DE19802497A1 - Montageeinheit aus einem Montageteil, einer Schraube und einer Schraubenfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Montageeinheit mit einem Montageteil, einer Schraube und einer Schraubenfeder. Das Montageteil einer solchen Montageeinheit ist bei­ spielsweise ein Gehäusedeckel, der an einem Grundwerkstück angeschraubt werden soll. In DE 39 28 228 A1 ist eine Montageeinheit mit unverlierbarer Schraube beschrieben, bei der in einem Durchgangsloch eines als Tafel ausgebil­ deten Montageteils eine Distanzhülse einliegt. Die Distanzhülse wiederum ist von einer Schraube durchgriffen. Auf das Schraubengewinde ist eine Mutter aufge­ schraubt, die mit einem radial nach innen vorspringenden Vorsprung der Distanz­ hülse eine axial wirksame Verliersicherung für die Schraube bildet. Auf der dem Schraubgewinde abgewandten Seite des Radialvorsprunges stützt sich eine Schraubenfeder mit ihrem einen Ende ab, während sich ihr anderes Ende an der Schraubkopfunterseite abstützt. Das Schraubengewinde ist dabei vollständig in­ nerhalb der Distanzhülse angeordnet ist. Ein solcherart ausgerüstetes Montage­ teil, etwa ein Gehäusedeckel, kann vor seiner Montage gehandhabt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Schraubengewinde beschädigt werden, wie dies bei aus der Montageseite des Montageteils herausstehenden Schraubengewinde der Fall wäre. Nachteilig bei den bekannten Montageeinheiten ist, daß ihre Her­ stellung relativ aufwendig ist. Zunächst muß eine Distanzhülse in einem Durch­ gangsloch im Montageteil befestigt werden. Die Distanzhülse muß weiterhin einen sich radial nach innen erstreckenden Vorsprung aufweisen. Weiterhin muß der Schraubenschaft eine mit dem Vorsprung als Verliersicherung zusammenwirken­ des Hintergriffselement besitzen. Schließlich ist noch eine Feder erforderlich, um die Schraube in ihren Vormontagezustand zu bewegen, in dem das Gewinde in­ nerhalb der Distanzhülse angeordnet ist. Eine über die der Montageseite des Montageteils abgewandten Betätigungsseite hinausstehende Distanzhülse ist bei­ spielsweise dann erforderlich, wenn die zum Eindrehen in ein Gewindeloch eines Grundwerkstücks nutzbare Gewindelänge größer ist als die Stärke des Montage­ teils im Bereich des Durchgangsloches. Je größer die nutzbare Einschraublänge ist, desto weiter muß der mit der Schrauben im Sinne einer Verliersicherung zu­ sammenwirkende Vorsprung der Distanzhülse von der Betätigungsseite des Montageteils entfernt sein bzw. desto weiter muß sich die Distanzhülse über das Montageteil hinaus erstrecken, damit das Gewindeende der Schraube vollständig im Montageteil bzw. in der Distanzhülse angeordnet werden kann. Die Verwen­ dung einer derartigen Distanzhülse setzt aber auch Schrauben voraus, die um die Länge des Überstands der Distanzhülse verlängert sind, was einen größeren Materialaufwand und ein höheres Gewicht der Montageeinheit bedeutet.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Montageeinheit vorzu­ schlagen, bei der die geschilderten Nachteile umgangen sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Montageeinheit mit den Merkmalen des Anspru­ ches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird auf eine Distanzhülse der vorbeschriebenen Art verzichtet. Allein aufgrund der damit verbundenen geringeren Teileanzahl ist die Herstellung einer erfindungsgemäßen Montageeinheit vereinfacht und verbil­ ligt. Die Distanzhülse wird erfindungsgemäß durch die Schraubenfeder selbst gebildet, die somit eine Doppelfunktion aufweist. Einerseits dient sie der Verliersi­ cherung: Sie liegt axial fixiert mit ihrem einen Ende im Durchgangsloch des Mon­ tageteils ein und hält mit ihrem anderen Ende die Schraube fest. Zum anderen dient sie selbst als Distanzhülse: Sie ist so bemessen, daß sie im Montagezu­ stand, d. h. bei in ein Grundwerkstück vollständig eingeschraubter Schraube voll­ ständig komprimiert ist und als eine zwischen Schraubenkopf und Montageteil bzw. Grundwerkstück wirksame Distanzhülse wirkt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Schaftlänge gegenüber der vorbekannten Montage­ einheit kürzer sein kann. Die Verkürzung des Schaftes entspricht dabei dem Fe­ derhub. Der Federhub ist die Strecke, um die sich die Schraubenfeder verkürzt, wenn sie von ihrem expandierten Zustand in ihren komprimierten Zustand ge­ bracht wird. Bei einer erfindungsgemäßen Montageeinheit können somit kürzere Schrauben verwendet werden, was mit einer Material- und Gewichtseinsparung verbunden ist.

