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Dokumentenidentifikation DE10052578A1 25.04.2002
Titel Verbindungselement
Anmelder Hilti AG, Schaan, LI
Erfinder Fritz, Hermann, 86899 Landsberg, DE;
Birnbaum, Ulrich, 86916 Kaufering, DE
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 23.10.2000
DE-Aktenzeichen 10052578
Offenlegungstag 25.04.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.04.2002
IPC-Hauptklasse F16B 37/00
IPC-Nebenklasse B21D 53/00   
Zusammenfassung Das Verbindungselement für Bolzen (2) weist ein Aufnahmeteil (1) auf. Der Aufnahmeteil (1) weist eine Bohrung (5) mit einem zylindrischen Aufnahmebereich (4) und entgegen der Aufnahmerichtung (A) des Bolzens (2) daran anschließend einen entgegen der Aufnahmerichtung (A) des Bolzens (2) sich verjüngenden Bereich (7) auf. Im Aufnahmeteil (1) ist eine vorgespannte, konische Schraubenfeder (8) angeordnet, die den eingesetzten Bolzen (2) unter radialer Aufweitung teilweise umfasst und so eine formschlüssige Verbindung mit dem Bolzen (2) schafft. Durch den verjüngten Bereich (7) der Bohrung (5) wird die Schraubenfeder (8) daran gehindert, vom Bolzen (2) zu gleiten und dadurch die Verbindung zu lösen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement mit einem Aufnahmeteil für einen Bolzen mit einem Aussengewinde, das mit einer Bohrung versehen ist, in der wenigstens ein Verriegelungselement angeordnet ist, das zumindest teilweise formschlüssig in das Aussengewinde des Bolzens eingreift, wobei die Bohrung im Aufnahmeteil einen zylindrischen Aufnahmebereich aufweist und entgegen der Aufnahmerichtung des Bolzens daran anschliessend die Bohrung sich wenigstens abschnittweise entgegen der Aufnahmerichtung des Bolzen verjüngt und wobei das Verriegelungselement von einem, in Aufnahmerichtung des Bolzens abstützenden radial aufweitbaren Ringkörper gebildet ist, dessen lichte Weite zumindest teilweise kleiner ist als der Aussendurchmesser der Gewindestange und dessen axiale Länge etwa der Länge des Aufnahmebereichs entspricht.

Eine der am häufigsten eingesetzten Verbindungstechniken von zwei oder mehreren Teilen stellt die Schraubverbindung dar. Dazu wird üblicherweise ein mit einem Aussengewinde versehener Schraubbolzen mit einer Mutter verbunden, an der ein korrespondierendes Innengewinde ausgebildet ist. Die zu verbindenden Teile können mit dem Schraubbolzen oder der Mutter verbunden sein. Oft bildet der Schraubbolzen auch einen Bestandteil eines der Teile. Das zweite Teil ist dann meist mit einer Bohrung versehen, durch die der Schraubbolzen gesteckt wird. Danach wird die Mutter auf das Aussengewinde des Schraubbolzens aufgeschraubt. Es kann auch die Mutter als Bestandteil eines der Teile vorliegen. Dann wird in die Mutter der Schraubbolzen eingedreht, der beispielsweise durch eine Bohrung im zweiten Teil gesteckt ist. Der Schraubbolzen kann beispielsweise auch eine Gewindestange sein, die mit einer Halterung für Rohre verbunden ist.

Bekannt sind Lösungen, bei denen ein aufweitbarer Ringkörper in das Aussengewinde des Bolzens greift. Dadurch ist eine einfache und schnelle Verbindung zweier Elemente möglich.

Nachteilig an der bekannten Lösung ist jedoch, dass das bekannte Verbindungselement nur ein sehr geringes Drehmoment übertragen kann. Ist das Verbindungselement beispielsweise an einer Rohrschelle angebracht, um eine Verbindung zu einer Gewindestange sicherzustellen muss diese mittels eines durch Drehen verspreizbaren Dübels an einem Untergrund befestigt sein. In diesem Fall ist ein Drehen der Rohrschelle nicht zielführend, da das Drehmoment durch das bekannte Verbindungselement nur unzureichend übertragen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement mit einem Verriegelungselement, das zumindest teilweise formschlüssig in das Aussengewinde des Bolzens eingreift, zu schaffen, welches auch die Übertragung von einem Drehmoment sicherstellt.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Aufnahmeteil in Aufnahmerichtung an den Aufnahmebereich anschliessend einen Führungsbereich aufweist, dessen Kerndurchmesser zumindest teilweise höchstens dem Aussendurchmesser des Bolzen entspricht.

Dadurch, dass der Führungsbereich höchstens dem Aussendurchmesser des Bolzens entspricht, wird der Bolzens bei einer Drehbewegung im Aufnahmeteil festgekeilt. Der Führungsbereich wirkt somit in der Art einer Bremse und ermöglicht damit ein Einbringen eines höheren Drehmoments als bei bisher bekannten Lösungen.

