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Die
Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zum Verbinden zweier Profilstäbe, wobei
jeder der Profilstäbe
an mindestens einer Außenseite
eine parallel zur Stabachse verlaufende hinterschnittene Längsnut aufweist,
wobei zumindest der erste Profilstab aus Metall besteht und mit
dem zweiten Profilstab über
einen Schraubverband befestigt ist, der eine Verbindungsschraube
umfasst, welche einen Schraubenkopf aufweist, eine axiale Länge L1 ohne Schraubenkopf
besitzt, durch eine Längsbohrung des
lichten Innendurchmessers D2 eines mit einem Außengewinde in der Längsnut des
ersten Profilstabes befestigten, im Wesentlichen zylindrischen ersten
Widerlagerstückes
mit axialer Länge
L2 < L1 geführt und
mit einer in der Längsnut
des zweiten Profilstabes angeordneten Schraubenmutter in der Weise
verschraubt ist, dass die Verbindungsschraube mit ihrem Schraubenkopf
an das der Schraubenmutter abgewandte Ende des ersten Widerlagerstückes anschlägt.
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Derartige
Verbindungssysteme werden zum Aufbau von Gerüsten oder Gestellen aus Profilstäben, insbesondere
aus Aluminiumprofilleisten, eingesetzt. Dabei wird jeweils in eine
hinterschnittene Längsnut
eines Profilstabes eine Schraubenmutter eingeführt, die eine entsprechend
der Längsnut
geformte Außenkontur
aufweist und in dieser in axialer Richtung verschiebbar oder einschraubbar
ist.
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Sollen
die beiden zu verbindenden Profilstäbe rechtwinklig aufeinander
treffen, so dass im verbundenen Zustand der beiden Profilstäbe der erste Profilstab
mit einem axialen Ende an der Außenseite der Längsnut des
zweiten Profilstabes radial zu dessen Längsachse anliegt und mit diesem
dann über den
Schraubverband befestigt ist, wird bei der Montage die Verbindungsschraube
durch die Längsbohrung
des ersten Widerlagerstückes
geführt
und mit einer in der Längsnut
des zweiten Profilstabes angeordneten Schraubenmutter in Form eines
so genannten Nutensteines verschraubt. Genauer gesagt wird in das
Innengewinde dieses Nutensteines, der in der Regel eine Kugelfixierung
aufweist, die mit einem entsprechenden Außenprofil versehene Verbindungsschraube
eingeschraubt, nachdem sie durch die hinterschnittene Längsnut des
zweiten Profilstabes gesteckt wurde. Der Schraubenkopf der Verbindungsschraube
schlägt
am Ende des Einschraubvorgangs an das zylindrische erste Widerlagerstück an, welches
zwischen dem Nutenstein und dem Schraubenkopf am Ende der Längsnut des
radial an den zweiten Profilstab angesetzten ersten Profilstabes befestigt
ist.
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Um
eine feste Verbindung mit dem zweiten Profilstab zu erhalten, wird
nach der
DE 102 00
964 A1 ein passendes Gewinde in die Längsnut des ersten Profilstabes
eingeschnitten und in dieses Gewinde das erste Widerlagerstück mit seinem
Außengewinde
eingeschraubt.
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Nach
der Lehre der eingangs zitierten
EP 0 458 069 B1 hingegen wird als erstes
Widerlagerstück eine
Gewindehülse
mit selbst schneidendem Außengewinde
und insbesondere einer Schneidkanten bildenden Querausnehmung eingeschraubt,
wobei sich eben ein Gewinde in dem entsprechenden Abschnitt des
ersten Profilstabes durch spanende Materialabhebung bildet. Gegenüber der
DE 102 00 964 A1 werden
damit die beiden Arbeitsgänge
des Einschneidens eines Gewindes in den ersten Profilstab und des
anschließenden
Einschraubens des ersten Widerlagerstücks zu einem einzigen Arbeitsgang
zusammengefügt,
nämlich
dem Eindrehen des ersten Widerlagerstücks mit selbst schneidendem
Außengewinde.
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Nachteilig
bei dem Befestigungssystem nach der
EP 0 458 069 B1 ist jedoch der relativ aufwändige Aufbau
und die dadurch höheren
Kosten bei der Herstellung des ersten Widerlagerstücks, da
auf jeden Fall eine Querbohrung erforderlich ist, welche Schneidkanten
bildet und ein Schneiden in das Metallprofil ermöglicht. Weiterhin nachteilig
ist das Abtragen von Material bei diesem Schneidevorgang, wodurch
einerseits die Wandung des betreffenden ersten Profilstabes in diesem
Bereich geschwächt wird,
andererseits das ausgeschnittene Material entfernt werden muss oder
funktionsmindernd unkontrolliert in der Profilnut liegen bleibt.
