DE102019133829A1 - Connecting element with a pin structure - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement mit einer Pinstruktur, aufweisend einen Grundkörper mit darin zumindest bereichsweise angeordneten Durchgangslöchern, wobei der Grundkörper einschalig ausgebildet ist und in den Durchgangslöchern eine Pinstruktur mit je einem Pin pro Durchgangsloch entlang der Längsachse des Durchgangsloches angeordnet ist und dass der Pin in Richtung eines Bauteils innerhalb des Durchgangslochs bewegbar ist.The invention relates to a connecting element with a pin structure, having a base body with through holes arranged therein at least in regions, the base body being designed as a single shell and a pin structure with one pin per through hole being arranged in the through holes along the longitudinal axis of the through hole and the pin in the direction of a component is movable within the through hole.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement mit einer Pinstruktur und findet insbesondere für die Krafteinleitung mittels, bevorzugt einer Hülse an Hydraulikrohren, Faserverbundprofilen, Seilen, Welle-Nabe-Verbindungen, unrunden Profilen, flächigen Bauteilen, für den Strukturleichtbau oder die Kunststoffverarbeitung Anwendung.The invention relates to a connecting element with a pin structure and is used in particular for the introduction of force by means of, preferably a sleeve, on hydraulic pipes, fiber composite profiles, ropes, shaft-hub connections, non-round profiles, flat components, for lightweight structural engineering or plastics processing.
Metallische Pin- bzw. Nadelstrukturen sind besonders vorteilhaft bei Krafteinleitungen im Faserverbund und Textilbereich. Beim Wickel- und Flechtverfahren sowie anderen Verfahren der Faserverbundtechnik werden außenliegende Pinstrukturen zur Fixierung des Textils eingesetzt. Das Anbringen in einem solch frühen Stadium limitiert einzelne Verfahren. Es ist oftmals zweckmäßig oder notwendig derartige Krafteinleitungen im Nachgang zu montieren.
Dabei haben sich einschalige Hülsen als vorteilhaft herausgestellt. Es gibt Hülsen, die mittels Pressen formschlüssig gefügt werden können und sich verformen.Metallic pin or needle structures are particularly advantageous when introducing forces into fiber composites and textiles. External pin structures are used to fix the textile in the winding and braiding processes as well as other fiber composite technology processes. Attachment at such an early stage limits individual procedures. It is often expedient or necessary to install such force introductions afterwards.
Single-shell sleeves have proven to be advantageous. There are sleeves that can be positively joined by pressing and that deform.
Diese Verbindungen lassen sich in einschalige Hülsen ohne Pins, Pins auf einem Kern, zwei halbschalige Hülsen mit radial nach innen weisenden Pins und mehrschalige Hülsen mit Löchern unterteilen. Der folgend genannte Stand der Technik ist dabei mehrschalig mit Löchern ausgebildet.These connections can be divided into single-shell sleeves without pins, pins on a core, two half-shell sleeves with pins pointing radially inward, and multi-shell sleeves with holes. The prior art mentioned below is constructed with multiple shells with holes.
Die Druckschrift
Eine weitere Möglichkeit Pins von außen in ein Textil beziehungsweise Faser-Kunststoff-Verbund zu bringen beschreibt die Druckschrift
Aus der Druckschrift
Der dargelegte Stand der Technik weist den Nachteil der aufwändigen Ausgestaltung auf. Es müssen grundsätzlich zweischalige Lösungen genutzt werden, da ansonsten Kollisionen während des Fügens entstehen. Eine zweischalige Lösung bringt den Nachteil der begrenzten Anordnung der Pins sowie der zusätzlichen radialen Sicherung (ggf. weitere Hülse). Es ist denkbar die Hülse mit radialen Löchern zu versehen und vorgefertigte Pins zu montieren (
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungselement mit einer Pinstruktur zu entwickeln, welches einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und eine sichere Verbindung zwischen einem Bauteil und dem Verbindungselement gewährleistet.The object of the invention is to develop a connecting element with a pin structure, which has a simple structural design and ensures a secure connection between a component and the connecting element.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.This object is achieved with the characterizing features of the first claim.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements result from the subclaims.
Das Verbindungselement mit einer Pinstruktur weist einen Grundkörper mit darin zumindest bereichsweise angeordneten Durchgangslöchern auf. Der Grundkörper ist einschalig ausgebildet, wobei in den Durchgangslöchern eine Pinstruktur mit je einem Pin pro Durchgangsloch entlang der Längsachse des Durchgangsloches angeordnet ist. Der Pin ist in Richtung eines Bauteils innerhalb des Durchgangslochs bewegbar. Dies erfolgt vorzugsweise mittels einer von außen einwirkenden Kraft, wobei besonders bevorzugt Pressen als Verfahren Anwendung findet.The connecting element with a pin structure has a base body with through holes arranged therein at least in regions. The base body is designed as a single shell, a pin structure with one pin per through hole being arranged in the through holes along the longitudinal axis of the through hole. The pin can be moved in the direction of a component within the through hole. This is preferably done by means of an externally acting force, pressing being used as a method particularly preferably.
