DE102018115356A1 - Coupling element with anchoring structure for a foam component - Google Patents
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Abstract
Ein Kupplungselement einer zumindest zweiteiligen Kupplung, insbesondere eine Steckkupplung, welches die folgenden Merkmale aufweist: eine erste Verbindungsstruktur, mit der eine Verbindung zu einer zweiten Verbindungsstruktur eines zweiten Kupplungselements herstellbar ist, eine Verankerungsstruktur, die in einem aushärtbaren Bauteilmaterial verankerbar ist, wobei die erste Verbindungstruktur und die Verankerungsstruktur miteinander verbunden sind und eine längliche Konstruktion mit einer Längsachse bilden, in der die Verankerungsstruktur zumindest einen durchbrochenen Wandabschnitt umfasst, der spitzwinklig oder parallel zur Längsachse des Kupplungselements verläuft, und/oder zumindest einen durchbrochenen Schaft umfasst, der zumindest teilweise spitzwinklig oder parallel zur Längsachse des Kupplungselements verläuft, wobei in der Verankerungsstruktur der Wandabschnitt und/oder der Schaft mindestens eine Durchgangsöffnung aufweisen/aufweist, die normal zum oder geneigt zu einer Normalen des Wandabschnitts oder die quer oder geneigt zum Schaft verlaufen/verläuft.A coupling element of an at least two-part coupling, in particular a plug-in coupling, which has the following features: a first connection structure with which a connection to a second connection structure of a second coupling element can be established, an anchoring structure that can be anchored in a hardenable component material, the first connection structure and the anchoring structure is connected to one another and forms an elongate construction with a longitudinal axis, in which the anchoring structure comprises at least one perforated wall section that extends at an acute angle or parallel to the longitudinal axis of the coupling element, and / or comprises at least one perforated shaft that is at least partially at an acute angle or parallel runs to the longitudinal axis of the coupling element, wherein in the anchoring structure the wall section and / or the shaft have / has at least one through opening which is normal to or inclined to he normal of the wall section or which runs / runs transverse or inclined to the shaft.
Description
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungselement einer zumindest zweiteiligen Kupplung mit einer Verbindungsstruktur und einer insbesondere an Schaumbauteile angepassten Verankerungsstruktur. Des Weiteren betrifft vorliegende Erfindung eine Kupplung bestehend aus einem weiblichen Kupplungselement und einem männlichen Kupplungselement der oben beschriebenen Art. Zudem offenbart vorliegende Erfindung eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen über diese Kupplung sowie ein Herstellungsverfahren für die Kupplungselemente und ein Bauteil mit Kupplungselement.The present invention relates to a coupling element of an at least two-part coupling with a connecting structure and an anchoring structure which is particularly adapted to foam components. Furthermore, the present invention relates to a coupling consisting of a female coupling element and a male coupling element of the type described above. In addition, the present invention discloses a connection between two components via this coupling and a manufacturing method for the coupling elements and a component with a coupling element.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Im Stand der Technik sind Kupplungen zur Verbindung von einem ersten und einem zweiten Bauteil allgemein bekannt und werden verbreitet genutzt. Ein illustrierendes Beispiel bildet eine Steckkupplung mit einem männlichen und einem weiblichen Kupplungselement. Das männliche Kupplungselement wird durch einen Bolzen mit Kugelkopf gebildet, während das weibliche Kupplungselement für gewöhnlich aus einer Kugelpfanne zur Aufnahme des Kugelkopfes besteht. Zur Befestigung der Kupplungselemente in Bauteilen aus einem festen Material, wie beispielsweise Kunststoff, Holz oder Metall, werden diese Kupplungselemente eingeschraubt, eingeklebt oder anderweitig darin befestigt.Couplings for connecting a first and a second component are generally known in the prior art and are in widespread use. An illustrative example is a plug-in coupling with a male and a female coupling element. The male coupling element is formed by a pin with a ball head, while the female coupling element usually consists of a ball socket for receiving the ball head. To fasten the coupling elements in components made of a solid material, such as plastic, wood or metal, these coupling elements are screwed in, glued in or otherwise fastened therein.
Eine weitere Befestigungsmöglichkeit derartiger Kupplungselemente besteht darin, diese in eine Öffnung eines Bauteils einzustecken, einzurasten oder einzukleben. Zu diesem Zweck weist das Kupplungselement eine Verankerungsstruktur auf, die an unterschiedliche Materialien und Befestigungsprinzipien angepasst ist.Another possibility of fastening such coupling elements is to insert them into an opening of a component, to snap them into place or to glue them in place. For this purpose, the coupling element has an anchoring structure that is adapted to different materials and fastening principles.
So beschreibt beispielsweise
In
Zur Befestigung in einer Bauteilöffnung beschreibt
Ein ähnliches Konstruktions- und Befestigungsprinzip eines Kugelbolzens offenbart
Wie man bereits anhand der regelmäßigen Anordnung der sich kreuzförmig erstreckenden Radialstege erkennen kann, bilden diese hauptsächlich eine Auszugssicherung in axialer Richtung des Kugelbolzens. Für eine Verdrehsicherung tragen lediglich die seitlichen Stirnseiten der kreuzförmig angeordneten Radialstege bei. Die Praxis hat gezeigt, dass sich diese kreuzförmige Anordnung gerade bei der Belastung durch Schwingungen in einem Bauteil aus geschäumtem Material lockert und nicht den verlässlichen Halt bereitstellt. Dies gilt auch für eine ebenfalls offenbarte Kreuzstruktur, die zwar eine größere radiale Ausdehnung, aber nicht die damit erhofften höheren Haltekräfte in einem geschäumten Bauteil bereitstellt.As can already be seen from the regular arrangement of the radial webs which extend in the shape of a cross, they mainly form a pull-out protection in the axial direction of the ball pin. Only the lateral end faces of the radial webs arranged in the form of a cross contribute to securing against rotation. Practice has shown that this cruciform arrangement loosens precisely when subjected to vibrations in a component made of foamed material and does not provide reliable support. This also applies to a cross structure, which is also disclosed and which, although it has a larger radial expansion, does not provide the higher holding forces hoped for in a foamed component.
