DE102004063845B3

DE102004063845B3 - Verbindungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102004063845B3
Application number: DE200410063845
Authority: DE
Inventors: Egon Kneißler
Original assignee: KECH SPRITZTECHNIK fur THERMO; Kech Spritztechnik fur Thermo- und Duroplate GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herr Christian Kneissler 72178 Waldachtal)
Current assignee: KNEISSLER, CHRISTIAN, 72293 GLATTEN, DE
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2024-12-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur Verbindung von mindestens zwei Bauteilen, mit zwei voneinander beabstandeten Endstücken, die jeweils zum Einsatz in Materialausnehmungen der zu verbindenden Bauteile ausgebildet sind, mit einem die Endstücke miteinander verbindenden Übergangsbereich, wobei der Übergangsbereich ein zwischen den Endstücken wirkendes Zugelement und eine zerstörbare und/oder deaktivierbare Arretiervorrichtung aufweist, wobei die Arretiervorrichtung in ihrem unzerstörten und/oder aktiven Zustand die Endstücke entgegen der Zugwirkung des Zugelements in einem ersten Abstand voneinander beabstandet und wobei im zerstörten und/oder deaktivierten Zustand der Arretiervorrichtung durch Wirken des Zugelements die Endstücke einen gegenüber dem ersten Abstand verkleinerten zweiten Abstand voneinander aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur Verbindung von mindestens zwei Bauteilen, mit zwei voneinander beabstandeten Eckstücken, die jeweils zum Einsatz in Materialausnehmungen der zu verbindenden Bauteile ausgebildet sind, mit einem die Endstücke miteinander verbindenden Übergangsbereich, wobei der Übergangsbereich ein zwischen den Endstücken wirkendes Zugelement und eine zerstörbare und/oder deaktivierbare Arretiervorrichtung aufweist, wobei die Arretiervorrichtung in ihrem unzerstörten und/oder aktiven Zustand die Endstücke entgegen der Zugwirkung des Zugelements in einem ersten Abstand voneinander beabstandet und wobei im zerstörten und/oder deaktivierten Zustand der Arretiervorrichtung durch Wirken des Zugelements die Endstücke einen gegenüber dem ersten Abstand verkleinerten zweiten Abstand voneinander aufweisen.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 195 25 601 C1 bekannt. Diese ermöglicht es, zwei Bauteile auf eine relativ einfache Art und Weise zu verbinden. Während der Vormontage beabstandet die Arretiervorrichtung die beiden Endstücke der Vorrichtung. Bei Zerstörung der Arretiervorrichtung bewirkt das Zugelement dass die beiden Endstücke aufeinander zugezogen werden, so dass die beiden Bauteile spaltfrei miteinander zur Anlage kommen.

Ferner ist aus der DE 298 11 037 U1 ein selbsttätig vorspannender Dübel bekannt. Dieser weist zwei als Ankerhülsen ausgebildete Endstücke auf, die jeweils in Bohrungen von zu verbindenden Bauteilen, beispielsweise Tisch- oder Möbelplatten, eingesetzt werden. Der zwischen den Ankerhülsen ausgebildete Übergangsbereich weist umstülpbare Lappenteile auf, die aus einer Strecklage in eine stabile Übertotpunktlage umklappbar sind. Durch das Umklappen der Lappen in die Übertotpunktlage wird eine Vorspannung aufgebaut, die zwischen den Ankerhülsen wirkt. Da die Ankerhülsen fest in den Bohrungen der zu verbindenden Bauteile eingesetzt sind, bewirkt die zwischen den Ankerhülsen auftretende Vorspannkraft, dass die zu verbindenden Bauteile gegeneinander gedrückt werden. Diese können allein durch den Dübel oder aber auch in Kombination mit einer Verleimung der einander gegenüberliegenden Kontaktflächen der zu verbindenden Bauteile miteinander gefügt werden. Durch den Aufbau der Vorspannkraft ist es möglich, auf sonst notwendige Spanneinrichtungen, beispielsweise Schraubzwingen, zu verzichten.

Nachteilig bei dem aus der DE 298 11 037 U1 bekannten Dübel ist, dass die durch das Umklappen der Lappen im Übergangsbereich erzeugbaren Spannkräfte vergleichsweise niedrig sind. Weiterhin müssen die Bohrungen, in denen die Ankerhülsen des Dübels aufgenommen sind, hinsichtlich ihrer Länge exakt bemessen sein, um ein sauberes, das heißt stoßfreies Fügen der miteinander zu verbindenden Bauteile zu ermöglichen.

Ausgehend von der DE 195 25 601 C1 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen bereitzustellen, die leicht montierbar ist, möglichst einfach aufgebaut ist und mit der bei Bedarf hohe Spannkräfte erzeugbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Verbindungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eines der Elemente Zugelement und Arretiervorrichtung als Hülse ausgebildet ist oder eine solche aufweist, dass das andere der Elemente Zugelement und Arretiervorrichtung als Stab ausgebildet ist oder einen solchen aufweist und dass die Hülse und der Stab zueinander konzentrisch angeordnet sind.

