DE9318122U1 - Fastener - Google Patents
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Description
ARNE MISSLING oipi.-mg. PATENTANWALTARNE MISSLING oipi.-mg. PATENT ATTORNEY
'S· (06 41) 71019, 35390 Giessen'S· (06 41) 71019, 35390 Giessen
29. November 1993 Mi-Wa/JK 93.224GMNovember 29, 1993 Mi-Wa/JK 93.224GM
VerbindungselementConnecting element
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement als Mutter für eine Schraubverbindung an von einer leicht zugänglichen Seite einer Bauteile-Verbindung aus zu verbindenden, vorzugsweise flächigen Bauteilen, die mittels einer mit dem Verbindungselement verschraubbaren, mit einem Schraubenkopf versehenen Schraube aneinanderpreßbar sind, wobei ein erstes, von der leicht zugänglichen Seite abgewandtes Bauteil eine Durchbrechung für das Verbindungselement aufweist, welches bis zu einem an ihm ausgebildeten Anschlag in die Durchbrechung vorzugsweise lageorientiert einführbar ist, während an einem zweiten, der leicht zugänglichen Seite zugewandten Bauteil eine Durchführung für die Schraube vorgesehen ist, und wobei die Schraubverbindung dadurch herstellbar ist, daß das Verbindungselement von der leicht zugänglichen Seite her in der gleichen Achsrichtung in die Durchbrechung eingeführt ist, in der die Schraube zur Bildung der Schraubverbindung in das Verbindungselement einschraubbar ist.The invention relates to a connecting element as a nut for a screw connection on preferably flat components to be connected from an easily accessible side of a component connection, which can be pressed together by means of a screw provided with a screw head that can be screwed to the connecting element, wherein a first component facing away from the easily accessible side has an opening for the connecting element, which can be inserted into the opening, preferably in a position-oriented manner, up to a stop formed on it, while a passage for the screw is provided on a second component facing the easily accessible side, and wherein the screw connection can be produced by inserting the connecting element from the easily accessible side into the opening in the same axial direction in which the screw can be screwed into the connecting element to form the screw connection.
Ein derartiges Verbindungselement ist aus der EP-Patentanmeldung EP 0 353 468 Al bereits bekannt. Es besteht aus einem Kunststoff und ist an seiner den Bauteilen zugewandtenSuch a connecting element is already known from the EP patent application EP 0 353 468 A1. It consists of a plastic and is on its side facing the components
Seite mit einem Halteschenkel versehen, der zwischen den Bauteilen angeordnet ist und. durch welchen der Anschlag mit dem Korpus des Verbindungselementes einstückig verbunden ist. Der Halteschenkel erfordert in demjenigen Bauteil, in dem der Korpus plaziert wird, eine Montagedurchbrechung. Eine solche Montagedurchbrechung bedeutet einen zusätzlichen Aufwand und verhindert eine gasdynamische Trennung der Räume beiderseits der Bauteile, die oft erwünscht ist.Side is provided with a holding leg which is arranged between the components and by means of which the stop is connected in one piece with the body of the connecting element. The holding leg requires an assembly opening in the component in which the body is placed. Such an assembly opening means additional effort and prevents a gas-dynamic separation of the spaces on both sides of the components, which is often desired.
Es ist auch bereits aus der Druckschrift "Trie 5" der Anmelderin bekannt, ein dübelähnliches Verbindungselement für eine Schraubverbindung der bezeichneten Art zu verwenden, das mit Federstücken ausgerüstet ist, die nach ihrer Durchführung durch die (kreisförmige) Durchbrechung aufspreizen und dadurch einen Anschlag bilden, so daß danach eine Verschraubung erfolgen kann. Allerdings sind diese Verbindungselemente nicht drehgesichert, so daß die Gefahr besteht, daß ein ordnungsgemäßer Reibschluß nicht herstellbar ist.It is also already known from the applicant's publication "Trie 5" to use a dowel-like connecting element for a screw connection of the type described, which is equipped with spring pieces that spread open after they have been passed through the (circular) opening and thereby form a stop so that a screw connection can then take place. However, these connecting elements are not secured against rotation, so that there is a risk that a proper frictional connection cannot be achieved.
