DE69209591T2

DE69209591T2 - Befestigungselement mit unterschiedlich gerichteten Achsen

Info

Publication number: DE69209591T2
Application number: DE69209591T
Authority: DE
Inventors: Vahid Zare-Ardestani
Original assignee: VSI Corp
Current assignee: Huck Patents Inc
Priority date: 1991-08-28
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2012-08-07
Also published as: IL101662A0; CN1031012C; ATE136346T1; US5209620A; CN1070723A; AU648891B2; JP3229032B2; NO922193D0; RU2061152C1; AU1609892A; JPH05196013A; NO922193L; IL101662A; EP0530132B1; EP0530132A1; DE69209591D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Befestigungselemente und, mehr insbesondere, auf Befestigungselemente, die mit einem Aufnahmeloch in einer Platte zusammenwirken, um eine Drehung des Befestigungselements relativ zu der Platte zu verhindern.

2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik

Wenn Beschläge an Platten befestigt werden sollen oder wenn Platten miteinander verbunden werden sollen, ist eine mechanische Befestigung anderen Befestigungsmitteln wie Klebstoffen häufig vorzuziehen. Die mechanische Befestigung verlangt üblicherweise weniger Oberflächenvorbereitung als Klebstoffe, und viele Klebstoffe können ätzend sein. Darüber hinaus kann eine mechanische Befestigung im allgemeinen entfernt und wieder installiert werden. Die mechanische Befestigung wird üblicherweise hergestellt, indem ein Gewindebefestigungselementsystem wie Schrauben, die in Platten eingedreht werden, oder Schrauben, die in Verbindung mit Gewindebefestigungselementen wie Muttern benutzt werden, benutzt wird. Manchmal sind Schrauben nicht erwünscht oder können nicht benutzt werden. Zum Beispiel, eine Schraube verlangt, daß das Befestigungsloch in der Platte mit Gewinde versehen ist, was ein zeitraubenderer Vorgang als das Bohren eines Schraubenloches ist. Einige Materialien wie Verbundplatten, die aus Fasern und gehärteten Harzverbindungen hergestellt sind, können wegen ihrer Sprödigkeit nicht mit Gewinde versehen werden und können deshalb nicht mit Schrauben benutzt werden.
Eine Schwierigkeit, die mit der Verwendung einer Schraube- und Befestigungselementkombination verbunden ist, besteht darin, daß ein Befestigungselement üblicherweise relativ zu der Platte festgehalten werden muß, wenn die Schraube gedreht wird, so daß sich das Befestigungselement nicht dreht, wenn die Schraube gedreht wird. Wenn das Befestigungselement einen mehrseitigen Körper hat, dann kann ein Aufnahmeloch in der Platte vorgesehen werden, das Seiten hat, die zu den Seiten des Befestigungselementkörpers komplementär sind und die mit den Seiten des Befestigungselements zusammenwirken, um dessen Drehung zu verhindern. Das Aufnahmeloch in der Platte kann jedoch sehr schwierig herzustellen sein, insbesondere in dem Fall von spröden Verbundplatten. Einige dieser Schwierigkeiten können überwunden werden, indem Befestigungselemente wie Plattenmuttern und Einpreßmuttern benutzt werden.
Eine Plattenmutter hat einen mit Innengewinde versehenen Körper, an dessen unterem Ende Lappen seitlich vorstehen. Jeder Lappen hat ein Befestigungsloch, das eine Schraube, einen Niet od.dgl. aufnehmen kann, um die Plattenmutter an einer Platte zu befestigen. Die Plattenmutter wird an der Platte befestigt, indem drei Löcher in die Platte gebohrt werden, eines, das mit der Gewindebohrung des Mutterkörpers ausgerichtet ist, wogegen die anderen beiden mit den Befestigungslöchern der Lappen ausgerichtet sind, und indem die Plattenmutter mit der Platte durch die Befestigungslöcher hindurch verschraubt oder vernietet wird. Eine Schraube kann dann in den Mutterkörper zur Befestigung eines Beschlages oder einer zweiten Platte eingeschraubt werden, ohne daß die Mutter während des Anziehens der Schraube in ihrer Lage festgehalten werden muß. Leider verlangen Plattenmuttern teuere Bohr- und Fertigbearbeitungsschritte, fügen der fertigen Baugruppe Gewicht hinzu und haben einen größeren Raumbedarf.
Eine Einpreßmutter hat einen Befestigungselementkörper, der eine mit Innengewinde versehene Bohrung und einen ringförmigen Befestigungsflansch an seinem unteren Ende unmittelbar unterhalb einer Umfangsnut hat. Die Platte, an der die Einpreßmutter zu befestigen ist, wird vorbereitet, indem ein einzelnes Loch gebohrt wird, das größer als die Innenbohrung der Einpreßmutter ist. Ein Eintreibwerkzeug wird benutzt, um die Mutter in die Platte einzupressen und das Plattenmaterial zu verformen, so daß ein Teil desselben in die Umfangsnut gegen den Flansch fließt und die Mutter in ihrer Lage festhält. Die Einpreßmutter braucht während des Anziehens der Schraube nicht in ihrer Lage festgehalten zu werden, verlangt weniger Vorbereitungsschritte als eine Plattenmutter und hat ein geringeres Gewicht und eine kleinere Größe.