Aufgrund der Nachteile der oben beschriebenen Verankerungsstrukturen im Hinblick auf eine verlässliche Befestigung in gerade aus geschäumten Materialien bestehenden Bauteilen ist es die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Verankerungsstruktur eines Kupplungselements bereitzustellen. Entsprechend ist es ebenfalls Aufgabe vorliegender Erfindung ein derartiges Kupplungselement, eine Kupplung mit mindestens einem derartigen Kupplungselement sowie eine Bauteilverbindung unter Nutzung einer derartigen Kupplung bereitzustellen.Because of the disadvantages of the anchoring structures described above with regard to a reliable fastening in components consisting of foamed materials, it is the object of the present invention to provide an anchoring structure of a coupling element which is improved compared to the prior art. Accordingly, it is also an object of the present invention to provide such a coupling element, a coupling with at least one such coupling element and a component connection using such a coupling.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die obige Aufgabe wird durch ein Kupplungselement gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, durch eine Kupplung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 17, durch eine Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil über vorgenannte Kupplung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 18, durch ein Herstellungsverfahren für ein oben genanntes Kupplungselement gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 19 und 20 sowie durch ein Herstellungsverfahren eines Bauteils mit einem derartigen Kupplungselement gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 22 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen sowie den anhängenden Patentansprüchen hervor.The above object is achieved by a coupling element according to
Das erfindungsgemäße Kupplungselement einer zumindest zweiteiligen Kupplung, insbesondere eine Steckkupplung, weist die folgenden Merkmale auf: eine erste Verbindungsstruktur, mit der eine Verbindung zu einer zweiten Verbindungsstruktur eines zweiten Kupplungselements herstellbar ist, eine Verankerungsstruktur, die in einem aushärtbaren Bauteilmaterial verankerbar ist, wobei die erste Verbindungsstruktur und die Verankerungsstruktur miteinander verbunden sind, vorzugsweise dadurch eine längliche Konstruktion bilden, und eine Längsachse des Kupplungselements definieren bzw. bilden, in der die Verankerungsstruktur des Kupplungselements zumindest einen durchbrochenen Wandabschnitt umfasst, der spitzwinklig oder parallel zur Längsachse des Kupplungselements verläuft, und/oder zumindest einen durchbrochenen Schaft umfasst, der zumindest teilweise spitzwinklig oder parallel zur Längsachse des Kupplungselements verläuft, wobei in der Verankerungsstruktur der Wandabschnitt und/oder der Schaft mindestens eine Durchgangsöffnung aufweisen/aufweist, die normal zum oder geneigt zu einer Normalen des Wandabschnitts oder die quer oder geneigt zum Schaft verlaufen/verläuft.The coupling element according to the invention of an at least two-part coupling, in particular a plug-in coupling, has the following features: a first connection structure with which a connection to a second connection structure of a second coupling element can be established, an anchoring structure that can be anchored in a hardenable component material, the first Connection structure and the anchoring structure are connected to one another, preferably thereby forming an elongated construction, and defining or forming a longitudinal axis of the coupling element, in which the anchoring structure of the coupling element comprises at least one perforated wall section which runs at an acute angle or parallel to the longitudinal axis of the coupling element, and / or comprises at least one perforated shaft, which extends at least partially at an acute angle or parallel to the longitudinal axis of the coupling element, the wall section and / or de in the anchoring structure r Shank have / has at least one through opening which runs normal to or inclined to a normal of the wall section or which runs / runs transversely or inclined to the shaft.
Das Kupplungselement setzt sich aus zwei fest miteinander verbundenen strukturellen Komponenten zusammen, nämlich der Verbindungsstruktur und der Verankerungsstruktur. Dabei dient die Verankerungsstruktur der Befestigung des Kupplungselements in einem Bauteil. Die Verbindungsstruktur dient dem Verbinden mit einer passend dazu geformten oder ausgebildeten Verbindungsstruktur, wie beispielsweise Kugelpfanne und Kugelkopf. Ein Bauteil zur Aufnahme und zum verlässlichen Halten der Verankerungsstruktur wird bevorzugt aus einem aushärtbaren Material hergestellt, wie beispielsweise aus einem Schaum, Harz, flüssigen Kunststoff oder dergleichen. In der Verankerungsstruktur sind zu diesem Zweck Strukturmerkmale vorgesehen, die eine verlässliche Befestigung und einen verlässlichen Halt in dem hergestellten Bauteil gegen äußere mechanische Belastungen gewährleisten. Dabei sieht die Verankerungsstruktur vor allem vor, dass das aushärtbare Material des Bauteils nicht nur an der Außenseite der Verankerungsstruktur anliegt sondern diese auch in ausgewählten Durchgangsöffnungen vollständig durchdringt. Dieses Durchdringen sorgt für ein Verankern der Verankerungsstruktur in dem Bauteilmaterial in alle beliebigen Raumrichtungen. Dies gewährleistet zusätzliche Standfestigkeit des verankerten Kupplungselements trotz mechanischer Belastungen im Bauteil und im Vergleich zu Kupplungselementen ohne derartige Durchgangsöffnungen.The coupling element is composed of two structural components that are firmly connected to one another, namely the connecting structure and the anchoring structure. The anchoring structure serves to fasten the coupling element in a component. The connection structure is used for connection to a connection structure that is shaped or designed to match, such as a ball socket and ball head. A component for receiving and for reliably holding the anchoring structure is preferably made of a curable material, such as a foam, resin, liquid plastic or the like. For this purpose, structural features are provided in the anchoring structure, which ensure reliable fastening and a reliable hold in the manufactured component against external mechanical loads. Above all, the anchoring structure provides that the hardenable material of the component not only rests on the outside of the anchoring structure but also completely penetrates it in selected through openings. This penetration ensures that the anchoring structure is anchored in the component material in all spatial directions. This ensures additional stability of the anchored coupling element despite mechanical loads in the component and compared to coupling elements without such through openings.
Die Verbindungsstruktur und die Verankerungsstruktur werden bevorzugt als zwei Konstruktionsbausteine angesehen, die entsprechend dem Anwendungsfall miteinander, vorzugsweise als integrales Kupplungselement, kombiniert werden. Gemäß einer ersten bevorzugten Konstruktionsweise, die auch im Detail in den anhängenden Zeichnungen dargestellt und in der Beschreibung erläutert ist, sind die Verankerungsstruktur und die Verbindungsstruktur hintereinander angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung bilden sie eine längliche Konstruktion mit der unten erläuterten Längsachse als zentrale Achse. Entsprechend bildet in einem großen Teil der bevorzugten Ausführungsformen des Kupplungselements die Längsachse auch die Symmetrieachse der länglichen Konstruktion des Kupplungselements sowie der hintereinander angeordneten Verbindungsstruktur und der Verankerungsstruktur. Da in einigen bevorzugten Ausgestaltungen der Verankerungsstruktur bevorzugt ein Schaft oder ein Wandabschnitt geneigt zur Längsachse des Kupplungselements angeordnet ist, wird die Symmetrie durchbrochen. Dadurch ist die Längsachse in diesen Fällen nicht die Symmetrieachse.The connection structure and the anchoring structure are preferably regarded as two construction modules which are combined with one another, preferably as an integral coupling element, according to the application. According to a first preferred construction method, which is also shown in detail in the attached drawings and explained in the description, the anchoring structure and the connecting structure are arranged one behind the other. Because of this arrangement, they form an elongated construction with the longitudinal axis explained below as the central axis. Correspondingly, in a large part of the preferred embodiments of the coupling element, the longitudinal axis also forms the axis of symmetry of the elongate construction of the coupling element and of the connection structure and the anchoring structure arranged one behind the other. Since, in some preferred configurations of the anchoring structure, a shaft or a wall section is preferably arranged inclined to the longitudinal axis of the coupling element, the symmetry is broken. As a result, the longitudinal axis is not the axis of symmetry in these cases.
