DE3737158A1 - Befestigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem metallischen zweiten Bauteil insbesondere aus Stahl.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch auf eine Be­ festigungsvorrichtung, mit der ein Befestigungselement wie beispielsweise eine Trag- oder Führungsplatte oder dergleichen an einem stählernen Konstruktionsteil wie bei­ spielsweise einem Stahlträger od. dgl. befestigt werden kann.

Es ist bekannt, solche Befestigungselemente an dem tragenden Teil anzuschweißen. Dieses Verfahren ist jedoch einerseits relativ zeitaufwendig und überdies muß eine solche Schweiß­ verbindung vom Fachmann durchgeführt werden.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsvorrichtung zu schaffen, die eine einfache, schnelle und dennoch sichere Verbindung der beiden Bauteile auch durch einen Nicht-Fachmann er­ möglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das erste Bauteil mit einem metallischen Stift insbesondere aus Stahl verbunden oder verbindbar ist, daß das zweite Bauteil eine Öffnung konstanten Querschnitts zur Aufnahme des Stifts aufweist, daß der Stift einen dem ersten Bauteil abgewandten Endabschnitt aufweist, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Öffnung in etwa entspricht, daß der Stift einen sich in Richtung zum ersten Bauteil hin dem Endabschnitt anschließenden, nutförmigen mittleren Abschnitt aufweist, dessen Querschnitt geringer ist als derjenige des Endabschnitts, und daß der Stift einen sich hieran in Richtung zum ersten Bauteil hin anschließenden dritten Abschnitt aufweist, dessen Querschnitt derart größer ist als der Querschnitt der Öffnung, daß beim Eintreiben des Stifts in die Öffnung der dritte Abschnitt des Stiftes eine Verformung des die Öffnung umgebenden Materials des zweiten Bauteils in die durch den mittleren Abschnitt ge­ bildete Nut hinein bewirkt.

Im Falle der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist es zum Verbinden der beiden Bauteile lediglich erforder­ lich, den Stift des einen Bauteils beispielsweise durch kräftige Schläge eines Hammers in die Öffnung des anderen Bauteils einzutreiben. Es wird hierdurch Material des zweiten Bauteils in die Nut des mittleren Abschnitts des Stiftes hinein verformt, wobei der Endabschnitt, der einen größeren Durchmesser als der nutförmige mittlere Abschnitt aufweist, ein Herausziehen des eingetriebenen Stiftes aus der Öffnung des zweiten Bauteils wirksam verhindert. Das in die Nut hinein verformte Material des zweiten Bauteils sorgt somit für eine sichere Verankerung des Stiftes in der Bohrung.

Vorzugsweise ist das zwischen der Nut des Stiftes und der nicht verformten Öffnungswandung des zweiten Bauteils definierte Volumen in etwa gleich demjenigen Ringvolumen, das durch die wirksame axiale Länge des dritten Abschnittes, den Durchmesser des dritten Abschnitts und den Durchmesser der nicht deformierten Öffnungswandung des zweiten Bauteils definiert ist. (Unter wirksamer axialer Länge des dritten Abschnitts wird diejenige Länge verstanden, mit der sich der dritte Abschnitt des Stiftes bei eingetriebenem Stift innerhalb der Öffnung des zweiten Bauteils befindet.) Dieses Merkmal stellt sicher, daß bei eingetriebenem Stift die Nut des Stifts stets im wesentlichen vollständig mit Material des zweiten Bauteils gefüllt ist, wodurch eine besonders sichere Verankerung gewährleistet ist.

Vorzugsweise und in der Regel wird der Stift und die Öffnung axialsymmetrisch auszubilden sein, so daß der Stift ein einfaches Drehteil und die Öffnung eine einfache Bohrung sein kann.

Der mittlere Abschnitt des Stiftes kann beispielsweise als rechteckförmige Nut ausgebildet sein. Vorzugsweise ist er jedoch als ringförmige Hohlkehle ausgebildet, wo­ durch eine besonders gleichmäßige Verformung des Wandungs­ materials der Öffnung in die gesamte Nut gewährleistet ist.

In herstellungstechnisch besonders einfacher Weise wird für den Endabschnitt und den dritten Abschnitt eine zylin­ drische Form gewählt werden, wobei zum erleichterten Ein­ führen des Stiftes in die Bohrung das dem ersten Bauteil abgewandte Ende des Stiftes angefast sein kann.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die axiale Länge des Endabschnitts des Stiftes minde­ stens gleich ist der wirksamen axialen Länge des dritten Abschnittes, was sich auf eine sichere Verankerung des Stiftes in der Öffnung günstig auswirkt.

