DE19521744C2 - Befestigungsanordnung mit Schraube für hohes Drehmoment und Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung mit Schraube und Durchführung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Befestigungsanordnungen zur Sicherung zweier Platten o. ä. aneinander, wie etwa aus DE 30 38 341 A1, sind durch eine Schraube und eine Durchführung gebildet. 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 zwischen einem Kopf der Durchführung und einer an dem Gehäuse der Durchführung ausgeformten Schulter eingeschlossen. Beim Einführen der Durchführung in die Öffnung erweitern sich die Schultern durch die Plattenöffnung und greifen mit einer Rückseite der Platte ein, wodurch die Durchführung daran gehalten wird.

Die Durchführung ist so ausgelegt, daß nur eine Schraube mit einer bestimmten Größe und mit Abmessungen verwendet werden kann, die in einem engen Bereich liegen. Wenn der Versuch gemacht wird, eine Schraube in die Durchführung einzudrehen, die eine falsche Größe hat oder deren Abmessungen außerhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegen, wird die Schraube entweder nicht greifen oder das aufgebrachte Drehmoment zwingt die Schraube in die Durchführung und beschädigt diese möglicherweise. 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 führen, daß sich eine oder beide Platten verschieben und sich die Befestigungsanordnung möglicherweise löst.

Um solche Schwankungen tolerieren zu können, können längliche Durchführungen verwendet werden, 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 geringem Drehmoment wie oben beschrieben überdreht werden. Dies trifft insbesondere auf einen vollständig unflexiblen Abschnitt der Durchführung zu, der innerhalb der Begrenzungen der Plattenöffnung zwischen dem Kopf und der Schulter liegt und der jede Ausdehnung der Durchführung verhindert und häufig keine Schraube annimmt.

Eine ähnliche Befestigungsanordnung, wie sie oben beschrieben ist, ist aus DE 93 18 122 U1 bekannt geworden. Die Durchführung weist flexible Wandabschnitte auf, die beim Einführen der Durchführung in ein Loch radial nach innen verformt werden, bis sie nach dem Hindurchführen hinter die Lochkante rasten. Der Durchgang in der Durchführung ist nur im vom Kopf abgewandten Ende mit einem verengten Abschnitt versehen, der mit dem Gewinde der Schraube in Eingriff tritt. Die oben angeführten Nachteile der bekannten Befestigungsanordnung gelten auch für die zuletzt beschriebene Ausführung.

Schließlich ist aus DE 79 33 022 U1 eine Stanz- oder Nietmutter aus Metall bekannt geworden, bei der ein radial nach innen weisender Flansch der Mutter mit dem Gewinde der Schraube in Eingriff tritt. Das Gewinde der Blechschraube formt sich in den Flansch ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung aus Schraube und Durchführung zum Halten einer Platte an einer Trägerplatte zu schaffen, bei der Schrauben mit unterschiedlichen Größen eingesetzt werden können, ohne daß durch das Aufbringen höherer Drehmomente Schäden an der Durchführung verursacht werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung wird eine durch eine Schraube und eine Durchführung gebildete Befestigungsanordnung geschaffen, mit der eine angepaßte Platte mit einem Durchgangsloch an einer Trägerplatte mit einem länglichen Befestigungsloch gehalten wird, wobei die Durchführung hohen, auf die Schraube aufgebrachten Drehmomenten standhält, auch wenn die Schraube eine geringfügig abweichende Größe und Abmessungen 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 kleineren 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 erstreckende 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 zweites fernes Ende, das sich mit einem vorbestimmten Abstand von dem Kopfabschnitt wegerstreckt.

An dem Hauptabschnitt sind zwei Sätze von Nasen vorgesehen, von denen sich ein Satz jeweils an einer inneren Fläche einer entsprechenden 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 Hauptteiles 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 Beschädigung widerstehen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, einer erfindungsgemäßen Anordnung, die an einer Basisplatte mit einer Schraube gesichert ist, welche sich durch eine Öffnung in einer dekorativen Verkleidung erstreckt und zur Einführung in die Durchführung mit dieser ausgerichtet ist;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der befestigten Platten sowie der Anordnung gemäß der Erfindung mit eingeführter Schraube;

Fig. 3 eine Ansicht der Durchführung nach Fig. 1 oder 2 von oben; und

Fig. 4 eine Vorderansicht der Durchführung gemäß Fig. 3.

Gemäß Fig. 1 ist eine Befestigungsanordnung allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Befestigungsanordnung 10 weist eine Schraube 12 und eine Durchführung 14 auf, deren Einzelheiten im folgenden beschrieben werden sollen.