Die bevorzugte Verankerungsstruktur umfasst verschiedene konstruktive Ausgestaltungen, die eine ringförmige oder hülsenähnliche Struktur ergeben. In diesen Strukturen ist bevorzugt ein innerer Hohlraum vorhanden, der sich je nach praktischem Anwendungsfall in seiner Größe oder seinem Durchmesser passend einstellen lässt. Diese Flexibilität in der Konstruktion der Verankerungsstruktur eröffnet die Möglichkeit, die Verbindungsstruktur und die Verankerungsstruktur hülsenartig übereinander zu schieben bzw. teilweise einander überlappend anzuordnen. Dadurch wird bevorzugt die Länge des Kupplungselements verringert, was gerade bei weiblichen Verbindungsstrukturen, vorzugsweise eine Kugelpfanne, Anwendung findet. Denn vorzugsweise lässt sich die Kugelpfanne als Verbindungsstruktur durch Verankerungselemente umfänglich umgeben. Zu diesen Verankerungselementen zählen vorzugsweise um die Verbindungsstruktur umlaufende durchbrochene Wandabschnitte und/oder Radialstege mit und ohne Durchgangsöffnungen sowie radial ausgerichtete Flansche mit und ohne Durchgangsöffnungen.The preferred anchoring structure comprises various structural configurations which result in an annular or sleeve-like structure. An internal cavity is preferably present in these structures, and its size or diameter can be adjusted appropriately depending on the practical application. This flexibility in the construction of the anchoring structure opens up the possibility of pushing the connecting structure and the anchoring structure over one another in a sleeve-like manner or arranging them partially overlapping one another. As a result, the length of the coupling element is preferably reduced, which is particularly applicable to female connection structures, preferably a ball socket. Because preferably the ball socket can be surrounded as a connection structure by anchoring elements. These anchoring elements preferably include perforated wall sections and / or radial webs running around the connection structure with and without through openings and radially aligned flanges with and without through openings.
Auch die Verschachtelung einer radial innen angeordneten Verbindungsstruktur und einer radial außen angeordneten Verankerungsstruktur definiert eine Längsachse des Kupplungselements. Vorzugsweise stimmt die Längsachse mit einer Symmetrieachse des Kupplungselements und seiner Strukturbausteine Verbindungsstruktur und Verankerungsstruktur überein. Entsprechend sind die jeweilige Längsachse der Verbindungsstruktur und der Verankerungsstruktur kollinear zur Längsachse des Kupplungselements angeordnet, ohne eine längliche Struktur zu bilden.The nesting of a connection structure arranged radially on the inside and an anchoring structure arranged radially on the outside also defines a longitudinal axis of the coupling element. The longitudinal axis preferably coincides with an axis of symmetry of the coupling element and its structural components, connection structure and anchoring structure. Correspondingly, the respective longitudinal axis of the connection structure and the anchoring structure are arranged collinear to the longitudinal axis of the coupling element without forming an elongated structure.
Die Verankerungsstruktur wird gemäß unterschiedlicher Ausgestaltungen vorliegender Erfindung durch mindestens einen Wandabschnitt mit Durchbrüchen und/oder durch einen Schaft mit Durchbrüchen realisiert. Wie bereits oben angedeutet worden ist, durchdringt das aushärtbare Bauteilmaterial während der Herstellung des Bauteils die Durchbrüche bzw. Durchgangsöffnungen, um auf diese Weise das Kupplungselement gegen mechanische Belastungen aus den verschiedensten Raumrichtungen zu befestigen.According to different configurations of the present invention, the anchoring structure is realized by at least one wall section with openings and / or by a shaft with openings. As has already been indicated above, the curable component material penetrates the openings or through openings during the manufacture of the component, in order in this way to fasten the coupling element against mechanical loads from a wide variety of spatial directions.
Die Kombination aus Verankerungsstruktur und Verbindungsstruktur bildet ein bevorzugt langgestrecktes Kupplungselement, welches sich durch eine Längsachse charakterisieren lässt. In dieser langgestreckten Konstruktion des Kupplungselements ist die Verankerungsstruktur nicht zwangsläufig parallel zur Längsachse des Kupplungselements ausgerichtet. Denn in verschiedenen bevorzugten Ausgestaltungen sind der Schaft und/oder der mindestens eine Wandabschnitt geneigt zur Längsachse des Kupplungselements ausgerichtet.The combination of anchoring structure and connecting structure forms a preferably elongated coupling element, which can be characterized by a longitudinal axis. In this elongated construction of the coupling element, the anchoring structure is not necessarily aligned parallel to the longitudinal axis of the coupling element. This is because, in various preferred configurations, the shaft and / or the at least one wall section are inclined to the longitudinal axis of the coupling element.
Auch ist es bevorzugt, die Verlaufsrichtung der Durchgangsöffnungen durch den Steg und/oder den Wandabschnitt unterschiedlich zu wählen. Auf diese Weise können unterschiedliche Belastungsrichtungen des Kupplungselements gezielt in das Bauteilmaterial abgeleitet werden. Somit verlaufen die Durchgangsöffnungen durch den Schaft und/oder den Wandabschnitt quer zum Schaft oder normal zum Wandabschnitt. In gleicher Weise ist es ebenfalls bevorzugt, die Verlaufsrichtungen der Durchgangsöffnungen geneigt zur Normalenrichtung des Wandabschnitts oder geneigt zur Längsachse des Kupplungselements oder quer oder geneigt zur Verlaufsrichtung des Schafts anzuordnen. Auf diese Weise wird gerade die Auszugsfestigkeit der Verankerungsstruktur und somit des gesamten Kupplungselements aus dem Bauteil erhöht. Dies spielt gerade bei Steckkupplungen eine Rolle, wenn diese gelöst werden müssen. Denn das Bauteilmaterial fließt in diese Durchgangsöffnungen, härtet dort aus und bildet dadurch im übertragenen Sinne Haltestege im Bauteil für das Kupplungselement.It is also preferred to choose the course direction of the through openings through the web and / or the wall section differently. In this way, different directions of loading of the coupling element can be specifically derived into the component material. Thus, the through openings run through the shaft and / or the wall section transversely to the shaft or normal to the wall section. In the same way, it is also preferred that the course directions of the through openings are inclined to the normal direction of the wall section or inclined to the longitudinal axis of the coupling element or transversely or inclined to Arrange the direction of the shaft. In this way, the pull-out strength of the anchoring structure and thus of the entire coupling element from the component is increased. This is particularly important for plug-in couplings when they have to be released. This is because the component material flows into these through openings, hardens there and, in a figurative sense, thereby forms retaining webs in the component for the coupling element.
Die Verbindungsstruktur des Kupplungselements wird durch eine männliche oder weibliche Konstruktion, wie beispielsweise ein Kugelkopf und eine Kugelpfanne, gebildet. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls denkbar, andere passende Kupplungskonstruktionen mit der Verankerungsstruktur zu kombinieren. So besteht beispielsweise eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Verbindungstruktur in einer Aufnahme für einen Permanentmagneten. Weisen die sich gegenüberliegenden Verbindungsstrukturen innerhalb einer Kupplung jeweils einen Permanentmagneten auf, lässt sich die Kupplung über die Anziehungskraft der Permanentmagneten verbinden.The connection structure of the coupling element is formed by a male or female construction, such as a ball head and a ball socket. In this context, it is also conceivable to combine other suitable coupling constructions with the anchoring structure. For example, a further preferred embodiment of the connection structure consists in a receptacle for a permanent magnet. If the opposite connection structures within a coupling each have a permanent magnet, the coupling can be connected via the attractive force of the permanent magnets.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung weist die Verankerungsstruktur des erfindungsgemäßen Kupplungselements nur einen in Längsrichtung verlaufenden durchbrochenen Schaft auf, der benachbart zu mindestens einem umlaufenden Radialkragen, vorzugsweise zwischengeordnet zwischen zwei Radialkragen, mindestens die eine durch den Schaft durchlaufende Durchgangsöffnung umfasst.According to a preferred embodiment of the present invention, the anchoring structure of the coupling element according to the invention has only one perforated shaft running in the longitudinal direction, which, adjacent to at least one circumferential radial collar, preferably arranged between two radial collars, comprises at least one through opening that runs through the shaft.
