DE202021106327U1 - Tolerance-independent movable hole reinforcement unit for a shield unit, with defined clamping when tightening the screws - Google Patents
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Abstract
Lochverstärkungseinheit (1) für eine Schildeinheit (2), insbesondere für eine Hitzeschutz-Schildeinheit, mit
- einem Scheibenelement (3), welches einen Scheiben-Auflagebereich (3a) aufweist, der zur bereichsweisen Anlage an einer ersten Seite (2a) der Schildeinheit (2) ausgebildet ist; und
- einem Hülsenelement (4), welches einen Hülsen-Auflagebereich (4a) aufweist, der zur bereichsweisen Anlage an einer der ersten Seite der Schildeinheit (2) gegenüberliegenden zweiten Seite (2b) der Schildeinheit (2) ausgebildet ist; wobei
- das Scheibenelement (3) einen Scheiben-Kopplungsteil (3b) aufweist, der ausgebildet ist, von der ersten Seite (2a) her in ein durch die Lochverstärkungseinheit (1) zu verstärkendes Loch (5) der Schildeinheit (2) zu ragen, und
- das Hülsenelement (4) einen Hülsen-Kopplungsteil (4b) aufweist, der ausgebildet ist, von der zweiten Seite (2b) her in das durch die Lochverstärkungseinheit (1) zu verstärkende Loch (5) der Schildeinheit (2) und in das Scheibenelement (3) zu ragen; und
- Scheiben-Kopplungsteil (3b) und Hülsen-Kopplungsteil (4b) ausgebildet sind Scheibenelement (3) und Hülsenelement (4) mechanisch miteinander zu koppeln und jeweils eine sich verjüngende Anlagefläche (3c, 4c) aufweisen, wobei die sich verjüngende Anlagefläche (3c) des Scheiben-Kopplungsteils (3b) einer Mitte (M) des zu verstärkenden Loches (5) im Wesentlichen zugewandt ist und die sich verjüngende Anlagefläche (4c) des Hülsen-Kopplungsteils (4b) der Mitte (M) des zu verstärkenden Loches (5) im Wesentlichen abgewandt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die sich verjüngenden Anlageflächen (3c, 4c) sich in einer Richtung von der ersten Seite (2a) der Schildeinheit (2) zur zweiten Seite (2b) der Schildeinheit (2) im Durchmesser verjüngen, wobei sich die beiden Kopplungsteile (3b, 4b) im Bereich der sich verjüngenden Anlageflächen (3c, 4c) hintergreifen.
Hole reinforcement unit (1) for a shield unit (2), in particular for a heat protection shield unit
- A disc element (3) which has a disc support area (3a) which is designed for area-wise contact with a first side (2a) of the shield unit (2); and
- a sleeve element (4) which has a sleeve support area (4a) which is designed for area-wise contact with a second side (2b) of the sign unit (2) opposite the first side of the sign unit (2); whereby
- the disc member (3) has a disc coupling portion (3b) adapted to protrude from the first side (2a) into a hole (5) of the shield unit (2) to be reinforced by the hole reinforcing unit (1), and
- the sleeve member (4) has a sleeve coupling part (4b) formed to penetrate from the second side (2b) into the hole (5) of the shield unit (2) to be reinforced by the hole reinforcing unit (1) and into the disc member (3) to protrude; and
- Disc coupling part (3b) and sleeve coupling part (4b) are designed to mechanically couple disc element (3) and sleeve element (4) to one another and each have a tapered contact surface (3c, 4c), the tapered contact surface (3c) of the disc coupling part (3b) substantially faces a center (M) of the hole (5) to be reinforced and the tapered abutment surface (4c) of the sleeve coupling part (4b) faces the center (M) of the hole (5) to be reinforced is substantially turned away; characterized in that the tapered bearing surfaces (3c, 4c) taper in diameter in a direction from the first side (2a) of the shield unit (2) to the second side (2b) of the shield unit (2), the two coupling parts ( 3b, 4b) in the area of the tapering contact surfaces (3c, 4c).
Description
Die Offenbarung bezieht sich auf eine Lochverstärkungseinheit für eine Schildeinheit, insbesondere für eine Hitzeschutz-Schildeinheit und/oder eine Schallschutz-Schildeinheit und/oder eine mechanische-Schutz-Schildeinheit und/oder eine elektro-magnetische-Strahlung-Schildeinheit, wie sie im allgemeinen Teil des Hauptanspruchs beschrieben ist.The disclosure relates to a hole reinforcement unit for a shield unit, in particular for a heat protection shield unit and/or a sound protection shield unit and/or a mechanical protection shield unit and/or an electromagnetic radiation shield unit, as specified in the general part of the main claim is described.