Das erste Bauteil kann mit dem in die Öffnung des zweiten Bauteils einzutreibenden Stift entweder einstückig oder zweistückig ausgebildet sein. Falls das erste Bauteil und der Stift einstückig ausgebildet sind, so ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das erste Bau­ teil eine dem zweiten Bauteil zugewandte, vorzugsweise rechtwinklig zur Stiftachse angeordnete Anschlagfläche aufweist, über die das erste Bauteil im eingetriebenen Zustand des Stifts am zweiten Bauteil anliegt. Diese An­ schlagfläche verhindert ein unnötig tiefes Eintreiben des Stifts in die Öffnung des zweiten Bauteils.

Sind das erste Bauteil und der Stift zweistückig ausgebil­ det, so ist vorzugsweise vorgesehen, daß das erste Bauteil im eingetriebenen Zustand des Stifts zwischen dem Stift und dem zweiten Bauteil formschlüssig gehalten ist. Hierzu kann in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung der Stift an seinem dem Endabschnitt gegenüberliegenden Ende einen gegenüber dem dritten Abschnitt vergrößerten Kopfabschnitt aufweisen, wobei der erste Bauteil eine Bohrung aufweist, deren Durchmesser dem Durchmesser des dritten Abschnittes des Stifts entspricht. In diesem Fall ist das erste Bau­ teil vor Eintreiben des Stifts lediglich auf den Stift über dessen Endabschnitt aufzuschieben, wobei nach dem Eintreiben des Stifts das erste Bauteil formschlüssig zwischen Kopfabschnitt des Stifts und zweitem Bauteil ge­ halten wird.

Vorzugsweise weist das erste Bauteil eine Bohrung auf, deren Form der Form des Kopfabschnitts des Stiftes ent­ spricht, so daß bei eingetriebenem Stift der Kopf des Stiftes mit der Oberseite des ersten Bauteils bündig ab­ schließt. Der Kopf kann hierbei beispielsweise stufenförmig oder konisch ausgebildet sein.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste Bauteil plattenförmig ausgebildet ist, wobei zumindest zwei gegenüberliegende Schmalseiten des platten­ förmigen Bauteils zum Endabschnitt des Stiftes hin geneigt sind, und daß das zweite Bauteil zumindest im Bereich des ersten Bauteils eine radial zur Bohrung im zweiten Bauteil verlaufende ebene Fläche bildet. Durch eine solche Anordnung wird auf einfache Weise eine schwalbenschwanzartige Führung für ein auf dem plattenförmigen Bauteil gehaltenes und geführtes weiteres Bauteil geschaffen. Das plattenförmige Bauteil kann hierbei insbesondere rechteckförmig oder rund ausgebildet sein.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Er­ findung anhand der Zeichnung näher dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines als Befestigungs­ platte ausgebildeten ersten Bauteils,

Fig. 2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Befesti­ gungsvorrichtung zum Befestigen der in Fig. 1 dar­ gestellten Befestigungsplatte an einem zweiten Bauteil, wobei die Einzelteile vor der Befestigung gezeigt sind,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Befestigungsvorrichtung gemäß Fig. 2, jedoch im verbundenen Zustand,

Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 3 einer alternati­ ven Ausführungsform mit kreisförmiger Befestigungs­ platte und einstückig mit dieser ausgebildetem Stift, und

Fig. 5 ein Detail des Zusammenwirkens des nutförmigen Bereichs des Stiftes mit dem Wandungsmaterial der Bohrung des zweiten Bauteils vor Beginn des Ein­ treibens des Stiftes.

Die im Falle der dargestellten und beschriebenen Aus­ führungsbeispiele als erste Bauteile verwendeten Befesti­ gungsplatten 106, 130 dienen zur Halterung und Führung von nicht näher dargestellten weiteren Bauteilen an Stahl­ trägern 10, wie dies beispielsweise in der deutschen Patent­ anmeldung P 37 21 428.4 im Zusammenhang mit an einem Trag­ gerippe zu befestigenden Fassadenwandfüllungen beschrieben ist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt.

