DE69306889T2

DE69306889T2 - In eine Wandöffnung einer Platte einsetzbares Schraubverbindungselement

Info

Publication number: DE69306889T2
Application number: DE69306889T
Authority: DE
Inventors: Richard K Mitts
Original assignee: CALIFORNIA IND PROD Inc
Current assignee: CALIFORNIA IND PROD Inc
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2013-06-05
Also published as: DE69306889D1; EP0588467A1; US5249900A; EP0588467B1; ES2095574T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein mit Innengewinde versehenes Befestigungselement aus Metallblech, insbesondere ein solches Gewindebefestigungselement, das in einer Aufnahmeöffnung in einem Paneel automatisch verriegelt wird.
Es besteht Bedarf an mit Innengewinde versehenen Befestigungselementen aus Blech, die in einem Loch oder einer Öffnung in einem relativ dünnen Paneel eingeschnappt werden können und eine Befestigungsbeziehung von geringem Gewicht sowohl mit dem Paneel als auch mit einer in es eingeschraubten Schraube schafft. Es gibt beispielsweise viele Situationen, in denen ein an einem Paneel angebrachtes Befestigungselement gewünscht wird, bei dem die Möglichkeit, auf beide Seiten des Paneels direkten Zugriff zu haben, teuer, sehr wenig zweckdienlich oder praktisch undurchführbar wäre. Zum Beispiel gibt es in einem Kraftfahrzeug viele Paneele, die während der Fertigung und der Montage des Fahrzeugs in Stellung gebracht werden und an denen in einer späteren Montagephase weitere Gegenstände befestigt werden müssen; üblicherweise geschieht dies durch Bereitstellen von Schnappelementen oder anderen Muttern, die in eine Öffnung und nur von der Außenseite des Paneels her eingesetzt werden können.
Es ist auch wünschenswert, wie schon erwähnt, daß ein solches Befestigungselement durch eine Paneelzugangsöffnung hindurch von einer Seite ohne weiteres angebracht werden kann, und daß das einmal in Stellung gebrachte Befestigungselement in der Paneelöffnung zuverlässig festgehalten ist. Wünschenswerterweise sollte ein solches Befestigungselement ein mehrgängiges Gewinde zur Aufnahme einer Schraube, die das Anbringen von Gegenständen an ihm unterstützt, aufweisen.
Bekannte Befestigungselemente zur Aufnahme in einer Öffnung in einem Paneel sind in FR-A-2499177, US-A-4300865 und US-A- 2571394 beschrieben.
Das französische Dokument beschreibt ein Kunststoff-Befestigungselement mit einer Anpreßplatte, einer hohlen Hülse, einer Wand, die mit der Anpreßplatte einstückig ist und sich um die hohle Hülse erstreckt, und mit der Wand einstückigen Fedem. Dieses Befestigungselement ist in der Paneelöffnung, in die es eingesetzt ist, verschiebbar.
Das an erster Stelle genannte amerikanische Dokument beschreibt ein aus einem einzigen, ebenen, vorgeschnittenen Blech geformtes Befestigungselement mit einer Anpreßplatte, einem Loch für eine Schraube und einer Wand, von der sich Federn weg erstrecken.
Das an zweiter Stelle genannte amerikanische Dokument beschreibt ein Befestigungselement, das zwei Teile aufweist, von denen eines eine hohle Hülse und das andere, das die Hülse festhält, Federn umfaßt, die nach dem Einsetzen des Befestigungselementes in die Paneelöffnung an das Paneel anlegbar sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein im Anspruch 1 definiertes Befestigungselement geschaffen.
Erfindungsgemäß ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Befestigungselement aus Blech von relativ geringem Gewicht geschaffen, das aus einem einzigen, ebenen Zuschnitt in eine Endkonfiguration umgeformt ist, die ein Instellungeinschnappen in einer (z.B. quadratischen) Öffnung in einem Paneel von einer Paneelseite her ermöglicht, und das, nachdem es so in Stellung gebracht worden ist, in zufriedenstellender und zuverlässiger Weise festgehalten ist. Auch sind Abschnitte des Befestigungselementes mit Gewinde versehen, um z.B. eine Schraube von zweckdienlichen Abmessungen und mit entsprechendem Gewinde aufzunehmen.
Das Befestigungselement weist ein erstes Paar entgegengesetzte Seitenwände von solchen Abmessungen auf, daß sie einen elastisch losen Sitz in der Paneelöffnung innerhalb der Fertigungstoleranzbereiche schafft. Das zweite Paar entgegengesetzte Seitenwände weist Federn auf, die beim Einführen des Befestigungselementes in die Paneelöffnung zusammengepreßt werden und nach vollständigem Instellungbringen des Befestigungselementes sich nach außen erstrecken, derart, daß sie gegen die Paneelrückseite verriegeln.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schrägansicht des erfindungsgemäßen Befestigungselementes aus Blech,