Die Befestigungsanordnung 10 dient kurz gesagt vorzugsweise zur Sicherung 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 gedreht. Wie im folgenden im Detail beschrieben wird, wird über einen Eingriff des Gewindes mit der Durchführung 14 die Schraube 12 solange 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 kleineren Gewindegängen 30 versehen. Um zu verhindern, daß sich die Schraube nach dem Eindrehen in die Durchführung 14 wieder herausdreht, 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, wobei alle drei Teile im wesentlichen länglich gestaltet sind. Der Kopfabschnitt 34 umfaßt eine vordere Fläche 38 und eine hintere Fläche 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 verstärktem Kunststoff.

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 gegenüberliegenden 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 versetzt 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 jeweilige 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 Durchführung 14 eingesteckt werden, bis sie mit der ersten Nase 58 eingreifen. 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 ausgeformten 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 "Fenster" 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 Abhängigkeit 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 angeordnet, 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 zentralen 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 gedreht. 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 Durchführung 14 erreicht die Schraube ihre in Fig. 2 gezeigte vollständig 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 Toleranzbereich 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 aufgrund ihrer Flexibilität und des Materials Schrauben 12 der Größen 8 und 10 aufnehmen kann. Wenn eine Schraube 12 mit einer die empfohlene Größe für eine Durchführung überschreitenden Größe eingedreht wird, wird im allgemeinen entweder die Schraube nicht mit der Durchführung 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 stand, bevor sie zerbrechen.

Die Durchführung 14 bietet folglich genügend Flexibilität, um die hohen Drehmomente eines Drehwerkzeuges, die im Bereich zwischen 28,8 bis 46,08 cmkg liegen, auszuhalten. Dieses Drehmoment entspricht den üblichen Drehmomenten, die während des Zusammenbaus mit Metalldurchführungen auftreten. Die erfindungsgemäße Durchführung 14 kann folglich mit vorhandenen Drehwerkzeugen verwendet werden.

Claims (6)

1. Befestigungsanordnung mit Schraube und Durchführung zum Halten einer Platte mit einem Durchgangsloch an einer Trägerplatte mit einem länglichen Befestigungsloch, mit einer Schraube (12) mit größeren (28) und kleineren (30) Gewindegängen; einer länglichen Durchführung (14) mit einem Kopfabschnitt (34), einem Hauptabschnitt (36) und einer sich durch den Kopf- und den Hauptabschnitt erstreckenden, zentralen länglichen Öffnung (37), wobei der Kopfabschnitt (34) eine vordere Fläche (38) und eine hintere Fläche (40) aufweist und der Hauptab­ schnitt (36) einen im wesentlichen rechteckigen Quer­ schnitt hat, der durch ein erstes Paar gegenüberliegen­ der größerer Seiten (46, 48) und ein zweites Paar ge­ genüberliegender kleinerer Seiten (50, 52) begrenzt ist, sowie ein erstes, mit der hinteren Fläche (38) des Kopfabschnitts (34) verbundenes nahes Ende (42) und ein zweites fernes Ende (44), welches sich mit einem vor­ bestimmten Abstand von dem Kopfabschnitt (34) weger­ streckt; dadurch gekennzeichnet, daß an den gegenüber­ liegenden größeren Seiten (46, 48) des Hauptabschnitts (36) jeweils ein Satz (54, 56) mit vorgegebener Anzahl von Nasen (58) angeordnet ist, mit denen das Schrauben­ gewinde in gewindegängigen Eingriff bringbar ist, wobei die Nasen (58) eines Satzes gegenüber den Nasen des an­ deren Satzes versetzt sind und die Sätze (54, 56) von Nasen (58) einen vorgegebenen Abstand von dem nahen Ende (42) des Hauptabschnitts (36) haben und der Ab­ stand so gewählt ist, daß eine nach auswärts gerichtete Biegung des Hauptabschnitts (36) nahe den Nasen (58) ermöglicht ist.

2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes erste Paar gegenüberliegender grö­ ßerer Seiten (46, 48) einen flexiblem Schenkel (64) mit einem fernen Ende (66) in der Nähe des Kopfabschnittes (34) und einem nahen Ende (68), welches mit einem vor­ bestimmten Abstand davon angeordnet ist, aufweist, wo­ bei 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 Hauptabschnitts (36) erstrecken.

3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das ferne Ende (66) der Schenkel (64) des Hauptabschnitts (36) mit dem Befestigungsloch zusammen­ wirkt und eine nach außen gerichtete Ausdehnung des Hauptabschnitts (36) nahe des fernen Endes (66) der Schenkel (64) begrenzt.

4. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (58) in die klei­ neren Gewindegänge (30) eingreifen und die kleineren Gewindegänge flache Abschnitte (32) aufweisen, die ein Lockern der Schraube (12) verhindern.

5. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine dem Kopfabschnitt (34) zuge­ kehrte Schulter (60) an den größeren Seiten (46, 48) des Hauptabschnitts (36), durch welche die Trägerplatte (18) zwischen den Schultern (60) und dem Kopfabschnitt (34) gehalten ist.

6. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung (14) aus Kunststoff geformt ist, der mit Keramik- und/oder Glas­ fasermaterial verstärkt ist.