DE3212160A1

DE3212160A1 - Verbindungselement mit clipswirkung

Info

Publication number: DE3212160A1
Application number: DE19823212160
Authority: DE
Inventors: Hans-Hellmut Dipl Ing Ernst
Original assignee: Individual
Current assignee: Ernst Hans-Hellmut Dipl-Ing 2070 Ahrensburg
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1983-10-06

Description

Verbindungselement mit Clipswirkung
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement mit Clipswirkung zum Ausüben einer Zusammenhaltkraft auf zu verbindende Flächen nach Eindrücken in eine Bohrung. Die Zusammenhaltkraft wirkt zwischen einem als Flansch ausgebildetem Kopfteil und mindestens einem federelastischen Sperrelement, welches einstückig mit dem Verbindungselement verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement, das als "Rohrclipsniet" bezeichnet werden kann, ist für den Einsatz in der Großserie vorgesehen, wo relativ konstante Klemmlängen (Dicke der zu verbindenden Teile) in großer Anzahl vorliegen, also vorzugsweise im Fahrzeugbau und in weiten Bereichen des Maschinenbaues.
Die derzeitigen Verbindungselemente sind fast ausschließlich für große Kraftübertragungn ausgelegt. Sie sind massiv und relativ schwer. Auch ist die Montage z. T. recht aufwendig, wie z. B. bei Schrauben und Nieten und somit in der Gesamtkalkulation relativ teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für alle jene Verbindungsfälle, bei denen ein Maximum an Kraftübertragung nicht gefordert wird und wo die Klemmlangen relativ konstant in großer Anzahl vorliegen, ein einfaches Verbindungssystem zu schaffen, das leicht und billig ist und sich auf einfachste Weise montieren läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in großer Stückzahl auf Automaten spanlos gefertigter Blechkörper so gestaltet ist, daß er zwischen einem als vorzugsweise federelastischen Flansch ausgebildeten Kopfteil und einstückig aus dem Blechkörper geformten federelastischen Sperrelementen die Bauteile verspannt.
Dabei kann die Ausgestaltung der Spannelemente so geschehen, daß eine lösbare Verbindung entsteht, also ein Demontage des Verbindungselementes möglich ist, oder aber ein unlösbare Verbindung entsteht.
Die Kraftübertragungsfähigkeit kann erheblich gesteigert werden, sowohl in Längs- als auch in Querrichtung, wenn in das hohle Verbindungselement ein Spannstift oder ein Bolzen eingetrieben wird.
Das Verbindungselement ist sowohl für eine halbautomatische Montage mit einem erfindungsgemäßen Handhabungsgerät geeignet, als auch für eine automatische Montage in einer entsprechend ausgestatteten Montagestation, beispielsweise am Band einer Automobilfertigung.
In den Darstellungen sind einige Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 Verbindungselement mit flachem Kopf Fig. 2 Verbindungselement mit vorgespanntem Kopf, geschlossenem Boden und eingesetztem Spannstift Fig. 3 Verbindungselement für ein unlösbare Verbindung Fig. 4 Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit Fig. 5 Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit Fig. 6 Mögliche Ausführungsformen des Kopfbereiches Fig. 7 Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit Fig. 8 Eine Ausführungsform in Kunststoff Fig. 9 Verschiedene Ausführungsformen der Mantelfläche Fig. 10 Ein Handhabungsgerät für ein halbautomatische Montage In Fig. 1 ist eine Variante des Rohrclipsnietes mit flacher Kopfausführung dargestellt. Die Zusammenhaltkraft wird von dem Sperrelement 5 aufgebracht, welches durch eine geeignete Werkstoffwahl federelastisch arbeitet Beim Eindrücken in die Bohrung 43 verbiegen sich die Spannelemente 5 über die Führungsschräge 6 zunächst in den Innenraum. Hat das Element seine Endstellung erreicht, spreizen die Spannelemente 5 auseinander.
Von der rechten Seite her ist eine Demontage der Verbindung leicht möglich; von links nur bedingt und abhängig von dem Winkel der Klemmschrägen 7.
In Fig. 2 ist ein Element mit geschlossener Bodenfläche 12 und konischem Kopfteil 3 dargestellt, in das ein Spannstift 49 eingesetzt wurde. Dadurch wird die Kraftübertragungsfähigkeit erheblich gesteigert. Vom Bodenblech her (links) ist eine Demontage nicht mehr möglich, von der Kopfseite her nur bedingt.
Die Fig. 3 zeigt eine von der Kopfseite her unlösbare Verbindung. Nach dem Eindrücken des Elementes 1 spreizen die Sperrelemente 5 auseinander und die Sperrkopfzonen 8 erzeugen gemeinsam mit dem Kopfteil 3 die Klemmwirkung.