Spannungen in Abschirmteilen, d. h. Schildeinheiten wie Schildeinheiten gegen Hitze, Schall, mechanische Kräfte oder elektro-magnetische Strahlung, erfordern oft, gerade im Kraftfahrzeugbereich, eine zusätzliche punktuelle Verstärkung, um thermischen und dynamischen Beanspruchungen standhalten zu können, ganz besonders an Befestigungspunkten. Gleichzeitig befinden sich die Befestigungspunkte für die Schildeinheit oft auf verschiedenen Bauteilen, beispielsweise auf einer Motor- und/oder Auspuffanlage, und weisen verhältnismäßig große Positionstoleranzen auf. Entsprechend werden für bekannte Lochverstärkungselemente oder Lochverstärkungseinheiten in der zugeordneten Schildeinheit oft Langlöcher oder dergleichen vorgesehen, welche ein Verschieben der Lochverstärkungseinheit bei der Montage der Schildeinheit erlauben, um die verhältnismäßig großen Positionstoleranzen ausgleichen zu können. Derartige Lochverstärkungseinheiten lassen sich in dem zugehörigen Loch idealerweise von Hand, also leicht, beispielsweise mit einer Kraft von weniger als 50 Newton, verschieben. Nach der Montage der Schildeinheit an der entsprechenden Anlage, üblicherweise mit einer Schraubverbindung, soll die Lochverstärkungseinheit mit der Schildeinheit so fest verbunden sein, dass im Betrieb keine Geräusche entwickelt werden bzw. keine Schäden entstehen können. Die Schildeinheit darf also nicht locker sein, und gerade nicht mehr leicht verschiebbar sein. Für bestimmte Anwendungen ist jedoch gewünscht, dass die Schildeinheit auch nach der Montage an der Anlage noch relativ zur Anlage verschiebbar bleibt, wenn auch mit größeren Kräften, beispielsweise um thermische Spannungen kompensieren zu können. In diesem Falle treten dann höhere Verschiebekräfte von beispielsweise mehr als 500 Newton auf.Stresses in shielding parts, i. H. Shield units such as shield units against heat, noise, mechanical forces or electromagnetic radiation often require additional punctiform reinforcement, especially in the automotive sector, in order to be able to withstand thermal and dynamic stresses, especially at fastening points. At the same time, the attachment points for the shield assembly are often located on different components, for example on an engine and/or exhaust system, and have relatively large positional tolerances. Correspondingly, for known hole reinforcement elements or hole reinforcement units, oblong holes or the like are often provided in the associated shield unit, which allow the hole reinforcement unit to be moved during assembly of the shield unit in order to be able to compensate for the relatively large positional tolerances. Such hole reinforcement units can ideally be moved by hand in the associated hole, ie easily, for example with a force of less than 50 Newtons. After the shield unit has been mounted on the corresponding system, usually with a screw connection, the hole reinforcement unit should be connected to the shield unit so firmly that no noise is generated during operation and no damage can occur. The shield unit must therefore not be loose and no longer be easily displaceable. For certain applications, however, it is desired that the shield unit can still be displaced relative to the system even after it has been mounted on the system, albeit with greater forces, for example in order to be able to compensate for thermal stresses. In this case, higher displacement forces of, for example, more than 500 Newtons then occur.
Bedingt durch Toleranzen im Aufbau der Schildeinheit mit Lochverstärkung lässt sich bisher mit den bekannten Scheiben und Hülsen als Lochverstärkungseinheit eine reproduzierbare leichtgängige Verschiebbarkeit bei der Montage nicht gewährleisten.Due to tolerances in the structure of the shield unit with hole reinforcement, reproducible, smooth displacement during assembly has hitherto not been possible with the known washers and sleeves as hole reinforcement unit.
So offenbart die
Die
Die
Die
Entsprechend stellt sich die Aufgabe, eine Lochverstärkungseinheit für eine Schildeinheit bereitzustellen, für welche bei der Montage eine leichtgängige, reproduzierbare Verschiebbarkeit, insbesondere eine Verschiebbarkeit mit Kräften von weniger als 50 Newton, bei der Montage gewährleistet werden kann, ohne dabei gleichzeitig nach der Montage zu locker zu sein.Accordingly, the task is to provide a hole reinforcement unit for a shield unit, for which a smooth, reproducible displaceability, in particular a displaceability with forces of less than 50 Newtons, can be guaranteed during assembly without at the same time becoming too loose after assembly to be.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments result from the dependent claims, the description and the figures.
Ein Aspekt betrifft eine Lochverstärkungseinheit für eine Schildeinheit, insbesondere für eine Hitzeschutz-Schildeinheit und/oder eine Schallschutz-Schildeinheit und/oder eine mechanischer-Schutz-Schildeinheit und/oder eine elektro-magnetische-Strahlung-Schildeinheit. Die Lochverstärkungseinheit kann kurz auch als Lochverstärkung bezeichnet werden. Da die im Folgenden beschriebene Lochverstärkungseinheit sich in besonderem Maße für eine definierte Verschiebbarkeit vor bzw. während der Montage als auch nach der Montage eignet, kann sie auch als verschiebbare Lochverstärkungseinheit oder Schiebesitz bezeichnet werden.One aspect relates to a hole reinforcement unit for a shield unit, in particular for a heat protection shield unit and/or a noise protection shield unit and/or a mechanical protection shield unit and/or an electromagnetic radiation shield unit. The hole reinforcement unit can also be referred to as hole reinforcement for short. Since the hole reinforcement unit described below is particularly suitable for defined displaceability before or during assembly and also after assembly, it can also be referred to as a displaceable hole reinforcement unit or sliding fit.
