DE602005001907T2 - Befestigungsanordnung mit einer gewindeformenden Schraube - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsanordnung zum Befestigen einer Komponente an einem anderen Element unter der Verwendung einer gewindeformenden Schraube.
  • In rauen Umgebungen werden oft Edelstahlpaneele als Strukturkomponenten, Gehäuse und dergleichen verwendet, um Korrosionsprobleme zu minimieren. Es ist häufig notwendig, verschiedene Komponenten an diesen Paneelen anzubringen, oder zwei oder mehr solcher Paneele unter der Verwendung von Gewindebefestigungselementen, wie zum Beispiel Schrauben, aneinander zu befestigen. In wünschenswerter Weise würden unter solchen Umständen dazu gewindeformende bzw. selbst schneidende Schrauben verwendet, so dass in den Paneelen keine Gewinde-Pilotlöcher ausgebildet zu werden brauchen.
  • Die Verwendung einer gewindeformenden Schraube ist in der FR-A-2086 804 beispielsweise beschrieben, wobei eine Befestigungsanordnung ein männliches Element, das als eine Schraube agiert, und ein weibliches Element, das als eine Mutter agiert, aufweist, wobei eines dieser Elemente ein Gewinde hat und aus einem härteren Material als das andere Element besteht, das kein Gewinde aufweist und aus einem weicheren Material besteht. Durch Drehen des männlichen Elements im weiblichen Element bildet das Gewinde des ein Gewinde aufweisenden Elementes ein Gewinde im kein Gewinde aufweisenden Element aus. Zum Verbessern des Gewindeausbildungsvorgangs weist das kein Gewinde aufweisende Element Rillen entlang einer Längsachse, wenn es sich dabei um das weibliche Element handelt oder Rippen entlang seiner Längsachse, wenn es sich dabei um das männliche Element handelt, auf.
  • Eine ähnliche Befestigungsanordnung ist in der GB 922 992 A gezeigt, bei der eine Befestigungsvorrichtung zum in Eingriff Kommen mit einem Loch mit Innengewinde einen Stift aufweist, der einen Kopf hat, der zum Aufnehmen eines ein Drehmoment ausübenden Werkzeugs geformt ist und einen massiven, gewindelosen und rippenlosen Schaft hat, der aus einem zähen, flexiblen organischen Polymermaterial besteht. Ein Drehen des Stifts im Gewindeloch bildet auf dem Schaft des Stifts ein entsprechendes Gewinde aus. Der Schaft kann über seine gesamte Länge Rillen aufweisen, was es dem Stiftmaterial erlaubt, in Umkreisrichtung zu fließen.
  • In der FR-A-2 780 906 ist ein Gussteil mit einem gewindelosen Pilotloch zum in Eingriff Kommen mit einer Schraube offenbart, wobei das Loch eine Innenmantelfläche aufweist, wobei ein Querschnitt der Fläche eine Folge von Ausschnitten und Fortsätzen in Beziehung zu einem Mittelkreis aufweist. Ein Gewinde einer Schraube, die mit diesem Loch zu verbinden ist, umfasst einen Außendurchmesser, der dem genannten Kreis entspricht. Diese Anordnung eines gewindelosen Pilotlochs in einem Gießteil erlaubt die Verwendung standardmäßiger Schrauben ohne die Notwendigkeit spezieller gewindeschneidender Schrauben.
  • Gewindeschneidende Schrauben sind jedoch allgemein aus weichem Stahl oder dergleichen, und Edelstahl ist wesentlich härter als weicher Stahl. Allgemein muss ein Gewinde unter der Verwendung eines härteren Werkstoffs erzeugt werden, um das Gewinde zu schneiden oder zu formen; üblicherweise erhältliche Befestigungselemente sind nicht härter als Edelstahl.