Eine solche Verdrehsicherung ist in einem Verbindungselement vorgesehen, bei dem auf dem Korpus ein längsoblonges Metallstück unter Druck achsbeweglich ist, das versetzt zu zwei Nocken an dem Anschlag vorgesehen ist, die in entsprechenden Aussparungen der zugehörigen Durchbrechung eingreifen und eine Verdrehung des Verbindungselementes in der Durchbrechung verhindern. Die Schraube ist in das Metallstück einschraubbar, welches dabei gegen die Bauteile gezogen wird und diese miteinander verspannt. Ein solches Verbindungselement erfordert einen erheblichen, für einen Massenartikel unvertretbar hohen Aufwand, weil es aus zwei getrennt vorgefertigten Stücken zusammengesetzt werden muß.Such an anti-twisting device is provided in a connecting element in which a longitudinally oblong metal piece on the body is axially movable under pressure, which is offset from two cams on the stop, which engage in corresponding recesses in the associated opening and prevent the connecting element from twisting in the opening. The screw can be screwed into the metal piece, which is then pulled against the components and clamps them together. Such a connecting element requires a considerable amount of effort, which is unacceptably high for a mass-produced item, because it has to be assembled from two separately prefabricated pieces.
Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Verbindungselement der eingangs näher definierten Art so auszubilden, daß damit eine verdrehgesicherte Anordnung an den zugehörigen Bauteilen und eine sichere Bauteile-Verbin-The invention therefore has the task of designing a connecting element of the type defined in more detail above in such a way that it enables a rotation-proof arrangement on the associated components and a secure component connection.
dung herstellbar ist, ohne daß es dazu zusätzlicher Bauelemente bedürfte.can be manufactured without the need for additional components.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anschlag als zwischen den Bauteilen verbleibender Ringbund ausgebildet ist, der einen im wesentlichen rohrförmigen Korpus des Verbindungselementes auf seiner dem zweiten Bauteil zugewandten Seite stirnseitig abschließt, daß an dem Anschlag und/oder an der Mantelfläche des Korpus mindestens ein Nocken ausgebildet ist, der zusammen mit einer entsprechenden Aussparung in der Durchbrechung des ersten Bauteiles eine Verdrehsicherung und lageorientierte Einführhilfe für das Verbindungselement an dem ersten Bauteil bildet, und daß an dem Korpus mindestens ein den Umriß der Durchbrechung quer zu dessen Achsrichtung überstehendes Federstück ausgebildet ist, das beim vorzugsweise lageorientierten Einführen des Verbindungselementes in die Durchbrechung durch deren Berandung in der Richtung der Achse des Verbindungselementes einfederbar und danach zurückfederbar ist, wobei dann seine auf den Anschlag gerichtete Stirnseite das Verbindungselement durch Anschlag an dem ersten Bauteil axial arretiert.According to the invention, the object is achieved in that the stop is designed as an annular collar remaining between the components, which closes off an essentially tubular body of the connecting element on the side facing the second component, that at least one cam is formed on the stop and/or on the outer surface of the body, which together with a corresponding recess in the opening of the first component forms an anti-twist device and position-oriented insertion aid for the connecting element on the first component, and that at least one spring piece is formed on the body, which protrudes beyond the outline of the opening transversely to its axial direction, which can be compressed and then spring back when the connecting element is preferably inserted into the opening in a position-oriented manner through its edge in the direction of the axis of the connecting element, with its front side facing the stop then axially locking the connecting element by a stop on the first component.