Die Verbindungsvorrichtung bildet eine Montageeinheit, die aus den Endstücken und dem Übergangsbereich zwischen den Endstücken gebildet ist. Der Übergangsbereich weist ein Zugelement und eine Arretiervorrichtung auf. Das Zugelement ist im Vormontagezustand der Verbindungsvorrichtung vorgespannt, indem die noch unzerstörte oder noch nicht deaktivierte Arretiervorrichtung die beiden Endstücke entgegen der Zugwirkung des Zugelements in einem ersten Abstand zueinander hält. In diesem Vormontagezustand kann die Verbindungsvorrichtung mit ihren jeweiligen Endstücken in jeweilige Materialausnehmungen der zu verbindenden Bauteile eingesetzt werden. Durch Zerstörung oder Deaktivierung der Arretiervorrichtung wird erreicht, dass durch Wirken des Zugelements die Endstücke aufeinander zu bewegt werden. Hierdurch werden die miteinander zu verbindenden Bauteile gegeneinander gedrückt.

Die Entkoppelung von Arretiervorrichtung und Zugelement hat den Vorteil, dass die einzelnen Elemente mit einer hohen Gestaltungsfreiheit verschiedenen Anwendungsfällen angepasst werden können.

Beispielsweise kann das Zugelement aus einem Elastomer, insbesondere aus Polyurethan, gebildet sein. Diese Materialien haben den Vorteil, dass sie eine hohe mechanische Festigkeit bei sehr hohem Elastizitätsmodul aufweisen. Hierdurch können besonders hohe Zugkräfte aufgebaut werden.

Die Endstücke können aus Kunststoffen, beispielsweise aus Polypropylen gebildet sein. Als weitere Werkstoffe kommen Metalle in Frage. So kann für Anwendungen in der Medizintechnik, beispielsweise zum Verbinden von Knochenteilen, auch Metall oder Titan verwendet werden.

Das Zugelement kann als Hülse aber auch als Stab ausgebildet sein. Die jeweilige Geometrie des Zugelements kann entsprechend der gewünschten Zugkraft und in Abhängigkeit vom verwendeten Material bestimmt werden.

Für den Aufbau besonders hoher Zugkräfte ist es vorteilhaft, wenn das Zugelement als Schraubenfeder ausgebildet ist. Je nach Höhe der gewünschten Zugkraft kann eine Schraubenfeder mit entsprechender Federkonstante gewählt werden.

Die Arretiervorrichtung kann, insbesondere wenn das Zugelement als Stab ausgebildet ist, eine Hülse aufweisen. Die Arretiervorrichtung kann aber auch einen Stab aufweisen, insbesondere wenn das Zugelement als Hülse ausgebildet ist.

Die eine Hülse oder einen Stab aufweisende Arretiervorrichtung kann vorteilhafterweise fest mit den Endstücken verbunden und für ein Versagen bei Überschreiten einer vorgegebenen Druck- und/oder Schubbeanspruchung ausgebildet sein. Eine Überschreitung der vorgegebenen Grenze führt dazu, dass die Hülse oder der Stab kollabiert, knickt oder teilweise abschert. Zur Optimierung dieses Vorgangs kann die Hülse oder der Stab zumindest anteilig aus Glas, Kunststoff, Metall, Holz und/oder Keramik gebildet sein. Für Anwendungen in der Medizintechnik ist die Verwendung von Edelmetallen vorteilhaft.

Ferner ist es möglich, dass die Arretiervorrichtung mindestens ein zerstörbares Sicherungselement aufweist, das im unzerstörten Zustand die Hülse oder den Stab gegenüber einem Endstück fixiert. In diesem Fall erfolgt die Zerstörung der Arretiervorrichtung nicht durch Versagen des Hülsen- oder Stabmaterials, sondern durch Zerstörung des Sicherungselements. Dieses ist vorteilhafterweise als dünnwandige Platte ausgebildet, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckbeanspruchung versagt, so dass die Fixierung zwischen der Hülse oder dem Stab gegenüber einem Endstück aufgelöst wird.

Auch das Sicherungselement kann zumindest anteilig aus Glas, Kunststoff, Metall, Holz und/oder Keramik gebildet sein.

Das Sicherungselement kann in einem Endstück oder in einer in ein Endstück einschraubbaren Gewindehülse gelagert sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Arretiervorrichtung und/oder das Zugelement mit mindestens einem Endstück verrastbar. Dies hat den Vorteil, dass bei Übergang der Verbindungsvorrichtung aus dem Vormontagezustand in einen definierten Endmontagezustand der Nutzer der Verbindungsvorrichtung eine durch das Einrasten bedingte akustische und/oder optische Rückmeldung erhält.

Die Endstücke der Verbindungsvorrichtung können zur Aufnahme eines Stab- oder Hülsenendes der Arretiervorrichtung und/oder des Zugelements eine im wesentlichen parallel zur Zugrichtung des Zugelements verlaufende Sack- oder Durchgangsbohrung aufweisen. Diese Bohrungen sind vorteilhafterweise in ihrem Querschnitt dem Querschnitt der Stab- oder Hülsenenden der Arretiervorrichtung und/oder des Zugelements angepasst.

