DE102008030048A1 - Verbindungselement - Google Patents
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Abstract
Verbindungselement für zwei Teile, welches eine erste Hälfte (2) und eine zweite Hälfte (3) aufweist, die an einer Mitte (M) des Verbindungselements (1) zusammentreffen. Die erste Hälfte (2) weist in axialer Richtung (X) eine erste Reihe von sich zur Mitte (M) hin aufweitenden Rampenabschnitten (41-45) auf, und die zweite Hälfte (3) weist in axialer Richtung (X) eine zweite Reihe von sich zur Mitte (M) hin aufweitenden Rampenabschnitten (51-55) auf, so dass die erste Hälfte (2) und die zweite Hälfte (3) eine gegenläufige Verzahnung aufweisen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement für Teile, insbesondere für Kunststoffteile eines Gurtschlosses, und ein Verfahren zum Verbinden zweier Teile mit einem Verbindungselement.
- Um zwei Teile, beispielsweise zwei Schalen eines Kunststoffgehäuses, zu verbinden, werden die unterschiedlichsten Verbindungstechniken angewandt. Bekannt sind beispielsweise Ultraschalltechniken oder Reibschweißverfahren. Diese Verfahren sind jedoch relativ aufwendig und erfordern eine umfangreiche Technik sowie Ausstattung, um die gewünschte Verbindung herstellen zu können.
- Die vorliegenden Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine vereinfachte Verbindung zweier zu verbindender Teile bereitzustellen.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verbindungselement für Teile, insbesondere Kunststoffteile, bereit, welches eine einfache und sichere Befestigung zweier Teile ermöglicht. Das Verbindungselement weist hierfür eine erste Hälfte und eine zweite Hälfte auf, die an einer Mitte des Verbindungselements zusammentreffen. Die erste Hälfte umfaßt in axialer Richtung eine erste Reihe von sich zur Mitte hin aufweitenden Rampenabschnitten. Die zweite Hälfte umfaßt eine zweite Reihe von sich zur Mitte hin aufweitenden Rampenabschnitten. Dadurch weisen die erste und die zweite Hälfte eine gegenläufige Verzahnung auf. Das Verbindungselement ermöglicht durch Einfügen des Verbindungselements in Ausnehmungen der Teile eine einfache aber sichere Verbindung. Die Ausnehmungen sind dabei vorzugsweise so angeordnet, daß das Verbindungselement auf der einen Seite in eine Ausnehmung eines Teils und auf der anderen Seite in eine korrespondierende Ausnehmung eines anderen Teils eingeführt werden kann. Durch Zusammenpressen der Teile wird die Verbindung hergestellt und ist im Idealfall nicht mehr zu lösen, ohne das Verbindungselement zu zerstören. Die Rampenabschnitte sind dafür so ausgestaltet, daß sie sich zur Mitte hin, also dort, wo sich die beiden Hälften des Verbindungselements treffen, aufweiten. Gleichzeitig kann sich die Mitte des Verbindungselements innerhalb einer damit geschaffenen Verbindung vorteilhaft dort befinden, wo die beiden Teile, die mittels des Verbindungselements verbunden werden sollen, zusammentreffen. Die Mitte des Verbindungselements bezeichnet im vorliegenden Kontext nicht etwa eine strikte geometrische Mitte bezüglich der Enden des Verbindungselements, sondern den Bereich an dem die beiden Hälften zusammentreffen. Die Hälften müssen also nicht gleich lang sein. Aufgrund der mittels der Rampenabschnitte erzeugten gegenläufigen Verzahnung entsteht eine Rückhaltekraft, welche die zu verbindenden Teile zusammenhält. Die angrenzenden Rampenflächen sind voneinander getrennt, stellen also kein Gewinde dar.
- Die Rampenabschnitte der beiden Hälften können im Allgemeinen gleich ausgeführt sein, insbesondere können sie spiegelsymmetrisch zur Mitte sein. Ein Außendurchmesser der ersten Hälfte ist dann gleich groß wie ein entsprechender Außendurchmesser der zweiten Hälfte. Um den unterschiedlichen Anforderungen der Verbindung und den unterschiedlichen Eigenschaften der zu verbindenden Teile Rechnung zu tragen, können die Rampenabschnitte der beiden Hälften aber auch vorteilhaft unterschiedlich stark aufgeweitet werden. Dies bedeutet, daß der Durchmesser der ersten Hälfte beispielsweise größer sein kann als der Durchmesser der zweiten Hälfte des Verbindungselements. Die beiden Hälften können in axialer Richtung gleich lang, vorteilhaft aber auch unterschiedlich lang sein.