Ein solches Verbindungselement kommt ohne eine zusätzliche Montagedurchbrechung aus, verwirklicht aber zugleich auch eine Verdrehsicherung der Schraubverbindung und vermeidet ein zusätzliches, als Mutter dienendes Bauteil an seinem Korpus. Es verbindet damit die Vorteile der bisher bekannten Anordnungen, ohne deren jeweilige, oben ausführlich beschriebenen Mängel in Kauf nehmen zu müssen, und gestattet eine überraschend einfache Ausbildung, insbesondere eine 0 einstückige Ausführung aus einem Kunststoff. Im Grunde genommen bildet das erfindungsgemäße Verbindungselement eine Synthese aus einem dübelähnlichen und einem mutterähnlichen Verbindungselement mit der Besonderheit einer einstückigen, billig herzustellenden Ausführung.Such a connecting element does not require an additional assembly hole, but at the same time also provides an anti-twisting lock for the screw connection and avoids an additional component on its body that serves as a nut. It thus combines the advantages of the previously known arrangements without having to accept their respective shortcomings, described in detail above, and allows a surprisingly simple design, in particular a one-piece design made of plastic. Basically, the connecting element according to the invention forms a synthesis of a dowel-like and a nut-like connecting element with the special feature of a one-piece design that is inexpensive to manufacture.
Das Federstück ist vorteilhafterweise in Achsrichtung gegen den Nocken winkelversetzt; auf diese Weise können beide Bauelemente nebeneinander am Mantel des Korpus vorgesehen sein, wobei das freie Ende des Federstückes bis nahe an den Anschlag heranführbar ist, so daß auch ein sehr dünnes zweites Bauteil spannbar ist.The spring piece is advantageously offset in the axial direction relative to the cam; in this way, both components can be provided next to each other on the casing of the body, whereby the free end of the spring piece can be brought close to the stop so that even a very thin second component can be clamped.
In einfacher Weise kann das Federstück dadurch ausgebildet sein, daß der hohlzylindrische Mantel des Korpus zwei achsparallele Längsschlitze aufweist und der so von den Längsschlitzen begrenzte Steg von dem übrigen Korpus auf seiner dem Anschlag zugewandten Stirnseite durch einen Querschlitz abgetrennt ist. Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Federstück keilförmig mit in Richtung auf die Stirnseite zunehmender Geometrie ausgebildet ist. Auf diese Weise lassen sich Federstücke gestalten, die in sich genügend kompakt ausgebildet sind, um die gesamte Schraubkraft auf das anliegende Bauteil zu übertragen, ohne daß sie dabei übermäßig plastisch verformt werden. Sie bilden dabei einen stirnseitigen Anschlag, dessen Flächenpressung gering ist und der deshalb in der Regel auch bei hohen Spannkräften nicht verformbar ist.The spring piece can be designed in a simple manner by having the hollow cylindrical casing of the body with two longitudinal slots parallel to the axis and the web thus delimited by the longitudinal slots being separated from the rest of the body on its front side facing the stop by a transverse slot. It is particularly useful if the spring piece is wedge-shaped with a geometry that increases towards the front side. In this way, spring pieces can be designed that are sufficiently compact to transfer the entire screw force to the adjacent component without being excessively plastically deformed. They form a front stop whose surface pressure is low and which is therefore generally not deformable even with high clamping forces.
Für eine symmetrische, herstellungs- und verarbeitungsfreundliche Gestaltung des Verbindungselementes kann es günstig sein, wenn vorzugsweise zwei in bezug auf die Achse des Verbindungselementes gegenüberliegende Nocken und gegebenenfalls auch vorzugsweise zwei, in bezug auf die Achse des Verbindungselementes gegenüberliegende Federstücke vorgesehen sind.For a symmetrical design of the connecting element that is easy to manufacture and process, it can be advantageous if two cams are provided that are opposite one another with respect to the axis of the connecting element and, if appropriate, two spring pieces that are opposite one another with respect to the axis of the connecting element.