  • Bei den meisten gewindeformenden Befestigungselementen beginnt die Gewindeformung an der kreisförmigen Kante des Pilotlochs, die in einer Ebene senkrecht zur Achse der Schraube liegt (d.h. die Kante, die durch den Schnitt zwischen der zylindrischen Innenfläche des Lochs und der planen Außenfläche des Paneels entsteht). Das Gewinde des Befestigungselements ist in einem flachen Winkel zu dieser kreisförmigen Kante. Damit ein gewindeschneidendes Befestigungselement funktioniert muss das Gewinde nach dem Einbrechen in diese Kante im Wesentlichen intakt bleiben. Allgemein wird bei Edelstahl das weiche Gewinde an dieser Kante beschädigt und kann nicht durch sie hindurch gelangen.
  • Der flache Winkel zwischen dem Befestigungsgewinde und dem Rand des Lochs und die eingeschränkte Fähigkeit der Schraube das härtere Material zu formen machen es sehr schwierig, in Edelstahl Gewinde auszubilden.
  • Als ein Ergebnis dieser Schwierigkeiten bei der Verwendung gewindeformender Befestigungselemente in Edelstahl ist es typischerweise notwendig, eine alternative Vorgehensweise zum Befestigen von Gegenständen an Edelstahlpaneelen einzusetzen. Übliche Lösungen hierfür sind zum Beispiel Gewindeeinsätze, Nietenmuttern, Schweißmuttern und Clip-in-Muttern. Leider sind für jede dieser Lösungen zusätzliche Teile und Vorgänge notwendig, was schließlich die Produktkosten erhöht.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung geht auf die oben genannten Bedürfnisse ein und erzielt auch weitere Vorteile durch das Vorsehen eines Mittels, durch welches gewindeformende Schrauben in einem Element verwendet werden können, das so hart wie die Schraube oder härter ist. Die Erfindung erfordert keine zusätzlichen Teile, wie zum Beispiel Gewindeeinsätze, Nietmuttern, Schweißmuttern, Clip-in-Muttern oder dergleichen, um eine Komponente an dem Element zu befestigen. Überraschenderweise hat es sich herausgestellt, dass eine gewindeformende Schraube in einem Element aus einem Material, das so hart wie sie oder noch härter als das Material der Schraube ist, durch die Verwendung einer Schraube mit einer bestimmten Konfiguration und durch ein geeignetes Konfigurieren des Pilotlochs, in welches die gewindeformende Schraube eingeschraubt wird, Gewinde ausbilden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Befestigungsanordnung vorgesehen, die eine gewindeformende Lappenschraube und ein Element umfasst, das darin ein gewindeloses Pilotloch definiert. Die Schraube hat einen Schaft und einen Kopf, der am proximalen Ende des Schafts angefügt ist, wobei der Schaft eine Mehrzahl N Lappen definiert, die um eine Längsmittelachse des Schafts herum im Umkreis beabstandet sind, wobei an einer Außenoberfläche des Schafts ein Gewinde ausgebildet wird. Das Gewinde definiert einen Außendurchmesser auf den Spitzen des Gewindes und einen Kerndurchmesser auf dem Grund des Gewindes, und die Gewindedurchmesser sind auf jedem Lappen maximal und werden zwischen den Lappen geringer. Das Pilotloch umfasst einen mittleren Teil eines Durchmessers, der zwischen dem Außen- und dem Kerndurchmesser liegt, sowie eine Mehrzahl N im Umkreis beabstandeter Ausschnitte, die sich vom mittleren Teil radial nach außen erstrecken. Eine Mehrzahl Kanten ist an Übergängen zwischen den Ausschnitten und dem zentralen Teil des Pilotlochs definiert, wobei sich die Kanten allgemein parallel zur Längsachse des Schraubenschafts erstrecken. Ein Drehen der Schraube im Pilotloch verursacht, dass das Gewinde auf den Lappen das Element beginnend mit den Kanten des Pilotlochs plastisch verformt, um so im Pilotloch ein Gewinde auszubilden.
