CN105909631B - 紧固元件、布置系统和用于使两个构件相互紧靠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧固元件，其包括柄和柄头，柄可穿过第一构件的贯通部，并且柄头用于至少间接靠置在第一构件上，柄可设置在第二构件的凹口中，柄可至少摩擦锁合地锚固于第二构件的凹口中。紧固元件设有：绝缘元件，其设置在柄头和第一构件之间，以防柄头与第一构件接触；夹紧元件，其通过柄头将第一构件压紧到第二构件上，其由复位式弹性材料制成并且用作夹紧元件。柄具有以卡锁钩形式的直径扩宽的保持部，其可形成与第二构件的形锁合连接。柄翼片的自由端部变形并且构成支撑元件，其支撑到另一柄翼片上，将柄翼片刚性保持在其正常位置中，在该正常位置中卡锁钩圆周扩宽地突出于内半径。本发明还涉及布置系统和用于使两个构件相互紧靠的方法。

Description

紧固元件、布置系统和用于使两个构件相互紧靠的方法
本申请是申请日为2014年5月21日、申请号为201480050545.1(国际申请号为PCT/DE2014/200230)、发明名称为“用于将两个构件相互固定的紧固元件”的原申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种紧固元件，该紧固元件包括柄和设置在柄一端上的柄头，所述柄头相对于柄在直径中扩宽，所述紧固元件设置用于使两个构件相互紧靠、尤其是用于使装有LED的电路板紧靠在散热的照明构件上，方式为：柄可穿过第一构件的贯通部并且柄头设置用于至少间接靠置在第一构件上并且柄可设置在第二构件的凹口中并且柄可至少摩擦锁合地锚固于第二构件的凹口中。
背景技术
本申请人由现有技术不曾得知同类型的紧固元件。
但在汽车工业中存在类似的紧固元件，所述紧固元件在那里又称为膨胀铆钉。例如由不同类的WO2005/071273A1公开了一种类似的紧固元件。这种膨胀铆钉在汽车工业领域中通常用于将内护板部件固定在车身上。
在照明工业领域中，越来越多地将LED用作光源。LED通常设置于电路板上，该电路板通常具有良好的导热性。在电路板的上侧上设有印制导线，以便电连接LED。这些印制导线必须相对于金属部件间隔开或绝缘。电路板固定在支座上，该支座例如构造为冷却体并且构成照明构件或灯壳体本身的一部分。在将电路板安装到照明构件上时正确选择贴靠压力十分重要，因为该贴靠压力构成关于从LED到照明构件的散热质量的重要因素。
例如DE102008005823B4公开一种将各个设有LED的电路板固定到照明构件上的紧固元件。在此，环形连接元件被放置在电路板上并且连接元件在其与支座、如冷却体之间支承电路板。通过螺钉连接该连接元件与支座。螺钉的拧紧力矩定义电路板和支座之间的压紧力。
各种类型的LED灯日益增加的批量生产需要可在自动化生产过程中使用的、用于设有LED的电路板的紧固元件。在此高要求这种紧固元件能够持久地固定电路板并且持久地维持贴靠压力，这为LED光源长达50,000小时的预计使用寿命奠定基础。
发明内容
有鉴于此，本发明的任务在于提供一种适合用于自动化生产灯的紧固元件，该紧固元件确保LED和照明构件之间定义的贴靠压力。
本发明的该任务通过具有本发明特征的紧固元件来解决，其包括柄和设置在柄一端上的柄头，所述柄头相对于柄在直径中扩宽，所述紧固元件设置用于使两个构件相互紧靠、尤其是用于使装有LED的电路板紧靠在散热的照明构件上，方式为：柄可穿过第一构件的贯通部，并且柄头设置用于至少间接靠置在第一构件上，并且柄可设置在第二构件的凹口中，并且柄可至少摩擦锁合地锚固于第二构件的凹口中。所述紧固元件设有绝缘元件，该绝缘元件设置在柄头和第一构件之间，以防柄头与第一构件接触；所述紧固元件设有夹紧元件，该夹紧元件通过柄头将第一构件压紧到第二构件上；所述绝缘元件由复位式弹性材料制成并且用作夹紧元件；所述柄具有以卡锁钩形式的直径扩宽的保持部，所述保持部可形成与第二构件的形锁合连接；至少一个柄翼片的自由端部变形并且构成支撑元件，该支撑元件支撑到另一柄翼片上；所述支撑元件将柄翼片刚性保持在其正常位置中，在该正常位置中卡锁钩圆周扩宽地突出于柄头的内半径。