Bei der Montageeinheit nach Anspruch 2 erstreckt sich der im Durchgangsloch einliegende Schraubenfederbereich über die gesamte Länge bzw. die gesamte Tiefe des Durchgangsloches. Das kopfseitige Federende schließt im Montagezu­ stand mit dem vom Schraubenkopf überdeckten Randbereich des Durchgangslo­ ches einebig ab. Eine solche Ausgestaltung ist vorteilhaft bei Montageteilen aus weichem, fließenden Werkstoff, beispielsweise aus Kunststoff. Ohne Distanzhülse würde sich ein solches Material bei Druckbeaufschlagung mit dem Schraubenkopf elastisch verformen, so daß die zur Sicherung der Schraubverbindung erforderli­ che Vorspannung sich nicht entwickeln könnte bzw. später durch Materialset­ zungserscheinungen verringert würde. Die Schraubenfeder stützt sich im Monta­ gezustand auf dem Grundwerkstück, an dem das Montageteil fixiert werden soll, und an der Unterseite des Schraubenkopfes ab. Die Länge der Schraubenfeder im komprimierten Zustand ist etwas geringer als die Länge des Durchgangslo­ ches. Die Längendifferenz ist materialabhängig. Es soll damit eine gewisse elasti­ sche Verformung bzw. Dickenverringerung des Montageteils und damit eine vom Schraubenkopf auf das Montageteil ausgeübte Klemmwirkung erreicht werden.

Die Schraubenfeder muß sich nicht zwangsläufig über die gesamte Länge des Durchgangsloches erstrecken. Bei einem Montageteilmaterial, das dies aus Fe­ stigkeitsgründen zuläßt, kann sich die Schraubenfeder auch auf einer von der In­ nenwandung des Durchgangsloches radial nach innen vorspringenden Auflage­ schulter abstützen (Anspruch 3). Die Vorspannkraft der Schraubenfeder im Mon­ tagezustand wird über die genannte Anschlagschulter auf das Montageteil über­ tragen. Dadurch, daß - wie in Anspruch 4 angegeben - die Druckfeder um die Schraubenachse drehbar ist, läßt sich die Schraube ohne Beeinträchtigung der Verliersicherung unbehindert in ein Grundwerkstück eindrehen. Eine solche dreh­ bare Verbindung zwischen Schraubenfeder und Schraubenschaft läßt sich nach Anspruch 5 erreichen, wenn das kopfnahe Federdrahtende radial nach innen ge­ wunden und in einen axial wirksamen Hinterschnittbereich des Schraubenschaftes eingreift. Der Hinterschnittbereich ist zweckmäßig durch einen beabstandet vom Kopf angeordneten, radial aus dem Schraubenschaft abstehenden ring-, ringseg­ ment- oder dornenförmigen Vorsprung begrenzten Schaftbereich gebildet (Anspruch 6). Die Länge des Hinterschnittbereiches kann so bemessen sein, daß sie etwa der Axialstärke des in ihn eingreifenden Federdrahtendes entspricht. Eine axiale Beweglichkeit der Schraubenfeder relativ zum Schraubenschaft ist dann im wesentlichen nicht gegeben. Bei der alternativen Ausführungsform nach Anspruch 8 ist dagegen die Länge des Hinterschnittbereiches größer als die Axialstärke des in ihn eingreifenden Federdrahtendes. Hier ist eine axiale Beweg­ lichkeit der Schraube gegeben, die insbesondere in Verbindung mit der Ausgestal­ tung nach Anspruch 9 von Vorteil sein kann. Insbesondere bei an einem Grund­ werkstück zu befestigenden Deckeln mit mehreren Durchgangslöchern und darin einliegenden Schrauben ist es oft nicht ganz einfach, die Durchgangslöcher mit den Gegenbohrungen im Grundwerkstück in Überdeckung zu bringen. Hier ist eine aus der Montageseite des Deckels vorstehende Suchspitze der Schraube als Positionierhilfe zweckmäßig.