Der Führungsbereich weist vorzugsweise einen Kerndurchmesser auf, der dem Aussendurchmesser des Bolzens entspricht und in Aufnahmerichtung daran anschliessend ein Anschlag angeordnet ist. Der Anschlag kann beispielsweise durch eine Wandung des Verbindungselementes gebildet werden.

Vorteilhafterweise ist der Führungsbereich mit einem Innengewinde versehen, wobei das Innengewinde koaxial zur Bohrung angeordnet ist. Eine bevorzugte Lösung weist im Führungsbereich eine Reibeinlage auf, welche im Führungsbereich angeordnet ist und einen hohen Reibkoeffizienten aufweist. Beispielsweise kann die Reibeinlage aus Kunststoff oder einen Elastomer sein. Die Reibeinlage weist in dieser Ausführungsform das Innengewinde auf. Wirkt nun auf den Bolzen ein Drehmoment in Eindrehrichtung des Innengewindes, wirkt auf diesen eine hohe Reibkraft.

Vorzugsweise ist der Kerndurchmesser des Innengewindes kleiner als der Aussendurchmesser des Bolzens und stellt daher eine kraftschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen Aufnahmeteil und dem Bolzen sicher. Insbesondere bei einer Reibeinlage erhöht sich dadurch die Reibung wesentlich. Ferner wird durch diese Massnahme erreicht, dass beispielsweise Ecken und Kanten am aufnahmeseitigen Ende des Bolzens sich im Führungsbereich besonders optimal verkeilen. Insbesondere bei sogenannten Stockschrauben, welche ein konisch ausgeformtes Ende aufweisen tritt dieser Festkeilen auf.

Um eine genügend hohe Drehmomentaufnahme zu gewährleisten, weist das Innengewinde vorteilhafterweise mindestens 1,5 Gewindegänge auf.

Vorzugsweise ist das Aufnahmeteil einteilig ausgebildet, um eine wirtschaftliche Herstellung des Verbindungselementes sicherzustellen.

Vorteilhafterweise wird am aufnahmerichtungsseitigen Ende eines hülsenförmigen Aufnahmeteiles das Material der Wandung des Aufnahmeteils durch einen Bördelvorgang radial nach innen geformt und wird anschliessend durch einen Stempel axial entgegen der Aufnahmerichtung derart aufgestaucht, dass sich im Innern des Aufnahmeteils ein Führungsbereich mit geringerem Kerndurchmesser bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemässes Verbindungselement;

Fig. 2 das Verbindungselement der Fig. 1 mit einem Anschlag;

Fig. 3 ein gebördeltes Aufnahmeteil des in Fig. 1 dargestellten Verbindungselementes;

Fig. 4 das in Fig. 3 dargestellte Aufnahmeteil nach einem Prägevorgang.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein erfindungsgemässes Verbindungselement dargestellt, das ein Aufnahmeteil 1 und ein in einem Aufnahmebereich 4 angeordnetes als Ringkörper ausgebildetes Verriegelungselement aufweist. Das Aufnahmeteil 1 kann ein separates Bauteil sein und beispielsweise nach Art einer Mutter ausgebildet sein. Es kann auch als integraler Bestandteil eines Befestigungsteils vorliegen, beispielsweise an einer Rohrschelle zur Aufnahme einer Gewindestange.

Die Bohrung 5 im Aufnahmeteil 1 weist anschliessend an den zylindrischen Aufnahmebereich 4 entgegen einer Aufnahmerichtung A eines, mit einem Aussengewinde 3 versehenen, Bolzens 2 einen entgegen der Aufnahmerichtung A des Bolzens 2 verjüngten Bereich 7 auf. Der entgegen der Aufnahmerichtung A angeordnete Bereich der Bohrung 5 weist einen Durchmesser d1 auf, der geringfügig grösser ist als der Aussendurchmesser d2 des Bolzens 2.

Der radial elastisch aufweitbare, als kegelstumpfförmige Schraubenfeder 8 ausgebildete, Ringkörper ist in Aufnahmerichtung A durch eine ringförmig umlaufende Anschlagschulter 9 abgestützt. Entgegen der Aufnahmerichtung A stützt sich die Schraubenfeder 8 am verjüngten Bereich 7 der Bohrung 5 ab. Die Schraubenfeder 8 ist vorzugsweise aus einem Federstahl gefertigt und weist im ungespannten Zustand eine grössere Länge auf als die axiale Länge l des Aufnahmebereichs 4. Der Aussendurchmesser der Schraubenfeder 8 ist am aufnahmerichtungsseitigen Ende so bemessen, dass die sie in Kontakt mit der Wandung 6 der Bohrung 5 steht. Am gegenüberliegenden Ende ist die lichte Weite w kleiner als der Aussendurchmesser d2 des Bolzens 2.

