DE3917701C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannschloß-Befestigungsvorrich­ tung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Befestigungsvorrichtungen dieser speziellen Art sind nützlich beim Befestigen von zwei Platten aneinander, die hohen Trenn­ kräften und einer begrenzten seitlichen Relativverschiebung unterliegen.

Aus der US 30 81 809 ist es bekannt, eine Mutter mit einer Ge­ windebohrung zum Einführen eines konventionellen Gewindebol­ zens und eine im wesentlichen zylindrische Aufnahme zur losen Halterung der Mutter in einer vorgegebenen Lage zu verwenden, wobei sich die Mutter in begrenztem Umfang sowohl senkrecht als auch parallel zu ihrer Längsachse bewegen kann. In der Aufnahme ist ein Querloch gebildet, das mit der Gewindebohrung der Mutter fluchtet, um den Gewindebolzen in Schraubverbindung mit der Mutter zu führen.

Die Aufnahme ist so bemessen, daß sie gleichmäßig in eine Zylinderbohrung in einer der Platten bis in eine Lage schiebbar ist, in der das Querloch der Aufnahme mit einem in der Platte gebildeten Querloch ausgerichtet ist. Dann kann der Gewindebolzen durch die miteinander fluchtenden Löcher eingeführt und mit der Mutter verschraubt werden.

Die vorstehend kurz beschriebene Spannschloß-Befestigungs­ vorrichtung hat sich zwar als allgemein effektiv erwiesen, sie wirkt jedoch nicht in jedem Anwendungsfall zufrieden­ stellend. Beispielsweise erstreckt sich nur ein kleiner Teil der Mutter über den Umfang des Querlochs in der Auf­ nahme, das den Gewindebolzen in die Mutter führt. Infolge­ dessen können an der Grenzfläche zwischen Mutter und Auf­ nahme sehr hohe Druckspannungen auftreten, die manchmal zu Verformungen der Mutter führen können.

Aus der US 33 22 177 ist eine Mutter mit Führungsvorsprüngen bekannt, wobei die Mutter auf einer Aufnahme aufliegt und die Aufnahme wiederum in eine Bohrung eingeschoben werden kann. In diese Mutter kann dann ein Gewindebolzen eingeschraubt werden. Die Funktion der Führungsvorsprünge der Mutter ist, die Ver­ drehsicherheit der Mutter zu gewährleisten. Entsprechend der Funktion dieser Führungsvorsprünge sind diese relativ kurz ausgebildet, so daß eine geringe Auflagefläche zwischen der Mutter und einer Aufnahmefläche der Mutter vorhanden ist. Da­ durch können hohe Übertragungskräfte zwischen Mutter und Auf­ nahmefläche zu einer Materialverformung und damit zu einem Versagen der Verbindung führen.

Aus der US 34 55 362 ist eine Mutter mit Vorsprüngen bekannt, die in Aufnahmegabeln eines sechskantig ausgeführten Aufnahme­ teils eingeführt werden können. Diese Vorsprünge verhindern ein Verdrehen der Mutter und erhöhen die Auflagefläche der Mutter kaum, wodurch große übertragene Kräfte zwischen Mutter und Aufnahmeteil zu einer Verformung des Materials führen kön­ nen.

