DE102014225219A1 - Fastening device and component arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines ersten Bauteils (40) an einem zweiten Bauteil (41), wobei das erste Bauteil (40) auf dem zweiten Bauteil (41) angeordnet ist. Die Befestigungsvorrichtung umfasst: – eine erste Auflage (2) mit einer ersten Auflagefläche (3), die vorgesehen ist zwischen das erste Bauteil (40) und das zweite Bauteil (41) eingebracht zu werden und einer ersten Hülse (4), die vorgesehen ist in eine Bohrung (42) im zweiten Bauteil (41) eingebracht zu werden, wobei eine Innenoberfläche (5) der ersten Hülse (4) mindestens eine erste Vertiefung (6) aufweist und – ein erstes Hinterhakungselement (7) mit einem hohlzylindrischen Grundkörper (8), der an seinem Innenumfang (9) mindestens abschnittsweise ein Innengewinde (10) und an seinem Außenumfang (9a) mindestens ein erstes elastisches Flügelelement (12) aufweist, wobei das erste Flügelelement (12) zum Kontaktieren einer von der ersten Auflagefläche (3) abgewandten Unterseite (43) des zweiten Bauteils (41) ausgebildet ist, wobei am Außenumfang (9a) des ersten Hinterhakungselements (7) mindestens eine erste Erhebung (13) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, mit der ersten Vertiefung (6) in der Innenoberfläche (5) der ersten Hülse (4) in Eingriff zu gelangen, um die erste Auflage (2) formschlüssig mit dem ersten Hinterhakungselement (7) zu verbinden.The invention relates to a fastening device for fastening a first component (40) to a second component (41), wherein the first component (40) is arranged on the second component (41). The fastening device comprises: - a first support (2) having a first bearing surface (3) provided to be inserted between the first component (40) and the second component (41) and a first sleeve (4) provided to be introduced into a bore (42) in the second component (41), wherein an inner surface (5) of the first sleeve (4) has at least one first recess (6) and - a first Hinterhakungselement (7) with a hollow cylindrical base body (8 ), which at least partially has an internal thread (10) on its inner circumference (9) and at least one first elastic wing element (12) on its outer circumference (9a), wherein the first wing element (12) for contacting one of the first bearing surface (3) is formed on the opposite side (43) of the second component (41), wherein on the outer circumference (9a) of the first Hinterhakungselements (7) at least a first elevation (13) is formed, which is arranged with the first Recess (6) in the inner surface (5) of the first sleeve (4) to engage in order to connect the first support (2) in a form-fitting manner with the first Hinterhakungselement (7).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zum dauerhaften Verbinden von Bauteilen sowie eine Bauteilanordnung mit mindestens zwei Bauteilen, die so miteinander verbunden sind, dass Relativbewegungen zwischen den Bauteilen verhindert werden.The present invention relates to a fastening device for permanently connecting components as well as to a component arrangement having at least two components which are connected to one another such that relative movements between the components are prevented.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Befestigungsvorrichtungen bekannt. Bei der Verbindung von kunststoffbasierten Bauteilen, wie z. B. Kohlenstofffaserverbundbauteilen, werden zur lokalen Einleitung von Kräften in die Bauteile unterschiedliche in den Kunststoff integrierbare Befestigungselemente, so genannte Inserts, bereitgestellt. Diese werden, um Relativbewegungen zwischen den Bauteilen zu vermeiden, mit einer hohen Vorspannkraft verbaut. Aufgrund der hohen Kriechneigung der Kunststoffe kann jedoch mit herkömmlichen Befestigungsvorrichtungen dauerhaft keine konstante Verspannung erzielt werden. Die Kunststoffbauteile unterliegen einer Spannungsrelaxation infolge einer Kriechverformung, so dass Relativbewegungen zwischen den verbundenen Bauteilen ermöglicht werden.Various fastening devices are known from the prior art. When connecting plastic-based components, such. As carbon fiber composite components, for the local introduction of forces in the components different in the plastic integrable fasteners, so-called inserts provided. These are installed with a high preload force to avoid relative movement between the components. Due to the high creep of the plastics, however, constant clamping can not be achieved permanently with conventional fastening devices. The plastic components are subject to stress relaxation due to creep, allowing for relative movement between the connected components.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine selbständig nachspannende Befestigungsvorrichtung bereitzustellen, die eine gute Übertragung hoher Kräfte bzw. Momente ermöglicht und dauerhaft Relativbewegungen zwischen den verbundenen Bauteilen verhindert. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Bauteilanordnung bereitzustellen, in der die Bauteile dauerhaft sicher und hoch belastbar miteinander verbunden sind und ein Serviceaufwand zur Korrektur der Vorspannkräfte reduziert ist.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a self-tensioning fastening device that allows a good transmission of high forces or moments and permanently prevents relative movement between the connected components. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a component arrangement in which the components are permanently connected to one another in a secure and highly loadable manner and a service effort for the correction of the pretensioning forces is reduced.
