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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halte- und Positioniervorrichtung, die
dazu dient, eine Schraube an einem zu montierenden Bauteil zu halten.
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Es ist häufig erforderlich, Befestigungsschrauben einem mechanischen
Bauteil zuzuordnen, das durch Schrauben an einer Anordnung angebracht werden soll.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Bauteil an einer schwer zugänglichen Stelle
angebracht werden soll, wenn mehrere Schraubengrößen bei demselben
Betätigungsvorgang verwendet werden müssen oder wenn die Schraube von unten nach
oben befestigt werden muß, so daß die Gefahr besteht, daß sie beim Positionieren
des zu montierenden Bauteils unter Schwerkraft herunterfällt.
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Es wurden zahlreiche Lösungen zum Überwinden dieser Schwierigkeit
vorgeschlagen. Man kennt beispielsweise sogenannte "unverlierbare" Schrauben, die an
dem zu montierenden Bauteil durch eine Scheibe aus Karton gehalten werden, die
von dem dem Schraubenkopf entgegengesetzten Ende her mit Kraft auf das
Gewinde gedrückt wird. Diese Technik hat den Nachteil, daß ein Element (die
Scheibe) zwischen die zu montierenden Bauteile eingeführt und somit eine
Aufnahme an einem der beiden Bauteile vorgesehen werden muß, was die Kosten
erhöht. Außerdem ist es für eine gute Halterung erforderlich, daß das Gewinde auf der
dem Schraubenkopf gegenüberliegenden Seite über das Bauteil vorsteht, was diese
Lösung unpraktikabel macht, wenn es beispielsweise darum geht, die Schraube an
einem Ring anzubringen, der auf einer Welle gleitend gelagert ist. Ferner wurde
vorgeschlagen, an dem zu montierenden Bauteil ein Innengewinde vorzusehen, in
das die Schraube vor der Montage eingeschraubt werden kann, ohne vorzustehen.
Abgesehen von den Kosten zur Herstellung des Innengewindes und dem Vorgang
des vorläufigen Einschraubens besteht indessen die Gefahr, daß das zu montierende
Bauteil sich wie eine Gegenmutter verhält, die eine korrekte Montage verhindert, es
sei denn, es werden Spezialschrauben verwendet, die unter dem Kopf einen
verringerten Durchmesser haben.
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Die vorliegende Erfindung hat somit zum Ziel, eine einfache und
wirtschaftliche Vorrichtung vorzuschlagen, die es erlaubt, eine Schraube an einem zu
montierenden Bauteil zu halten und zu positionieren, ohne daß sie die Nachteile der
bekannten Vorrichtungen besitzt.
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Diese Ziele der Erfindung sowie weitere, die aus der folgenden Beschreibung
hervorgehen, werden mittels einer Vorrichtung zum Halten und Positionieren einer
Schraube in einer Bohrung eines zu montierenden Bauteils erreicht. Gemäß der
Erfindung ist diese Vorrichtung versehen mit mehreren Leisten aus einem bezüglich
der Schraube weichen Material, die auf der Wand der Bohrung parallel zu ihrer
Achse gleichmäßig verteilt sind, wobei der innere Rand der Leisten einen
Durchmesser definieren, der kleiner als der äußere Durchmesser des Gewindes der
Schraube ist, und mit einem beim Einschrauben der Schraube verformbaren Bund,
der dazu dient, die translationsförmige Bewegung der Schraube beim Einsetzen zu
beenden.
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Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist
vorgesehen, daß sie ferner eine Schulter zum Begrenzen der Einführbewegung der
Vorrichtung in die Bohrung aufweist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Größe und Anzahl der Leisten in Abhängigkeit von der Härte des zu ihrer
Herstellung verwendeten Materials bestimmt werden, derart, daß die Kraft zur Verformung
der die Schraube schneidenden Flächen einen translationsförmigen Eingriff mit
dieser beim manuellen Eindrücken erlaubt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dicke
des Bundes im wesentlichen gleich dem Gewindegang der Schraube ist und daß sein
Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Gewindes der
Schraube ist.
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Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Leisten und der Bund mit einem die Bohrung enthaltenden Bauteil einstückig
ausgebildet sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung gehen
aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen:
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- Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in einer
Schnittansicht längs der Achse A-A in Fig. 2 darstellt;
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- Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung der Erfindung von unten darstellt;
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- Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in einer
Schnittansicht längs der Achse A-A in Fig. 2 darstellt; und
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- Fig. 4 ein Schema einer Einzelheit eines Teils der Vorrichtung darstellt.