  • Daher bildet im Gegensatz zur herkömmlichen Herangehensweise des Verwendens gewindeformender Schrauben, bei denen das Gewinde in einem sehr flachen Winkel, der zwischen dem Gewinde und der kreisrunden Kante des Lochs definiert ist, wie zuvor erwähnt, einzubrechen versucht, gemäß der vorliegenden Erfindung das Gewinde bezüglich den Kanten, die durch die Übergänge zwischen den Ausschnitten und dem zentralen Teil des Pilotlochs definiert werden, einen fast rechten Winkel. Als ein Ergebnis hiervon sind die auf das Gewinde wirkenden Kräfte fast genau entlang der Schraubrichtung des Gewindes ausgerichtet, anstatt dass sie wie beim Stand der Technik seitlich gegen die Gewindeflanke gerichtet sind. Auf diese Weise wird das Gewinde viel besser abgestützt und kann beginnend mit den Kanten des Pilotlochs das Material des Elements plastisch verformen, selbst wenn das Elementmaterial so hart wie dasjenige der Schraube oder noch härter ist. Zum Beispiel kann die Schraube einen Kohlenstoffstahl umfassen, während das Element Edelstahl umfassen kann. Alternativ dazu kann die Schraube ein relativ weicheres Polymer umfassen, während das Element ein im Verhältnis dazu härteres Polymer ist.
  • Ein bedeutender Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Gewinde in dem Element ohne das Erzeugen von Spänen gebildet werden kann. Auch wenn hier keine theoretischen Spekulationen geäußert werden sollen, wird davon ausgegangen, dass das Material des Elements, das vom Schraubengewinde verformt wird, in die Ausschnitte fließen kann, wodurch die Belastungen am Element und der Schraube verringert werden, so dass tendenziell keine Späne erzeugt werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Element ein elektrisch leitfähiges Metall ist, da Metallspäne in elektrischen Geräten elektrische Kurzschlüsse oder Lichtbogenbildung verursachen können.
  • Die Anzahl von Lappen und Ausschnitten, N, kann 2, 3, 4 sein oder größer, auch wenn 2- und 3-tappige Ausführungsformen bevorzugt werden. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist eine Befestigungsanordnung wie allgemein oben beschrieben vorgesehen, außer dass die Schraube einen einzelnen Lappen aufweist und das Pilotloch in entsprechender Weise einen einzelnen Ausschnitt aufweist. Auch wenn eine derartige Ausführungsform erwartungsgemäß nicht so vorteilhaft wie die Ausführungsformen mit mehreren Lappen und mehreren Ausschnitten ist, so kann sie in manchen Fällen jedoch angemessen sein, insbesondere wenn das Element nicht härter als die Schraube ist.
  • Das Loch in dem Element kann ein Durchgangsloch oder ein Sackloch sein. Wenn das Loch ein Durchgangsloch ist, wie zum Beispiel in einer Platte oder in einem Blechelement, so ist die Tiefe des Lochs (d.h. die Dicke des Elements) vorteilhafterweise größer als die Ganghöhe des Schraubengewindes, und vorzugsweise ist die Tiefe größer als ungefähr zweimal die Ganghöhe des Gewindes.
  • Kurze Beschreibung der mehreren Ansichten der Zeichnungen
  • Nach dieser allgemeinen Beschreibung der Erfindung wird nun auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die nicht notwendigerweise im Maßstab sind. Es zeigt:
  • 1 eine Seitenansicht einer Befestigungsanordnung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine Schnittdarstellung des Elements der Befestigungsanordnung vor dem Einführen der gewindeformenden Schraube;
  • 3 eine Schnittdarstellung durch die Befestigungsanordnung entlang der Linie 3-3 von 1, wobei die Schraube in einem anfänglich in das Pilotloch eingeführten Zustand, jedoch vor dem Drehen der Schraube zum Ausbilden von Gewinden in dem Element gezeigt ist;
  • 3A eine Darstellung ähnlich 3, nachdem die Schraube zum Bilden von Gewinden in dem Element gedreht wurde;
  • 4 eine perspektivische Darstellung des Elements nach der Gewindeformung, wobei die Schraube zur deutlicheren Darstellung entfernt wurde;
  • 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die eine zweilappige Schraube verwendet; und
  • 6 noch eine weitere Ausführungsform, die eine einlappige Schraube verwendet.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend im Einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei einige, jedoch nicht alle Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden. Schließlich kann die vorliegende Erfindung in vielen verschiedenen Formen dargestellt werden und sollte nicht auf die hier dargelegten Ausführungsformen eingeschränkt verstanden werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen vorgelegt, so dass die vorliegende Offenbarung die anwendbaren gesetzlichen Bestimmungen erfüllt. Die gleichen Bezugszeichen beziehen sich durchwegs auf die gleichen Elemente.