- Die Querschnittsfläche der ersten oder der zweiten Hälfte des Verbindungselements kann rechteckförmig oder rund, insbesondere kreisrund, sein.
- Bei einer kreisrunden Ausgestaltung kann das Verbindungselement insgesamt stiftförmig ausgestaltet sein und sich beispielsweise in Form eines Zapfens, der die erfindungsgemäßen widerhakenartigen Rampenabschnitte aufweist, in axialer Richtung erstrecken.
- Vorzugsweise weisen entweder die erste oder die zweite Hälfte oder beide Hälften ein konisches freies Ende auf. Dabei ist das freie Ende konisch abgerundet, so daß es sich leichter in die Ausnehmung eines zu verbindenden Teils einführen bzw. einpressen läßt.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann mindestens die erste Hälfte oder die zweite Hälfte zur Mitte des Verbindungselements hin eine Abflachung aufweisen. Dadurch kann die jeweilige Hälfte in die Ausnehmung eines zu verbindenden Teils eingeführt werden und einen glatten und ggf. dichten Abschluß an der Mitte des Verbindungselements bilden.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können der letzte Rampenabschnitt der ersten Hälfte und der letzte Rampenabschnitt der zweiten Hälfte, also diejenigen, die an der Mitte des Verbindungselementes zusammentreffen, zur Mitte hin unterschiedlich stark aufgeweitet sein. Dadurch bildet sich ein Absatz zwischen den beiden Rampenabschnitten genau an der Mitte. Wird nun das Verbindungselement zuerst mit der dünneren Seite in die Ausnehmung eines zu verbindenden Teils eingeführt, kann es nur bis zu dem Absatz eingeführt werden, wodurch praktisch eine Selbstjustierung des Verbindungselements und damit der Verbindung genau entlang der Mitte erreicht werden kann.
- Die Rampenabschnitte des Verbindungselements sind vorzugsweise so ausgestaltet, daß sie beim Einführen in eine Ausnehmung eines zu verbindenden Teils zusammengepreßt werden können. Dadurch baut sich eine noch stärkere Rückhaltekraft auf.
- Das Verbindungselement kann je nach Bedarf aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, wie zum Beispiel Kunstoffe, Keramiken, Metalle, Nichteisenmaterialien etc. Vorteilhaft kann es auch aus Stahl bestehen, was eine vereinfachte Herstellung ermöglicht.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Gurtschloß, in welchem ein Verbindungselement gemäß den vorstehenden Aspekten verwendet wird. Beispielsweise wird mittels eines erfindungsgemäßen Verbindungselements eine erste Schale und eine zweite Schale des Gurtschlosses verbunden. Die Verbindungstechnik mittels eines erfindungsgemäßen Verbindungselements läßt sich besonders vorteilhaft auf Gurtschlösser anwenden, die typischerweise aus zwei oder mehr Kunststoffschalen bestehen, welche verbunden werden müssen, um ein Gehäuse des Gurtschlosses zu bilden.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Verbinden zweier Teile. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem ersten Teil eine erste Ausnehmung erstellt. Eine zweite Ausnehmung wird in einem zweiten Teil erstellt. Das Verbindungselement gemäß den vorstehend erläuterten Aspekten der Erfindung wird sodann in die erste Ausnehmung eingeführt, oder ggf. eingepreßt. Sodann wird das zweite Teil positioniert und an das erste Teil herangeführt, so daß das Verbindungselement ebenfalls in die zweite Ausnehmung eingeführt oder ggf. gepreßt wird. Hierdurch entsteht eine feste Verbindung zwischen den beiden Teilen. Die Ausnehmungen können vorteilhaft etwas kleiner als ein maximaler Außendurchmesser oder eine maximale Außenabmessung des Verbindungselements ausgeführt sein. Die Enden der Rampenabschnitte dringen in die die Ausnehmungen begrenzenden Wandungen der Gehäuseteile ein, und zwar unter elastischer oder plastischer Verformung der Wandungen.
- Es kann vorteilhaft sein, das Verbindungselement vor dem Einführen in die erste oder die zweite Ausnehmung wenigstens teilweise als Einlegeteil zu umspritzen. Dadurch kann die Festigkeit der Verbindung weiter erhöht werden.
- Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figuren und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, wobei
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements gemäß der vorliegenden Erfindung, -
2 einen Schnitt durch eine Verbindung mittels eines Verbindungselements gemäß der vorliegenden Erfindung, und -
3 ein Gurtschloß, welches zwei Schalen besitzt, die mittels der Verbindungstechnik gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden sind, -
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements gemäß der vorliegenden Erfindung, und -
5 einen Schnitt durch eine Verbindung mittels eines Verbindungselements gemäß des Ausführungsbeispiels der4 zeigt. -
1 zeigt ein Verbindungselement1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verbindungselement1 ist in axialer Richtung X länglich, quasi zapfenförmig. Außerdem ist es mit einem runden Querschnitt ausgestattet und weist eine erste Hälfte2 und eine zweite Hälfte3 auf. Die erste Hälfte2 umfaßt eine Reihe rampenförmiger Abschnitte40 ,41 ,42 ,43 ,44 ,45 ,46 . Die rampenförmigen Abschnitte41 bis45 sind im vorliegenden Beispiel alle im wesentlichen gleich ausgeführt. In anderen Ausführungsformen können die Rampenabschnitte aber auch deutlich variieren. - Dabei weitet sich jeder rampenförmige Abschnitt
41 bis45 zur Mitte M des Verbindungselements1 auf, d. h. sein Durchmesser wird auf die Mitte M zu größer. Die Mitte M des Verbindungselements1 ist der Bereich, an dem die erste Hälfte2 und die zweite Hälfte3 zusammengefügt sind bzw. zusammentreffen. Die Abstände der Mitte M jeweils zu den gegenüberliegenden Enden6 ,7 der beiden Hälften2 ,3 ist daher je nach Ausführung nicht unbedingt gleich groß. - Ebenso wie die erste Hälfte
2 weist auch die zweite Hälfte3 eine Reihe rampenförmiger Abschnitte50 bis56 auf. Auch die Rampenabschnitte51 bis55 sind alle im wesentlichen gleich ausgeführt. Sie weiten sich ebenfalls zur Mitte M hin auf. Dadurch ergibt sich eine gegenläufige Verzahnung der beiden Hälften2 ,3 des Verbindungselements1 . Der größte Durchmesser D2 der rampenförmigen Abschnitte50 bis56 ist kleiner als der größte Durchmesser D1 der rampenförmigen Abschnitte40 bis46 der ersten Hälfte2 . - Das Verbindungselement
1 besitzt ein erstes konisch geformtes freies Ende6 an der ersten Hälfte2 und ein zweites konisch geformtes freies Ende7 am Ende der zweiten Hälfte3 . Die konisch geformten Enden6 ,7 ermöglichen ein leichteres Einführen des Verbindungselements in Ausnehmungen zu verbindender Teile. - Der abschließende bzw. letzte Rampenabschnitt
46 bzw.56 jeweils der ersten Hälfte2 und der zweiten Hälfte3 des Verbindungselements1 an der Mitte M weisen zusätzlich kleine Abflachungen8 und9 auf. Diese Abflachungen8 und9 ermöglichen einen sauberen Abschluß und ein Zentrieren beim Einführen des Verbindungselementes1 in eine Ausnehmung eines zu verbindenden Teils. Wenn die Hälften2 ,3 unterschiedliche Durchmesser D1, D2 besitzen und die letzten Rampenabschnitte46 bzw.56 ebenfalls unterschiedlich stark aufgeweitet sind, entsteht ein Absatz10 genau an der Mitte M. Dadurch kann die Einschubtiefe der jeweiligen dünneren Hälfte (hier 3) des Verbindungselements1 begrenzt werden, was das Verbinden vereinfacht und eine Selbstjustierung bewirkt. Die zu verbindenden Teile, in welche das Verbindungselement1 eingeführt wird, treffen unter Ausnutzung des Absatzes10 immer schlüssig an der Mitte M des Verbindungselements zusammen. - Die Rampenabschnitte des Verbindungselements
1 können vorteilhaft mit zunehmender Steigung zur Mitte M hin ausgeweitet werden. Hierdurch ergibt sich ein „tannenbaumähnliches” Profil des Rampenabschnittes, welches bei einem flexiblen Material für das Verbindungselement1 ein Zusammenpressen des äußersten Umfangs eines Rampenabschnittes oder das Eingraben des äußeren Umfangs in das zu verbindende Teil ermöglicht und eine Preßverbindung zwischen dem Verbindungselement1 und dem zu verbindenden Gehäuseteil ermöglicht. Dadurch kann die Festigkeit der Verbindung erhöht werden. -