In der oben beschriebenen Konstruktion der bevorzugten Verankerungsstruktur wird diese durch einen durchbrochenen Schaft gebildet. Von diesem Schaft erstreckt sich mindestens ein Radialkragen schirmartig radial nach außen. Vorzugsweise sind die Verbindungsstruktur und diese Verankerungsstruktur des Kupplungselements parallel zur Längsachse angeordnet. Sollte es eine praktische Anordnung erfordern, ist es ebenfalls bevorzugt, den Schaft der Verankerungsstruktur geneigt zur Längsachse des Kupplungselements anzuordnen. Diese Gestaltungsweise ist von Vorteil, wenn das Bauteil bspw. winklig ausgebildet ist oder Wölbungen oder andere Formgestalten aufweist, die von einer Ebene abweichen. In diesem Fall können sich auch mechanische Belastungen des im Bauteil befestigten Kupplungselements ergeben, die beliebig zur Oberfläche des Bauteils orientiert sind. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn sich die Verankerungsstruktur bzw. der genutzte Schaft vorzugsweise in einem spitzen Winkel von der Längsachse des Kupplungselements bzw. in Ähnlichkeit zur Belastungsrichtung des Kupplungselements erstreckt und entsprechend im Bauteil verankert ist. Da sich der Radialkragen in radialer Richtung von dem Schaft erstreckt, bildet er bevorzugt einen Hinterschnitt gegen Zugbelastungen entlang der Längsachse oder entlang der Orientierung des Schafts. Dieser Hinterschnitt ergänzt durch seine Wirkung die Verankerung im Bauteilmaterial, welches beispielsweise die Durchgangsöffnungen des Schafts durchdringt. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bevorzugt, den mindestens einen Radialkragen mit Durchgangsöffnungen auszustatten. Auch diese werden dann von dem Bauteilmaterial durchdrungen, um eine zusätzliche Befestigung des Kupplungselements zu realisieren. Vorzugsweise verlaufen die Durchgangsöffnungen im Radialkragen geneigt zum Schaftverlauf oder geneigt zur Auszugsrichtung des Kupplungselements aus dem Bauteil. Dadurch erzielen sie bevorzugt zusätzliche Haltekräfte im Vergleich zu Durchgangsöffnungen in Normalenrichtung des Radialkragens.In the construction of the preferred anchoring structure described above, this is formed by a perforated shaft. At least one radial collar extends radially outward from this shaft like an umbrella. The connection structure and this anchoring structure of the coupling element are preferably arranged parallel to the longitudinal axis. If a practical arrangement requires it, it is also preferred to arrange the shaft of the anchoring structure inclined to the longitudinal axis of the coupling element. This design is advantageous if the component is, for example, angled or has curvatures or other shapes that deviate from a plane. In this case there can also be mechanical loads on the coupling element fastened in the component, which are oriented as desired to the surface of the component. In this case, it is advantageous if the anchoring structure or the shaft used preferably extends at an acute angle from the longitudinal axis of the coupling element or in a manner similar to the direction of loading of the coupling element and is correspondingly anchored in the component. Since the radial collar extends from the shaft in the radial direction, it preferably forms an undercut against tensile loads along the longitudinal axis or along the orientation of the shaft. This undercut complements the anchoring in the component material, which penetrates, for example, the through openings of the shaft. In this context, it is also preferred to provide the at least one radial collar with through openings. These are then penetrated by the component material in order to realize an additional fastening of the coupling element. The through openings in the radial collar preferably run inclined to the course of the shaft or inclined to the direction of extension of the coupling element from the component. As a result, they preferably achieve additional holding forces compared to through openings in the normal direction of the radial collar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kupplungselements ist der Schaft zumindest teilweise hohl ausgebildet. Diese konstruktive Ausgestaltung eröffnet die Möglichkeit, dass bei der Bauteilherstellung aushärtbares Material auch in das Innere des Schafts fließt. Sobald es dort ausgehärtet ist, trägt es bevorzugt ebenfalls zu einer Befestigung des Kupplungselements im Bauteilmaterial bei. Diese Konstruktion ist gerade dann von Vorteil, wenn das Bauteil beispielsweise aus geschäumtem Material besteht. Denn in diesem Fall realisiert der in den Hohlraum eingedrungene Schaum auch eine Abstützung des Kupplungselements bzw. des Schafts von innen.According to a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, the shaft is at least partially hollow. This constructive configuration opens up the possibility that material that can be hardened during component production also flows into the interior of the shaft. As soon as it has hardened there, it preferably also contributes to fastening the coupling element in the component material. This construction is particularly advantageous if the component consists of foamed material, for example. In this case, the foam that has penetrated into the cavity also supports the coupling element or the shaft from the inside.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements ist ein Flansch zwischen der Verbindungsstruktur und der Verankerungsstruktur vorgesehen, der quer zum Schaft verläuft und der verbindend zwischen einer Unterseite des Flansches und dem Schaft eine Mehrzahl von flächigen Querrippen umfasst, die quer zu dem Flansch angeordnet sind.According to a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, a flange is provided between the connection structure and the anchoring structure, which runs transversely to the shaft and which connects a plurality of flat transverse ribs, which are arranged transversely to the flange, between an underside of the flange and the shaft.
Der bevorzugte Flansch umfasst eine flächige Struktur, die vorzugsweise einen Teil der äußeren Grenzfläche des hergestellten Bauteils bildet. Über diese Grenzfläche ragt die Verbindungsstruktur hinaus, um mit einer passend geforderten Verbindungstruktur verbunden zu werden. Gleichzeitig dient dieser Schaft vorzugsweise dazu, Druckspannungen in axialer Richtung des Kupplungselements in das umgebende Bauteilmaterial in Bezug auf das Kupplungselement abzuleiten. Um eine weitere Verankerung und Befestigung des Kupplungselements, beispielsweise gegen Belastungen durch ein Drehmoment, zu realisieren, sind die oben genannten Querrippen vorgesehen. Dies sind Verbindungsflächen, die sich zwischen der Unterseite des Radialkragens und dem Schaft erstrecken. Damit bilden diese Flächenelemente Widerstandsflächen gegen eine versuchte Drehung des Kupplungselements um seine Längsachse. Zu einer weiteren bevorzugten Verankerung des Kupplungselements ist es im Rahmen der Querrippen ebenfalls bevorzugt, diese mit mindestens einer Durchgangsöffnung zu versehen. Entsprechend dringt bei der Herstellung des Bauteils und der Verankerung der Kupplungsstruktur in diesem Bauteil das aushärtbare Bauteilmaterial in die Durchgangsöffnung ein. Die auf diese Weise erzielte Verankerung sorgt nicht nur für einen erhöhten Widerstand des Kupplungselements gegen drehende Belastung, sondern auch für einen verbesserten Halt gegen einen möglichen Auszug des Kupplungselements aus dem Bauteil.The preferred flange comprises a flat structure, which preferably forms part of the outer interface of the component produced. The connection structure protrudes beyond this interface in order to be connected to a suitably required connection structure. At the same time, this shaft preferably serves to discharge compressive stresses in the axial direction of the coupling element into the surrounding component material with respect to the coupling element. In order to realize further anchoring and fastening of the coupling element, for example against loads caused by a torque, the above-mentioned transverse ribs are provided. These are connecting surfaces that extend between the underside of the radial collar and the shaft. These surface elements thus form resistance surfaces against attempted rotation of the coupling element about its longitudinal axis. Another preferred Anchoring the coupling element in the context of the transverse ribs is also preferred to provide them with at least one through opening. Accordingly, the curable component material penetrates into the through opening during the production of the component and the anchoring of the coupling structure in this component. The anchoring achieved in this way not only provides for an increased resistance of the coupling element against rotating loads, but also for an improved hold against a possible pulling out of the coupling element from the component.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements weist somit die mindestens eine der Querrippen eine oder eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen auf. Weiterhin bevorzugt weist mindestens einer der oben angesprochenen Radialkragen mindestens eine Durchgangsöffnung auf und/oder umfasst an einer radialen Außenseite eine regelmäßige oder eine unregelmäßige Kontur. Eine derartige Kontur wird beispielsweise durch eine Verzahnung oder eine Wellenform gebildet, die eine zusätzliche Verankerung im Bauteilmaterial unterstützt.According to a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, the at least one of the transverse ribs thus has one or a plurality of through openings. Furthermore, at least one of the radial collars mentioned above preferably has at least one through opening and / or comprises a regular or an irregular contour on a radial outside. Such a contour is formed, for example, by a toothing or a wave shape that supports additional anchoring in the component material.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements ist der Wandabschnitt der Verankerungsstruktur um die Längsachse des Kupplungselements vollständig umlaufend ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen. In dieser bevorzugten Ausgestaltung des Kupplungselements wird der umlaufend ausgebildete Wandabschnitt allein als Verankerungsstruktur mit der Verbindungsstruktur kombiniert. In gleicher Weise ist es ebenfalls bevorzugt, den umlaufenden Wandabschnitt innerhalb der Verankerungsstruktur mit dem oben diskutierten durchbrochenen Schaft zu kombinieren. In diesem Fall tragen der Wandabschnitt und der durchbrochene Schaft gemeinsam zur Verankerung des Kupplungselements im Bauteilmaterial bei.According to a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, the wall section of the anchoring structure is designed to run completely around the longitudinal axis of the coupling element and comprises a plurality of through openings. In this preferred embodiment of the coupling element, the circumferential wall section is combined with the connection structure solely as an anchoring structure. In the same way, it is also preferred to combine the peripheral wall section within the anchoring structure with the perforated shaft discussed above. In this case, the wall section and the perforated shaft together contribute to anchoring the coupling element in the component material.