Die Schraubverbindung ist leicht herstellbar, wenn eine axiale, von dem Mantel umschlossene Bohrung des Verbindungselementes eine Innenkontur aufweist, die ein vorzugsweise selbstschneidendes Einführen der Schraube zuläßt und beispielsweise zumindest teilweise mit Längsrippen versehen ist, die eine zusätzliche EindrehilfeThe screw connection is easy to produce if an axial bore of the connecting element enclosed by the casing has an inner contour that allows a preferably self-tapping insertion of the screw and is, for example, at least partially provided with longitudinal ribs that provide additional screwing aid
darstellt und eine Erhöhung der Haltbarkeit des Gewindes erwirkt.and increases the durability of the thread.
An dem Verbindungselement kann der Ringbund mit einem ringförmigen Zentrieransatz versehen sein, der mit einem vorzugsweise konturgleichen Teil der Durchbrechung zusammenwirkt; auf diese Weise ist die Koaxialität des Verbindungselementes in der zugehörigen Durchbrechung sichergestellt.On the connecting element, the ring collar can be provided with an annular centering projection, which interacts with a part of the opening that preferably has the same contour; in this way, the coaxiality of the connecting element in the associated opening is ensured.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das Verbindungselement einstückig aus einem Kunststoff hergestellt. Dabei kann der Korpus unter dem Einfluß der die Schraube einführenden Schraubkraft in Achsrichtung durch plastische Verformung kontrahierbar sein, wobei ein leicht kontrahierbarer Bereich in einfacher Weise dadurch ausgebildet sein kann, daß dort der Querschnitt des Korpus vorzugsweise vermindert ausgebildet ist. So ist es beispielsweise möglich, daß der Nokken mit einer Längsrippe an dem Korpus verbunden ist und die Längsrippe eine Querschnitts-Kontraktion aufweist. Eine Kontraktion in Längsrichtung erlaubt es, Bauteile unterschiedlicher Dicke mit dem gleichen Verbindungselement zu spannen, weil diese Unterschiede durch die plastische Verformung soweit ausgeglichen werden, daß die Stirnseiten der Federstücke stets an dem zugehörigen Bauteil anschlagen und somit dessen Verspannung ermöglichen.In a particularly preferred embodiment, the connecting element is made in one piece from a plastic. The body can be contractible in the axial direction by plastic deformation under the influence of the screw force introducing the screw, whereby an easily contractible area can be formed in a simple manner by the cross-section of the body being preferably reduced there. For example, it is possible for the cam to be connected to a longitudinal rib on the body and for the longitudinal rib to have a cross-sectional contraction. A contraction in the longitudinal direction allows components of different thicknesses to be clamped with the same connecting element because these differences are compensated by the plastic deformation to such an extent that the front sides of the spring pieces always strike the associated component and thus enable it to be clamped.
Weiterhin erlaubt die, bis zum ringförmigen Zentrieransatz verlängerte Längsrippe das lageorientierte Einführen des Verbindungselementes in die Ausparung der Durchbrechung im ersten Bauteil.Furthermore, the longitudinal rib, which is extended to the ring-shaped centering projection, allows the position-oriented insertion of the connecting element into the recess of the opening in the first component.
Der Korpus weist zweckmäßig außerhalb der Federstücke einen Außendurchmesser auf, der einem Innendurchmesser der Durchbrechung etwa gleich ist. Auf diese Weise bleibt die Zentrierung des Verbindungselementes stets erhalten, bei-The body has an outer diameter outside the spring pieces that is approximately equal to the inner diameter of the opening. In this way, the centering of the connecting element is always maintained,
spielsweise auch während dessen Einführung in die Durchbrechung und der dabei bewirkten Einfederung von möglicherweise mehreren Federstücken.for example, during its introduction into the opening and the resulting compression of possibly several spring pieces.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungThe invention is explained in more detail below with reference to an embodiment of the drawing. They show in schematic representation
Fig.l in der Teil figur a) die Vorderansicht eines er-Fig.l in the partial figure a) the front view of a
findungsgemäßen Verbindungselementes/ in derconnecting element according to the invention/ in the
Teilfigur b) eine Seitenansicht zu a), in derPartial figure b) a side view of a), in which
Teilfigur c) einen Schnitt A-A aus b), in derPartial figure c) a section A-A from b), in which
Teilfigur d) eine Draufsicht auf c), undPartial figure d) a plan view of c), and
Fig. 2 eine Schraubverbindung im Querschnitt mit einem erfindungsgemäßen Verbindungselement in mehreren Phasen B bis E ihrer Herstellung, wobei in der Phase B ein erstes Bauteil auch in einer DraufFig. 2 shows a screw connection in cross section with a connecting element according to the invention in several phases B to E of its production, whereby in phase B a first component is also in a plan view.
