WO1993017247A1 - Verbindungselement - Google Patents

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WO1993017247A1
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plug
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Horst Lahmann
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MÜLLER-BOYCE, Werner
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    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/004—Sealing; Insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/10—Hollow rivets; Multi-part rivets fastened by expanding mechanically
    • F16B19/1027—Multi-part rivets
    • F16B19/1036—Blind rivets
    • F16B19/1045—Blind rivets fastened by a pull - mandrel or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting

Definitions

  • the invention relates to a connecting element made of a plug-in pin which can be inserted into an opening and which is made of flexible plastic, the plug-in pin having a continuous bore, and a spreader core which can be screwed into the bore and is made of a material of greater strength and which has an external thread at least in sections.
  • Screws and nuts are usually used to connect two or more workpieces. To do this, the connection must be accessible from both sides. In addition, screws and nuts require an even surface. If the screw and nut on the one hand and workpieces on the other hand consist of different metals, electrochemical corrosion can occur.
  • frame dowels Connecting elements of the type described in the introduction are known as so-called frame dowels. They consist of a plastic sleeve slotted on one side and a metallic screw that can be screwed into it
  • Plastic sleeve spreads in the slot area.
  • the object of the invention is to provide a connecting element which is accessible and therefore mountable only from one side of the workpieces to be connected, which can also be used with inclined workpiece supports and which also gives no cause for electrochemical corrosion.
  • the connecting element should also be self-locking and have sealing properties.
  • the socket pin consists of a soft elastic plastic and has a radial ring flange at one end and that the expanding core has a shaft with the external thread and one in the direction of the Has tapered expanding head.
  • the plug pin is inserted into assigned holes in the workpieces to be connected to one another until its radial ring pocket rests on one side of the assigned workpiece.
  • Expanding core is inserted or screwed into the end of the bore opposite the ring flange if it has not already been partially inserted into the associated bore for one-sided use.
  • the tapered expanding head not only exerts an axial contact pressure but also radial forces on the plug pin, so that its soft elastic plastic material is axial
  • the expansion head can have a profile on the face for the attachment of a tool.
  • the shaft of the expanding core can be profiled for the front
  • connection can also be tightened from the side of the ring flange.
  • Special tools for rotating the expanding core can be dispensed with if the shaft of the expanding core has a deformable extension.
  • the bore of the plug pin is cylindrical except for the conical insert and has an internal thread. If greater forces are to be transmitted, then it may be expedient if the plug pin has a threaded bush inserted into the bore and anchored in the flexible plastic. In all cases, the connection between the two workpieces can be easily released by unscrewing the expanding core from the plug pin. The unscrewed expanding core is generally reusable. This does not apply in all cases to the
  • Plug pins made of plastic because this can have permanent deformations. So that the plug pin can be removed from the bores of the workpieces connected to one another without major difficulties, the ring flange should have a chamfer in the transition area to the plug pin, under which a tool (e.g. a cow's foot) is attached and with which the plug pin is removed .
  • a tool e.g. a cow's foot
  • Fig.2 another embodiment of the object of Fig. 1 after
  • the connecting element shown is used to connect two workpieces 1, 2 which have mutually aligned bores 3.
  • the connecting element includes a socket pin 4 made of a flexible plastic and an expanding core 5 made of a material which is harder than that, e.g. B. made of metal.
  • the plug pin 4 has at one end a radial flange 6 for abutment on the associated side of the workpiece 1.
  • the radial flange 6 is chamfered on the side facing the workpiece 1, so that a gap 7 then forms Tool, e.g. B. a cow foot, can be inserted to lift the socket pin 4 to release the connection.
  • the plug pin 4 has a through bore 8 which is provided with an internal thread 9 at least in the area of the radial flange 6 and a section adjoining it.
  • the bore is widened to a conical insertion 10, the thickness of the wall of the externally cylindrical plug pin 4 correspondingly reducing.
  • the expanding core 5 has a shaft 11 with an external thread 12 and at one end of the shaft 11 a spreading head 13 which tapers conically in the direction of the shaft 11.
  • the cone angle of both the expansion head 13 and the insertion end 10 is approximately 30 " in the embodiment shown.
