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Title:
FASTENING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/059968
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention describes and illustrates a fastening element (10) for securing two components on one another, wherein the first component (22) has a through-passage and the second component (24) has a recess (23) and, for securing purposes, the fastening element penetrates through the through-passage (23) and is seated in the recess, in particular for securing an LED circuit board (22) on a luminaire component (24), having a retaining clip (11), wherein the retaining clip · forms a shank (13), at one end of which a shank head (15) is arranged, · has a clamping element (18), which is arranged on the shank head, and is provided with at least one retaining element (16), which is capable of retaining the shank in the recess of the second component, wherein the fastening element comprises an installation plate (12), in which the retaining clip (11) is retained in a preassembled state.

Inventors:
BAUMEISTER OLAF (DE)
FRANKE MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/063709
Publication Date:
April 13, 2017
Filing Date:
June 15, 2016
Export Citation:
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Assignee:
BJB GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
F16B2/24; F16B5/06; F16B21/08; F16B43/00
Domestic Patent References:
WO2010101803A12010-09-10
WO2015007277A22015-01-22
WO2007025687A12007-03-08
WO2015007277A22015-01-22
Foreign References:
EP1630426A22006-03-01
JPH0716014U1995-03-17
US20110116890A12011-05-19
US20040052575A12004-03-18
US20140250643A12014-09-11
DE102010035012A12012-02-23
DE102013014161A12015-02-26
FR2933888A12010-01-22
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE OSTRIGA, SONNET, WIRTHS & VORWERK (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Befestigungselennent (10) zur Festlegung zweier Bauteile (22, 24) aneinander, wobei das erste Bauteil (22) eine Durchbrechung (23) und das zweite Bauteil (24) eine Ausnehmung (25) aufweist und das

Befestigungselennent (10) zur Festlegung die Durchbrechung (23) durchtaucht und in der Ausnehmung (25) einsitzt, insbesondere zur Festlegung einer LED-Platine (22) auf einem Leuchtenbauteil (24),

mit einer Halteklammer (1 1 ), wobei die Halteklammer (1 1 )

- einen Schaft (13) ausbildet, an dessen einem Ende ein

Schaftkopf (15) angeordnet ist,

ein Spannelement (18) aufweist, welches am Schaftkopf (15) angeordnet ist,

mit wenigstens einem Halteelement (16) versehen ist, welches den Schaft (13) in der Ausnehmung (25) des zweiten

Bauteils (24) zu halten in der Lage ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Befestigungselement (10) eine Montageplatte (12) umfasst, in welcher die Halteklammer (1 1 ) vormontiert gehalten ist.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (12) wenigstens einen Zentrierschenkel (21 ) aufweist, die in die Durchbrechung (23) des ersten Bauteils (22) einzugreifen in der Lage sind.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Montageplatte (12) eine Auflagefläche für das Spannelement (18) ausbildet. 4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schaftkopf (15) abgewandte Unterseite der Montageplatte (12) mit einem Haftvermittler, insbesondere einer Lötm ittel beschichtung versehen ist, mittels derer die Montageplatte (12) auf der Oberfläche des ersten Bauteils (22) festlegbar ist.

5. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (18) durch wenigstens einen Federschenkel (19) gebildet ist, der dem Schaftkopf (15) entspringt.

6. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (19) unter dem

Schaftkopf (15) hindurchgeführt ist.

7. Befestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schaftkopf (15) zwei, den Schaft (13) zwischen sich

aufnehmende Federschenkel (19) entspringen.

8. Befestigungselement nach Anspruch 6 und 7, dadurch

gekennzeichnet, dass die Federschenkel (19) dem Schaftkopf (15) gegensinnig entspringen und gegensinnig unterhalb des Schaftkopfes (15) hindurchgeführt sind.

9. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Federschenkel (19) mit seinem freien Ende gleitend auf der Montageplatte (12) gelagert ist. 10. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) des Schaftes (13) als Rastfeder (17) ausgebildet ist, die in vormontiertem Zustand am Zentrierschenkel (21 ) der Montageplatte (12) verrastet.