Außerdem
müssen
der äußere Kerndurchmesser
des selbst schneidenden Gewindes bei dem ersten Widerlagerstück nach
der
EP 0 458 069 B1 sowie
die dazugehörigen Gewindeflanken,
um effektiv greifen und schneiden zu können, so stark ausgeprägt sein,
dass beim Vorgang des Einführens
des ersten Widerlagerstücks der
gesamte Außendurchmesser
des ersten Profilstabs in diesem Bereich ausgedehnt wird. Damit
wird aufgrund dieses bekannten Aufbaus des ersten Widerlagerstücks die
Stabilität
des Schraubverbands insgesamt gemindert, was sich insbesondere auf
den Halt unter Zug und die gegen das Ausreißen des ersten Widerlagerstücks aufzubauenden
Gegenkräfte nachteilig
auswirkt. Außerdem
wird für
das Eindrehen aufgrund des Gewindeschneidvorganges ein erheblicher
Kraftaufwand erforderlich, was oft dazu führt, dass das erste Widerlagerstück nicht
gerade und koaxial in den ersten Profilstab eingebracht wird, sondern
mit seiner Achse am Ende unter einem Winkel zur Achse des ersten
Profilstabs verläuft.
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Die
oben beschriebenen Nachteile werden bei einem Schraubverband gemäß der ebenfalls
eingangs zitierten
EP
1 589 236 B1 dadurch vermieden, dass das Außengewinde
des ersten Widerlagerstückes
als selbstformendes Gewinde ohne Schneidkanten gestaltet ist, und
dass der Außendurchmesser
des ersten Widerlagerstückes
dem Querschnitt der hinterschnittenen Längsnut des ersten Profilstabes
so angepasst ist, dass das erste Widerlagerstück beim Eindrehen in diese
Längsnut
durch nicht-spanende, verdichtende Materialverdrängung in der Längsnut ein
Gegengewinde formt.
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Ein
Problem bleibt allerdings bei dieser – eigentlich schon ziemlich
guten – Lösung noch
bestehen: Wenn nämlich
die beiden Profilstäbe
nicht rechtwinklig zueinander, sondern in axialer Richtung fluchtend „auf Stoß" miteinander verbunden
werden sollen, kann als Schraubenmutter in der hinterschnittenen
Längsnut
des zweiten Profilstabes nicht der oben beschriebene, in der Nut
frei laufende Nutenstein verwendet werden. Vielmehr muss in diesem
Fall ein anderes Element als Gegenstück für die Verbindungsschraube eingesetzt
werden, welches in der Längsnut
des zweiten Profilstabes nicht frei beweglich, sondern fest und
starr mit dieser verbunden ist. Hierzu ist es bereits an sich bekannt,
ein zweites Widerlagerstück
zu verwenden, das ähnlich
dem ersten Widerlagerstück
hülsenförmig und
mit einem Außengewinde
aufgebaut ist, jedoch im Gegensatz zu den bisher verwendeten ersten
Widerlagerstücken
ein durchgehendes Innengewinde aufweist, in welches die Verbindungsschraube
eingeschraubt werden kann.
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Da
nun aber die beiden Arten von Widerlagerstücken einander äußerlich
recht ähnlich
sehen, kommt es nicht selten vor, dass das – für den beabsichtigten Zweck – „falsche" Widerlagerstück in die entsprechende
Längsnut
des jeweiligen Profilstabes eingeschraubt wird, was hinterher nur
bedingt rückgängig gemacht
werden kann, da ja dann bereits eine Verformung und gegebenenfalls
auch ein erheblicher Materialabtrag im Bereich der Einschraubstelle
in der entsprechenden Längsnut
vorliegt.
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Ein
weiteres Problem – sowohl
bei rechtwinkliger Verbindung der beiden Profilstäbe als auch
bei einer Anlage auf Stoß – besteht
darin, dass VOR der Montage des ersten Widerlagerstückes in
der Längsnut
des ersten Profilstabes die später
mit der Schraubenmutter in der entsprechenden Längsnut des zweiten Profilstabes
zu verschraubende Verbindungsschraube durch die Längsbohrung
des ersten Widerlagerstückes
hindurch geführt
werden muss. Ein nachträgliches
Einlegen der Verbindungsschraube in die Längsnut des ersten Profilstabes
ist nämlich
nicht mehr möglich,
weil die Verbindungsschraube mit ihrem im Normalfall relativ „dicken" Schraubenkopf nicht
radial von außen
durch die hinterschnittene Längsnut
passen würde.
Wurde also das erste Widerlagerstück OHNE vorher eingelegte Verbindungsschraube
in die Längsnut
des ersten Profilstabes eingeschraubt, muss das erste Widerlagerstück zwangsläufig wieder
aus der Längsnut
entfernt werden. Wie aber bereits oben im Zusammenhang mit dem Einführen eines „falschen" Widerlagerstückes diskutiert
wurde, ist der Vorgang nur bedingt reversibel, weil die entsprechende
Längsnut
an der Einschraubstelle dann bereits unwiederbringlich deformiert
und meistens in ihrem Gefüge
mehr oder weniger stark geschwächt
ist. Auf jeden Fall ist aber die durch eine solche „Nachlässigkeit" verursachte Nacharbeit
recht aufwändig
und unerwünscht.
