DE19521744A1 - Befestigungsanordnung mit Schraube für hohes Drehmoment und Durchführung - Google Patents

Befestigungsanordnung mit Schraube für hohes Drehmoment und Durchführung

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Description

Erfindungsgebiet
Die Erfindung betrifft allgemein Befestigungsanordnungen zur Siche­ rung von zwei Teilen aneinander und insbesondere eine Anordnung mit einer Schraube und einer Durchführung mit einer länglichen Durchfüh­ rung, die in ein Befestigungsloch einer Trägerplatte, wie zum Bei­ spiel einer Türfläche eines Kraftfahrzeuges eingeführt und dort ge­ halten wird und anschließend die Schraube zur Montage einer passen­ den Platte o. ä. mit einem Durchgangsloch, wie zum Beispiel einer dekorativen Verkleidung, an der Türfläche aufnimmt. Während des ge­ windegängigen Eingriffs der Schraube mit der Durchführung ermöglicht die Durchführung eine relative Bewegung zwischen den Platten. Sie ist im wesentlichen flexibel, um eine Beschädigung der Durchführung durch Schrauben zu verhindern, die geringfügig unterschiedliche Grö­ ßen haben oder die sich in ihrer Abmessung von einer gewünschten Spezifikation unterscheiden und einem erhöhten Drehmoment ausgesetzt werden.
Hintergrund der Erfindung
Befestigungseinrichtungen zur Sicherung zweier Platten o. ä. anein­ ander können durch eine Schraube und eine Durchführung gebildet sein. Die Durchführung wird in eine Öffnung in einer Basis- oder Trägerplatte eingeführt und dort gehalten, während der Schaft der Schraube durch eine Öffnung einer passenden Platte geführt und dann gewindegängig in/mit der Durchführung in Eingriff gebracht wird, um die zwei Platten miteinander zu verbinden.
Um die Durchführung in der Öffnung der Basisplatte zu halten, ist die Basisplatte im allgemeinen zwischen einem Kopf der Durchführung und einer an dem Gehäuse der Durchführung ausgeformten Schulter ein­ geschlossen. Beim Einführen der Durchführung in die Öffnung erwei­ tern sich die Schultern durch die Plattenöffnung und greifen mit einer Rückseite der Platte ein, wodurch die Durchführung daran ge­ halten wird.
Bekannte Schrauben/Durchführungsbefestigungen sind im allgemeinen so ausgelegt, daß die Durchführung relativ unflexibel ist und nur eine Schraube mit einer bestimmten Größe und mit Abmessungen verwendet werden kann, die in einem engen Bereich liegen. Wenn folglich der Versuch gemacht wird, eine Schraube in die Durchführung einzudrehen, die eine falsche Größe hat oder deren Abmessungen außerhalb des vor­ geschriebenen Bereiches liegen, wird die Schraube entweder nicht eingreifen oder das aufgebrachte Drehmoment zwingt die Schraube in die Durchführung und beschädigt diese möglicherweise.
Schrauben und Durchführungen können beide aus Metall oder Kunststoff sein. Es ist auch eine Kombination einer Metallschraube mit einer Kunststoffdurchführung oder umgekehrt möglich. Bekannte Metall­ durchführungen widerstehen im allgemeinen einem Schrauben-Eindrehmoment von 28,8 bis 46,08 cmkg (25 bis 40 in./lbs.), während bekannte Kunststoffdurchführungen im allgemeinen nur ein Schrauben-Eindrehmoment von 5,7 bis 11,5 cmkg (5 bis 10 in./lbs.) aushalten.
Weiterhin treten während der Verwendung Schwankungen der relativen Positionen zwischen der Trägerplatte und der angepaßten Platte auf, die durch thermische Ausdehnung und Kontraktion bei Temperatur­ veränderungen verursacht werden. Diese Schwankungen können dazu füh­ ren, daß sich eine oder beide Platten verschieben und sich die Be­ festigungsanordnung möglicherweise löst.