Aus der DE-AS 12 11 033 ist weiterhin eine Tonnenmutter be­ kannt, die auf einem Aufnahmeteil aufliegt, welches wiederum in einer Aufnahmebohrung lose gelagert ist. Zur Verdrehsicher­ heit sind in der Mutter und fluchtend dazu in dem Aufnahmeteil Bohrungen vorgesehen, durch die ein Sicherungsstift einge­ bracht werden kann. Da auch hier keine optimierten Flächenver­ hältnisse zwischen Mutter und Aufnahmeteil vorgesehen sind, sind dadurch die maximalen Übertragungskräfte begrenzt, so daß sehr hohe Druckkräfte zu plastischen Materialverformungen führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannschloß-Befestigungsvor­ richtung zu realisieren, die eine Verformung der Mutter in­ folge von Druckspannungen zwischen der Mutter und der Auf­ nahmefläche, die die Mutter lose haltert, vermeidet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Aufnahmefläche kreuz­ förmig ausgebildet ist, die Mutter an der Unterseite einen kreuzförmigen Sitz aufweist, an den sich nach oben vier Flügel anschließen, wobei über den Sitz die durch die Zylinder­ schraube aufgebrachten Kräfte auf die Aufnahmefläche des Kör­ pers übertragen werden und eine begrenzte Verschiebung der Mutter auf der Aufnahmefläche möglich ist, die Seitenteile die Bewegung der Mutter auf der Aufnahmefläche begrenzen, die Sei­ tenteile zwei kreisförmige Nuten an der Außenfläche aufweisen und die Nuten mit Federringen versehen sind.

Dadurch verfügen die Mutter und die Aufnahmefläche über eine relativ große gemeinsame Kontaktfläche, wodurch lokale Druck­ spannungen verringert werden und die Gefahr einer Materialver­ formung vermieden wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-4 angegeben.

Die Mutter ist in einer zur Achse ihrer Gewindebohrung senk­ rechten Ebene im wesentlichen kreuzförmig. Diese Kreuzform hat vier im wesentlichen viereckige Flügel, die von der Gewinde­ bohrung entlang zwei zueinander senkrechten Querachsen seit­ lich wegverlaufen. Die Aufnahmefläche, die in einer Zylinder­ bohrung in einer Platte positionierbar ist, umfaßt einen teil­ zylindrischen Körper, der so bemessen ist, daß er in die Boh­ rung einschiebbar ist, und Mittel zur Begrenzung einer im we­ sentlichen kreuzförmigen Aufnahmefläche zur passenden Aufnahme der Mutter. Die Aufnahmefläche ist so bemessen, daß eine begrenzte Verschiebung der Mutter entlang den Querachsen der Mutterflügel möglich ist. Zusätzlich hat die Aufnahme eine durch den teilzylindrischen Körper verlaufende Öffnung, die in einen Mittenabschnitt der im wesentlichen kreuzförmigen Auf­ nahmefläche mündet. Diese Öffnung fluchtet mit einem Loch ent­ sprechender Größe in der Platte, so daß die Zylinderschraube in Schraubverbindung mit der Mutter geführt wird. Wenn die Zylinderschraube in der Mutter angezogen wird und die Mutter daher unter Druck auf der Aufnahmefläche an dem Sitz der Auf­ nahme anliegt, verteilen die vier Mutterflügel diese Druck­ kraft über eine hinreichend große Fläche, so daß keine Mate­ rialverformung der Mutter auftritt. Der Massenschwerpunkt der Mutter liegt radial außerhalb des Umfangs der Öffnung in der Aufnahme.

Weiterhin ist der kreuzförmige Sitz der Aufnahme durch jeweils zwei dünne voneinander beabstandete Seitenwände an jedem Ende des teilzylindrischen Körpers begrenzt. Jede Seitenwand umfaßt ein nach außen weisendes Kreisbogensegment, das eine Verlän­ gerung des teilzylindrischen Körpers bildet. Ferner sind an jedem Ende des teilzylindrischen Körpers in den Zylinderflä­ chen von Körper und Wänden kreisförmige Nuten ausgebildet. In diesen Nuten können Federringe angeordnet sein, die über den­ jenigen beiden Flügeln der Mutter liegen, die entlang einer zu der Achse des teilzylindrischen Körpers parallelen Achse ver­ laufen, so daß die Mutter in ihrer vorgegebenen Lage festge­ legt ist.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Perspektivansicht der Spannschloß-Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfin­ dung, die in Verbindung mit einer Zylinderschraube und zwei aneinander zu befestigenden Platten gezeigt ist;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht von oben auf die Spannschloß- Befestigungsvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht der Spannschloß- Befestigungsvorrichtung im wesentlichen in Richtung der Pfeile 4-4 von Fig. 3; und

