DE102020003518A1

DE102020003518A1 - Device and method for fastening at least two components to one another

Info

Publication number: DE102020003518A1
Application number: DE102020003518.3A
Authority: DE
Inventors: Marc Rachner; Amelie Louise Schugt; Florian Metzger; Mara Schmid
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung mindestens zweier Bauteile aneinander, umfassend eine geschlitzte Spreizhülse (3) und einen Schaft (9). Eine Vorrichtung, mit welcher in besonders einfacher Weise zwei Bauteile miteinander in möglichst kurzer Montagezeit lösbar zu verbinden sind, umfasst die Spreizhülse (3) mit federelastischen Wandteilen (5), den in der Spreizhülse (3) geführten Schaft (9), der an einem Ende mit einem Betätigungselement (11) zum Aufspreizen der Wandteile (5) und am anderen Ende mit einem Verbindungselement (19) versehen ist, und ein Spannwerkzeug (21), dass mit dem Verbindungselement (19) zur hubbeweglichen Betätigung des Schaftes (9) zusammenwirkt, wobei die Spreizhülse (3) zur Verbindung der Bauteile (33, 35) durch eine Durchgangsöffnung (37) eines ersten Bauteiles (33) und eine Öffnung (37) eines zweiten dahinterliegenden Bauteiles (35) gesteckt ist und mit einem Anschlag (7) am ersten Bauteil (33) anliegtThe invention relates to a device for fastening at least two components to one another, comprising a slotted expansion sleeve (3) and a shaft (9). A device with which two components can be detachably connected to one another in a particularly simple manner in the shortest possible assembly time comprises the expansion sleeve (3) with resilient wall parts (5), the shaft (9) guided in the expansion sleeve (3) and attached to a End with an actuating element (11) for spreading the wall parts (5) and at the other end with a connecting element (19), and a clamping tool (21) that cooperates with the connecting element (19) for lifting actuation of the shaft (9) , wherein the expansion sleeve (3) for connecting the components (33, 35) is inserted through a through opening (37) of a first component (33) and an opening (37) of a second component (35) behind it, and with a stop (7) rests on the first component (33)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung mindestens zweier Bauteile aneinander, umfassend eine geschlitzte Spreizhülse und einen Schaft sowie ein Verfahren zum Gebrauch der Vorrichtung.The invention relates to a device for fastening at least two components to one another, comprising a slotted expansion sleeve and a shaft, and a method for using the device.

Aus der DE 35 26 784 A1 sind eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bekannt, bei dem ein Spreizdübel verwandt wird, der einen Schaft und eine Spreizhülse beinhaltet, wobei der Schaft am Einschlagende ein Außengewinde trägt und am anderen Ende eine Spreizkontur in Form eines Konus aufweist und wobei die Spreizhülse auf einem spreizkonturnahen Abschnitt geschlitzt ist. Die Spreizhülse ist auf den Schaft gesteckt, bis sie an der Spreizkontur des Schaftes zur Anlage kommt. Beim Einschlagen des Spreizdübels in ein Bohrloch wird die Spreizhülse auf den Durchmesser der Bohrung zusammengedrückt und dadurch so fest im Bohrloch gehalten, dass bei einer am hinteren Ende des Spreizdübels angreifenden Zugbelastung der Konus in die Spreizhülse gezogen und die Spreizhülse dadurch im Bohrloch nach außen gegen die Bohrlochwand gepresst wird. Somit tritt bei Zugbelastung im Bereich der Spreizhülse eine Selbstklemmung ein.From the DE 35 26 784 A1 a device and a method are known in which an expansion dowel is used which includes a shaft and an expansion sleeve, the shaft having an external thread at the drive-in end and an expansion contour in the form of a cone at the other end and wherein the expansion sleeve is close to an expansion contour Section is slotted. The expansion sleeve is pushed onto the shaft until it comes to rest against the expansion contour of the shaft. When the expansion plug is hammered into a borehole, the expansion sleeve is compressed to the diameter of the hole and is thus held so firmly in the borehole that, in the event of a tensile load acting on the rear end of the expansion plug, the cone is pulled into the expansion sleeve and the expansion sleeve is thereby drawn outwards in the borehole against the Borehole wall is pressed. Self-locking occurs when there is tensile load in the area of the expansion sleeve.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befestigung mindestens zweier Bauteile aneinander anzugeben, mit welchen in besonders einfacher Weise zwei Bauteile wieder lösbar miteinander in möglichst kurzer Montagezeit zu verbinden sind.The object of the invention is to provide a device and a method for fastening at least two components to one another, with which two components can be detachably connected to one another again in the shortest possible assembly time in a particularly simple manner.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous developments and refinements. Further features, possible applications and advantages of the invention emerge from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention which are shown in the figures.