Description:
Befestigungselement

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Festlegung zweier Bauteile aneinander, wobei das erste Bauteil eine Durchbrechung und das zweite Bauteil eine Ausnehmung aufweist, und das Befestigungselement zur Festlegung die Durchbrechung durchtaucht und in der Ausnehmung einsitzt, insbesondere zur Festlegung einer LED-Platine auf einem

Leuchtenbauteil, mit einer Halteklammer, wobei die Halteklammer

einen Schaft ausbildet, an dessen einem Ende ein Schaftkopf angeordnet ist,

ein Spannelement aufweist, welches am Schaftkopf angeordnet ist, und

mit wenigstens einem Halteelement versehen ist, welches den Schaft in der Ausnehmung des zweiten Bauteils zu halten in der Lage ist.

Gattungsgemäße Befestigungselemente sind in verschiedenen

Ausführungsformen in der anmeldereigenen WO 2015/007277 A2 offenbart. Sie dienen der Festlegung zweier Bauteile aneinander, wobei der Fokus der Erfindung auf die Leuchtenindustrie, also die Herstellung und Montage von Leuchten für die Raum- und Gebaudeausleuchtung oder für die Außenbeleuchtung gerichtet ist. In diesem Technikfeld ersetzen zunehmend LED-Leuchtmittel die herkömmlichen Glühwendel- bzw.

Gasentladungslampen. LEDs werden in der Regel auf Platinen

angeordnet, die mit Leiterbahnen und Anschlüssen für die Verkabelung versehen sind. Darüber hinaus enthalten bei komplexeren Leuchtmitteln die Platinen auch Steuer- und Regelkomponenten. Eine solche Einheit aus LED und Platine, auch als LED-Einheit oder einfach LED bezeichnet, wird auf ein Leuchtenbauteil aufgesetzt, welches in der Regel nicht nur der Halterung, sondern auch der Wärmeabfuhr dient. Die zunehmende Verbreitung von LED-Leuchtmitteln erfordert in zunehmendem Maße automatisierte Fertigungsvorgänge, wofür die bislang verwendeten Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, weniger geeignet sind.

Die aus dem vorgenannten Stand der Technik bekannten

Befestigungsmittel nutzen die in den Platinen und Leuchtenbauteilen vorhandenen Durchbrechungen und Ausnehmungen für die

Schraubbefestigung, um durch rastende oder spreiznietartige, in jedem Fall einsteckbare Befestigungselemente, die Festlegung des LED- Leuchtmittels am Leuchtenbauteil zu bewerkstelligen.

Eine besondere Bedeutung kommt hierbei dem Anlagedruck zwischen LED-Platine und wärmeabführendem Leuchtenbauteil zu. Dieser muss innerhalb einer gewissen Bandbreite definiert sein, um eine bestmögliche Wärmeabfuhr und damit eine möglichst lange Lebensdauer der LED zu gewährleisten. Aus diesem Grund spielt die Verspannung von LED-Platine und Leuchtenbauteil eine große Rolle. Neben dem korrekten Anlagedruck werden über die Spannelemente der Befestigungselemente auch

Fertigungstoleranzen ausgeglichen.

Auf den ersten Blick existieren zwischen den Befestigungsmitteln zur Befestigung von LED-Leuchtmitteln und ähnlich wirkenden

Befestigungsmitteln aus dem Bereich der Automobiltechnik gewisse Gemeinsamkeiten. Tatsächlich erfordern Befestigungsmittel für die

Festlegung von LED-Leuchtmitteln erheblich kleinere Strukturen. So sind die eingangs erwähnten Befestigungsmittel der WO 2015/007277 A2 maximal 7 mm lang und 5 mm breit und somit gegenüber dem

gattungsfremden Stand der Technik der Automobilindustrie wesentlich kleiner. Die aus dem anmeldereigenen Stand der Technik bekannten,

gattungsgemäßen Befestigungsmittel haben sich in der Praxis

außerordentlich bewährt. Dennoch soll die Montage von LED- Leuchtmitteln und die Handhabung der hierfür vorgesehenen

Befestigungsmittel weiter vereinfacht werden.

Insoweit ist es Aufgabe der Erfindung, ein neues Befestigungsmittel zur Festlegung zweier Bauteile aneinander, insbesondere zur Festlegung einer LED-Platine auf einem Leuchtenbauteil zu schaffen, welches in den Herstellungs- und Montagevorgang einfacher integrierbar ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst von einem Befestigungsmittel mit den Merkmalen des Anspruches 1 , insbesondere mit den

kennzeichnenden Merkmalen, wonach das Befestigungselement eine Montageplatte umfasst, in welcher die Halteklammer vormontiert gehalten ist.

