DE2702892A1

DE2702892A1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE2702892A1
Application number: DE19772702892
Authority: DE
Inventors: Pierre C Murray
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-01-25
Publication date: 1977-08-25
Also published as: FR2341774A1; AU2191577A; GB1514446A; ES456166A1; US4015505A; JPS5616291B2; JPS52102952A; BR7700908A; IT1076600B; FR2341774B3; CA1044498A

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement aus drei Teilen, das durch eine öffnung in ein Werkstück eingesetzt und unter Zugang zu nur einer Seite des Werkstücks darin verankert werden kann. Ein solches Befestigungselement enthält eine Schraube mit einem Schaft und einem Kopf, eine Hülse mit einem Durchgangs loch und einem Kopf am einen Ende sowie ein Spreizglied, das sich radial nach außen spreizt, wenn es durch die Umdrehung der Schraube über die Hülse gezogen wird.

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Bekannte Vorrichtungen dieses allgemeinen Typs sind im allgemeinen unzureichend, da sie eine relative Drehbewegung zwischen dem Spreizglied und der Hülse nicht aktiv verhindern. Wenn das Spreizglied sich gegenüber

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der Hülse drehen kann, erfolgt keine teleskopartige Bewegung über die Hülse hin und somit wird das wirksame Spreizen der Vorrichtung auf der Blindseite des Werkstücks unmöglich gemacht.

Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erzeugen, üblicherweise auch keinen festen, verteilten Klemmdruck auf der Blindseite der Werkstücke. Eine Verteilung der Klemmkräfte ist bei einer solchen Technik von Bedeutung, um zu verhindern, daß das Spreizglied, die Mutter, bei wachsendem Klemmdruck durch die öffnung gezogen wird.

Ein Zweck der Erfindung ist ein Befestigungselement, das von einer Seite eines Werkstücks eingesetzt und zuverlässig hinter dem Werkstück ohne Handhabung der Vorrichtung von der Klemmseite her festgeklemmt werden kann.

Ein anderer Zweck der Erfindung ist ein Befestigungselement der genannten Art, das die Klemmbelastung auf der Blindseite zuverlässig und wirksam um den Umfang der öffnung in einem Werkstück verteilt.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist ein Befestigungselement, das die Drehbewegung des Spreizglieds gegenüber der Hülse, über die es bei Anwendung einer Drehkraft auf die Schraube gezogen wird, wirksam verhindert.

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Diese Ziele und Zwecke der Erfindung werden mit einer Vorrichtung der genannten Art erreicht, deren grundlegende bauliche Verbesserungen rippenähnliche Vorsprünge auf einem abgeschrägten inneren Ende einer Hülse umfassen, die in Schlitze, die sich in Längsrichtung in dem Spreizglied erstrecken, passen und auf andere Weise zusammenwirken. Die Hülse weist einen klemmenden Kopfteil am äußeren Ende auf und besitzt vorzugsweise Oberflächen,die ein Ergreifen der Hülse ermöglichen, während eine Schraube darin gedreht wird, was eine Bewegung des Spreizglieds in rein axialer Richtung bewirkt.

Andere konstruktive Merkmale, die zur Wirksamkeit des hler beschriebenen Befestigungselements beitragen, sind nach innen in Richtung auf den Schnittpunkt mit dem Schlitz geneigte Oberkanten des Spreizglieds. Dieses Merkmal ermöglicht es, daß die Klemmkraft des Spreizglieds in Linienkontakt mit dem Werkstück um die darin befindliche öffnung herum verteilt wird. Zusätzlich kann das innere Ende der Hülse mit einem doppelt abgeschrägten Bereich ausgebildet sein, der die gemeinsame Verbindung von Spreizglied und Hülse erleichtert.

Heitere Ziele und Zwecke sowie Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Figuren deutlich.

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Fig. 1 ist eine Seitenansicht des Befestigungselements

im Zustand zum Einsetzen durch öffnungen in mit-' einander verbundenen Werkstücken.

Fig. 2 ist eine Aufsicht auf das Befestigungselement nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt der Hülse des Befestigungselements.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Hülse im rechten Winkel zu der Ansicht gemäß Fig. 3.

Fig. 5 ist ein axialer Tei!querschnitt des Spreizglieds des Befestigungselements.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Spreizglieds im rechten Winkel zu der Ansicht nach Fig. 5.