  • Eine Befestigungsanordnung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist in den 1 bis 4 dargestellt. Die Anordnung weist eine gewindeformende Lappenschraube 20 und ein Element 40 auf, an welchem die Schraube dadurch befestigt wird, dass die Schraube in ein in dem Element 40 ausgebildetes gewindeloses Pilotloch 50 eingeschraubt wird. Die Befestigungsanordnung ist zum Befestigen eines oder mehrerer Komponenten 60 an dem Element 40 durch Führen der Schraube 20 durch eine Öffnung 62 in jeder Komponente und durch Ergreifen der Komponente zwischen dem Element 40 und dem Kopf 24 der Schraube einsetzbar.
  • Die gewindeformende Schraube 20 umfasst einen Schaft 22 und einen Kopf 24, der an einem proximalen Ende des Schafts angebracht ist. Der Kopf 24 kann verschiedene Konfigurationen zum in Eingriff Kommen mit standardmäßigen oder nicht standardmäßigen Schraubendrehern verschiedener Typen aufweisen. Der Schaft 22 weist ein helixförmiges Gewinde 26 auf, das auf seiner Außenoberfläche ausgebildet ist. Wie dargestellt, hat der Schaft einen sich verjüngenden Einführungsteil am distalen Ende des Schafts. Der Schaft 22 ist lappenweise ausgeformt, wobei drei Lappen 28 definiert sind, die um den Umfang des Schafts gleichmäßig beabstandet sind. Das Gewinde 26 hat einen Außendurchmesser D an der Gewindespitze und einen Kerndurchmesser d auf dem Grund des Gewindes. Der Außendurchmesser D variiert entlang des Schaftumfangs und erreicht an jedem Lappen 28 ein lokales Maximum und verringert sich zwischen den Lappen; in gleicher Weise erreicht auch der Kerndurchmesser d an jedem Lappen ein lokales Maximum und verringert sich zwischen den Lappen, wie am besten aus 3 hervorgeht. Die Durchmesser D, d variieren auch entlang der Länge des Schafts, wobei sie entlang dem sich verjüngenden Einführungsteil zum Kopf 24 hin allmählich größer werden und dann in axialen Richtung in Wesentlichen gleich bleiben. Die drei Lappen 28 erstrecken sich helixförmig entlang dem Schaft 22 in einer schraubenförmigen Richtung, die der Helixrichtung des Gewindes 26 (1) entgegengesetzt ist.