Fig. 2 einen Aufriß im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Befestigungselementes nach Anbringung an einem Paneel,
Fig. 4 eine Seitenansicht,
Fig. 5 eine Endansicht der Mutter,
Fig. 6 und 7 Draufsichten von unten und oben, und
Fig. 8 eine Draufsicht auf den Zuschnitt, aus dem das erfindungsgemäße Befestigungselement gebildet wird.
Bezogen auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. 1, ist das erfindungsgemäße Befestigungselement aus Blech insgesamt mit 10 bezeichnet. Als seine Hauptteile umfaßt das Befestigungselement eine Anpreßplatte 12 zum Positionieren an einer Hauptfläche eines Paneels 14 (Fig. 3), an dem das Befestigungselement angebracht wird, eine Gewindehülse 16 zur Aufnahme einer (nicht dargestellten) Gewindeschraube in herkömmlicher Weise, und die Gewindehülse umgebende, aufragende Verriegelungs- und Festhaltewände 18, über die das Befestigungselement am Paneel in einer noch näher zu beschreibenden Weise sicher und verriegelnd festgehalten wird. Wie ebenfalls näher beschrieben wird, ist das Befestigungselement aus einem einzelnen Blechzuschnitt 20 hergestellt, der anfänglich in eine vorbestimmte Konfiguration zugeschnitten wird.
Gemäß Fig. 8 umfaßt der Blechzuschnitt 20, aus dem das erfindungsgemäße Befestigungselement 10 herzustellen ist, im Mittelabschnitt die Anpreßplatte 12, die ein im wesentlichen rechteckiges Stück ist, dessen vier Ecken entfernt sind, und umfaßt ferner mit ihr fest und einstückig verbundene erste und zweite gleiche Seitenwände, die insgesamt mit 22 bzw. 24 bezeichnet sind. Weil diese beiden letztgenannten Teile gleich sind, wird nur die Seitenwand 22 näher beschrieben.
Die Seitenwand 22 ist speziell von im wesentlichen T-förmiger Gestalt mit einer Mittelplatte 26 von rechteckiger Ausführung, von der ein Ende mit der Anpreßplatte 12 an der Mitte deren Längsabmessung verbunden ist. Das Querstück 28 des Teils 22 erstreckt sich von beiden Seitenrändern der Mittelplatte aus nach außen und weist Endstücke 30 und 32 auf, die sich um einen vorbestimmten Betrag zur Anpreßplatte zurückwenden, und weist zwischen den zurückgewandten Endabschnitten und der Mittelplatte Lücken 34 und 36 auf.
Rechtwinklig zur Achse des Querstücks 28 verlaufen mit Zwischenabstand punktierte Linien 38, 40 und 42, 44, die ein Paar Bereiche begrenzen, in denen die zurückgewandten Endabschnitte, wie noch beschrieben wird, in bezug auf den Mittelpfosten umzubiegen sind. Über jeden der zurückgewandten Endabschnitte erstrecken sich vollständig auch Falzlinien 46 und 48 im wesentlichen parallel zur Mittelachse der Anpreßplatte 12 und bezeichnen Linien, an denen die Endabschnitte etwas nach außen konisch auszustellen sind, um für einen noch zu beschreibenden Zweck Blattfedern 49 (Fig. 2) zu bilden.
Die Mittelplatte 26 mit der Anpreßplatte 12 fest verbindend erstreckt sich ein Werkstoffstreifen 50 von beiden Rändern der Mittelplatte aus um einen gleichen kleinen Betrag nach außen und weist angeschrägte Enden 52 auf, die beim Zusammenbauen für eine zügige Aufnahme in der Öffnung sorgen. Erste und zweite Falzlinien 54 und 56, die mit Zwischenabstand und parallel zur Mittelachse der Anpreßplatte angeordnet sind, begrenzen einen Falz- oder Biegelinienbereich für die Mittelplatte in bezug auf die Anpreßplatte.
Der Zuschnitt 20 wird vorzugsweise aus Blech (z.B. Stahl) gestanzt. Es ist auch wichtig festzustellen, daß beliebige zwei Ränder des Zuschnitts, die beim Zusammentreffen eine Innenecke bilden, an dieser Stelle gerundet sind, um eine Schwächung der strukturellen Einheit des Bauteils zu vermeiden, die sich ergeben würde, wenn diese Ecken als scharfe Ecken ausgebildet würden.
Eine erste Phase bei der Ausbildung des Befestigungselementes 10 aus dem Zuschnitt 20 ist die Herstellung der Hülse 16 mit einer Vielzahl Innengewindegänge. Vorzugsweise wird diese Hülse aus dem ebenen Blech durch die Benutzung eines Satzes Folgeschnitte ausgebildet, die nacheinander auf das ebene Blech Druck ausüben, um eine längere Hülse zu bilden; sodann wird das Blech mit der längeren Hülse durch eine Gewindeschneidstation zum Ausbilden des gewünschten Gewindes geleitet. Die Hülse 16 ist zumindest annähernd in der Mitte der Anpreßplatte 12 angeordnet.
