DE4327381C2

DE4327381C2 - Lösbares Verbindungselement

Info

Publication number: DE4327381C2
Application number: DE19934327381
Authority: DE
Inventors: Dr Ing Lothar Schulze Herr; Dietmar Gohrbandt Herr
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1993-08-14
Filing date: 1993-08-14
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2013-08-15
Also published as: DE4327381A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein lösbares Verbindungsele ment nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Anwendung finden diese Verbindungselemente für solche Erzeug nisse, die leicht zu demontieren oder remontieren sein sol len, da hierbei ein Trennen der Verbindung ohne Beschädigung der Verbindungselemente zwecks deren Wiederverwendung er wünscht ist. Die Demontage erfolgt in der Weise, daß der Sperrer, also der Riegel oder die Klemme, von Hand oder mit tels Werkzeug zurückgezogen bzw. gelöst wird. Jede Verbindung ist zum Zerlegen des Erzeugnisses also einzeln zu lösen, um die Bauteile zu vereinzeln. Dies bedeutet in der Praxis einen erheblichen Zeitaufwand. Lage und Art der Verbindungsstellen sind zunächst vollständig zu erkennen, ein geeignetes Werk zeug ist auszusuchen und die Verbindungsstellen nacheinander vollständig zu lösen. Wird dabei eine Verbindung übersehen oder deren Wirkungsweise nicht richtig erkannt, sind die be treffenden Bauteile oder Verbindungen bruch- bzw. verformungs gefährdet.

Zur Vereinfachung der Demontage, insbesondere recyclierfähi ger Erzeugnisse, ist in der Literatur bereits vorgeschlagen worden, Verbindungsstellen zu schaffen, die mittels ungerich teter physikalischer Größen (z. B. Druck, Temperatur) lösbar sind. Dadurch könnten nicht nur mehrere Verbindungen eines Produktes, sondern "beliebig" viele Produkte zugleich demon tiert werden (Gehrmann, Franz: "Konstruktion und werterhal tendes Recycling niederwertiger technischer Gebrauchsgüter, dargestellt am Beispiel Haushaltkleinmaschinen" - VDI-Fort schrittsberichte, Reihe 15: Umwelttechnik Nr. 40, Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1986).

In diesem Bericht werden verschiedene Wirkelemente auf ihre Tauglichkeit untersucht, darunter auch Bimetallelemente, Dehn- und Schmelzelemente, Memory-Elemente und Gasblasen. Ein druck empfindliches Verbindungselement, bestehend aus einer elastischen Blase und einem Schnapphaken, ist schematisch darge stellt.

Um ein Lösen einer derartigen Verbindung auch von Hand zu er möglichen, wird eine Reihenverbindung von zwei Schnapphaken vorgeschlagen, deren einer simultan, also durch eine physika lische Größe, und deren anderer sequentiell, also von Hand, lösbar sein soll. Beim Einsatz einer druckabhängigen Gasblase wird noch vorgeschlagen, den Schnapphaken durch sequentiellen Druck auf das Verbindungselement, also wohl durch Zusammen drücken der Blase von Hand, zu lösen.

Eine Verdopplung der Verbindungselemente je Verschlußstelle verteuert und vergrößert das Produkt natürlich und wird des halb kaum Anwendung finden können. Ein manuelles Zusammen drücken einer Gasblase bleibt auf druckabhängige Elemente be schränkt und führt zu Konstruktionen, bei denen die Gasblase von Hand zugänglich sein muß, wobei Fehlgriffe beim Trans port, bei der Bedienung, beim Reinigen usw. dann regelmäßig zum unbeabsichtigten Lösen von Bauteilen führen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verbin dung zu schaffen, die wahlweise sequentiell ("von Hand") als auch simultan (durch Einwirkung einer ungerichteten physika lischen Größe), leicht und sicher zu lösen ist, klein in den Abmessungen, preiswert herstellbar sowie umweltfreundlich zu realisieren ist und in weiten Gebieten der Technik einsetzbar ist. Die Forderung nach einem zusätzlichen Lösen "von Hand" ergibt sich aus den Umständen, daß mitunter nur einzelne Bau teile oder Baugruppen auszuwechseln sind, Anlagen zum simul tanen Lösen nicht vorhanden sind oder das Lösen alterungs- oder verschmutzungsbedingt nicht mehr anders zu bewerkstelli gen ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während in den Ansprü chen 2 bis 14 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Er findung angegeben sind.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 Das Prinzip der Erfindung.