Fig. 7 ist eine Aufsicht auf das Spreizglied.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht des Bcfestigungselements, die das Festklemmen der Blindseite der Werkstücke durch das Befestigungselement zeigt.

Fig. 9 ist ein Querschnitt entlang Linie 9-9 in Fig. 8.

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Das in Fig. 1 gezeigte Befestigungselement 10 enthält eine Schraube 12 mit einem Gewindeschaft 14 und einem vergrößerten Kopf 16 mit Angriffsflächen zum Festdrehen, zum Beispiel in hexagonaler Anordnung. Hülse 18 ist teleskopisch auf dem Schraubenschaft angeordnet und enthält hauptsächlich einen vergrößerten Kopf 20 an einem Außenende und ein abgeschrägtes Innenende 22 mit einem im allgemeinen zylindrischen Mittelstück 21 zwischen den beiden Enden. Das abgeschrägte Endteil weist diametrisch entgegengesetzte, sich im allgemeinen in Längsrichtung erstreckende Rippen 30 auf, deren Bedeutung unten erläutert wird. Die Schraube ist so lang, daß ihr äußerstes Ende sich Ober das innere Ende der Hülse erstreckt und so in Schraubverbindung mit einem Spreizglied 40 treten kann. Das Spreizglied weist ein Ende 42 mit Innengewinde und einen im allgemeinen röhrenförmigen Abschnitt 44 auf, der sich oberhalb des mit Gewinde versehenen Endteils befindet und die Hülse erfassen kann.

Im Zusammenhang mit

den Figuren 3 und 4 wird die Hülse 18 näher diskutiert.

In der Hülse befindet sich ein im allgemeinen axiales Durchgangsloch 19 mit ausreichend großem Bohrungsdurchmesser, daß der Gewindeschaft 14 frei hindurchgehen kann. Der Durchmesser soll andererseits eine solche Größe aufweisen, daß der Schraubenkopf 16 nicht durch die Hülse hindurchgeht und dabei an der oberen Fläche des Kopfs 20

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im oberen Bereich der Bohrung eine Widerlagerfläche bildet. Kopf 20, der das Werkstück einklemmt, weist vorzugsweise Flächen zum Verdrehen, typischerweise in hexagonaler Anordnung, auf, die ein Erfassen der Hülse mit einem geeigneten Werkzeug ermöglichen, um seine Rotation um die eigene Achse zu verhindern, wenn die Schraube in Schraubverbindung mit dem Spreizglied geschraubt wird. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Kopf eine ringförmige Ausnehmung 34 unterhalb eines Dichtringsockels 33 besitzen. Die ringförmige Ausnehmung weist ausreichende Größe zur Aufnahme eines elastischen Dichtrings 36 auf. Ein Mittelstück 21 endet in einem abgeschrägten Bereich 22, der sich vorzugsweise aus

einem Paar kegelstumpfartiger Abschnitte 24 und 26 zueinen sammensetzt. Der unterste Abschnitt 26 weist/größeren Abschrägungswinkel als der obere Abschnitt 24 auf und bildet so eine Verbindungslinie 28 zwischen den beiden kegelstumpf artigen Abschnitten .-

Aus den abgeschrägten Flächen ragt ein Paar diametrisch entgegengesetzter, sich in Längsrichtung erstreckender Rippen einer bestimmten Dicke oder Breite heraus. Diese Rippen 30 zeigen vorzugsweise eine Radialerstreckung von der Hülsenachse, die über ihre ganze Länge gleich und im allgemeinen gleich dem Radius des zylindrischen Mittel stücks ist, so daß sie in das im allgemeinen zylindrische

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Mittelstück einmünden. Die Rippen können zum Beispiel bei 32 abgeschrägt sein, um ihren Eintritt in die Schlitze zu erleichtern.