Die Lochverstärkungseinheit weist ein Scheibenelement, welches einen Scheiben-Auflagebereich aufweist, der zur bereichsweisen Anlage an einer Erstseite der Schildeinheit ausgebildet ist, auf, sowie ein Hülsenelement, welches einen Hülsen-Auflagebereich aufweist, der zur bereichsweisen Anlage an einer der ersten Seite der Schildeinheit diametral gegenüberliegenden zweiten Seite der Schildeinheit ausgebildet ist. Erste und zweite Seite der Schildeinheit sind entgegengesetzt orientiert, und zumindest in einer Umgebung des durch die Lochverstärkungseinheit zu verstärkenden Loches der Schildeinheit ist die Schildeinheit bei montierter Lochverstärkungseinheit zwischen Scheibenelement und Hülsenelement angeordnet. Scheiben- und Hülsenelement weisen ein Durchgangsloch auf, durch welches ein Befestigungsmittel wie ein Schraubenelement zum Verschrauben bzw. Befestigen der mit der Lochverstärkungseinheit versehenen Schildeinheit an einer Anlage gesteckt werden kann. Scheiben- und/oder Hülsenelement können aus Metall gefertigt sein. Das Scheibenelement und/oder das Hülsenelement kann jeweils einstückig ausgeführt sein, insbesondere als Biege-Stanz-Teil, bevorzugt aus einem Blech konstanter oder im Wesentlichen konstanter Dicke. Ein Blech, welches beispielsweise beim Bearbeiten angestaucht oder verjüngt wird und so seine Dicke ändert, kann als Blech von im Wesentlichen konstanter Dicke angesehen werden. Die Dicke des Bleches kann beispielsweise im Bereich von 0,5 - 3mm, bevorzugt von 0,8 - 1,5 mm liegen. Die Lochverstärkungseinheit kann vorteilhafterweise zweistückig ausgeführt sein, d. h. aus dem Scheibenelement und dem Hülsenelement bestehen. Dies bringt den Vorteil einer besonders einfachen Fertigung bzw. eines besonders einfachen Aufbaus mit sich.The hole reinforcement assembly includes a disk member having a disk seating area configured for partial abutment against a first side of the shield assembly, and a sleeve member having a bushing seating area adapted for partial abutment against a first side of the shield assembly diametrically opposite second side of the shield unit. First and second sides of the shield unit are oriented oppositely, and at least in a vicinity of the hole of the shield unit to be reinforced by the hole reinforcement unit, the shield unit is arranged between the disc element and the sleeve element when the hole reinforcement unit is mounted. The disk and sleeve elements have a through hole through which a fastening means such as a screw element can be inserted for screwing or fastening the shield unit provided with the hole reinforcement unit to a system. Disk and/or sleeve element can be made of metal. The disc element and/or the sleeve element can each be designed in one piece, in particular as a bent and stamped part, preferably made of sheet metal of constant or essentially constant thickness. A metal sheet that is upset or tapered during processing, for example, and thus changes its thickness, can be regarded as a sheet metal of essentially constant thickness. The thickness of the metal sheet can be, for example, in the range from 0.5 to 3 mm, preferably from 0.8 to 1.5 mm. The hole reinforcement unit can advantageously be made in two pieces, e.g. H. consist of the disk element and the sleeve element. This brings with it the advantage of particularly simple production or a particularly simple structure.
Das Scheibenelement weist einen Scheiben-Kopplungsteil auf, welcher ausgebildet ist, von der ersten Seite her in das durch die Lochverstärkungseinheit zu verstärkende Loch der Schildeinheit zu ragen, und das Hülsenelement weist einen Hülsen-Kopplungsteil auf, der ausgebildet ist, von der zweiten Seite her in das durch die Lochverstärkungseinheit zu verstärkende Loch der Schildeinheit und in oder durch das Scheiben-Kopplungsteil zu ragen. Scheiben-Kopplungsteil und Hülsen-Kopplungsteil sind dabei ausgebildet, Scheibenelement und Hülsenelement mechanisch miteinander zu koppeln, d. h. eine mechanische Verbindung zwischen Scheibenelement und Hülsenelement zu erzeugen und weisen zu diesem Zweck jeweils eine sich verjüngende Anlagefläche auf, wobei die sich verjüngende Anlagefläche des Scheiben-Kopplungsteils im Wesentlichen einer Mitte des zu verstärkenden Loches zugewandt ist und die sich verjüngende Anlagefläche des Hülsenkopplungsteils im Wesentlichen der Mitte des zu verstärkenden Loches abgewandt ist. Entsprechend weisen die Normalenvektoren, welche die Orientierung der konischen Anlageflächen bestimmen, für das Scheiben-Kopplungsteil zur Mitte hin und/oder zur ersten Seite hin, d. h. nach innen, bzw. für das Hülsen-Kopplungsteil von der Mitte fort und/oder zur zweiten Seite hin, d. h. nach außen.The disc member has a disc coupling part formed to project into the hole to be reinforced by the hole reinforcement unit of the shield unit from the first side, and the sleeve member has a sleeve coupling part formed from the second side to protrude into the hole of the shield unit to be reinforced by the hole reinforcement unit and into or through the disk coupling part. The disc coupling part and the sleeve coupling part are designed to mechanically couple the disc element and the sleeve element to one another, i. H. to create a mechanical connection between disc element and sleeve element and for this purpose each have a tapered contact surface, wherein the tapered contact surface of the disc coupling part essentially faces a center of the hole to be reinforced and the tapered contact surface of the sleeve coupling part essentially faces the facing away from the center of the hole to be reinforced. Correspondingly, the normal vectors, which determine the orientation of the conical bearing surfaces, point towards the center and/or towards the first side for the disk coupling part, i. H. inwards, or for the sleeve coupling part away from the middle and/or towards the second side, d. H. outward.
Die sich verjüngenden Anlageflächen verjüngen sich dabei in einer Richtung von der ersten Seite der Schildeinheit zur zweiten Seite der Schildeinheit, d. h. ein Radius und/oder Durchmesser eines jeweiligen mit den sich verjüngenden Anlageflächen bzw. Kopplungsteilen gebildeten Durchgangsloches nimmt entlang der Richtung ab. Das Durchgangsloch der jeweiligen Kopplungsteile ist bevorzugt kreisrund, wobei der Radius in Ebenen parallel zur Haupterstreckungsebene der Auflagebereiche und/oder der mit dieser im Allgemeinen zusammenfallenden Haupterstreckungsebene der Schildeinheit in einer Umgebung des zu verstärkenden Loches gemessen wird. Die beiden Kopplungsteile hintergreifen sich dabei im Bereich der sich verjüngenden Anlageflächen und/oder mit den sich verjüngenden Anlageflächen, so dass eine verliersichere Verbindung von Scheiben- und Hülsenelement erzeugt ist. Die beiden Kopplungsteile koppeln somit die beiden Elemente mechanisch durch ein wechselseitiges Hintergreifen der sich verjüngenden Anlageflächen. Entsprechend ist ein kleinster Radius der sich verjüngenden Anlagefläche des Scheiben-Kopplungsteils bevorzugt kleiner als ein größter Radius der sich verjüngenden Anlagefläche des Hülsen-Kopplungsteils.The tapered abutment surfaces thereby taper in a direction from the first side of the shield unit to the second side of the shield unit, ie a radius and/or diameter of a respective through hole formed with the tapered abutment surfaces or coupling parts decreases along the direction. The through hole of the respective coupling parts is preferably circular, with the radius being measured in planes parallel to the main extension plane of the support areas and/or the main extension plane of the shield unit generally coinciding therewith in a vicinity of the hole to be reinforced. The two coupling parts engage behind one another in the area of the tapering contact surfaces and/or with the tapering contact surfaces, so that a captive connection of disk and sleeve element is created. The two coupling parts thus couple the two Ele mente mechanically by mutually engaging behind the tapering contact surfaces. Correspondingly, a smallest radius of the tapered abutment surface of the disc coupling part is preferably smaller than a largest radius of the tapered abutment surface of the sleeve coupling part.