Die Durchgangslöcher sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung senkrecht zu einer angrenzenden Fläche des Verbindungselements angeordnet.In an advantageous embodiment, the through holes are arranged perpendicular to an adjoining surface of the connecting element.
Bevorzugt weisen die Pins eine Spitze auf, die in Richtung des Bauteils weist und während des Pressens in das Bauteil eindringt.The pins preferably have a tip which points in the direction of the component and penetrates the component during the pressing.
Vorteilhafter Weise ist der Grundkörper in Form einer Hülse ausgebildet derart, dass die Durchgangslöcher senkrecht zu der Mantelfläche der Hülse angeordnet sind, wobei die Pins mit der Spitze radial nach Innen in Richtung des in der Hülse befindlichen Bauteils zeigen.
Die Hülse kann rund, elliptisch, rechteckig oder auch ein anderweitig beliebig geschlossenes Profil aufweisen. In einer alternativen Ausgestaltung ist der Grundkörper in Form eines beliebigen nicht geschlossenen Profils ausgebildet, beispielsweise in Form eines U- oder T-Profils.The base body is advantageously designed in the form of a sleeve in such a way that the through holes are arranged perpendicular to the outer surface of the sleeve, with the tips of the pins pointing radially inward in the direction of the component located in the sleeve.
The sleeve can have round, elliptical, rectangular or any other type of closed profile. In an alternative embodiment, the base body is designed in the form of any non-closed profile, for example in the form of a U or T profile.
An dem Grundkörper ist bevorzugt an einem ersten Rand eines Durchgangsloches eine erste Verliersicherung für den Pin und an einem zweiten Rand des Durchgangsloches eine zweite Verliersicherung an dem Grundkörper ausgebildet. In Bezug auf einen Grundkörper in Form einer Hülse ist die erste Verliersicherung im Bereich der inneren Mantelfläche und die zweite Verliersicherung im Bereich der äußeren Mantelfläche ausgebildet.A first securing device for the pin is preferably formed on the base body on a first edge of a through hole and a second securing device is formed on the base body on a second edge of the through hole. In relation to a base body in the form of a sleeve, the first anti-loss device is formed in the area of the inner lateral surface and the second anti-loss device is formed in the area of the outer lateral surface.
Bevorzugt sind die erste und zweite Verliersicherung in Form einer Durchmesserverringerung des Durchgangsloches ausgebildet. Der Pin weist eine Durchmessererweiterung in Form eines Absatzes auf, der einen Anschlag an der ersten und zweiten Verliersicherung bildet. Jeder Pin ist axial beweglich, weist jedoch eine Sicherung gegen Herausfallen in beide Richtungen auf.The first and second securing devices are preferably designed in the form of a diameter reduction of the through hole. The pin has an enlarged diameter in the form of a shoulder which forms a stop on the first and second anti-loss devices. Each pin can move axially, but is secured against falling out in both directions.
In einer alternativen Ausgestaltung weisen die Durchgangslöcher ein Innengewinde und die in den Durchgangslöchern angeordneten Pins ein Außengewinde auf. Die Pins können in einer derartigen Ausgestaltung mittels Gewinde in das Bauteil eingedreht werden.In an alternative embodiment, the through holes have an internal thread and the pins arranged in the through holes have an external thread. In such a configuration, the pins can be screwed into the component by means of a thread.
Der Pin kann eine zusätzliche Sicherung in Form einer gezielten Tolerierung, perforierten Strukturen oder Stützstrukturen aufweisen, sodass der Grundkörper eine Verbindung mit dem Pin mittels Sollbruchstellen aufweist derart, dass der Pin erst durch das Einwirken einer äußeren Kraft beweglich ist.The pin can have an additional safeguard in the form of a targeted tolerance, perforated structures or support structures, so that the base body has a connection to the pin by means of predetermined breaking points in such a way that the pin can only be moved by the action of an external force.
In einer alternativen Ausgestaltung wird der Grundkörper in einer unteren Endlage der Pins über einen Verschluss gespannt und gelöst. Dies kann beispielsweise mittels Bajonettverschlusses erfolgen.In an alternative embodiment, the base body is tensioned and released in a lower end position of the pins via a lock. This can be done, for example, by means of a bayonet lock.
Aufgrund des Aufbaus des Verbindungselements wird dieses mittels eines additiven Fertigungsverfahrens in einem Fertigungsschritt gestellt, wobei der Grundkörper und die beweglichen innenliegenden Pins in einem Fertigungsschritt erzeugt werden, sodass diese nicht in einem zusätzlichen Verfahrensschritt erzeugt werden müssen.Due to the structure of the connecting element, it is produced in one production step by means of an additive production process, the base body and the movable internal pins being produced in one production step, so that they do not have to be produced in an additional process step.
In einer weiteren vorteilhaften Variante wird die häufig innenliegende Kernstruktur (Fitting) in dasselbe Bauteil integriert, das bedeutet, dass die Hülse / der Grundkörper und der Kern in einer Struktur hergestellt sind. In einer weiteren vorteilhaften Variante wird die Hülse zusätzlich umgeformt.In a further advantageous variant, the core structure (fitting), which is often on the inside, is integrated into the same component, which means that the sleeve / the base body and the core are produced in one structure. In a further advantageous variant, the sleeve is also reshaped.