  • the expansion head 13 has a slot 14 on the front side for attaching a tool, for example a screwdriver, and at the end of the shaft 11 there is a profiled recess 15 on the face for the attachment of an Allen key 16.
  • the connecting element according to FIG. 1 is inserted with the expanding head 13 partially screwed into the bore 8, that is to say with the outside of the plug pin 4 still cylindrical, into the mutually aligned bores 3 of the workpieces 1, 2 until the radial flange 6 rests on the outside of the workpiece 1. Then we use the socket wrench 16, which was inserted into the recess 15, to rotate the expanding core until its shaft 11 extends into the region of the radial flange 6 and its expanding head 13 is completely received by the introducer 10 of the bore 8.
  • the material of the plug 4 closes at least partially over the chamfered expansion head 13, which is thereby also secured.
  • the expansion core 5 is screwed into the socket pin 4, it is loaded by both axial and radial forces, so that not only the two workpieces 1, 2 are pressed against one another, but also the material of the socket pin 4 against the insides of the
  • the expanding core 5 can be unscrewed from the plug pin 4 again.
  • the expanding core is generally reusable.
  • the plug pin 4 can be levered out with the aid of a tool which is placed in the gap 7.
  • the radial flange 6 of the socket pin 4 has at least two parallel surfaces for the attachment of a spanner, in order to prevent the socket pin 4 from turning as soon as the expansion head 5 is tightened by means of the socket key 16.
  • the radial flange 6 itself has a correspondingly inclined support surface 21, which prevents the plug pin 4 from rotating. Therefore, the radial flange 6 can be rounded without disturbing edges and kept flat.
  • connection is released after unscrewing the expanding core 5 in that the socket pin 4 is loosened by moving the fastening workpiece back and forth - here the support 22.
  • the same reference numerals designate the same parts.
  • the connection is not yet tightened. H. the expanding core 5 is not yet fully screwed into the socket pin 4.
  • a threaded sleeve 17 is inserted, which is formed in the material of the ring flanges 18
  • Pin 4 is anchored. This version is suitable for the transfer of larger forces.
  • FIG. 3 Another embodiment of the expanding core 5 is shown in FIG. 3.
  • the same reference numerals designate the same parts.
  • an extension 19 which is deformable so that, as in the embodiment shown, it can be deformed to form an eyelet 20 or a differently shaped handle with which the expanding core 5 can be rotated.

Abstract

Es wird ein Verbindungselement aus einem in eine Öffnung einführbaren Steckbolzen (4) aus nachgiebigem Kunststoff vorgeschlagen, wobei der Steckbolzen (4) eine durchgehende Bohrung (8) aufweist, in die ein Spreizkern (5) aus einem Material größerer Festigkeit eindrehbar ist. Der Steckbolzen (4) besitzt an einem Ende einen radialen Ringflansch (6). Der Spreizkern (5) hat einen Schaft (11) mit einem Außengewinde (12) sowie einen in Richtung auf den Schaft (11) konisch zulaufenden Spreizkopf (13). Mittels eines Steckschlüssels (16) kann der Spreizkopf (13) in den Steckbolzen (4) eingezogen werden, wodurch eine sichere und dichte Verbindung hergestellt wird.

Description

Verbindungselement
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement aus einem in eine Öffnung einfahrbaren Steckbolzen aus nachgiebigem Kunststoff, wobei der Steckbolzen eine durchgehende Bohrung aufweist, und aus einem in die Bohrung eindrehbaren Spreizkern aus einem Material größerer Festigkeit, der wenigstens abschnittweise ein Außengewinde aufweist.
Zum Verbinden von zwei oder mehr Werkstücken werden üblicherweise Schrauben und Muttern eingesetzt. Dazu muß die Verbindung von beiden Seiten zugänglich sein. Außerdem benötigen Schrauben und Muttern eine ebene Auflage. Wenn Schraube und Mutter einerseits sowie Werkstücke andererseits aus unterschiedlichen Metallen bestehen, können elektrochemische Korrosionen entstehen.