Die Einpreßmutter unterliegt jedoch Beschränkungen. Wenn das Plattenmaterial nicht ausreichend dick oder hart ist, kann die Einpreßmutter durch die Platte gezogen werden, wenn die Schraube angezogen wird. Weil Verbundplatten dazu tendieren, relativ spröde zu sein, fließt das Verbundmaterial nicht ohne weiteres in die Umfangsnut der Einpreßmutter. Daher werden Einpreßmuttern bei Verbundmaterialien gewöhnlich nicht benutzt. Schließlich ist es möglich, daß das Drehmoment, das während des Anziehens auf die Schraube ausgeübt wird, ausreicht, um die Einpreßmutter in dem Verbundmaterial zu drehen, wodurch der Vorteil des Einhandbetriebes eliminiert wird.
In der EP-A-0 062 155 ist ein Befestigungselement beschrieben, wie es in dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 angegeben ist. Das bekannte Befestigungselement hat eine Gewindebohrung für eine Schraube, die durch die zylindrische Oberfläche des Befestigungselementkörpers hindurchgeführt wird. Dieses bekannte Befestigungselement verlangt eine relativ tiefe Bohrung in dem Werkstück zum Aufnehmen des Befestigungelementkörpers, was dieses Befestigungselement für die Verwendung bei relativ dünnen Platten ungeeignet macht. Darüber hinaus muß eine zweite Bohrung, die die Befestigungselementaufnahmebohrung schneidet, in das Werkstück gebohrt werden, um die in dem Befestigungselement zu befestigende Schraube aufzunehmen.
Vorstehende Darlegungen dürften gezeigt haben, daß ein Bedarf an einem Gewindebefestigungselementsystem vorhanden ist, welches ein Befestigungselement während des Einbaus am Drehen hindert, kein kompliziertes Aufnahmeloch verlangt und in Verbindung mit Verbundplatten benutzt werden kann, ohne durchgezogen zu werden oder die Platten anderweitig zu beschädigen. Die vorliegende Erfindung deckt diesen Bedarf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung schafft demgemäß ein Befestigungselement zur Verwendung bei einer Platte, die eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche hat, wobei das Befestigungselement dafür ausgebildet ist, in ein Aufnahmeloch eingeführt zu werden, das in der oberen Plattenoberfläche unter einem Winkel gegen die obere Plattenoberfläche gebildet ist, wobei: das Befestigungselement einen insgesamt zylindrischen Körper hat, der zwei Endoberflächen, aufweist, wobei der Körper weiter eine Längsachse und eine gerade Bohrung, die durch ihn hindurchführt, hat, so daß die Längsachse des Befestigungselementkörpers relativ zu der Achse der geraden Bohrung geneigt ist; dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Körpers in bezug auf die Endoberflächen des zylindrischen Körpers geneigt ist und daß die gerade Bohrung durch eine der Endoberflächen des Befestigungselementkörpers hindurchgeht.
Das Aufnahmeloch in der Platte kann eine gerade Bohrung sein, die durch die Platte hindurchführt, oder kann ein Loch sein, das in die Platte gebohrt wird, in jedem Fall hat es aber eine geneigte Achse relativ zu den Plattenoberflächen und ausgerichtet mit der Achse des zylindrischen Befestigungselementkörpers. Wenn das Befestigungselement in die Platte eingeführt wird, bildet die geneigte Bohrung des Aufnahmeloches eine unregelmäßige Oberfläche, die der Platte gestattet, mit der Oberfläche des geneigten Zylinders zusammenzuwirken, um das Befestigungselement am Drehen in der Platte zu hindern und eine axiale Haltekraft zu schaffen, wenn eine Befestigungsschraube od.dgl. in die gerade Bohrung des Befestigungselements eingeschraubt wird. Die gerade Bohrung kann durch die unteren Endoberflächen des Befestigungselementkörpers hindurchführen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat das Befestigungselement einen Ansatz, der von einem Ende des Befestigungselementkörpers nach außen vorsteht. Das heißt, das Befestigungselement weist zwei Zylinder auf, deren Längsachsen relativ zueinander geneigt sind und die sich eine gemeinsame gerade Bohrung teilen. Im allgemeinen hat die Platte eine obere und eine