Die Befestigungsplatten 106, 130 können, wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 bis 3 rechteckförmig ausgebildet sein und wie dargestellt an ihren gegenüber­ liegenden Seitenflächen 102, 104 nach unten abgeschrägt sein, so daß sie zusammen mit dem zweiten Bauteil 10 in dem in Fig. 3 dargestellten zusammengebauten Zustand eine schwalbenschwanzartige Führung für ein drittes Bauteil bilden. Im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 ist die Befestigungsplatte 130 rund ausgebildet und die ringförmige Seitenfläche 132 ist ebenfalls nach unten innen abgeschrägt.

Die Befestigungsplatten 106, 130 sind mit einem Stift 108, 134 versehen, der in eine Bohrung 110 des zweiten Bauteils 10 eintreibbar ist und sich hierdurch im zweiten Bauteil 10 selbsttätig verankert. Der Stift kann hierbei mit der Befestigungsplatte einstückig ausgebildet sein, wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4, oder aber der Stift kann mit der Befestigungsplatte im nicht zusammen­ gebauten Zustand lösbar verbindbar sein, wie im Falle der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 bis 3.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 wird die Befestigungsplatte 106 von rechteckförmigem Grundriß und trapezförmigem Querschnitt mittels des separaten Stiftes 108, der in eine Sackbohrung 110 im Bauteil 10 eintreibbar ist, am Bauteil 10 befestigt. Die Befestigungsplatte 106 weist eine zentrale Durchgangsbohrung 114 auf. Die Durch­ gangsbohrung 114 ist zweistufig zylindrisch ausgebildet mit einem oberen, äußeren Bohrungsabschnitt 116 eines ersten Durchmessers und einem unteren, mit dem Bohrungsabschnitt 116 konzentrischen Bohrungsabschnitt 118 mit einem gegenüber dem oberen Bohrungsabschnitt 116 verkleinerten Durchmesser. Bohrungsabschnitte 116 und 118 sind über eine radiale Ring­ fläche 120 miteinander verbunden. Die beiden gegenüber­ liegenden, in Längsrichtung verlaufenden Seitenflächen 102, 104 der Befestigungsplatte 106 sind derart abgeschrägt, daß der breitere Schenkel der trapezförmigen Querschnitts­ konfiguration der Befestigungsplatte dem Bauteil 10 abge­ wandt ist. Weiterhin ist der Bohrungsabschnitt 116 der Durchgangsbohrung 114 der Befestigungsplatte 106 dem Bauteil 10 ebenfalls abgewandt.

Der insgesamt mit der Bezugsziffer 108 bezeichnete Stift ist in axialer Richtung in vier Abschnitte unterteilt, nämlich einen zylindrischen Endabschnitt 122, einen sich hieran anschließenden mittleren Nutabschnitt 124, einen sich hieran anschließenden dritten, zylindrischen Abschnitt 126 und einen sich hieran anschließenden Kopfabschnitt 128. Der Durchmesser des zylindrischen Endabschnitts ent­ spricht dem Durchmesser der Sackbohrung 110, die zur Auf­ nahme des Stiftes 108 dient. Dieser Durchmesser kann etwa 6 mm betragen, bei einer axialen Länge dieses Abschnitts 122 von etwa 2,5 mm. Der Durchmesser des sich hieran an­ schließenden mittleren, nutförmigen Abschnitts 124 ist geringer als der Durchmesser des Abschnitts 122. Die Nut des mittleren Abschnitts 124 weist in etwa einen kreis­ bogenförmigen Querschnitt auf, wobei der minimale Durch­ messer dieses mittleren Abschnitts 124 etwa 5 mm betragen kann, bei einer axialen Länge von etwa 2,5 mm.

Der Durchmesser des zylindrischen dritten Abschnitts 126 ist größer als der Durchmesser der Bohrung 110 und beträgt im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels 7 mm bei einer axialen Länge von 3 mm. Der Durchmesser dieses dritten Abschnitts 126 entspricht dem Durchmesser des unteren Bohrungsabschnitts 118 der Befestigungsplatte 106.

Der Durchmesser des Kopfabschnitts 128 ist größer als der Durchmesser des dritten Abschnitts 126 und kann im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels 10 mm bei einer axialen Länge von 1,5 mm betragen. Der Durchmesser des Kopfabschnitts 128 entspricht dem Durchmesser des oberen Bohrungsabschnitts 116 der Durchgangsbohrung 114 der Be­ festigungsplatte 106 und die axiale Länge dieses Kopfab­ schnitts 128 entspricht der axialen Länge des Bohrungsab­ schnitts 116.