  • Bei herkömmlichen Befestigungsanordnungen, die lappenförmige gewindeformende Schrauben verwenden, sind die Schrauben in kreisförmigen gewindelosen Pilotlöchern in dem zu befestigenden Element im Eingriff. Die Gewindeformung im Element muss an der kreisförmigen Kante des Lochs, d.h. der von dem Schnitt der Elementfläche senkrecht zur Schraubenachse und der zylindrischen Innenoberfläche des Lochs gebildeten Kante, beginnen. Wie verständlich ist, ist der Winkel zwischen der schraubenförmigen Richtung des Schraubengewindes und dieser kreisförmigen Kante des Lochs gleich dem Helixwinkel des Gewindes, wobei es sich typischerweise selbst bei Schrauben mit großer Ganghöhe um einen kleinen Wert handelt. Folglich hat die Reaktionskraft auf das Gewinde eine große Komponente, die auf der Gewindeflanke senkrecht steht, und das Gewinde ist in dieser Richtung am schwächsten. Dies verursacht kein Problem, solange das Material der Schraube härter als dasjenige des Elements ist, in welches die Schraube eingedreht wird. Wenn das Elementmaterial jedoch so hart wie das Material der Schraube oder härter ist, kann das Gewinde allgemein der großen Kraftkomponente, die auf ihrer Flanke senkrecht steht, nicht widerstehen, und das Gewinde wird beschädigt oder abgenutzt und kann in dem Element kein Gewinde schneiden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Pilotloch 50 in dem Element 40 nicht ganz kreisförmig, sondern hat stattdessen einen zentralen kreisförmigen Teil 52 und mehrere Ausschnitte 54, die an dem zentralen Teil 52 angefügt sind und sich radial von diesem nach außen erstrecken. Die Anzahl von Ausschnitten 54 ist dieselbe wie die Anzahl von Lappen 28 auf der Schraube 20. Der kreisförmige zentrale Teil 52 hat einen Durchmesser DH, der zwischen dem Außen- und dem Kerndurchmesser D bzw. d an den Schraubenlappen 28 liegt. Die Ausschnitte 54 erstrecken sich zu einem Durchmesser hinaus, der über dem Außendurchmesser D an den Lappen ist. An Übergängen zwischen den Ausschnitten 54 und dem kreisförmigen zentralen Teil 52 des Pilotlochs werden in dem Pilotloch Kanten 56 definiert. Die Kanten 56 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse des Pilotlochs und daher parallel zur Schraubenachse. Demgemäß trifft, wenn die Schraube 20 in das Pilotloch eingeführt wird, wobei die Lappen 28 mit den Ausschnitten 54 ausgerichtet sind, und die Schraube dann gedreht wird, das Gewinde 26 auf jedem Lappen 28 jeweils auf die Kanten 56. In vorteilhafter Weise sollte die Tiefe des Pilotlochs mindestens ungefähr eine Ganghöhe des Schraubengewindes 26 betragen und sollte noch besser die Ganghöhe (wie zum Beispiel in 4 dargestellt) wesentlich überschreiten, so dass das Gewinde 26 in die Kanten 56 und nicht in den Rand des Lochs an der Endfläche des Elements 40 einschneidet. Der Winkel zwischen den Kanten 56 und der Helixrichtung des Gewindes 26 beträgt bei einem Drehen der Schraube 90° minus dem Helixwinkel des Gewindes und ist daher fast senkrecht. Als Ergebnis ist die auf das Gewinde wirkende Gegenkraft im Wesentlichen mit der Helixrichtung des Gewindes ausgerichtet und wirkt daher nur eine sehr kleine Kraftkomponente senkrecht auf die Gewindeflanke. Das Gewinde kann daher der Kraft besser widerstehen, ohne im Wesentlichen verformt oder beschädigt zu werden, und kann daher an den Kanten 56 im Pilotloch mit dem Schneiden von Gewinden in das Element 40 beginnen. Die Gewindeformung setzt sich dann entlang den Kreisbogensegmenten 58 des zentralen mittleren Teils 52 des Pilotlochs fort, die zwischen den Ausschnitten 54 definiert sind. Zusätzlich ermöglicht durch Vorsehen einer Mehrzahl von Ausschnitten 54 und daher einer Mehrzahl von Kanten 56 zum Gewindebeginn die vorliegende Erfindung eine Gewindeformung ohne eine wesentliche Beschädigung des Schraubengewindes, weil es mehrere Gewindebeginne (d.h. mindestens einen für jede Kante 56) gibt und daher die Gewindeformungsgegenkräfte über eine größere Gesamtgewindefläche verteilt sind. Außerdem gibt es, wenn die Tiefe des Pilotlochs 50 ungefähr die doppelte Ganghöhe des Schraubengewindes 26 überschreitet, allgemein zwei Gewindeanfänge für jede Kante 56 und daher in der Ausführungsform der 1 bis 4 insgesamt sechs. 4 zeigt die beiden Windungen des in dem Element geformten Gewindes, wenn die Dicke des Elements die doppelte Ganghöhe überschreitet.