untere Oberfläche, die zueinander parallel sind, die Achse der Bohrung ist zu den Plattenoberflächen rechtwinkelig, die Längsachse eines der Zylinder ist mit der Achse der geraden Bohrung ausgerichtet, und die Achse des anderen Zylinders ist relativ zu der Achse der Bohrung schief angeordnet. Das Aufnahmeloch in der Platte ist eine gerade Bohrung mit einer Achse, die relativ zu den Plattenoberflächen geneigt ist und die mit der Achse des schiefen Zylinders ausgerichtet ist. Wenn das Befestigungselement in die Platte eingeführt wird, wirkt, wie oben beschrieben, die geneigte Bohrung des Aufnahmeloches mit der Oberfläche des schiefen Zylinders zusammen, um zu verhindern, daß sich das Befestigungselement in der Platte dreht, und um eine axiale Haltekraft zu schaffen, wenn eine Befestigungsschraube in die gerade Bohrung des Befestigungselements eingeschraubt wird.
Im Querschnitt haben der schiefe Zylinder und das Aufnahmeloch in der Platte die Form einer Ellipse. Der schiefe Zylinder des Befestigungselements wird von der oberen Oberfläche der Platte her in das Aufnahmeloch eingepaßt Zum einfacheren Einführen in das Aufnahmeloch kann das obere Ende des Aufnahmeloches versenkt sein, und das obere Ende des schiefen Zylinders kann mit einer konisch erweiterten Schulter versehen sein. Die Versenkung schafft eine vergrößerte Fläche, durch die das Befestigungselement eingeführt werden kann, und schafft eine größere Sitzfläche für das obere Ende des schiefen Zylinders.
Das Befestigungselement kann außerdem als eine dreiteilige Baugruppe ausgebildet sein, mit einem Befestigungselementkörper, der eine erhöhte Wand hat, und einer frei beweglichen Mutter, die durch eine Klammer gehalten wird. Das Befestigungselement umfaßt somit wieder einen geraden Zylinder und einen schiefen Zylinder, aber der gerade Zylinder umfaßt sowohl die erhöhte Wand, die von dem oberen Ende des schiefen Zylinders nach oben vorsteht und eine Ausnehmung bildet, sowie eine Mutter, die in der Ausnehmung aufgenommen ist. Die Klammer hält die Mutter in der Ausnehmung mit ausreichender freier Bewegung, um eine geringfügige Fehlausrichtung des Loches bei dem Anpassen einer Platte relativ zu dem Befestigungselementkörper zuzulassen.
Vorzugsweise hat die erhöhte Wand eine ringförmige Gestalt mit einer inneren Bohrung, die größer als die gerade Bohrung ist, bildet einen Sockel, auf dem die Mutter ruht, und ist mit sich vertikal erstreckenden Schlitzen versehen. Die Mutter hat vorstehende Lappen, die in den Schlitzen aufgenommen sind. Nachdem die Mutter in der Ausnehmung plaziert worden ist, schnappt die Klammer um die Außenseite der erhöhten Wand, so daß sich die Mutter in dem Ausmaß frei bewegen kann, das durch die vorstehenden Lappen, die sich in den Schlitzen bewegen, vorgegeben ist, wobei die vertikalen Wände der Schlitze bewirken, daß die Mutter am Drehen gehindert wird, indem sich die Lappen gegen die Wände pressen, und wobei die Klammer bewirkt, daß die Mutter am Herausfallen gehindert wird, indem sich die Lappen gegen den Sockel der Ausnehmung und gegen die Klammer pressen. Dar- über hinaus ist die Klammer entfernbar und wiederverwendbar, wenn ein Austausch des Mutterelements erforderlich ist, ohne daß die gesamte Befestigungselementbaugruppe entfernt wird, insbesondere in dem Fall, in welchem der Befestigungselementkörper in der Platte unter Verwendung von Klebstoff installiert wird.
Die Zusammensetzung der Platte wird den Aufbau des Befestigungselements beeinflussen. Zum Beispiel, wenn die Platte aus einem Kohlefaserverbundmaterial besteht, dann sollte das Befestigungselement aus rostfreiem Stahl bestehen, was eine galvanische Kopplung mit den Kohlefasern verhindert, die sonst eine Korrosion der Mutter und eine Delamination der Platte verursachen könnte.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ergeben, die die Prinzipien der Erfindung beispielshalber veranschaulichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Befestigungselements, das in einer Platte angeordnet ist.
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Befestigungselements, das in einer Platte angeordnet ist.
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Befestigungselements, das in einer Platte angeordnet ist.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf das in Fig. 3 dargestellte Befestigungselement.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten Befestigungselements.
