DE102008030801A1

DE102008030801A1 - Schraubenaxialsicherung einer zu montierenden Schraube

Info

Publication number: DE102008030801A1
Application number: DE102008030801A
Authority: DE
Inventors: Thomas Spiess; Norbert Dembinski
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-06-28
Filing date: 2008-06-28
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schraubenaxialsicherung mit einem in einer Bohrung (3) eines Bauteils (1) festlegbaren und eine Schraube (4) axial sichernden Ringelement (5), wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das Ringelement (5) eine Hakeneinrichtung (11) zum Eingriff in das Gewinde (12) der Schraube (4) aufweist und/oder das Ringelement (5) eine Formschlusseinrichtung (13, 14, 15) aufweist, die mit einer zugeordneten Halteeinrichtung (19) an der Bohrung (3) des Bauteils (1) zum axialen Festlegen des Ringelements (5) in der Bohrung (3) in beide axiale Richtungen zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenaxialsicherung einer zu montierenden Schraube, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der US 7,073,997 B2 ist eine Schraubenaxialsicherung zur Vormontage einer Schraube an einem Bauteil bekannt, die eine zylindrische Hülse aufweist, an deren Innenumfang Rippen integral angeformt sind. Die Rippen sind voneinander beabstandet angeordnet und erstrecken sich vom Innenumfang unter einem spitzen Winkel zur Radialen durch die Mittelachse der Hülse radial einwärts, wobei alle Rippen in dieselbe Richtung geneigt sind. Die Innenränder der Rippen, die ebenso wie die Hülse aus einem federnden flexiblen Kunststoff gebildet sind, verlaufen in Längsrichtung der Hülse in einer solchen Anordnung, dass eine in die Hülse axial eingeschobene Schraube mit ihrem Gewindeabschnitt die Rippen flexibel in Richtung des Innenumfanges drückt und von den Rippen aufgrund ihrer federnden Vorspannung gehalten ist. Die Hülse ist in eine Bohrung eines Bauteils eingeschoben und wird dabei geringfügig gestaucht, da ihr Außendurchmesser größer als der Bohrungsdurchmesser ist. Reibungskräfte am Umfang der Hülse verhindern somit ein axiales Verschieben der Hülse in der Bohrung oder ein Herausgleiten der Hülse aus der Bohrung, wenn die Schraube in die Hülse eingeschoben wird. Die Schraube ist auf diese Weise im Verlauf der Montage des Bauteils in der Bohrung des Bauteils gesichert aufgenommen, bevor sie an einem weiteren Bauteil verschraubt wird.
Die Festlegung der Hülse in der Bohrung durch Reibschluss erfordert eine genaue und aufwendige Anpassung der Hülse an die Bohrung, damit einerseits keine zu große Einpresskraft erforderlich ist und andererseits die erforderliche Reibkraft erzeugt werden kann. Die lediglich durch Reibschluss gehaltene Schraube muss in je dem Fall sicher gehalten sein, auch wenn z. B. ein Schmierfilm auf der Schraube bzw. ihrem Gewindeabschnitt und/oder den Rippen in der Hülse vorhanden ist und damit die nötige Haltekraft fehlen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schraubenaxialsicherung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die hinsichtlich einer einfachen und zuverlässigen Festlegung der Schraube in dem Ringelement bzw. des Ringelements in der Bohrung des Bauteils verbessert ist, sowie ein Bauteil mit einer solchen Schraubensicherung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schraubenaxialsicherung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Dadurch, dass gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung das Ringelement der Schraubenaxialsicherung eine Hakeneinrichtung zum Eingriff in die Verzahnung der Schraube aufweist, ist die Schraube stets sicher in der Vormontagestellung gehalten und ist damit gegen Herausfallen aus der Bohrung gesichert. Die Hakeneinrichtung gestattet die Festlegung oder Arretierung der Schraube an jeder Stelle ihres Gewindes und somit in beliebiger axialer Stellung in der Bohrung des Bauteils. Das die zumindest eine Schraube enthaltende Bauteil ist vormontagefähig und kann mit den aufgenommenen Schrauben geliefert werden. Bei der Endmontage des Bauteiles werden folglich Verwechslungen von zu verwendenden Schrauben ausgeschlossen. Die Handhabung sowohl bei der Serienfertigung wie auch bei Einzelfertigung und im Service ist vereinfacht. Es sind keine spezifischen Serien- oder Kundendienstwerkzeuge erforderlich. Bei der Demontage des Bauteils kann die zumindest eine gesicherte Schraube in der Bohrung verbleiben. Neben einer Verliersicherung können Verwechslungen von Schrauben bei der Wiedermontage vermieden werden. Das Bauteil ist z. B. eine Ölwanne, die an einen Flansch an der Unterseite eines Verbrennungsmotors angeschraubt wird. Durch die erfindungsgemäße Schraubenaxialsicherung mit dem eine Hakeneinrichtung aufweisenden Ringele ment kann die Taktzeit z. B. bei der Montage einer Ölwanne, die z. B. mittels 16 Schrauben verschraubbar ist, erheblich reduziert werden und Montagefehler können vermieden werden.