Es ist demnach ersichtlich, daß der Stift 108 derart in die Durchgangsbohrung 114 der Befestigungsplatte 106 ein­ setzbar ist, daß die obere, ebene Fläche des Kopfabschnitts 128 bündig mit der oberen Seite 112 der Befestigungsplatte 106 ist, wobei der dritte Abschnitt 126 in in die Durch­ gangsbohrung 114 eingesetztem Zustand um etwa 1,5 mm über die untere Seite der Befestigungsplatte 106 hervorsteht.

Zur Befestigung der Befestigungsplatte 106 am Bauteil 10 wird zunächst der Stift 108 durch die Befestigungsplatte 106 hindurchgesteckt und dann der Stift 108 in die Sack­ bohrung 110 eingeführt, bis der untere, radiale Endbereich des dritten Abschnitts 126 an der Oberfläche 138 des Bau­ teils 10 im Bereich der Bohrung 110 anliegt. Anschließend wird der Stift 108 mittels geeigneter Werkzeuge soweit in die Bohrung eingetrieben, bis unter gleichzeitiger Anlage der Unterseite des Kopfabschnitts 128 auf der Ringfläche 120 die Unterseite 136 der Befestigungsplatte 106 an der Oberfläche 138 des Bauteils 10 anliegt. Dieser Endzustand ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei wurde das im oberen Randbereich der Sackbohrung 110 befindliche Material durch den in die Bohrung eingetriebenen dritten Abschnitt 126, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der unver­ formten Bohrung 110, derart verformt, daß es in den ur­ sprünglich zwischen dem Nutabschnitt 124 und der Bohrungs­ wandung vorhandenen Raum eingetreten ist und diesen im eingetriebenen Zustand des Stiftes praktisch vollständig ausfüllt. Dieses in die hohlkehlenartige Vertiefung des mittleren Abschnittes hinein deformierte Material sorgt nunmehr für eine sichere Verankerung des Stiftes 108 und somit der Befestigungsplatte 106 am Bauteil 10.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten alternativen Ausführungs­ beispiel ist anstelle der rechteckförmigen Befestigungs­ platte 106 eine in Draufsicht kreisförmige Befestigungs­ platte 130 mit nach unten in Richtung des Stiftes 134 abge­ schrägter Seitenwandung 132 vorgesehen. Weiterhin ist der Stift 134 mit der Befestigungsplatte 130 einstückig ausge­ bildet. Die Form und die Abmessungen des Stiftes 134 ent­ sprechen denjenigen des Stiftes 108, wobei im Falle des Stiftes 134 selbstverständlich kein zusätzlicher Kopfab­ schnitt 128 vorgesehen ist und die axiale Länge des dritten Abschnitts 126 nur etwa 1,5 mm beträgt. Das Befestigen der Befestigungsplatte 130 über den Stift 134 am Bauteil 10 erfolgt in entsprechender Weise, wie sie anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben wurde.

Wie in Fig. 5 dargestellt, kann es besonders zweckmäßig sein, das dem Endabschnitt 122 zugewandte, untere Ende des dritten Abschnitts 126 zu hinterschneiden, so daß die den dritten Abschnitt 126 und den nutförmigen mittleren Abschnitt 124 verbindende Kante 140 zwischen der zylin­ drischen Außenfläche des dritten Abschnitts 126 und der nach innen gerichteten Fläche des nutförmigen mittleren Abschnitts 124 einen spitzen Winkel definiert, wodurch beim Eintreiben des Stiftes in die Bohrung das die Bohrung umgebende Material des Bauteils 10 mittels der Kante 140 eingeschnitten und nach innen in die Nut des mittleren Abschnittes 124 hineingelenkt wird.

Im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele bestehen die Teile der Befestigungsvorrichtung aus Stahl. Es können jedoch auch andere geeignete Werkstoffe ver­ wendet werden, insbesondere auch Kunststoffe oder Metall- Kunststoff-Kombinationen.

