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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verbindung eines
Kunststoffteils mit einem flachen Trägerteil nach dem Patentanspruch
1.
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Häufig besteht
die Notwendigkeit, ein Teil aus Kunststoff oder ein Kunststoffgehäuse an einem tragenden
Bauteil zu befestigen, beispielsweise an einem Karosserieblech eines
Automobils. Die herkömmlichen
Verbindungsarten sind entweder aufwändig in der Herstellung oder
bei der Montage oder haben den Nachteil, dass sie schwer oder gar
nicht demontierbar sind, wenn das Trägerbauteil nur von einer Seite
zugänglich
ist.
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Aus
DE 93 18 122 U1 ist
ein Kunststoffdübel bekannt
geworden zur Verbindung von zwei Bauteilen miteinander. Der Kunststoffdübel wird
in ein Loch des ersten Bauteils eingeklipst, wobei sich ein Flansch
gegen die eine Seite des Bauteils anlegt und federnde Abschnitte
des Schaftes des Dübels
sich gegen die andere Seite des Bauteils anlegen. Der Dübel hat
einen axialen Kanal, in dem eine Schraube eingeschraubt werden kann,
um ein zweites Bauteil am ersten festzulegen. Die Schraube in dem
axialen Kanal verhindert eine Verformung der formbaren Abschnitte,
so dass der Dübel
nicht aus dem Loch herausgezogen werden kann.
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Aus
FR 1.222.787 ist eine sogenannte Spreizmutter
bekannt geworden, welche als Einsatz in zueinander ausgerichteten
Löchern
von zwei Plattenbauteilen einsetzbar ist. Ein axialer Durchgang weist
ein Gewinde auf, das mit dem Gewinde an der Schraube zusammenwirkt.
Beim Einschrauben bewirkt das freie Ende der Schraube ein Auseinanderbewegen
von konvergierenden Abschnitten der Spreizmutter, welche auf diese
Weise eine radiale Vergrößerung der
Spreizmutter bewirken, so dass diese nicht aus dem Loch herausgezogen
werden kann.
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Aus
FR 2 823 264 A1 ist
ein Befestigungselement bekannt geworden zum Verbinden von zwei plattenförmigen Bauteilen
miteinander. Es weist radiale Flanschabschnitte auf, die sich gegen
die zugeordnete Seite einer ersten Platte anlegen, während dem
Flansch gegenüberliegende
Beine in ein Loch der ersten Platte eingeklipst werden und mit äußeren Schultern
gegen die zugeordnete Kante des Loches zur Ablage kommen. In einen
zylindrischen Abschnitt des Befestigungselements, der mit einem
Innengewinde versehen ist, wird eine Schraube eingeschraubt, mit
welcher die zweite Platte gegen die erste Platte gezogen wird, wobei
der Schraubenschaft, der aus dem zylindrischen Abschnitt herausragt,
verhindert, dass die gegenüberliegenden
Arme aufeinander zu bewegt werden, wodurch das Befestigungselement
sicher im Loch gehalten ist.
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Aus
GB 2 242 928 A ist
ein Kunststoffdübel bekannt
geworden mit einem radialen Flansch, der sich gegen eine Seite einer
ersten Platte anlegt und durch zueinander ausgerichtete Löcher von
zwei Platten hindurchführbar
ist. Der axiale Kanal im Innern des Schaftes des Dübels weist
eine Verengung auf, wodurch der Schaft beim Einschrauben einer Schraube
radial aufgeweitet wird, um die beiden Platten gegeneinander zu
sichern.
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Aus
US 3,478,395 ist ein Kunststoffdübel bekannt
geworden, der einen Flansch aufweist und einen Schaft, wobei der
Schaft gegenüberliegende
faltbare Abschnitte aufweist, welche beim Einschrauben einer Schraube
in die axiale Bohrung des Dübels
radial verformt werden unter axialer Verkürzung des Schaftes, so dass
zwei plattenförmige
Bauteile fest zwischen Flansch und den verformbaren Abschnitten eingespannt
sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbindung
eines Kunststoffteils mit einem flachen Trägerteil, vorzugsweise aus Metallblech,
zu schaffen, die einfach herstellbar und vormontierbar ist und die
zugleich eine Demontage ermöglicht
bei Zugänglichkeit
des Trägerteils
nur von einer Seite.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die
Erfindung sieht ein vorzugsweise einteiliges Verbindungselement
vor, das sich aus einem Mutternabschnitt und einem Halteabschnitt
zusammensetzt. Vorzugsweise ist das Verbindungselement aus Metallblech
geformt und wiederum vorzugsweise aus einem einteiligen Metallblechzuschnitt.