Das Ringelement kann für beliebige Schraubengrößen und insbesondere für die Größen M6, M8 und M10 gestaltet sein.
Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung, bei der das Ringelement der Schraubenaxialsicherung eine Formschlusseinrichtung aufweist, die mit einer zugeordneten Halteeinrichtung an der Bohrung des Bauteils zum axialen Festlegen des Ringelements in der Bohrung in beide axiale Richtungen zusammenwirkt, wird eine Verbesserung der Festlegung gegenüber der bekannten Reibschlussverbindung erzielt.
Eine erfindungsgemäße Schraubenaxialsicherung gemäß einer dritten Lösung stellt eine Kombination der ersten und der zweiten Lösung dar und vereint die Vorteile beider Lösungen.
Als Hakeneinrichtung wird grundsätzlich jede Einrichtung mit zumindest einem formschlüssigen Eingriffsteil verstanden, das an einem Gewinde der Schraube in Halteeingriff festlegbar ist. Mehrere Eingriffsteile oder Haken können in einfacher, doppelter oder mehrfacher Ringform an dem Ringelement vorgesehen sein. Des Weiteren können mehrere Eingriffsteile oder Haken auch in einer spiralförmigen oder anderen Anordnung an dem Ringelement vorgesehen sein.
Vorzugsweise enthält die Hakeneinrichtung zumindest einen Haken, der an einem in radialer Richtung federelastischen Abschnitt des Ringelements und insbesondere an einer Zunge des Ringelements angeordnet ist. Der federelastische Abschnitt bzw. die Zunge weicht beim Einschieben einer Schraube zurück und federt in den Rasteingriff wieder zurück, wenn die Schraube ihre Vormontagestellung einnimmt. Wenn nur ein einziges Eingriffsteil oder Haken am Umfang des Ringelementes vorgesehen ist, kann diesem gegenüber liegend das Ringelement eine Abstützfläche aufweisen, so dass die Schraube sicher geführt ist und dem Eingriffsteil oder Haken nicht ausweichen kann.
In einer bevorzugten Gestaltung weist das Ringelement einen Basisringbereich und zumindest zwei und insbesondere vier sich vom Basisringbereich axial erstreckende und die Haken tragende Zungen auf, die insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Zungen können auch von einem Ringbereich gebildet sein, der durch radiale Einschnitte unterteilt ist.
Somit kann die Schraube bei ihrer axialen Verlagerung in unterschiedlichen Stellungen an dem Ringelement, insbesondere bei eingebautem Ringelement, rastend festgelegt werden.
Die Formschlusseinrichtung des Ringelementes kann einen ersten Bund und einen zweiten Bund am Umfang des Ringelements zum Abstützen des Ringelements an dem Bauteil bzw. an der Bohrungswand des Bauteils in axialer Richtung aufweisen. Jedoch sind auch andere formschlüssig wirkende Gestaltungen verwendbar, die die axiale Festlegung ermöglichen. Der erste Bund und/oder der zweite Bund kann bzw. können am Umfang des Ringelements vertieft oder alternativ auch erhaben gebildet sein. Insbesondere kann am Umfang des Ringelements eine Nut oder ein erhabener Ring der Formschlusseinrichtung gebildet sein, die bzw. der zum formschlüssigen Eingriff an einem Gegenstück in der Bohrung des Bauteils vorgesehen ist. Die Nut bzw. der Ring kann insbesondere im Bereich der Zungen und des Basisringbereiches gebildet sein.
Wenn jede Zunge bzw. jeder Haken stirnseitig eine außenseitige Abschrägung aufweist, wird das Einsetzen oder Einschieben des Ringelements in die Bohrung durch eine hierdurch erfolgende Zentrierung erleichtert.
Das Ringelement ist bevorzugt aus zähem Weichkunststoff und insbesondere aus PET hergestellt, jedoch sind auch andere Materialien geeignet.
Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil kann die die Halteeinrichtung für die axiale Sicherung des Ringelementes eine Formschlusseinrichtung sein, die an der Wand der Bohrung gebildet ist. Insbesondere ist die Halteeinrichtung eine ringförmige Nut oder ein ringförmiger Vorsprung oder Steg, die bzw. der mit dem Ringelement formschlüssig zusammen wirkt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels der Schraubenaxialsicherung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 in einer Schnittansicht eine Bauteilanordnung mit einem zur Montage vorgesehenen Bauteil, das zwei Bohrungen mit einer jeweiligen Schraube enthält, die darin mittels einem Ringelement in Vormontagestellung gesichert gehalten ist,
2 in drei Ansichten (axiale Rückansicht, Schnittansicht, axiale Vorderansicht) das Ringelement zum gesicherten Halten einer Schraube,
3 in Seiten- und Schnittansichten eine Schraube vor der Anordnung an dem Ringelement und
4 in einer Längsschnittansicht die Schraube in der Vormontagestellung (obere Hälfte) und in der verschraubten Stellung (untere Hälfte).
Ein Bauteil 1 (siehe 1), z. B. ein Deckel, der zum Verschließen einer Öffnung an einem andere Bauteil oder einer Baugruppe 2 vorgesehen ist, weist mehrere Bohrungen 3 auf (in 1 sind beispielhaft zwei Bohrungen dargestellt), in denen jeweils eine Schraube 4 aufgenommen und von einem Ringelement 5 in einer Vormontagestellung gesichert gehalten ist, bevor das Bauteil 1 an der Baugruppe 2 mittels der Schrauben 4 fest angebracht wird.
Das Ringelement 5 (siehe 2) weist einen Basisringbereich 6 sowie vier gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete und von Ausnehmungen 7 getrennte Zungen 8 auf, die sich vom Basisringbereich 6 parallel zur Längsachse 9 in dieselbe Richtung und in gleicher Länge erstrecken. Am freien Vorderende 10 jeder Zunge 8 ist eine Haken 11 gebildet, der sich vom Vorderende 10 der Zunge 8 einwärts erstreckt und in Draufsicht (in Richtung der Längsachse 9) einem Kreisbogen eines Kreises folgt, dessen Durchmesser derart gewählt ist, dass die Haken 11 an einem Gewinde 12 der in das Ringelement 5 eingeschobenen Schraube 4 in Eingriff sind (siehe 4).
Am Außenumfang des Ringelements 5 ist eine Nut 13 gebildet, die einerseits von einem Bund 14, der am den Haken 11 gegenüberliegenden Basisende des Ringelements 5 angeordnet ist, und andererseits von einem Bund oder Absatz 15 begrenzt ist, der an jeder Zunge 8 im Bereich ihres Vorderendes 10 gebildet ist, wobei das Vorderende 10 jeder Zunge 8 zum Umfang nach außen hin geneigt ist und als geneigter Flächenabschnitt 16 einer für alle Zungen 8 gemeinsamen und zur Längsachse 9 symmetrischen Kegelfläche gebildet ist. Die Nut 13 ist somit sowohl am Basisringbereich 6 wie auch an den Zungen 8 gebildet.
Das Ringelement 5 ist bevorzugt aus einem zähen Weichkunststoff oder thermoplastischen Kunststoff wie z. B. Polyethylen gebildet. Das Ringelement 5 ist in seiner Einbaustellung (3 und 4) in der Bohrung 3 des Bauteils 1 derart angeordnet, dass es mit seiner Basisstirnseite 17 bündig mit der die Bohrung 3 umgebenden Fläche 18 des Bauteils 1 angeordnet ist. Das Bauteil 1 enthält in der Bohrung 3 einen an die Nut 13 des Ringelementes 5 angepassten Ringvorsprung 19, an dem das Ringelement 5 axial durch den Bund 14 und den Absatz 15 gehalten ist. Bei der Montage des Ringelementes 5 wird dieses in die Bohrung 3 gedrückt, wobei die Zungen 8 an dem Ringvorsprung 19 über ihre geneigten Flächenabschnitte 16 flexibel und federelastisch nach innen gedrückt werden und anschließend in der Endstellung des Ringelements 5 nach außen gegen die Innenwand der Bohrung 3 zurückschnappen, so dass der Absatz 15 jeder Zunge 8 am Ringvorsprung 19 in einem Rasteingriff verrastet ist. Ein Klickgeräusch beim Zurückschnappen oder Einklicken der Zungen 8 kann die korrekte Montagestellung anzeigen.
Die Ausnehmungen 7 zwischen den Zungen 8 können derart gebildet sein, dass jede der beiden den Ausnehmungen 7 zugewandten Seitenflächen 20 jeder Zunge 8 in einer die Längsachse 9 enthaltenden Ebene 21 (in 2 beispielhaft eingezeichnet) liegt.
Die Schraube 4 wird in das vormontierte Ringelement 5 z. B. in ihre in 1 und 4 (obere Hälfte) dargestellte Vormontagestellung eingeschoben, wobei die Haken 11 der flexibel nach außen gedrückten Zungen 8 über das Gewinde 12 der Schraube 4 entlang gleiten, bis die Schraube 4 ihre gewünschte Vormontagestellung erreicht hat (z. B. die Stellung gemäß der oberen Hälfte der Schraube in 4). Die Haken 11 greifen dann in das Gewinde 12 ein, wenn der Schraubenschaft an dieser Stelle ein Gewinde 12 enthält, oder sie liegen auf dem ohne Gewinde 12 gebildeten Schraubenschaft an (siehe 4, untere Hälfte der Schraube 4).