In Ausgestaltung der Erfindung kann die Bohrung einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen. Wenn die Arretiervorrichtung zerstört wird, kann sich der Stab oder die Hülse der Arretiervorrichtung zumindest abschnittsweise relativ zu mindestens einem Endstück verschieben. Ein solcher Stab oder eine solche Hülse wird dann in den sich verjüngenden Querschnitt der Bohrung eines Endstücks oder der Bohrungen beider Endstücke gezwängt, so dass das Endstück oder die Endstücke nach radial außen gegen die Wände der Materialausnehmungen der zu verbindenden Bauteil gedrückt wird oder werden. Dies verbessert den Halt der Endstücke in den Materialausnehmungen der zu verbindenden Bauteile.

Nach einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung weist mindestens ein Endstück zur Aufnahme des Hülsenendes der Arretiervorrichtung oder des Zugelements eine konzentrisch zur Zugrichtung des Zugelements verlaufende Schulter- oder Nutfläche auf. Eine solche Ringfläche bietet u.a. die Möglichkeit, ein Hülsenende in einem relativ großen Kontaktbereich mit einem Endstück verbinden zu können.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass die Arretiervorrichtung einen Speicherraum für ein Gas und/oder eine Flüssigkeit aufweist. In dem Speicherraum kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Gemisch aus Gas und Flüssigkeit unter Druck aufgenommen werden. Der Druck erzeugt eine Druckkraft, die bewirkt, dass die beiden Endstücke entgegen der Wirkung des Zugelements voneinander beabstandet werden.

Zur Deaktivierung einer Arretiervorrichtung mit Speicherraum ist es vorteilhaft, dass ein Ventil zum Öffnen und Sperren des Speicherraums vorgesehen ist. Im Sperrzustand des Ventils ist der Speicherraum druckdicht abgeschlossen. Wird das Ventil geöffnet, kann das im Speicherraum gespeicherte Medium aus dem Speicherraum entweichen, so dass die Druckkraft verringert wird und das Zugelement die beiden Endstücke aufeinander zu bewegt.

Vorteilhafterweise ist das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet. Ein solches Ventil gewährleistet ein zuverlässiges Sperren des Speicherraums.

Das Ventil kann ein Betätigungselement aufweisen, das bei Einsatz eines Endstücks in eine Materialausnehmung eines Bauteils das Ventil öffnet. Beispielsweise kann das Betätigungselement einen Materialvorsprung aufweisen, der mit einem Ventilkörper verbunden ist. Bei Kontakt des Materialvorsprungs mit der Wandung der Materialausnehmung wird der Ventilkörper aus seinem Sitz herausbewegt, so dass das im Speicherraum vorhandene Medium entweicht.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Montage eines Verbindungselements der eingangs genannten Art, wobei die Vorrichtung zur Montage einen Kopf- und einen Schaftbereich aufweist. Der Kopfbereich weist eine konzentrisch zur Schaftachse verlaufende Anschlagfläche und eine Handgriff- oder Ansatzfläche für ein Schraubwerkzeug auf. Der Schaftbereich weist drei Schaftabschnitte auf. Der erste, zum Kopfbereich benachbarte Abschnitt ist als Sollbruchstelle ausgebildet oder weist eine solche auf. Der zweite, sich an den ersten Abschnitt anschließende Abschnitt weist eine in ein Endstück einschraubbare Gewindehülse auf. Der dritte, sich an den zweiten Abschnitt anschließenden Abschnitt bildet den Stab oder die Hülse der Arretiervorrichtung.

Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Montage eines Verbindungselements aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, weiter insbesondere aus Polyamid 6 GF 30, gebildet. Dieses Material hat gute Festigkeitswerte und ist preisgünstig.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Anwendung der genannten Vorrichtung zur Montage eines Verbindungselements. Dieses Verfahren kennzeichnet sich durch die folgenden Schritte: Zunächst wird die Vorrichtung mit dem Schaftbereich voran durch eine Durchgangsbohrung eines ersten Endstücks in eine Sackbohrung eines zweiten Endstücks eingebracht. Anschließend wird die Gewindehülse durch Drehbetätigung der Handgriff- oder Ansatzfläche in die Durchgangsbohrung eingeschraubt, bis das freie Ende des dritten Abschnitts des Schaftbereichs mit dem Boden des Sacklochs zur Anlage kommt. Die Drehbetätigung wird dann unter Vorspannen des Zugelements fortgesetzt, bis die Anschlagfläche des Kopfbereichs der Vorrichtung an dem mit der Durchgangsbohrung versehenen Endstück zur Anlage kommt. Schließlich wird die Drehbetätigung fortgesetzt, bis die Sollbruchstelle des ersten Abschnitts des Schaftbereichs versagt.

Die Durchgangsbohrung des ersten Endstücks kann mit einem Gewinde versehen sein. Dies erleichtert das Einschrauben der Montagevorrichtung in das Endstück. Die Durchgangsbohrung kann aber auch glattwandig ausgebildet sein, was für eine einfache Herstellbarkeit des Endstücks von Vorteil ist. Die Montagevorrichtung wird dann, wie oben beschrieben, in das Endstück eingeschraubt, wobei mit Hilfe der Gewindehülse ein Gewinde in die Wandung der Durchgangsbohrung geschnitten wird.