Da sich vorzugsweise der Wandabschnitt vollständig um die Längsachse des Kupplungselements erstreckt, wird dadurch eine relativ große Befestigungsfläche für aushärtbares Material des Bauteils bereitgestellt. Besteht das Bauteil beispielsweise aus geschäumtem Material, tritt gerade an der Grenzfläche zwischen Schaummaterial und Wandabschnitt eine Verdichtung des Schaummaterials auf. Diese Verdichtung sorgt für einen stärkeren Halt bzw. für eine verstärkte Verbindung zwischen der Verankerungsstruktur und dem angrenzenden Bauteilmaterial. Dieser Halt wird zusätzlich dadurch verstärkt, dass in dem Wandabschnitt eine oder eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen vorgesehen ist. Denn auch diese Durchgangsöffnungen stellen weitere Flächensegmente bereit, an denen sich das Bauteilmaterial befestigen kann.Since the wall section preferably extends completely around the longitudinal axis of the coupling element, a relatively large fastening surface for curable material of the component is thereby provided. If the component consists of foamed material, for example, the foam material is compressed at the interface between the foam material and the wall section. This compression ensures a stronger hold or a stronger connection between the anchoring structure and the adjacent component material. This hold is additionally reinforced by the fact that one or a plurality of through openings are provided in the wall section. This is because these through openings also provide further surface segments to which the component material can attach.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der umlaufende Wandabschnitt in Bezug auf die Längsachse kegelstumpfartig mit einem inneren Hohlraum oder hohlzylindrisch angeordnet. Gerade die bevorzugte kegelstumpfartige Anordnung des Wandabschnitts sorgt dafür, dass der am tiefsten im Bauteil angeordnete Bereich der Verankerungsstruktur die größte laterale Ausdehnung aufweist. Im Falle einer Auszugsbelastung des Kupplungselements aus dem Bauteil erfordert diese Formgebung des Wandabschnitts eine radiale Verdrängung von Bauteilmaterial, die einen Auszug des Kupplungselements aus dem Bauteil erschwert. Die ebenfalls bevorzugte hohlzylindrische Anordnung des Wandabschnitts gewährleistet, dass die größtmögliche Fläche des Wandabschnitts für die Verbindung zum Bauteilmaterial genutzt werden kann. Denn das Bauteilmaterial, wie beispielsweise geschäumtes Material, lagert sich an der Innen- und an der Außenseite der hohlzylindrischen Form des Wandabschnitts an. Somit trägt die Innenseite und die Außenseite für einen verlässlichen Halt des Kupplungselements im Bauteil bei.According to a further preferred embodiment of the present invention, the circumferential wall section is arranged in the manner of a truncated cone with respect to the longitudinal axis with an internal cavity or a hollow cylinder. It is precisely the preferred frustoconical arrangement of the wall section that ensures that the region of the anchoring structure that is located deepest in the component has the greatest lateral extent. In the event of a pull-out load on the coupling element from the component, this shaping of the wall section requires a radial displacement of component material, which makes it difficult to pull the coupling element out of the component. The likewise preferred hollow cylindrical arrangement of the wall section ensures that the largest possible area of the wall section can be used for the connection to the component material. This is because the component material, such as foamed material, is deposited on the inside and outside of the hollow cylindrical shape of the wall section. The inside and the outside thus contribute to a reliable hold of the coupling element in the component.
Weiterhin bevorzugt weist der umlaufende Wandabschnitt in axialer Richtung einen ersten und einen zweiten Radialkragen auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Konstruktion wird der umlaufende Wandabschnitt axial durch diese beiden Radialkragen begrenzt. Es ist aber ebenfalls bevorzugt, die Radialkragen an einer beliebigen axialen Position des umlaufenden Wandabschnitts anzuordnen. Da der Radialkragen in radialer Richtung von dem Wandabschnitt absteht, bildet er einen zusätzlichen Hinterschnitt gegen eine Auszugsbelastung des Kupplungselements aus dem Bauteil.The circumferential wall section further preferably has a first and a second radial collar in the axial direction. According to a preferred embodiment of this construction, the circumferential wall section is axially delimited by these two radial collars. However, it is also preferred to arrange the radial collars at any axial position of the circumferential wall section. Since the radial collar protrudes from the wall section in the radial direction, it forms an additional undercut against a pull-out load of the coupling element from the component.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kupplungselements umfasst die Verankerungsstruktur mindestens drei kreuzförmig oder strahlenförmig angeordnete Wandabschnitte, die in Längsrichtung des Kupplungselements oder geneigt zu dieser Längsachse des Kupplungselements verlaufen.According to a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, the anchoring structure comprises at least three cross-shaped or radiating wall sections which run in the longitudinal direction of the coupling element or inclined to this longitudinal axis of the coupling element.