Um solche Schwankungen tolerieren zu können, werden im allgemeinen längliche Durchführungen verwendet, die sich entlang einer Linie ausdehnen und zusammenziehen können. Solche Durchführungen haben jedoch im allgemeinen keine große Flexibilität, was dazu führt, daß die Gewinde bei Schrauben mit falschen Abmessungen schon bei gerin­ gem Drehmoment wie oben beschrieben überdreht werden. Dies trifft insbesondere auf einen vollständig unflexiblen Abschnitt der Durch­ führung zu, der innerhalb der Begrenzungen der Plattenöffnung zwi­ schen dem Kopf und der Schulter liegt und der jede Ausdehnung der Durchführung verhindert und häufig keine Schraube annimmt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine durch eine Schraube und eine Durchführung gebildete Befestigungsanordnung zur Verbindung zweier angepaßter Platten miteinander anzugeben, bei der die Durchführung Schwankungen der relativen Positionen der Platten und Biegungen des Gehäuseabschnittes der Durchführung während der Einführung einer Schraube erlaubt, um Schrauben mit unterschied­ lichen Größen und geringfügig abweichenden Abmessungen aufnehmen und höhere Drehmomente auf die Schraube aufbringen zu können, ohne daß Schäden an der Durchführung verursacht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung wird eine durch eine Schraube und eine Durchfüh­ rung gebildete Befestigungsanordnung geschaffen, mit der eine ange­ paßte Platte mit einem Durchgangsloch an einer Trägerplatte mit ei­ nem länglichen Befestigungsloch gehalten wird, wobei die Durchfüh­ rung hohen, auf die Schraube aufgebrachten Drehmomenten standhält, auch wenn die Schraube eine geringfügig abweichende Größe und Abmes­ sungen aufweist, und ferner so ausgelegt ist, daß Veränderungen der relativen Positionen der beiden Platten ausgeglichen werden. Die Anordnung umfaßt eine Schraube mit gewünschten größeren und kleine­ ren schneckenförmigen Gewindegängen und eine längliche Durchführung zur Aufnahme der Schraube.
Die Durchführung umfaßt einen Kopfabschnitt und einen Hauptteil, wobei der Kopfabschnitt eine vordere Fläche, eine hintere Fläche und eine zentrale, sich durch den Kopfabschnitt und den Hauptteil er­ streckende Öffnung aufweist. Der Hauptabschnitt hat im Querschnitt eine im wesentlichen rechteckige Form, welche begrenzt ist durch ein erstes Paar gegenüberliegender größerer Seiten, ein zweites Paar gegenüberliegender kleinerer Seiten, ein erstes nahes Ende, das mit der hinteren Fläche des Kopfabschnittes verbunden ist, und ein zwei­ tes fernes Ende, das sich mit einem vorbestimmten Abstand von dem Kopfabschnitt wegerstreckt.
An dem Hauptabschnitt sind zwei Sätze von Nasen vorgesehen, von de­ nen sich ein Satz jeweils an einer inneren Fläche einer entsprechen­ den größeren Seite zum gewindegängigen Eingriff mit den Schraubengewinden befindet. Jeder Nasensatz weist eine vorbestimmte Anzahl von Nasen auf, wobei die zwei Sätze gegeneinander versetzt und mit einem vorbestimmten Abstand von dem nahen Ende des Haupttei­ les der Durchführung angeordnet sind. Der Abstand wird so gewählt, daß eine nach außen gerichtete Ausdehnung des Hauptteiles nahe den Nasensätzen ermöglicht wird, so daß der Hauptabschnitt Drehmomenten von Schrauben mit verschiedenen Größen und Abmessungen ohne Beschä­ digung widerstehen kann.
Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, einer erfindungsgemäßen Durchführung, die an einer Basisplatte mit einer erfindungsgemäßen Schraube gesichert ist, welche sich durch eine Öffnung in einer dekorativen Verkleidung erstreckt und zur Einfüh­ rung in die Durchführung mit dieser ausgerichtet ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht der befestigten Platten sowie der Durchführung gemäß der Erfindung mit eingeführter Schraube;
Fig. 3 eine ebene Ansicht der erfindungsgemäßen Durchführung von oben; und
Fig. 4 eine Aufrißdarstellung der Durchführung gemäß Fig. 3.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Gemäß Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung allge­ mein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Befestigungsanordnung 10 weist eine Schraube 12 und eine Durchführung 14 auf, deren Ein­ zelheiten im folgenden beschrieben werden sollen.
Die Befestigungsanordnung 10 dient kurz gesagt vorzugsweise zur Si­ cherung einer dekorativen Verkleidung oder einer Abdeckplatte 16 an einer Träger- oder Basisplatte 18, wie zum Beispiel einer Türfläche oder dem Dach eines Kraftfahrzeuges. Die Durchführung 14 wird in eine Halteöffnung oder ein Loch 20 in der Basisplatte 18 eingeführt und dort gehalten, wobei sich die Schraube 12 durch eine Öffnung oder ein Durchgangsloch 22 in der Abdeckplatte (Zwischenplatte) 16 erstreckt.