Fig. 2 Ein Verbindungselement unter Verwendung eines Thermobimetallstreifens.

Fig. 3 Ein Verbindungselement unter Verwendung eines Pakets von Thermobimetallscheiben.

Fig. 4 Ein Verbindungselement unter Verwendung eines Bau teils aus einer Formgedächtnislegierung.

Fig. 5 Ein Verbindungselement unter Verwendung einer schmelz baren Masse und einer Schraubenfeder.

Fig. 6 Ein Verbindungselement unter Verwendung einer schmelz baren Masse und einer Blattfeder.

Anhand der Fig. 1 soll zunächst die prinzipielle Wirkungswei se der Erfindung anhand eines Riegelverschlusses gezeigt wer den. Mit 1 ist das Wirkelement symbolisch dargestellt, auf das eine physikalischen Größe Einfluß nehmen kann. Dieses Wirkelement 1 ist in allen Ausführungsbeispielen mit einem Riegel 2 als Sperrer verbunden, der aber auch Teil des Wirk elements 1 selbst sein kann. Das Wirkelement 1 wird von einem Gestell 3 aufgenommen, das mit einem nicht näher dargestell ten Bauteil oder einer Baugruppe eines Erzeugnisses verbunden ist oder Teil dieses Bauteils oder der Baugruppe ist. Der Riegel 2 greift in einen Ausschnitt 4 eines Sperrstücks 5 ein, das mit einem anderen, ebenfalls nicht näher dargestell ten, Bauteil oder einer anderen Baugruppe des Erzeugnisses verbunden ist. Beide Bauteile oder Baugruppen sollen gemäß der Erfindung lösbar so miteinander verbunden sein, daß sie von Hand bzw. mit einem Werkzeug - und damit sequentiell -, aber auch durch eine Änderung einer physikalischen Größe - und damit simultan - zu lösen sind. Beim Verbinden wird das Sperrstück 5 in das Gestell 3 eingeführt, wobei der Riegel 2 selbstfedernd oder gegen ein zusätzliches federndes Element, das auch durch das Wirkelement selbst realisiert werden kann, zunächst zurückgeschoben wird, bis er in den Ausschnitt 4 spürbar eingreift. Das Sperrstück 5 ist dabei selbstpositionierend gestaltet. Das Fügen der Bauteile oder Baugruppen er folgt also mittels einer einfachen und schnell zu realisie renden Snap-in-Verbindung. Die Verbindung wird bei Bedarf von Hand gelöst, indem - z. B. mittels Schraubendreher - das Sperrstück 5 um 90° nach einer Seite gedreht wird. Der Aus schnitt 4 wirkt dabei als Extenter und preßt den Riegel 2 ge gen Federkraft so weit zurück, daß das Sperrstück 5 freigege ben wird. Das zu lösende Bauteil kann nun herausgezogen wer den.