Die Aufgabe wird bei einer Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil, wobei das erste Bauteil auf dem zweiten Bauteil angeordnet ist erfindungsgemäß durch eine Struktur gelöst, die mindestens zwei funktionale Abschnitte aufweist. Die Struktur der Befestigungsvorrichtung umfasst als ersten funktionalen Abschnitt eine erste Auflage und als zweiten funktionalen Abschnitt ein erstes Hinterhakungselement. Die funktionalen Abschnitte sind dabei miteinander verbindbar. Im Einzelnen umfasst die erste Auflage eine erste Auflagefläche, insbesondere zur Ausbildung eines Flansches, und ist vorgesehen, zwischen das erste Bauteil und das zweite Bauteil eingebracht zu werden. Die Auflagefläche ist so ausgebildet, dass sie einerseits eine Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil schafft und andererseits ein translationsstabiles Aufliegen auf einer Oberseite des zweiten Bauteils ermöglicht. Die erste Auflage hat vorteilhafterweise ein hutähnliches Profil, so dass die erste Auflagefläche großflächig auf einer Oberseite des zweiten Bauteils zu liegen kommen kann. Hierdurch können Druckkräfte flächig in die Bauteilanordnung eingeleitet werden. Ferner umfasst die erste Auflage eine erste Hülse, die vorgesehen ist in eine im zweiten Bauteil vorhandene Bohrung eingebracht zu werden. Dadurch wird die Auflage zusätzlich abgestützt und translationssicher sowie stabil gegenüber Kippbewegungen mit den Bauteilen verbindbar. Die erste Auflage wird erfindungsgemäß in die Bohrung im zweiten Bauteil sowie auf der Oberseite des zweiten Bauteils gefügt. Wie nachstehend ausgeführt, weist eine Innenoberfläche der ersten Hülse zur Verbindung der ersten Auflage mit dem zweiten funktionalen Abschnitt der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung, dem ersten Hinterhakungselement, mindestens eine erste Vertiefung auf.The object is achieved in a fastening device for fastening a first component to a second component, wherein the first component is arranged on the second component according to the invention by a structure having at least two functional sections. The structure of the fastening device comprises a first support as the first functional section and a first rear hooking element as the second functional section. The functional sections are connectable to each other. In detail, the first support comprises a first bearing surface, in particular for forming a flange, and is intended to be introduced between the first component and the second component. The bearing surface is designed such that on the one hand it creates a connection between the first component and the second component and, on the other hand, permits a translationally stable contact on an upper side of the second component. The first edition advantageously has a hat-like profile, so that the first bearing surface can come to rest over a large area on an upper side of the second component. As a result, pressure forces can be introduced surface into the component assembly. Furthermore, the first support comprises a first sleeve, which is intended to be introduced into a bore provided in the second component. As a result, the support is additionally supported and translationally safe and stable against tilting movements connected to the components. The first edition is added according to the invention in the bore in the second component and on the top of the second component. As explained below, an inner surface of the first sleeve for connecting the first support to the second functional portion of the fastening device according to the invention, the first Hinterhakungselement, at least a first recess.
Das erste Hinterhakungselement hat einen hohlzylindrischen Grundkörper, dessen Innendurchmesser vorteilhafterweise so groß ist wie ein Durchmesser der ersten Hülse. Der Grundkörper weist an seinem Innenumfang mindestens abschnittsweise ein Innengewinde auf, das mit einem Schraubengewinde in Eingriff bringbar ist. Am Außenumfang des Hinterhakungselements ist mindestens ein erstes elastisches Flügelelement angeordnet, das zum Kontaktieren einer von der ersten Auflagefläche abgewandten Unterseite des zweiten Bauteils ausgebildet ist. Insbesondere kann das Hinterhakungselement durch seine Anordnung mit dem Flügelelement das zweite Bauteil hintergreifen und eine Zugwirkung auf das zweite Bauteil in Richtung des darüber angeordneten ersten Bauteils ausüben. Ein dauerhafter Zugeffekt wird dadurch erhalten, dass am Außenumfang des ersten Hinterhakungselements mindestens eine erste Erhebung ausgebildet ist, die eingerichtet ist, mit der ersten Vertiefung in der Innenoberfläche der ersten Hülse in Eingriff zu gelangen. Die erste Auflage und das erste Hinterhakungselement sind dadurch formschlüssig verbindbar. Ein Verrutschen des zweiten Bauteils wird hierdurch effektiv verhindert.The first Hinterhakungselement has a hollow cylindrical body whose inner diameter is advantageously as large as a diameter of the first sleeve. The base body has at least in sections on its inner circumference an internal thread which can be brought into engagement with a screw thread. At least one first elastic wing element is arranged on the outer circumference of the rear hook element, which is designed to contact an underside of the second component facing away from the first bearing surface. In particular, the rear hook element can engage behind the second component by its arrangement with the wing element and exert a pulling action on the second component in the direction of the first component arranged above it. A permanent pulling effect is obtained by forming on the outer circumference of the first rear hooking element at least one first protrusion which is adapted to engage the first recess in the inner surface of the first sleeve. The first edition and the first Hinterhakungselement are thereby form-fitting connectable. Slipping of the second component is thereby effectively prevented.