Während des Zusammenbaus wird die Schraube 12 vorzugsweise mit einem Drehwerkzeug (nicht gezeigt) mit einem vorbestimmten Drehmoment ge­ dreht. Wie im folgenden im Detail beschrieben wird, wird über einen Eingriff des Gewindes mit der Durchführung 14 die Schraube 12 solan­ ge in die Durchführung eingedreht, bis die zwei Platten 16 und 18 in ausreichender Weise aneinander gesichert sind.
Gemäß Fig. 2 weist die Schraube 12 einen Kopf 24 und einen Schaft 26 auf. Der Schaft 26 ist mit größeren Gewindegängen 28 und kleine­ ren Gewindegängen 30 versehen. Um zu verhindern, daß sich die Schraube nach dem Eindrehen in die Durchführung 14 wieder heraus­ dreht, weisen die kleineren Gewindegänge 30 flache Bereiche 32 auf, die gemäß nachfolgender Beschreibung mit Teilen der Durchführung 14 eingreifen.
Die Durchführung 14 weist einen Kopfabschnitt 34, einen Hauptteil 36 und eine sich durch diese erstreckende zentrale Öffnung 37 auf, wo­ bei alle drei Teile im wesentlichen länglich gestaltet sind. Der Kopfabschnitt 34 umfaßt eine vordere Fläche 38 und eine hintere Flä­ che 40, die dem Hauptteil 36 zugewandt ist.
Die Durchführung 14 ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet, kann jedoch auch aus anderen Materialien bestehen. Die Durchführung 14 wird am häufigsten aus einem mit Keramik und/oder Glasfaser ver­ stärktem Kunststoff, wie zum Beispiel dem unter dem Namen ESBRID von der Firma Thermofil, Inc. of Brighton, Michigan vertriebenen, hergestellt.
Gemäß Fig. 1 weist der Hauptteil 36 ein erstes, integral mit der hinteren Fläche 40 des Kopfabschnitts 34 ausgebildetes nahes Ende 42 und ein fernes Ende 44 auf, welches sich von dem Kopfabschnitt 34 weggerichtet mit einem vorbestimmten Abstand nach außen erstreckt. Der Hauptteil 36 wird durch ein erstes Paar von gegenüberliegenden größeren Seiten 46 und 48 sowie ein zweites Paar von gegenüberlie­ genden kleineren Seiten 50 und 52 gebildet.
Um mit den Gewindegängen der Schraube 12 gewindegängig einzugreifen, weist jede größere Seite 46 und 48 des Hauptteils 36 einen Satz 54 bzw. 56 entsprechender eingreifender Nasen 58 auf. Jede Nase 58 ist vorzugsweise senkrecht zu einer zentralen Achse der Durchführung 14 und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
Die zwei Sätze 54 und 56 der Nasen 58 sind ferner zueinander ver­ setzt und können die gleiche oder eine unterschiedliche Anzahl von Nasen 58 aufweisen. Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt der Satz 54 fünf Nasen 58 und der Satz 56 vier Nasen 58, wobei die je­ weilige Anzahl variieren kann.
Gemäß Fig. 3 beginnt der Satz 54 der Nasen 58 bei einem Abstand "d" von dem Kopf 34 der Durchführung 14. Demgemäß können die Gewindegänge der Schraube 12 über den Abstand "d" in die Durchfüh­ rung 14 eingesteckt werden, bis sie mit der ersten Nase 58 eingrei­ fen. Dies führt zu der weiter unten noch im Detail beschriebenen, gewünschten Flexibilität der Durchführung 14.
Um die Durchführung 14 an der Basisplatte 18 zu sichern, weisen die größeren Seiten 46 und 48 des Hauptteiles 36 einen darauf ausgeform­ ten Schulterabschnitt 60 auf. Beim Einführen des Hauptteiles 36 durch die Öffnung 20 der Basisplatte 18 greifen die Schultern 60 mit der Rückseite 40 des Kopfes 34 der Durchführung 14 ein.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann zur Erhöhung der Flexibilität des Hauptabschnittes 36 der Durchführung 14 an jeder größeren Seite 46 und 48 ein U-förmiger Ausschnitt 62 vorgesehen sein. Folglich bildet jeder Ausschnitt 62 einen flexiblen Schenkel, Stift oder ein "Fen­ ster" 64 mit einem fernen Ende 66 nahe des Kopfes 34 und einem nahen Ende 68, welches mit einem vorbestimmten Abstand von dem Kopf 34 entlang des Hauptteiles 36 angeordnet ist.