In dieser Ausgestaltung wird die Verankerungsstruktur durch Flächenelemente gebildet, die sich vorzugsweise geradlinig erstrecken. Diese sich geradlinig erstreckenden Flächenelemente verlaufen parallel zur Längsachse des Kupplungselements oder geneigt zu dieser Längsachse. Gerade die Neigung der Flächenelemente trägt zu einer Auszugssicherung bei, die mit der Wirkung des konisch geformten Verankerungselements vergleichbar ist. Zur Unterstützung der Verankerung des Kupplungselements mithilfe dieser flächig und geradlinig ausgebildeten Flächenelemente weisen diese mindestens eine oder eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen auf. Auch in diesen Durchgangsöffnungen härtet das aushärtbare Material des Bauteils aus, um eine zusätzliche Befestigung des Kupplungselements im Bauteilmaterial zu realisieren.In this embodiment, the anchoring structure is formed by surface elements, which preferably extend in a straight line. These rectilinear surface elements run parallel to the longitudinal axis of the coupling element or inclined to this longitudinal axis. The inclination of the surface elements contributes to securing against pull-out, which is comparable to the effect of the conically shaped anchoring element. To support the anchoring of the coupling element with the aid of these flat and straight surface elements, they have at least one or a plurality of through openings. The curable material of the component also cures in these through openings by one to realize additional attachment of the coupling element in the component material.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die Verankerungsstruktur zwei Wandabschnitte mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen sowie zwei Wandabschnitte mit einer Lateralverzahnung auf. Neben den Durchgangsöffnungen stellen auch die Lateralverzahnungen zusätzliche Oberflächenbereiche bereit, an denen eine Verbindung zwischen Bauteilmaterial und Kupplungselement realisierbar ist.According to a further preferred embodiment of the present invention, the anchoring structure has two wall sections with a plurality of through openings and two wall sections with a lateral toothing. In addition to the through openings, the lateral teeth also provide additional surface areas on which a connection between the component material and the coupling element can be realized.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind die angeordneten Wandabschnitte der Verankerungsstruktur in axialer Richtung durch einen ersten und einen zweiten Radialkragen begrenzt.According to a further preferred embodiment of the present invention, the arranged wall sections of the anchoring structure are delimited in the axial direction by a first and a second radial collar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist die Verankerungsstruktur mindestens einen, vorzugsweise nur einen, parallel oder geneigt zur Längsachse des Kupplungselements verlaufenden Wandabschnitt mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen auf. Vorzugsweise erzielt dieser Wandabschnitt einen zusätzlichen Halt des Kupplungselements durch die in dem Wandabschnitt vorgesehenen Durchgangsöffnungen. Zur Steigerung der Befestigung des Kupplungselements im Bauteil ist es ebenfalls bevorzugt, normal zu dem Wandabschnitt orientiert an dessen Oberfläche mindestens einen Steg vorzusehen, der gerade oder krummlinig nicht parallel zur Längsachse des Kupplungselements verläuft. Ebenfalls bevorzugt ist der mindestens eine Steg durchgängig verlaufend ausgebildet und umläuft die Mehrzahl an Durchgangsöffnungen des Wandabschnitts.According to a further preferred embodiment of the present invention, the anchoring structure has at least one, preferably only one, wall section running parallel or inclined to the longitudinal axis of the coupling element and having a plurality of through openings. This wall section preferably achieves an additional hold of the coupling element through the through openings provided in the wall section. To increase the fastening of the coupling element in the component, it is also preferred to provide at least one web oriented on the surface of the wall section that is normal to the wall section and that does not run straight or curvilinear parallel to the longitudinal axis of the coupling element. The at least one web is also preferably designed to run continuously and surrounds the plurality of through openings of the wall section.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements ist die Verbindungsstruktur eine weibliche Verbindungsstruktur, insbesondere eine Kugelpfanne, oder eine männliche Verbindungsstruktur, insbesondere ein Kugelkopf. Neben dieser Ausgestaltung einer mechanischen Verbindungsstruktur, also zwei zueinander passende oder komplementäre Verbindungsstrukturen, ist es ebenfalls bevorzugt, die Verbindungsstruktur mit beispielsweise Magneten oder anderen Kopplungsmitteln vorzusehen. Entsprechend könnte die Verbindungsstruktur auch einen Bajonettverschluss, eine Rastverbindung, eine Schraubverbindung, eine formschlüssige Verbindung oder eine kraftschlüssige Verbindung zwischen zwei Kupplungselementen realisieren. Dabei ist es nicht erforderlich, dass beide Kupplungselemente die Eigenschaften der oben näher ausgeführten Verankerungsstruktur aufweisen. Denn lediglich das in dem Bauteil aus aushärtbarem Material verankerte Kupplungselement benötigt für eine verlässliche Verbindung oben diskutierte Verankerungsstruktur. Das andere Kupplungselement kann entsprechend mit anderen Befestigungsmöglichkeiten an einem weiteren Bauteil befestigt sein.According to a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, the connection structure is a female connection structure, in particular a ball socket, or a male connection structure, in particular a ball head. In addition to this configuration of a mechanical connection structure, that is to say two matching or complementary connection structures, it is also preferred to provide the connection structure with, for example, magnets or other coupling means. Correspondingly, the connection structure could also implement a bayonet lock, a snap-in connection, a screw connection, a positive connection or a non-positive connection between two coupling elements. It is not necessary for both coupling elements to have the properties of the anchoring structure detailed above. Because only the coupling element anchored in the component made of hardenable material requires anchoring structure discussed above for a reliable connection. The other coupling element can be fastened to another component with other fastening options.
Vorliegende Erfindung umfasst zudem eine Kupplung bestehend aus einem ersten, vorzugsweise einem männlichen, und einem zweiten, vorzugsweise einem weiblichen, Kupplungselement, von denen mindestens ein Kupplungselement gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen des Kupplungselements ausgebildet ist.The present invention also comprises a coupling consisting of a first, preferably a male, and a second, preferably a female, coupling element, of which at least one coupling element is designed according to one of the above-described embodiments of the coupling element.
Des Weiteren offenbart vorliegende Erfindung eine Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil über eine Kupplung, von denen zumindest das erste Bauteil aus einem aushärtbaren, insbesondere einem geschäumten, Material hergestellt ist und ein erstes Kupplungselement gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen über eine Verankerungsstruktur darin verankert ist und das zweite Bauteil mit einem Kupplungselement und einer komplementär zum ersten Kupplungselement ausgebildeten Verbindungsstruktur verbunden ist. Furthermore, the present invention discloses a connection between a first and a second component via a coupling, of which at least the first component is made of a curable, in particular a foamed, material and anchored therein a first coupling element according to one of the configurations described above and the second component is connected to a coupling element and a connecting structure designed to be complementary to the first coupling element.
Die oben beschriebenen Kupplungselemente eignen sich insbesondere für Bauteile, die aus aushärtbaren Materialien bestehen. Dies sind im Speziellen wabenförmige Strukturen, die beispielsweise mit Kunstharz, Klebstoff oder einem anderen aushärtbaren Material ausgegossen sind. Eine weitere Material alternative besteht in schaumartigen Bauteilmaterialien. Um ein Bauteil herzustellen, wird das Bauteil in einer entsprechenden Form geschäumt und ausgehärtet. Da die Verankerungsstruktur des Kupplungselements vorzugsweise ebenfalls in der Form angeordnet ist, lagert sich das geschäumte Bauteilmaterial die Verankerungsstruktur umgebend und diese in Hohlräumen durchdringend daran an. Der Schaum verdichtet sich gerade an den Grenzflächen zur Verankerungsstruktur des Kupplungselements. Nach Aushärtung des geschäumten Materials liegt ein Bauteil mit einem darin verankerten und somit belastbar befestigten Kupplungselement vor.The coupling elements described above are particularly suitable for components that consist of hardenable materials. These are, in particular, honeycomb structures which are cast, for example, with synthetic resin, adhesive or another hardenable material. Another alternative material consists of foam-like component materials. In order to produce a component, the component is foamed and cured in an appropriate form. Since the anchoring structure of the coupling element is preferably also arranged in the mold, the foamed component material is positioned around the anchoring structure and penetrates it in cavities. The foam is compacting at the interfaces to the anchoring structure of the coupling element. After the foamed material has hardened, there is a component with a coupling element anchored therein and thus securely fastened.