Die Nutzung einer Montageplatte, in welcher die Halteklammer des Befestigungsmittels vormontiert angeordnet ist, vereinfacht die Aufnahme der Befestigungsmittel durch Montageautomaten und ermöglicht darüber hinaus eine verbesserte Vormontage auf der LED-Platine.

Insbesondere zur Vormontage auf der LED-Platine ist vorgesehen, dass die dem Schaftkopf abgewandte Unterseite der Montageplatte mit einem Haftvermittler, insbesondere einer Lötmittelbeschichtung versehen ist, mittels derer die Montageplatte auf der Oberfläche des ersten Bauteils festlegbar ist. Beim anspruchsgemäßen Haftvermittler kann es sich um einen Kleber handeln. Es ist jedoch außerordentlich vorteilhaft, wenn die Vormontage des Befestigungsmittels in die automatische Bestückung der LED-Platine mit Elektronikkomponenten eingebunden werden kann.

Deshalb ist insbesondere vorgesehen, die Montageplatte an ihrer dem Schaftkopf abgewandten Unterseite mit einer geeigneten Lotmittelbeschichtung, beispielsweise mit einem Lötzinn zu versehen. So kann die das Befestigungsmittel haltende Montageplatte wie die übrigen Elektronikkomponenten auf der Platine festgelötet werden, so dass ein zwischengelagerter Arbeitsgang der Befestigungsmittel-Vormontage zukünftig entfällt. Darüber hinaus entfallen im Idealfall auch bislang separat benötigte Bestückungsautomaten, da das erfindungsgemäße Befestigungsmittel von den zur Bestückung der Elektronikkomponenten bereits genutzten Automaten auf die Platine aufgebracht werden kann. Um eine sichere und definierte Lage des Befestigungsmittels in der entsprechenden Durchbrechung der LED-Platine zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Montageplatte wenigstens einen Zentrierschenkel aufweist, die in die Durchbrechung des ersten Bauteils einzugreifen in der Lage sind.

Es ist vorgesehen, dass die Montageplatte eine Auflagefläche für das Spannelement ausbildet.

Der wesentliche Vorteil hierbei ist, dass bei der Ausbildung des

Spannelementes die Oberflächeneigenschaften der Platine außer Acht gelassen werden können. Werden beispielsweise, wie in einer

bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, Federschenkel als

Spannelemente genutzt, entfallen größere konstruktive Anpassungen, um eine Schädigung der Platinenoberfläche zu vermeiden.

Vorgesehen ist, dass das Spannelement durch wenigstens einen

Federschenkel gebildet ist, der dem Schaftkopf entspringt.

Dabei ist daran gedacht, dass der Federschenkel unter dem Schaftkopf hindurch geführt ist. Bevorzugt ist insbesondere wenn dem Schaftkopf zwei, den Schaft zwischen sich aufnehmende Federschenkel entspringen. Bei dieser Ausführungsform ist eine besonders gleichmäßige Andruckkraft

gewährleistet.

Dies wird verbessert, wenn die Federschenkel dem Schaftkopf

gegensinnig entspringen und gegensinnig unterhalb des Schaftkopfes hindurchgeführt sind. Es ist vorgesehen, dass der Federschenkel mit seinem freien Ende gleitend auf der Montageplatte gelagert ist.

Schließlich ist vorgesehen, dass das Halteelement des Schaftes als Rastfeder ausgebildet ist, die in vormontiertem Zustand am

Zentrierschenkel der Montageplatte verrastet.

Im Übrigen folgen weitere Vorteile der Erfindung aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 : Darstellung des erfindungsgemäßen Befestigungselementes mit Halteklammer und Montageplatte in Explosionsdarstellung, das Befestigungselement gemäß Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig 3 Darstellung des Befestigungselementes gemäß Fig. 2 in einer ersten Montagesituation,

Fig 4 die Darstellung gemäß Fig. 3 in abweichender

Montagesituation,

Fig eine schematisch dargestellte LED-Leiterplatte Fig. 6: die Montage des erfindungsgemäßen Befestigungselementes gemäß Fig. 2 auf der Leiterplatte gemäß Fig. 5.

In den Figuren ist ein Befestigungselement insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.