2 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuse, welches ein erstes Teil21 und ein zweites Teil22 besitzt, die mittels eines erfindungsgemäßen Verbindungselements1 verbunden sind. Das erste Gehäuseteil21 weist eine Ausnehmung23 auf, in welche die erste Hälfte2 des erfindungsgemäßen Verbindungselements1 eingeführt ist. Das zweite Gehäuseteil22 weist eine Ausnehmung24 auf, in welche die zweite Hälfte3 des erfindungsgemäßen Verbindungselements1 eingeführt ist. Bei den Ausnehmungen23 ,24 handelt es sich beispielsweise um Sacklöcher von begrenzter Tiefe, die geeignet sind, die jeweilige Hälfte2 ,3 des Verbindungselements vollständig aufzunehmen. Die Gehäuseteile treffen an der Mitte M des Verbindungselements1 , an welchem auch die beiden Hälften2 ,3 des Verbindungselements1 zusammentreffen, ebenfalls schlüssig zusammen. Die gegenläufige Verzahnung, die von den Rampenabschnitten der beiden Hälften2 ,3 des Verbindungselements1 bereitgestellt wird, sorgt für eine kraftschlüssige Verbindung der beiden Gehäuseteile21 und22 . Vorzugsweise können die eine Hälfte2 oder die andere Hälfte3 des Verbindungselements1 vor dem Einführen in die erste Ausnehmung23 oder die zweite Ausnehmung24 (oder beide) mit einem geeigneten Mittel umspritzt werden, so daß sie als Einlegeteil in die Ausnehmung23 ,24 eingeführt werden können. Dadurch können höhere Kräfte beim Einführen bzw. Einpressen vermieden werden. Die Spritzmasse stellt dann eine feste Verbindung zwischen dem Gehäuseteil und der Hälfte des Verbindungselements1 her. Die Enden der Rampenabschnitte dringen in die die Öffnungen23 ,24 begrenzenden Wandungen der Gehäuseteile21 ,22 ein, und zwar unter elastischer oder plastischer Verformung der Wandungen. -
3 zeigt ein Gurtschloß30 , welches zwei Gehäuseteile31 und32 aufweist. Im Inneren befindet sich ein weiteres Gehäuseteil33 . Die Gehäuseteile31 und32 sind mit Verbindungselementen und mit einer Verbindungstechnik gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden. Insbesondere aufgrund der spezifischen Form eines Gurtschlosses ist die vorliegende Erfindung besonders geeignet, die Gehäuseteile31 und32 fest miteinander zu verbinden. Die Stecköffnung34 ist dabei dafür vorgesehen, die Steckzunge eines Sicherheitsgurts für ein Kraftfahrzeug aufzunehmen. -
4 zeigt ein Verbindungselement1 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verbindungselement1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist gegenüber der in1 dargestellten Ausführung leicht abgewandelt. Es ist in axialer Richtung X länglich quasi zapfenförmig. Außerdem ist es mit einem runden Querschnitt ausgestattet und weist eine erste Hälfte2 und eine zweite Hälfte3 auf. Die erste Hälfte2 umfaßt eine Reihe rampenförmiger Abschnitte. Die rampenförmigen Abschnitte sind im vorliegenden Beispiel alle im wesentlichen gleich ausgeführt. - Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß
1 , sind die größten Durchmesser D2 der rampenförmigen Abschnitte der zweiten Hälfte3 gleich groß wie der größte Durchmesser D1 der rampenförmigen Abschnitte der ersten Hälfte2 . - Das Verbindungselement
1 besitzt kegelförmig geformte freie Enden, die abgerundete Spitzen aufweisen. - Da die Durchmesser D1, D2 gleich groß sind, entsteht an der Mitte M kein Absatz, sondern ein einheitliches Mittelstück
60 . Dieses kann einen größeren Außendurchmesser als die Durchmesser D1 und D2 der Rampenabschnitte der ersten und oder zweiten Hälfte aufweisen und somit als Anschlag zur Einstellung der Einschubtiefe dienen, was das Verbinden vereinfacht und ebenfalls eine Selbstjustierung bewirkt. Die zu verbindenden Teile, in welche das Verbindungselement1 eingeführt wird, treffen dann unter Ausnutzung des Mittelstücks60 immer schlüssig am Mittelstück60 des Verbindungselements zusammen. - Die Rampenabschnitte weiten sich nicht mehr kontinuierlich auf, wie in
1 dargestellt, sondern umfassen zwei Abschnitte, die beispielhaft anhand des Rampenabschnitts41 als paralleler Abschnitt41a und aufweitender Abschnitt41b gekennzeichnet sind. Diese gegenüber der Ausführung der1 abgeänderte Ausgestaltung, kann die Herstellung erleichtern. Im parallelen Abschnitt41a erfolgt keine Aufweitung zu Mitte M hin, während sich die Rampenabschnitte im aufweitenden Abschnitt41b zur Mitte M hin aufweiten. Die Rampenabschnitte weisen also mindestens einen Abschnitt auf, in dem sie sich nicht zur Mitte M hin aufweiten. Im anderen Abschnitt41b kann eine kontinuierliche Aufweitung erfolgen, so daß diese Abschnitte bei Rundem Querschnitt des Verbindungselements abschnittweise Kegelform aufweisen. -