Wird nun eine Schraube von Seiten des ersten Bauteils her durch eine Bohrung im ersten Bauteil und die Hülse in der Bohrung im zweiten Bauteil geführt, so gelangt die Schraube mit dem Innengewinde im hohlzylindrischen Grundkörper des Hinterhakungselements in Eingriff. Damit wird das Hinterhakungselement in Anordnungsrichtung der Bauteile in Richtung der ersten Auflage gezogen. Gleichzeitig kommt das erste Flügelelement mit der von der ersten Auflage abgewandten Unterseite des zweiten Bauteils in Kontakt. Durch seinen elastischen Charakter und insbesondere durch seine vorteilhafterweise bogenförmige Gestalt, wirkt das Flügelelement als eine Art Feder, deren Federkraft die Bauteile in Anordnungsrichtung zueinander fügt und ein Verrutschen in negativer Anordnungsrichtung der Bauteile verhindert. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, dass das erste Hinterhakungselement mit der ersten Auflage formschlüssig verbunden wird und die erste Auflagefläche so auf der Oberseite des zweiten Bauteils zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet wird, dass ein Verrutschen oder Durchrutschen der Auflage durch das zweite Bauteil verhindert wird.If now a screw is guided from the side of the first component through a bore in the first component and the sleeve in the bore in the second component, then the screw engages with the internal thread in the hollow cylindrical basic body of the rear hooking element. Thus, the Hinterhakungselement is pulled in the direction of arrangement of the components in the direction of the first edition. At the same time, the first wing element comes into contact with the underside of the second component facing away from the first bearing. Due to its elastic character and in particular by its advantageously arcuate shape, the wing element acts as a kind of spring whose spring force adds the components in the arrangement direction to each other and slipping in the negative arrangement direction of the Prevents components. This effect is enhanced by the fact that the first Hinterhakungselement is positively connected to the first edition and the first bearing surface is arranged on the top of the second component between the first component and the second component, that slipping or slipping of the support by the second component is prevented.
Die funktionalen Bestandteile der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung, nämlich die erste Auflage und das erste Hinterhakungselement, wirken synergistisch zusammen. Dabei wird durch mehrere Mechanismen, nämlich eine Lochleibung, ein Absetzen von Belastungen auf beiden zu verbindenden Bauteilen sowie den Gewindeeingriff und den Formschluss der ersten Auflage und des ersten Hinterhakungselements, eine dauerhafte Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil erzielt, so dass hohe Kräfte und Momente in eine Bauteilanordnung mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung einleitbar sind. Deformationen oder Verschiebungen der Bauteile gegeneinander werden unterbunden. Die Befestigungsvorrichtung ist insbesondere durch das am ersten Hinterhakungselement angeordnete elastische Flügelelement selbständig nachspannend. Dies hat sich insbesondere bei der Verbindung von kunststoffbasierten Bauteilen als besonders vorteilhaft herausgestellt, da somit auch bei hoher Krafteinleitung oder hohen einwirkenden Momenten selbst nach langer Zeit Relativbewegungen zwischen den Bauteilen aufgrund von Relaxationseffekten effektiv verhindert werden können. Durch entsprechende Ausbildung des elastischen Flügelelements ist zudem eine Skalierung der auf die Bauteilanordnung übertragbaren Kräfte und Momente möglich. Ferner können auf diese Weise Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden. Durch gezielte Anordnung und Ausbildung der zum Formschluss vorgesehenen ersten Erhebung und ersten Vertiefung können zudem Montagepositionen definiert werden, was eine reproduzierbare Anordnung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ermöglicht. Erfindungsgemäß kann durch Verbinden von Bauteilen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung eine definierte, kontinuierliche und großflächige Vorspannung realisiert und über eine lange Zeit aufrechterhalten werden.The functional components of the fastening device according to the invention, namely the first support and the first rear hook element, act synergistically together. In this case, a permanent connection between the first and the second component is achieved by a plurality of mechanisms, namely a bearing, a deposition of loads on both components to be joined and the threaded engagement and the positive connection of the first support and the first Hinterhakungselements, so that high forces and Moments in a component assembly with the fastening device according to the invention can be introduced. Deformations or shifts of the components against each other are prevented. The fastening device is in particular self-tensioning due to the elastic wing element arranged on the first rear hook element. This has proved to be particularly advantageous, especially in the connection of plastic-based components, since relative movement between the components can thus be effectively prevented even after a long time, even at high force introduction or high acting moments, due to relaxation effects. By appropriate design of the elastic wing member also a scaling of the transferable to the component assembly forces and moments is possible. Furthermore, component tolerances can be compensated in this way. By specific arrangement and design of the intended for positive locking first survey and first depression mounting positions can also be defined, which allows a reproducible arrangement of the fastening device according to the invention. According to the invention can be realized by connecting components using the fastening device according to the invention a defined, continuous and large-scale bias and maintained over a long time.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung sieht vor, dass die erste Auflage mit dem ersten Hinterhakungselement verbunden ist. Die Befestigungsvorrichtung ist somit einteilig ausgebildet und kann sehr einfach von einer Seite der Bauteilanordnung her geführt werden. Dies ist insbesondere bei Bauteilanordnungen von Vorteil, in denen das zweite Bauteil eine schwer zugängliche Unterseite aufweist. Als zur Verbindung der ersten Auflage mit dem ersten Hinterhakungselement besonders geeignet haben sich eine Sollbruchstelle oder eine Übergangspassung herausgestellt. Die Sollbruchstelle wird gelöst, sobald die Zugwirkung auf das Hinterhakungselement durch die eingebrachte Schraube groß genug ist.An advantageous development of the fastening device according to the invention provides that the first support is connected to the first Hinterhakungselement. The fastening device is thus formed in one piece and can be performed very easily from one side of the component assembly forth. This is particularly advantageous in component arrangements in which the second component has a hard to reach underside. As a particularly suitable for connecting the first edition with the first Hinterhakungselement a predetermined breaking point or transition fit have been found. The predetermined breaking point is released as soon as the pulling effect on the Hinterhakungselement by the introduced screw is large enough.