Fig. 6 ist eine Unteransicht des in Fig. 3 dargestellten Befestigungselements.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Platte, wobei das Befestigungselement entfernt worden ist.
Fig. 8 ist eine Unteransicht der in Fig. 3 dargestellten Platte, wobei das Befestigungselement entfernt worden ist.
Fig. 9 ist eine Teilseiten-/Teilquerschnittansicht von noch einem weiteren Befestigungselement, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und eine frei bewegliche Mutter aufweist.
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 9 dargestellte Befestigungselementbaugruppe.
Fig. 11 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 9 dargestellten Befestigungselementkörper, wobei die frei bewegliche Mutter und die Klammer entfernt worden sind.
Fig. 12 ist eine Seitenschnittansicht des in Fig. 11 dargestellten Befestigungselementkörpers.
Fig. 13 ist eine Unteransicht des in Fig. 11 dargestellten Befestigungselementkörpers.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt ein gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebautes Befestigungselement 10, nachdem dieses in ein Aufnahmeloch 12 eingesetzt worden ist, das in eine relativ dicke Platte 14 oder einen relativ dicken Beschlag gebohrt worden ist. Das Befestigungselement hat die Form eines Zylinders mit einer Längsachse 16, die ungefähr 45º relativ zu der oberen Oberfläche 18 der Platte geneigt ist, und weist eine gerade Gewindebohrung 20 auf, die eine Längsachse 22 hat, welche zu der Platte rechtwinkelig ist. Das Aufnahmeloch 12 hat denselben Neigungswinkel relativ zu der Platte wie die geneigte Achse 16 des Befestigungselements. Wenn das Befestigungselement in das Aufnahmeloch 12 eingeführt wird, bildet die Neigung des Aufnahmeloches eine unregelmäßige Oberfläche in der Form einer Ellipse, die mit der Oberfläche des Befestigungselementkörpers zusammenwirkt, um zu verhindern, daß sich das Befestigungselement in der Platte dreht, und um eine axiale Haltekraft zu schaffen, wenn eine Befestigungsschraube 24 od.dgl. in das Befestigungselement eingeschraubt wird.
Es könnte möglich sein, das Befestigungselement 10 aus der Platte 14 herauszuziehen, wenn eine Kraft in der Richtung der geneigten Achse 16 nach außen ausgeübt würde. Um das Befestigungselement 10 und die Schraube 24 in ihrer Lage zu halten, kann deshalb ein zweites Aufnahmeloch 30, das eine geneigte Achse 32 hat, die so ausgerichtet ist, daß sie der ersten geneigten Achse 16 entgegengesetzt ist, vorgesehen werden, und ein zweites Befestigungselement 34 kann darin eingeführt werden. Zusammen werden die Befestigungselemente 10 und 34 verhindern, daß das andere aus der Platte 14 herausgezogen wird. Alternativ kann eine externe Rippe, Lippe oder andere Befestigungseinrichtung vorgesehen sein, um das erste Befestigungselement 10 in seiner Lage zu halten. Zum Beispiel können Klebstoffe benutzt werden, um das Befestigungselement in dem Aufnahmeloch zu verriegeln. Diese und andere Anordnungen zum Verriegeln des Befestigungselements 10 in seiner Lage können durch den einschlägigen Fachmann vorgesehen werden.
Eine weitere Ausführungsform eines Befestigungselements 50, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist in Fig. 2 dargestellt. Wiederum hat das Befestigungselement einen geneigten zylindrischen Körper 52, der in ein geneigtes Aufnahmeloch 54 in einer Platte 56 eingeführt ist und eine mit Gewinde versehene gerade Bohrung 58 mit einer Längsachse 60 hat. In dem Fall von Fig. 2 führt jedoch das Aufnahmeloch 54 vollständig durch die gesamte Dicke der Platte hindurch, und das Befestigungselement 50 wird benutzt, um eine zweite Platte 62 an der ersten Platte 56 zu befestigen, indem ein Gewindebolzen 64 benutzt wird, der einen Bolzenkopf 66 hat. Wiederum bildet die geneigte Achse 68 des Aufnahmeloches eine unregelmäßige Oberfläche, die mit der Oberfläche des Befestigungselementkörpers 52 zusammenwirkt, um das Befestigungselement vorzubelasten, so daß sich das Befestigungselement in der Platte 56 nicht drehen wird, wenn der Befestigungsbolzen in das Befestigungselement eingeschraubt wird. Darüber hinaus wirkt die Achse des Aufnahmeloches mit dem Befestigungselementkörper zusammen, um zu verhindern, daß der Körper durch die Platte 56 hindurchgezogen wird, wenn der Bolzen eingeschraubt wird. Um einen engeren Sitz des Bolzens in dem Gewindebefestigungselement zu schaffen, ist der Körper des Befestigungselements von dem Ende des Aufnahmeloches nahe dem Bolzenkopf 66 aus etwas vertieft, was einen kleinen Hohlraum schafft. Dieser gewährleistet, daß die zweite Platte 62 fest an die erste Platte 56 angezogen wird, statt an das untere Ende des Befestigungselements 50.