  • Zusätzlich dazu, dass es ermöglicht wird, dass die Gewindeformung an Kanten beginnt, die parallel zur Schraubenachse sind, wird davon ausgegangen, dass die Ausschnitte 54 ein Volumen bereitstellen, in welches Material des Elements 40 fließen kann, während das Material von der Schraube 20 plastisch verformt wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Ausschnitte auf diese Weise dazu beitragen, einige der Belastungen auszugleichen, die sonst ohne die Ausschnitte auf die Schraube wirken würden.
  • Die Erfindung ist nicht auf dreilappige Schrauben, die bisher beschrieben wurden, eingeschränkt. Die Anzahl N von Lappen und Ausschnitten kann 1, 2, 3, 4 oder noch mehr betragen. Zum Beispiel zeigt 5 eine Befestigungsanordnung 110 gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die eine zweilappige Schraube 120 mit zwei Lappen 128 verwendet. Das Element 140 hat ein Pilotloch 150, das zwei Ausschnitte 154 aufweist. Das Schraubengewinde 126 formt an den durch die Übergänge zwischen den Ausschnitten 154 und dem kreisförmigen zentralen Teil 152 des Lochs gebildeten Kanten, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, Gewinde in dem Element 140.
  • 6 zeigt eine Befestigungsanordnung 210, die eine einlappige Schraube 220 aufweist, die einen einzelnen Lappen 228 hat. Das Pilotloch 250 in dem Element 240 hat dementsprechend einen einzelnen Ausschnitt 254, auch wenn erkannt wird, dass eine einlappige Schraube potentiell auch in einem Pilotloch verwendet werden könnte, das gegebenenfalls zwei oder mehr Ausschnitte haben könnte.
  • Die Schrauben 20, 120, 220 und die Elemente 40, 140, 240 können aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden. Wie zuvor angemerkt, besteht einer der Vorteile der Erfindung darin, dass das Material der Schraube nicht härter als dasjenige des Elements zu sein braucht. Auf diese Weise kann zum Beispiel die Schraube einen weichen bis mittelharten Kohlenstoffstahl (z.B. SAE J429, Qualität 2) aufweisen, die mit einem anderen Material (z.B. Zink/Aluminium-Epoxidbeschichtung) beschichtet sein kann, während das Element einen härteren Stahl, wie zum Beispiel Edelstahl oder selbst ein hartes nichtmetallisches Material, wie zum Beispiel bestimmte Typen von Keramik, umfassen kann, das eine entsprechende Zähigkeit aufweist. Alternativ dazu könnte die Schraube auch ein nichtmetallisches Material, wie zum Beispiel ein Polymer (z.B. Nylon) sein und das Element könnte ein nichtmetallisches Material, wie zum Beispiel ein Polymer desselben oder eines anderen Typs als dasjenige der Schraube aufweisen.
  • Die Elemente 40, 140, 240 können verschiedene Formen annehmen und können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, was auch für die Pilotlöcher 50, 150, 250 in ihnen zutrifft. Zum Beispiel kann das Element ein Metallblech oder eine Metallplatte sein und kann das Pilotloch durch die gesamte Dicke des Blechs oder der Platte durch Stanzen, Plasmaentladung, Wasserstrahl, Laser oder andere Verfahren ausgebildet werden. Alternativ dazu kann das Element aus Metall, Polymer, Keramik oder einem anderen Werkstoff geformt oder gegossen werden und kann das Pilotloch während des Formens oder Gießens entweder als ein Durchgangsloch oder als ein Sackloch gebildet werden. Die Fähigkeit zum Verwenden gewindeloser Pilotlöcher, die ganz leicht geformt oder gegossen werden können, ist ein weiterer Vorteil der Erfindung.