Weiter vorteilhaft weist die erste Auflagefläche eine zum Kontakt mit dem ersten Bauteil vorgesehene erste Oberfläche und eine zum Kontakt mit dem zweiten Bauteil vorgesehene zweite Oberfläche auf. Mindestens eine der Oberflächen hat eine reibungserhöhende Oberflächenstruktur, die beispielhaft durch Aufrauhung der Oberfläche erhalten werden kann. Die reibungserhöhende Oberflächenstruktur ist im Einzelnen nicht beschränkt. Hierdurch kann eine höhere Queraufnahme von Kräften und Momenten erzielt werden. Vorteilhaft ist die reibungserhöhende Oberflächenstruktur als Mikroverzahnung, beispielsweise in Form von pyramidalen Strukturen, ausgebildet. Mikroverzahnungen generieren einen Formschluss mit dem zu kontaktierenden Bauteil, wobei durch den sich ausbildenden Formschluss die Queraufnahmefähigkeit von Kräften und Momenten weiter dadurch verbessert werden kann, dass die Mikroverzahnung in das zu kontaktierende Bauteil eingepresst wird.Further advantageously, the first bearing surface has a first surface provided for contact with the first component and a second surface provided for contact with the second component. At least one of the surfaces has a friction-increasing surface structure which can be obtained, for example, by roughening the surface. The friction-increasing surface structure is not limited in detail. As a result, a higher lateral absorption of forces and moments can be achieved. Advantageously, the friction-increasing surface structure is designed as a micro-toothing, for example in the form of pyramidal structures. Micro gears generate a positive connection with the component to be contacted, wherein the transverse acceptance of forces and moments can be further improved by the forming positive locking, that the micro-toothing is pressed into the component to be contacted.
Alternativ oder additiv zu einer reibungserhöhenden Oberflächenstruktur kann mindestens eine der Oberflächen eine Oberflächenstruktur aufweisen, die ausgebildet ist, mit dem zum Kontakt vorgesehenen Bauteil eine formschlüssige Verbindung einzugehen.As an alternative or in addition to a friction-increasing surface structure, at least one of the surfaces may have a surface structure which is designed to form a positive connection with the component provided for contact.
Auch kann die Quereinleitungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung dadurch verbessert werden, dass auf der ersten Oberfläche der ersten Auflagefläche und/oder auf der zweiten Oberfläche der ersten Auflagefläche ein reibungserhöhendes Element angeordnet ist. Ein beispielhaftes reibungserhöhend es Element ist in Form einer Unterlegscheibe ausgebildet.The cross-introduction capability of the fastening device according to the invention can also be improved by arranging a friction-increasing element on the first surface of the first bearing surface and / or on the second surface of the first bearing surface. An exemplary friction-enhancing element is in the form of a washer.