Die Aufgabe ist mit einer Vorrichtung dadurch gelöst, die die Spreizhülse mit federelastischen Wandteilen, den in der Spreizhülse geführten Schaft, der an einem Ende mit einem Betätigungselement zum Aufspreizen der Wandteile und am anderen Ende mit einem Verbindungselement versehen ist, und ein Spannwerkzeug umfasst, dass mit dem Verbindungselement zur hubbeweglichen Betätigung des Schaftes zusammenwirkt, wobei die Spreizhülse zur Verbindung der Bauteile durch eine Durchgangsöffnung eines ersten Bauteiles und eine Öffnung eines zweiten dahinterliegenden Bauteiles gesteckt ist und mit einem Anschlag am ersten Bauteil anliegt. Durch die hubbewegliche Betätigung des Betätigungselementes des Schaftes werden je nach Richtung der Betätigung die federelastisch ausgebildeten Wandteile der Spreizhülse geweitet oder wieder zusammengezogen. Dadurch können zwei Bauteile einfach miteinander verbunden oder wieder voneinander gelöst werden. Die Befestigung erfolgt mit einem Handgriff ohne Drehen oder Schrauben und ohne zusätzliches Werkzeug.The object is achieved with a device that comprises the expansion sleeve with resilient wall parts, the shaft guided in the expansion sleeve, which is provided at one end with an actuating element for expanding the wall parts and at the other end with a connecting element, and a clamping tool that cooperates with the connecting element for lifting actuation of the shaft, wherein the expansion sleeve for connecting the components is inserted through a through opening of a first component and an opening of a second component located behind it and rests against the first component with a stop. By actuating the actuating element of the shaft in a movable manner, depending on the direction of actuation, the resilient wall parts of the expansion sleeve are expanded or contracted again. This allows two components to be easily connected to each other or detached from each other again. It is fastened with a handle without turning or screwing and without additional tools.

Vorteilhafterweise ist der Anschlag der Spreizhülse als Ringbund ausgebildet. Durch die Auflage des Ringbundes auf dem Bauteil wird ein Verkanten der Spreizhülse unterbunden, wodurch eine sichere und feste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen gewährleistet wird.The stop of the expansion sleeve is advantageously designed as an annular collar. By placing the collar on the component, tilting of the expansion sleeve is prevented, which ensures a secure and firm connection between the two components.

In einer Ausgestaltung ist das Betätigungselement als Kugelkontur oder Konuskontur des Schaftendes ausgebildet. Dadurch wird ein sicheres Aufweiten der Wandteile während des Befestigungsvorganges ermöglicht.In one embodiment, the actuating element is designed as a spherical contour or a conical contour of the shaft end. This enables the wall parts to be safely expanded during the fastening process.

In einer Variante ist das Betätigungselement einstückig mit dem Schaft verbunden. Der Montagevorgang wird vereinfacht, da weniger Einzelteile benötigt werden.In a variant, the actuating element is connected in one piece to the shaft. The assembly process is simplified because fewer individual parts are required.

In einer Ausführungsform ist das Spannwerkzeug nach Art einer Kniehebelmechanik ausgebildet. Mittels einer solchen Kniehebelmechanik ist das Spannwerkzeug mit nur einem Handgriff einfach zu betätigen.In one embodiment, the clamping tool is designed in the manner of a toggle lever mechanism. By means of such a toggle lever mechanism, the clamping tool can be operated easily with just one movement.