Die Schultern 60 und die Nasen 58 sind vorzugsweise auf die Weite der Schenkel 64 begrenzt. Außerdem erstrecken sich die Nasen 58 nicht ganz bis zu dem fernen Ende 66 der Schenkel 64, sondern weisen davon einen vorbestimmten Abstand auf, der zusammen mit der Größe und Gestalt der Schenkel 64 und der Ausschnitte 62 so gewählt wird, daß der gewünschte Flexibilitätsgrad erreicht wird, der in Abhängig­ keit von einer bestimmten Anwendung variieren kann.
Beim Gebrauch wird, wie in Fig. 1 gezeigt, die Durchführung 14 in die Öffnung 20 der Basisplatte 18 eingeführt. Die Schultern 60 des Hauptteiles 36 greifen mit der Rückseite der Basisplatte 18 mit Rippen 70 der Schenkel 64 ein, die innerhalb der Begrenzungen der Öffnung 20 enthalten sind.
Die fernen Enden 66 jedes Schenkels 64 werden aufgrund des Eingriffs der Rippen 70 mit der inneren Fläche der Öffnung 20 festgehalten, so daß sie sich nicht nach außen bewegen können. Die Nasen 58 sind folglich mit einem solchen Abstand von den fernen Enden 66 angeord­ net, daß ein Biegen nach außen an den nahen Enden jedes Schenkels 64 möglich ist. Dies führt zu einer Ausbauchung des Hauptteiles 36 in der Nähe seines Mittelpunktes.
Die Schraube 12 wird durch die Öffnung 22 in der Verkleidung 16 und in die zentrale Öffnung 37 geführt. Anfänglich greifen die größeren Gewindegänge 28 nicht mit den entfernten Enden 66 der Schenkel 64 ein. Die größeren Gewindegänge 28 werden vielmehr innerhalb der zen­ tralen Öffnung 37 geführt, bis sie an den Nasen 58 anliegen.
Die Schraube 12 wird vorzugsweise während ihrer Einführung mit einem Drehwerkzeug (nicht gezeigt) mit einem gewünschten Drehmoment ge­ dreht. Wenn die rotierenden größeren Gewindegänge 28 die Nasen 58 berühren, gleiten sie auf geneigten Abschnitten 72 jeder Nase 58 auf und biegen die Schenkel 64 nach außen, bis sie eine Rückseite 74 jeder Nase 58 freisetzen.
Bei weiterem Drehen und Einführen der Schraube 12 in der/die Durch­ führung 14 erreicht die Schraube ihre in Fig. 2 gezeigte vollstän­ dig eingeführte Stellung. In dieser Position sitzen die größeren Gewindegänge 28 in dem Hauptteil 34 hinter einer entsprechenden Nase 58, wobei die Nasen 58 an den flachen Abschnitten 32 der kleineren Gewindegänge 30 anliegen, um ein Herausbewegen der Schraube 12 zu verhindern.
Es soll betont werden, daß aufgrund der besonderen Auslegung der Durchführung 14 Schrauben 12 mit einem ziemlich großen Toleranz­ bereich aufgenommen werden können. Tatsächlich kann eine besondere Durchführung 14 Schrauben 12 mit mehreren Größen aufnehmen.
Die Durchführung 14 kann zum Beispiel so bemessen sein, daß sie auf­ grund ihrer Flexibilität und des Materials Schrauben 12 der Größen 8 und 10 aufnehmen kann. Wenn eine Schraube 12 mit einer die empfohle­ ne Größe für eine Durchführung überschreitenden Größe eingedreht wird, wird im allgemeinen entweder die Schraube nicht mit der Durch­ führung eingreifen oder das Drehmoment des Drehwerkzeuges zwingt diese in die Durchführung und zerbricht sie. Solche bekannten Kunststoff-Durchführungen halten im allgemeinen nur einem Drehmoment von etwa 5,7 bis 11,5 cmkg (5 bis 10 in./lbs.) stand, bevor sie zerbrechen.
Die erfindungsgemäße Durchführung 14 bietet folglich genügend Flexi­ bilität, um die hohen Drehmomente eines Drehwerkzeuges, die im Be­ reich zwischen 28,8 bis 46,08 cmkg (25 und 40 in./lbs.) liegen, aus­ zuhalten. Dieses Drehmoment entspricht den üblichen Drehmomenten, die während des Zusammenbaus mit Metalldurchführungen auftreten. Die erfindungsgemäße Durchführung 14 kann folglich mit vorhandenen Dreh­ werkzeugen verwendet werden.