Der Mutternabschnitt wird in das Kunststoffteil eingegossen bzw.
eingespritzt und weist ein Innengewinde auf zur Aufnahme eines Schraubenschaftes.
Die Höhe
des Mutternabschnitts entspricht vorzugsweise der Dicke der Wand
oder der Platte des Kunststoffteils, in welche das Mutternteil eingebettet
wird.
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An
einem Ende des Mutternabschnitts ist ein Flanschabschnitt angeformt,
der sich gegen die zugewandte Seite des Kunststoffteils anlegt.
An gegenüberliegenden
Enden des Flanschabschnitts sind federnde Schenkel angeformt, die
sich in Richtung vom Flansch fort aufeinander zu erstrecken derart,
dass sie durch Einschrauben des Schraubenschaftes in den Mutternabschnitt
gespreizt werden. An den Schenkeln sind Anlageabschnitte nahe dem
Flanschabschnitt so angeordnet und ausgebildet, dass sie die zugekehrte
Kante des Loches im Trägerteil hintergreifen,
wenn der Halteabschnitt in das Loch eingeführt wird unter vorübergehender
Verformung der Schenkel bzw. der betreffenden Schenkelabschnitte.
Die Anlageabschnitte werden in haltenden Eingriff mit der Lochkante
gebracht, wenn die Schenkel durch den Gewindeschaft gespreizt werden.
Auf diese Weise bringt das Verbindungselement Kunststoffteil und
Trägerteil
in feste Anlage miteinander und sichert diese gegen Relativbewegung.
Die Montage des Verbindungselements kann von einer Seite des Trägerteils
erfolgen. Die Zugänglichkeit
von der anderen Seite ist nicht erforderlich. Durch Ausschrauben
des Gewindeschaftes lässt
sich dieser haltende Eingriff lösen,
und durch leichtes Zusammenführen
oder Verbiegen der Schenkel über
einen spitzen Gegenstand lässt
sich das Verbindungselement wieder aus dem Loch im Trägerteil
entfernen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
hat den Vorteil, dass sie vollständig
vormontiert werden kann. Eine Vormontagemöglichkeit besteht darin, dass
das Verbindungselement bereits fest mit dem Kunststoffbauteil verbunden
ist. Eine weitere Vormontagemöglichkeit
besteht darin, dass der Gewindeschaft in den Mutternabschnitt eingeschraubt
wird, jedoch ohne die Schenkel des Halteabschnitts bereits zu spreizen.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Mutternabschnitt
an dem dem Flansch gegenüberliegenden
Ende trompetenförmig
aufgeweitet ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Mutternabschnitt
in Richtung des Halteabschnitts eine axiale Bewegung ausführen kann.
Vielmehr ist das Verbindungselement fest zwischen der Erweiterung und
dem Flansch durch entsprechende Anlage am Kunststoffbauteil gesichert.
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Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Flanschabschnitt
an gegenüberliegenden
Enden Sicherungsabschnitte aufweist, die von den Schenkeln fortgebogen
und ebenfalls in das Kunststoffteil eingegossen oder eingespritzt
sind. Die Sicherungsabschnitte bieten eine zusätzliche Halterung des Verbindungselements
im Kunststoffteil und verhindern insbesondere eine Verdrehung des
Verbindungselements.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Flanschabschnitt
viereckig oder quadratisch ist und die Schenkel an ersten gegenüberliegenden
Enden des Flanschabschnitts und die Sicherungsabschnitte an gegenüberliegenden
zweiten Enden des Flanschabschnitts angeformt sind. Für die Funktion
ist diese Ausführungsform
nicht erforderlich. Die Herstellung des Verbindungselements aus
einem einteiligen Blechzuschnitt wird jedoch dadurch erleichtert.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht jeder Schenkel
aus einem inneren und einem äußeren Schenkelabschnitt,
die im Abstand voneinander annähernd
parallel verlaufen, wobei der innere Schenkelabschnitt an den Flanschabschnitt angeformt
ist und der äußere mit
dem dem Flanschabschnitt abgewandten Ende des inneren Schenkelabschnitts
verbunden ist und das freie Ende jedes äußeren Schenkelabschnitts einen
zum inneren Schenkelabschnitt hin abgebogenen Anlageabschnitt aufweist,
der mit der Lochkante in Eingriff bringbar ist. Der Flanschabschnitt
hat eine radiale Erstreckung, die kleiner ist als das Loch im Trägerteil. Daher
kann der Halteabschnitt relativ einfach in das Loch eingeführt werden,
wobei lediglich der äußere Schenkelabschnitt
geringfügig
nach innen verbogen wird, bis der Lochrand hintergriffen ist. Große Montagekräfte müssen hierbei
nicht aufgewendet werden. Erst durch das Spreizen der Schenkel gelangen
die Anlageabschnitte wirksam mit dem Lochrand in Eingriff und sichern
die Halterung des Halteabschnitts im Trägerteil und damit die Befestigung
des Kunststoffteils am Trägerteil.