Auf diese Weise kann eine Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art geschaffen werden, die sich in einem Vormontagezustand befindet, das heißt in einem vorgespannten Zustand des Zugelements und in einem unzerstörten oder aktiven Zustand der Arretiervorrichtung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
1a einen Querschnitt einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Vormontagezustand;
1b die Verbindungsvorrichtung gemäß 1a in einem Fertigmontagezustand;
2a einen Querschnitt einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einem Vormontagezustand;
2b die Verbindungsvorrichtung gemäß 2a in einem Fertigmontagezustand;
3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
4 einen Querschnitt einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
5a bis 5d einen Querschnitt einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung mit einer Vorrichtung zur Herstellung einer solchen, jeweils in verschiedenen Montagezuständen;
5e einen Querschnitt einer Weiterbildung der Verbindungsvorrichtung gemäß 5d;
5f eine Draufsicht der Verbindungsvorrichtung gemäß 5e;
6a einen Querschnitt einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung in einem Vormontagezustand; und
6b die Verbindungsvorrichtung gemäß 6a in einem Fertigmontagezustand.
1a zeigt zwei nur abschnittsweise dargestellte, miteinander zu verbindende Bauteile 2 und 4. Die Bauteile 2 und 4 weisen einander zugewandte, als Sacklöcher ausgebildete Materialausnehmungen 6 beziehungsweise 8 auf.
Die Bauteile 2 und 4 sind über eine in 1a in einem Vormontagezustand dargestellte Verbindungsvorrichtung 10 miteinander zu verbinden. Die Verbindungsvorrichtung 10 weist ein Endstück 12 auf, das in der Materialausnehmung 6 des Bauteils 2 aufgenommen ist. Ferner weist die Verbindungsvorrichtung 10 ein Endstück 14 auf, das in der Materialausnehmung 8 des Bauteils 4 aufgenommen ist. Die Endstücke 12 und 14 sind im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weisen den Wandungen der Materialausnehmungen 6 und 8 zugewandte Außenverzahnungen 16 beziehungsweise 18 auf.
Das Endstück 12 ist mit einer zentrisch angeordneten Durchgangsbohrung 20 versehen. Das Endstück 14 weist eine ebenfalls zentrisch angeordnete Bohrung 22 auf. In den Bohrungen 20 und 22 abschnittsweise aufgenommen ist ein Stab 24 mit kreisförmigem Querschnitt. Der Stab 24 wird gegenüber dem Endstück 12 durch ein unzerstörbares Sicherungselement 26 gesichert, das sich im wesentlichen quer zur Erstreckungsrichtung des Stabes 24 erstreckt.
Der Stab 24 ist gegenüber dem Endstück 14 mit Hilfe eines zerstörbaren Sicherungselements 28 fixiert. Das Sicherungselement 28 ist als dünnwandige Platte ausgebildet und ist in dem Material des Endstücks 14 gelagert.
Der Stab 24 weist benachbart zum Sicherungselement 28 eine Rille 30 auf. Diese Rille 30 bildet das Gegenstück zu einem in der Bohrung 22 des Endstücks 14 vorgesehenen Ringwulst 32.
Die Verbindungsvorrichtung 10 weist ferner ein schlauchartig ausgebildetes Zugelement 34 auf. Dieses ist an seinen Enden fest mit den Endstücken 12 beziehungsweise 14 verbunden. In dem in 1a dargestellten Vormontagezustand der Verbindungsvorrichtung 10 steht das Zugelement 34 unter Vorspannung.
Um diese Vorspannung nutzen zu können, muss die aus dem Stab 24 und dem Sicherungselement 28 gebildete Arretiervorrichtung zerstört werden. Hierfür kann das Bauteil 4, wie in 1a durch einen Pfeil angedeutet, einer Stoßbewegung ausgesetzt werden. Ist der Stoß kräftig genug, durchtrennt der Stab 24 das dünne Sicherungselement 28, so dass nunmehr der Stab 24 und das Endstück 14 nicht mehr relativ zueinander fixiert sind. Hierdurch kann das unter Vorspannung stehende Zugelement 34 wirken, so dass die Endstücke 12 und 14 aufeinander zu bewegt werden. Da die Endstücke 12 und 14 über ihre Außenverzahnung 16 und 18 fest in den Materialausnehmungen 6 und 8 der Bauteile 2 und 4 verankert sind, bewirkt die Zugkraft des Zugelements 34 nicht nur, dass die Endstücke 12 und 14, sondern auch die Bauteile 2 und 4 aufeinander zu bewegt werden. Die Endphase dieser Bewegung ist in 1b dargestellt. Das Zugelement 34 ist hier aufgrund seiner Eigenelastizität gegenüber dem in 1a dargestellten Zustand verkürzt. Die Vorspannung des Zugelements 34 hat sich beim Übergang aus dem in 1a dargestellten Zustand in den in 1b dargestellten Zustand verringert. Mit der verbleibenden Vorspannung können die Bauteile 2 und 4 aufeinander gedrückt werden, so dass eine in einem Kontaktbereich 36 zwischen den Bauteilen 2 und 4 vorgesehene Verleimung aushärten kann, ohne dass zusätzliche Spannelemente erforderlich wären, die die Bauteile 2 und 4 gegeneinander drücken.
In dem in 1b dargestellten Zustand der Verbindungsvorrichtung 10 gelangt die Rille 30 des Stabs 24 mit dem Ringwulst 32 des Endstücks 14 in Eingriff. Hierdurch kann dem Monteur der Verbindungsvorrichtung eine Rückmeldung darüber gegeben werden, dass der Endmontagezustand der Verbindungsvorrichtung 10 erreicht ist.