Anhand der Figuren 5 und 6 wird das Spreizglied 40 näher erläutert. Das unterste Ende des Spreizglieds weist eine Bohrung 42 mit Innengewinde zur Aufnahme des Gewindeschafts der Schraube 12 auf. Der oberste rohrförmige Abschnitt 44 ist ohne Gewinde und besitzt in Längsrichtung Schlitze 48, die ein Paar von flügelähnlichen Abschnitten an ihren Seiten bilden. Die Schlitze sind breiter als die Rippen 30, so daß die Rippen darin einrasten können. Die Schlitze erstrecken sich vorzugsweise über die Länge des rohrförmigen Abschnitts und enden in einem halbkreisförmigen Bodenteil 52, wobei die Seitenkanten 50 mit den Oberkanten 46 über eine Schrägfläche 54 verbunden sind. Die oberen Kanten 46 liegen vorzugsweise in einer Ebene, die in Richtung auf die Schlitze nach unten geneigt ist. Die Bedeutung einer solchen Ausbildung der obersten Kante ' auf die Wirkweise des Befestigungselements wird unten erläutert.

Zur Verwendung wird das Befestigungselement 10 durch ausgerichtete Offnungen 64 in ein Paar überlappender Werkstücke 60 und 62, wie zum Beispiel in Flg. 8

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gezeigt, eingesetzt. Um die Scherkraft der Schraube auf einen Höchstwert zu bringen, ist der Durchmesser des Mittelstücks 21 im Bereich des Kopfes etwas geringer, jedoch immer noch im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Öffnung 64. Der Durchmesser des Spreizglieds 14 soll im wesentlichen so groß sein wie der Durchmesser des Mittelstücks 21 der Hülse. Das in Fig. 1 dargestellte Befestigungselement wird durch die öffnung 64 bis zu dem Punkt eingesetzt, wo die Klemmfläche des Kopfs 20 oder der Dichtring 36 gegen den obersten Teil des Werkstücks 60 drückt. Das Einsetzen der; Befestigungselements kann erleichtert werden, indem man es mit einem abgeschrägten Einsatz-Endbereich 42 versieht. Die Klemmwirkung wird eingeleitet, indem man die Schraube 12 um ihre Achse dreht, während die Hülse durch Festhalten des Kopfs 20 mit geeignetem Werkzeug am Drehen gehindert wird.

Der Übergangsring oder die Verbindungslinie 28 zwischen dem oberen kegelstumpfartigen Abschnitt 24 und dem unteren kegelstumpfartigen Abschnitt 26 weist einen größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts des Spreizglieds auf. Der Durchmesser des unteren Abschnitts 26 am freien Ende ist geringer als der Durchmesser des rohrförmigen Abschnitts des Spreizgliedes und erleichtert so das teleskopartige

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Zusammensetzen von Spreizglied und Hülse und ermöglicht eine aktive schlüsselähnliche Wechselwirkung zwischen Rippen und Schlitzen, bevor Klemmkräfte auf die Hülse angewandt werden. Die Verbindungslinie 28 ist der Bereich, den der rohrförmige, flügelähnliche Teil 44 berührt und den er radial in die in Fig. 8 abgebildete Stellung spreizt. Da die Rippen sich nach oben bis zum flacher geneigten Abschnitt 24 erstrecken, dienen sie als Rast in den Schlitzan und verhindern eine Umdrehung des Spreizglieds 40 im Bereich des Klemmkontakts, ohne daß die Rippen aus dem Mittelstück 21 herauszuragen brauchen.

Das Spreizglied wird weiterhin nach oben gezogen und nach außen gespreizt, bis es in Klemmverbindung mit dem untersten Werkstück 62 tritt. In diesem Punkt werden die Vorteile der geneigten Kanten 46 deutlich. Die Neigung dieser Kanten ermöglicht es, daß die Klemmverbindung unterhalb des Werkstücks einen Linienkontakt um den Umfang des Lochs darstellt. Wenn die Kanten nicht so geneigt wären, würde die Klemmverbindung lediglich einen Punktkontakt zwischen der Ecke, die die Schnittlinie der Oberkante mit dem Schlitz bildet, und dem Werkstück erzeugen. Eine solche Kraftkonzentration unter großen Klemmdrücken kann dazu führen, daß die öffnung reißt oder bricht und so das ganze Befestigungselement herausgezogen werden kann.

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Wie man aus Fig. 8 ersieht, ist die Verwendung einer abgeschrägten Verbindung 54 zwischen der Oberkante 46 und den Seitenkanten 50 des Schlitzes während des ersten Eingriffs der unteren Oberfläche des Werkstücks von Bedeutung. Ein scharfer 9O°-Schnittpunkt zwischen den Oberkanten 46 und Schlitzkanten 50 könnte ein vollständiges Spreizen des Spreizglieds verhindern, da eine solche scharfe Kante dazu neigen würde, in die untere Fläche des Werkstücks 62 einzugreifen und so das Spreizglied an der Einnahme seiner vollfaespreizten und voll klemmenden Stellung gemäß Fig. 8 hindern würde.