Vorliegende Erfindung umfasst zudem ein Herstellungsverfahren für ein Kupplungselement, welches oben gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen beschrieben worden ist. Das Herstellungsverfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen einer Spritzgussform mit komplementären Formmerkmalen im Vergleich zum Kupplungselement, Spritzgießen des Kupplungselements und Entformen des Kupplungselements aus der Spritzgussform.The present invention also includes a manufacturing method for a coupling element, which has been described above according to different embodiments. The production method has the following steps: providing an injection mold with complementary shape features in comparison to the coupling element, injection molding the coupling element and demolding the coupling element from the injection mold.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für das Kupplungselement sieht die folgenden Schritte vor: Bereitstellen eines Industriecomputers zum Betrieb eines 3D-Druckers oder eines Lasers gemäß den Formmerkmalen des Kupplungselements, Abarbeiten eines in Schichten zerlegten Datenmodells des Kupplungselements mit dem 3D-Drucker oder dem Laser in einem additiven Herstellungsverfahren mit Kunststoff, Verbundmaterial oder Metall als Verarbeitungsmaterial und Nacharbeiten des im additiven Herstellungsverfahren hergestellten Kupplungselements.Another manufacturing method according to the invention for the coupling element provides the following steps: Providing an industrial computer for operating a 3D printer or a laser according to the shape features of the Coupling element, processing a layered data model of the coupling element with the 3D printer or the laser in an additive manufacturing process with plastic, composite material or metal as processing material and reworking the coupling element produced in the additive manufacturing process.
Anhand der oben beschriebenen Herstellungsverfahren für das Kupplungselement, im Speziellen der Spritzguss sowie additive Herstellungsverfahren, wird auf bekannte Herstellungsverfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kupplungselements zurückgegriffen. Somit wird für das Spritzgussverfahren eine komplementär zum Kupplungselement ausgestaltete Form bereitgestellt, die nachfolgend mit dem gewünschten Kunststoff für das Kupplungselement gefüllt wird. In gleicher Weise ist es möglich, bekannte und etablierte additive Verfahren für die Herstellung des Kupplungselements einzusetzen. Während mithilfe eines Lasers in einem Lithographieverfahren Kunststoff oder Metall als Basismaterial genutzt werden kann, um das Kupplungselement herzustellen, sind ebenfalls andere additive Verfahren zur Herstellung des Kupplungselements anwendbar. Im Speziellen wird vorzugsweise ein 3D-Drucker eingesetzt, um basierend auf einem Datenmodell des Kupplungselements dieses in Kunststoff auszudrucken.Known manufacturing methods for manufacturing the coupling element according to the invention are used on the basis of the manufacturing methods described above for the coupling element, in particular injection molding and additive manufacturing methods. Thus, a mold designed complementary to the coupling element is provided for the injection molding process, which is subsequently filled with the desired plastic for the coupling element. In the same way, it is possible to use known and established additive processes for the production of the coupling element. While plastic or metal can be used as a base material in a lithography process to produce the coupling element using a laser, other additive methods for producing the coupling element can also be used. In particular, a 3D printer is preferably used in order to print it out in plastic based on a data model of the coupling element.
Vorliegende Erfindung offenbar zudem ein Verbindungsverfahren für ein aus geschäumtem Material bestehendes erstes Bauteil mit einem ersten Kupplungselement gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen, mit dem Schritt: Verbinden eines zweiten Bauteils mit einem zweiten Kupplungselement, welches passend zum ersten Kupplungselement ausgebildet ist.The present invention also apparently shows a connection method for a first component consisting of foamed material with a first coupling element according to one of the embodiments described above, with the step: connecting a second component to a second coupling element which is designed to match the first coupling element.
Zudem umfasst vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren eines Bauteils mit einem Kupplungselement gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen. In diesem Herstellungsverfahren wird ein Bauteil aus aushärtbarem Material, wie vorzugsweise Schaum, Harz, Klebstoff und dergleichen hergestellt. Während des Herstellens des Bauteils wird die Verankerungsstruktur des Kupplungselements in dem aushärtbaren Material angeordnet und befestigt.In addition, the present invention includes a manufacturing method of a component with a coupling element according to one of the configurations described above. In this manufacturing process, a component is made from curable material, such as preferably foam, resin, adhesive and the like. During the manufacture of the component, the anchoring structure of the coupling element is arranged and fastened in the hardenable material.
Figurenlistelist of figures
Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Seitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements mit einer männlichen Verbindungsstruktur, -
2 eine perspektivische Seitenansicht eines bevorzugten Kupplungselements ähnlichdem aus 1 , -
3 eine Seitenansicht eines bevorzugten Kupplungselements ähnlichdem aus 1 , -
4 eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements mit einer weiblichen Verbindungsstruktur, -
5 eine seitliche Schnittdarstellung des Kupplungselements gemäß4 , -
6 eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements, -
7 eine Seitenansicht eines Kupplungselements ähnlichdem aus 3 , -
8 eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements mit einer weiblichen Verbindungsstruktur, -
9 eine seitliche Schnittdarstellung des Kupplungselements gemäß8 , -
10 eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements mit einer männlichen Verbindungsstruktur, -
11 eine Seitenansicht eines Kupplungselements ähnlichdem aus 10 , -
12 eine weitere Seitenansicht eines Kupplungselements ähnlichdem aus 10 , -
13 eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements, -
14 eine Seitenansicht eines Kupplungselements ähnlich dem aus13 , -
15 eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungselements, -
16 eine Seitenansicht des Kupplungselements aus11 , -
17 eine weitere Seitenansicht des Kupplungselements aus15 , -
18 eine Seitenansicht des Kupplungselements aus15 , -
19 eine seitliche axiale Schnittansicht des Kupplungselements gemäß15 , -
20 a-c eine bevorzugte Ausführungsform einer Kupplung bestehend aus zwei Kupplungselementen in drei Ansichten, von denen zumindest das weibliche Kupplungselement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung aufgebaut ist, -
21 a-c eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Kupplung bestehend aus zwei Kupplungselementen in drei Ansichten, von denen das männliche und das weibliche Kupplungselement gemäß bevorzugter Ausführungsformen vorliegender Erfindung aufgebaut sind, -
22 a-c eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Kupplung bestehend aus zwei Kupplungselementen in drei Ansichten, von denen das männliche und das weibliche Kupplungselement gemäß bevorzugter Ausführungsformen vorliegender Erfindung aufgebaut sind, -
23 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Kupplungselements, -
24 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines weiteren Herstellungsverfahrens des Kupplungselements und -
25 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens des Bauteils mit Kupplungselement gemäß einer der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen.