Das Befestigungselement 10 umfasst eine Halteklammer 1 1 sowie eine Montageplatte 12. Die Halteklammer 1 1 verfügt zunächst über einen Schaft 13. Dieser wird von zwei Schaftflügeln 14 gebildet, die einem Schaftkopf 15 entspringen. Jeder Schaftflügel 14 trägt an seinem freien Ende ein Halteelement 16, welches als Rastfeder 17 ausgebildet ist und durch Umbiegen eines Endabschnittes eines jeden Schaftflügels 14 entgegen einer

Einsetzrichtung x erhalten wurde. Die freien Enden der Schaftflügel 14 liegen im Bereich der durch Umbiegen erhaltenen Rastfeder 17

aneinander an und stützten sich aneinander ab.

Der Schaftkopf 15 ist im Wesentlichen waagerecht zu einer

Schaftlängsachse gerichtet. Ihm entspringen zwei Spannelemente 18 in Form von Federschenkeln 19. Die Federschenkel 19 nehmen den Schaft 13 zwischen sich auf und sind ihrem im Schaftkopf 15 liegenden Ursprung entgegengesetzt gerichtet und unter dem Schaftkopf 15 hindurchgeführt. Da die Federschenkel 19 dem Schaftkopf 15 in entgegengesetzter Richtung entspringen, sind sie auch in jeweils entgegengesetzter Richtung unter dem Schaftkopf 15 entlanggeführt, so dass sich in der Seitenansicht der Fig. 2 eine gekreuzte Anordnung der Federschenkel 19 ergibt.

Die Montageplatte 12 verfügt zunächst über eine Aufnahmeöffnung 20, in welche die Halteklammer 1 1 mit dem freien Ende des Schaftes 13 voran in Einsetzrichtung x einschiebbar ist. Zwei einander gegenüberliegende Zentrierschenkel 21 werden von der Montageplatte 12 ausgebildet und greifen in die Aufnahmeöffnung 20 ein. Sie sind parallel zur

Schaftlängsachse und dem Spannkopf abgewandt aus der Ebene der Montageplatte 12 ausgestellt. Bei Betrachtung der Fig. 2, welche die in der Montageplatte 12

vormontierte Halteklammer 1 1 zeigt, ist ersichtlich, dass die Rastfedern 17 der Schäfte 13 an den Zentrierschenkeln 21 , welche bezüglich des Schaftkopfes 15 nach unten aus der Montageplatte 12 ausgestellt sind, verrasten. Hierbei liegen die Stirnflächen der Rastfedern 17 an den Stirnflächen der Zentrierschenkel 21 an.

In Fig. 5 ist ein erstes Bauteil 22 dargestellt, welches eine Durchbrechung 23 aufweist. Hierbei handelt es sich in einem konkreten

Ausführungsbeispiel um eine LED-Platine, auf welcher elektronische Bauteile und insbesondere die LED angeordnet und zur

Spannungsversorgung mit Leiterbahnen untereinander verbunden sind. Um die Durchbrechung 23 herum sind Lötfelder 26 angeordnet, um die Montageplatte 12 dort zu befestigen. Fig. 6 zeigt das Befestigungselement 10, vormoniert auf der LED-Platine 22. Die Montageplatte 12, welche auf ihrer dem Schaftkopf 15

abgewandten Unterseite mit einem Haftvermittler, im vorliegenden

Ausführungsbeispiel mit einem Lötmittel, beispielsweise Lötzinn, versehen ist, wird auf die LED-Platine 22 aufgesetzt, wobei die Zentrierschenkel 21 in die Durchbrechung 23 eingreifen. Hierdurch ist eine lagegerechte Anordnung des Befestigungselementes 10 auf der LED-Platine 22 sichergestellt. Durch die Anordnung der Montageplatte 12 auf der LED- Platine 22 ist auch die in der Montageplatte 12 vormontiert einsitzende Halteklammer 1 1 montagebereit an der LED-Platine 22 festgelegt. Die Befestigung der Montageplatte 12 an der LED-Platine 22 erfolgt in bevorzugter Weise durch Verlöten, hierzu wird das montageplattenseitige Lötzinn sowie im Zweifel auch auf den Lötfeldern 26 vorhandenes Lötzinn erhitzt und geht miteinander eine stoffschlüssige Verbindung ein, die beim Erkalten zur Festlegung des Befestigungselementes 10 auf der LED- Platine 22 führt. Die Federschenkel 19 der Halteklammer 1 1 liegen auf der Oberseite der Montageplatte 12 auf, welche dem Schaftkopf 15 zugewandt ist. Sie sind dort gleitbeweglich gelagert.