  • Die zentralen Teile 52, 152, 252 und Ausschnitte 54, 154, 254 der Pilotlöcher können verschiedene Konfigurationen annehmen. In den gezeigten Ausführungsformen sind die zentralen Teile kreisförmig und umfassen auch die Ausschnitte Kreise, die sich mit den zentralen Teilen teilweise überlappen. Es können jedoch auch andere Formen verwendet werden, solange der Übergang zwischen jedem Ausschnitt und dem zentralen Teil eine Längskante definiert, in die dann das Schraubengewinde während des Gewindeformbeginns einbrechen kann. Es ist vorteilhaft, wenn die Längskante relativ scharf und dünn ist, d.h. wenn der zwischen den beiden an der Kante zusammenkommenden, konvergierenden Oberflächen eingeschlossene Winkel nicht wesentlich größer als 120° ist, und vorzugsweise nicht wesentlich größer als ungefähr 90° ist, doch ist die Erfindung nicht auf einen bestimmten Winkel eingeschränkt.
  • Ebenfalls sollte darauf hingewiesen werden, dass die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind. Die Ausschnitte 54, 154, 254, die hier gezeigt sind, sind im Verhältnis zum zentralen Teil größer als sie zu sein brauchen, und der Grad der "Lappigkeit" der Schrauben ist zur deutlicheren Darstellung übertrieben. Die radiale und Kreisumfangserstreckung des jeweiligen Ausschnitts braucht nur ausreichend groß zu sein, um es dem Teil mit maximalem Durchmesser des Schraubengewindes an dem jeweiligen Lappen zu erlauben, nach dem anfänglichen Einführen der Schraube in das Pilotloch in den Ausschnitt einzutreten.
  • Zusätzlich zu den Vorteilen der Erfindung, die schon erwähnt wurden, hat die Befestigungsanordnung der vorliegenden Erfindung auch eine Selbstverriegelungsfunktion. Nachdem das Gewinde in dem Element gebildet wurde, variiert das zum Drehen der Schraube im Pilotloch erforderliche Drehmoment während einer vollständigen Rotation der Schraube, während die Lappen mit den Ausschnitten des Lochs in Ausrichtung und außer Ausrichtung kommen. Wenn daher während der Verwendung ein Drehmoment auf die Schraube ausgeübt wird, das die Tendenz hat, die Schraube rückwärts aus dem Loch herauszudrehen, so kann es sein, dass die Schraube sich um den Teil einer Umdrehung dreht, bis das Drehmoment wieder höher wird, solange das angewendete Drehmoment das Maximum jedoch nicht überschreitet, wird sich die Schraube nicht weiter drehen.
  • Viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der hier dargelegten Erfindungen werden einem Fachmann einfallen, der auf diesem Gebiet beschlagen ist, wenn ihm die Lehre zur Verfügung steht, die in den vorhergehenden Beschreibungen und den zugeordneten Zeichnungen vorgelegt werden. Es versteht sich daher, dass die Erfindungen nicht auf die spezifischen offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt sind, sondern dass Modifikationen und andere Ausführungsformen im Umfang der beiliegenden Ansprüche enthalten sein sollen. Auch wenn hier spezifische Begriffe verwendet werden, so werden sie in einem gattungsbildenden und beschreibenden Sinn und nicht zum Zweck der Einschränkung verwendet.

Claims (10)

  1. Befestigungsanordnung (10, 110, 210) mit einem Element (40, 140, 240), das in sich ein gewindeloses Pilotloch (50, 150, 250) definiert, das so geformt ist, dass es eine gewindeformende Schraube (20, 120, 220) mit einem Schaft (22) und einem am proximalen Ende des Schafts (22) angefügten Kopf (24) aufnimmt, wobei ein Gewinde (26, 126, 226) auf einer Außenoberfläche des Schafts (22) aufgebildet ist, wobei das Gewinde (26, 126, 226) einen Außendurchmesser (D) auf den Spitzen des Gewindes (26, 126, 226) und einen Kerndurchmesser (d) auf dem Grund des Gewindes (26, 126, 226) definiert, wobei das Pilotloch (50, 150, 250) einen zentralen Teil (52, 152, 252) und einen Ausschnitt (54, 154, 254) aufweist, der sich vom zentralen Teil (52, 152, 252) aus radial nach außen erstreckt, wobei das Pilotloch (50, 150, 250) eine Längskante (56, 156, 256) allgemein parallel zur Achse des Schraubenschafts (22) an einem Übergang zwischen dem Ausschnitt (54, 154, 254) und einem zentralen Teil (52, 152, 252) des Pilotlochs (50, 150, 250) definiert, wobei ein Drehen der Schraube (20, 120, 220) im Pilotloch (50, 150, 250) verursacht, dass das Gewinde (26, 126, 226) das Element (40, 140, 240) plastisch verformt, um so ein Gewinde (26, 126, 226) im Pilotloch (50, 150, 250) auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (22) einen Lappen (28, 128, 228) definiert und der Außen- und der Kerndurchmesser (D, d) des Gewindes (26, 126, 226) am Lappen (28, 128, 228) jeweils ein lokales Maximum erreichen und entfernt vom Lappen (28, 128, 228) kleiner werden, weshalb die plastische Verformung des Elements (40, 140, 240) zur Ausbildung des Gewindes an den Kanten (56, 156, 256) beginnt.
