Verbindungssystem

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungssystem bestehend aus einem Bolzen und aus zumindest einer Hülse zur Aufnahme zumindest eines Teils des Bolzens.

Im Bereich der Verbindungstechnik sind die unterschiedlichsten Kombinationen aus bolzenartigen Elementen und hülsenartigen Elementen bekannt, welche in zwei miteinander zu verbindenden Strukturen angeordnet sein können. Derartige Konstruktionselemente finden Einsatz beispielsweise im Bereich des Möbelbaus, des Handwerks sowie im industriellen Bereich.

Ein bekanntes Verbindungssystem weist einen Bolzen und zumindest eine Hülse zur Aufnahme zumindest eines Teils des Bolzens auf, wobei die Hülse in einer Bohrung eines Strukturelements befestigbar ist. Um eine entsprechende Verbindung ausbilden zu können, weist das stirnseitige Ende des Bolzens einerseits und das dem Grund der Bohrung zugewandte Ende der Hülse andererseits jeweils Verbindungselemente auf, welche zumindest teilweise zueinander formkomplementär ausgebildet sind, so dass sie eine entsprechende Verbindung eingehen können. Dabei sind die Verbindungselemente so ausgebildet, dass der Bolzen und die Hülse bei in der Hülse aufgenommenen Bolzen miteinander eine verliersichere Verbindung eingehen.

Des Weiteren ist das Ende der Hülse mit einem sich verjüngenden Abschnitt versehen, welcher radial aufweitbar ist, wenn dieser mit dem Ende eines in der Hülse aufgenommen Bolzens zusammenwirkt. Hierfür weist der Bolzen in einer bevorzugten Ausführungsform einen Konus auf, der mit Hinterschnitt in den sich verjüngenden Abschnitt der Hülse einfügbar ist, so dass dieser sich aufweitet.

Der Hinterschnitt wird durch einen radial umlaufenden Steg an der Grundfläche des Konus erzeugt, welcher das stirnseitige Ende der Hülse nach dem Einfügen hintergreift und so nicht mehr aus der Hülse herausgezogen werden kann.

Derartige Verbindungssysteme sind beispielsweise aus den Veröffentlichungen DE 1 284 169 A, DE 79 29 866 U1 , GB 2,237,091 A, US 3,078,064 A ₁ DE 77 05 066 U1 , AT 002 375 U1 und DE 87 17 482 U1 bekannt.

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung derartiger Konstruktionselemente und Verbindungssysteme, wobei das Augenmerk auf eine sehr einfache technische Realisierung bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellung gerichtet ist.

Gemäß der Erfindung ist an dem Konus ein in Richtung zu der Bolzenmitte sich verjüngender weiterer Konus angeordnet. Dieser nach innen gerichtete Konus weist eine Folge von radial umlaufenden Stufen bzw. Absätzen auf, deren Durchmesser sich zur Mitte des Bolzens hin verkleinern. Diese Stufen, welche ggf. in der Größenordnung von wenigen Millimetern oder kleiner ausgestaltet sind, bieten, analog zu dem radial umlaufenden Steg der Grundfläche des ersten Konus, weitere Anlageflächen für das stirnseitige Ende der Hülse aus. Wird der Bolzen mit einem erhöhten Druck in die Hülse eingefügt, rastet das stirnseitige Ende der Hülse an einem dieser Absätze ein und erzeugt aufgrund der Längenabmessungsverhältnisse zwischen der Hülse einerseits und dem Bolzen andererseits eine Zugkraft in Längsrichtung, so dass miteinander zu verbindende Strukturelemente mit erhöhter Festigkeit und spielfrei verspannt werden können. Durch diese Ausgestaltung lassen sich auch Toleranzabweichungen bei den einander gegenüber liegenden Bolzenabschnitten, den einander gegenüber liegenden Hülsen und den Tiefen der Bohrlöcher zwischen den zu verbindenden Strukturelementen ausgleichen.

Um Toleranzabweichungen und einen Spielsitz des Bolzens in der Hülse in dieser Ausführungsform zu verhindern, weist die Hülse im Bereich ihrer öffnung einen Abschnitt mit einem erweiterten Durchmesser auf, welcher einen umlaufenden ringförmigen Raum ausbildet. In diesem Raum lässt sich ein Federelement, beispielsweise eine Spiralfeder oder ein Gummiring, einsetzen. Durch Einfügen des Bolzens in die Hülse wird der Federring komprimiert und erzeugt so eine Zugkraft in

Längsrichtung, so dass der Bolzen mit der Hülse spielfrei verspannt wird, nachdem die Rastelemente in die entsprechenden öffnungen in der Mantelfläche der Hülse eingerastet sind.