Fig. 5 eine Endansicht der Spannschloß-Befestigungs­ vorrichtung von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Befestigungsvorrichtung zur Verwendung mit einer konventionellen Zylinderschraube 11 für das Befestigen von zwei Platten 13 und 15 aneinander, wobei diese Platten 13, 15 einer hohen Trennkraft und einer begrenzten seitlichen Relativverschiebung unterliegen. Die Befestigungsvorrichtung umfaßt eine Mutter 17 und eine Aufnahme 19 zur losen Halterung der Mutter 17 in einer vorgegebenen Lage in einer Zylinderboh­ rung 21, die in einer der beiden Platten 13, 15 gebildet ist. Die Mutter 17 ist in einer solchen Lage angeordnet, daß sie die Zylinderschraube 11 durch in den jeweiligen Platten 13, 15 gebildete und miteinander fluchtende Querlöcher 23 und 25 in Schraubverbindung aufnehmen kann.

Die Mutter 17 hat eine Gewindebohrung 27 und eine im wesentli­ chen kreuzförmige Gestalt in einer zur Bohrungsachse senkrech­ ten Ebene, wie Fig. 2 am besten zeigt, und weist vier im we­ sentlichen viereckige Flügel 29a, 29b, 31a und 31b auf, die von der Gewindebohrung 27 nach außen entlang zueinander je­ weils senkrechten Achsen vorspringen.

Die Aufnahme 19 hat einen Körper 33 in Form eines Teilzylin­ ders mit einer gekrümmten Fläche, die ca. 120° eines Vollzy­ linders bildet. Endwände der Aufnahme sind im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Teilzylinders orientiert. Der teilzylindrische Körper 33 ist so bemessen, daß er glatt in die Zylinderbohrung 21 der Platte 13 einschiebbar ist. An der der teilzylindrischen Fläche entgegengesetzten Seite des Kör­ pers 33 ist eine Aufnahmefläche 35 ausgebildet, die die Mutter 17 aufnimmt und in einer Lage hält, in der die Zylinder­ schraube 11 in sie einschraubbar ist. Ein Querloch 37 durch­ setzt den Körper 33 vollständig im wesentlichen senkrecht zu der Aufnahmefläche 35 und im wesentlichen in der Mitte der Aufnahmefläche 35, so daß die Zylinderschraube 11 in die Mut­ ter 17 von der Unterseite einschraubbar ist. Die Aufnahmeflä­ che 35 ist so ausgebildet, daß die Mutter 17 verdrehfest ist, während die Zylinderschraube 11 in sie eingeschraubt wird.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der teilzylindrische Körper 33 der Aufnahme 19 in die Zylinderbohrung 21 der Platte 13 bis zu einer Stelle einschiebbar ist, wo das Querloch 37 der Aufnahme 19 mit den entsprechend bemessenen Querlöchern 23 und 25 in den beiden Platten 13 und 15 im wesentlichen fluchtet. Die Zylinderschraube 11 ragt durch diese Querlöcher 23, 25 der Platten 13, 15 und das Querloch 37 der Aufnahme 19 und ist in die Gewindebohrung 27 der Mutter 17 einschraubbar.

Der an einer Oberfläche des teilzylindrischen Körpers 33 ge­ bildete flache Sitz 35 hat Kreuzform, die der Kreuzform der Mutter 17 entspricht. Somit kann die Mutter 17 an dem Sitz so aufgenommen werden, daß zwei Flügel 31a und 31b entlang einer Achse verlaufen, die mit der Zylinderachse des Körpers 33 parallel ist, und die beiden übrigen Flügel 29a und 29b zu dieser Achse quer orientiert sind.