Es ist von Vorteil, wenn die Kniehebelmechanik durch einen zweischenkligen Spannhebel mit exzentrisch liegenden Durchgangsöffnungen gebildet ist, durch die eine Welle durchgesteckt und befestigt ist, welche eine Umgangsbohrung mit Innengewinde aufweist, die mit dem Außengewinde des Schaftes schraubverbindbar ist. Der Spannhebel wirkt somit als Schnellspanner.It is advantageous if the toggle lever mechanism is formed by a two-legged clamping lever with eccentrically located through-openings through which a shaft is inserted and fastened, which has a through-hole with an internal thread that can be screwed to the external thread of the shaft. The clamping lever thus acts as a quick release.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Verbindungselement als Welle in einem die Durchgangsöffnungen aufweisenden Haltering des Spannwerkzeugs befestigbar. Dadurch ist das Verbindungselement fest positioniert, wodurch eine Verschiebung des Verbindungselementes während des Montagevorganges zuverlässig unterbunden wird.In a further embodiment, the connecting element can be fastened as a shaft in a retaining ring of the clamping tool that has the through openings. As a result, the connecting element is firmly positioned, whereby a displacement of the connecting element is reliably prevented during the assembly process.

In einer weiteren Variante weist das Spannwerkzeug einen Handgriff auf, der mit dem Schaft schraub- oder clipverbindbar ist. Durch eine solche kraft- und/oder formschlüssige Verbindung lässt sich das Spannwerkzeug schnell an dem Schaft montieren.In a further variant, the clamping tool has a handle that can be screwed or clip-connected to the shaft. Such a non-positive and / or positive connection enables the clamping tool to be quickly mounted on the shaft.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung mindestens zweier Bauteile aneinander. Bei einem Verfahren, mit welchem in besonders einfacher Weise zwei Bauteile wieder lösbar miteinander in möglichst kurzer Montagezeit zu verbinden sind, wird ein federelastische Wandteile aufweisender Spreizdübel durch eine Durchgangsöffnung eines ersten Bauteiles durchgeführt und in eine Öffnung eines zweiten Bauteiles eingesetzt und ein an einem Schaft befestigtes Betätigungselement in den Spreizdübel eingeführt, wobei anschließend ein Spannwerkzeug an einem dem Betätigungselement entgegengesetzten Ende des Schaftes angreift, wobei bei einer hubbeweglichen Betätigung des Spannwerkzeuges die federelastischen Wandteile des Spreizdübels aufgeweitet werden.Another aspect of the invention relates to a method for fastening at least two components to one another. In a method with which two components can be detached from one another again in the shortest possible assembly time in a particularly simple manner are to be connected, an expanding dowel with resilient wall parts is passed through a through opening of a first component and inserted into an opening of a second component and an actuating element fastened to a shaft is inserted into the expanding dowel, a clamping tool then engaging an end of the shaft opposite the actuating element , the resilient wall parts of the expansion anchor being expanded when the clamping tool is actuated in a stroke-movable manner.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description in which at least one exemplary embodiment is described in detail - possibly with reference to the drawing. Described and / or graphically represented features can form the subject matter of the invention individually or in any meaningful combination, optionally also independently of the claims, and in particular can also be the subject matter of one or more separate applications. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