Beim Einstecken des Bolzens 2 in die Bohrung 5 verkürzt sich die Schraubenfeder 8 und erhält damit im Aufnahmebereich 4 radial Platz sich aufzuweiten. Durch die Vorspannung der Schraubenfeder 8 bewegt sie sich über den Bolzen 2 schnappend und radial vorgespannt wieder in ihre axiale Ausgangsposition zurück. Somit ist der Bolzen 2 mit dem Aufnahmeteil 1 durch die Schraubenfeder 8, die in das Aussengewinde 3 eingreift, verbunden. Bei Zugbelastung wird die Schraubenfeder 8 gegen den, sich entgegen der Aufnahmerichtung A des Bolzens 2 verjüngenden, Bereich 7 der Bohrung 5 gedrückt und ein radiales Aufweiten und somit ein Überschnappen kann dadurch verhindert werden. Die Schraubenfeder 8 greift in das Aussengewinde 3 des Bolzens 2 und bildet eine formschlüssige Verbindung zwischen Bolzen 2 und Aufnahmeteil 1.

Bei der Herstellung des erfindungsgemässen Verbindungselementes wird am aufnahmerichtungsseitigen Ende eines hülsenförmigen Aufnahmeteiles 1, wie es insbesondere in Fig. 3 dargestellt ist, das Material der Wandung des Aufnahmeteils 1 durch einen Bördelvorgang radial nach innen geformt und anschliessend durch einen Stempel 10 axial entgegen der Aufnahmerichtung A derart aufgestaucht, dass sich im Innern des Aufnahmeteils 1 ein Führungsbereich 11 mit einem geringeren Kerndurchmesser d3 bildet als der Aussendurchmesser d2 des Bolzens 2 auf.

In der Fig. 2 entspricht der Kerndurchmesser des Innengewindes 12 dem Aussendurchmesser d2 des Bolzens 2. Um jedoch ein Durchdrehen des Bolzens 2 zu verhindern, ist anschliessend an den Führungsbereich 11 ein Anschlag 13 angeordnet. Der Anschlag 13 kann beispielsweise durch einen Rohrschellenbügel gebildet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verbindungselement mit einem Aufnahmeteil (1) für einen Bolzen (2) mit einem Aussengewinde (3), das mit einer Bohrung (5) versehen ist, in der wenigstens ein Verriegelungselement (8) angeordnet ist das zumindest teilweise formschlüssig in das Aussengewinde (3) des Bolzens (2) eingreift, wobei die Bohrung (5) im Aufnahmeteil (1) einen zylindrischen Aufnahmebereich (4) aufweist und entgegen der Aufnahmerichtung (A) des Bolzens (2) daran anschliessend die Bohrung (5) sich wenigstens abschnittweise entgegen der Aufnahmerichtung (5) des Bolzen (2) verjüngt und wobei das Verriegelungselement (8) von einem in Aufnahmerichtung (A) des Bolzen (2) sich abstützenden radial aufweitbaren Ringkörper (8) gebildet ist, dessen lichte Weite (w) zumindest teilweise kleiner ist, als der Aussendurchmesser (d2) des Aussengewindes (3) und dessen axiale Länge etwa der Länge (l) des Aufnahmebereichs (4) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (1) in Aufnahmerichtung (A) an den Aufnahmebereich (4) anschliessend einen Führungsbereich (11) aufweist, dessen Kerndurchmesser (d3) höchstens dem Aussendurchmesser (d2) des Bolzens (2) entspricht.
  2. 2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (11) einen Kerndurchmesser (d3) aufweist, der dem Aussendurchmesser (d2) des Bolzens (2) entspricht und in Aufnahmerichtung (A) daran anschliessend ein Anschlag (13) angeordnet ist.
  3. 3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (11) mit einem Innengewinde (12) versehen ist, wobei das Innengewinde (12) koaxial zur Bohrung (5) angeordnet ist.
  4. 4. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser (d3) des Innengewindes (12) kleiner als der Aussendurchmesser (d2) des Bolzen (2) ist.
  5. 5. Verbindungselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (12) mindestens 1, 5 Gewindegänge aufweist.
  6. 6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (1) einteilig ausgebildet ist.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am aufnahmerichtungsseitigen Ende eines hülsenförmigen Aufnahmeteiles (1) das Material der Wandung des Aufnahmeteils (1) durch einen Bördelvorgang radial nach innen geformt wird und anschliessend durch einen Stempel (10) axial entgegen der Aufnahmerichtung (A) derart aufgestaucht wird, dass sich im Innern des Aufnahmeteils (1) ein Führungsbereich (11) mit geringerem Kerndurchmesser (d3) bildet.






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