Durchmesser D1 des Schafts ist größer als ein Durchmesser D2 des Gewindes 202, siehe 7. Dies hat eine Presspassung zwischen 2020 und dem Gewinde 102 zur Folge, wodurch ein weiteres Einführen des Schraubenbolzens 200 in die Buchse 101 vorübergehend verhindert wird.
Dann wird der Teil P mit dem daran angebrachten Adapterverbinder mit der Befestigungsfläche M derart ausgerichtet, dass der Schraubenbolzen 200 mit dem Gewindeloch MH ausgerichtet ist. Sodann wird der Schraubenbolzen 200 gedreht und aufgrund der Presspassung zwischen dem Schaft 2020 und dem Gewinde 102 dreht sich die Buchse 101 innerhalb des Adapters 600. Aufgrund des Angreifens des Anschlags 606 oder 607 an P dreht der Adapter 600 sich in bezug auf P nicht wesentlich. Daher dreht sich beim Drehen der Buchse 101 mit dem Schraubenbolzen 200 die Buchse 101 und bewegt sich durch den Adapter 600 axial in Richtung auf die Befestigungsfläche M. Die kooperative Funktion der sich innerhalb des Adapters 600 drehenden Buchse 101 bewirkt eine axiale Streckung des Adapters und der Buchse, bis sie sich vollständig über einen Spalt zwischen P und M erstrecken. Ferner hält die von der Axialbewegung der Buchse innerhalb des Adapters verursachte Schubwirkung die planare Fläche 604 in Anlage an P und damit auch den Anschlag 606 und 607 in Anlage an P.
Der Schraubenbolzen 200 wird gedreht, bis die Fläche 107 an M angreift. Dann wird auf den Schraubenbolzen 200 weiterhin Drehmoment aufgebracht, um das Gewinde 102 zu zerstören. Das Gewinde 102 weist nur eine minimale Anzahl an Gängen auf, um den Opferaspekt seiner Verwendung zu realisieren. Das Gewinde 102 kann auch einen Vorsprung innerhalb der Bohrung aufweisen, der ausreicht, um an dem Schraubenbolzenschaft anzugreifen, damit die Drehung der Buchse bewirkt wird, ohne das Schraubenbolzengewinde 202 zu zerstören.
Beim weiteren Drehen greift der Schraubenbolzen 200 an dem Gewinde in dem Befestigungsloch MH an. Der Schraubenbolzen 200 wird in MH eingeführt, bis die Buchse und der Adapter komplett zwischen P und M in Anlage sind. Dann wird auf den Schraubenbolzen 200 das Drehmoment aufgebracht, das erforderlich ist, um die erwünschte Klemmkraft zum Verbinden von Teil P mit M aufzubringen. Man kann sich vorstellen, dass die auf den Teil P aufgebrachte Maximalbeanspruchung und Trennkraft minimal ist, da sie von der zum Trennen der Buchse vom Adapter wirkenden Kraft abhängt. Diese wiederum hängt von dem auf die Buchse durch die Funktion des zerstörten Gewindes 102 aufgebrachten Drehmoment ab. Die Kraft braucht lediglich auszureichen, um die Buchse und den Adapter in satte Anlage an P und M zu bringen.
In einem beispielhaften Montagevorgang wird vorzugsweise zunächst die Kombination aus Buchse und Adapter mit dem Schraubenbolzen in der beschriebenen Weise mit dem Teil P verbunden, damit der Verbinder zum integralen Bestandteil des Teils wird. Sodann werden als einziger Schritt während der Montage von Teil P an M der Teil P und der Adapterverbinder mit dem Loch MH ausgerichtet und der Schraubenbolzen wird rasch weitergedreht, um die endgültige Montage zu bewirken. Dieser Vorgang kann für mehrere Verbinder rechtzeitig durchgeführt werden, um eine schnelle Montage der Einrichtung zu bewirken. Bedarfsabhängig kann der erfindungsgemäße Verbinder einen Spalt von bis zu oder mehr als ungefähr 10 Zentimeter überbrücken.
23 ist eine Stirnansicht des Verbinders. Der ringförmige Anschlag 605 ist mit den Enden 607, 606 gezeigt. Die Enden 607, 606 können abstehende Elemente oder Ansätze aufweisen, die von dem Körper 601 abstehen, da sie lediglich notwendig sind, um eine Drehung des Körpers 601 in bezug auf den Teil P zu stoppen oder zu verhindern, siehe 22 und 23.