Da dieses gerade ausgeführte Sperrelement 5 sehr steif ist und keine Ausgleichsmöglichkeit ergibt, wird die Vorspannkraft und der Toleranzausgleich für die Klemmhöhe durch die konische Ausführung des Kopfteiles 3 realisiert. Die Differenz von Kopfhöhe 9 und Materialdicke 10 ergibt das mögliche Ausgleichsspiel.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit mit einer umlaufenden Klemmschrägen 16 dargestellt. Die notwendige Federelastizität wird hier durch Langlöcher 17 erreicht. Eine Demontage ist nur durch Zerstörung des Elementes 1 möglich.
In Fig. 5 sind die Langlöcher als bis zur Öffnung 11 durchgehende Schlitze 18 ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine geringe Eindrückkraft. Das Element 1 weist zusätzliche in den Innenraum 32 ragende Ausklinkungen 20 auf. Dies ist vorteilhaft als zusätzliche Führung auf der Magazinstang 35, zur Abstützung beim Einschrauben einer Gewindeschraube, zur Handhabung beim automatischen oder halbautomatischen Montagevorgang oder als Demontagehilfe. An der Außenkante des Kopfteiles 3 ist eine Anschrägung 21 vorgesehen, die ebenfalls als Demontagehilfe bei Verwendung eines Schraubenziehers gedacht ist.
Die Fig. 6 zeigt zwei Ausführungsformen des als Flansch ausgebildeten Kopfteiles 3. Der vollwandige Flansch 22 unterscheidet sich von dem sternförmigen Flansch 23 in der Weichheit, d. h. in der Höhe der Vorspannkraft.
Fig. 7 zeigt eine Sonderausführung des Elementes 1. Es weist eine entsprechend der Gewindesteigung verwundene Öffnung 11 auf, in die eine Schraube eingedreht werden kann mit entsprechenden Ausklinkungen 20 zur Führung und Stützung der Schraube und außerdem Einkerbungen 33. Diese sind zur Verbesserung der Haltefunktion des Elementes 1 in der Montagestellung 46 auf dem Handhabungsgerät 50 geeignet. Die Spreizstützen 44 können dahinterfassen und somit eine bessere Fixierung des Elementes 1 erreichen.
Die Fig. 8 zeigt eine von den vorhergehenden Ausführungsformen abweichende Variante in Kunststoff. Nach dem Eindrücken in die Bohrung kann der angespritzte Bolzen 47 in den Innenraum 32 eingeschlagen werden. Dabei bricht die Sollbruchstelle 48. Die Verbindung ist von der Kopfseite her ohne Zerstörung nicht lösbar.
Die Figuren 9 zeigen mehrere Ausführungsformen der Gestaltung der Mantelflächen in Blech. Dabei sind die Varianten a, b und d relativ steif, da sie keine Verformung des Durchmesser zulassen Die anderen Varianten dagegen können sich beim Eindrücken in eine Bohrung 43 elastisch zusammendrücken und so eine Montage mit geringerem Kraftaufwand ermöglichen. Die Variante f weist einen rechteckigen Querschnitt auf fur den Einsatz in gestanten Bohrungen 43'. So sind auch vieleckige Ausführungen möglich.
Die Fig. 10 zeigt ein Handhabungsgerät für die halbautomatische Montage.
Auf einer Magazinstange 35 sind mehrere Verbindungselemente 1 aufgereiht.
Beim Einführen des jeweils vordersten Elementes 1 in die Bohrung 43 wird aufgrund des Widerstandes aus den Sperrelementen 5 zunächst der Griff gegen die Kraft der Druckfeder 41 in Richtung Bohrung gedrückt. Kurz vor Block der Feder springt die Klinke 38, belastet durch die Feder 37, einen Zahn 36 weiter. Ist die Druckfeder 41 zu Block, wird das Element 1 per Handkraft in die Bohrung 43 voll eingedrückt und die Sperrelemente 5 kommen zum Tragen.
Beim Herausziehen des Handhabungsgerätes 50 schiebt jetzt die sich entspannende Druckfeder 41 das nächste Elemnt 1 auf die Spitze der Magazinstange 35 in die Montageposition 46. Der nächste Verbindungsvorgang kann beginnen.
Bezeichnungen Verbindungselement / Blech 101 Verbindungselement / Kunststoff 2 topfförmiger Blechkörper 3 Kopfteil 4 Mantelfläche 5 Sperrelement 6 Führungsschräge 7 Klemmschräge 8 Sperrkopfzone 9 Kopfhöhe 10 Materialdicke 11 Öffnung 12 Bodenfläche 13 Radius 14 konische Aufweitung 15 Einführschräge 16 Klemmschräge 17 Langloch 18 Schlitz 19 Schaftbereich 20 Ausklinkung 21 Anschrägung 22 voliwandiger Flansch 23 sternförmiger Flansch 24 Ausnehmung 25 geschlossene Mantelfläche 26 geschlitzte Manteliläche 27 Stoßkante 28 Schlitz 29 Überlappung 30 Schräge 31 rechteckiger Querschnitt 32 lnnenraum 33 Einkerbung 34 Griff 35 Magazinstange 36 sägezahnartige Vorsprünge 37 Feder 38 Klinke 39 Griffkopf 40 Topf 41 Druckfeder 42 Scheibe 43 Bohrung 44 Spreizstützen 45 Stangenspitze 46 Montagestellung 47 angespritzter Bolzen 48 Sollbruchstelle 49 Spannstift 50 Handhabungsgerät 51 Klemmhöhe Leerseite