Verbindungselemente der eingangs beschriebenen Art sind als sogenannte Rahmendübel bekannt. Sie bestehen aus einer einseitig geschlitzten Kunststoffhülse und einer darin eindrehbaren metallischen Schraube, die beim Eindrehen die
Kunststoffhülse im Schlitzbereich spreizt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungselment anzugeben, welches auch nur von einer Seite der zu verbindenden Werkstücke zugänglich und dadurch montierbar ist, welches auch bei schrägen Werkstückauflagen eingesetzt werden kann und außerdem keinen Anlaß für elektrochemische Korrosionen gibt. Das Verbindungselement soll außerdem selbstsichernd sein und dichtende Eigenschaften haben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Steckbolzen aus einem weichelastischen Kunststoff besteht sowie an einem Ende einen radialen Ringflansch aufweist und daß der Spreizkern einen Schaft mit dem Außengewinde sowie einen in Richtung auf den Schaft konisch zulaufenden Spreizkopf aufweist. Zur Montage wird der Steckbolzen in zugeordnete Löcher der miteinander zu verbindenden Werkstücke eingesetzt, bis sein radialer Ringffaπsch an der einen Seite des zugeordneten Werkstückes anliegt. Der
Spreizkern wird, wenn er zu einseitiger Verwendung nicht bereits teilweise schon in die zugeordnete Bohrung eingesetzt ist, in das dem Riπgflansch gegenüberliegende Ende der Bohrung eingeführt bzw. eingedreht. Dabei übt der konisch zulaufende Spreizkopf nicht nur einen achsialen Aπpressdruck sondern auch radiale Kräfte auf den Steckbolzen aus, so daß dessen weichelastisches Kuπststoffmaterial in achsialer
Richtung zusammen- und in radialer Richtung auseinandergepreßt wird, wobei es sich dichtend gegen die Innenseiten der Bohrungen der miteinander zu verbindenden Werkstücke legt. Der Spreizkern wird soweit in die Bohrung eingedreht, bis sein konisch zulaufender Spreizkopf vollständig von der Bohrung aufgenommen ist. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials des Steckboizens schließt sich die
Bohrung mehr oder weniger über dem Spreizkopf, so daß dieser und damit der Spreizkern gesichert im Steckbolzen gehalten ist. Diese Wirkungen können noch verbessert werden, wenn die Bohrung des Steckbolzens ein konisches Einführende als Aufnahme für den Spreizkopf aufweist. Der Konuswinkel des Einführungeπdes und des Spreizkopfes sollte etwa 30* betragen, soweit nicht Werkstoffwahl und
Verwendungszweck einen anderen Winkel bedingen.
Zum Eindrehen des Spreizkerns zwecks Vormontage kann der Spreizkopf stirnseitig eine Profilierung für den Ansatz eines Werkzeuges aufweisen. Zusätzlich oder unabhängig davon kann der Schaft des Spreizkerns stirnseitig eine Profilierung für den
Ansatz eines Werkzeuges aufweisen, so daß im letzteren Fall die Verbindung auch von der Seite des Riπgflansches her angezogen werden kann. Auf besondere Werkzeuge zum Drehen des Spreizkernes kann verzichtet werden, wenn der Schaft des Spreizkernes eine verformbare Verlängerung aufweist.
Je nach den Kräften, die das Verbindungselement übertragen soll, kann es genügen, wenn die Bohrung des Steckbolzens bis auf das konische Einführende zylindrisch ist und ein Innengewinde aufweist. Sollen größere Kräfte übertragen werden, dann kann es zweckmäßig sein, wenn der Steckbolzen eine in die Bohrung eingesetzte und im weichelastischen Kunststoff verankerte Gewindebuches aufweist. ln allen Fällen kann die Verbindung der beiden Werkstücke leicht gelöst werden, indem der Spreizkern aus dem Steckbolzen wieder herausgedreht wird. Der herausgedrehte Spreizkern ist im allgemeinen wiederverwendbar. Das gilt nicht in allen Fällen für den
Steckbolzen aus Kunststoff, weil dieser bleibende Verformungen aufweisen kann. Damit der Steckbolzen ohne größere Schwierigkeiten aus den Bohrungen der miteinander verbundenen Werkstücke entfernt werden kann, sollte der Ringflansch im Übergangsbereich zum Steckbolzen eine Anschräg üng aufweisen, unter der ein Werkzeug (z. B. ein Kuhfuß) angesetzt wird und mit dem der Steckbolzen ausgehebeit wird.