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Befestigungselements 110 gemäß der vorliegenden Erfindung, nachdem dieses in eine Platte 112 eingeführt worden ist. Das Befestigungselement hat die Gestalt eines schiefen Zylinders 114 mit einem Ansatz 116, der von dem schiefen Zylinder aus nach oben vorsteht. Alternativ kann das Befestigungselement als ein schiefer Zylinder 114 gekennzeichnet werden, der mit einem geraden Zylinder 116 verbunden ist. Die beiden Zylinder haben eine gemeinsame Gewindebohrung 118, die durch die Zylinder um eine Längsachse 120 gerade hindurchführt. Der schiefe Zylinder hat eine Längsachse 122, die 45º relativ zu der Achse 120 der Gewindebohrung geneigt ist, und der gerade Zylinder hat eine Längsachse, die mit Gewindebohrungsachse 120 ausgerichtet ist. Die Platte hat ein Aufnahmeloch 124, das relativ zu der oberen Plattenoberfläche 126 und zu der unteren Plattenoberfläche 128 geneigt ist und denselben Neigungswinkel wie die Achse 122 des schiefen Zylinders hat. Wenn das Befestigungselement 110 in das Aufnahmeloch eingeführt wird, bildet die Neigung des Aufnahmeloches eine unregelmäßige Oberfläche, die mit der Oberfläche des schiefen Zylinders 114 zusammenwirkt, um das Befestigungselement am Drehen in der Platte zu hindern, und eine axiale Haltekraft schafft, wenn eine Befestigungsschraube (nicht dargestellt) in das Befestigungselement eingeschraubt wird.
Der schiefe Zylinder 114 hat eine untere Oberfläche 130 und eine obere Oberfläche 132, die dafür ausgebildet ist, mit der oberen Oberfläche 126 der Platte bündig ausgerichtet zu werden. Die unregelmäßige Oberfläche, die durch die geneigte Achse des Aufnahmeloches 124 gebildet wird, ist im Querschnitt elliptisch. Die axiale Haltekraft, die durch die Bohrungsoberfläche erzeugt wird, welche mit dem schiefen Zylinder zusammenwirkt, verhindert, daß sich das Befestigungselement dreht, nachdem es in Stellung gebracht worden ist. Das Befestigungselement kann jedoch aus dem Aufnahmeloch mit einer bestimmten Kraft herausgehoben werden, die längs der geneigten Achse 122 gerichtet ist, so daß das Befestigungselement von der oberen Plattenoberfläche 126 weggeschwenkt wird.
Das Befestigungselement 110 ist in Draufsicht, in Seitenansicht und in Unteransicht in den Fig. 4, 5 bzw. 6 dargestellt. Das obere Ende des schiefen Zylinders 114 ist vorteilhafterweise mit einer konisch erweiterten Schulter versehen, so daß die obere Oberfläche 132 des schiefen Zylinders in Draufsicht (Fig. 4) eine Kreisform hat, und eine entsprechende Form wird in der oberen Plattenoberfläche 126 zum Aufnehmen der Schulter durch einen Versenkvorgang geschaffen. Die konisch erweiterte Schulter schafft eine größere Öffnung, durch die das untere Ende des Befestigungselements hindurchführt, und macht es einfacher, den Sitz des Befestigungselements 110 in dem Aufnahmeloch 124 herzustellen. In Fig. 5 sind sowohl die Seitenoberfläche 136 des schiefen Zylinders 114 als auch die Seitenoberfläche 138, die die Schulter bildet, sichtbar. Beide Oberflächen sind auch in Fig. 6 sichtbar, die außerdem zeigt, daß die Form der unteren Oberfläche 130 des Befestigungselements 110 in Draufsicht eine elliptische Form annimmt.
Die Draufsicht auf die Platte 112, die in Fig. 7 dargestellt ist, und die Unteransicht der Platte, die in Fig. 8 dargestellt ist, zeigen die Konfiguration des Aufnahmeloches 124. Das Aufnahmeloch wird zweckmäßig durch Bohren eines Loches durch die Platte 112 längs einer Achse hergestellt, die mit der Längsachse 122 des schiefen Zylinders 114 ausgerichtet ist. Das ergibt ein Loch, dessen Form in Draufsicht eine Ellipse ist, wie es am besten durch die Ellipse 140 zu erkennen ist, die dort geschaffen wird, wo die Bohrungsenden der unteren Plattenoberfläche 128 in Fig. 8 gezeigt sind. Zur einfacheren Herstellung des Sitzes des Befestigungselements 110 in dem Aufnahmeloch 124 kann, wie oben dargelegt, dem oberen Ende des schiefen Zylinders 114 und des Aufnahmeloches eine konisch erweiterte Form gegeben werden. Das Aufnahmeloch 124 erzeugt deshalb einen Kreis 142 dort, wo es in der oberen Plattenoberfläche 126 endigt, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.