24 ist eine Explosionsdarstellung des Verbinders. Um die Montage der Teile unter Verwendung des Adapterverbinders zu verbessern, kann die Form oder Gestalt des Anschlags 605 so ausgebildet sein, dass sie einem Aufnahmebereich an Teil P nachempfunden ist oder zu diesem passt. Dies reduziert oder beseitigt jegliche Lockerheit oder Bewegung des Adapterverbinders in bezug auf den Teil vor der Endmontage. Dies dient außerdem zur „Versteifung" der Adapterverbinderkombination an dem Teil, so dass die Ausrichtung des Schraubenbolzens 200 während der Montage an MH genauer und in größerem Maße wiederholbar erfolgt. Dies wiederum ermöglicht eine schnellere Ausführung des Vorgangs der endgültigen Montage von P an M.
Ferner verringert die koaxiale Gewindebeziehung von Buchse und Adapter den Gesamtdurchmesser der Vorrichtung und verstärkt die Kombination. Dies ist besonders wichtig, da der Verbinder zum integralen Bestandteil der Einrichtung wird. Der Verbinder muß seitlichen Belastungen standhalten können und die Beziehung zwischen P und M festigen. Daher verbessern planare Flächen 107 und 604 die Leistung des erfindungsgemäßen Verbinders gegenüber Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen die Anlageflächen gebogen sein oder einem Biegemoment unterliegen können. Die kombinierte Wirkung der koaxialen Gewindestruktur des Verbinders mit den Anlageflächen bietet eine zuverlässige Einrichtung von hoher Festigkeit für die Verbindung zweier Bauelemente über einen Spalt.
Zwar wurden hier Formen der Erfindung beschrieben, aber für den Fachmann auf dem Gebiet liegt es auf der Hand, dass an der Konstruktion und der Beziehung der Teile untereinander Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom hier beschriebenen Umfang abzuweichen.

Claims

Verbinder (100) zum Verbinden baulich beabstandeter Teile, mit: einem ersten Körper (100) mit einem Gewindebereich (608); einer ersten Lagerfläche zum Angreifen an einem Bauteil; einer Befestigungseinrichtung (200), einem zweiten Körper (101) mit einer zweiten Lagerfläche zum Angreifen an einem anderen Bauteil und mit einer Gewindefläche (104), und ferner mit einer Bohrung (103) zum Aufnehmen der Befestigungseinrichtung; wobei die Gewindefläche in Eingriff mit dem Gewindebereich des ersten Körpers bringbar ist; und die Bohrung einen Bereich mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung ist, wobei der Bereich derart in Eingriff mit der Befestigungseinrichtung bringbar ist, dass das Drehen der Befestigungseinrichtung die axiale Position des zweiten Körpers in bezug auf den ersten Körper bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper ein Element mit einem Anschlag (605) umfasst, der im wesentlichen ringförmig ist und sich teilweise derart um den Außenumfang des ersten Körpers erstreckt, dass der Anschlag das Bauteil teilweise überlappt, um das Drehen des ersten Körpers in bezug auf das Bauteil zu verhindern.
Verbinder nach Anspruch 1, bei dem die Befestigungseinrichtung eine mit einem Gewinde versehene Befestigungseinrichtung aufweist.
Verbinder nach Anspruch 2, bei dem der Bereich ein Opfergewinde aufweist, dessen Durchmesser ausreicht, um eine Presspassung mit einem Bereich des Befestigungsteils zu bewirken.
Verbinder nach Anspruch 1, bei dem der zweite Körper ferner symmetrisch angeordnete Angriffsflächen aufweist, die zum Drehen des zweiten Körpers parallel zu einer Hauptachse angeordnet sind.
Verbinder nach Anspruch 3, bei dem die Gewindefläche die selbe Drehrichtung wie das Opfergewinde aufweist.
Verbinder nach Anspruch 1, bei dem die Gewindefläche Linksgewinde aufweist.
Verbinder nach Anspruch 1, bei dem: der erste Körper eine mit einem schraubenlinienförmigen Gewinde versehene Bohrungsfläche aufweist; und der zweite Körper eine Buchse ist, bei welcher die Gewindefläche derselben in Eingriff mit der mit einem schraubenlinienförmigen Gewinde versehenen Bohrungsfläche bringbar ist, und bei welcher der Oberflächenbereich der Bohrung opferbar in Eingriff mit dem Bereich der Befestigungseinrichtung bringbar ist.
Verbinder nach Anspruch 7, ferner mit mindestens zwei an der Buchse vorgesehenen zusammenwirkenden Flächen zum Zusammengreifen mit einem Werkzeug, mittels welchem die Buchse gedreht wird.
Verbinder nach Anspruch 7, ferner mit einer planaren Buchsenfläche zum Angreifen an einer Befestigungsfläche, und einer planaren Körperfläche zum Angreifen an einer Fläche eines anderen Teils.
Verbinder nach Anspruch 7, bei dem die Einrichtung zum Angreifen an einem Teil eine Klinke (701) aufweist.
Verbinder nach Anspruch 7, bei dem der Anschlag ferner ein vorstehendes Element umfasst.