Sofern eine Befestigung eines dritten Bauteils an der Anordnung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils vorgesehen ist, ist die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, dass in Anordnungsrichtung der Bauteile, also in Längsrichtung (X-X) der Befestigungsvorrichtung, eine zweite Auflage und ein zweites Hinterhakungselement vorgesehen sind. Die Strukturen der zweiten Auflage und des zweiten Hinterhakungselements sind dabei ähnlich zu den Strukturen der ersten Auflage und des ersten Hinterhakungselements. Somit umfasst die zweite Auflage eine zweite Auflagefläche, die ausgebildet ist auf dem dritten Bauteil aufzuliegen, und eine zweite Hülse, die vorgesehen ist, in eine Bohrung im dritten Bauteil eingebracht zu werden. Die zweite Hülse weist wiederum in einer Innenoberfläche mindestens eine zweite Vertiefung auf. Das zweite Hinterhakungselement hat einen hohlzylindrischen Grundkörper, der an seinem Innenumfang mindestens abschnittsweise ein Innengewinde zur Aufnahme eines Schraubengewindes und an seinem Außenumfang mindestens ein zweites elastisches Flügelelement aufweist. Das zweite Flügelelement ist so ausgebildet, dass es eine von der zweiten Auflagefläche abgewandte Unterseite des dritten Bauteils kontaktieren und insbesondere die Unterseite des dritten Bauteils hintergreifen kann. Am Außenumfang des zweiten Hinterhakungselements ist zudem mindestens eine zweite Erhebung ausgebildet, die eingerichtet ist, mit der zweiten Vertiefung in der Innenoberfläche der zweiten Hülse in Eingriff zu gelangen, um die zweite Auflage formschlüssig mit dem zweiten Hinterhakungselement zu verbinden. Sind drei Bauteile zu verbinden und ist ein zweites Bauteil zwischen einem ersten Bauteil und einem dritten Bauteil angeordnet, wobei die erste Auflage und das erste Hinterhakungselement das erste Bauteil und das zweite Bauteil wie vorstehend beschrieben verbinden, sind die zweite Auflage und das zweite Hinterhakungselement in dieser Reihenfolge so vorgesehen, dass die zweite Auflage zum ersten Hinterhakungselement benachbart anordenbar ist. Durch die im Wesentlichen redundanten Strukturen der Auflagen und Hinterhakungselemente werden auch im Wesentlichen redundante Effekte erzielt und ein drittes Bauteil mit einem selbstverspannenden ersten Bauteil und zweiten Bauteil ebenfalls selbstverspannend fügbar. Relativbewegungen zwischen sowohl dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil als auch zwischen dem zweiten Bauteil und dem dritten Bauteil werden effektiv dauerhaft unterbunden. Ein Nachspannen ist nicht notwendig.If an attachment of a third component to the arrangement of the first component and the second component is provided, the fastening device according to the invention is advantageously characterized in that provided in the arrangement direction of the components, ie in the longitudinal direction (XX) of the fastening device, a second support and a second Hinterhakungselement are. The structures of the second support and the second Hinterhakungselements are similar to the structures of the first edition and the first Hinterhakungselements. Thus, the second support comprises a second bearing surface, which is designed to rest on the third component, and a second sleeve, which is provided in a bore in the third Component to be introduced. The second sleeve in turn has at least one second recess in an inner surface. The second Hinterhakungselement has a hollow cylindrical body having at least partially an internal thread for receiving a screw thread on its inner circumference and at least a second elastic wing member on its outer periphery. The second wing element is designed such that it can contact an underside of the third component facing away from the second bearing surface and, in particular, can engage behind the underside of the third component. On the outer circumference of the second Hinterhakungselements also at least a second elevation is formed, which is adapted to engage with the second recess in the inner surface of the second sleeve to connect the second support positively with the second Hinterhakungselement. When three components are to be connected and a second component is arranged between a first component and a third component, the first support and the first hooking element connecting the first component and the second component as described above, the second support and the second behind-hooking element are therein Order provided so that the second edition adjacent to the first Hinterhakungselement can be arranged. Substantially redundant effects are also achieved by the essentially redundant structures of the supports and rear hook elements, and a third component with a self-tightening first component and second component can also be joined in a self-tightening manner. Relative movements between both the first component and the second component as well as between the second component and the third component are effectively prevented permanently. A retightening is not necessary.
Vorteilhafterweise ist ein Außendurchmesser der zweiten Auflage und des zweiten Hinterhakungselements maximal so groß ist wie ein Außendurchmesser der ersten Hülse der ersten Auflage. Der Außendurchmesser der zweiten Auflage und des zweiten Hinterhakungselements werden dabei an der breitesten Stelle des breitesten Elements bestimmt. So kann die Befestigungsvorrichtung von einer Seite durch die zu verbindenden Bauteile geführt und mit diesen gefügt werden. Dies erleichtert eine Anordnung der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung von einer Seite her bei schwer zugänglichen Bauteilanordnungen.Advantageously, an outer diameter of the second support and the second Hinterhakungselements is at most as large as an outer diameter of the first sleeve of the first edition. The outer diameter of the second support and the second Hinterhakungselements be determined at the widest point of the widest element. Thus, the fastening device can be guided from one side through the components to be joined and joined with them. This facilitates an arrangement of the fastening device according to the invention from one side in hard-to-reach component arrangements.