In einer ersten Montagesituation, dargestellt in Fig. 3, wurde die LED- Leiterplatte 12 auf ein zweites Bauteil 24 aufgesetzt, wobei dieses eine Ausnehmung 25 aufweist und bevorzugt ein Kühlkörper oder ein

Montageblech einer Leuchte ist. Die Ausnehmung 25 ist in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen als eine materialdurchsetzende Bohrung dargestellt. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Ausnehmung 25 in konkreter Ausgestaltung ein Sackloch darstellt, welches ebenfalls unter den Begriff Ausnehmung zu subsumieren ist.

Zur Anordnung der LED-Platine 22 auf dem Leuchtenbauteil 24 werden Durchbrechung 23 und Ausnehmung 25 fluchtend zueinander

ausgerichtet. Die Schaftflügel 14 der Halteklammer 1 1 tauchen in die Ausnehmung 25 ein. Diese ist in ihrem Durchmesser geringer als der Abstand zwischen den Innenflächen der Rastfedern 17, so dass diese im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Durchtauchen der Ausnehmung 25 die Unterseite des Leuchtenbauteils 24 hintergreifen und dort rastbefestigt sind. Hierbei muss die Halteklammer 1 1 in Einsetzrichtung x bewegt werden, was durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung des Schaftkopfes 15 erreicht wird. Dabei werden die Federschenkel 19 des Schaftkopfes 15 rückstellelastisch ausgelenkt und beaufschlagen die Montageplatte 12 und hierüber die an den Rastfedern 17 widergelagerten Bauteile 22 und 24 mit einer Andruckkraft. Auf diese Weise lässt sich ein definierter Anpressdruck zwischen LED- Platine 22 und Leuchtenbauteil 24 herstellen, der eine definierte

Wärmeabfuhr ermöglicht. Fig. 4 zeigt eine der Fig. 3 weitestgehend entsprechende, in Teilen jedoch abweichende Montagesituation des Befestigungselementes 10. Die Materialstärken von LED-Platine 22 und Leuchtenbauteil 24 sind größer, beispielsweise hervorgerufen durch Fertigungstoleranzen. Durch den großen Federweg, welcher durch die spezielle Ausgestaltung der als Spannelement 18 dienenden Federschenkel 19 ermöglicht wird, lassen sich selbst derart große Materialtoleranzen ausgleichen, indem der Einschubweg in Einsetzrichtung x der Halteklammer 1 1 entsprechend vergrößert wird. Die hierdurch auf die Bauteile 12, 22 und 24

aufgebrachten Andruckkräfte sind entsprechend höher, was jedoch einer qualitativ hochwertigen Wärmeabfuhr keinen Abbruch tut.

Vorgestellt wurde also ein Befestigungselement 10, welches insbesondere tauglich ist zur Festlegung einer LED-Platine 22 an einem Leuchtenbauteil 24. Durch die Hinzufügung einer Montageplatte 12 zur Halteklammer 1 1 ist eine Vormontage des Befestigungselementes 10 auf der LED-Platine 22 im Rahmen der Bestückung mit elektronischen Bauteilen möglich. Die Montageplatte 12 hat darüber hinaus die Aufgabe, als Auflager für die Federschenkel 19 zu dienen, welche als Spannelemente 18 den

Anpressdruck zwischen LED-Platine 22 und Leuchtenbauteil 24

definieren. Auf diese Weise können die Federschenkel 19 optimal auf ihren Zweck hin - das Aufbringen von Andruckkräften - ausgestaltet werden, da eine Beschädigung der Platinenoberfläche nicht möglich ist.

Die konkrete Ausgestaltung der Federschenkel 19 als unterhalb des Kopfes 15 entlang geführte Bauteile ermöglichen große Federwege und somit einen großen Einschubweg der Halteklammer 1 1 , so dass erhebliche Materialtoleranzen ausgleichbar sind. Bezugszeichenliste

10 Befestigungselement

1 1 Halteklammer

12 Montageplatte

13 Schaft

14 Schaftflügel

15 Schaftkopf

16 Halteelement

17 Rastfeder

18 Spannelement

19 Federschenkel

20 Aufnahmeöffnung

21 Zentrierschenkel

22 erstes Bauteil

23 Durchbrechung

24 zweites Bauteil

25 Ausnehmung

26 Lötfelder

X Einsetzrichtung