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Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Bauteil 1 mit einer
Bohrung 2 eines Durchmessers Da teilweise dargestellt ist. Eine Vorrichtung 3, die
dazu dient, in der Bohrung eine Schraube (die in Fig. 3 bei 8 dargestellt ist) zu
halten, hat im wesentlichen die Form eines Napfes und weist als Leisten bezeichnete
längliche Elemente 4 auf, die in das Innere der Bohrung 2 vorstehen. Diese Leisten
4 eines im wesentlichen dreieckigen Querschnitts sind an der Bohrungswand
winkelmäßig verteilt, wobei die Achse jeder Leiste parallel zur Bohrungsachse verläuft.
Wie bei der in Fig. 2 dargestellten Ansicht von unten zu sehen ist, besitzt das
beschriebene Ausführungsbeispiel drei Leisten, die unter einem Winkelabstand von
120º zueinander verteilt sind. Die Leisten haben an einem ihrer Enden eine Fase,
um die Schraube 8 leichter einführen zu können. Ein Bund 6 verbindet die Leisten
an dem der Fase entgegengesetzten Ende. Der Bund hat einen Außendurchmesser,
der im wesentlichen gleich dem Bohrungsdurchmesser Da ist, einen
Innendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Gewindes 9 der
Schraube 8 ist, und eine Höhe, die im wesentlichen gleich dem Gewindegang der
Schraube ist. Eine Schulter 7 verbindet die Leisten 4 an ihrem angefasten Ende
außerhalb der Bohrung. Die Länge der Leisten, von der mit dem Bauteil 1 in
Berührung stehenden Stirnseite der Schulter 7 bis einschließlich dem Bund, ist kleiner
oder gleich der Tiefe der Bohrung 2. Die Leisten haben einen inneren Rand 5, der
im Inneren der Bohrung 2 einen zur Bohrung koaxialen Zylinder definiert, dessen
Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser De des Gewindes 9 der Schraube 8
ist. Die Vorrichtung 3 kann vorteilhafterweise aus Kunststoff, beispielsweise durch
Spritzgießen, hergestellt werden. Sie kann auch aus einem anderen Material
hergestellt werden, dessen Härte kleiner als die der Schraube ist, beispielsweise aus
Messung oder Aluminium für eine Schraube aus Stahl, wie weiter unten anhand der Fig.
3 und 4 zu sehen sein wird.
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Es wird nun die Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung
beschrieben. Die Vorrichtung 3 wird, mit dem Bund 6 voraus, in die Bohrung 2
eingesetzt, und zwar in Richtung der Einführbewegung der Schraube 8, bis die Schulter 7
an der Oberseite des Bauteils 1 anliegt. Im Hinblick auf die oben definierte Länge
der Leisten gelangt der Band 6 in eine Lage unmittelbar oberhalb der Unterseite des
Bauteils 1. Die Schraube 8 wird anschließend durch eine einfache
translationsförmige Bewegung, beispielsweise durch manuellen Schub, in die Vorrichtung 3
eingesetzt, ohne daß ein Schraubvorgang erforderlich ist. Unter der von der Schraube
ausgeübten Kraft verformt sich der Rand 5 der Leisten 4 plastisch und elastisch, und
die Schraube 8 bewegt sich nach unten, bis ihr Ende an dem Bund 6 anschlägt. Da
der Innendurchmesser desselben im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des
Gewindes der Schraube ist, tritt der erste Gewindegang der Schraube mit dem
Umfang des Bundes 6 in Kontakt. Da diese Kontaktfläche deutlich größer als die von
dem Rand der Leisten gebildete ist, wird die Kraft, die zum Einführen der Schraube
erforderlich ist, schlagartig größer, und sie wird in ihrer Translationsbewegung
angehalten, ohne über die Unterseite des Bauteils 1 vorzusehen. Wie ersichtlich, ist die
Verformung des Randes 5 der Leisten 4 gleichzeitig plastisch und elastisch, was
eine zweifache Wirkung zur Folge hat. Einerseits sammelt sich das Material der
Leisten, das bei dem Einführgang fließend verformt wurde, in dem Raum zwischen
den Gewindegängen, wodurch diese verankert werden und ein Abziehen der
Schraube verhindert wird, und andererseits drückt die von der Elastizität des
Werkstoffes herrührende Radialkraft die Leisten gegen die Bohrungswand, wodurch die
Vorrichtung in der Bohrung durch Reibung festgelegt wird. Es ist somit ersichtlich,
daß die Schulter 7 nur wahlweise vorgesehen ist. Wenn beim Einführen der
Vorrichtung 3 in die Bohrung und beim Einsetzen der Schraube 8 das Bauteil 1 an einer
entsprechenden Abstützung (nicht gezeigt) erhalten wird, so kann in der Tat auf die
Schulter 7 zum Festlegen der Vorrichtung 3 in Translationsrichtung beim
Aufbringen der Kraft zum Einsetzen der Schraube verzichtet werden, da die Festlegung der
Vorrichtung in der Bohrung durch Reibung genügt, um die einmal positionierte
Anordnung zu halten. In der gleichen Weise läßt sich die Rolle der Schulter beim
Halten der Leisten dadurch ersetzen bzw. vervollständigen, daß man beim Gießen der
Vorrichtung eine dünne zylinderförmige Materialschicht, die die Leisten an ihren
Seiten untereinander verbindet, stehenläßt.