-
1 2 shows a perspective side view of a first preferred embodiment of the coupling element according to the invention with a male connection structure, -
2 a side perspective view of a preferred coupling element similar to that of1 . -
3 a side view of a preferred coupling element similar to that of1 . -
4 2 shows a perspective side view of a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention with a female connecting structure, -
5 a side sectional view of the coupling element according to4 . -
6 2 shows a perspective side view of a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, -
7 a side view of a coupling element similar to that of3 . -
8th 2 shows a perspective side view of a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention with a female connecting structure, -
9 a side sectional view of the coupling element according to8th . -
10 2 shows a perspective side view of a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention with a male connection structure, -
11 a side view of a coupling element similar to that of10 . -
12 another side view of a coupling element similar to that of10 . -
13 2 shows a perspective side view of a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, -
14 a side view of a coupling element similar to that of13 . -
15 2 shows a perspective side view of a further preferred embodiment of the coupling element according to the invention, -
16 a side view of the coupling element11 . -
17 a further side view of the coupling element15 . -
18 a side view of the coupling element15 . -
19 a lateral axial sectional view of the coupling element according to15 . -
20 ac a preferred embodiment of a coupling consisting of two coupling elements in three views, of which at least the female coupling element according to a preferred embodiment of the present invention is constructed, -
21 ac another preferred embodiment of a coupling consisting of two coupling elements in three views, of which the male and the female coupling element are constructed according to preferred embodiments of the present invention, -
22 ac another preferred embodiment of a coupling consisting of two coupling elements in three views, of which the male and the female coupling element are constructed according to preferred embodiments of the present invention, -
23 2 shows a flowchart of a preferred embodiment of the production method of the coupling element, -
24 a flowchart of a preferred embodiment of a further manufacturing method of the coupling element and -
25 a flowchart of a preferred embodiment of a manufacturing method of the component with coupling element according to one of the described preferred embodiments.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed description of the preferred embodiments
Das erfindungsgemäße Kupplungselement
Die Verbindungsstruktur
Zu diesem Zweck werden als zusammenwirkende Verbindungsstrukturen
Um eine ausreichende Stabilität des Kupplungselements
In gleicher Weise wie die Auswahl und Kombination von Verbindungsstrukturen einer Kupplung sind auch deren Materialgestaltungen und -kombinationen im Stand der Technik allgemein bekannt.In the same way as the selection and combination of connection structures of a coupling, their material designs and combinations are also generally known in the prior art.
Das erfindungsgemäße Kupplungselement
Neben der Verbindungsstruktur
Im Folgenden werden die konstruktiven Eigenschaften der Erfindung am Beispiel eines Kupplungselements
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des Kupplungselements
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Schaft
Wie man anhand von
Eine winklige Anordnung des Schaft
Es versteht sich, dass mindestens ein am Schaft
Weiterhin bevorzugt besitzt der mindestens eine Radialkragen
Der Schaft
Weiter bevorzugt ist die mindestens eine Durchgangsöffnungen
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Schafts
Während
Zudem weist der Schaft
Die Kugelpfanne
Bei der Verankerung des Kupplungselements
Des Weiteren entstehen durch die Aushärtung des Bauteilmaterials in den Durchgangsöffnungen
Weiterhin bevorzugt ist an einer dem Schaft
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Kupplungselements
Die Verankerungsstruktur
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Kupplungselements
Weiterhin bevorzugt ist der oben beschriebene umlaufende Wandabschnitt
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform verläuft der Abschnitt
Während des Einbettens der Verankerungsstruktur
Weiterhin bevorzugt weist der umlaufende Wandabschnitt
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Radialkragen
Weiterhin bevorzugt können an Innen-und/oder Außenseite des Wandabschnitts
In Weiterführung der konstruktiven Ausgestaltungsmerkmale des Kupplungselements
Die Verankerungsstruktur
Auch wenn dieser Radialkragen
Auch wenn nicht dargestellt, ist es ebenfalls bevorzugt, den zunächst geneigt angeordneten Wandabschnitte
Vorzugsweise ist zwischen der Verbindungsstruktur
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Kupplungselements
Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind vier Wandabschnitte
Neben der kreuzförmigen Anordnung ist es ebenfalls von Vorteil und bevorzugt, die Wandabschnitte
Die Durchgangsöffnungen
Vorzugsweise sind die Wandabschnitte
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Kupplungselements
Aus diesem Wandabschnitt steht mindestens ein Steg
Vorzugsweise ist der Steg
Bei einer Stegorientierung parallel zur Längsachse
Zudem schaffen diese oder der Steg
Ebenfalls bevorzugt werden im Wandabschnitt
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Kupplungselements
Weiter bevorzugt ist der Wandabschnitt
Neben dem geneigt angeordneten Wandabschnitt
Wie man anhand des seitlichen Schnittbilds in
Die
Bezugnehmend auf das Kupplungselement
Die
Die
Die
Bezugnehmend auf das Flussdiagramm in
Ein weiteres bevorzugtes Herstellungsverfahren des Kupplungselements gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen lässt sich anhand des Flussdiagramms in
In einem bevorzugten Herstellungsverfahren für das Bauteil mit dem Kupplungselement gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen wird zunächst das Bauteil aus aushärtbarem Material, wie Schaum, Harz, Klebstoff oder dergleichen hergestellt. Während dieser Herstellung oder vor dieser Herstellung wird das Kupplungselement mit einer Verankerungsstruktur in dem aushärtbaren Material des herzustellenden Bauteils befestigt. Daraus folgt, dass durch das Aushärten des Bauteilmaterials das Kupplungselement fest und belastbar mit dem Bauteil verbunden wird.In a preferred production method for the component with the coupling element according to one of the above-described embodiments, the component is first produced from curable material, such as foam, resin, adhesive or the like. During this manufacture or before this manufacture, the coupling element is fastened with an anchoring structure in the hardenable material of the component to be manufactured. It follows that by curing the component material, the Coupling element is firmly and resiliently connected to the component.
Nachfolgend kann dann ein Verbinden des Bauteils mit Kupplungselement mit einem weiteren Kupplungselement erfolgen, welches eine komplementär ausgebildete Verbindungsstruktur aufweist.Subsequently, the component with the coupling element can then be connected to a further coupling element which has a complementarily designed connection structure.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1', 1", 1"', 1""1, 1 ', 1 ", 1"', 1 ""
- Kupplungselementcoupling member
- 33
- Verbindungsstrukturconnecting structure
- 5, 5', 5", 5"', 5""5, 5 ', 5 ", 5"', 5 ""
- Verankerungsstrukturanchoring structure
- 1010
- Kugelkopfball head
- 1212
- Stegweb
- 1414
- Flanschflange
- 20,20'20.20 '
- Schaftshaft
- 22, 2422, 24
- Radialkragenradial collar
- 22a, 24a22a, 24a
- Oberseite des RadialkragenTop of the radial collar
- 22b, 24b22b, 24b
- Unterseite des RadialkragenUnderside of the radial collar
- 2626
- Durchgangsöffnung im RadialsteakThrough opening in the radial steak
- 2828
- Durchgangsöffnungen im SchaftThrough openings in the shaft
- 2929
- Bohrungdrilling
- 3030
- Querrippentransverse ribs
- 3232
- Durchgangsöffnung in der QuerrippenThrough opening in the cross ribs
- 4040
- Wandabschnittwall section
- 4242
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 4444
- Hohlraumcavity
- 4646
- Radialkragenradial collar
- 4848
- Durchgangsöffnung im RadialkragenThrough opening in the radial collar
- 5050
- Wandabschnittwall section
- 5252
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 5454
- Verzahnunggearing
- 5656
- Radialkragenradial collar
- 6060
- Wandabschnittwall section
- 6262
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 6464
- Stegweb
- 7070
- Wandabschnittwall section
- 7272
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 7474
- Radialflanschradial flange
- 7676
- Seitenwändeside walls
- 8080
- Kugelpfanneball socket
- 8282
- Axialstegeaxial webs
- 8484
- axial verlaufende Durchbrücheaxially extending openings
- LL
- Längsachselongitudinal axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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