DE102010049251A1

DE102010049251A1 - Verbindungselement

Info

Publication number: DE102010049251A1
Application number: DE102010049251A
Authority: DE
Inventors: Susanne Geis; Sven Altlay
Original assignee: Juwi R & D Res Dev & Co KG GmbH; Juwi R & D Research Development & Co KG GmbH
Current assignee: Juwi R & D Res Dev & Co KG GmbH; Juwi R & D Research Development & Co KG GmbH
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-04-26
Also published as: WO2012055535A1; DE202011001321U1

Abstract

Ein Verbindungselement zur Kopplung von mindestens zwei, insbesondere dünnwandigen, Bauteilen (13), das als Federelement (2) mit einer Einschnürung (4) ausgebildet ist und zwei Federschenkel (3) umfasst, zwischen denen ein Spreizelement (7) unverlierbar gehalten ist, ist in einer Arretierlage zwischen den Federschenkeln (3) form- und/oder kraftschlüssig wirksam.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement zur Kopplung von mindestens zwei, insbesondere dünnwandigen, Bauteilen und ein Verfahren zur Kopplung von zwei Bohrungen, insbesondere Langlöcher, aufweisenden Bauteilen mittels eines Verbindungselementes.
Verbindungselemente zur Kopplung von zwei Bohrungen aufweisenden Bauteilen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden Kunststoffsteckdübel verwendet, um Bleche miteinander oder Bleche mit weiteren Bauteilen zu verbinden. Hierbei ist es aber nicht bekannt, ein Sicherungselement bzw. Spreizelement zu verwenden, das eine werkzeuglose Montage ermöglicht.
Im Weiteren werden Bauteile mittels Schraubverbindungen miteinander gekoppelt, wobei zur Herstellung der Schraubverbindungen in der Regel ebenfalls Werkzeuge eingesetzt werden müssen.
Als Problematisch erweist sich die Verwendung von Werkzeugen auf Baustellen im Zusammenhang mit zerbrechlichen Bauteilen, wie beispielsweise bei der Befestigung von Photovoltaikmodulen auf Gestellen, da durch ein Abrutschen des Werkzeuges eine Beschädigung des Photovoltaikmoduls verursacht werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verbindungselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einer werkzeuglosen Montage eine zuverlässige Verbindung der Bauteile ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verbindungselement zur Kopplung von mindestens zwei, insbesondere dünnwandigen, Bauteilen, das als Federelement mit einer Einschnürung ausgebildet ist und zwei Federschenkel umfasst, zwischen denen ein Spreizelement unverlierbar gehalten ist, das in einer Arretierlage zwischen den Federschenkeln form- und/oder kraftschlüssig wirksam ist.
Die Geometrie der Einschnürung bestimmt im Wesentlichen die Dicke der zu verbindenden Bauteile, die mit ihren Bohrungen, die beispielsweise als Langlöcher, vorzugsweise zur drehsicheren Befestigung, ausgebildet sind, deckungsgleich übereinangergelegt werden, damit das Federelement die Bohrungen durchragend eingesetzt werden kann, bis sich die Einschnürung in den Bohrungen befindet, die von dem Federelement in seinem übrigen Verlauf auf beiden Seiten übergriffen werden. Demnach sind die Bauteile durch die Einschnürung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gehalten. Das zwischen den Schenkeln unverlierbar angeordnete Spreizelement vereinfacht zum einen die Handhabung des Verbindungselementes, da das Federelement und das Spreizelement miteinander verbunden sind, und verhindert zum anderen in der Arretierstellung ein unbeabsichtigtes Lösen des Federelementes.
Vorzugsweise weisen die Federschenkel einen im Wesentlichen V-förmigen Verlauf auf und das Spreizelement ist in einem Umkehrbogen der Federschenkel gehalten. Die V-Form erleichtert das Einsetzen des Verbindungselementes in die Bohrungen, wobei zuerst der Umkehrbogen eingeführt wird und die Federschenkel bzw. die in den Federschenkeln ausgebildete Einschnürung vorgespannt in den Bohrungen einliegt.
In Ausgestaltung weist das Spreizelement einen konischen Spreizkörper auf, dessen eine Stirnseite ins Freie und dessen andere Stirnseite in Richtung des Umkehrbogens weist, wobei von der in Richtung des Umkehrbogens weisenden Stirnseite konzentrisch ein Haltepin abgeht, der an seinem freien Ende Widerhaken zur axialen Befestigung in einer Bohrung im Umkehrbogen aufweist. Das Verbindungselement kann vormontiert auf der Baustelle mit einer Hand gehandhabt werden, was eine Montage der Bauteile wesentlich vereinfacht. Der Spreizkörper wird zwischen die Federarme gedrückt und presst deren Einschnürung in die Bohrungen, also an die Umfangswandungen der Bohrungen.
Bevorzugt sind die Widerhaken als zwei, vorzugsweise drei, in axialer Richtung zueinander beabstandete dachförmige Flügel gestaltet, die beidseitig der Bohrung angeordnet sind, wobei der dem Spreizkörper zugewandte Flügel durch die Bohrung durchdrückbar ist, um das Spreizelement in seine Arretierlage zu bringen. Zweckmäßigerweise liegt der Spreizkörper in der Arretierlage im Bereich der Einschnürung des Federelementes zwischen den Federschenkeln an. Die Widerhaken können zylindrisch sein und die Dachform begünstigt bei der Verbindung des Spreizelementes mit dem Federelement ein Einführen des Spreizelementes in die beispielsweise langlochförmige Bohrung des Federelementes sowie ein Durchdrücken des Widerhakens durch die Bohrung in dem Umkehrbogen, um das Spreizelement in seine Arretierlage zu bringen.