Bei der in den 2a und 2b dargestellten zweiten Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung 210 gilt es ebenfalls, zwei Bauteile 202 und 204, die mit Materialausnehmungen 206 und 208 versehen sind, miteinander zu verbinden. Die Verbindungsvorrichtung 210 weist zwei Endstücke 212 und 214 auf, die jeweils mit Innenbohrungen 220 und 222 versehen sind, die abschnittsweise einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen. Die Verbindungsvorrichtung 210 weist ferner einen Stab 224 auf, der in den Bohrungen 220 und 222 gelagert ist, sowie ein als Gummihülse ausgebildetes Zugelement 234.
Der Stab 224 weist an seinen Enden in die Bohrungen 220 und 222 ragende Ringabschnitte 238 und 240 auf, die über eine Presspassung fest an den Wandungen der Bohrungen 220 und 222 anliegen.
Um die in 2a dargestellte Verbindungsvorrichtung 210 aus dem vormontierten Zustand (2a) in den fertig montierten Zustand (2b) zu bringen, wird das Bauteil 204, wie in 2a durch einen Pfeil angedeutet, einer Stoßbelastung ausgesetzt. Aufgrund der dadurch auftretenden hohen Druckbeanspruchung versagt der Stab 224, so dass eine Bruchstelle 242 entsteht. Gemäß 2b sammelt sich in der Bohrung 220 teilweise abgebrochenes Material 244. Die Anhäufung von abgebrochenem Material innerhalb der sich verjüngenden Bohrung 220 bewirkt, dass das Endstück 212 nach radial außen gedrückt wird, so der Halt des Endstücks 212 in der Materialausnehmung 206 des Bauteils 202 besonders fest ist.
Das Zugelement 234 hat sich gemäß 2b gegenüber dem in 2a dargestellten Zustand verkürzt, so dass die Endstücke 212 und 214 beziehungsweise die Bauteile 202 und 204 einen gegenüber dem Vormontagezustand (2a) verkleinerten Abstand zueinander haben (2b).
Eine in 3 dargestellte Verbindungsvorrichtung 310 weist zwei Endstücke 312 und 314 auf, die über einen Stab 324 entgegen der Zugwirkung eines als Schraubenfeder ausgebildeten Zugelements 334 voneinander beabstandet sind. Das Zugelement 334 kann besonders hohe Zugkräfte erzeugen und ist an seinen Enden jeweils an einer ringförmigen Schulterfläche 346 in einem Verankerungsbereich 348 befestigt. Durch Versagen des Stabs 324 kann das Zugelement 334 seine Zugkraft entfalten, so dass die Endstücke 312 und 314 aufeinander zu bewegt werden.
Bei der in 4 dargestellten Verbindung ist das Zugelement 434 im Gegensatz zu den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen als zentrisch angeordneter Stab ausgebildet. Dieser weist an seinen Enden Schrägkopfbereiche 450 und 452 auf, die in entsprechenden Bohrungen 420 beziehungsweise 422 der Endstücke 412 und 414 aufgenommen sind. Das Zugelement 434 besteht aus einem Elastomer. Zwischen den Endstücken 412 und 414 und das Zugelement 434 abschnittsweise umgebend ist eine Hülse 424 vorgesehen, die als Arretiervorrichtung dient.
In dem in 4 dargestellten Zustand beabstandet die Hülse 424 die Endstücke 412 und 414 entgegen der Zugkraft des unter Vorspannung stehenden Zugelements 434. Wird durch eine entsprechende Stoßbelastung die Knickgrenze der Hülse 424 überschritten, versagt diese, so dass das unter Vorspannung stehende Zugelement 434 die Endstücke 412 und 414 aufeinander zu bewegt.
In den 5a bis 5d ist eine Verbindungsvorrichtung 510 in verschiedenen Montagezuständen dargestellt. Die Verbindungsvorrichtung 510 weist gemäß 5a ein Endstück 512 und ein Endstück 514 auf. Im Endstück 514 ist ein Sackloch 554 ausgebildet. In dem Endstück 512 ist ein Innengewinde 556 zentrisch angeordnet. In die durch das Innengewinde 556 beziehungsweise durch das Sackloch 554 begrenzten Räume taucht eine Montagevorrichtung 558 teilweise ein.
Die Montagevorrichtung 558 weist einen Kopfbereich 560 auf, der mit einer dem Endstück 512 zugewandten Anschlagfläche 562 sowie einer Handgrifffläche 564 versehen ist. An den Kopfbereich 560 schließt sich ein erster Schaftabschnitt 566 an, an den sich ein zweiter Schaftabschnitt mit einer Gewindehülse 568 anschließt. Das freie Ende der Montagevorrichtung 558 weist einen stabförmigen dritten Abschnitt 570 auf. Dieser Abschnitt weist an seinem freien Ende eine dem Boden 574 des Sacklochs 554 zugewandte Stirnfläche 572 auf.
Durch Drehbetätigung der Montagevorrichtung 558, das heißt durch Drehbetätigung an der Handgrifffläche 564, kann die Gewindehülse 568 in das Innengewinde 556 eingedreht werden, wie dies aus 5b ersichtlich ist. 5b ist zu entnehmen, dass die Stirnfläche 572 des dritten Schaftabschnitts 570 mit dem Boden 574 des Sacklochs 554 zur Anlage kommt. Wird die Montagevorrichtung 558 nun weiter in die Verbindungsvorrichtung 510 hineingedreht (vergleiche 5b und 5c) wird nicht nur die Gewinnhülse 568 tiefer in das Innengewinde 556 eingebracht, sondern auch ein Zugelement 534, das im in 5a und 5b dargestellten Zustand noch spannungslos ist, in einen Vorspannzustand gebracht. Das Zugelement 534 kann gespannt werden, bis die Anschlagfläche 562 des Kopfbereichs 560 der Montagevorrichtung 558 mit einer Anlagefläche 576 des Endstücks 512 zur Anlage kommt. Dies ist in 5c dargestellt.