sicht Z dargestellt ist.view Z is shown.
Ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 1 besteht entsprechend Fig.l aus einem im wesentlichen hohlzylinderförmigen Korpus 10 mit einem Außendurchmesser d, der so bemessen ist, daß der Korpus 10 leicht in eine Durchbrechung 31 eines ersten Bauteiles 3 einführbar ist, die (Fig.2) im wesentlichen eine Kontur mit einem Innendurchmesser D aufweist. An dem Korpus ist ein Anschlag 11 in Form eines Ringbundes angeformt, der an den Mantel 12 des Korpus 10 mit einem Zentrieransatz 13 übergeht. In dem Zwickel, in dem sich der ringförmige Zentrieransatz 13 befindet, sind diesen unterbrechend - Nocken 14 etwa rechteckigen Querschnittes angeformt, die einerseits in dem Anschlag 11 übergehen und andererseits in Längsrippen 15 auf dem Mantel 0 12, welche sich in ganzer Länge des Korpus 10 erstrecken, aber jeweils eine Querschnitts-Kontraktion 16 aufweisen, die einen Teil ihrer Längenausdehung umfaßt.A connecting element 1 according to the invention consists, as shown in Fig. 1, of a substantially hollow-cylindrical body 10 with an outer diameter d, which is dimensioned such that the body 10 can be easily inserted into an opening 31 of a first component 3, which (Fig. 2) essentially has a contour with an inner diameter D. A stop 11 in the form of an annular collar is formed on the body, which merges into the casing 12 of the body 10 with a centering projection 13. In the gusset in which the annular centering projection 13 is located, cams 14 of approximately rectangular cross-section are formed to interrupt it, which merge on the one hand into the stop 11 and on the other hand into longitudinal ribs 15 on the casing 12, which extend along the entire length of the body 10, but each have a cross-sectional contraction 16 that covers part of their longitudinal extension.
In der Fig.l ist zu erkennen, daß an dem Korpus 10 zwei Nocken 14 mit den zugehörigen Längsrippen 15, im Querschnitt einander gegenüberliegend, vorgesehen sind. Um 90° versetzt sind - ebenfalls zwei - Federstücke 17 aus dem Mantel 12 herausgeschnitten. Zu diesem Zweck sind jeweils zwei Längsschlitze 121 in den Mantel 12 eingebracht, so daß sie einen Steg 171 des Federstückes 17 einschließen. Ein Querschlitz 122 trennt das Federstück 17 von dem Anschlag 11, so daß es in Richtung der Achse 18 des Verbindungselementes 1 und zurück um eine Lasche 123 schwenkbar ist, mit der das Federstück 17 an dem Mantel 12 gebunden bleibt. Es ist zu erkennen, daß das Federstück 17 keilförmig mit in Richtung auf den Ansatz 11 zunehmendem Querschnitt ausgebildet ist.In Fig. 1 it can be seen that two cams 14 with the associated longitudinal ribs 15 are provided on the body 10, opposite one another in cross-section. Two spring pieces 17 are cut out of the casing 12, offset by 90°. For this purpose, two longitudinal slots 121 are made in the casing 12, so that they enclose a web 171 of the spring piece 17. A transverse slot 122 separates the spring piece 17 from the stop 11, so that it can be pivoted in the direction of the axis 18 of the connecting element 1 and back around a tab 123, with which the spring piece 17 remains bound to the casing 12. It can be seen that the spring piece 17 is wedge-shaped with a cross-section that increases in the direction of the attachment 11.