Um das Verbindungselement bei einer Verwendung im Freien bei der Montage einer Photovoltaikanlage vor Witterungseinflüssen zu schützen, ist nach einer Weiterbildung das Federelement aus einem rostfreien Metall und das Spreizelement aus einem Kunststoff gefertigt. Das insbesondere aus einem Federstahl gefertigte Federelement verliert im Laufe der Zeit nicht seine Federwirkung und ist gegebenenfalls mehrfach verwendbar. Die Kombination aus der Auswahl des Materials des Federelementes und dessen Geometrie, insbesondere der Einschnürung, sorgen für eine langandauernde bestimmungsgemäße Wirkung des Verbindungselementes.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 bis 3 Seitenansichten eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes zur Kopplung von zwei Bohrungen auf weisenden Bauteilen während unterschiedlicher Montageschritte und
4 eine Seitenansicht des Verbindungselementes nach 3 in alternativer Ausgestaltung.
Das Verbindungselement 1 umfasst ein aus einem korrosionsbeständigen Metall, insbesondere einem so genannten Federstahl, gefertigtes Federelement 2, das einen V-förmigen Querschnitt aufweist, der im Wesentlichen aus zwei Federschenkeln 3 gebildet ist, die jeweils mit einer Einschnürung 4 versehen sind. Die beiden Federschenkel 3 sind über einen Umkehrbogen 5 miteinander verbunden, der eine Bohrung 6 zur unverlierbaren Halterung eines zwischen den Federschenkeln 3 angeordneten Spreizelementes 7 aufweist.
Das Spreizelement 7 umfasst einen konischen Spreizkörper 8, dessen eine Stirnseite 9 ins Freie und dessen andere Stirnseite 10 in Richtung des Umkehrbogens 5 weist, wobei von der in Richtung des Umkehrbogens 5 weisenden Stirnseite 10 konzentrisch ein Haltepin 11 abgeht, der an seinem freien Ende zwei zueinander beabstandete Widerhaken 12 zur axialen Befestigung des Spreizelementes 7 in der Bohrung 6 im Umkehrbogen 5 aufweist. Die Widerhaken 12 sind als in axialer Richtung zueinander beabstandete dachförmige Flügel gestaltet, die in einer vormontierten Lage beidseitig der Bohrung 6 in dem Umkehrbogen 5 des Federelementes 2 angeordnet sind.
Um zwei Bauteile 13, die jeweils eine Bohrung aufweisen, mittels des Verbindungselementes 1 miteinander zu koppeln, wird zunächst das Verbindungselement 1 in die fluchtend zueinander ausgerichteten Bohrungen der übereinanderliegenden Bauteile 13 eingesetzt, in dem das Federelement 2 durch eine Druckbeaufschlagung der freien Enden der Federarme 3 zusammengedrückt wird. Damit ein Verdrehen der Bauteile 13 zueinander sowie zu dem Verbindungselement 1 verhindert ist, können die Bohrungen langlochförmig sein und das Federelement 2 eine entsprechend angepasste Geometrie aufweisen, so dass die Federschenkel 3 an den langen Seiten des Langlochs anliegen. Das Federelement 2 befindet sich In seiner endgültigen Lage, wenn die Einschnürungen 4 in den Bohrungen der Bauteile 13 einliegen, d. h. das Verbindungselement 1 ist also zum einen aufgrund seiner Federwirkung und zum anderen durch den Formschluss zwischen den Einschnitten 4 und den Bohrungen der Bauteile 13 gehalten. Um das Federelement 2 weitergehend zu fixieren bzw. zu sichern, wird die ins Freie weisende Stirnseite 9 des Spreizelementes 7 druckbeaufschlagt, so dass die Widerhaken 12, die zwischen den Federschenkeln 3 angeordnet sind, durch die Bohrung 6 in dem Umkehrbogen 5 des Federelementes 2 gedrückt und der Spreizkörper 8 in Richtung des Umkehrbogens 6 verlagert wird. In dieser Zwischenstellung ist der Spreizdorn 7 über seinen einstückig mit dem Spreizkörper 8 verbundenen Haltepin 11 mit dem Federelement 2 gekoppelt. Bei einer weiteren Druckbeaufschlagung des Spreizdorns 7 gelangt dessen Spreizkörper 8 umfangsseitig an den Federarmen 3 im Bereich deren durch Biegen gefertigten Einschnürungen 4 zur Anlage und verhindert ein Zusammendrücken der Federarme 3 und damit ein Lösen des Federelementes 2 aus den Bohrungen der Bauteile 13. In dieser Arretierlage, in der das Spreizelement 7 zwischen den Federschenkeln 3 kraftschlüssig wirksam ist, ragt der Haltepin 11 mit den beiden endseitigen Widerhaken 12 über den Umkehrbogen 5 des Federelementes 2 in Freie. Der Spreizkörper 8 ist selbsthemmend gestaltet. Hierzu weist er eine entsprechende Konizität auf, die einem selbsttätigen Lösen der Klemmung entgegenwirkt. Alternativ ist seine Oberfläche mit einem erhöhten Reibungskoeffizienten ausgestatten, der durch eine entsprechende Geometrie oder Materialwahl zu erzielen ist.
Das alternativ ausgestaltete Verbindungselement 1 gemäß 4 umfasst ein Spreizelement 7, dessen Haltepin 11 mit drei dachförmig ausgebildeten Widerhaken 12, die nasenartig von dem Haltepin 11 abstehen, versehen ist. Die drei Widerhaken 12 oder Widerhakenpaare werden nacheinander durch die Bohrung 6 im Umkehrbogen 5 des Federelementes 2 gedrückt, wenn das Spreizelement 7 zwischen den Federschenkeln 3 selbsthemmend festgelegt wird, und gewähren gegenüber der Ausführung mit des Spreizelementes 7 mit zwei.