1 an embodiment of the device according to the invention,
2 an embodiment of the method according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welche zum wieder lösbaren Verbinden von mindestens zwei Bauteilen verwendet wird. Die Vorrichtung 1 besteht aus eine Spreizhülse 3, deren Wandteile 5 in Längsrichtung geschlitzt sind. Die Schlitze können dabei eine unterschiedliche Länge aufweisen. An dem den Schlitzen entgegengesetztem Ende der Spreizhülse 3 ist ein radial verlaufender Ringbund 7 ausgebildet. Einen weiteren Bestandteil der Vorrichtung 1 bildet ein Schaft 9, welcher als Kugelpin ausgebildet ist und an einem Ende eine Kugel 11 oder ein Kegel oder ähnliches mit einem Durchmesser aufweist, welcher den Durchmesser des Schaftes 9 überschreitet. Am anderen Ende ist ein Außengewinde 13 ausgebildet. Dieses Außengewinde 13 wird in ein Innengewinde 15 einer Durchgangsöffnung 17 eines zylinderförmigen Verbindungselementes 19 verschraubt. Dieses Verbindungselement 19 dient zur Befestigung des Schaftes 9 an einem Spannwerkzeug 21, das einen Handgriff 23 aufweist, von welchem zwei Schenkel 25, 27 ausgehen, die sich gegenüberliegen und exzentrisch liegende Durchgangsöffnungen 29, 31 aufweisen, in welche das Verbindungselement 19 eingelegt wird. Die Schenkel 25, 27 sind somit als Halteringe ausgebildet. Das Spannwerkzeug 21 kann aus Kunststoff hergestellt werden, während die Spreizhülse 3, der Schaft 9 und das Verbindungselement 19 aus Metall bestehen. Die Bestandteile der Vorrichtung 1 können aber auch aus anderen Materialien bestehen.In 1 an embodiment of the device according to the invention is shown, which is used for releasably connecting at least two components. The device 1 consists of an expansion sleeve 3 , their wall parts 5 are slotted in the longitudinal direction. The slots can have different lengths. At the end of the expansion sleeve opposite the slots 3 is a radially extending collar 7th educated. Another part of the device 1 forms a shaft 9 , which is designed as a ball pin and a ball at one end 11 or a cone or the like with a diameter which is the diameter of the shaft 9 exceeds. There is an external thread on the other end 13 educated. This external thread 13 is in an internal thread 15th a through opening 17th of a cylindrical connecting element 19th screwed. This connecting element 19th serves to attach the shaft 9 on a clamping tool 21st that one handle 23 has, of which two legs 25th , 27 go out that are opposite and eccentrically located through openings 29 , 31 have in which the connecting element 19th is inserted. The thigh 25th , 27 are thus designed as retaining rings. The clamping tool 21st can be made of plastic, while the expansion sleeve 3 , the shaft 9 and the connecting element 19th made of metal. The components of the device 1 but can also consist of other materials.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Zum Verbinden von zwei übereinanderliegenden Bauteilen 33, 35, wird in deren Durchgangsöffnung 37 die Spreizhülse 3 eingeführt, so dass der Ringbund 7 als Anschlag auf dem oberen Bauteil 33 aufliegt. Alternativ kann die Spreizhülse 3 schon an den Bauteilen 33, 35 befestigt, z.B. an einem der Bauteile angespritzt sein. Anschließend wird der Schaft 9, der über das Verbindungselement 19 mit dem einen Exzenter bildenden Spannwerkzeug 21 verbunden ist, vom Ringbund 7 aus in die Spreizhülse 3 so eingeführt, dass die Kugel 11 über die geschlitzten Wandteile 5 der Spreizhülse 3 hinausragt (2a). Zum besseren Einführen der Kugel 11 kann die Spreizhülse 3 im Bereich der Schlitze etwas angeschrägt sein. Das Spannwerkzeug 21 liegt dabei in einer Ebene mit dem Schaft 9. Wird nun, wie in Fig, 2b gezeigt, das Spannwerkzeug 21 um 90 ° aus der Ebene bewegt (2b), wird der Schaft 9 angehoben und in die Spreizhülse 3 gezogen (Pfeil A), wodurch die Wandteile 5 infolge des Eindringens der Kugel 11 geweitet werden (Pfeil B) und gegen die Bauteile 33, 35 drücken, wie es in 2c durch die Pfeile C verdeutlicht ist. Dadurch wird die Spreizhülse 3 in der Durchgangsbohrung 37 verklemmt und eine feste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen 33, 35 hergestellt.In 2 an embodiment of the method according to the invention is shown. For connecting two stacked components 33 , 35 , is in their passage opening 37 the expansion sleeve 3 inserted so that the collar 7th as a stop on the upper component 33 rests. Alternatively, the expansion sleeve 3 already on the components 33 , 35 attached, for example, be molded onto one of the components. Then the shaft 9 that is about the fastener 19th with the clamping tool forming an eccentric 21st connected, from the ring collar 7th out into the expansion sleeve 3 so introduced that the ball 11 via the slotted wall parts 5 the expansion sleeve 3 protrudes ( 2a) . For better insertion of the ball 11 can the expansion sleeve 3 be slightly beveled in the area of the slots. The clamping tool 21st lies in one plane with the shaft 9 . If now, as shown in Fig, 2b, the clamping tool 21st moved 90 ° out of the plane ( 2 B) , becomes the stem 9 raised and in the expansion sleeve 3 pulled (arrow A), causing the wall parts 5 as a result of the penetration of the ball 11 are widened (arrow B) and against the components 33 , 35 press like it in 2c is illustrated by the arrows C. This causes the expansion sleeve 3 in the through hole 37 jammed and a solid connection between the two components 33 , 35 manufactured.