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Aus
der
DE 198 33 606
A1 sind stiftförmige Befestigungssysteme,
insbesondere Schrauben- und Gewindestiftverbindungen bekannt, die
wenigstens ein elastisches Element aufweisen, welches im Sinne einer
Vormontage ein wenigstens teilweise in eine Öffnung eines Befestigungssystemteils
eingeführtes Befestigungselement
gegen Herausrutschen sichert, bevor die eigentliche Montage des
Befestigungssystems – die
Endmontage – ausgeführt wird.
Das in dem Befestigungssystemteil vormontierte Befestigungselement
kann also als Montageeinheit mit dem Endmontagebefestigungssystem
verbunden werden. Das "elastische
Element" aus
DE 198 33 606 A1 kann
durch Abziehen oder Anschrauben von dem Befestigungselement gelöst werden
und übernimmt mithin
die Funktion eines „lösbaren Fixiermittels", wie es in der
EP 1 598 563 B1 für den Fall
eines genau gattungsgemäßen Befestigungssystems
der eingangs beschrieben Art offenbart wird. Sowohl
EP 1 598 563 B1 als auch
DE 198 33 606 A1 beschäftigen sich
mit der Problematik einer Verliersicherung zwischen einer Schraube
und einem Befestigungssystemteil (Gewindehülse oder Mutter) zur Vermeidung des
Herausfallens der Schraube aus dem Befestigungssystemteil. Darüber hinaus
sind auch aus vielen weiteren Druckschriften – beispielsweise aus
DE 195 34 034 A1 ,
DE 195 23 932 A1 oder
EP 1 061 272 A1 – Systeme
bekannt, bei denen Schrauben über lösbare Fixiermittel
vormontiert sind.
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Als
nachteilig bei allen diesen bekannten vormontierten Einheiten erweist
sich die zwangsläufige Verwendung
eines lösbaren
Fixiermittels als gesondertes Element. Letzteres ist zum einen ein
unerwünschter
Kostenfaktor, weil das Element eigens beschafft und zwischen Verbindungsschraube
und Widerlagerstück
montiert werden muss. Wird die Vormontage des lösbaren Fixiermittels vergessen,
wird wiederum der gewünschte
Effekt einer unverlierbar vormontierten Einheit von Verbindungsschraube
und Widerlagerstück
nicht erzielt. Zum anderen sind viele der vorgeschlagenen Lösungen auch
deswegen problematisch, weil das lösbare Fixiermittel mit einem gewissen
Kraftaufwand beim Einschrauben der Verbindungsschraube in die Schraubenmutter „gelöst" – also in der Regel durchbrochen – werden
muss. Falls das Fixiermittel – aus
welchen Gründen
auch immer – zu
fest zwischen Verbindungsschraube und Widerlagerstück sitzt,
ist der weitere Montagevorgang blockiert oder es muss eine viel
zu hohe „Lösekraft" aufgewendet werden,
was wiederum zu Beschädigungen
an anderen Stellen des Befestigungssystems führen kann. Drittens schließlich bestehen
die meisten bekannten „lösbaren Fixiermittel" aus Kunststoff-Klemmteilen,
die in irgendeiner Form nach Gebrauch wieder entsorgt werden müssen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein gattungsgemäßes Befestigungssystem
mit den eingangs beschriebenen Merkmalen mit möglichst einfachen Mitteln dahin
gehend zu verbessern, dass die oben beschriebenen Nachteile beim
Einfügen
einer Schraubenmutter der „falschen Art" in Längsnut des
zweiten Profilstabes sowie beim Vergessen des Einlegens der Verbindungsschraube in
das erste Widerlagerstück
vor dessen Fixierung in der Längsnut
des ersten Profilstabes vermieden werden, ohne sich jedoch damit
die weiteren, oben geschilderten Nachteile der Verwendung von „lösbaren Fixiermitteln" einzuhandeln.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe auf ebenso überraschend
einfache wie wirkungsvolle Art und Weise dadurch gelöst, dass
das erste Widerlagerstück
ein passend zum Außengewinde
der Verbindungsschraube gewähltes
Innengewinde mit axialer Länge
l2 ≤ L2 und
einem lichten Innendurchmesser d2 ≤ D2
aufweist, und dass die Verbindungsschraube zwischen ihrem Schraubenkopf
und ihrem Außengewinde
einen gewindefreien Schaftabschnitt mit axialer Länge l1 > l2 und maximalem Außendurchmesser
d1 < d2 aufweist.