Eine im wesentlichen kreiszylindrische Bohrung 19 ist durch Längsnuten 191 so konturiert, daß eine bevorzugt selbstschneidende Schraube 2 bequem eindrehbar ist. Außerdem ist die Bohrung 19 teilweise eingezogen. Eine Einführungsschräge erleichtert die Einführung des Korpus 10 in die Durchbrechung 31.A substantially circular cylindrical bore 19 is contoured by longitudinal grooves 191 so that a preferably self-tapping screw 2 can be easily screwed in. In addition, the bore 19 is partially recessed. An insertion bevel makes it easier to insert the body 10 into the opening 31.
Die Durchbrechung 31 ist flankiert von Aussparungen 32, in denen entsprechend der Phase B in Fig. 2 die Nocken 14 erfindungsgemäß plaziert werden und dadurch eine Verdrehsicherung 14;32 bilden, nachdem mittels einer Einführkraft Fl das erfindungsgemäße Verbindungselement 1 (Phase C) in das erste Bauteil 3 einmontiert worden ist. Dabei werden die Federstücke 17 zunächst nach innen in Richtung auf die Achse 18 abgebogen, bis sie die Berandung der Durchbrechung 31 passiert haben, um dann in ihre ursprüngliche Anordnung zurückzufedern (Phase D). Ihre Stirnseiten 172 geraten in Anlage an das Bauteil 3, wenn dieses mittels der Schraube 2 mit einem zweiten Bauteil 4 verspannt wird. Dabei wird die durch eine Durchführung 41 in dem Bauteil 4 in das an dem ersten Bauteil 3 montierteThe opening 31 is flanked by recesses 32 in which the cams 14 are placed according to the invention in accordance with phase B in Fig. 2 and thereby form an anti-twist device 14; 32 after the connecting element 1 according to the invention (phase C) has been mounted in the first component 3 by means of an insertion force Fl. The spring pieces 17 are initially bent inwards in the direction of the axis 18 until they have passed the edge of the opening 31 and then spring back into their original position (phase D). Their end faces 172 come into contact with the component 3 when this is clamped to a second component 4 by means of the screw 2. The spring piece 17 is inserted through a passage 41 in the component 4 into the
Verbindungselement l eingeführte Schraube 2 soweit eingeschraubt, bis die Schraubkraft F2 ausreicht, daß die Stirnseiten 172 an dem Bauteil 3 anliegen und beide Bauteile 3,4 durch die Schraubkraft F2 verspannt sind. Dabei werden Differenzen in der Dicke s des Bauteiles 3 ausgeglichen, weil das Verbindungselement 1 aus Kunststoff besteht und im Bereich des Korpus 10 kontrahierbar ausgebildet ist, beispielsweise durch die oben beschriebene Querschnitts-Kontraktionen 16. Der Anschlag 11 beabstandet die Bauteile 3,4 und überdeckt die Durchbrechung 31, so daß beide Seiten der Bauteile-Verbindung gasdynamisch voneinander getrennt sind.The screw 2 inserted into the connecting element l is screwed in until the screw force F2 is sufficient for the end faces 172 to rest against the component 3 and both components 3, 4 to be clamped together by the screw force F2. Differences in the thickness s of the component 3 are compensated for because the connecting element 1 is made of plastic and is designed to be contractible in the area of the body 10, for example by the cross-sectional contractions 16 described above. The stop 11 spaced the components 3, 4 apart and covers the opening 31 so that both sides of the component connection are separated from each other by gas dynamics.
1 Verbindungselement1 connecting element
Claims (15)
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Publications (1)
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