Sollen diese Bauteile 33, 35 wieder voneinander gelöst werden, wird das Spannwerkzeug 21 wieder in die Ebene, in welcher der Schaft 9 liegt, zurückgeführt, wodurch der Schaft nach unten bewegt und die Kugel 11 wieder über die Spreizhülse 3 hinausragt. Dadurch wird der Druck von den Wandteilen 5 genommen und der Schaft 9 und die Spreizhülse 3 werden aus der Durchgangsöffnung 37 der Bauteile 33, 35 entnommen. Die Bauteile 33, 35 sind somit wieder voneinander gelöst. Die Spreizhülse 3 kann mehrfach verwendet werden.Should these components 33 , 35 are released from each other again, the clamping tool 21st back into the plane in which the shaft 9 is returned, causing the stem to move down and the ball 11 again over the expansion sleeve 3 protrudes. This will take the pressure off the wall parts 5 taken and the shaft 9 and the expansion sleeve 3 are out of the through opening 37 of the components 33 , 35 taken. The components 33 , 35 are thus separated from each other again. The expansion sleeve 3 can be used multiple times.

Die beschriebene Vorrichtung 1 kann sowohl im Automotiv- als auch im Non-Automotiv-Bereich angewendet werden. Im Fahrzeug können durch die einfache Lösbarkeit der Verbindung flexible Gegenstände und Aggregate ein- und ausgebaut werden. Hier bieten sich beispielsweise Fahrersitze, Batterien, Bildschirme, Innenverkleidungsteile und Dachhimmel an. Hinter einem gelochten Boden kann eine Lichteinheit oder eine Belüftung angeordnet werden, wodurch das Fahrzeug stilistisch aufgewertet wird.The device described 1 can be used in both the automotive and non-automotive sectors. Flexible objects and assemblies can be installed and removed in the vehicle thanks to the easy detachability of the connection. Here, for example, driver seats, batteries, screens, interior trim parts and headliners are ideal. A light unit or ventilation can be arranged behind a perforated floor, which enhances the vehicle's style.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 3526784 A1 [0002]

Claims

Device for fastening at least two components to one another, comprising a slotted expansion sleeve (3) and a shaft (9), characterized by the expansion sleeve (3) with resilient wall parts (5), the shaft (9) guided in the expansion sleeve (3), the is provided at one end with an actuating element (11) for spreading the wall parts (5) and at the other end with a connecting element (19), and a clamping tool (21) that with the connecting element (19) for lifting actuation of the shaft (9 ) interacts, the expansion sleeve (3) for connecting the components (33, 35) being inserted through a through opening (37) of a first component (33) and an opening (37) of a second component (35) behind it and with a stop ( 7) rests on the first component (33).

Device according to Claim 1 characterized in that the stop of the expansion sleeve (3) is designed as an annular collar (7).

Device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the actuating element (11) is designed as a spherical contour or conical contour of the shaft end.

Device according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the actuating element (11) is integrally connected to the shaft (9).

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the clamping tool (21) is designed in the manner of a toggle lever mechanism.

Device according to Claim 5 , characterized in that the toggle lever mechanism is formed by a two-legged clamping lever (21) with eccentrically located through openings (29, 31) through which a shaft (19) is inserted and fastened, which has a through-hole (17) with an internal thread (15) , which can be screwed to the external thread (13) of the shaft (19).

Device according to Claim 6 , characterized in that the connecting element (19) can be fastened as a shaft in a retaining ring of the clamping tool (21) which has the through openings (29, 31).

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the clamping tool (21) has a handle (23) which can be screwed or clip-connected to the shaft (9).

Method for fastening at least two components to one another, characterized in that an expanding dowel (3) having resilient wall parts (5) is passed through a through opening (37) of a first component (33) and inserted into an opening (37) of a second component (35) , an actuating element (11) fastened to a shaft (9) is inserted into the expansion plug (3) and then a clamping tool (21) acts on an end of the shaft (9) opposite the actuating element (11), with a stroke-movable actuation of the clamping tool (21) the resilient wall parts (5) of the expansion anchor (3) are expanded.