  2. Befestigungsanordnung (10, 110, 210) nach Anspruch 1, wobei der zentrale Teil (52, 152, 252) des Pilotlochs (50, 150, 250) kreisrund ist.
  3. Befestigungsanordnung (10, 110, 210) nach Anspruch 1, wobei das Pilotloch (50, 150, 250) eine Tiefe hat, die größer als eine Steigung des Gewindes (26, 126, 226) ist.
  4. Befestigungsanordnung (10, 110, 210) nach Anspruch 1, wobei das Pilotloch (50, 150, 250) eine Tiefe hat, die größer als ungefähr das Doppelte einer Steigung des Gewindes (26, 126, 226) ist.
  5. Befestigungsanordnung (10, 110, 210) nach Anspruch 1, wobei das Element (40, 140, 240) ein Material aufweist, das eine Härte hat, die mindestens so groß wie diejenige der Schraube (20, 120, 220) ist.
  6. Befestigungsanordnung (10, 110, 210) nach Anspruch 1, wobei der Schaft (22) am distalen Ende des Schafts (22) einen verjüngten Einfädelungsteil aufweist.
  7. Befestigungsanordnung (10, 110, 210) nach Anspruch 1, wobei der Ausschnitt (54, 154, 254) eine Umfangslinie hat, die im Wesentlichen kreisbogenförmig ist.
  8. Befestigungsanordnung (10, 110) nach Anspruch 1, wobei der Schaft (22) eine Vielzahl von N Lappen (28, 128) definiert, die um eine zentrale Längsachse des Schafts (22) im Umkreis beabstandet sind, der Außen- und der Kerndurchmesser (D, d) jeweils an jedem der Lappen (28, 128) ein lokales Maximum erreichen und zwischen den Lappen (28, 128) kleiner werden; und das Pilotloch (50, 150) eine Vielzahl N im Umkreis beabstandeter Ausschnitte (54, 154) aufweist, die sich vom zentralen Teil (52, 152) radial nach außen erstrecken, wobei das Pilotloch (50, 150) mehrere Längskanten (56, 156) allgemein parallel zur Achse des Schraubenschafts (22) an Übergängen zwischen den Ausschnitten (54, 154) und dem zentralen Teil (52, 152) des Pilotlochs (50, 150) definiert, wodurch ein Drehen der Schraube (20, 120) im Pilotloch (50, 150) verursacht, dass das auf den Lappen (28, 128) befindliche Gewinde (26, 126) das Element (40, 140) beginnend an den Längskanten (56, 156) plastisch verformt, um so im Pilotloch (50, 150) ein Gewinde auszubilden.
  9. Befestigungsanordnung (10) nach Anspruch 8, wobei die Schraube (20) drei Lappen (28) hat und das Pilotloch (50) drei Ausschnitte (54) hat, so dass zum Beginnen des Gewindeschneidens drei Längskanten (56) des Pilotlochs (50) vorhanden sind.
  10. Befestigungsanordnung (10, 110) nach Anspruch 8, wobei das Element (40, 140) ein Material mit einer Härte aufweist, die mindestens so groß wie diejenige der Schraube (20, 120) ist.
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