Als nächstes werden die zurückgewandten Endabschnitte 30 und 32 des Blechs nach unten (Fig. 8) bzw. nach außen (Fig. 4) umgebogen, wonach das Blech in den von den Linienpaaren 38, 40 und 42, 44 begrenzten Biegebereichen um 90 Grad umgebogen wird. Zuletzt wird das Seitenwandteil 22 an dem Biegebereich 54, 56 um 90 Grad in bezug auf die Platte 12 umgebogen. Das Seitenwandteil 24 wird in ähnlicher Weise ausgebildet.
Gemäß Fig. 6, die eine Draufsicht von oben auf das offene Ende der Gewindehülse ist, sind die Verriegelungs- und Festhaltewände 18 rechteckig, insbesondere quadratisch. Es versteht sich jedoch, daß sich für die Wände 18 und die Federn andere geometrische Formen, z.B. sechseckige, als vorteilhaft herausstellen können. Die mit A bezeichneten Seitenabmessungen dieser Wände sind nur wenig kleiner als die in Fig. 3 mit 58 bezeichneten Seitenabmessungen der quadratischen Öffnung 60 im Paneel 14, in welcher das Befestigungselement anzuordnen ist.
Zum Zusammenbauen des Befestigungselementes mit dem Paneel 14 werden die vorderen Wandränder der Verriegelungs- und Festhaltewände 18 in die Öffnung 60 eingeführt, bis die Hauptfläche der Anpreßplatte an der Paneelhauptfläche eng anliegt. Zu diesem Zeitpunkt sind die nach außen konisch ausgestellten Endabschnitte der Abschnitte 30 und 32 zusammengepreßt oder aufeinander zu gepreßt, bis die unteren Ränder die Öffnung vollständig durchdringen, und schnappen dann infolge der inhärenten Elastizität des Werkstoffs nach außen und verriegeln gegen die Rückseite des Paneels (Fig. 3). Die entgegengesetzten beiden Seiten der Verriegelungs- und Festhaltewand 18 laufen in der Richtung weg von der Verbindungsstelle mit der Anpreßplatte konisch aufeinander zu. Wenn das Befestigungselement vollständig in der Öffnung 60 im Paneel 14 angeordnet ist, befinden sich folglich alle vier Seiten der Verriegelungs- und Festhaltewände 18 in geringem Abstand von den Seitenwänden der Öffnung. Wie auch am deutlichsten in Fig. 3 und 4 zu erkennen, verriegeln die langen federähnlichen Arme, die von den konisch ausgestellten Endabschnitten 30 und 32 gebildet sind, gegen die Unterseite des Paneels nahe an der Paneelöffnung und verhindern ein Abnehmen des Befestigungselementes vom Paneel. Die kombinierte Wirkung dieser beiden Festhalteaktionen ist die Schaffung eines zuverlässigen Befestigungselementes von geringem Gewicht zum Anbau an ein Paneel.
Die bevorzugte Art und Weise, ein Bauteil 61 an das Paneel unter Verwendung des beschriebenen Befestigungselementes anzubringen, umfaßt das Einführen des Gewindeabschnitts einer Schraube (oder eines Bolzens) 62 durch eine Öffnung im Bauteil und dann das Einschrauben in die Hülse 16 des Befestigungselementes, wie dies Fig. 3 zeigt. Der Schraubenkopf 64 übt beim Anziehen eine Kraft auf die Hülse und das Bauteil aus, wodurch die Federn 49 in Querrichtung nach außen bewegt werden, wodurch sie das Paneel sicherer klemmen.
Bei praktischen Ausführungen des beschriebenen Befestigungselementes war der Werkstoff des Zuschnitts Stahl SAE 1050 von einer Dicke, die zwischen 0,024 und 0,041 engl. Zoll (0,61 und 1,04 mm) variierte, wogegen die Abmessung A des Befestigungselementes zwischen 0,362 und 0,657 engl. Zoll (9,2 und 16,7 mm) schwankte. Dieses Befestigungselement hat die wünschenswerte Eigenschaft, bei beispielsweise einem Gewindeausriß einen Bolzen oder eine Schraube zu brechen.
Das hier beschriebene Befestigungselement hat eine Ausfallart, von der nicht bekannt ist, daß sie bei irgendeinem bestehenden Schnapp-Befestigungsmittel vorkommt. Ein herkömmliches "Einmal"-Befestigungselement wird geknickt, gestaucht oder auf andere Weise verformt, gewöhnlich mit einem Werkzeug oder einem anderen Montagemittel, um Halt an einem Paneel zu erreichen, und der verformte Abschnitt des Befestigungselementes nimmt üblicherweise die volle Klemmkraft auf. Dagegen wird beim beschriebenen Befestigungsmittel die Klemmkraft durch die Endränder der Federn 30 und 32 auf das Paneel ausgeübt, und eine Zunahme der Kraft bewirkt, daß sich die Endränder der Federn von der Paneelöffnung 60 weg bewegen, was den Widerstand des Befestigungselementes gegen ein Zurückziehen aus der Paneelöffnung vergrößert.
Wenngleich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, daß die Fachwelt Abwandlungen durchführen kann, die innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Rahmens der Erfindung bleiben.