本发明紧固元件的重要优点首先在于其适合用于自动安装。两个构件——第一构件对应于具有LED的电路板，第二构件对应于照明构件——以贯通部和凹口对齐地上下叠置。紧固元件的柄穿过贯通部插入凹口中，直至柄头靠置在第一构件上。柄的摩擦锁合使紧固元件固定在第二构件的凹口中，以致所述构件上下叠置地固定设置。
为此所需的安装自动装置和安装方法可简单地设计和实现。通过绝缘元件的特征部分特征防止紧固元件与电路板表面和位于电路板上的印制导线相接触并且防止该表面可能受到的机械损坏或在金属紧固元件的情况下发生短路。夹紧元件确保在第一构件和第二照明构件之间施加压紧力，从而实现从LED到照明构件的良好热传递。
规定，绝缘元件由非导电材料制成，尤其是因为紧固元件本身由金属制成。
特别优选紧固元件由金属制成，因为金属紧固元件能够承受数年紧固力。与此相反，在塑料部件的情况下已知，塑料部件在力作用下随时间的推移发生变形并且因此屈服于作用于其的力。这尤其是在LED的长寿命预期中存在不能持续满足紧固功能的危险。
可规定，绝缘元件由复位式弹性材料制成并且用作夹紧元件。
该实施方式的重要优点在于构件数量减少。因为绝缘元件本来就设置在柄头和第一构件之间，因此可通过沿推入方向定向的安装力在固定紧固元件时以相应的夹紧力加载绝缘元件，使得绝缘元件的复位力一方面支撑在柄头上并且另一方面支撑在第一构件上。由此在第一和第二构件之间产生压紧力。
在所述条件下紧固元件由金属制成十分重要，因为紧固元件本身被夹紧元件加载力。
在一种特别优选的实施方式中规定，所述柄具有直径扩宽的保持部、尤其是卡锁钩，所述保持部可形成与第二构件的形锁合连接。
尤其是当紧固元件以绝缘元件构成为夹紧元件而一同参与建立压紧力时，优选形锁合连接。与摩擦锁合连接相反，形锁合连接在很大程度上确保紧固元件可靠地嵌入第二构件的凹口中。
规定，绝缘元件具有贯通口，紧固元件的柄穿过所述贯通口。贯通口允许绝缘元件片状地设置用于衬垫在柄头下方，但允许柄本身能够用于固定各构件。
在一种实施方式中规定，柄由两个柄翼片构成，在所述柄翼片之间形成间隙。此外优选规定，至少一个柄翼片的自由端部支承有支撑元件，该支撑元件支撑到另一柄翼片上并且两个柄翼片保持在刚性的、相互间隔开的位置中。
另一种扩展方案规定，两个柄翼片分别支承有支撑元件并且所述支撑元件相互支撑。
在所提出任务的背景下，本发明还涉及一种布置系统，其包括根据本发明的紧固元件、第一构件和第二构件，其中，所述柄头靠置在绝缘元件上，绝缘元件靠置在第一构件上并且第一构件靠置在第二构件上，夹紧元件支撑在柄头上并且在第一构件和第二构件之间施加相互的压紧力。
在第一种实施方式中规定，绝缘元件被紧固元件压紧到第一构件上并且如此产生的复位力在第一构件和第二构件之间施加压紧力。
本发明还要求保护一种借助于本发明的紧固元件用于使两个构件相互紧靠的方法，其中，第一构件具有贯通部并且第二构件具有凹口，所述方法包括以下方法步骤：
a)将这两个构件上下叠置，其中，贯通部和凹口对齐；
b)将包括保持夹和绝缘元件的所述紧固元件以其柄的自由端部在先地沿插入方向穿过贯通部插入凹口中，直至绝缘元件靠置在第一构件上；
c)卡锁钩在贯通部和凹口的边缘上滑过，并且卡锁钩复位式弹性地向紧固元件的间隙的方向移动；
d)借助于复位式弹性地压缩绝缘元件的推入压力沿推入方向继续推入运动；
e)由绝缘元件建立反作用于推入压力的复位力；
f)卡锁钩贯穿凹口并且卡锁钩从后面卡在第二构件的下侧上。
附图说明
下面借助实施例的描述来详细说明本发明。附图如下：
图1以分解图示出包括保持夹、绝缘元件和夹紧元件的本发明紧固元件；
图2以透视图示出包括保持夹、绝缘元件和夹紧元件的紧固元件的结构单元；
图3以俯视图示出根据图2的结构单元；
图4以第一侧视图示出根据图2的结构单元；
图5以第二侧视图示出根据图2的结构单元；
图6示出处于安装位置中的根据图3的视图；
图7示出根据图6中的剖切线A-A的剖面图；
图8在示意性显示钳头的情况下以透视图示出处于安装位置中的、根据图2的结构单元的视图；
图9示出处于安装位置中的结构单元的根据图4的视图；
图10示出根据图9中的剖切线B-B的剖面图。
具体实施方式
根据本发明的紧固元件在附图中总体上以附图标记110表示。
紧固元件110首先包括保持夹111，该保持夹具有柄112，所述柄由两个柄翼片113构成。柄翼片113具有自由端部114并且借助一个连接端部115分别固定在柄头116上。
柄翼片113彼此间隔开并且在它们之间具有间隙117。自由端部114逐渐变细并且通过这种方式形成插入末端118，以这些插入末端在先来安装紧固元件110。朝柄头116方向在插入末端118后面每个柄翼片113构成保持部119，所述保持部在当前是卡锁钩120，所述卡锁钩指向外侧、即远离间隙117。接下来朝柄头116方向设置在后面的柄颈121过渡到柄松开区段122中，在柄松开区段中也冲压出向外定向的松开凸起123。
柄头116大致构造成片状的并且形成一个平面，柄翼片113相对于该平面大致垂直定向。柄头116的假想内半径r大致相应于第一构件133中的贯通部138和第二构件134中的凹口139的半径，在所述贯通部和凹口中待插入紧固元件110的柄112。因此，柄翼片113位于该半径r上。
在柄翼片113与柄头116的连接区域中，柄头116因此具有凹入部，该凹入部构成接合凹口124。在该区域中柄头从外半径R变细至内半径r。
此外，紧固元件110的一部分是绝缘元件130。该绝缘元件在此所描述的第一种实施例中构造成大致环形或垫圈状的。环形内部空间构造为贯通口143。
尤其是由图2、4和5可见，绝缘元件130设置用于设置在柄头116下方。为此，柄翼片113穿过贯通口143，直至绝缘元件130贴靠在柄头116的下侧上。
由图3、4和5可见，柄头116的下侧靠置在绝缘元件130的上侧上，而绝缘元件130的下侧设置用于靠置在第一构件133上(图7)。图5还示出，柄翼片113在其自由端部114上向内变形并且分别支承有相互面对且相互支撑的支撑元件126。所述支撑元件将柄翼片113刚性保持在其正常位置中，在该正常位置中卡锁钩120圆周扩宽地突出于柄头的内半径r。
最后还应指出，保持夹111优选由金属板以冲压弯曲工艺制出。绝缘元件130由非导电材料并且由复位式弹性材料制成。一种优选实施方式规定，绝缘元件130由硅树脂制成。但其它复位式弹性塑料也是适合的。
图7示出根据图6中的剖切线A-A的、处于安装位置中的紧固元件110的剖面图。首先可以看到第一构件133，该第一构件靠置在第二构件134上。第一构件133通常是电路板135，第二构件134通常是照明构件136。电路板135设有印制导线137，这些印制导线用于设置在电路板135上的、未示出的LED的电力供应或信号供应。电路板135设有贯通部138，照明构件136具有凹口139。应注意，第一构件133中的贯通部138必须强制构造为贯穿整个材料厚度的贯通部138。第二构件134的凹口139在此所示的实施例中也构造为贯穿其整个材料厚度的孔。但第二构件134的凹口139完全也可构造为盲孔状的。贯通部138和凹口139彼此对齐。
为了使第一构件133和第二构件134彼此连接，如图7所示，将这两个构件以贯通部138和凹口139对齐地上下叠置。然后将根据图2预装成本发明紧固元件110的、包括保持夹111和绝缘元件130的单元沿插入方向x穿过贯通部138插入凹口139中。在此，紧固元件110以柄112的自由端部114、尤其是以柄翼片113的插入末端118在先插入贯通部138/凹口139中。最后，绝缘元件130靠置在电路板135的设有印制导线137的表面上。
贯通部138直径至少相应于内半径r并且小于柄头116的外半径R。凹口139大致相应于内半径r，以确保卡锁钩120可靠锚固。
在沿插入方向x推入紧固元件110时，直径扩宽地突出于内半径r的卡锁钩120在贯通部138和凹口139的边缘上滑过。由于柄翼片113相互刚性地支撑，因此，卡锁钩120复位式弹性地向间隙117方向移动。
在绝缘元件130靠置在电路板135的表面上时，用于使两个构件133、134彼此锚固所需的沿方向x的推入运动尚未结束。卡锁钩120至少尚未最终贯穿第二构件134的凹口139。为此需要沿方向x继续推入运动，在此向柄头116施加压缩绝缘元件130的推入压力。在此由复位式弹性构造的绝缘元件130建立反作用于推入压力的复位力。现在，卡锁钩120贯穿凹口139并且从后面卡在凹口的下侧上，方式为，复位力使卡锁钩120返回。
相反，绝缘元件130的反作用于推入压力的复位力保持并且使构件133和134相互压紧，在此，卡锁钩120在一侧并且柄头116在另一侧用作支座，绝缘元件130的复位力作用于所述支座上。通过这种方式在第一和第二构件133、134的相互贴靠的表面之间产生可精确定义的压紧压力或者说可精确定义的压紧力。就此而言，由上述功能说明中可知绝缘元件130也用作夹紧元件。
在第一和第二构件133、134之间产生定义的压紧力对于本发明紧固元件110的功能十分重要，因为该紧固元件尤其设置用于将装有LED的电路板固定在散热的照明构件136上。对于LED使用寿命影响显著并且因此必要的从电路板135向照明构件136的散热在很大程度上受第一构件133和第二构件134之间的正确贴靠压力的影响。
但也规定，紧固元件110可再次松开，以便彼此分离构件133和134。为此目的，保持夹111具有在图1和3中清晰可见并且之前已简要描述过的接合凹口124，该接合凹口为钳提供了空间。在图8中示出已安装的并且使构件133和134彼此连接的紧固元件110的透视图。示意性示出钳头141，该钳头的钳爪142在接合凹口124区域中设置在绝缘元件130的露出区段上。图10示出根据图9中的剖切线B-B的、使构件133和134相互固定的紧固元件110的剖面图。图10还示出钳爪142，它们在图9中为清楚起见被省略。
在图10中可清楚地看到，卡锁钩120从下面卡在第二构件134的下侧上并且使两个构件133、134在绝缘元件130和卡锁钩120之间相互连接地设置。钳爪142以其相互面对的作用面贴靠在绝缘元件130的露出区段上。钳的闭合使钳爪142相向运动。由此经过位于中间的绝缘元件130向松开凸起123施加力，该力导致柄翼片113在卡锁钩120的区域中向间隙117中移动。柄翼片113在此复位式弹性地变形并且再次建立复位力，该复位力反作用于柄翼片113的移动方向。一旦柄翼片113以足够程度相向运动，可借助钳将紧固元件110逆着插入方向x拔出于凹口139和贯通部138，由此，第一构件133和第二构件134可彼此分离。
还应指出，在一种特别优选的实施方式中保持夹111由金属制成。绝缘元件130优选由复位式弹性硅制成。选择金属作为保持夹111的材料的重要优点在于，该材料可承受由绝缘元件130施加的复位力，而在塑料的情况下通常存在塑料随时间的推移屈服于复位力的危险。这可导致两个构件133、134之间的连接松开，至少会引起两个构件133、134之间的压紧力减小，这导致热传递减小。
附图标记列表
110 紧固元件 126 弹簧臂/弹簧接片
111 保持夹 130 绝缘元件
112 柄 133 第一构件
113 柄翼片 134 第二构件
114 自由端部 135 电路板
115 连接端部 136 照明构件
116 柄头 137 印制导线
117 间隙 138 贯通部
118 插入尖端 139 凹口
119 保持部 141 钳头
120 卡锁钩 142 钳爪
121 柄颈 143 贯通口
122 柄松开区段 x 插入方向
123 松开凸起 r 内半径
124 接合凹口 R 外半径

Claims (10)

1.紧固元件(110)，其包括柄(112)和设置在柄一端上的柄头(116)，所述柄头(116)相对于柄(112)在直径中扩宽，所述紧固元件(110)设置用于使两个构件(133、134)相互紧靠，方式为：
-柄(112)可穿过第一构件(133)的贯通部(138)，并且柄头(116)设置用于至少间接靠置在第一构件(133)上，并且
-柄(112)可设置在第二构件(134)的凹口(139)中，并且
-柄(112)可至少摩擦锁合地锚固于第二构件(134)的凹口(139)中，
其特征在于，
所述紧固元件(110)设有绝缘元件(130)，该绝缘元件设置在柄头(116)和第一构件(133)之间，以防柄头(116)与第一构件(133)接触；
所述紧固元件(110)设有夹紧元件，该夹紧元件通过柄头(116)将第一构件(133)压紧到第二构件(134)上；
所述绝缘元件由复位式弹性材料制成并且用作夹紧元件；
所述柄(112)具有以卡锁钩(120)形式的直径扩宽的保持部，所述保持部可形成与第二构件(134)的形锁合连接；
至少一个柄翼片(113)的自由端部(114)变形并且构成支撑元件，该支撑元件支撑到另一柄翼片(113)上；
所述支撑元件将柄翼片(113)刚性保持在正常位置中，在该正常位置中卡锁钩(120)圆周扩宽地突出于柄头(116)的内半径(r)。
2.根据权利要求1的紧固元件(110)，其特征在于，所述紧固元件(110)设置用于使装有LED的电路板(135)紧靠在散热的照明构件(136)上。
3.根据权利要求1的紧固元件(110)，其特征在于，所述绝缘元件由非导电材料制成。
4.根据权利要求1或2的紧固元件(110)，其特征在于，所述紧固元件(110)由金属制成。
5.根据权利要求1至3之一的紧固元件(110)，其特征在于，所述绝缘元件(130)具有贯通口，紧固元件(110)的柄(112)穿过所述贯通口。
6.根据权利要求1至3之一的紧固元件(110)，其特征在于，所述柄(112)由两个平行的柄翼片(113)构成。
7.根据权利要求6的紧固元件(110)，其特征在于，两个柄翼片(113)分别支承有支撑元件，并且所述支撑元件相互支撑。
8.布置系统，其包括根据权利要求1至7之一的紧固元件(110)、第一构件(133)和第二构件(134)，其中，所述柄头(116)靠置在绝缘元件(130)上，绝缘元件(130)靠置在第一构件(133)上并且第一构件(133)靠置在第二构件(134)上，其特征在于，夹紧元件支撑在柄头(116)上并且在第一构件(133)和第二构件(134)之间施加相互的压紧力。
9.根据权利要求8的布置系统，其中，使用根据权利要求1的紧固元件(110)，其特征在于，绝缘元件(130)被紧固元件(110)压紧到第一构件(133)上，并且如此产生的复位力在第一构件(133)和第二构件(134)之间施加压紧力。
10.借助于根据权利要求1至7之一的紧固元件用于使两个构件(133、134)相互紧靠的方法，其中，第一构件(133)具有贯通部(138)并且第二构件(134)具有凹口(139)，所述方法包括以下方法步骤：
a)将这两个构件(133、134)上下叠置，其中，贯通部(138)和凹口(139)对齐；
b)将包括保持夹(111)和绝缘元件(130)的所述紧固元件(110)以其柄的自由端部(114)在先地沿插入方向(x)穿过贯通部(138)插入凹口(139)中，直至绝缘元件(130)靠置在第一构件(133)上；
c)卡锁钩(120)在贯通部(138)和凹口(139)的边缘上滑过，并且卡锁钩(120)复位式弹性地向紧固元件(110)的间隙(117)的方向移动；
d)借助于复位式弹性地压缩绝缘元件(130)的推入压力沿插 入方向(x)继续推入运动；
e)由绝缘元件(130)建立反作用于推入压力的复位力；
f)卡锁钩(120)贯穿凹口(139)并且卡锁钩(120)从后面卡在第二构件(134)的下侧上。
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