Die Form des Loches im Trägerteil richtet
sich vorzugsweise nach der Kontur des Flanschabschnitts und kann
daher rechteckig oder quadratisch sein. Es versteht sich, dass auch
ein rundes Loch ohne weiteres verwendet werden kann.
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Nach
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vom freien Ende ausgehend
eine Ausnehmung im äußeren Schenkelabschnitt
geformt, wodurch jeweils ein Anlageabschnitt auf jeder Seite der Ausnehmung
gebildet ist. Mit Hilfe eines Schraubenziehers oder eines ähnlichen
Gegenstandes kann daher leichter durch das Loch im Trägerteil
ein Verbiegen des äußeren Schenkelabschnitts
radial nach innen erfolgen, um das Halteteil aus dem Loch des Trägerteils
zu entfernen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wandung
des Mutternabschnitts mindestens ein Loch aufweist, in das das Kunststoffmaterial
beim Umgießen
oder Umspritzen in das Innere des Mutternabschnitts eindringen kann.
Auf diese Weise ist es möglich,
eine Sicherung für
das Gewinde zu bilden. In der vormontierten Stellung wird dadurch
verhindert, dass sich der Schraubenschaft durch Erschütterungen
oder dergleichen von selbst herausdreht.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf ein Verbindungselement nach der Erfindung.
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2 zeigt
einen Schnitt durch die Darstellung nach 1 entlang
der Linie 2-2.
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3 zeigt
einen Schnitt durch die Darstellung nach 1 entlang
der Linie 3-3.
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4 zeigt
die Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung in der vormontierten
und in der endgültig
montierten Stellung.
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In
den 1 bis 3 ist ein einteiliges Verbindungselement 10 dargestellt,
das aus einem Zuschnitt von Blechmaterial hergestellt ist durch
eine geeignete Formgebung, auf die jedoch im Einzelnen nicht eingegangen
werden soll. Das Verbindungselement 10 besteht aus einem
Mutternabschnitt 12 und einem Halteabschnitt 14.
Der Mutternabschnitt 12 ist ringzylindrisch und innen mit
einem Gewinde versehen. An einem Ende ist es trompetenförmig erweitert, wie
bei 16 dargestellt. Am anderen Ende ist ein in der Kontur
quadratischer Flansch 18 angeformt, der sich annähernd senkrecht
zur Achse des Mutternabschnitts 12 erstreckt. An zwei gegenüberliegenden Enden
des Flansches 18 sind Sicherungsabschnitte 20, 22 angeformt,
die sich im Abstand parallel zum Mutternabschnitt 12 erstrecken
und nach innen weisende Noppen 24 aufweisen (in 1 sind
je Sicherungsabschnitt zwei Noppen zu erkennen).
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An
den anderen gegenüberliegenden
Enden des Flansches 18 sind innere Schenkelabschnitte 26, 28 angeformt,
die sich in der Darstellung nach 2 vom Flansch 18 fort
aufeinander zu erstrecken. Parallel zu den inneren Schenkelabschnitten 26, 28 erstrecken
sich im Abstand zu diesen äußere Schenkelabschnitte 30, 32,
die über
Bogenabschnitte 34 mit den Enden der inneren Schenkelabschnitte 26, 28 verbunden
sind, welche dem Flansch 18 gegenüberliegend angeordnet sind.