Durch eine zum Schraubengewinde gegenläufige Windung der Schraubenfeder gem. Anspruch 10 wird in vorteilhafter Weise verhindert, daß sich diese mit den Enden ihres Federdrahtes am Schraubenkopf, am Montageteil oder am Grund­ werkstück beim Anziehen der Schraube verhakt. Umgekehrt wirkt die Schrauben­ feder im komprimierten bzw. auf Block gedrückten Zustand nach Art eines mehr­ fach gewundenen Federringes in gewissem Maße als Sicherung gegen selbsttäti­ ges Losdrehen der Schraube. Die in den Ansprüchen 11-14 genannten Ausge­ staltungen des Federdrahtes bewirken eine Stabilisierung der als Distanzhülse wirkenden Schraubenfeder in ihrem komprimierten Zustand.

Indem gemäß Anspruch 15 der Außendurchmesser zumindest-eines Teilabschnittes des im Durchgangsloch des Montageteils ein liegenden Schraubenfederbereiches geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Durchgangsloches, wird auf besonders einfache Weise nach Einbringen der Schraube in das Durchgangsloch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Schraubenfeder und Montageteil er­ zielt.

Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Montageeinheit,

Fig. 2 eine auf einem Grundwerkstück aufliegende Montageeinheit in der Vormontagestellung,

Fig. 3 die Montageeinheit nach Fig. 2 in ihrer Montagestellung, bei der das Montageteil mit dem Grundwerkstück fest verbunden ist,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Montageeinheit in schemati­ scher Schnittdarstellung,

Fig. 5 die Montageeinheit nach Fig. 4 in ihrer Montagestellung und

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Montageeinheit.

Die in Fig. 1 dargestellte Montageeinheit umfaßt eine Schraube 1, eine Schrau­ benfeder 2, die den Schraubenschaft 3 koaxial zu einer Schraubenachse 4 um­ gibt sowie ein Montageteil 9, beispielsweise einen Gehäusedeckel. Indem die Schraubenfeder mit ihrem kopfnahen, radial nach innen gewundenen Federende 2a in einen Hinterschnittbereich 3a des Schraubenschaftes 3 eingreift, wird die Druckfeder 2 in Axialrichtung unverlierbar, aber gegen die Schraube 1 verdrehbar an dieser fixiert. Der Hinterschnittbereich wird durch einen Schaftbereich gebildet, der einerseits von dem radial verbreiteten Schraubenkopf 5 und mindestens ei­ nem in axialem Abstand radial aus dem Schraubenschaft 3 abstehenden Vor­ sprung 7 andererseits begrenzt ist. Der Vorsprung 7 kann ring-, ringsegment- oder dornenartig ausgebildet sein. Alternativ ist auch ein Hinterschnitt in Form eines eingeschnürten Schaftbereiches denkbar. Sowohl der Vorsprung 7 als auch eine alternative Einschnürung müssen sich dabei nicht zwangsläufig in unmittelbarer Nähe zum Schraubenkopf 6 befinden.

Vor Montage eines auf einem Grundwerkstück 8 zu befestigenden Montageteils 9 wird die mit der Druckfeder 2 verbundene Schraube 1 in ein im Montageteil 9 vorgesehenes Durchgangsloch 10 eingebracht. Durch geringfügige Überdimen­ sionierung des Außendurchmessers der Schraubenfeder 2 im Vergleich zu dem Innendurchmesser des Durchgangslochs 10 wird erreicht, daß die Schraubenfe­ der 2 die Wand des Durchgangsloches 10 radial beaufschlagt und damit einen Kraftschluß zwischen sich und dem Montageteil 9 herstellt. Die Schraube 1 bzw. die Schraubenfeder 2 kann nur unter Kraftaufwand wieder aus dem Montageteil 9 entfernt werden und ist daher wirksam gegen einen Verlust gesichert.

Die Schraubenfeder 2 wird so weit in das Durchgangsloch eingeschoben bzw. eingepreßt, daß ihr kopffernes Federende 2b mit der der Betätigungsseite 9a des Montageteils 9 abgewandten Montageseite 9b bündig abschließt. Die Länge der Schraubenfeder 2 im entspannten Zustand ist so gewählt, daß sich das Frei­ ende 11 der Schraube 1 und damit deren Schraubengewinde 12 innerhalb des Durchgangsloches 10 angeordnet und vor Beschädigung geschützt.

Zur Montage des Bauteils 9 wird dieses derart auf das Grundwerkstück 8 ver­ bracht, daß das Durchgangsloch 10 koaxial zu einer im Grundwerkstück 8 vorge­ sehenen Gewindebohrung 13 zu liegen kommt, welche ein zum Schraubenge­ winde 12 komplementäres Innengewinde trägt. In dieser Position wird der Monta­ gevorgang durch Anziehen der Schraube abgeschlossen. Dabei wird die Schrau­ benfeder 2 hinsichtlich ihrer axialen Länge vom Schraubenkopf 5 bzw. von dessen Auflagefläche 6 zunehmend komprimiert, bis schließlich benachbarte Windungen berührend aufeinanderliegen, die Schraubenfeder 2 also auf Block gedrückt ist und eine Distanzhülse 2c bildet.