Die Oberfläche 144 der konisch erweiterten Schulter kann in der Platte 112 leicht durch einen Versenkvorgang hergestellt werden. Die Versenkung kann geschaffen werden, indem ein Bohrer benutzt wird, der in einer geeigneten Lage angeordnet ist, wie es im folgenden beschrieben ist. Die Versenkung hat vorzugsweise einen eingeschlossenen Winkel, der gleich dem Zweifachen des Winkels der geneigten Achse 122 ist. Dem Fachmann ist bekannt, daß ein Kreis eine Kurve ist, bei der die Distanz von der Kurve zu einem Mittelpunkt konstant ist, wogegen eine Ellipse eine Kurve ist, bei der die Summe der Distanzen von der Kurve zu jedem der beiden Brennpunkte eine Konstante ist, wobei die Ellipse eine große Achse und eine kleine Achse hat. Die Schulter 144 an dem oberen Ende des Aufnahmeloches 124 wird durch eine Versenkung geschaffen, die eine Mittelachse 148 hat, welche in Fig. 7 gezeigt ist und mit einem Brennpunkt der Ellipse für das obere Ende des Aufnahmeloches, das von der Mittelachse der Gewindebbhrung 118 am weitesten entfernt ist, ausgerichtet ist. In der bevorzugten Ausführungsform entspricht der Durchmesser des Versenkungskreises 142 in der oberen Plattenoberfläche 126 der großen Achse der Ellipse.
Die Achse 122 des schiefen Zylinders 114 und deshalb des Aufnahmeloches 124 ist um 45º gegen die Achse 120 des geraden Zylinders 116 geneigt. Es hat sich gezeigt, daß Neigungswinkel in einem Bereich von 5º bis 60º zufriedenstellend sind. Im allgemeinen ist es erwünscht, den Neigungswinkel relativ zu der Achse 120 zu verringern, wenn die Dicke der Platte 112 zunimmt, weil die Querdistanz des Aufnahmeloches 124 sonst so groß wird, daß es schwierig wird, eine gerade Bohrung 118 in der Platte mit einem Aufnahmeloch vernünftigen Durchmessers vorzusehen.
Noch eine weitere Ausführungsform eines Befestigungselements 200 nach der vorliegenden Erfindung ist teilweise im Schnitt und teilweise in Seitenansicht in Fig. 9 und in Draufsicht in Fig. 10 gezeigt und weist eine Konstruktion mit einer frei beweglichen Mutter auf. Das Befestigungselement umfaßt einen schiefen Zylinder 202 und einen geraden Zylinder, wie in der vorhergehenden Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß der gerade Zylinder durch eine erhöhte Wand 204 gebildet ist, die sich an den schiefen Zylinder anschließt und einen Befestigungselementkörper 206 bildet, und eine separate Mutter 208, die mit Innengewinde 209 versehen ist und der ein begrenztes Ausmaß an freier Bewegung relativ zu dem Befestigungselementkörper gestattet wird, während eine Befestigungsschraube (nicht dargestellt) in die Mutter eingeschraubt wird. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, die in den Fig. 3-8 dargestellt ist, hat der schiefe Zylinder 202 eine geneigte Achse 210, und der gerade Zylinder hat eine Achse 212, die zu einer Platte 214 rechtwinkelig ist, welche das Befestigungselement in einem Aufnahmeloch 216 aufnimmt. Das Ausmaß der freien Bewegung der Mutter erlaubt, daß die Befestigungsschraube leichter in die Mutter eingeschraubt werden kann, weil jede geringfügige Fehlausrichtung der Schraube relativ zu der rechtwinkeligen Achse 212 kompensiert werden kann und die Mutter in ihre ausgerichtete Lage gezogen wird, wenn die Schraube in die Mutter eingeschraubt wird.
Die Halterung der frei beweglichen Mutter 208 in dem Befestigungselementkörper 206 wird am besten anhand der Zusammenbauansichten in den Fig. 9 und 10 und anhand der Draufsicht und der Schnittansicht des Befestigungselementkörpers in Fig. 11 bzw. 12 verständlich. Die frei bewegliche Mutter 208 hat eine zentrale Gewindebohrung 218, die mit der geraden Achse 212 ausgerichtet ist, und zwei sich quer erstreckende Lappen 220. Der Befestigungselementkörper 206 enthält eine gerade Bohrung 222, die einen unteren Durchmesser 224 hat, welcher ungefähr gleich dern Durchmesser der Gewindebohrung 218 der Mutter ist, und einen oberen Durchmesser 226, der größer ist. Die beiden Durchmesser bilden einen Sockel 228, auf dem die Mutter ruht. Zwei sich vertikal erstreckende Schlitze 230, die in der erhöhten Wand 204 gebildet sind, gestatten das Hindurchführen der Mutterlappen.