Die äußeren Schenkelabschnitte 30, 32 erstrecken
sich mithin zum Flansch 18 zurück. An ihrem freien Ende sind
sie in Richtung Flansch 18 abgebogen, wie bei 36 bzw. 38 dargestellt.
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Aus
der Darstellung nach 3 ergibt sich, dass der Abschnitt
des inneren Schenkels 28, 26, der nahe beim Mutternabschnitt 12 liegt,
einen relativ schmalen Unterabschnitt 40 aufweist von einer
Breite annähernd
dem Durchmesser des Mutternabschnitts 12. Im Abstand zum
Mutternabschnitt 12 verbreitert sich dieser zu einem spatenförmigen Unterabschnitt 42.
Man erkennt aus 3 ferner, dass der äußere Schenkelabschnitt 30, 32 nahe
seinem Ende eine Ausnehmung 44 aufweist, die vom freien
Ende her geformt ist und dadurch auf jeder Seite einen Anlageabschnitt 46 bzw. 48 bildet.
Auf diese Weise kann der äußere Schenkelabschnitt 30, 32 auf
den inneren Schenkelabschnitt 26, 28 zu gebogen
werden bis zur Anlage des äußeren Schenkelabschnitts 30, 32 am inneren
Schenkelabschnitt 26, 28.
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In 4 ist
eine Kunststoffplatte 50 dargestellt, die zu einem nicht
dargestellten Gehäuse
gehören
kann. Wie erkennbar, ist der Mutternabschnitt 12 der beiden
Verbindungselemente 10 in die Platte 50 eingebettet.
Dies geschieht durch Umspritzen bzw. Umgießen. Die Dicke der Platte 50 entspricht der
Höhe des
Mutternabschnitts 12 oberhalb des Flansches 18,
der mithin an der Unterseite der Platte 50 anliegt. Die
Sicherungsabschnitte 20, 22, die in 4 nicht
zu erkennen sind, sind ebenfalls in der Platte 50 eingebettet,
wobei die Noppen 24 eine zusätzliche Sicherheit gegen eine
axiale Belastung des Mutternabschnitts 12 in der Platte 50 bewirken.
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Unterhalb
der Kunststoffplatte 50 befindet sich ein Metallblech 52 mit Öffnungen
oder Löchern 54 bzw. 56.
Der Durchmesser der Löcher 54, 56 ist derart,
dass er größer ist
als die radiale Ausdehnung des Flansches 18. Das Blech 52 ist
zum Beispiel Bestandteil der Karosserie eines Automobils.
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Eine
Schraube 58 weist einen Gewindeschaft 60 und einen
Sechskantkopf 62 auf sowie einen Bund 64 zwischen
Kopf 62 und Gewindeschaft 60. Der Gewindeschaft 60 wird
in den Mutternabschnitt 12 eingeschraubt und bleibt bei
einer Vormontage in einer Position, wie sie in der rechten Darstellung
von 4 gezeigt ist. Der Mutternabschnitt 12 kann
dabei in seiner Wandung Löcher
aufweisen, durch die das Kunststoffmaterial der Platte 50 eingedrungen
ist, um eine Sicherung gegen ein Verdrehen der Schraube 58 zu
erhalten. Die Anordnung aus Platte 50, Verbindungselement 10 und
Schraube 58 kann dann an dem Blech 52 zunächst lose
montiert werden. Dabei wird der Halteabschnitt 14 durch
das Loch 54, 56 hindurch gesteckt unter Verformung
der äußeren Schenkelabschnitte 30, 32,
welche sich in Richtung innerem Schenkelabschnitt 26, 28 bewegen,
bis der Halteabschnitt 14 das Loch 54, 56 passiert
hat. Dies ist ebenfalls in der rechten Darstellung von 4 angedeutet.
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Wird
nun die Schraube 58 in den Mutternabschnitt 12 hinein
gedreht (linke Darstellung von 4), dann
werden die Schenkel 26 bis 32 gespreizt, und die
Anlageabschnitte 46, 48 legen sich unter Spannung
gegen die zugekehrte Kante des Loches 54 an. Dabei werden
Kunststoffplatte 50 und Blech 52 gegeneinandergezogen,
so dass diese Teile fest miteinander verbunden sind.