Der flache kreuzförmige Sitz 35 ist durch vier aufrechte Sei­ tenteile 39, 41, 43 und 45 begrenzt, die an den Ecken der Auf­ nahmefläche 35 liegen. Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, sind die beiden am einen Ende des teilzylindrischen Körpers 33 liegenden Seitenteile 39 und 41 voneinander um einen Betrag beabstandet, der so bemessen ist, daß der Flügel 31a der Mutter 17 darin aufnehmbar ist. Ebenso sind die beiden übrigen Sei­ tenteile 43 und 46 am entgegengesetzten Ende des Körpers 33 so voneinander beabstandet, daß der Flügel 31b der Mutter 17 da­ zwischen aufnehmbar ist. Die Außenflächen der vier Seitenteile sind entsprechend der gewölbten Fläche des Körpers 33 gewölbt, so daß diese Wände wie Fortsätze des Zylinders geformt sind.

In den äußeren gewölbten Flächen des teilzylindrischen Körpers 33 und der vier Seitenteile 39, 41, 43 und 45 sind kreisför­ mige Nuten 47 und 49 gebildet, die keisförmige Federringe 51 und 53 aufnehmen und festlegen. Die Federringe 51, 53 liegen über den Flügeln 31a und 31b der Mutter 17, so daß die Mutter 17 sich nicht zu weit vom Sitz 35 weg entlang der Achse ihrer Gewindebohrung 27 bewegen kann.

Im praktischen Einsatz wird die Befestigungsvorrichtung, in der die Mutter 17 an der Aufnahmefläche 35 der Aufnahme 19 durch die beiden Federringe 51 und 53, die federnd über den Flügeln 29a und 29b der Mutter 17 liegen, lose gehalten ist, in die Zylinderbohrung 21 der Platte 13 geschoben. Wenn die Vorrichtung in die Zylinderbohrung 21 so weit eingeschoben ist, daß das Querloch 37 des Körpers mit dem Querloch 23 der Platte 13 ausgerichtet ist, kann die Zylinderschraube 11 durch die Querlöcher 23 und 25 der beiden Platten 13 und 15 einge­ führt werden und gelangt in Schraubverbindung mit der Gewinde­ bohrung 27 der Mutter 17. Eine kegelstumpfförmige Abschrä­ gungsfläche 63 am Vorderende der Zylinderschraube 11 und eine entsprechende kegelstumpfförmige Abschrägungsfläche 65 an der Unterseite der Mutter 17 sorgen für eine Selbstzentrierung der Mutter 17 auf der Zylinderschraube 11 auch dann, wenn diese ursprünglich nicht genau miteinander ausgerichtet sind.

Wenn die Zylinderschraube 11 vollständig in die Mutter 17 ein­ geschraubt ist, wird die Mutter 17 nach unten gezogen und liegt unter Druck auf der Auflagefläche 35 auf, die auf einer Oberfläche des teilzylindrischen Körpers 33 der Aufnahme 19 gebildet ist. Die Druckkraft wird über die gesamte Unterseite der vier Flügel 29a, 29b, 31a und 31b der Mutter 17, die aus­ reichend weit über den Umfang des Querlochs 37 des Körpers 33 vorspringen, verteilt. Diese Kräfteverteilung über einen rela­ tiv großen Bereich verringert die Gefahr erheblich, daß die Mutter 17 aufgrund einer übergroßen Spannkraft auf die Zylin­ derschraube 11 verformt werden könnte.

Wenn die Zylinderschraube 11 zuerst in die Mutter 17 einge­ schraubt wird, kann eine begrenzte Fehlausrichtung von Zylin­ derschraube 11 und Mutter 17 durch ein Querverschieben der Mutter 17 entlang einer zur Zylinderschraubenlängsachse senk­ rechten Achse ausgeglichen werden. Die Größe einer solchen zu­ lässigen Bewegung ergibt sich aus Fig. 3, die schmale Zwi­ schenräume zwischen der Mutter 17 und den vier Seitenteilen 39, 41, 43 und 45 zeigt. Die gleiche Querbewegung ist in eini­ gen Fällen auch zulässig, nachdem die Zylinderschraube in die Mutter 17 geschraubt wurde, und zwar dann, wenn die beiden Platten 13 und 15 eine begrenzte seitliche Verschiebung rela­ tiv zueinander erfahren.