5 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuse, welches ein erstes Teil21 und ein zweites Teil22 besitzt, die mittels eines erfindungsgemäßen Verbindungselements1 gemäß dem zweiten in4 dargestellten Ausführungsbeispiel verbunden sind. Die Ausgestaltung der Verbindung entspricht im Wesentlichen der der2 , wobei das Verbindungselement1 nun gleiche Außendurchmesser D1 und D2 (vgl.4 ) aufweist. Als Anschlag eines oder beider Gehäuseteile21 und22 dient nun das Mittelstück60 . Um eine schlüssige Verbindung zu erreichen ist deshalb eine Ausnehmung61 in mindestens einem Gehäuseteil21 ,22 vorgesehen, die mindestens tief genug ist, um das Mittelstück zur Hälfte aufzunehmen. Die Ausnehmung61 kann vorteilhaft einseitig oder beidseitig (d. h. entweder im Gehäuseteil21 oder Gehäuseteil22 oder beiden Gehäuseteilen) auch etwas tiefer sein als die halbe oder die ganze Stärke des Mittelstücks60 .
Claims (12)
- Verbindungselement für zwei Teile, welches eine erste Hälfte (
2 ) und eine zweite Hälfte (3 ) aufweist, die an einer Mitte (M) des Verbindungselements (1 ) zusammentreffen, wobei die erste Hälfte (2 ) in axialer Richtung (X) eine erste Reihe von sich zur Mitte (M) hin aufweitenden Rampenabschnitten (41 –45 ) aufweist, und die zweite Hälfte (3 ) in axialer Richtung (X) eine zweite Reihe von sich zur Mitte (M) hin aufweitenden Rampenabschnitten (51 –55 ) aufweist, so das die erste Hälfte (2 ) und die zweite Hälfte (3 ) eine gegenläufige Verzahnung aufweisen. - Verbindungselement nach Anspruch 1, wobei die Rampenabschnitte (
41 –45 ) der ersten Hälfte (2 ) sich mindestens teilweise weiter aufweiten als die Rampenabschnitte (51 –55 ) der zweiten Hälfte (3 ). - Verbindungselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Querschnittsfläche der ersten und/oder der zweiten Hälfte (
2 ,3 ) rechteckförmig, rund oder kreisrund ist. - Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es länglich und/oder zapfenförmig ausgeführt ist.
- Verbindungselement nach einem der vorstehenden Anspreche, wobei mindestens die erste Hälfte (
2 ) und/oder die zweite Hälfte (3 ) ein konisches freies Ende (6 ,7 ) aufweist. - Verbindungselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens die erste Hälfte (
2 ) und/oder die zweite Hälfte (3 ) zur Mitte (M) hin eine Abflachung (8 ,9 ) aufweist. - Verbindungselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Rampenabschnitt (
46 ) der ersten Hälfte (2 ) und ein Rampenabschnitt (56 ) der zweiten Hälfte (3 ), die jeweils an der Mitte (M) des Verbindurgselements zusammentreffen, zur Mitte (M) hin unterschiedlich stark aufgeweitet sind, so daß sich entlang der Mitte (M) ein Absatz (10 ) bildet. - Verbindungselement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Stahl ist.
- Gurtschloß, welches ein Verbindungselement (
1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfaßt. - Gurtschloß nach Anspruch 9, wobei das Gurtschloß eine erste Schale (
31 ) und eine zweite Schale (32 ) umfaßt, die mittels dem Verbindungselement (1 ) verbunden sind. - Verfahren zum Verbinden zweier Teile (
21 ,22 ) mit den Schritten: Erstellen einer ersten Ausnehmung (23 ) in einem ersten Teil (21 ), Erstellen einer zweiten Ausnehmung (24 ) in einem zweiten Teil (22 ), Einpressen eines Verbindungselementes (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 in die erste Ausnehmung (23 ), Positionieren des zweiten Teils (22 ) und Heranführen des zweiten Teils (22 ) an das erste Teil (21 ), so daß das Verbindungselement (1 ) in die zweite Ausnehmung (24 ) eingeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Verbindungselement (
1 ) vor dem Einführen in die erste oder die zweite Ausnehmung (23 ,24 ) als Einlegeteil umspritzt wird.
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