Wird die Montagevorrichtung 558 nun einer weiteren Drehbetätigung unterzogen, versagt eine im Übergangsbereich zwischen dem ersten Schaftabschnitt 566 und der Gewindehülse 568 vorgesehene Sollbruchstelle 578. Nach Versagen der Sollbruchstelle 578 kann ein Teil der Montagevorrichtung 558, das heißt der Kopfbereich 560 und der erste Schaftabschnitt 566, entfernt werden, vergleiche 5d.
Somit ist eine Verbindungsvorrichtung 510 fertig hergestellt. Diese kann, wie oben beschrieben, in Materialausnehmungen von zu verbindenden Bauteilen eingesetzt werden und einer Stoßbelastung unterzogen werden. Der dritte Schaftabschnitt 570 bildet den Stab der Arretiervorrichtung, der gemäß dem in den 1a und 1b dargestellten Prinzip über ein nicht dargestelltes Sicherungselement gegenüber der Gewindehülse 568 gesichert sein kann. Der dritte Schaftabschnitt 570 kann aber auch gemäß dem in den 2a und 2b dargestellten Prinzip in sich zerstörbar sein.
In den 5e und 5f ist eine Weiterbildung 510' der Verbindungsvorrichtung 510 gemäß 5d dargestellt.
Der Schaftabschnitt 570' verjüngt sich zu seinem freien Ende hin. Der Schaftabschnitt 570' taucht in ein ebenfalls konisch ausgebildetes Sackloch 554' eines Endstücks 514'. Durch die konische Form des Schaftabschnitts 570' und des Sacklochs 554' wird das Endstück 514' für einen sicheren Halt in einer nicht dargestellten Materialausnehmung nach außen gespreizt.
Im Endstück 512' ist eine konische Öffnung vorgesehen, in deren Wandung durch die Gewindehülse 568' ein Gewinde 556' geschnitten ist. Das Endstück 512' weist von seinem dem Endstück 514' abgewandten Ende bis fast hin zu seinem dem Endstück 514' zugewandten Ende zwei Schlitze 598 und 598' auf, die an einem scheibenförmigen Abschnitt 599 enden.
Durch die Schlitze 598 und 598' kann das Endstück beidseitig, d.h. nach innen und nach außen gestaucht bzw. gespreizt werden, wie dies durch Doppelpfeile in 5f angedeutet ist. Ein Stauchen nach Innen ist für ein komfortables Einsetzen des Endstücks 512' in eine Materialausnehmung eines Bauteils vorteilhaft. Ein Stauchen nach Außen durch die Gewindehülse 568' sorgt für einen festen Halt des Endstücks 512' in einer Materialausnehmung.
Anstelle von zwei Schlitzen können auch nur ein Schlitz oder mehrere Schlitze, insbesondere vier Schlitze vorgesehen sein.
6a zeigt zwei nur abschnittsweise dargestellte, miteinander zu verbindende Bauteile 602 und 604. Die Bauteile 602 und 604 weisen einander zugewandte, als Sacklöcher ausgebildete Materialausnehmungen 606 beziehungsweise 608 auf. Die Bauteile 602 und 604 sind über eine in 6a in einem Vormontagezustand dargestellte Verbindungsvorrichtung 610 miteinander zu verbinden.
Die Verbindungsvorrichtung 610 weist ein Endstück 612 auf, das in der Materialausnehmung 606 des Bauteils 602 aufgenommen ist. Ferner weist die Verbindungsvorrichtung 610 ein Endstück 614 auf, das in der Materialausnehmung 608 des Bauteils 604 aufgenommen ist. Die Endstücke 612 und 614 sind im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weisen den Wandungen der Materialausnehmungen 606 und 608 zugewandte Außenverzahnungen 616 beziehungsweise 618 auf.
Zwischen den Endstücken 612 und 614 ist ein schlauchförmiges Zugelement 634 angeordnet. Das Zugelement 634 ist an seinen Enden mit den Endstücken 612 und 614 verklebt. In 1a ist es in einem vorgespannten Zustand dargestellt.
Das Endstück 612 weist ein dem Endstück 614 zugewandtes Sackloch 654 auf. Das Endstück 614 weist ein dem Endstück 612 zugewandtes Sackloch 680 auf. Die Sacklöcher 654 und 680 sowie das Zugelement 634 begrenzen einen Speicherraum 682, der durch ein Gas mit Druck beaufschlagt ist. Der Druck erzeugt eine Druckkraft, die die Endstücke 612 und 614 entgegen der Zugkraft des Zugelements 634 voneinander beabstandet und in dem in 6a dargestellten Abstand hält.
Das Endstück 614 weist an seinem dem Endstück 612 abgewandten Ende ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 684 bezeichnetes Ventil auf. Das Ventil weist einen als Kugel ausgebildeten Ventilkörper 686 auf, der in einem Ventilsitz 688 aufgenommen ist. Eine Druckfeder 690 drückt den Ventilkörper 686 in den Ventilsitz 688. Zwischen Druckfeder 690 und dem Speicherraum 682 ist ein Kanal 692 vorgesehen.
Das Ventil 684 ist in dem in 6a dargestellten Zustand gesperrt. Wenn das Bauteil 604 – wie in 6a durch einen Pfeil angedeutet – in Richtung auf das Bauteil 602 bewegt wird, kommt der Ventilkörper 686 mit dem Boden 694 der Materialausnehmung 608 in Kontakt, so dass der Ventilkörper 686 entgegen der Druckkraft der Druckfeder 690 aus seinem Ventilsitz 688 gedrückt wird. Dies ist in 6b dargestellt. Im geöffneten Zustand des Ventils 684 kann das unter Druck stehende Gas aus dem Speicherraum 682 in den Kanal 692, dann zwischen Ventilkörper 686 und Ventilsitz 688 in einen zwischen Endstück 614 und Boden 694 der Materialausnehmung 608 gebildeten Hohlraum 696 entweichen. Der Druckabbau im Speicherraum 682 bewirkt einen Abbau der Druckkraft zwischen den Endstücken 612 und 614, so dass das Zugelement 634 die beiden Bauteile 602 und 604 aufeinander zu ziehen kann, siehe 6b.