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Auf
diese Weise können
einerseits bei einer Montage der beiden zu verbindenden Profilstäbe auf Stoß für das erste
Widerlagerstück
und die Schraubenmutter die gleichen Teile, nämlich jeweils die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Gewindehülse
mit Innengewinde, eingesetzt werden, ohne dass es noch zu Verwechslungen
der Teile kommen kann, wobei dieses spezielle Widerlagerstück ohne
weiteres auch zur radialen Montage des ersten Profilstabes am zweiten
verwendbar ist. Andererseits wird durch einfaches Einschrauben der
Verbindungsschraube in das Innengewinde des ersten Widerlagerstückes eine
Montageeinheit erhalten, ohne dass es dazu eines weiteren Elementes
in Form eines „lösbaren Fixiermittels" bedarf.
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Besonders
bevorzugt sind Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Befestigungssystems, bei
denen die axiale Länge
l2 des Innengewindes des ersten Widerlagerstücks kleiner oder gleich einem Drittel
der axialen Gesamtlänge
L2 des ersten Widerlagerstücks
ist. Dann kann die Länge
l1 des gewindefreien Schaftabschnitts, die ja im Extremfall bei
einem durchgehenden Innengewinde (l2 = L2) sogar größer als
die Gesamtlänge
L2 des ersten Widerlagerstückes
sein müsste,
entsprechend kleiner gewählt
werden, was letztlich auch die Gesamtlänge L1 der Verbindungsschraube
(ohne Schraubenkopf) reduziert und damit deren Handlichkeit und
Handhabbarkeit erhöht.
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In
der Regel wird es ausreichen, wenn das Innengewinde des ersten Widerlagerstücks maximal 5,
vorzugsweise sogar weniger als 5 volle Gewindegänge enthält.
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Bei
Widerlagerstücken
mit nicht durchgehendem Innengewinde kann die Vormontage von Verbindungsschraube
und Widerlagerstück
dadurch sichergestellt werden, dass der lichte Innendurchmesser d2
des Innengewindes kleiner ist als der lichte Innendurchmesser D2
der Längsbohrung
des ersten Widerlagerstückes,
so dass die Verbindungsschraube nach dem Durchschrauben durch das
Innengewinde des Widerlagerstückes
dann bequem durch den gewindefreien Teil der Längsbohrung des Widerlagerstückes geschoben
werden kann.
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Das
Einsetzen des ersten Widerlagerstückes wird bei weiteren bevorzugten
Ausführungsformen der
Erfindung dadurch erleichtert, dass das erste Widerlagerstück an seinem
der Schraubenmutter abgewandten Ende eine sternförmige Aussparung zur Aufnahme
eines Torx® Antriebs
für die
Montage des ersten Widerlagerstückes
in der Längsnut
des ersten Profilstabes aufweist.
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Bei
Widerlagerstücken
mit nicht durchgehendem Innengewinde muss dann die sternförmige Aussparung
an dem dem Innengewinde gegenüberliegenden
Ende des ersten Widerlagerstücks
vorgesehen sein.
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Besonders
bevorzugt ist eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, bei der das erste Widerlagerstück an seinem der Schraubenmutter
abgewandten Ende über
eine axiale Länge
l, die zwischen 5% und 30%, vorzugsweise etwa 20% der Gesamtlänge L des
ersten Widerlagerstückes
beträgt,
kein Außengewinde
trägt.
Dieser gewindefreie Teil des hülsenförmigen Widerlagerstücks kann
beim Einführen
des ersten Widerlagerstücks
in die Längsnut
des Profilstabs als Zentrierdorn eingesetzt werden, was eine exakte
achszentrierte Längsführung erleichtert.
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Bei
Weiterbildungen dieser Ausführungsform,
die wiederum ein erstes Widerlagerstück mit nicht durchgehendem
Innengewinde aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn der Abschnitt,
an dem das erste Widerlagerstück
kein Außengewinde
trägt,
an dem Ende des ersten Widerlagerstücks angeordnet ist, an dem
auch das Innengewinde vorgesehen ist, damit die Funktion des außengewindefreien
Abschnitts als „Einführungspilot" genutzt werden kann.
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In
der Praxis haben sich geometrische Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Befestigungssystems
als günstig
erwiesen, bei denen die axiale Länge
l1 des gewindefreien Schaftabschnitts der Verbindungsschraube ungefähr zwei
Drittel der Gesamtlänge
L1 der Verbindungsschraube ohne Schraubenkopf beträgt.
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Um
einen festen Halt des Schraubverbands Verbindungsschraube-Schraubenmutter
zu gewährleisten,
umfasst bei bevorzugten Weiterbildungen dieser Ausführungsformen
das Außengewinde
der Verbindungsschraube mindestens 5, vorzugsweise etwa 10 Gewindegänge.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Befestigungssystems
zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindungsschraube an ihrem
dem Schraubenkopf gegenüber
liegenden axialen Ende eine Bohrspitze oder einen Dorn aufweist.
Die Bohrspitze bohrt sich beim Anziehen der Verbindungsschraube
in den Nutgrund des zweiten Profilstabes und sichert zusätzlich gegen
Verrutschen bei Schubbelastung. Weiter kann damit eine elektrische
Leitfähigkeit
hergestellt werden, weil durch die Bohrspitze die meistens bei Aluminium-Profilstäben vorhandene
Eloxalschicht zerstört wird.