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Es ist somit ersichtlich, daß die Vorrichtung 3, die - wie oben beschrieben
- die Leisten 4 und den Bund 6 aufweist, in vorteilhafter Weise die Möglichkeit
bietet, eine Schraube in einer Bohrung zu positionieren und zu halten, ohne daß ihr
Ende über das Bauteil vorsteht, und dies in besonders wirtschaftlicher Weise, da
eine einfache Montage von Hand ohne Schraubvorgang genügt. Das Bauteil kann
dann, ohne die Schraube 8 zu verlieren, gehandhabt werden, um an einer
Anordnung (nicht gezeigt) angebracht zu werden. Wenn sich das Bauteil 1 in der
Montagestellung befindet, wird ein Schraubmoment auf die Schraube 8 ausgeübt. Unter
der kombinierten Wirkung der Drehung der Schraube und der von dem
Schraubwerkzeug ausgeübten Axialkraft sowie des Einschraubens der Gewinde in die
Leisten dringt das Ende der Schraube 8 in den Bund 6 ein und verformt ihn, wodurch
die von diesem ausgeübte Sperrung überwunden wird. Vorteilhafterweise wird die
Dicke des Bundes 6 im wesentlichen gleich dem Gewindegang der Schraube 8
gewählt, was das Schraubmoment, das ab der Drehung der ersten Schraube zusätzlich
aufgebracht werden muß, minimiert.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt.
Wenn das Bauteil 1 seinerseits durch Gießen, beispielsweise aus Kunststoff,
hergestellt wird, ist es von Vorteil, die Leisten 4 und den Bund 6 gleichzeitig mit der
Produktion des Bauteils herzustellen. Die Haltevorrichtung ist dann durch die Form der
Bohrung unmittelbar in das Bauteil integriert, und beim Einführen der Schraube 8
ist dann keine Schulter oder entsprechende Abstützung mehr erforderlich. Die
integrierte Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel funktioniert in der gleichen
Weise wie die autonome Vorrichtung gemäß dem vorstehenden
Ausführungsbeispiel.
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Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in der in schematischer Weise ein
Detail der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist. Dargestellt sind die
Bohrung 2 mit dem Durchmesser Da, eine Leiste 4 und das Gewinde 9 mit dem
Außendurchmesser De der Schraube 8. Die zwischen dem inneren Rand 5 der Leiste
und dem Gewinde 9 gestrichelte Fläche 5 stellt die Schnittfläche zwischen dem
Gewinde der Schraube 8 und der Leiste 4 dar. Beim Einsetzen der Schraube in die
Vorrichtung hängt die erforderliche Kraft unmittelbar von dieser Fläche, von der
Anzahl der Leisten und dem Material, aus dem die Vorrichtung besteht, ab. Wie
ersichtlich, läßt sich in Abhängigkeit von der Härte des verwendeten Materials die
Größe und Anzahl der Leisten bestimmen, die erforderlich ist, um die Einführkraft
auf einen einfachen manuellen Schubvorgang zu begrenzen. Vorteilhafterweise
kann ferner der Durchmesser des von den Rändern definierten Zylinders kleiner als
der Innendurchmesser des Gewindes der Schraube 8 gemacht werden, um kein zu
großes zusätzliches Schraubmoment hervorzurufen. Es versteht sich, daß die Leisten
hier lediglich beispielhaft mit dreieckigem Querschnitt dargestellt wurden. Jede
andere Form eines in das Bohrungsinnere vorstehenden Vorsprunges, wie
beispielsweise Vorsprünge halbzylinderförmigen Querschnitts oder auch Abflachungen an
der Bohrungswand könnten geeignet sein. Der Innenrand 5 der Leiste wird somit
von dem der Bohrungsachse nächsten Teil des Vorsprungs gebildet.