Die Mutter 208 wird am Herausfallen aus dem Befestigungselementkörper 206 durch eine Klammer 232 gehindert, die die Form eines offenen Kreises oder eine C-Form hat, so daß die Klammer einen Grad an Elastizität aufweist. Eine Umfangsnut 234 erstreckt sich um die Außenseite der erhöhten Wand 204. Die Klammer wird installiert, indem sie um die erhöhte Wand einschnappt und in der Nut zu sitzen kommt. Wenn die Klammer 232 installiert ist, hat die Mutter 208 einen begrenzten Bewegungsbereich, wird aber am Herausfallen aus dem Befestigungselementkörper 206 durch die Mutterlappen 220 gehindert, die in den Schlitzen 230 durch die Klammer verriegelt sind. Vertikale Oberflächen 235 in der erhöhten Wand 204, die die Schlitze bilden, hindern die Mutter an einer Drehung, wenn die Befestigungsschraube in die Mutter eingeschraubt wird, durch die Wirkung der Lappen 220, die sich an die vertikalen Oberflächen anlegen.
Weil die Klammer 232 elastisch ist, kann sie aus ihrer installierten Position in der Nut 234 entfernt und dann wieder installiert werden. Die Klammer ist daher wiederverwendbar. Das erlaubt, die Mutter 208 auszutauschen, wie es beispielsweise notwendig sein könnte, wenn das Gewinde 209 der Mutter verschlissen ist, ohne die gesamte Befestigungselementbaugruppe aus der Platte 214 zu entfernen. Der Befestigungselementkörper 206 kann in dem Aufnahmeloch 216 bleiben, wenn die Klammer und die Mutter entfernt werden. Das ist besonders vorteilhaft, wenn der Befestigungselementkörper in dem Aufnahrneloch mit Klebstoff befestigt ist.
Der untere Teil 236 der erhöhten Wand 204 bildet eine kreisförmige Schulter oder Rippe, die sich auf die obere Oberfläche 238 der Platte 214 setzt. Zur Verbesserung der Festigkeit und zur Vergrößerung der Schulterfläche mit minimalem Gebrauch an Material ist die erhöhte Wand mit einer konischen Form versehen. Wie bei der vorherigen Ausführungsform schaffen der schiefe Zylinder 202 und das schiefe Aufnahmeloch 216 in der Platte komplementäre unregelmäßige Formen, welche eine axiale Belastung an dem Befestigungselement 200 schaffen, die verhindert, daß das Befestigungselement aus dem Aufnahmeloch herausfällt und sich dreht, wenn die Befestigungsschraube in die Mutter 208 eingeschraubt wird.
Wenn das Befestigungselement 200 in einer Kohlefaserverbundplatte benutzt werden soll, dann sollte der Befestigungselementkörper 206 aus rostfreiem Stahl hergestellt sein, um eine Korrosion des Befestigungselements und eine Delamination der Platte 214 zu verhindern. Die frei bewegliche Mutter 208 sollte ebenfalls aus rostfreiem Stahl hergestellt sein, um eine galvanische Kopplung über den Befestigungselementkörper zu der Platte und anschließende Korrosion und Delamination zu verhindern, und ebenso sollte auch die Klammer 232 aus rostfreiem Stahl bestehen.
Aus vorstehenden Darlegungen ist zu erkennen, daß ein Befestigungselement nach der Erfindung in eine Platte paßt, ohne sich in der Platte zu drehen, wenn eine Befestigungsschraube oder ein Schraubenbolzen in das Befestigungselement eingeschraubt wird. Ein solches Befestigungselement hat einen schiefen Zylinder und eine gerade Bohrung, die Achsen unter unterschiedlichen Winkeln haben. Ein Aufnahmeloch in der Platte hat eine Längsachse mit einer Neigung, die mit dem Winkel des schiefen Zylinders ausgerichtet ist. Die Wände des Aufnahmeloches in der Platte wirken mit den Seitenoberflächen des schiefen Zylinders zusammen, um einen Drehwiderstand zu schaffen, der verhindert, daß sich das Befestigungselement dreht, während eine Schraube in das Befestigungselement eingeschraubt wird, was einen einhändigen Befestigungsvorgang ohne komplizierte Plattenvorbereitungsschritte gestattet.
Die vorliegende Erfindung ist oben mit Bezug auf gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung verständlich zu machen. Es gibt aber viele Konfigurationen für Befestigungselemente, die hier nicht speziell beschrieben worden sind, bei denen die vorliegende Erfindung aber anwendbar ist. Die vorliegende Erfindung sollte deshalb nicht als auf die besonderen, hier beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt angesehen werden, sondern vielmehr sollte klar sein, daß die vorliegende Erfindung bei Befestigungselementen in einer Vielfalt von Fällen anwendbar ist. Alle Modifikationen, Variationen oder äquivalenten Anordnungen, die in dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen, sollten deshalb als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen werden.