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Bei
einer ersten Klasse von erfindungsgemäßen Befestigungssystemen liegt
der erste Profilstab im verbundenen Zustand der beiden Profilstäbe mit einem
axialen Ende auf Stoß an
einem axialen Ende des zweiten Profilstabes an, wobei die Längsnut des zweiten
Profilstabes koaxial zur Längsnut
des ersten Profilstabes angeordnet ist: Hier ist vorzugsweise die Schraubenmutter
als zweites Widerlagerstück
mit Außen-
und Innengewinde ausgeführt.
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Besonders
bevorzugte Weiterbildungen dieser Ausführungsformen zeichnen sich
dadurch aus, dass die Schraubenmutter exakt denselben Aufbau aufweist
wie das erste Widerlagerstück
und somit nur ein einziges Element für beide Funktionen vorgehalten
werden muss.
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Bei
einer alternativen Klasse von erfindungsgemäßen Befestigungssystemen liegt
der erste Profilstab im verbundenen Zustand der beiden Profilstäbe mit einem
axialen Ende an der Außenseite
der Längsnut
des zweiten Profilstabes radial zu dessen Längsachse an. Hier ist die Schraubenmutter
bevorzugt als Nutenstein ausgeführt.
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Vorteilhaft
sind auch Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Befestigungssystems,
bei denen der Schraubenkopf der Verbindungsschraube einen Sechskantförmigen Hohlraum
zur Betätigung
der Verbindungsschraube – beispielsweise
mit einem Imbuswerkzeug – aufweist.
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Bei
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
ist entweder das Außengewinde
des ersten Widerlagerstücks
ein Rechtsgewinde und das Außengewinde
der Verbindungsschraube sowie das Gewinde der Schraubenmutter jeweils
ein Linksgewinde, oder umgekehrt ist das Außengewinde des ersten Widerlagerstücks ein Linksgewinde
und das Außengewinde
der Verbindungsschraube sowie das Gewinde der Schraubenmutter jeweils
ein Rechtsgewinde. Dadurch wird ein unbeabsichtigtes Herausdrehen
des ersten Widerlagerstücks
aus der Längsnut
des ersten Profilstabes oder eines evtl. eingesetzten zweiten Widerlagerstücks aus
der Längsnut
des zweiten Profilstabes beim Anziehen der Verbindungsschraube in
die Schraubenmutter zuverlässig
verhindert.
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Eine
ganz besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Außengewinde
des ersten Widerlagerstückes
als selbst formendes Gewinde ohne Schneidkanten gestaltet ist, und
dass der Außendurchmesser
des ersten Widerlagerstückes
dem Querschnitt der hinterschnittenen Längsnut des ersten Profilstabes
so angepasst ist, dass das erste Widerlagerstück beim Eindrehen in diese
Längsnut
durch nicht-spanende, verdichtende Materialverdrängung in der Längsnut ein
Gegengewinde formt. Die Verwendung eines selbstformenden Gewindes
bei Widerlagerstücken
in gattungsgemäßen Befestigungssystemen
ist, wie oben beschrieben, bereits aus der eingangs zitierten
EP 1 589 236 B1 an
sich bekannt. Aufgrund des Einsatzes eines formenden anstelle eines
selbst schneidenden Gewindes wird das aufwändige Anbringen einer Querausnehmung
zur Ausbildung von Schneidkanten im ersten Widerlagerstück überflüssig. Außerdem wird
nunmehr der Gewindeabschnitt für
das erste Widerlagerstück
nicht spanend und unter Materialabtrag geschnitten, sondern durch
lokale verdichtende Materialverdrängung in der Längsnut eingeformt.
Dadurch wird eine Verbindung mit deutlich gesteigerter Festigkeit
des Profilstabs in diesem Bereich erzeugt, da die Bearbeitung drückend und nicht
spanend erfolgt. Außerdem
wird durch den bei einer selbst formenden Hülse geringeren Kerndurchmesser
des Außengewindes
viel weniger Druck auf die Innenseiten der Längsnut ausgeübt, sodass
sich der Profilstab in diesem Bereich erheblich weniger in radialer
Richtung ausdehnt und somit eine größere Festigkeit behält.
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Bei
Teilen aus thermoplastischen Kunststoffen ist der Einsatz von selbstformenden
Schrauben an sich bekannt (siehe beispielsweise die Firmendruckschrift „ATI 1114
d, e" mit dem Titel „Selbstformende
Schrauben für
thermoplastische Kunststoffe" der
Firma Bayer AG aus dem Jahre 1997).
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Befestigungssystems, bei
der das Außengewinde
des ersten Widerlagerstückes
ein einsatzgehärtetes
Walzgewinde ist. Damit können
besonders gute Ergebnisse beim Einformen des Gewindes in der Längsnut des
Profilstabs erreicht werden.