Das hat den Vorteil, dass Scheiben- und Hülsenelement durch das Hintergreifen verliersicher miteinander verbunden sind, und zugleich ein axiales Spiel der beiden Elemente zueinander gebildet werden kann, wobei die Lochverstärkungseinheit dennoch in axialer Richtung komprimierbar ist. Die Komprimierung in axialer Richtung kann dabei bei der Montage erfolgen, beispielsweise durch ein entsprechendes Schraubenelement bei einem Verschrauben der Schildeinheit durch das von der Lochverstärkungseinheit verstärkte Loch hindurch. Dabei kann durch das axiale Spiel vor bzw. während der Montage eine leichtgängige Verschiebbarkeit gewährleistet werden, welche auch für unterschiedliche Dicken bzw. Toleranzbereiche der Schildeinheit verlässlich erreicht wird, und in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Konfiguration kann auch eine definierte Verschiebbarkeit nach der Montage erreicht werden. Da die geschilderten Eigenschaften unabhängig von der spezifischen Form des zu verstärkenden Loches sind, kann die beschriebene Lochverstärkungseinheit sowohl als einfache Lochverstärkung, beispielsweise in einem genau angepassten kreisrunden Loch, als auch als Schiebesitz, beispielsweise in einem Langloch, angewandt werden. Dies vereinfacht weiter die Produktion. Die identische Lochverstärkungseinheit kann auch flexibel für Schildeinheiten unterschiedlicher Dicken in gewissen Grenzenverwendet werden.This has the advantage that the disk and sleeve elements are captively connected to one another by reaching behind, and at the same time an axial play between the two elements can be formed, with the hole reinforcement unit still being compressible in the axial direction. The compression in the axial direction can take place during assembly, for example by means of a corresponding screw element when the shield unit is screwed on through the hole reinforced by the hole reinforcement unit. The axial play before or during assembly can ensure smooth displaceability, which is also reliably achieved for different thicknesses or tolerance ranges of the shield unit, and depending on the configuration present, defined displaceability can also be achieved after assembly. Since the properties described are independent of the specific shape of the hole to be reinforced, the hole reinforcement unit described can be used both as a simple hole reinforcement, for example in a precisely adapted circular hole, and as a sliding fit, for example in a slot. This further simplifies production. The identical hole reinforcement unit can also be used flexibly for shield units of different thicknesses within certain limits.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfassen oder sind die sich verjüngenden Anlageflächen konische Anlageflächen. Das Verjüngen der Anlagefläche ist dann ein in der axialen Richtung gleichmäßig, idealerweise linear erfolgendes Verjüngen. Das hat den Vorteil, dass Scheiben- und Hülsenteil einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Außerdem lässt sich der Winkel der konischen Anlagefläche und damit die Kopplung sehr gut variabel einstellen.In an advantageous embodiment, the tapering contact surfaces comprise or are conical contact surfaces. The tapering of the contact surface is then a taper occurring uniformly, ideally linearly, in the axial direction. This has the advantage that the disk and sleeve parts can be manufactured easily and inexpensively. In addition, the angle of the conical contact surface and thus the coupling can be adjusted very variably.
Alternativ oder ergänzend weist die sich verjüngende Anlagefläche des Hülsenelements und/oder die sich verjüngende Anlagefläche des Scheibenelements je zumindest eine Rastnase auf oder sind durch eine jeweilige Rastnase gebildet. Die Rastnase kann umlaufend sein, oder es kann ein Element mehrere, mindestens zwei, punktuelle Rastnasen aufweisen. Das Verjüngen der Anlagefläche ist oder umfasst dann ein in der axialen Richtung sprunghaftes Verjüngen. Dabei sind die Rastnasen bevorzugt an einem von dem Auflagenbereich des zugehörigen Scheiben- oder Hülsenelements in der axialen Richtung entfernten Ende des jeweiligen Kopplungsteils angeordnet, bevorzugt an einem weitestentfernten Ende. Mit den Rastnasen können Scheiben- und Hülsenelement nach Art einer Rast- oder Klickverbindung miteinander gekoppelt werden. Das hat den Vorteil, dass die Scheiben- und Hülsenelemente besonders einfach in dem zu verstärkenden Loch montiert werden können.Alternatively or additionally, the tapering contact surface of the sleeve element and/or the tapering contact surface of the disk element each has at least one latching lug or are formed by a respective latching lug. The detent can be circumferential, or an element can have several, at least two, selective detents. The tapering of the contact surface is or then includes a sudden tapering in the axial direction. The latching lugs are preferably arranged on an end of the respective coupling part that is remote from the contact area of the associated disk or sleeve element in the axial direction, preferably on an end that is furthest away. The disc and sleeve element can be coupled to one another in the manner of a latching or click connection with the latching lugs. This has the advantage that the disc and sleeve elements can be mounted particularly easily in the hole to be reinforced.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, in welcher die Rastnase am Scheibenelement als umlaufende Rastnase, das heißt als Rastkragen, ausgeführt ist und am Hülsenelement drei separate Rastnasen vorhanden sind, die als Schnapphaken ausgebildet sein können. Das verringert die Kraft, welche für das Verformen des Hülsenelements, insbesondere für ein elastisches Verformen des Hülsenelements beim Koppeln mit dem Scheibenelement erforderlich ist.An embodiment is particularly advantageous in which the detent on the disc element is designed as a circumferential detent, ie as a detent collar, and there are three separate detents on the sleeve element, which can be designed as snap hooks. This reduces the force required for deforming the sleeve element, in particular for elastically deforming the sleeve element when it is coupled to the disc element.