Die Hülse ist in einem Strukturelement befestigbar, indem umfänglich an ihrer Außenseite ein Außengewinde mit entsprechender Steigung vorgesehen ist, welches in eine Bohrung eines zu verbindenden Strukturelements eingeschraubt werden kann.

Alternativ können an der Mantelfläche auch kraftschlussbildende Radialelemente vorgesehen werden, welche in das Material des Strukturelements in der Bohrung eingreifen, insbesondere wenn die Hülse den Bolzen aufgenommen hat, wobei die Mantelfläche der Hülse und dadurch die Radialelemente eine radiale Aufweitung erfahren.

In einer besonderen Ausführungsform des Verbindungssystems gemäß der Erfindung ist der Bolzen an seinen beiden stirnseitigen Enden identisch ausgebildet.

Dies ermöglicht eine Verbindung zwischen zwei miteinander zu verbindenden Strukturelementen, in welchen jeweils eine Bohrung vorgesehen ist, wobei der Bolzen jeweils zu beiden Seiten in eine Bohrung einsteckbar ist, so dass die Strukturelemente miteinander verbunden werden können, ohne dass das Verbindungssystem sichtbar wird.

Ein derartiges Verbindungssystem eignet sich beispielsweise insbesondere im Bereich des Möbelbaus.

Um die Aufnahmetiefe des Bolzens jeweils zu beiden Seiten in Bohrungen genau definiert festzulegen bzw. zu begrenzen, kann der Bolzen an entsprechender Stelle in seinem mittigen Bereich einen radial umlaufenden Wulst bzw. Steg aufweisen, welcher an dem dem Grund der Bohrung gegenüberliegenden stirnseitigen Ende der Hülse zur Auflage kommt, wobei der Bolzen dann vollständig verliersicher, sei es lösbar oder nicht lösbar, in der Hülse aufgenommen ist, indem die entsprechenden Verbindungs- bzw. Verriegelungselemente miteinander kooperieren.

Es wird deutlich, dass das erfindungsgemäße Verbindungssystem vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und ein breites Variationsspektrum bietet. Je nach Verwendung und Beanspruchung können der Bolzen und die Hülse aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, wie beispielsweise Metallwerkstoffen, Sinterstoffen, Kunststoffen oder Kombinationen davon.

Auf Grund des einfachen Funktionsprinzips lassen sich die Verbindungselemente kostengünstig herstellen, so dass sie eine wirtschaftliche Massenproduktion ermöglichen.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems erfordert keine besonderen Kenntnisse oder Fähigkeiten; auch sind keine speziellen technischen Hilfsmittel oder Werkzeuge erforderlich.

Hinsichtlich der Verankerung der Hülse in einem Strukturelement lässt sich die Festigkeit der dort ausgebildeten Verbindung durch eine entsprechende Ausbildung des Gewindes gezielt festlegen. So kann ein Gewinde mit unterschiedlicher Steigung und Tiefe je nach Beanspruchung frei gewählt werden.

Die radial außen liegenden kraftschlussbildenden Radialelemente können, in der Art eines Dübels, mit dem Werkstoff des Strukturelements eine kraftschlussbildende Verbindung eingehen, indem sich die Hülse beim Einfügen des Bolzens aufweitet. Eine zusätzliche Unterstützung kann diese Verbindung durch das Aufbringen eines Klebemittels erfahren.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Figuren 1a-c ein Verbindungssystem aus dem Stand der Technik zur Ausbildung einer nichtlösbaren Verbindung;

Figuren 2a-b schematisch eine erste Ausführungsform der Hülse für ein

Verbindungssystem gemäß der Erfindung zur Ausbildung einer nichtlösbaren Verbindung;

Figuren 3a-b schematisch eine zweite Ausführungsform der Hülse für das Verbindungssystem gemäß der Erfindung zur Ausbildung einer nichtlösbaren Verbindung; Figur 4 das Verbindungssystem gemäß der Erfindung zur Ausbildung einer nichtlösbaren Verbindung; und

Figuren 5 a-c schematisch eine Ausführungsform des Prinzips der Verwendung eines zusätzlichen Federelements für das

Verbindungssystem gemäß der Erfindung.

In den Figuren 1a bis 1c ist ein Verbindungssystem zur Ausbildung einer nichtlösbaren Verbindung gezeigt, wie dieses aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt ist.

Dieses besteht aus einer Hülse 1 , welche radial außenseitig ein Gewinde 2 aufweist, mit welchem die Hülse 1 in eine entsprechende Bohrung 3 in einem nicht weiter dargestellten Strukturelement einschraubbar ist.

Das dem Grund der Bohrung 3 zugewandte stirnseitige Ende der Hülse 1 weist einen sich verjüngenden Abschnitt 4 auf.