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Um
eine besonders große
Schraubengröße für den Schraubverband
benutzen zu können,
wird bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Verhältnis des
Außendurchmessers des
ersten Widerlagerstückes
zum Durchmesser seiner Längsbohrung
kleiner als 1,5, vorzugsweise ungefähr 1,45 gewählt. Wie oben erwähnt, kann
im Gegensatz zu einem selbst schneidenden Außengewinde ein selbst formendes
Außengewinde
mit erheblich geringeren radialen Ausmaßen hergestellt werden, wodurch
die Längsbohrung
auch einen viel größeren Durchmesser
aufweisen kann. Dieses wiederum ermöglicht den Einsatz von Verbindungsschrauben
eines größeren Durchmessers,
was im Endeffekt die Festigkeit des Schraubverbandes in nicht-linearer Weise
ganz erheblich erhöht.
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Daher
ist auch eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Befestigungssystems
bevorzugt, bei der das Außengewinde
des ersten Widerlagerstückes
ein Verhältnis
von Außendurchmesser
zu Kerndurchmesser < 1,2,
vorzugsweise ungefähr
1,1 aufweist. Neben der Möglichkeit
zur Schaffung einer Längsbohrung
mit größerem Durchmesser
wird hierdurch auch Material und Gewicht am ersten Widerlagerstück eingespart,
ohne dass die für
die Erfindung wesentlichen Funktionen, insbesondere das verdichtende
Anformen eines Gewindes im Profilstab, beeinträchtigt würden.
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Vorteilhaft
ist auch eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Gewindegänge des Außengewindes des ersten Widerlagerstückes eine
Flankensteilheit von mindestens 50%, vorzugsweise etwa 60% aufweisen.
Hierdurch wird einerseits eine äußerst exakte
Längsführung in
der Achse des Nutkanals erreicht, wodurch ein gleichmäßig exaktes
und achszentriertes Gewinde geformt wird, andererseits wird lokal
eine sehr hohe Verdichtung des bei der Materialverformung verdrängten Metalls
im Bereich des anzuformenden Gewindes erzielt.
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Zum
besseren Zentrieren des ersten Widerlagerstücks bei seiner Montage ist
bei einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, dass das erste Widerlagerstück sich
von seinem der Schraubenmutter zugewandten Ende zu seinem der Schraubenmutter
abgewandten Ende hin konisch verjüngt, vorzugsweise mit einer
Konizität
von etwa 0,1.
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Vorteilhaft
weist das Außengewinde
des ersten Widerlagerstückes
zwischen 5 und 10, vorzugsweise etwa 8 Gewindegänge pro Zentimeter axialer Länge auf.
In diesem Bereich lassen sich die besten Ergebnisse beim Anformen
des gewünschten
Gewindes in der Längsnut
des Profilstabs erzielen.
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Bevorzugt
wird zumindest der erste Profilstab des erfindungsgemäßen Befestigungssystems, in
dessen Längsnut
mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
ersten Widerlagerstück
ein Gewinde eingeschnitten oder besser noch eingeformt werden soll,
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Das erste
Widerlagerstück
selbst kann aus Stahl, vorzugsweise getempertem bzw. angelassenem
Stahl, aufgebaut sein.
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Um
eine größere Dehnung
des ersten Widerlagerstückes
beim Eindrehen in die Längsnut
des ersten Profilstabes aufgrund von Reibungswärme zu vermeiden, wird bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung das Außengewinde des
ersten Widerlagerstückes
vor dem Eindrehen mit einer geeigneten Gleitbeschichtung versehen.
Dadurch können
die Eindrehkräfte
relativ gering gehalten und ein Spanen beim Eindrehen des ersten
Widerlagerstückes
sicher verhindert werden. Typischerweise wird die Gleitbeschichtung
auf der Basis von Öl,
insbesondere dem im Handel unter dem Markennamen OKS 1300® erhältlichen
Silikon freien Gleitöl aufgebaut
sein. Für
besondere Anwendungen kann die Gleitbeschichtung aber auch auf der
Basis von Graphit und/oder MbS2 und/oder
Silikon aufgebaut sein. Die Gleitbeschichtung wird entweder vor
dem Eindrehen des ersten Widerlagerstückes auf das Außengewinde
aufgesprüht
oder mittels Tauchbeschichtung aufgebracht.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Befestigungssystems
ist das Außengewinde
des ersten Widerlagerstückes
als „Self-Lock"-Gewinde ausgeführt. Diese Gewindeart
bietet eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Herausdrehen des ersten
Widerlagerstückes aus
dem ersten Profilstab.