Entsprechend ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass Scheibenelement und Hülsenelement in einer axialen Richtung des zu verstärkenden Loches, welche mit der axialen Richtung des Durchgangsloches der jeweiligen Elemente zusammenfällt, gegeneinander beweglich durch die beiden Kopplungsteile miteinander gekoppelt sind. Es kann ein kleinster Radius der sich verjüngenden Anlagefläche des Scheiben-Kopplungsteils, der nach innen weisenden bzw. orientierten Mantelfläche des Konus, größer sein, als ein kleinster Radius der sich verjüngenden Anlagefläche des Hülsen-Kopplungsteils, also der nach außen weisenden bzw. orientierten Mantelfläche des Konus. Es ist dann also der kleinste Innendurchmesser des Scheiben-Kopplungsteils größer als der kleinste Außendurchmesser des Hülsen-Kopplungsteils. Alternativ oder ergänzend kann ein größter Radius der sich verjüngenden Anlagefläche des Scheibenkopplungsteils größer sein, als ein größter Radius der sich verjüngenden Anlagefläche des Hülsen-Kopplungsteils. Entsprechend ist dann also der größte Innendurchmesser des Scheiben-Kopplungsteils größer als der größte Außendurchmesser des Hülsen-Kopplungsteils. Dies ist eine besonders einfache und verlässliche Konfiguration, um eine verliersichere Verbindung mit axialem Spiel durch die sich mit den konischen Anlageflächen hintergreifenden Elemente zu erzeugen. Durch die Wahl der Differenzgrößen zwischen den kleinsten bzw. den größten Radien kann im Zusammenspiel mit der unten beschriebenen Neigung der Anlageflächen die Größe des axialen Spiels vorgegeben werden.Accordingly, an advantageous embodiment provides that the disk element and sleeve element are coupled to one another by the two coupling parts so that they can move in opposite directions in an axial direction of the hole to be reinforced, which coincides with the axial direction of the through hole of the respective elements. A smallest radius of the tapering contact surface of the disk coupling part, the inward-pointing or oriented lateral surface of the cone, can be larger than a smallest radius of the tapering contact surface of the sleeve-coupling part, i.e. the outward-pointing or oriented lateral surface of the cone. The smallest inner diameter of the disk coupling part is then larger than the smallest outer diameter of the sleeve coupling part. Alternatively or additionally, a largest radius of the tapered contact surface of the disk coupling part can be larger than a largest radius of the tapered contact surface of the sleeve coupling part. Accordingly, the largest inside diameter of the disk coupling part is then larger than the largest outside diameter of the sleeve coupling part. This is a particularly simple and reliable configuration for creating a captive connection with axial play through the elements engaging behind with the conical contact surfaces. By choosing the difference between the smallest and largest radii, the size of the axial play can be specified in conjunction with the inclination of the contact surfaces described below.
Ist eine Durchgangsöffnung, durch welche das Hülsenelement sich in das Scheibenelement erstreckt, nicht kreisrund, so kann sich Radius bzw. Durchmesser auf einen zugeordneten Pferchkreis beziehen. Analog kann sich im Fall eines nicht kreisrund geformten Kopplungsteils des Hülsenelements Radius bzw. Durchmesser auf einen zugeordneten Hüllkreis beziehen.If a through-opening through which the sleeve element extends into the disc element is not circular, the radius or diameter can refer to an associated inscribed circle. The situation can be analogous in the case of a non-circular coupling part of the sleeve element Refer radius or diameter to an associated enveloping circle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anlageflächen in einer, mehrerer oder allen Schnittebenen parallel zu einer Zentralachse des zu verstärkenden Loches, welche axial und somit senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der Schildeinheit in der Umgebung des Loches verläuft, parallel verlaufen. Die Anlageflächen können auch eben oder im Wesentlichen, d. h. bis auf eine vorgegebene Abweichung, eben sein. Dies vereinfacht die Herstellung der Lochverstärkungseinheit. Alternativ können die Anlageflächen nicht parallel verlaufen und/oder uneben ausgeführt sein.In a further advantageous embodiment it is provided that the contact surfaces in one, several or all sectional planes run parallel to a central axis of the hole to be reinforced, which runs axially and thus perpendicularly to the main plane of extension of the shield unit in the vicinity of the hole. The contact surfaces can also be flat or substantially, d. H. be flat except for a specified deviation. This simplifies the manufacture of the hole reinforcement unit. Alternatively, the contact surfaces may not run parallel and/or be uneven.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Neigung der Anlagefläche des Scheibenkopplungsteils und/oder der Anlagefläche des Hülsen-Kopplungsteils relativ zu der axialen Richtung zwischen 1° und 45° beträgt, bevorzugt zwischen 1° und 25°, besonders bevorzugt zwischen 4° und 10°. Diese Neigung hat sich dabei als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Sicherheit der verliersicheren Verbindung zwischen den beiden Elementen, der bei der Montage erzielbaren Verschiebbarkeit, und der Einfachheit in der Herstellbarkeit herausgestellt.Another advantageous embodiment provides that the inclination of the contact surface of the disk coupling part and/or the contact surface of the sleeve coupling part relative to the axial direction is between 1° and 45°, preferably between 1° and 25°, particularly preferably between 4° and 10°. This inclination has turned out to be particularly advantageous with regard to the security of the captive connection between the two elements, the mobility that can be achieved during assembly, and the ease of manufacture.
Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf eine Schildeinheit mit einer oder mehreren Lochverstärkungseinheiten nach einer der beschriebenen Ausführungsformen, welche in einem oder mehreren entsprechenden zu verstärkenden Löchern der Schildeinheit angeordnet sind. Die Schildeinheit kann eine Dicke zwischen 0,2 mm und 2,5 mm aufweisen, insbesondere zwischen 0,6 mm und 1,7 mm.A further aspect relates to a shield assembly with one or more hole reinforcement units according to any of the described embodiments, which are arranged in one or more corresponding holes of the shield assembly to be reinforced. The shield unit can have a thickness between 0.2 mm and 2.5 mm, in particular between 0.6 mm and 1.7 mm.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Schildeinheit dabei mit einem sich durch zumindest eine der Lochverstärkungseinheiten hindurch erstreckenden Befestigungselement wie einem Schraubenelement, an einem weiteren Bauteil befestigt. Dabei können in einer ersten Konfiguration der Scheiben-Auflagebereich bereichsweise an der ersten Seite der Schildeinheit anliegen und der Hülsen-Auflagebereich bereichsweise an der zweiten Seite der Schildeinheit anliegen, wobei das Scheiben-Kopplungsteil (insbesondere mit einer End-Kantenfläche als Bund des Scheiben-Kopplungsteils) an dem Hülsen-Auflagebereich anliegt, und zwar in einem Bereich des Hülsen-Auflagebereich, welcher grundsätzlich auch zur Anlage an die zweite Seite der Schildeinheit geeignet ist. Der Scheiben-Kopplungsteil kommt somit an den Hülsen-Auflagebereich zum Anschlag und bildet so einen Krafthauptschluss. Die Schildeinheit ist dann im Kraftnebenschluss. Dabei wird in dem Bereich der Schildeinheit, welcher zwischen den beiden Auflagebereichen angeordnet ist, idealerweise das Material der Schildeinheit komprimiert, jedoch nicht vollständig, so dass die Schildeinheit relativ zur Lochverstärkungseinheit für hohe Verschiebekräfte, beispielsweise Verschiebekräfte von mehr als 500 Newton, wie sie durch thermische Spannungen auftreten, verschiebbar bleibt. Entsprechend wird hier vorteilhaft eine Verschiebbarkeit vor bzw. während der Montage durch geringe Kräfte von weniger als 50 Newton und eine Verschiebbarkeit nach der Montage für grö-ßere Kräfte von beispielsweise mehr als 500 Newton erreicht.In an advantageous embodiment, the shield unit is fastened to a further component with a fastening element, such as a screw element, which extends through at least one of the hole reinforcement units. In a first configuration, areas of the disc support area can rest on the first side of the shield unit and areas of the sleeve support area can contact the second side of the shield unit, with the disc coupling part (in particular with an end edge surface as a flange of the disc coupling part ) rests against the sleeve support area, specifically in an area of the sleeve support area which is basically also suitable for contact with the second side of the shield unit. The disk coupling part thus comes to a stop against the sleeve support area and thus forms a main force connection. The shield unit is then in force shunt. Ideally, the material of the shield unit is compressed in the area of the shield unit which is arranged between the two contact areas, but not completely, so that the shield unit can withstand high displacement forces relative to the hole reinforcement unit, for example displacement forces of more than 500 Newtons, such as those caused by thermal Tensions occur, remains shiftable. Accordingly, displaceability before or during assembly is advantageously achieved by small forces of less than 50 Newtons and displaceability after assembly for larger forces of, for example, more than 500 Newtons.
In einer alternativen zweiten Konfiguration liegen der Scheiben-Auflagebereich bereichsweise an der ersten Seite der Schildeinheit an und der Hülsen-Auflagebereich bereichsweise an der zweiten Seite der Schildeinheit, wobei der Scheiben-Kopplungsteil (insbesondere mit der End-Kantenfläche) nicht an dem Hülsen-Auflagebereich anliegt und liegt somit in keinem Bereich des Hülsen-Auflagebereichs an, welcher auch zur Anlage an die zweite Seite der Schildeinheit geeignet ist. Dadurch ist die Lochverstärkungseinheit wie auch in der ersten Konfiguration vor oder bei der Montage gegenüber der Schildeinheit mit geringen Kräften verschiebbar, kann jedoch im Betrieb nach der Montage keine Verschiebekräfte, insbesondere keine durch thermische Verspannungen bedingte Verschiebekräfte ausgleichen, da der Krafthauptschluss in diesem Fall über das Material der Schildeinheit im Bereich zwischen den beiden Auflagebereichen erfolgt. Dies erhöht die Flexibilität des Einsatzbereiches für mehr unterschiedliche Dicken der Schildeinheit. Es wird entsprechend weiterhin durch den durch die Lochverstärkungseinheit vergrößerten Durchmesser die Dauerhaltbarkeit der Befestigung der Schildeinheit an den Bauteilen erhöht.In an alternative second configuration, the disk seating area partially abuts the first side of the shield assembly and the sleeve seating region partially abuts the second side of the shield assembly, with the disk coupling portion (particularly with the end edge face) not abutting the sleeve seating area rests and is therefore not in any area of the sleeve support area, which is also suitable for abutting against the second side of the shield unit. As a result, the hole reinforcement unit, as in the first configuration, can be displaced with little force before or during assembly relative to the shield unit, but cannot compensate for any displacement forces during operation after assembly, in particular any displacement forces caused by thermal stresses, since the main force circuit in this case is via the Material of the shield unit takes place in the area between the two support areas. This increases the flexibility of use for more different thicknesses of the shield assembly. The durability of the attachment of the shield unit to the components is correspondingly further increased by the increased diameter due to the hole reinforcement unit.