Die Pins in das Bauteil einpressbar sind derart, dass eine Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Bauteil erzeugbar ist. Durch axiale Beweglichkeit der Pinstrukturen können diese im Nachgang, beispielsweise mittels Pressen oder Aufschieben einer weiteren Hülse in den Faserverbund gebracht werden. Dadurch kann die Hülse mit Pins im Nachgang zum Herstellungsprozess der textilen Preform, Faser-Kunststoff-Verbunds (FKV) oder Verbundbauteils gefügt werden. Im Besonderen sei erwähnt, dass sich das hier dargestellte Verfahren auch, wie bereits geschrieben, für unrunde Hülsen abweichend von einer Kreisbahn (geschlossene und offene Profile) anwenden lässt.The pins can be pressed into the component in such a way that a connection between the connecting element and the component can be produced. Due to the axial mobility of the pin structures, they can subsequently be brought into the fiber composite, for example by pressing or pushing on another sleeve. As a result, the sleeve can be joined with pins after the manufacturing process of the textile preform, fiber-plastic composite (FRP) or composite component. In particular, it should be mentioned that the method presented here can also, as already written, be used for non-round sleeves that deviate from a circular path (closed and open profiles).
Bevorzugt weist der als Hülse gefertigte Grundkörper einen Durchmesser von 4 bis 100mm auf. Die Länge beträgt vorzugsweise 1 bis 5 x den Durchmesser der Hülse. Bevorzugt ist der Spalt zwischen dem Bauteil und dem Grundkörper / der Hülse 0...0,2mm, sodass beispielsweise ein Rohr einschiebbar ist.
Der Pin-Durchmesser beträgt bevorzugt 0,3 bis 10mm, die Pin-Länge ist nicht vorgegeben. Die Spitze des Pins weist einen Spitzwinkel auf, der vorzugsweise <20° ist.The base body manufactured as a sleeve preferably has a diameter of 4 to 100 mm. The length is preferably 1 to 5 times the diameter of the sleeve. The gap between the component and the base body / the sleeve is preferably 0 ... 0.2 mm, so that, for example, a pipe can be inserted.
The pin diameter is preferably 0.3 to 10 mm, the pin length is not specified. The tip of the pin has an acute angle that is preferably <20 °.
Für die Herstellung einer Verbindung zwischen einem Verbindungselement und einem Faserverbundrohr wird bevorzugt ein metallisches Hilfsrohr in das Faserverbundrohr eingeführt, welches eine Gegenkraft im Pressvorgang auf das Faserverbundrohr ausübt. Ein derartiges Verbindungselement findet insbesondere in Form einer Hülse an Hydraulikrohren, Faserverbundprofilen, Seilen, Welle-Nabe-Verbindungen, unrunden Profilen und flächigen Bauteilen Anwendung.For the production of a connection between a connecting element and a fiber composite pipe, a metallic auxiliary pipe is preferably inserted into the fiber composite pipe which exerts a counterforce on the fiber composite pipe during the pressing process. Such a connecting element is used in particular in the form of a sleeve on hydraulic pipes, fiber composite profiles, ropes, shaft-hub connections, non-circular profiles and flat components.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and associated drawings.
Es zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Verbindungselements, -
2 eine schematische Darstellung eines Verbindungselements in einer Vorderansicht in einer Ausgangsposition, -
3 eine Detailansicht der Pins in der Ausgangsposition, -
4 eine schematische Darstellung eines Verbindungselements in einer Vorderansicht in einer Endposition, -
5 eine Detailansicht der Pins in der Endposition.
-
1 a sectional view of an embodiment of a connecting element according to the invention, -
2 a schematic representation of a connecting element in a front view in an initial position, -
3rd a detailed view of the pins in the starting position, -
4th a schematic representation of a connecting element in a front view in an end position, -
5 a detailed view of the pins in the final position.
In
Die Hülse
Gemäß
Des Weiteren ist an den Durchgangslöchern
In den
Insbesondere in
Especially in
Die erste und zweite Verliersicherung sind in Form einer Durchmesserverringerung des Durchgangsloches ausgebildet. Des Weiteren weist der Pin
In den
Gemäß
According to
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Grundkörper / HülseBase body / sleeve
- 1a1a
- äußere Mantelflächeouter jacket surface
- 1b1b
- innere Mantelflächeinner jacket surface
- 22
- DurchgangslochThrough hole
- 33
- PinPin code
- 3.13.1
- Spitzetop
- 44th
- StützstrukturSupport structure
- 55
- erste Verliersicherungfirst loss protection
- 66th
- zweite Verliersicherungsecond loss protection
- 77th
- DurchmessererweiterungDiameter expansion
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- GB 2017567 A [0004]GB 2017567 A [0004]
- US 5330236 A [0005]US 5330236 A [0005]
- EP 2998591 A1 [0006]EP 2998591 A1 [0006]
- GB 2017567 [0007]GB 2017567 [0007]
- US 005330236 [0007]US 005330236 [0007]
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