Claims

1. Befestigungselement, das in eine Öffnung in einem Paneel einsetzbar und aus einem in eine vorbestimmte Konfiguration zugeschnittenen einzelnen, ebenen Blech (20) geformt ist, mit:

- einer Anpreßplatte (12) zum Instellungbringen an der Platte,

- einer mit einem Innengewinde versehenen hohlen Hülse (16), die mit der Anpreßplatte (12) einstückig ist und von einer Hauptfläche der Anpreßplatte wegragt,

- mit der Anpreßplatte einstückigen, die hohle Hülse umgebenden Wände (18), und

- mit den Wänden (18) einstückige Federn (49), die am Paneel in der Nähe der Paneelöffnung klemmend anliegen, wenn die Wände (18) und die hohle Hülse (16) in der Öffnung aufgenommen sind.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßplatte (12) an einer Hauptfläche des Paneels (14) anliegend angeordnet ist, und die Federn (49) an der anderen Hauptfläche des Paneels anliegend angeordnet sind, wenn das Befestigungselement in einer Paneelöffnung aufgenommen ist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (18) und die Federn (49) von solchen Abmessungen sind, daß sie beim Einsetzen in die Öffnung in dieser gut passen.

4. Befestigungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (49) auf entgegengesetzten Seiten der Hülse (16) angeordnet sind.

5. Befestigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei andere entgegengesetzte Seiten zwischen den Federn unmittelbar angrenzend an die Anpreßplatte von einem ersten Dickenmaß, das etwas kleiner als die Abmessung der Paneelöffnung ist, sich zu einem zweiten Maß an den außengelegenen Enden der genannten anderen entgegengesetzten Seiten hin verjüngen, das kleiner als das erste Dikkenmaß ist.

6. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie der Wände (18) und der Federn (49) so ist, daß sie mit den Seitenwänden der Paneelöffnung eine versuchte Relativdrehung behindern.

7. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech so gestaltet ist, daß es eine mittig angeordnete, im wesentlichen rechteckige Anpreßplatte (12) aufweist, erste und zweite, im wesentlichen T-förmige Seitenwandteile (22 und 24), die aus einer Mittelplatte (26) und einem mit ihr einteiligen Querstück (28) zusammengesetzt sind, wobei jedes Seitenwandteil an einem Ende seiner Mittelplatte mit der Anpreßplatte an zugehörigen entgegengesetzten Seiten der Anpreßplatte einstückig verbunden ist.

8. Befestigungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die außengelegenen Endabschnitte (30 und 32) jedes Querstücks (28) zur Anpreßplatte hin erstrecken, wobei ein außengelegener Endabschnitt (30) eines Querstücks in die gleiche Ebene wie ein außengelegener Endabschnitt (32) des anderen Querstücks umgebogen ist, wobei sie gemeinsam eine Feder (49) bilden.

9. Befestigungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei solche Federn (49) vorhanden sind.

10. Befestigungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenabmessung der beiden Federn (49) in Querrichtung zur Achse der Hülse (16) etwas größer ist als die Abmessung der Paneelöffnung, wodurch die außengelegenen Endabschnitte (30 und 32) des Querstücks beim Durchstecken des Befestigungselementes durch die Paneelöffnung zusammengepreßt werden.

11. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (18), die Federn (49) und die Paneelöffnung von einer im wesentlichen rechteckigen Geometrie sind.