Claims

Patentansprüche Verbindungselement mit Clipswirkung aus dünnwandigem Blech zum Ausüben einer Zusammenhaltekraft auf vorzugsweise flächige Bauteile, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein durch spanlose Verformung hergestellter topfförmiger Blechkörper (2) ein als Flansch ausgebildetets Kopfteil (3) aufweist und mindestens ein einstückig aus der Mantelfläche (4) herausgearbeitetes federelastisches Sperrelement (5), das je nach Ausgestaltung eine lösbare und unlösbare Verbindung ermöglicht.
2. Verbindungselement nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Sperrelement (5) aus einer leicht ansteigenden Führungsschrägen (6) und einer Klemmschrägen (7) mit einem Winkel zwischen ca. 30° und 60°gebildet wird.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Sperrelement (5) aus einer Führungsschrägen (6) und einer sich direkt daran anschließenden Sperrkopfzone (8) gebildet wird.
4. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (3) zur Erzeugung einer Vorspannung konisch überbogen ist und eine Höhe (9) aufweist, die größer ist als die Materialdicke (10).
5. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenbereich eine Öffnung (11) aufweist
6. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenbereich eine geschlossene Bodenfläche (12) aufweist
7. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur leichten Einführung in eine Bohrung der Ubergang vom Mantelbereich in den Bodenbereich mit einem Radius (13) oder einer Fase versehen ist.
8. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (4) eine konische Aufweitung (14) aufweist, die aus einer flachen Einführungsschrägen (15) und einer kurzen Klemmschrägen (16) mit einem Winkel von ca. 30° bis 60° besteht.
9. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (4) mit Langlöchern (17) versehen ist.
10. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (4) einseitig offene Schlitze (18) aufweist, die vom Schaftbereich (19) bis in die Öffnung (11) reichen.
11. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schaftbereiches (19) Ausklinkungen (20) vorgesehen sind, die in den Innenraum (32) ragen und daß im Bodenbereich Einkerbungen (33) ausgebildet sind.
12. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (3) zur Erleichterung der Demontage eine Anschrägung (21) aufweist
13. Verbindugnselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) so ausgebildet ist, daß mit einem Gang tragend eine Gewindeschraube eingeschraubt werden kann. (Fig. 7).
14. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfbereich (3) als vollwandiger Flansch (22) ausgebildet ist.
15. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfbereich (3) als sternförmiger Flansch (23) mit Ausnehmungen (24) ausgebildet ist
16. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkörper (2) eine geschlossene Mantelfläche (25) aufweist.
17. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkörper (2) eine geschlitzte Mantelfläche (26) aufweist, wobei die beiden Stoßkanten (27) gegeneinander stoßen.
18. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die geschlitzte Mantelfläche (26) eine Schlitz (28) von etwa 1/10 des Umfanges aufweist.
19. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzte Mantelfläche (26) eine Uberlappung (29) aufweist, wobei die Stoßkante (27) gegen die Schräge (30) stößt.
20. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzte Mantelfläche (26) eine Überlappung (29) aufweist, wobei der Abstand zwischen Stoßkante (27) und Schräge (30) etwa 1/10 des Umfanges beträgt.
21. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkörper (2) einen rechteckigen Querschnitt (31) aufweist.
22. Verbindungselement zum Zusammenhalten vorzugsweise flächiger Bauteile nach den Ansprüchen 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (101) im Spritzgußverfahren aus Kunststoff hergestellt ist.
23. Verbindungselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (101) über eine Sollbruchstelle (48) einstückig mit einem Bolzen im Kopfbereich (3') verbunden ist.
24. Handhabungsgerät für ein Verbindungselement nach den vorangegangenen Ansprüchen mit einem Griff und einer innen geführten Magazinstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Magazingstange (35) entsprechend der Länge der Verbindungselemente (1) sägezahnartige Vorsprünge (36) aufweist, in die eine durch eine Feder (37) belastete Klinke (38) einrastet und der Griffkopf (39) innerhalb eine Topfes (40) eine Druckfeder (41) unterhalb einer Scheibe (42) beinhaltet, so daß das jeweils vorderste Verbindungselement (1) in eine Bohrung (43) gedürck werden kann und anschließend die mit Spreizstützen (44) versehene Magazinstangenspitze (45) aus dem gesetzten Verbindungselement (1) herausgeleitet und das nächstfolgende Verbindungselement (1) selbsttätig in der Montagestellung (46) positioniert.