Es wurde festgestellt, daß die rohrförmigen flügelähnlichen Teile vorzugsweise in einer Länge ausgebildet werden, die groß gegenüber der Länge des mit Gewinde versehenen Bereichs 42 ist und so dem Spreizglied eine wesentliche Säulenfestigkeit gibt. Der Halbkreis 52 am unteren Ende des Schlitzes ermöglicht das Abspreizen der flügelähnlichen Teile ohne Bruchgefahr im untersten Bereich des Schlitzes. Da durch die geneigten Kanten 46 Linienkontakt erzeugt wird, kann das Ausmaß der radialen Spreizung des Glieds 40 so gering wie möglich gehalten werden und so den Vorteil der Säulenfestlgkeit nutzen.

Das Mittelstück 21 wurde mit einer zylindrischen Form beschrieben. Es ist jedoch zu betonen, daß im Rahmen der

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Erfindung auch andere Ausgestaltungen verwendet werden können. Zum Beispiel kann Mittelstück 21 einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, der mit einer öffnung zusammen die Drehung der Hülse verhindern kann, während die Vorrichtung in der beschriebenen Weise gespreizt wird.

Es wurde ein erfindungsgemäßes Befestigungselement beschrieben, das die oben genannten Ziele, Zwecke und Vorteile voll erfüllt. Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit besonderen Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist klar, daß der Fachmann viele Alternativen, Abwandlungen und Änderungen aus der Beschreibung und den Zeichnungen entnehmen kann, die sämtlich in den Bereich der Erfindung gemäß den Ansprüchen fallen.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Befestigungselement aus einer Schraube, die durch eine Hülse mit rohrförmigen! Mittelstück, einem Kopf an ihrem äußeren Ende und einem abgeschrägten Mittelende, und ein Spreizglied mit einem Endabschnitt mit Innengewinde, das beim Ziehen über die Hülse gespreizt werden kann, eingesetzt ist. In Längsrichtung sich erstreckende Rippen auf dem abgeschrägten Endteil der Hülse greifen in sich in Längsrichtung erstreckende Schlitze in dem Spreizglied und dienen dazu, die Bewegung des Spreizglieds auf eine

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axiale teleskopische Bewegung über den abgeschrägten Hülsenbereich zu begrenzen. Die oberen Kanten des Spreizglieds sind nach innen auf die Schlitze zu abgeschrägt, um die Klenuneigenschaft der Schraube zu verbessern.

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Leerseite

Claims

Ansprüche:

M.J Befestigungselement zum Zusammenklemmen mehrerer plattenähnlicher Werkstücke mit Zugang nur von ihrer einen Seita, gekennzeichnet durch eine Schraube (12) mit einem Schraubkopf (16) mit Angriffsflächen zum Drehen, eine Hülse (18) mit einem rohrförmigen Mittelstück (21) mit einem Klemmkopf (20) an seinem äußeren Ende und einem abgeschrägten Innenende (22), wobei die Hülse ferner eine Vorrichtung zur Verhin-

und derung der Umdrehung um ihre Achse aufweist /die Schraube (12) so durch die Hülse (18) reicht, daß das innerste Ende der Schraube über das innere Ende (22) der Hülse hinaus/freicht, wobei der abgeschrägte innere Endbereich (22) der Hülse darauf gebildete Rippen (30) aufweist, die sich in seiner Längsrichtung erstrecken, ein Spreizglied (40) mit einem ersten Endbereich (42) mit Innengewinde, der das innerste Ende der Schraube erfaßt, einem zweiten Endbereich zum Festklemmen des Werkstücks und einem rohrförmigen Zwischenabschnitt (44), wobei sich im allgemeinen in Längsrichtung erstreckende Schlitze (48) durch das zweite Ende in den Zwischenabschnitt (44) reichen und flügelähnliche rohrförmige Segmente bilden, die