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Bevorzugt
ist auch eine Ausführungsform der
Erfindung, bei der zwischen dem Schraubenkopf der Verbindungsschraube
und dem ersten Widerlagerstück
eine Federscheibe angeordnet ist. Auch dadurch kann ein unbeabsichtigtes
Herausdrehen des ersten Widerlagerstückes aus der Profilnut beim
Anzug der Verbindungsschraube verhindert werden. Außerdem wird
die Verbindung auf diese Weise auch bei starken Vibrationen nicht
gelöst.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform schließlich zeichnet
sich dadurch aus, dass die Verbindungsschraube eine M8-Schraube, vorzugsweise
mit einer Länge
zwischen 30 und 50mm, insbesondere 40mm, ist, und dass die Federscheibe
einen Innendurchmesser zwischen 8,0 und 8,3mm, vorzugsweise 8,1mm,
einen Außendurchmesser
zwischen 9,8 und 10,3mm, vorzugsweise 9,9mm, sowie eine Scheibendicke
zwischen 0,1 und 2,0mm, vorzugsweise 1,0mm aufweist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand
der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten
zeigt, sowie aus den Ansprüchen.
Die einzelnen Merkmale können
je einzeln für
sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten
der Erfindung verwirklicht sein.
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In
der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, welche in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische, halbgeschnittene Seitenansicht auf einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Befestigungssystems
mit „auf Stoß" aneinander liegenden
Profilstäben;
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2 eine
schematische, halbgeschnittene Seitenansicht auf einer zweiten Ausführungsform
mit rechtwinklig auf den zweiten Profilstab auftreffendem ersten
Profilstab;
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3a einen
schematischen Längsschnitt durch
ein erfindungsgemäß modifiziertes
Widerlagerstück;
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3b eine
Draufsicht auf das Widerlagerstück
nach 3a; und
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4 einen
schematischen Längsschnitt durch
eine erfindungsgemäß modifizierte
Verbindungsschraube.
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Die
in 1 gezeigte Ausführungsform einer ersten Klasse
von erfindungsgemäßen Befestigungssystemen
umfasst jeweils einen ersten Profilstab 1 aus Metall, insbesondere
Aluminium, der mit einer parallel zur Stabachse verlaufenden hinterschnittenen
Längsnut
ausgeführt
ist. Der erste Profilstab 1 trifft koaxial („auf Stoß") auf einen in dieser
Ausführungsform
gleichartig aufgebauten zweiten Profilstab 2' und ist mit diesem über einen
Schraubverband befestigt, welcher eine Verbindungsschraube 3 umfasst,
die durch eine Längsbohrung 5 eines
im Wesentlichen zylindrischen ersten Widerlagerstückes 4 mit
Außengewinde 6 geführt und
mit einer in diesem Ausführungsbeispiel
als zweites Widerlagerstück ausgeführten Schraubenmutter 7' verschraubt
ist, welche ihrerseits in der Längsnut
des zweiten Profilstabes 2' verankert,
genauer gesagt ebenfalls verschraubt ist. Dabei schlägt der Schraubenkopf 8 der Verbindungsschraube 3 gegen
das der Schraubenmutter 7' abgewandte
Ende des ersten Widerlagerstückes 4,
welches wiederum – auch
durch Verschraubung – fest
in der Längsnut
des ersten Profilstabes 1 verankert ist.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
einer alternativen Klasse von erfindungsgemäßen Befestigungssystemen. Hier
trifft der erste Profilstab 1 im rechten Winkel auf einen – wiederum
gleichartig aufgebauten – zweiten
Profilstab 2'' und ist mit
diesem ebenfalls über
einen Schraubverband befestigt, welcher die Verbindungsschraube 3 sowie
das erste Widerlagerstück 4 umfasst
und mit einer hier als Nutenstein ausgeführten Schraubenmutter 7'' verschraubt ist, welche ihrerseits
in der Längsnut
des zweiten Profilstabes 2'' – diesmal
in axialer Richtung verschiebbar – geführt ist. Dabei schlägt der Schraubenkopf 8 der
Verbindungsschraube 3 im fertig montierten Zustand wieder
gegen das der Schraubenmutter 7'' abgewandte
Ende des ersten Widerlagerstückes 4,
welches wiederum fest in der Längsnut
des ersten Profilstabes 1 verankert ist.
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Die
feste Verankerung des ersten Widerlagerstückes 4 in der Längsnut des
ersten Profilstabes 1 sowie der bei der ersten Klasse von
Ausführungsformen
als zweites Widerlagerstück
ausgeführten Schraubenmutter 7' in der Längsnut des
zweiten Profilstabes 2' erfolgt
jeweils über
das speziell geformte Außengewinde 6 des
ersten Widerlagerstückes 4 bzw.
des mit diesem formidentisch aufgebauten zweiten Widerlagerstückes. Vorzugsweise
ist das Außengewinde 6 als
selbstformendes Gewinde ohne Schneidkanten gestaltet, wobei der
Außendurchmesser
des ersten Widerlagerstückes 4 dem
Querschnitt der hinterschnittenen Längsnut des ersten Profilstabes 1 so
angepasst ist, dass das erste Widerlagerstück 4 beim Eindrehen
in diese Längsnut
durch nicht-spanende, verdichtende Materialverdrängung in der Längsnut ein
Gegengewinde formt. Gleiches gilt gegebenenfalls auch für das zweite
Widerlagerstück
im Verhältnis
zum zweiten Profilstab 2'.