Sollen nun Verbindungen simultan gelöst werden, wird das Er zeugnis einer Änderung der physikalischen Größe unterworfen, die das entsprechende Wirkelement 1 zu beeinflussen vermag. Ist beispielsweise das Wirkelement als elastischer Druckkör per ausgebildet, wird er sich bei äußerlichem Überdruck ver kleinern und bei geeigneter Gestaltung und Befestigung im Ge stell 3 den Riegel 2 zurückziehen. Diese Phase ist in Fig. 1b schematisch dargestellt. Sind mehrere derartige Verbindungs stellen an einem Erzeugnis realisiert, lösen sich alle diese Verbindungen etwa gleichzeitig und das Erzeugnis zerfällt in seine Einzelteile. Eine derartige Anwendung kann zum Recyclen des Erzeugnisses interessant sein, insbesondere dann, wenn viele gleichartige Erzeugnisse zur selben Zeit und am selben Ort anfallen. Das ist bei Firmen, die sich mit dem Wiederver werten von Bauteilen oder Materialien befassen, regelmäßig der Fall. In einer Druckkammer können beliebig viele gleich artige Erzeugnisse in einem Arbeitsgang zerlegt werden. Die einzelnen Verbindungsstellen brauchen dabei weder in ihrer Anzahl und Wirkungsweise, noch an ihrer Position im Erzeugnis bekannt sein. Die Wirkelemente 1 können mechanisch geschützt und optisch verdeckt innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Bei Bauteilen oder Baugruppen, die Verschleißteile sind oder für einen Funktionswechsel des Erzeugnisses austauschbar sein sollen, sollten aber die Sperrstücke 5 für ein Werkzeug er reichbar bleiben, um Teildemontagen zerstörungsfrei vornehmen zu können. Nicht bei jeder Reparatur muß das Gesamtprodukt zerlegt werden und nicht jeder Reparaturbetrieb wird sich bei spielsweise eine Druckkammer anschaffen können.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a ist als Wirkelement 1 ein Bimetallstreifen verwendet worden. Dieser biegt sich bei Er wärmung bis in den Lösebereich so weit aus, daß sich die ver sperrte Fügerichtung des Formschlusses im Ausschnitt 4 öffnet und der das Sperrstück 5 freigegeben wird. Um zu verhindern, daß sich beim Abkühlen des Bimetallstreifens die Verbindung wieder schließt, wird zweckmäßigerweise durch eine Feder 6 das Sperrstück 5 so versetzt, daß der Ausschnitt 4 nicht mehr im Eingriffsbereich des Riegels 2 liegt. Die Phase des Lösens ist in Fig. 2b dargestellt.

In Fig. 3a und 3b wurde der Bimetallstreifen nach Fig. 2a, 2b durch Thermobimetallochscheiben ersetzt. Diese wirken gegen den federbelasteten Riegel 2 bei entsprechender Erwärmung.

Nach den Fig. 4a, 4b arbeitet der vorgespannte Riegel 2 gegen eine leicht schmelzbare Masse als Wirkmedium 1. Bei Er wärmung bis in den Lösebereich schmilzt das eingesetzte Mate rial und die Schraubenfeder kann sich entspannen. Der Riegel 2 wird aus der Schließposition bewegt und der Schluß am Ein schnitt 4 aufgehoben. Als schmelzbare Masse eignet sich je nach Anwendungsbereich des betreffenden Erzeugnisses Wood- Metall oder Hartwachs.

In den Fig. 5a, 5b wird ebenfalls eine schmelzbare Masse eingesetzt. Sie hält im festen Zustand eine Blattfeder mit montiertem Riegel 2 im Schluß mit dem Ausschnitt 4 des Sperr stücks 5. Schmilzt die Masse, entspannt sich die Feder und der Riegel 2 gibt die Verbindung frei.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigen die Fig. 6a, 6b. Als Wirkelement 1 dient eine Formgedächtnislegierung, die bei Erwärmung bis in den Lösebereich sich soweit zusam menzieht, daß der Riegel 2, der mit der Formgedächtnislegie rung verbunden ist, aus seiner Position bewegt wird und den Schluß aufhebt. Während und nach dem Abkühlen ist eine Bau teilentnahme möglich, da der Einwegeffekt bestimmter Formge dächtnislegierungen ausgenutzt werden kann. Die Elastizität für eine Snap-in-Verbindung muß das Sperrstück 5 oder der Riegel 2 aufbringen.