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ORIGINAL INSPECT

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radial nach außen gespreizt werden können, wenn das Spreizglied beim Drehen der Schraube (12) relativ zum Spreizglied (40) über das abgeschrägte innere Ende der Hülse nach oben gezogen wird, wobei Schlitze (48) und Rippen (30) zusammenwirken, um eine Drehbewegung zwischen dem Spreizglied und der Hülse zur Axialbewegung über die Hülse zu verhindern.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelstück (21) der Hülse (18) im .wesentlichen zylindrisch ist und einen bestimmten Durchmesser aufweist, der im wesentlichen dem Durchmesser der öffnung (64) in den Werkstücken (60, 62) entspricht, wobei der äußere Durchmesser des Spreizglieds (40) im wesentlichen dem bestimmten Durchmesser entspricht.
3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (30) sich eine bestimmte radiale Strecke von der Mittelachse der Hülse (18) erstrecken und die radiale Strecke im wesentlichen dem Radius des zylindrischen Mittelstücks (21) der Hülse entspricht.
4. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oberste Ende des Schlitzes

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(48) einen abgeschrägten Bereich (54) aufweist, der die Seitenkanten (50) des Schlitzes mit den Oberkanten (46) der flügelähnlichen Segmente verbindet.
5. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (30) am äußersten Ende im Bereich des inneren Endes (22) der Hülse

(18) auf eine geringere Dicke abgeschrägt sind.
6. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschrägte innere Ende (22) der Hülse mehrere kegelstumpfartige Abschnitte (24,26) aufweist, die verschiedene und vom Boden des innersten Endes der Hülse aufeinanderfolgende größere Abschrägungswinkel besitzen.
7. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endabschnitt (42) des Spreizglieds gegenüber dem Durchmesser des zweiten Endabschnitts und dem Hittelteil einen verminderten äußeren Durchmesser aufweist.
8. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (48) im Bereich

des Endteils mit Innengewinde (42) mit einem halbkreisförmigen Bodenteil (52) enden.

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9. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Kopfs (20) der Schraube (18) eine ringförmige Ausnehmung (24) gebildet ist, in die ein elastischer Dichtring (36) eingesetzt ist.
10. Befestigungselement zum Zusammenklemmen mehrerer plattenähnlicher Werkstücke mit Zugang nur von ihrer einen Seite, gekennzeichnet durch eine Schraube (12) mit einem Kopf (16) mit Flächen zur Erzeugung einer Drehbewegung, eine Hülse (18) mit einem rohrförmigen MitteXstück (21) mit einem Kopf (20) an seinem äußeren Ende und einem abgeschrägten Bereich (22) am inneren Ende, wobei die Schraube (12) durch die Hülse (18) so reicht, daß das innerste Ende der Schraube über das innere

und Ende (22) der Hülse hinaus ragt,/die Hülse darauf

gebildete Rippen (48) aufweist, die sich in ihrer

sowie Längsrichtung erstrecken,/ein Spreizglied (40) mit einem ersten Endteil (42) mit Innengewinde, das das innerste Ende der Schraube aufnimmt, eine« zweiten Endabschnitt zum Festklemmen des Werkstücks, und sich allgemein in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen (48), die sich durch den zweiten Endbereich zum ersten Endbereich erstrecken, wobei die Schlitze flügelähnliche rohrförmige Segmente bilden, die

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radial nach außen gespreizt werden können, wenn das Spreizglied aufgrund einer Bewegung der Schraube (12) gegenüber dem Spreizglied (40) nach oben über das abgeschrägte innere Ende der Hülse gezogen wird, wobei Schlitze (48) und Rippen (30) zusammenwirken, um eine relative Drehung zwischen Spreizglied (40) und Hülse (18) zu verhindern, und wobei die obersten Kanten (46) jedes flügelähnlichen rohrförmigen Abschnitts in Richtung auf ihren Schnittpunkt mit den benachbarten Schlitzen nach unten geneigt ausgebildet sind.
11. Befestigungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Schlitze (48) ein Paar gegenüberliegender geneigter Bereiche (54) aufweist.
12. Befestigungselement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (30) an dem abgeschrägten inneren Abschnitt (22) der Hülse (18) gebildet sind, wobei die Umfangsfläche, die den abge-

einen schrägten inneren Abschnitt bildet, vom Boden zum

innersten Ende der Hülse steigenden Abschrägungs-

winkel aufweist.

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