Zur Erhöhung des selbstverspannenden Effekts der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass das erste elastische Flügelelement des ersten Hinterhakungselements und/oder das zweite Flügelelement des zweiten Hinterhakungselements eine progressive Federkennlinie aufweist.To increase the self-tensioning effect of the fastening device according to the invention is also advantageously provided that the first elastic wing element of the first Hinterhakungselements and / or the second wing element of the second Hinterhakungselements has a progressive spring characteristic.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Bauteilanordnung beschrieben. Die Bauteilanordnung umfasst ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil. Die Bauteile sind übereinander angeordnet und miteinander durch eine wie vorstehend beschriebene Befestigungsvorrichtung verbunden. Insbesondere ist die Verbindung so vorgesehen, dass die erste Auflagefläche der ersten Auflage zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet ist. Das erste Bauteil und das zweite Bauteil werden somit über die erste Auflagefläche miteinander verbunden und gleichzeitig in ihrer Anordnung übereinander bzw. aufeinander stabilisiert. Die erste Hülse der ersten Auflage ist in eine Bohrung im zweiten Bauteil eingebracht und verhindert ein Verkippen oder Neigen des zweiten Bauteils sowie auch ein Verkippen oder Verrutschen der ersten Auflage selbst. Das im ersten Hinterhakungselement ausgebildete erste elastische Flügelelement kontaktiert eine von der ersten Auflagefläche abgewandte Unterseite des zweiten Bauteils und hintergreift diese insbesondere. Mindestens die am Außenumfang des ersten Hinterhakungselements vorgesehene erste Erhebung, die zwischen dem ersten elastischen Flügelelement und der ersten Hülse der ersten Auflage ausgebildet ist, greift in die in der Innenoberfläche der ersten Hülse der ersten Auflage ausgebildete erste Vertiefung ein. Dadurch werden die erste Auflage und das erste Hinterhakungselement formschlüssig miteinander verbunden. Zur Stabilisierung der Anordnung ist eine Schraube durch eine Bohrung im ersten Bauteil und die Bohrung im zweiten Bauteil, und hier genauer gesagt durch die erste Hülse, geführt. Das Schraubengewinde der Schraube steht mit dem am Innenumfang des hohlzylindrischen Grundkörpers des ersten Hinterhakungselements mindestens abschnittsweise vorgesehenen Innengewinde in Eingriff. Die Bauteilanordnung kann somit Zugkräfte und auch Druckkräfte sowie Querkräfte aufnehmen. Die Bauteilanordnung ist mit einer durch die auf die Bauteile zugeschnittene Geometrie der Befestigungsvorrichtung definierten kontinuierlichen Vorspannung ausgestattet, die auch bei Kriechphänomenen der Bauteile, insbesondere bei kunststoffbasierten Bauteilen, eine Relativbewegung zwischen den verbundenen Bauteilen dauerhaft verhindert. Die erfindungsgemäße Bauteilanordnung zeichnet sich damit über einen langen Zeitraum durch eine hohe Stabilität und konstante Anordnung der Bauteile aus. Ein Nachspannen der Bauteilanordnung ist nicht erforderlich, wodurch bei wartungsrelevanten Bauteilanordnungen Servicetermine eingespart werden können.Also according to the invention, a component arrangement is described. The component arrangement comprises a first component and a second component. The components are arranged one above the other and connected to each other by a fastening device as described above. In particular, the connection is provided such that the first support surface of the first support is arranged between the first component and the second component. The first component and the second component are thus connected to each other via the first bearing surface and at the same time stabilized in their arrangement one above the other or on each other. The first sleeve of the first edition is introduced into a bore in the second component and prevents tilting or tilting of the second component as well as tilting or slipping of the first support itself. The first elastic wing element formed in the first rear hook element contacts an underside facing away from the first support surface of the second component and engages behind this particular. At least the first protrusion provided on the outer circumference of the first rear hooking element, which is formed between the first elastic wing element and the first sleeve of the first support, engages in the first recess formed in the inner surface of the first sleeve of the first support. As a result, the first support and the first Hinterhakungselement are positively connected to each other. To stabilize the assembly, a screw is passed through a bore in the first component and the bore in the second component, and more specifically through the first sleeve. The screw thread of the screw is engaged with the inner circumference of the hollow cylindrical basic body of the first rear hooking element at least partially provided internal thread. The component assembly can thus absorb tensile forces and also compressive forces and lateral forces. The component arrangement is equipped with a defined by the geometry of the fastening device tailored to the components continuous bias, which permanently prevents relative movement between the connected components even with creep phenomena of the components, especially in plastic-based components. The component assembly according to the invention is thus characterized over a long period by a high stability and constant arrangement of the components. A retightening of the component assembly is not required, which can be saved in maintenance-related component assemblies service dates.