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Die
in 3a schematisch dargestellte Ausführungsform
eines erfindungsgemäß modifizierten ersten
Widerlagerstückes 4 hat
eine axiale Gesamtlänge
L2, trägt über eine
axiale Länge
L2–l ein
Außengewinde 6 und über einen
Teilabschnitt seiner Längsausdehnung
ein Innengewinde 10 der axialen Länge l2, das maximal 5 volle
Gewindegänge
aufweisen sollte. Der lichte Innendurchmesser d2 des Innengewindes 10 ist
kleiner als der lichte Innendurchmesser D2 der Längsbohrung 5 des ersten
Widerlagerstückes 4.
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Das
Außengewinde 6 des
ersten Widerlagerstückes 4 ist
vorzugsweise ein einsatzgehärtetes Walzgewinde
mit einem Verhältnis
von Außendurchmesser
zu Kerndurchmesser < 1,2
vorzugsweise ungefähr
1,1, einer Flankensteilheit der Gewindegänge von mindestens 50%, vorzugsweise
etwa 60% und zwischen 5 und 10, vorzugsweise etwa 8 Gewindegängen pro
Zentimeter axialer Länge.
Das Verhältnis des
Außendurchmessers
des ersten Widerlagerstückes 4 zum
Durchmesser seiner Längsbohrung 5 ist, wie
in 3a gezeigt, kleiner als 1,5, vorzugsweise ungefähr 1,45.
Außerdem
verjüngt
sich das erste Widerlagerstück 4 von
seinem der Schraubenmutter 7', 7'' zugewandten Ende zu seinem der
Schraubenmutter 7', 7'' abgewandten Ende hin konisch,
vorzugsweise mit einer Konizität
von etwa 0,1. Wie ebenfalls aus 3a ersichtlich
ist, trägt
das erste Widerlagerstück 4 an
seinem der Schraubenmutter 7', 7'' abgewandten Ende über eine
axiale Länge
l, die zwischen 10% und 30%, vorzugsweise etwa 20% der Gesamtlänge L2 des
ersten Widerlagerstückes 4 beträgt, kein
Außengewinde 6,
was wie eine Art Zentrierdorn das korrekte axiale Einführen des
ersten Widerlagerstückes 4 in
die Längsnut
des ersten Profilstabes 1 erleichtert.
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In 3b ist
eine Ausführungsform
des ersten Widerlagerstückes 4 dargestellt,
bei der dieses an seinem der Schraubenmutter 7', 7'' sowie dem Innengewinde 10 abgewandten
Ende eine sternförmige
Aussparung 9 zur Aufnahme eines Torx® Antriebs für die Montage
des ersten Widerlagerstückes 4 in der
Längsnut
des ersten Profilstabes 1 aufweist.
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Um
eine größere Dehnung
des ersten Widerlagerstückes 4 beim
Eindrehen in die Längsnut
des ersten Profilstabes 1 aufgrund von Reibungswärme zu vermeiden,
wird das Außengewinde 6 des
ersten Widerlagerstückes 4 vor
dem Eindrehen günstiger weise
mit einem Tropfen Öl
oder einer anderen geeigneten Gleitbeschichtung versehen.
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Gleiches
gilt gegebenenfalls auch für
das bevorzugt formidentisch mit dem ersten Widerlagerstück 4 aufgebaute
zweite Widerlagerstück
(= Schraubenmutter 7').
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In 4 schließlich ist
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäß modifizierten
Verbindungsschraube 3 dargestellt, die einen Schraubenkopf 8 mit
Sechskant förmigem
Hohlraum 13 zur Betätigung
der Verbindungsschraube 3, daran anschließend einen
gewindefreien Schaftabschnitt 11 mit axialer Länge l1 > l2 und maximalem Außendurchmesser
d1 < d2, daran
anschließend
einen axialen Abschnitt der Länge
L1–l1
mit Außengewinde 12 sowie daran
anschließend
einen Zentrierdorn 14 aufweist.
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Vorzugsweise
beträgt
die axiale Länge
l1 des gewindefreien Schaftabschnitts 11 der Verbindungsschraube 3 ungefähr zwei
Drittel der Gesamtlänge
L1 der Verbindungsschraube 3 ohne Schraubenkopf 8 und
ihr Außengewinde 12 umfasst
mindestens 5, vorzugsweise etwa 10 Gewindegänge.
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Bei
besonders bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Befestigungssystems ist
entweder das Außengewinde 6 des
ersten Widerlagerstücks 4 ein
Rechtsgewinde und das Außengewinde 12 der
Verbindungsschraube 3 sowie das Innengewinde der Schraubenmutter 7, 7' jeweils ein Linksgewinde
oder das Außengewinde 6 des
ersten Widerlagerstücks 4 ist
ein Linksgewinde und das Außengewinde 12 der
Verbindungsschraube 3 sowie das Innengewinde der Schraubenmutter 7, 7' jeweils ein
Rechtsgewinde.