Claims

Verbindungselement zur Kopplung von mindestens zwei, insbesondere dünnwandigen, Bauteilen (13), das als Federelement (2) mit einer Einschnürung (4) ausgebildet ist und zwei Federschenkel (3) umfasst, zwischen denen ein Spreizelement (7) unverlierbar gehalten ist, das in einer Arretierlage zwischen den Federschenkeln (3) form- und/oder kraftschlüssig wirksam ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federschenkel (3) einen im Wesentlichen V-förmigen Verlauf aufweisen und das Spreizelement (7) in einem Umkehrbogen (5) der Federschenkel (3) gehalten ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (7) einen konischen Spreizkörper (8) aufweist, dessen eine Stirnseite (9) ins Freie und dessen andere Stirnseite (10) in Richtung des Umkehrbogens (5) weist, wobei von der in Richtung des Umkehrbogens (5) weisenden Stirnseite (10) konzentrisch ein Haltepin (11) abgeht, der an seinem freien Ende Widerhaken (12) zur axialen Befestigung in einer Bohrung (6) im Umkehrbogen (5) aufweist.
Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerhaken (12) als zwei, vorzugsweise drei, in axialer Richtung zueinander beabstandete dachförmige Flügel gestaltet sind, die beidseitig der Bohrung (6) angeordnet sind, wobei der dem Spreizkörper (8) zugewandte Flügel durch die Bohrung (6) durchdrückbar ist, um das Spreizelement (7) in seine Arretierlage zu bringen.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizkörper (8) in der Arretierlage im Bereich der Einschnürung (4) des Federelementes (2) zwischen den Federschenkeln (3) anliegt.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2) aus einem rostfreien Metall und das Spreizelement (7) aus einem Kunststoff gefertigt ist.
Verfahren zur Kopplung von zwei Bohrungen, insbesondere Langlöcher, aufweisenden Bauteilen (13) mittels eines Verbindungselementes (1) nach Anspruch 1, wobei das Federelement (2) mit dem dazwischen gehaltenen Spreizelement (7) derart in die kongruenten Bohrungen eingesetzt wird, dass die Einschnürung (4) des Federelementes (2) in den Bohrungen gehalten wird und das Spreizelement (7) in Richtung des Umkehrbogens (5) zwischen die Federarme (3) gedrückt wird, bis der Spreizkörper (7) mit seinem äußeren Umfang in Bereich der Einschnürung (4) an den Federarmen (3) anliegt.