Im folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert; es zeigen:
Fig.1 : schematisch einen Achsialschnitt durch ein Verbindungselement im montierten Zustand,
Fig.2: eine andere Ausführung des Gegenstandes nach Fig. 1 nach dem
Einstecken,
Flg.3: teilweise eine andere Ausführung des Gegenstandes nach Fig. 1.
Das dargestellte Verbindungselement dient zum Verbinden von zwei Werkstückenn 1 ,2 die miteinander fluchtende Bohrungen 3 aufweisen. Zum Verbindungselement gehören ein Steckbolzen 4 aus einem weichelastischen Kunststoff und ein Spreizkern 5 aus einem dem gegenüber härteren Material, z. B. aus Metall.
Der Steckbolzen 4 besitzt an einem Ende einen Radiaiflansch 6 zur Anlage an der zugeordneten Seite des Werkstücks 1. Der Radialflansch 6 ist an der dem Werkstück 1 zugewandten Seite abgeschrägt, so daß in den dann entstehenden Spalt 7 ein Werkzeug, z. B. ein Kuhfuß, eingeführt werden kann um den Steckbolzen 4 zum Lösen der Verbindung auszuhebein. Im übrigen weist der Steckbolzen 4 eine durchgehende Bohrung 8 auf, die zumindest im Bereich des Radialflansches 6 und einem daran anschließenden Abschnitt mit einem Innengewinde 9 versehen ist. An dem dem Radialflaπsch 6 gegenüberliegenden Ende ist die Bohrung zu einem konischen Einführende 10 erweitert, wobei sich die Dicke der Wandung des außen zylindrischen Steckbolzens 4 entsprechend verringert.
Der Spreizkern 5 weist einen Schaft 11 mit Außengewinde 12 sowie an einem Ende des Schaftes 11 einen Spreizkopf 13 auf, der sich in Richtung auf den Schaft 11 konisch verjüngt. Der Konuswinkel sowohl des Spreizkopfes 13 als auch des Einführendes 10 beträgt bei der dargestellten Ausführung ca. 30". Im übrigen weist der Spreizkopf 13 stirnseitig eine Schlitz 14 zum Ansatz eines Werkzeuges, z. B. eines Schraubendrehers auf, und am Ende des Schaftes 11 befindet sich stirnseitig eine profilierte Ausnehmuπg 15 für den Ansatz eines Inbus-Schlüssels 16.
Das Verbindungselement gemäß Fig 1 wird bei teilweise in die Bohrung 8 eingedrehtem Spreizkopf 13, also mit noch zylindrischer Außenseite des Steckbolzens 4, in die miteinander fluchtenden Bohrungen 3 der Werkstücke 1 ,2 eingeführt, bis der Radialfiansch 6 auf der Außenseite des Werkstückes 1 aufliegt. Dann wir mit Hilfe des Steckschlüssels 16, der in die Ausnehmung 15 eingeführt wurde, der Spreizkern soweit gedreht, bis sein Schaft 11 sich bis in den Bereich des Radialflansches 6 erstreckt und sein Spreizkopf 13 vollständig von dem Einführende 10 der Bohrung 8 aufgenommen ist.
Dann schließt sich das Material des Steckboizens 4 zumindest teilweise über dem angefasten Spreizkopf 13, der dadurch auch gesichert ist. Beim Eindrehen des Spreizkerns 5 in den Steckbolzen 4 wird dieser sowohl durch axiale als auch durch radiale Kräfte belastet, so daß nicht nur die beiden Werkstücke1,2 gegeneinander gedrückt, sondern auch das Material des Steckbolzens 4 gegen die Innenseiten der
Bohrung 3 gepreßt wird. Es entsteht eine sichere und dichte Verbindung. Zum Lösen der Verbindung kann der Spreizkern 5 wieder aus dem Steckbolzen 4 herausgedreht werden. Der Spreizkern ist im allgemeinen wiederverwendungsfähig. Der Steckbolzen 4 kann mit Hilfe eines Werkzeuges, welches im Spalt 7 angesetzt wird, ausgehebelt werden. Bei ebener Auflage (Fig.1) weist der Radialflansch 6 des Steckbolzens 4 mindestens zwei parallele Flächen zum Ansatz eines Maulschlüssels auf, um das Mitdrehen des Steckbolzens 4 zu verhindern, sobald der Spreizkopf 5 mittels des Steckschlüssels 16 angezogen wird.