Bezugszeichenliste:

 10 Bauteil
102 Seitenflächen
104 Seitenflächen
106 Befestigungsplatte
108 Stift
110 Sackbohrung
112 obere Seite
114 Durchgangsbohrung
116 Bohrungsabschnitt
118 Bohrungsabschnitt
120 Ringfläche
122 Endabschnitt
124 mittlerer Abschnitt
126 dritter Abschnitt
128 Kopfabschnitt
130 Befestigungsplatte
132 Seitenwand
134 Stift
136 Unterseite
138 Oberfläche
140 Kante

Claims (15)

1. Befestigungsvorrichtung zum Verbinden eines ersten Bau­ teils mit einem zweiten Bauteil insbesondere aus Stahl, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das erste Bauteil (106) mit einem metallischen Stift (108) insbesondere aus Stahl verbunden oder verbindbar ist,
• - daß das zweite Bauteil (10) eine Öffnung (110) kon­ stanten Querschnitts zur Aufnahme des Stifts (108) aufweist,
• - daß der Stift (108) einen dem ersten Bauteil (106) abgewandten Endabschnitt (122) aufweist, dessen Quer­ schnitt dem Querschnitt der Öffnung (110) in etwa entspricht,
• - daß der Stift (108, 134) einen sich in Richtung zum ersten Bauteil hin dem Endabschnitt anschließenden, nutförmigen mittleren Abschnitt (124) aufweist, dessen Querschnitt geringer ist als derjenige des Endab­ schnitts (122), und
• - daß der Stift (108, 134) einen sich hieran in Richtung zum ersten Bauteil (106, 130) hin anschließenden dritten Abschnitt (126) aufweist, dessen Querschnitt derart größer ist als der Querschnitt der Öffnung (110), daß beim Eintreiben des Stifts (108, 134) in die Öffnung (110) der dritte Abschnitt (126) des Stiftes eine Verformung des die Öffnung umgebenden Materials des zweiten Bauteils in die durch den mittleren Abschnitt (124) gebildete Nut hinein bewirkt.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zwischen der Nut des Stifts und der nicht deformierten Öffnungswandung des zweiten Bauteils definierte Volumen in etwa gleich ist demjenigen Ring­ volumen, das durch die wirksame axiale Länge des dritten Abschnitts (126), den Durchmesser des dritten Abschnitts und den Durchmesser der nicht deformierten Öffnungswan­ dung des zweiten Bauteils definiert ist.

3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (108) und die Öffnung (110) axialsymmetrisch ausgebildet sind.

4. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt (124) als ringförmige Hohlkehle ausgebildet ist.

5. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (122) zylindrisch ist.

6. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Ab­ schnitt (126) zylindrisch ist.

7. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Endabschnitts (122) mindestens gleich ist der wirk­ samen axialen Länge des dritten Abschnitts (126).

8. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem ersten Bauteil (106) abgewandte Ende des Stifts (108) angefast ist.

9. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (130) mit dem Stift (134) einstückig ausgebildet ist und daß das erste Bauteil (130) eine dem zweiten Bauteil (10) zugewandte, vorzugsweise rechtwinklig zur Stiftachse angeordnete Anschlagfläche (136) aufweist, über die das erste Bauteil (130) im eingetriebenen Zustand des Stifts (134) am zweiten Bauteil (10) anliegt.

10. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (106) und der Stift (108) zweistückig ausgebildet sind und daß das erste Bauteil (106) im eingetriebenen Zustand des Stifts (108) zwischen dem Stift (108) und dem zweiten Bauteil (10) formschlüssig gehalten ist.

11. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stift (108) an seinem dem Endabschnitt (122) gegenüberliegenden Ende einen gegenüber dem dritten Abschnitt (126) vergrößerten Kopfabschnitt (128) auf­ weist und daß das erste Bauteil (106) eine Bohrung (118) aufweist, deren Durchmesser dem Durchmesser des dritten Abschnitts (126) des Stiftes (108) entspricht.

12. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Bauteil (106) eine Bohrung (116) aufweist, deren Form der Form des Kopfabschnitts (128) des Stiftes (108) entspricht.

13. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (106, 130) plattenförmig ausgebildet ist, wobei zumindest zwei gegenüberliegende Schmalseiten (102, 104; 132) des plattenförmigen Bauteils zum Endabschnitt (122) des Stiftes (108, 134) hin geneigt sind, und daß das zweite Bauteil (10) zumindest im Bereich des ersten Bauteils eine radial zur Bohrung (110) im zweiten Bauteil (10) verlaufende ebene Fläche (138) bildet.

14. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bauteile (106, 10; 130, 10) sowie der Stift (108, 134) aus Stahl bestehen.

15. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Endab­ schnitt (122) zugewandte untere Bereich des dritten Abschnitts (126) hinterschnitten ist.