Die für die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf die erfindungsgemäße Bauteilanordnung.The advantages, advantageous effects and developments described for the fastening device according to the invention are also applicable to the component arrangement according to the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bauteilanordnung umfasst diese ein drittes Bauteil, das zum zweiten Bauteil benachbart angeordnet und mit der Anordnung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils verbunden ist. Vereinfacht ausgedrückt ist die Stapelanordnung der Bauteile: erstes Bauteil – zweites Bauteil – drittes Bauteil. Hierzu ist eine zweite Auflage mit einer zweiten Auflagefläche vorgesehen, die an dem dritten Bauteil derart angeordnet ist, dass die zweite Auflagefläche auf einer zum zweiten Bauteil benachbart angeordneten Oberseite des dritten Bauteils zu liegen kommt. Eine zweite Hülse der zweiten Auflage ist in eine Bohrung im dritten Bauteil eingebracht und stabilisiert die zweite Auflage gegen ein Herausrutschen aus dem dritten Bauteil. Ferner ist ein zweites Hinterhakungselement vorgesehen, das mindestens ein zweites elastisches Flügelelement aufweist, wobei das zweite elastische Flügelelement eine von der zweiten Auflagefläche abgewandte Unterseite des dritten Bauteils kontaktiert und somit eine Zugwirkung auf das dritte Bauteil in Richtung des zweiten Bauteils und des ersten Bauteils ausübt. Am Außenumfang des zweiten Hinterhakungselements ist zwischen dem zweiten elastischen Flügelelement und der zweiten Hülse der zweiten Auflage mindestens eine zweite Erhebung ausgebildet, die in eine in der Innenoberfläche der zweiten Hülse der zweiten Auflage ausgebildete zweite Vertiefung eingreift. Somit werden auch die zweite Auflage und das zweite Hinterhakungselement formschlüssig miteinander verbunden.According to an advantageous embodiment of the component assembly according to the invention comprises this is a third component, which is arranged adjacent to the second component and connected to the arrangement of the first component and the second component. Put simply, the stack arrangement of the components is: first component - second component - third component. For this purpose, a second support is provided with a second bearing surface, which is arranged on the third component such that the second bearing surface comes to lie on an adjacent to the second component top of the third component. A second sleeve of the second support is inserted into a bore in the third component and stabilizes the second support against slipping out of the third component. Further, a second Hinterhakungselement is provided which has at least a second elastic wing member, wherein the second elastic wing member contacts a remote from the second support surface underside of the third component and thus exerts a pulling action on the third component in the direction of the second component and the first component. On the outer circumference of the second Hinterhakungselements at least a second elevation is formed between the second elastic wing member and the second sleeve of the second support, which engages in a formed in the inner surface of the second sleeve of the second edition second recess. Thus, the second edition and the second Hinterhakungselement are positively connected to each other.
Die Schraube, die bereits die erste Auflage und das erste Hinterhakungselement durchläuft, ist durch eine entsprechende Bohrung im dritten Bauteil geführt. Des Schraubengewinde der Schraube steht mit einem am Innenumfang des hohlzylindrischen Grundkörpers des zweiten Hinterhakungselements mindestens abschnittsweise vorgesehenen Innengewinde in Eingriff. In dieser Ausführungsform der Erfindung werden die bereits durch die erste Auflage und das erste Hinterhakungselement erzielten Effekte verdoppelt. Damit kann eine Bauteilanordnung aus drei Bauteilen dauerhaft stabil gefügt und Relativbewegungen zwischen den Bauteilen, beispielsweise ausgelöst durch Kriechphänomene, effektiv verhindert werden. Die Bauteilanordnung ist ebenfalls selbständig nachspannend ausgebildet, so dass ein Wartungsaufwand reduziert werden kann.The screw, which already passes through the first support and the first Hinterhakungselement is guided through a corresponding hole in the third component. The screw thread of the screw engages with an inner thread provided at least in sections on the inner circumference of the hollow cylindrical main body of the second rear hook element. In this embodiment of the invention, the effects already achieved by the first edition and the first Hinterhakungselement be doubled. In order for a component assembly of three components permanently stable joined and relative movements between the components, for example, triggered by Kriechphänomene effectively prevented. The component assembly is also designed self-tensioning, so that maintenance can be reduced.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das zweite Bauteil und das dritte Bauteil stoffschlüssig miteinander verbunden sind, da somit eine besonders hohe Stabilisierung der Bauteilanordnung erzielt werden kann, insbesondere auch eine Stabilisierung gegen einwirkende Torsionskräfte. Weiter vorteilhaft bilden das zweite Bauteil und das erste Bauteil ein Hohlprofil.A further advantageous development provides that the second component and the third component are materially interconnected, since thus a particularly high degree of stabilization of the component arrangement can be achieved, in particular a stabilization against acting torsional forces. Further advantageously, the second component and the first component form a hollow profile.
Da der selbstverspannende Effekt der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung insbesondere bei kunststoffhaltigen Bauteilen vorteilhaft zur Geltung kommt, durch die eine effektive Gewichtseinsparung in der Bauteilanordnung erzielt werden kann, umfasst mindestens ein Bauteil der Bauteilanordnung ein Kunststoffmaterial. Hierunter sind alle gängigen thermoplastischen und duroplastischen Kunststoffe sowie Faserverbundkunststoffe zu subsumieren. Besonders vorteilhaft im Lichte einer weiteren Gewichtsreduktion umfassen alle Bauteile ein Kunststoffmaterial.Since the self-tightening effect of the fastening device according to the invention is particularly advantageous in plastic-containing components, by which an effective weight saving in the component arrangement can be achieved, at least one component of the component assembly comprises a plastic material. These include all common thermoplastic and thermosetting plastics as well as fiber composites. Particularly advantageous in the light of further weight reduction, all components comprise a plastic material.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die hier interessierenden Elemente der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Bauteilanordnung dargestellt, alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.The present invention will be explained in detail with reference to exemplary embodiments. In the figures, only the interest here elements of the fastening device according to the invention or the component assembly according to the invention are shown, all other elements are omitted for clarity.