Bei schräger Auflage (Fig.2) weist der Radialflansch 6 selbst eine entsprechend schräge Auflagefläche 21 auf, wodurch das Mitdrehen des Steckbolzens 4 konstruktiv verhindert wird. Deshalb kann auch der Radialflansch 6 ohne störende Kanten gerundet sein und flach gehalten werden.
Die Verbindung wird nach dem Herausdrehen des Spreizkerns 5 dadurch gelöst, daß der Steckbolzen 4 durch Hin- und Herbewegen des befestigenden Werkstückes - hier Stütze 22 - gelockert wird.
Bei der in Fig 2 dargestellten Ausführung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Die Verbindung ist noch nicht angezogen, d. h. der Spreizkern 5 ist noch nicht vollständig in den Steckbolzen 4 eingedreht. In die Bohrung 8 des Steckbolzens 4 ist eine Gewindehülse 17 eingesetzt, die über angeformte Ringflansche 18 im Material des
Steckbolzens 4 verankert ist. Diese Ausführung eignet sich zur Übertragung größerer Kräfte.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführung des Spreizkerns 5 wiedergegeben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile. An den Schaft 11 des Spreizkerns 5 schließt sich eine Verlängerung 19 an, die verformbar ist, so daß sie, wie bei der dargestellten Ausführung, zu einer Öse 20 oder einer anders geformten Handhabe verformt werden kann, mit der der Spreizkem 5 gedreht werden kann.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verbindungselement aus einem in einer Öffnung, eϊnführbaren Steckbolzen aus nachgiebigem Kunststoff, wobei der Steckbolzen eine durchgehende Bohrung aufweist, und aus einem in die Bohrung eindrehbaren Spreizkern aus einem Material größerer Festigkeit, der wenigstens abschnittweise ein Außengewinde aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckboizen (4) aus einem weichelastischem Kunststoff besteht, sowie an einem Ende einen radialen Ringfiansch (6) aufweist und daß der Spreizkern (5) einen Schaft (11) mit dem Außengewinde (12) sowie einen in Richtung auf den Schaft (11) konisch zulaufenden Spreizkopf (13) aufweist.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (8) des Steckbolzens (4) ein konisches Einführende (11) als Aufnahme für den Spreizkopf (13) aufweist.
Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführende (10) und der Spreizkopf (13) einen Konuswinkel von etwa 30" aufweisen.
4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprefzkopf (13) stirnseitig eine Profilierung (14) für den Ansatz eines Werkzeuges aufweist, sowie eine Fase für die Sicherung des Spreϊzkerns (5) aufweist.
5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (11) des Spreizkerns (5) stirnseitig eine Profilierung (15) für den Ansatz eines Werkzeuges (16) aufweist.
6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei ebener Auflage des Steckboizens (4) der
Radialflansch 6 mindestens zwei radiaiparallele Flächen zum Ansatz eines Werkzeuges, das eine Drehung verhindert, aufweist.
7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei schräger Auflage der Radialflansch (6) unterseitig eine adäquate Auflage, die konstruktionsbedingt eine Drehung verhindert, aufweist.
8. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (8) des Steckbolzens (4) bis auf das konische Einführende (10) zylindrisch ist und ein Innengewinde (9) aufweist.
9. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckbolzen (4) eine in die Bohrung (8) eingesetzte und im weichelastischen Kunststoff verankerte Gewindehülse (17, 18) aufweist.
10. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Ringflansch (6) im Übergangsbereich zum Steckbolzen eine Anschrägung aufweist.
11. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (11) des Spreizkerns (5) eine verformbare Verlängerung (19, 20) aufweist.
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