Wie ersichtlich ist, wird durch die Erfindung eine verbesserte Spannschloß-Befestigungsvorrichtung angegeben, bei der die Gefahr einer Materialverformung durch zu starkes Anziehen einer Zylinderschraube in bezug auf die Mutter 17 verringert ist und die in einfacher Weise in einer Zylinderbohrung einer Platte montierbar ist, wo sie eine Mutter 17 zuverlässig in einer vorbestimmten Lage zur Aufnahme der Zylinderschraube 11 hält.

Claims (5)

1. Spannschloß-Befestigungsvorrichtung mit

• A) einer Mutter (17) zur Aufnahme einer Zylinder­ schraube (11),
• B) einem teilzylindrischen Körper (33), der bewegbar in einer Zylinderbohrung (21) einer Platte (13) angeordnet ist, mit einem Basisteil, dessen Be­ rührungswinkel mit der Zylinderbohrung (21) kleiner ist als der Berührungswinkel mit der Zylinderbohrung (21) von axial außen angeordneten Seitenteilen (39, 41, 43, 47) des teilzylindrischen Körpers (33) und mit einer Aufnahmefläche (35) für die Mutter (17), und
• C) einer Bohrung (37) in dem teilzylindrischen Körper (33) quer zur Zylinderbohrung (21) und senkrecht zur Aufnahmefläche (35), zum Durchführen der Zylin­ derschraube (11),

dadurch gekennzeichnet, daß

• D) die Aufnahmefläche (35) kreuzförmig ausgebildet ist,
• E) die Mutter (17) an der Unterseite einen kreuzförmigen Sitz aufweist, an den sich nach oben vier Flügel (29a, 29b, 31a, 31b) anschließen, wobei über den Sitz die durch die Zylinderschraube (11) aufgebrach­ ten Kräfte auf die Aufnahmefläche (35) des Körpers (33) übertragen werden und eine begrenzte Verschiebung der Mutter (17) auf der Aufnahmefläche (35) möglich ist,
• F) die Seitenteile (39, 41, 43, 47) die Bewegung der Mutter (17) auf der Aufnahmefläche (35) begrenzen,
• G) die Seitenteile (39, 41, 43, 47) zwei kreisformige Nuten (47, 49) an der Außenfläche aufweisen und
• H) die Nuten (47, 49) mit Federringen (51, 53) versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe (51, 53) über den parallel zur Längsach­ se des Körpers (33) angeordneten Flügeln (31a, 31b) der Mutter (17) liegen, so daß die Mutter (17) in ihrer La­ ge auf der Aufnahmefläche (35) gehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Flügel (29a, 29b, 31a, 31b) der Mutter (17) um einen erheblichen Betrag über den Umfang der Bohrung (37) im Mittenabschnitt der Aufnahmefläche (35) ragen, so daß die Mutter (17) und die Aufnahmefläche (35) miteinander über eine hinreichend große Fläche in Druck­ kontakt stehen, um eine Verformung der Mutter (17) nach Verschrauben mit der Zylinderschraube (11) auszu­ schließen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß
die die kreuzförmige Aufnahmefläche (35) begrenzenden Seitenteile (39, 41, 43, 47) voneinander beabstandete Wände sind, die von dem teilzylindrischen Körper (33) senkrecht zu dessen Längsachse nach oben ragen, wobei jede Wand ein nach außen weisendes Kreisbogensegment umfaßt, das eine Verlängerung des teilzylindrischen Körpers (33) bildet, und der Zwischenraum zwischen jedem aneinandergrenzenden Wandpaar so bemessen ist,
daß er jeweils einen Flügel der Mutter (17) aufnimmt.