Im Detail zeigt
Die erste Auflage
Die erste Auflage
Das Hinterhakungselement
An einem Innenumfang
Die erste Auflage
Die Unterseite
Die zweite Auflage
Mit der zweiten Auflage
Am Innenumfang
Ein Außendurchmesser D2 der zweiten Auflage
Die in
Die erste Auflage
Mit der ersten Auflage
Eine Schraube
Die Bauteilanordnung
Bezüglich des Fügeprozesses des ersten Bauteils
Das dritte Bauteil
Eine zweite Auflage
A
Ein zweites Hinterhakungselement
Am Außenumfang
Wiederum ist die Schraube
Mit anderen Worten wird beim Fügen des dritten Bauteils
Die Bauteilanordnung
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Befestigungsvorrichtungfastening device
- 22
- erste Auflagefirst edition
- 33
- erste Auflageflächefirst contact surface
- 3a3a
- Unterseite der ersten AuflageflächeBottom of the first bearing surface
- 3b3b
- Oberseite der ersten AuflageflächeTop of the first bearing surface
- 44
- erste Hülsefirst sleeve
- 4a4a
- Hohlraum der ersten HülseCavity of the first sleeve
- 55
- Innenoberfläche der ersten HülseInner surface of the first sleeve
- 66
- erste Vertiefungfirst recess
- 77
- erstes Hinterhakungselementfirst rear hook element
- 88th
- hohlzylindrischer Grundkörperhollow cylindrical body
- 99
- Innenumfang des hohlzylindrischen GrundkörpersInner circumference of the hollow cylindrical body
- 9a9a
- Außenumfang des hohlzylindrischen GrundkörpersOuter circumference of the hollow cylindrical body
- 1010
- Innengewindeinner thread
- 1111
- Befestigungsvorrichtungfastening device
- 1212
- erstes elastisches Flügelelementfirst elastic wing element
- 1313
- erste Erhebungfirst survey
- 1414
- SollbruchstelleBreaking point
- 1515
- erste Oberfläche der ersten Auflageflächefirst surface of the first bearing surface
- 1616
- zweite Oberfläche der ersten Auflageflächesecond surface of the first bearing surface
- 1717
- reibungserhöhende Oberflächenstrukturfriction-increasing surface structure
- 1818
- reibungserhöhendes Elementfriction-enhancing element
- 1919
- zweite Auflagesecond edition
- 2020
- zweites Hinterhakungselementsecond Hinterhakungselement
- 2121
- zweite Auflageflächesecond bearing surface
- 21a21a
- Unterseite der ersten AuflageflächeBottom of the first bearing surface
- 21b21b
- Oberseite der ersten AuflageflächeTop of the first bearing surface
- 2222
- zweite Hülsesecond sleeve
- 2323
- zweite Vertiefungsecond recess
- 2424
- hohlzylindrischer Grundkörperhollow cylindrical body
- 2525
- Innenumfang des zweiten HinterhakungselementsInner circumference of the second Hinterhakungselements
- 2626
- Innengewindeinner thread
- 2727
- zweites elastisches Flügelelementsecond elastic wing element
- 2828
- Außenumfang des zweiten HinterhakungselementsOuter circumference of the second Hinterhakungselements
- 2929
- zweite Erhebungsecond survey
- 3030
- Innenoberfläche der zweiten HülseInner surface of the second sleeve
- 4040
- erstes Bauteilfirst component
- 4141
- zweites Bauteilsecond component
- 4242
- Bohrung im zweiten BauteilBore in the second component
- 4343
- Unterseite des zweiten BauteilsBottom of the second component
- 4444
- Schraubescrew
- 4545
- Bohrung im ersten BauteilBore in the first component
- 4646
- Schraubengewindescrew thread
- 4747
- Schraubenkopfscrew head
- 5050
- drittes Bauteilthird component
- 5151
- Oberseite des dritten BauteilsTop of the third component
- 5252
- Bohrung im dritten BauteilHole in the third component
- 5353
- Unterseite des dritten BauteilsBottom of the third component
- 100100
- Bauteilanordnungcomponent arrangement
- 111111
- Befestigungsvorrichtungfastening device
- 200200
- Bauteilanordnungcomponent arrangement
Claims (12)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102014225219.9A DE102014225219A1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Fastening device and component arrangement |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102014225219.9A DE102014225219A1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Fastening device and component arrangement |
Publications (1)
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---|---|
DE102014225219A1 true DE102014225219A1 (en) | 2016-06-09 |
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ID=55974961
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102014225219.9A Pending DE102014225219A1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Fastening device and component arrangement |
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---|---|
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-
2014
- 2014-12-09 DE DE102014225219.9A patent/DE102014225219A1/en active Pending
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