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Werkzeug für das Herstellen einer Schildeinheit nach einer der beschriebenen Ausführungsformen. Das Werkzeug ist ausgebildet zum Erzeugen der Anlagefläche des Hülsen-Kopplungsteils mit einem Aufbiegen des Hülsen-Kopplungsteils eines in das Werkzeug eingelegten Roh-Hülsenelements durch ein Stempelelement des Werkzeugs bei in das Werkzeug eingelegtem Scheibenelement und in das Werkzeug eingelegter Schildeinheit. Durch das Stempelelement kann das Hülsen-Kopplungsteil somit konisch aufgebogen werden, und damit durch das Aufbiegen die verliersichere mechanische Kopplung oder Verbindung zwischen Scheibenelement und Hülsenelement erzeugt werden. Dafür wird der Hülsen-Kopplungsteil vor dem Aufbiegen, also das Roh-Hülsenelement, durch das Scheiben-Kopplungsteil gesteckt.A further aspect relates to a tool for the production of a sign assembly according to one of the described embodiments. The tool is designed to produce the contact surface of the sleeve coupling part by bending open the sleeve coupling part of a raw sleeve element inserted into the tool by a punch element of the tool with the disk element inserted into the tool and the shield unit inserted into the tool. The sleeve coupling part can thus be bent open conically by the punch element, and thus the captive mechanical coupling or connection between the disk element and the sleeve element can be produced by the bending. For this purpose, the sleeve coupling part is inserted through the disk coupling part before bending open, ie the raw sleeve element.
Entsprechend weist das Stempelelement bevorzugt einen Konus auf, welcher bei dem Aufbiegen an dem Hülsen-Kopplungsteil anliegt, und dessen Neigung in der axialen Richtung der Neigung der konischen Anlagefläche des Hülsen-Kopplungsteils des fertigen Hülsenelementes weitgehend entspricht. Anstelle des Konus kann das Werkzeug zum Aufbiegen des Hülsen-Kopplungsteils auch eine Kugel oder eine -beispielsweise dreiseitige- Pyramide aufweisen. Bevorzugt kann das Werkzeug ausgebildet sein, die konische Anlagefläche durch ein Aufbiegen eines zylindrischen Hülsen-Kopplungsteils des Roh-Hülsenelements, welches nach dem Aufbiegen das Hülsenkopplungsteil mit der konischen Anlagefläche bildet, zu erzeugen.Correspondingly, the stamping element preferably has a cone which bears against the sleeve coupling part when it is bent open, and whose inclination in the axial direction of the inclination of the largely corresponds to the conical contact surface of the sleeve-coupling part of the finished sleeve element. Instead of the cone, the tool for bending open the sleeve coupling part can also have a sphere or a pyramid, for example a three-sided one. The tool can preferably be designed to produce the conical contact surface by bending open a cylindrical sleeve coupling part of the raw sleeve element, which forms the sleeve coupling part with the conical contact surface after bending open.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Werkzeugs entsprechen dabei Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der Lochverstärkungseinheit.Advantages and advantageous embodiments of the tool correspond to advantages and advantageous embodiments of the hole reinforcement unit.
Ein weiterer Aspekt betrifft das Herstellen einer Schildeinheit nach einer der geschilderten Ausführungsformen, wobei zusätzlich zu den Verfahrensschritten, welche für das Werkzeug beschrieben sind, noch ein jeweiliges Einlegen von dem Scheibenelement, der Schildeinheit ohne die Lochverstärkungseinheiten, und dem Roh-Hülsenelement in das Werkzeug umfasst. Auch hier ergeben sich Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen aus den für die anderen Aspekte beschriebenen Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen.A further aspect relates to the production of a shield unit according to one of the described embodiments, which, in addition to the process steps described for the tool, also includes inserting the disk element, the shield unit without the hole reinforcement units, and the raw sleeve element into the tool . Here, too, advantages and advantageous embodiments result from the advantages and advantageous embodiments described for the other aspects.
Die vorstehend in der Beschreibung, auch im einleitenden Teil, genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.The features and feature combinations mentioned above in the description, also in the introductory part, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations, without departing from the scope of the invention. The invention is therefore also to be considered to include and disclose embodiments that are not explicitly shown and explained in the figures, but that result from the explained embodiments and can be generated by separate combinations of features. Versions and combinations of features are also to be regarded as disclosed which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. Furthermore, embodiments and combinations of features, in particular through the embodiments presented above, are to be regarded as disclosed which go beyond or deviate from the combinations of features presented in the back references of the claims.
Anhand der in den nachfolgenden Figuren gezeigten schematischen Zeichnungen soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.The subject according to the invention is to be explained in more detail with reference to the schematic drawings shown in the following figures, without wishing to restrict it to the specific embodiments shown here.
Dabei zeigen:
-
1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Lochverstärkungseinheit, welche in ein zu verstärkendes Loch einer Schildeinheit eingesetzt ist, in einer Schnittdarstellung; -
2 dieAusführungsform von 1 in einem beispielhaften Werkzeug, ebenfalls in einer Schnittansicht; -
3 eine beispielhafte Ausführungsform einer Lochverstärkungseinheit, in einer ersten beispielhaften Montagekonfiguration, in einer weiteren Schnittansicht; -
4 dieLochverstärkungseinheit aus 3 in einer weiteren beispielhaften Montagekonfiguration, ebenfalls in einer Schnittdarstellung; -
5 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Lochverstärkungseinheit, welche in ein zu verstärkendes Loch einer Schildeinheit eingesetzt ist, in einer Schnittdarstellung; und -
6 noch eine beispielhafte Ausführungsform einer Lochverstärkungseinheit, welche in ein zu verstärkendes Loch einer Schildeinheit eingesetzt ist, in einer Schnittdarstellung.