Wie im Schnitt gemäß Fig. 2, der diese Extremstellung der Schraubenfeder 2 zeigt, zu erkennen ist, weist die Schraubenfeder 2 in diesem Zustand die Form einer zylindrischen Hülse auf. In dieser Form kann die Druckfeder einen hohen Druck in Axialrichtung bei vernachlässigbarer axialer Längenkompression auf­ nehmen. Die Schraubenfeder 2 liegt dabei mit ihrem Federende 2b an der mit der Montageseite 9b des Montageteils 9 zusammenwirkenden Oberfläche 15 des Grundwerkstückes 8 auf. Die Länge der Schraubenfeder 2 im komprimierten Zu­ stand ist - abhängig vom Material des Montageteils 9 geringfügig geringer als die Stärke 9c des Montageteils 9 im Lochrandbereich. Dadurch ist bei einem elastisch leicht verformbaren Material, beispielsweise bei einem Kunststoffmaterial gewähr­ leistet, daß der Lochrandbereich der Betätigungsseite 9a des Montageteils 9 von der Auflagefläche 6 des Schraubenkopfes 5 beaufschlagt und dadurch das Mon­ tageteil 9 zwischen Schraubenkopf 5 und dem Grundwerkstück 8 festgeklemmt wird. Dabei wird der vom Schraubenkopf 5 beaufschlagte Randbereich in Fixier­ richtung 16 elastisch verformt bzw. die Stärke 9c des Montageteils 9 im Lochrandbereich geringfügig verringert.

Der Federdraht der Schraubenfeder 2 weist ein rechteckiges oder annähernd rechteckiges Drahtprofil 14 auf. Dadurch wird die auf Block gedrückte Schrauben­ feder 2 bzw. die Distanzhülse 2c stabilisiert. Stabilitätsmindernde Einschnürun­ gen des Drahtprofils 14 im Auflagebereich benachbarter Windungen, wie sie sich beispielsweise bei Verwendung von Runddraht ergäben, werden so vermieden. Die Rechteckprofile 14 sind so ausgerichtet, daß ihre in Axialrichtung weisenden Ober- bzw. Unterseiten Auflageflächen 17 bilden, die im komprimierten Zustand der Schraubenfeder 2 aneinander anliegen. Die Auflageflächen 17 können auch so gestaltet sein, daß miteinander zusammenwirkende Windungen der Schrau­ benfeder 2 formschlüssig aneinander an liegen. Dies kann beispielsweise durch einen Formvorsprung auf der zum Kopf hin weisenden Auflagefläche bewerkstel­ ligt sein, der in eine entsprechende Formausnehmung der mit ihr zusammenwir­ kenden Gegegenfläche eingreift. Bei rechteckigem Profil 14 des Windungsdrahtes ist außerdem verhindert, daß einzelne Windungen dem axialen Druck in radialer Richtung ausweichen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Durchgangsloch 10 eine Verengung auf, wodurch eine radial nach innen vorspringende Auflageschul­ ter 18 gebildet ist. Das kopfferne Federende 2b stützt sich an der Auflageschul­ ter 18 ab. Die Länge der Schraubenfeder 2 ist so bemessen, daß sie im kompri­ mierten Zustand über die Betätigungsseite 9a des Montageteils 9, wie in Fig. 5 gezeigt, hinaussteht. Eine Montageeinheit dieser Ausgestaltung setzt voraus, daß das Material des Montageteils 9 eine Festigkeit aufweist, die im Bereich der Auf­ lageschulter dem Druck der Schraubenfeder 2 standhält.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Länge des Hinter­ schnittbereiches 3b so gewählt, daß die Schraube in Axialrichtung relativ zur Schraubenfeder 2 beweglich ist. Zweckmäßig ist diese Ausgestaltung beispiels­ weise dann, wenn das Freiende 11 des Schraubenschaftes 3 zu einer Such­ spitze 19 ausgeformt ist. Wird ein so ausgestaltetes Montageteil auf einem etwa horizontal angeordneten Grundwerkstück aufgelegt, wird die Suchspitze entgegen der Fixierrichtung 16 in das Montageteil hineinbewegt. Wenn das Montageteil so auf dem Grundwerkstück aufliegt, daß seine Durchgangslöcher mit den komple­ mentären Gewindebohrungen des Grundwerkstückes in Überdeckung sind, rutscht die Schraube schwerkraftbedingt mit ihrer Suchspitze in die Gewindebohrung des Grundwerkstücks hinein und zeigt dadurch die Sollposition des Montageteils 9 dem Grundwerkstück 8 an.