Die Ausführungsbeispiele sollen jeweils nur prinzipielle Mög lichkeiten zur Ausgestaltung der Erfindung darstellen. So muß der Bimetallstreifen nach Fig. 2 nicht einen gesonderten Rie gel tragen, sondern kann selbst abgekröpft sein und somit di rekt in den Ausschnitt 4 eingreifen. Anstelle eines Aus schnittes können diametral im Sperrstück angeordnete Aus schnitte angeordnet sein, anstelle eines Riegels können 2 Riegel arbeiten. Mit Formgedächtnislegierungen lassen sich Konstruktionen verwirklichen, bei denen ein Formgedächtnis stift in eine elastische Gehäusewand eingesetzt ist und mit seinem freien Ende direkt die lösbare Verbindung schafft.

Claims

1. Lösbares Verbindungselement zum zerstörungsfreien Zerlegen eines Erzeugnisses mit einem in einem Gestell geführten Sperr stück, das bei hergestelltem Schluß von einem Sperrer selbst tätig gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrer (2) sowohl mittelbar durch Ausübung einer gerichteten Kraft auf das Sperrstück (5) als auch unmittelbar unter Einwirkung der Änderung einer ungerichteten physikalischen Größe die Auf hebung des Schlusses bewirkt.

2. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1, gekennzeich net durch einen Riegelverschluß, wobei der Sperrer (2) sowohl mittelbar durch Ausübung einer gerichteten Drehkraft um die Längsachse eines rundbolzenförmigen Sperrstücks (5) über ei nen als Exenter wirkenden Einschnitt (4) im Sperrstück (5) als auch unmittelbar unter Einwirkung der Änderung einer un gerichteten physikalischen Größe zurückziehbar ist.

3. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrstück (5) mit zwei gegenüberlie genden Einschnitten (4), kalottenförmigen Einbuchtungen, ei ner Nockenbahn oder dergleichen Mittel Verwendung findet.

4. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sperrstück (5) zwei gegenüberlie gende Sperrer (2) in Wirkverbindung stehen.

5. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des oder der Einschnitte (4) und dergleichen bezüglich der Lage zum Sperrer (2) durch eine Markierung, insbesondere einen für Schraubendreher geeigneten Schlitz, auf der Oberseite des Sperrstücks (5) sinnfällig an gezeigt ist.

6. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück (5) beim Fügen den Schluß selbsttätig und selbstpositionierend unter spürbarem Rasten herstellt.

7. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Sperrer (2) und/oder das Sperrstück (5) federbelastet oder eigenelastisch ist.

8. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gestell (3) zu einem Teil eines Erzeug nisses und das Sperrstück (5) zu einem anderen, mit dem er sten Teil zu verbindenden Teil desselben Erzeugnisses gehört.

9. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als ungerichtete physikalische Größenände rung Unter- oder Überdruck dient, der elastische, gasgefüllte Körper beeinflußt.

10. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als ungerichtete physikalische Größenände rung Übertemperatur dient, die Thermobimetalle, Formgedächt nislegierungen oder leicht schmelzbare Stoffe beeinflußt.

11. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1 und 10, da durch gekennzeichnet, daß ein Thermobimetallstreifen mit sei nem festen Ende am Gestell (3) befestigt ist und mit seinem ausbiegenden Ende mittels einer Abbiegung oder über einen an gefügten Sperrer (2) in das Sperrstück (5) eingreift.

12. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1 und 10, da durch gekennzeichnet, daß das eine Vielzahl von Thermobi metallscheiben gegen einen federbelasteten Sperrer (2) arbei tet.

13. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1 und 10, da durch gekennzeichnet, daß der Sperrer (2) mit einem Körper (1) aus einer Formgedächtnislegierung verbunden ist oder Be standteil dieses Körpers (1) ist.

14. Lösbares Verbindungselement nach Anspruch 1 und 10, da durch gekennzeichnet, daß der Sperrer (2) federnd gegen einen leicht schmelzbaren Körper (1) arbeitet.