Claims

Verbindungsvorrichtung (10) zur Verbindung von mindestens zwei Bauteilen (2, 4), mit zwei voneinander beabstandeten Endstücken (12, 14), die jeweils zum Einsatz in Materialausnehmungen (6, 8) der zu verbindenden Bauteile (2, 4) ausgebildet sind, mit einem die Endstücke (12, 14) miteinander verbindenden Übergangsbereich, wobei der Übergangsbereich ein zwischen den Endstücken (12, 14) wirkendes Zugelement (34) und eine zerstörbare und/oder deaktivierbare Arretiervorrichtung (24, 26) aufweist, wobei die Arretiervorrichtung (24, 26) in ihrem unzerstörten und/oder aktiven Zustand die Endstücke (12, 14) entgegen der Zugwirkung des Zugelements (34) in einem ersten Abstand voneinander beabstandet und wobei im zerstörten und/oder deaktivierten Zustand der Arretiervorrichtung (24, 26) durch Wirken des Zugelements die Endstücke einen gegenüber dem ersten Abstand verkleinerten zweiten Abstand voneinander aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Elemente Zugelement und Arretiervorrichtung als Hülse ausgebildet ist oder eine solche aufweist, dass das andere der Elemente Zugelement und Arretiervorrichtung als Stab ausgebildet ist oder einen solchen aufweist und dass die Hülse und der Stab zueinander konzentrisch angeordnet sind.
Verbindungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (34) aus einem Elastomer, insbesondere aus Polyurethan, gebildet ist.
Verbindungsvorrichtung (310) zur Verbindung von mindestens zwei Bauteilen, mit zwei voneinander beabstandeten Endstücken (312, 314), die jeweils zum Einsatz in Materialausnehmungen der zu verbindenden Bauteile ausgebildet sind, mit einem die Endstücke (312, 314) miteinander verbindenden Übergangsbereich, wobei der Übergangsbereich ein zwischen den Endstücken (312, 314) wirkendes Zugelement (334) und eine zerstörbare und/oder deaktivierbare Arretiervorrichtung (324) aufweist, wobei die Arretiervorrichtung (324) in ihrem unzerstörten und/oder aktiven Zustand die Endstücke (312, 314) entgegen der Zugwirkung des Zugelements (334) in einem ersten Abstand voneinander beabstandet und wobei im zerstörten und/oder deaktivierten Zustand der Arretiervorrichtung (324) durch Wirken des Zugelements (334) die Endstücke (312, 314) einen gegenüber dem ersten Abstand verkleinerten zweiten Abstand voneinander aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (334) als Schraubenfeder ausgebildet ist, dass die Arretiervorrichtung (324) als Stab oder Hülse ausgebildet ist oder eine solche aufweist und dass die Schraubenfeder und die Arretiervorrichtung (324) zueinander konzentrisch angeordnet sind.
Verbindungsvorrichtung (410, 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (424) oder der Stab (24) fest mit den Endstücken (412, 414 beziehungsweise 12, 14) verbunden ist und für ein Versagen bei Überschreiten einer vorgegebenen Druck- und/oder Schubbeanspruchung ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung (410, 10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (424) oder der Stab (24) zumindest anteilig aus Glas, Kunststoff, Metall, Holz und/oder Keramik gebildet ist.
Verbindungsvorrichtung (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung mindestens ein zerstörbares Sicherungselement (28) aufweist, das im unzerstörten Zustand die Hülse oder den Stab (24) gegenüber einem Endstück (14) fixiert.
Verbindungsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (28) als dünnwandige Platte ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (28) zumindest anteilig aus Glas, Kunststoff, Metall, Holz und/oder Keramik gebildet ist.
Verbindungsvorrichtung (10, 510) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (28) in einem Endstück (14) oder in einer in ein Endstück (514) einschraubbaren Gewindehülse (568) gelagert ist.
Verbindungsvorrichtung (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung und/oder das Zugelement mit mindestens einem Endstück verrastbar sind.
Verbindungsvorrichtung (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Endstück (12, 14) zur Aufnahme eines Stab- oder Hülsenendes der Arretiervorrichtung (24, 28) und/oder des Zugelements (34) eine im Wesentlichen parallel zur Zugrichtung des Zugelements (34) verlaufende Sackbohrung oder Durchgangsbohrung (20, 22) aufweist.