Bezugszeichenliste

1

Schraube

2

Druckfeder

2

a Windung

2

b Federende

3

Schraubenschaft

3

a Hinterschnittbereich

3

b Hinterschnittbereich

4

Schraubenachse

5

Schraubenkopf

6

Auflagefläche

7

Vorsprung

8

Grundwerkstück

9

Montageteil

10

Durchgangsloch

11

Freiende

12

Schraubengewinde

13

Gewindebohrung

14

Drahtprofil

15

Oberfläche

16

Fixierrichtung

17

Auflagefläche

18

Auflageschulter

19

Suchspitze

Claims (15)

1. Montageeinheit enthaltend

• - ein Montageteil (9) mit einer Betätigungsseite (9a), einer Montageseite (9b), mit der es im Montagezustand an einem Grundwerkstück (8) fixiert ist, und wenigstens einem Durchgangsloch (10),
• - einer Schraube (1) mit einem Schraubenkopf (5) und einem mit Radialspiel im Durchgangsloch (10) einliegenden Schraubenschaft (3), und
• - einer zwischen Montageteil (9) und Schrauben (1) als Verliersicherung wirk­ samen Schraubenfeder (2), die den Schraubenschaft (3) mit Radialspiel um­ gibt und mit einem kopffernen Längsabschnitt axial fixiert im Durchgangs­ loch (10) einliegt, wobei die im Montagezustand vollständig komprimierte Schraubenfeder (2) eine zwischen Schraubenkopf (5) und Montageteil (9) bzw. Grundwerkstück (8) wirksame Distanzhülse (2c) bildet.

2. Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der im Durchgangsloch (10) einliegende Schraubenfederbereich über die gesamte Länge des Durchgangsloches erstreckt und die Schraubenfe­ der (2) so bemessen ist, daß im Montagezustand ihr kopfseitiges Federende (2a) mit dem vom Schraubenkopf (5) überdeckten Randbereich des Durch­ gangsloches (10) etwa bündig abschließt.

3. Montageeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das kopfferne Federende (2b) der Schraubenfeder (2) auf einer von der Wand des Durchgangsloches (10) radial nach innen vorspringenden Auf­ lageschulter (18) abstützt.

4. Montageeinheit nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (2) um die Schraubenachse (4) drehbar mit dem Schraubenschaft (3) verbunden ist.

5. Montageeinheit nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das kopfnahe Federdrahtende (2a) der Schraubenfeder (2) radial nach innen gewunden ist und in einen axial wirksamen Hinterschnittbereich (3a) des Schraubenschaftes (3) eingreift.

6. Montageeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterschnittbereich (3a) durch einen von dem Schraubenkopf (6) und von mindestens einem radial aus dem Schraubenschaft (3) abstehenden ring-, ringsegment- oder dornenförmigen Vorsprung begrenzten Schaftbereich ge­ bildet ist.

7. Montageeinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Hinterschnittbereiches (3a) etwa der Axialstärke des in ihn eingreifenden Federendes (2a) entspricht.

8. Montageeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Hinterschnittbereiches (3b) größer ist als die Axialstärke des in ihn eingreifenden Federendes (2a).

9. Montageeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (1) ein gewindeloses, als Suchspitze (19) ausgebildetes und im axial entspannten Vormontagezustand der Schraubenfeder (2) aus der Montageseite (9b) des Montageteils (9) herausragendes Freiende (11) aufweist, wobei die Länge des herausragenden Freiendes (11) der Länge des Hinterschneidungsbereiches (3b) entspricht.

10. Montageeinheit nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (2) eine zum Schraubgewinde gegenläufige Windung aufweist.

11. Montageeinheit nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, die in Axialrichtung weisenden Flächenbereiche des Federdrahtes als ebene Auflageflächen (17) ausgebildet sind, die im komprimierten Zustand mit der Auflagefläche in Axialrichtung benachbarter Federwindungen zusammenwir­ ken.

12. Montageeinheit nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein rechteckiges oder quadratisches Profil des Federdrahtes.

13. Montageeinheit nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auflageflächen (17) im wesentlichen rechtwinklig zur Schraube­ nachse (4) erstrecken.

14. Montageeinheit nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, daß im komprimierten Zustand zumindest ein Teil der Federwindungen form­ schlüssig ineinander greift.

15. Montageeinheit nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser zumindest eines Teilabschnittes des im Durch­ gangsloch (10) einliegenden Schraubenfederbereiches geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Durchgangsloches (10).