Das Ringelement 5 ist in seiner Größe an beliebige Schraubengrößen anpassbar und kann z. B. für die Größen M6, M8 und M10 gestaltet sein.
Das Bauteil 1 kann z. B. eine Ölwanne sein, die an einem Flansch eines Motors mittels einer Vielzahl von Schrauben befestigt ist. Wenn die Ölwanne z. B. bei einer Inspektion oder einer Reparatur vom Motor entfernt wird, verbleiben die gelösten Schrauben an der Ölwanne in ihren Bohrlöchern in zurückgezogener Vormontageposition, so dass sie gegen Herausfallen und Verlieren gesichert sind. Bei der Wiedermontage der Ölwanne müssen daher keine neue Schrauben eingesetzt werden, so dass der Zeitaufwand reduziert wird, Verwechslungsmöglichkeiten entfallen und insbesondere auch bei Verwendung unterschiedlicher Schraubengrößen oder Schraubentypen der Montageprozess vereinfacht wird. Folglich ergibt sich eine Taktzeitreduzierung bei der Montage, Montagefehler werden reduziert und teure Prozessverfahren und Fertigungseinrichtungen beim Fügen größerer Baumodule können vermieden werden.

1: Bauteil
2: Baugruppe
3: Bohrung
4: Schraube
5: Ringelement
6: Basisringbereich
7: Ausnehmung
8: Zunge
9: Längsachse
10: Vorderende
11: Haken
12: Gewinde
13: Nut
14: Bund
15: Absatz
16: Flächenabschnitt
17: Basisstirnseite
18: Fläche
19: Ringvorsprung
20: Seitenfläche
21: Ebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 7073997 B2 [0002]

Claims

Schraubenaxialsicherung mit einem in einer Bohrung eines Bauteils festlegbaren und eine Schraube axial sichernden Ringelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (5) eine Hakeneinrichtung (11) zum Eingriff in das Gewinde (12) der Schraube (4) aufweist und/oder dass das Ringelement (5) eine Formschlusseinrichtung (13, 14, 15) aufweist, die mit einer zugeordneten Halteeinrichtung (19) an der Bohrung (3) des Bauteils (1) zum axialen Festlegen des Ringelements (5) in der Bohrung (3) in beide axiale Richtungen zusammen wirkt.
Schraubenaxialsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hakeneinrichtung zumindest einen Haken (11) aufweist, der an einem in radialer Richtung federelastischen Abschnitt des Ringelements (5) und insbesondere an einer Zunge (8) des Ringelements (5) angeordnet ist.
Schraubenaxialsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (5) einen Basisringbereich (6) und zumindest zwei und insbesondere vier sich vom Basisringbereich (6) axial erstreckende und die Haken (11) tragende Zungen (8) aufweist.
Schraubenaxialsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (4) bei ihrer axialen Verlagerung in unterschiedlichen Stellungen an dem Ringelement (5), insbesondere bei eingebautem Ringelement (5), rastend festlegbar ist.
Schraubenaxialsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusseinrichtung einen ersten Bund (14) und einen zweiten Bund (15) am Umfang des Ringelements (5) zum Abstützen des Ringelements (5) in axialer Richtung aufweist.
Schraubenaxialsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bund (14) und/oder der zweite Bund (15) am Umfang des Ringelements (5) vertieft gebildet ist bzw. sind.
Schraubenaxialsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bund (14) und/oder der zweite Bund (15) am Umfang des Ringelements (5) erhaben gebildet ist bzw. sind.
Schraubenaxialsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Ringelements (5) eine Nut (13) der Formschlusseinrichtung gebildet ist.
Schraubenaxialsicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (13) im Bereich der Zungen (8) und des Basisringbereichs (6) gebildet ist.
Schraubenaxialsicherung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zunge (8) stirnseitig eine außenseitige Abschrägung (16) aufweist.
Schraubenaxialsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (5) aus zähem Weichkunststoff, insbesondere aus PET, besteht.
Bauteil mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Ringelements einer Schraubenaxialsicherung, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) eine Halteeinrichtung (19) zum Festlegen des in der Bohrung (3) aufgenommenen Ringelements (5) der nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gebildeten Schraubenaxialsicherung aufweist.
Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (19) eine Formschlusseinrichtung ist, die an der Wand der Bohrung (3) gebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung eine ringförmige Nut oder ein ringförmiger Vorsprung (19) oder Steg ist.