Modifikationen und Abwandlungen der Erfindung, die angesichts der obigen, nur beispielhaften Erläuterungen möglich sind, fallen ebenfalls unter den durch die folgenden Ansprüche definierten Schutzumfang.

Claims (6)

1. Befestigungsanordnung mit Schraube und Durchführung zum Halten einer angepaßten Platte mit einem Durchgangsloch an einer Träger­ platte mit einem länglichen Befestigungsloch, wobei die Durchführung einem erheblichen Drehmoment von Schrauben mit geringfügig verschie­ denen Größen und Abmessungen standhalten kann und so ausgelegt ist, daß Veränderungen der relativen Positionen der Trägerplatte und der angepaßten Platte ausgleichbar sind, gekennzeichnet durch:
eine Schraube (12) mit gewünschten größeren (28) und kleineren (30) schneckenförmigen Gewindegängen;
eine längliche Durchführung (14) mit einem Kopfabschnitt (34), einem Hauptabschnitt (36) und einer sich durch den Kopf- und den Hauptab­ schnitt erstreckenden, zentralen länglichen Öffnung (37), wobei der Kopfabschnitt (34) eine vordere Fläche (38) und eine hintere Fläche (40) aufweist und der Hauptabschnitt (36) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, der durch ein erstes Paar gegenüber­ liegender größerer Seiten (46, 48) und ein zweites Paar gegenüber­ liegender kleinerer Seiten (50, 52) abgegrenzt ist, sowie ein er­ stes, mit der hinteren Fläche (38) des Kopfabschnitts (34) verbunde­ nes nahes Ende (42) und ein zweites fernes Ende (44), welches sich mit einem vorbestimmten Abstand von dem Kopfabschnitt (34) weger­ streckt; und
zwei Sätze (54, 56) von Nasen (58), von denen ein Satz jeweils an den gegenüberliegenden größeren Seiten (46, 48) des Hauptabschnitts (36) angeordnet ist, zum gewindegängigen Eingriff mit den Schrauben­ gewinden, wobei jeder Satz (54, 58) eine vorbestimmte Anzahl von Nasen (58) aufweist, die gegeneinander versetzt und mit einem vorbe­ stimmten Abstand von dem nahen Ende (42) des Hauptabschnittes (36) angeordnet sind und der vorbestimmte Abstand so gewählt wird, daß eine nach auswärts gerichtete Biegung des Hauptabschnittes (36) nahe der Nasen (58) möglich ist, so daß die Durchführung (14) beträchtli­ chen Drehmomenten von Schrauben mit verschiedenen Größen und Abmes­ sungen ohne Beschädigung standhält.
2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste Paar gegenüberliegender grö­ ßerer Seiten (46, 48) einen flexiblen Schenkel (64) mit einem fernen Ende (66) in der Nähe des Kopfabschnittes (34) und einem nahen Ende (68), welches mit einem vorbestimmten Abstand davon angeordnet ist, aufweist, wobei die zwei Sätze (54, 56) von Nasen (58) in der Nähe des nahen Endes (68) jedes Schenkels (64) angeordnet sind und sich in Richtung auf das ferne Ende (44) des Hauptabschnittes (36) erstrecken.
3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ferne Ende (66) der Schenkel (64) des Hauptabschnittes (36) mit dem Inneren des Befestigungsloches eingreift, um eine nach außen gerichtete Ausdehnung des Hauptab­ schnittes (36) nahe des fernen Endes (66) der Schenkel (64) zu begrenzen.
4. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Gewindegänge (30) zum Ein­ griff mit den Nasen (58) mit einer Mehrzahl von flachen Abschnitten (32) ausgebildet sind, um ein Lockern der Schraube (12) während des Gebrauches zu verhindern.
5. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Paar Schultern (60), von denen jeweils eine an einer äußeren Fläche jeder größeren Seite (46, 48) des Hauptab­ schnittes (36) angeordnet ist, um die Trägerplatte (18) zwischen den Schultern (60) und dem Kopfabschnitt (34) einzuschließen.
6. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung (14) aus einem Kunst­ stoff geformt ist, welcher ein Keramikmaterial und/oder ein Glasfa­ sermaterial aufweist.
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