Ein Bolzen 5 ist symmetrisch ausgebildet und weist an seinen beiden stirnseitigen Enden jeweils die gleiche Kontur und Geometrie auf. Das stirnseitige Ende des Bolzens 5 besteht aus einem Konus 6 mit einem radialen Steg 7.

Wie in der Figur 1c zu erkennen ist, wird das Bolzenende in die Hülse 1 eingeschoben, so dass der radiale Steg 7 des Konus 6 das stirnseitige Ende der Hülse 1 hintergreift, so dass der Bolzen 5 nicht mehr aus der Hülse 1 herausgezogen werden kann.

Darüber hinaus weist der Bolzen 5 in seinem mittigen Bereich einen radial umlaufenden Steg 8 auf, welcher zu beiden Seiten die Eindringtiefe des Bolzens 5 in der Hülse 1 begrenzt, vorzugsweise derart, dass dann genau im Bereich der jeweiligen Enden der Konus 6 und der sich verjüngende Abschnitt 4 zur Ausbildung der nichtlösbaren Verbindung zusammenwirken.

In einer alternativen Ausführungsform, wie diese in den Figuren 2a und 2b dargestellt ist, weist die Hülse 1 kein Gewinde, sondern an der Außenseite der Mantelfläche kraftschlussbildende Radialelemente auf, im vorliegenden Fall axial verlaufende Widerhaken 9. Diese Widerhaken 9 verankern die Hülse 1 in dem nicht dargestellten Strukturelement. Bevorzugt weitet sich die Hülse durch Einfügen des Bolzens 5 auf, so dass die Widerhaken 9 in dem Material des Strukturelements kraftschlussbildend radial eingepresst werden. Alternativ können derartige Radialelemente lammellenförmig ausgebildet sein, die die Mantelfläche der Hülse beispielsweise quer zu der Längsrichtung umlaufen oder in dieser axial ausgerichtet sind.

In einer alternativen Ausführungsform, wie diese in den Figuren 3a und 3b dargestellt ist, sind diese Radialelemente durch eine entsprechende Dimensionierung der Hülse 1 bewerkstelligt. Durch Einfügen des Bolzens 5 in die Hülse 1 weitet sich die Hülse 1 auf derart, dass sie radial außen eine entgegen der Auszugsrichtung des Bolzens 5 ansteigende Mantelfläche 10 ausbildet, welche einem Herausziehen der Hülse 1 entsprechenden Widerstand entgegenwirken lässt.

Figur 4 zeigt exemplarisch das Ende einer nichtlösbaren Verbindung gemäß der Erfindung. Das Ende des Bolzens 5 weist den Konus 6 zum Einrasten mit Hinterschnitt an dem sich verjüngenden Abschnitt 4 der Hülse 1 auf. An den Konus 6 schließt sich in entgegengesetzter Richtung ein weiterer Konus 19 an, welcher sich in entgegengesetzter Richtung verjüngt. Der Konus 19 weist stufenartige Absätze 20 auf, deren Durchmesser in Richtung zu der Mitte des Bolzens 5 abnehmen. Wird nun der Bolzen 5 mit erhöhtem Druck in die Hülse 1 eingefügt, so kann bedingt durch Toleranzabweichungen und das Abstandsverhältnis zu dem gegenüberliegenden Strukturelement das Ende des konusförmigen Abschnitts 4 der Hülse 1 an einem der stufenartigen Absätze 20 zur Anlage kommen, wobei die radiale Federwirkung des sich verjüngenden Abschnitts 4 zu einem Einrasten führt. Hierdurch kann eine

erhöhte Zugkraft auf das gegenüberliegende Ende des Bolzens 5 ausgeübt werden, da die Hülse 1 ja fest in einem Strukturelement verankert ist. Dadurch lässt sich das gegenüberliegende, mit diesem Strukturelement zu verbindende Strukturelement stärker heranziehen. Maßabweichungen werden dadurch ausgeglichen.

In den Figuren 5 a-c ist exemplarisch eine weitere Ausbildung eines Verbindungssystems gezeigt, um die Wirkung zusätzlicher Federelemente zu verdeutlichen. Die Hülse 1 weist an ihrem stirnseitigen Ende, welches dem Grund des Bohrlochs gegenüber liegt, einen erweiterten Abschnitt 21 auf. In diesem Abschnitt 21 , wie die Figuren 5 b und c zeigen, lässt sich ein Federelement, im vorliegenden Fall ein Gummiring 22, einfügen. Ist der Bolzen 5 vollständig in der Hülse 1 aufgenommen und mit seinem Rastelementen 7 bzw. 20 verrastet, wird das Federelement in der Form des Gummirings 22 komprimiert. Hierdurch wird eine Gegenkraft erzeugt, welche sowohl in Längsrichtung als auch in Radialrichtung wirkt und welche über die Kompression den Bolzen 5 spielfrei in der Hülse 1 zu verspannen vermag.