Claims

1. Befestigungselement (10, 34; 50; 110; 200) zur Verwendung bei einer Platte (14; 56; 124, 214), die eine obere Oberfläche (18; 126; 238) und eine untere Oberfläche (128; 242) hat, wobei das Befestigungselement dafür ausgebildet ist, in ein Aufnahmeloch (12, 30; 54, 124; 216) eingeführt zu werden, das in der oberen Plattenoberfläche (18; 126; 238) unter einem Winkel gegen die obere Plattenoberfläche gebildet ist, wobei:

das Befestigungselement (10; 34; 50; 110; 200) einen insgesamt zylindrischen Körper (52; 202) hat, der zwei Endoberflächen (130, 132), aufweist, wobei der Körper (52; 202) weiter eine Längsachse (16, 32; 68; 122; 210) und eine gerade Bohrung (20; 58; 118, 222), die durch ihn hindurchführt, hat, so daß die Längsachse (16, 32; 68, 122; 210) des Befestigungselementkörpers relativ zu der Achse (22; 60; 120; 212) der geraden Bohrung (20; 58; 118; 222) geneigt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (16; 32; 68; 122; 210) des Körpers (52; 202) in bezug auf die Endoberflächen (130, 132) des zylindrischen Körpers (52; 202) geneigt ist und daß die gerade Bohrung (20; 58; 118; 222) durch eine der Endoberflächen (130, 132) des Befestigungselementkörpers (52; 202) hindurchgeht.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gerade Bohrung (20; 58; 118; 222) auch durch die andere Endoberfläche (130) des Befestigungselementkörpers (52; 202) hindurchgeht.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (22; 60; 120; 212) der geraden Bohrung (20; 58; 118, 222) zu den Endoberflächen des Befestigungselernentkörpers (52; 202) rechtwinkelig ist.

4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Endoberflächen (130, 132) des Befestigungselementkörpers einen Ansatz (116) aufweist, der von dem Befestigungselementkörper vorsteht, wobei sich die gerade Bohrung (118) durch den Ansatz (116) erstreckt.

5. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper einen schiefen Zylinder (114) aufweist und daß der Ansatz (116) einen geraden Zylinder (116) bildet, der zu der Endoberfläche (132) des Körpers normal ist.

6. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des schiefen Zylinders (114), das dem geraden Zylinder (116) benachbart ist, mit einer konisch erweiterten Schulter versehen ist, die so geformt ist, daß die eine Endoberfläche (132) des Befestigungselementkörpers eine Kreisform in einer zu der Achse (120) der geraden Bohrung (118) normalen Ebene hat, wobei die Kreisform einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des schiefen Zylinders (114) ist.

7. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der geraden Bohrung (20; 118) einen Winkel zwischen 5º und 60º und vorzugsweise von 45º mit der Achse des Befestigungselementkörpers (52) bildet.

8. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselementbohrung (118) mit Innengewinde versehen ist.

9. Befestigungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungselementkörper (206) weiter eine erhöhte, ringförmige Wand (204) aufweist, die von einer der Körperendoberflächen aus vorsteht und eine Ausnehmung bildet, und daß das Befestigungselernent (200) weiter eine Gewindemutter (208) aufweist, die in die Ausnehmung paßt, und eine entfembare, elastische Klammer (232), die die Mutter (208) in der Ausnehmung hält.

10. Befestigungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erhöhte Wand (204) wenigstens einen sich vertikal erstreckenden Schlitz (230) aufweist, wobei die Mutter (208) weiter einen vorstehenden Lappen (220) hat, so daß der Schlitz (230) den Lappen (220) empfängt und eine Drehung der Mutter (208) relativ zu der erhöhten Wand (204) verhindert.

11. Befestigungselement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erhöhte Wand (204) eine externe Umfangsnut (234) aufweist und die Klammer (232) um die erhöhte Wand (204) schnappt, so daß die Klammer (232) in der Nut (234) sitzt und den Lappen (220) in dem Schlitz (230) gegen die Klammer (232) verriegelt und den Mutterlappen (220) in dem Schlitz (230) hält.