-
1 an exemplary embodiment of a hole reinforcement unit, which is inserted into a hole to be reinforced of a shield unit, in a sectional view; -
2 the embodiment of1 in an exemplary tool, also in a sectional view; -
3 an exemplary embodiment of a hole reinforcement unit, in a first exemplary mounting configuration, in a further sectional view; -
4 thehole reinforcement unit 3 in a further exemplary assembly configuration, also in a sectional view; -
5 another exemplary embodiment of a hole reinforcement unit, which is inserted into a hole to be reinforced of a shield unit, in a sectional view; and -
6 yet another exemplary embodiment of a hole reinforcement unit, which is inserted into a hole to be reinforced of a shield unit, in a sectional view.
In den Figuren sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Scheiben-Kopplungsteil 3b und Hülsen-Kopplungsteil 4b sind dabei ausgebildet, Scheibenelement 3 und Hülsenelement 4 mechanisch miteinander zu koppeln, indem sie sich im Bereich von jeweiligen sich verjüngenden, in diesem Beispiel konischen Anlageflächen 3c, 4c hintergreifen. Die hier konische Anlagefläche 3c des Scheibenkopplungsteils 3 ist dabei der Mittelachse M, welche auch eine axiale Richtung der Lochverstärkungseinheit 1 bestimmt, des zu verstärkenden Loches 5 zugewandt, die hier konische Anlagefläche 4c des Hülsenkopplungsteils 4 der Mittelachse M des zu verstärkenden Loches 5 abgewandt. Die konischen Anlageflächen 3c, 4c verjüngen sich dabei in einer Richtung von der ersten Seite 2a der Schildeinheit 2 zur zweiten Seite 2b der Schildeinheit 2 hin, also vorliegend in positiver y-Richtung. Die die konische Anlageflächen 3c, 4c bildende Verformung an dem Hülsenelement 4 kann alternativ auch nur punktuell erfolgen, sodass in anderen Schnittebenen als der hier gezeigten eine andere Geometrie von Hülsenelement 4 und/oder Scheibenelement 3 vorliegen kann. Insbesondere können also auch nicht-rotationssymmetrische Scheiben- und/oder Hülsenelemente 3, 4 eingesetzt werden, bei denen das für den rotationssymmetrischen Fall Beschriebene nur in einer oder mehreren abzählbar vielen parallel zur Mittelachse M verlaufenden Schnittebenen gilt. Insbesondere kann die konische Anlagefläche 3c rotationssymmetrisch und umlaufend ausgeführt sein und die konische Anlagefläche 4c an genau drei Ausspreizungen des Hülsenkopplungsteils gebildet sein.
Entsprechend ist in der vorliegenden Ausführungsform ein kleinster Radius ri1 der konischen Anlagefläche 4c des Hülsenkopplungsteils 4 kleiner als ein kleinster Radius ri2 der konischen Anlagefläche 3c des Scheibenkopplungsteils 3, und hier auch ein größter Radius ra1 der konischen Anlagefläche 4c des Hülsenkopplungsteils 4 kleiner/gleich als ein größter Radius ra2 der konischen Anlagefläche 3c des Scheibenkopplungsteils 3. So sind hier Scheibenelement 3 und Hülsenelement 4 durch die jeweiligen Kopplungsteile 3b, 4b in einer axialen Richtung, hier der y-Richtung, beweglich miteinander gekoppelt. Die Größe des Spaltes 6 in y-Richtung hängt dabei jedoch auch von einer Dicke d der Schildeinheit 2 ab, wie weiter unten noch gezeigt. Die Neigung α der Anlageflächen 3c, 4c entsprechen hier einem Winkel zwischen 4° und 10°, genauer vorliegend 7°.Accordingly, in the present embodiment, a smallest radius ri1 of the
Die Lochverstärkungseinheit 1 besteht vorliegend aus den beiden Elementen 3 und 4, welche hier jeweils einstückig ausgeführt sind. Scheibenelement 3 und Hülsenelement 4 sind im gezeigten Beispiel als Biege-Stanz-Teil aus einem Blech von im Wesentlichen konstanter Dicke, d. h. bis auf Fertigungstoleranzen konstanter Dicke, ausgeführt.In the present case, the
In
In
In dem in
In den hier gezeigten Ausführungsformen sind die Innenflächen 4e des Durchgangslochs des Hülsenelementes 4 analog zu den konischen Anlageflächen 3c, 4c geneigt, was das Erkennen des Gewindelochs und das Ansetzen des Schraubenelementes 7 mit einer Zentrierspitze bei der Montage erleichtert. Entsprechend kann bei der Montage das Schraubenelement 7 selber genutzt werden, um per Hand das Lochverstärkungselement 1 zu verschieben, wobei das Schraubenelement 7 weder beim Ansetzen noch beim Zentrieren behindert oder beschädigt wird.In the embodiments shown here, the
In
Eine der Mittelachse M zugewandte Innenfläche 4e des Hülsenelements 4 verläuft hier parallel zur Mittelachse M, was durch die Rastnasen 3f, 4f ermöglicht wird. Diese Orientierung der Innenfläche 4e kann bereits vor der Montage des Hülsenelements 4, d.h. vor dem Einschieben des Hülsenelements 4 in das Scheibenelement 3 vorliegen. Entsprechend kann dann das Hülsenelement 4 mit einer ausreichend großen Kraft in negativer y-Richtung in das Scheibenelement eingeklippt werden ohne dass ein spezielles Biege- oder Prägewerkzeug erforderlich ist.An
Die in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification |