DE10061707A1 - Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement - Google Patents

Abstract

Bei der Verbindung von mehrlagigen Bauteilen haben herkömmliche Befestigungselemente den Nachteil der schwierigen und zeitintensiven Handhabung sowie oftmals unschöner oder verletzungsgefährlicher Gegenhalteköpfe. Das beschriebene Verbindungselement beseitigt diese Nachteile durch seine erfindungsgemäße Ausgestaltung. DOLLAR A Um dieses zu erreichen, ist in einem rohrförmigen Schaft ein mit Rasten und einem dem scheibenförmigen Kopf des Schaftes gegenüberliegenden Kopf versehener Zuganker längsverschiebbar angeordnet, der beim teilweisen Herausziehen des Zugankers aus dem rohrförmigen Schaft ein sich spreizendes, in Längsrichtung federndes Sperrelement an dem Kopf gegenüberliegenden Ende des Schaftes um ein Vielfaches seines Ausgangsdurchmessers aufweitet. Vermittels seiner Rasten und der sich im Kopf des rohrförmigen Schaftes befindenden Gegenrasten verharrt der Zuganker in der eingenommenen Position dauerhaft und stellt so eine formschlüssige Verbindung zwischen den zu verbindenen Bauteilen her. Das Verbindungselement eignet sich durch seine möglichen Werkstoffkombinationen für alle Arten von Verbindungen und Befestigungen von mehrschichtigen Bauteilen.

Description

Es ist bekannt, zwei Bauteile aus festen oder nachgiebigen Werkstoffen mit jeweils einem in etwa in einer Flucht liegenden Durchbruch mittels eines Hohlnietes, bei dem ein nagelartigen Stift bei Zug in Achsrichtung an dem dem Nietkopf gegenüber­ liegenden Ende aufgeweitet wird, miteinander zu verbinden.

Nachteilig hierbei sind die relativ eng begrenzten Materialdickenbereiche der zu verbindenden Bauteile. Diese Eigenschaft verhindert zudem ein gezieltes Vorspannen beim Verbinden von Bauteilen aus nachgiebigen Werkstoffen, wie z. B. Dämmatten. Desweiteren sind Verbindungssysteme bekannt, bei denen eine je nach Bauart hinein- oder herauszudrehende Schraube einen Aufweitevorgang am Ende eines Hohlschaftes hervorruft.

Hierbei sind die zu erzielenden Aufweitungen des Schaftes meistenteils zu gering für die Befestigung nachgiebiger Werkstoffe.

Weiterhin sind rohrförmige Befestigungselemente bekannt, bei denen eine Schraube beim Einschrauben einen am Ende des rohrförmigen Schaftes angeordneten Käfig zusammenzieht und diesen durch Ausknicken der Käfigstäbe im Durchmesser vergrößert. Auch dieses Befestigungselement ist nur für einen speziellen Wandstärkenbereich einsetzbar und beinhaltet darüberhinaus den Nachteil, daß bei einer beidseitig offenliegenden Verbindung zweier Bauteile an der einen Seite eine Schraubenspitze mehr oder weniger weit ungeschützt hervorsteht.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement zu schaffen, das eine große Bandbreite von Bauteilen mit unterschiedlichen Wandstärken, Bauteile aus nachgiebigem Material, welches bis zu einem vorgegebenen Maß vorgespannt werden muß und auf beiden Seiten der Verbindung sicherheitstechnisch und optisch einwandfrei mit einem größtmöglichen formschlüssigen Gegenhalt auf zeitsparende Weise zu verbinden.

Gelöst wird dieses Problem durch ein Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement gemäß der im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale.

In einem rohrförmigen Schaft mit scheibenförmigen Kopf ist ein mit Rasten und einem dem scheibenförmigen Kopf des Schaftes gegenüberliegendem Kopf versehener Zuganker längsverschiebbar angeordnet, der beim teilweisen Herausziehen des Zugankers aus dem rohrförmigen Schaft ein separates sich spreizendes, in Längsrichtung federndes Sperrelement am dem dem Kopf gegenüber liegenden Ende des Schaftes um ein Vielfaches seines Ausgangs-durchmessers aufweitet. Vermittels seiner Rasten und der sich im Kopfbereich des rohrförmigen Schaftes befindenden Gegenrasten verharrt der Zuganker in der eingenommenen Position dauerhaft und stellt so eine formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen her.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die hohe Spannweite des am rohrförmigen Schaftende fest oder als Einzelteil angeordneten sich korbartig aufpilzenden Spreizelementes eine weite Bandbreite von zu verbindenden Materialstärken zu überbrücken ist. Außerdem lassen sich nachgiebige Bauteile wie z. B. Dämmstoff mit genau einstellbarer Anpreßkraft und damit genau bestimmbarer Einsinktiefe des dazugehörenden Haltekopfes im Dämmaterial auf beliebigen Untergründen befestigen.

Weiterhin entsteht durch das einfachen Herausziehen des Zugankers von Hand oder mittels eines einfachen Spannwerkzeuges und das selbsttätige Verrasten des Zugankers in seiner Führungshülse ein großer Verarbeitungszeitgewinn verglichen mit den bekannten anderen Systemen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1: das Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement im nicht gespannten Zustand.

Fig. 2: das Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement im gespannten Zustand, zwei Bauteile miteinander verbindend.

Fig. 3: das Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement gemäß Anspruch 3 mit einstückig ausgebildeten Zuganker und Sperrelement.

Fig. 4: das Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement, bei dem der Zuganker, das Sperrelement und der rohrförmige Schaft jeweils ein separates Teil ist.

Fig. 5: die Verrastung zwischen Zuganker und rohrförmigen Schaft in dessen Kopfbereich als Verbindung, die nur durch zerstören wieder zu lösen ist.

Fig. 6: die Verrastung zwischen Zuganker und rohrförmigen Schaft in dessen Kopfbereich, die durch das Einführen eines geeigneten Werkzeuges zu lösen ist.

Fig. 7: den rohrförmigen Schaft mit eingesetztem Zuganker mit Verrastung innen im gesamten Schaft nach Anspruch 6 und einem als Haken ausgebildeten Kopf des rohrförmigen Schaftes nach Anspruch 7.

Fig. 8: einen Schnitt durch den in Fig. 7 dargestellten rohrförmigen Schaft mit seinen innenliegenden Rastelementen.

In den Figuren ist das Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement gemäß den Patentansprüchen dargestellt.

In einem rohrförmigen Schaft 1 mit einem scheibenförmigen oder beliebig gestalteten Kopf 2 ist ein Zuganker 3 längsverschiebbar angeordnet.

Der Zuganker 3, welcher sowohl einen runden wie einen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann, ist mit einem Kopf 4 an seinem einen Ende versehen und trägt über Teile oder die ganze Länge seiner Zugstange 6 tannenbaumartig angeordnete Rasten 5. Diese Rasten 5 können umlaufend wie auch unterbrochen segmentweise an der Zugstange 6 vorhanden sein.

Zwischen dem Kopf 4 des Zugankers 3 und dem unteren Rand der rohrförmigen Hülse 1 ist ein Sperrelement 7 angeordnet.

Dieses Sperrelement 7 kann als separates Einzelteil gemäß Anspruch 1 nach Fig. 4 oder als Bestandteil des Zugankers gemäß Anspruch 3 nach Fig. 3 oder als Bestandteil der rohrförmigen Hülse gemäß Anspruch 2 nach Fig. 1 ausgebildet sein.

Wird nun der rohrförmige Schaft 1, welcher gemäß Fig. 1 mit dem Zuganker 3 und dem Sperrelement 7 zusammengesetzt ist, durch zwei Bauteile, die mit entsprechenden Bohrungen versehen sind, hindurchgesteckt, so ragt der Kopf 4 der Zugstange 3 sowie das Sperrelement 7 ganz oder teilweise aus dem einen Bauteil heraus.

Bei Zug in Achsrichtung am freien Ende des Zugankers 3 faltet ich das Sperrelement 7, mitgenommen vom Kopf 4 des Zugankers 3, in Längsrichtung zusammen und es kommt zu einer starken Vergrößerung der Außenkontur des Sperrelementes 7, die weit über den Durchmesser der Bohrung hinausgeht (Fig. 2).

Gegengehalten auf der gegenüberliegenden Seite durch den Kopf 2 des rohrförmigen Schaftes 1 werden die Bauteile miteinander verspannt. Um den Zuganker 3 nach der Entlastung vom axialen Zug in der eingenommenen Lage zu fixieren, ist im Kopf 2 des rohrförmigen Sperrelementes 1 eine umlaufende Gegenrast 10 angeordnet, über die die in Zugrichtung sich verjüngenden tannenbaumartig angeordneten Rasten 5 des Zugankers 3 bei axialem Zug hinwegspringen, jedoch beim Aussetzen des axialen Zuges nicht mehr zurückgleiten können.

Somit ist der Zuganker 3 formschlüssig fixiert und die zu verbindenden Bauteile dauerhaft miteinander verbunden.

Das über den Kopf 2 der rohrförmigen Hülse 1 herausstehende Ende des Zugankers 3 kann, wie in Fig. 5 dargestellt, ein Gewinde oder ein ähnliches Befestigungselement tragen oder, wie ebenfalls in Fig. 5 dargestellt, direkt über dem Kopf 2 bündig abgeschnitten werden.

Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung sieht gemäß Anspruch 4, dargestellt in Fig. 6, eine lösbare Verbindung zwischen den rohrförmigen Schaft 1 und dem Zuganker 3 vor. Hierbei sind im Kopf 2 ein oder mehrere um eine Achse drehbar gelagerte federnde Sperrklinken 11 angebracht, die die Rasten 5 des Zugankers 3 in Zugrichtung passieren lassen, jedoch durch Einrasten den Weg zurück sperren. Bei Druck auf das bzw. die freien Sperrklinkenenden von Hand oder mittels eines geeigneten Werkzeuges treten die Sperrklinken 11 aus den Rasten 5 heraus und ermöglichen dem Zuganker 3 ein Zurückgleiten und damit ein Lösen der Verspannung. Somit ist das Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement wiederverwendbar.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Innenseite des rohrförmigen Schaftes 1 mit einer Vielzahl von umlaufenden oder segmentförmigen Gegenrasten 12 zu versehen. Hierdurch wird die Auszugsfestigkeit des Zugankers 3 erheblich gesteigert (Fig. 7 und Fig. 8, welche einen Querschnitt durch den Gegenstand der Fig. 7 zeigt).

Weitere Ausgestaltungsformen sind ein Kopf 13 gemäß Fig. 7 mit angeformten Haken 14 oder einem sonstigen direkt am Kopf 13 angeformten Befestigungselement.

Zudem besteht die Möglichkeit, das Spreizelement 7 einstückig mit dem Zuganker 3 auszubilden (Fig. 3) oder aber gemäß Fig. 1 das Spreizelement 7 einstückig mit dem rohrförmigen Schaft 1 zu gestalten oder gemäß Fig. 4 Zuganker 3, Spreizelement 7 und rohrförmigen Schaft 1 jeweils als separate Einzelteile auszuführen.

Als Werkstoff bieten sich die verschiedenen faserverstärkten und nicht verstärkten Kunststoffe an. Ebenso sind der Einsatz von Stahl, Messing, Aluminium ect. als Werkstoff des Verbindungselementes einsetzbar.

Darüber hinaus können in gemischter Bauweise, je nach Anforderung an die Festigkeit, verschiedene Bauteile des Verbindungselementes aus Kunststoff oder aus Metall im Verbund sein.

Claims (11)

1. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement für die Verbindung zweier Bauteile aus festen oder nachgiebigen Werkstoffen mit jeweils einem in etwa in einer Flucht liegenden Durchbruch oder für die Fixierung eines zweiten Bauteiles an einem einschichtigen Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß in einem rohrförmigen Schaft mit scheibenförmigen Kopf ein mit Rasten und einem dem scheibenförmigen Kopf des Schaftes gegenüberliegendem Kopf versehener Zuganker längsverschiebbar angeordnet ist, der beim teilweisen Herausziehen des Zugankers aus dem rohrförmigen Schaft ein separates sich spreizendes, in Längsrichtung federndes Sperrelement an dem dem Kopf gegenüber liegenden Ende des Schaftes um ein Vielfaches seines Ausgangsdurchmessers aufweitet, der vermittels seiner Rasten und der sich im Kopfbereich des rohrförmigen Schaftes befindenden Gegenrasten in der eingenommenen Position dauerhaft vernarrt und so eine formschlüssige Verbindung herstellt.

2. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmigen Schaft mit scheibenförmigen Kopf und das in Längsrichtung federndes Sperrelement am gegenseitigen Ende des Schaftes einstückig und zusammenhängend ausgebildet sind.

3. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Längsrichtung federnde Sperrelement und der Zuganker einstückig ausgeführt sind.

4. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement im scheibenförmigen Kopfbereich des rohrförmigen Schaftes nach dem Zusammenbau wieder zu öffnen ist.

5. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gegenrasten für den Zuganker an jeder beliebigen Stelle des rohrförmigen Schaftes befinden können.

6. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Schaft innen auf seiner ganzen Länge mit Gegenrasten für den Zuganker versehen ist.

7. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker an seinem aus dem scheibenförmigen Kopf des rohrförmigen Schaftes herausragenden Ende eine Befestigungsmöglichkeit für die Fixierung eines weiteren Bauteiles aufweist.

8. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Schaft im Bereich des Kopfes eine Befestigungsmöglichkeit für ein weiteres Bauteil aufweist.

9. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Element aus Kunststoff gefertigt ist.

10. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Element aus Metall gefertigt ist.

11. Verbindungs-, Spann- und Befestigungselement nach Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die Einzelteile des Elementes teilweise aus Kunststoff und teilweise aus Metall gefertigt sind.