Verbindungsvorrichtung (210) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (220, 222) einen sich verjüngenden Querschnitt aufweist.
Verbindungsvorrichtung (310) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Endstück (312, 314) zur Aufnahme des Hülsenendes der Arretiervorrichtung oder des Zugelements (334) eine konzentrisch zur Zugrichtung des Zugelements (334) verlaufende Schulterfläche (346) oder Nutfläche aufweist.
Verbindungsvorrichtung (10) zur Verbindung von mindestens zwei Bauteilen (2, 4), mit zwei voneinander beabstandeten Endstücken (12, 14), die jeweils zum Einsatz in Materialausnehmungen (6, 8) der zu verbindenden Bauteile (2, 4) ausgebildet sind, mit einem die Endstücke (12, 14) miteinander verbindenden Übergangsbereich, wobei der Übergangsbereich ein zwischen den Endstücken (12, 14) wirkendes Zugelement (34) und eine zerstörbare und/oder deaktivierbare Arretiervorrichtung (24, 26) aufweist, wobei die Arretiervorrichtung (24, 26) in ihrem unzerstörten und/oder aktiven Zustand die Endstücke (12, 14) entgegen der Zugwirkung des Zugelements (34) in einem ersten Abstand voneinander beabstandet und wobei im zerstörten und/oder deaktivierten Zustand der Arretiervorrichtung (24, 26) durch Wirken des Zugelements die Endstücke einen gegenüber dem ersten Abstand verkleinerten zweiten Abstand voneinander aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung einen Speicherraum (682) für Gas und/oder Flüssigkeit aufweist.
Verbindungsvorrichtung (610) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung ein Ventil (684) zum Öffnen oder Sperren des Speicherraums aufweist.
Verbindungsvorrichtung (610) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (684) als Rückschlagventil ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung (610) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (684) ein Betätigungselement aufweist, das bei Einsatz eines Endstücks in eine Materialausnehmung eines Bauteils das Ventil öffnet.
Vorrichtung (558) zur Montage eines Verbindungselements (510) nach mindestens einem Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die Vorrichtung (558) weist einen Kopfbereich (560) und einen Schaftbereich auf, – der Kopfbereich (560) weist eine konzentrisch zur Schaftachse verlaufende Anschlagfläche (562) auf und eine Handgrifffläche (564) oder Ansatzfläche für ein Schraubwerkzeug, – der Schaftbereich weist drei Schaftabschnitte auf, wobei der erste, zum Kopfbereich (560) benachbarte Abschnitt (556) als Sollbruchstelle (578) ausgebildet ist oder eine solche aufweist, wobei der zweite, sich an den ersten Abschnitt (556) anschließende Abschnitt eine in ein Endstück (512) einschraubbare Gewindehülse (568) aufweist und wobei der dritte, sich an den zweiten Abschnitt anschließende Abschnitt (570) den Stab oder die Hülse der Arretiervorrichtung bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (558) aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, weiter insbesondere aus Polyamid 6 GF 30, gebildet ist.
Verfahren zur Anwendung einer Vorrichtung (558) nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – die Vorrichtung (558) wird mit dem Schaftbereich voran durch eine Durchgangsbohrung eines ersten Endstücks (512) in eine Sackbohrung (554) eines zweiten Endstücks (514) eingebracht, – die Gewindehülse (568) wird durch Drehbetätigung der Handgrifffläche (564) oder der Ansatzfläche für ein Schraubwerkzeug in die Durchgangsbohrung eingeschraubt, bis das freie Ende (572) des dritten Abschnitts (570) des Schaftbereichs mit dem Boden (574) des Sacklochs (554) zur Anlage kommt, – die Drehbetätigung wird unter Vorspannen des Zugelements (534) fortgesetzt, bis die Anschlagfläche (562) des Kopfbereichs (560) an dem mit der Durchgangsbohrung versehenen Endstück (512) zur Anlage kommt, – die Drehbetätigung wird fortgesetzt, bis die Sollbruchstelle (578) des ersten Abschnitts (566) des Schaftbereichs versagt.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung des ersten Endstücks (512) ein Innengewinde (556) aufweist.