DE2628832C2 - Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem bolzenartigen Gewindeeinsatz - Google Patents
Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem bolzenartigen GewindeeinsatzInfo
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Description
a) der Grundkörper mehrere schmale, im wesentlichen in Uaifangsrichtung des Grundkörpers
verlaufende Rippen (3) trägt,
b) die vorderen Flanken (3a) der Rippen (3) abgeschrägt sind,
c) der Winkel (y) zwischen den abgeschrägten Flanken (3a) der Rippen und der Achse des zylinderariigen
Grundkörpers weniger als 45°, vorzugsweise etwa 15°, beträgt,
d) die hintere Flanke {3b) der Rippen im wesentlichen
senkrecht zur Achse des zylinderartigen Grundkörpers verläuft oder widerhakenartig
abgeschrägt ist,
e) der Abstand der Rippen (3) untereinander mindestens doppelt so groß ist wie die in Richtung
der Zylinderachse gemessene Höhe der einzelnen Rippen,
f) der Durchmesser (Di) der Rippen (3) um 0,1 bis
0,4 mm, vorzugsweise um etwa 0,2 mm größer als der Durchmesser (d) des Grundkörpers (ia)
ist,
g) das vordere Ende des. Grundkörpers verjüngt ist,
h) der bolzenartige Einsatz (1) in eine Ausnehmung (11) eines Integralhartschaum-Formteils
eingepreßt ist, und
i) im Integralhartschaum-Formteil (12) eine zylinderartige Ausnehmung (11) vorgesehen ist, deren
Querschnitt dem Querschnitt des Grundkörpers (ia) angepaßt ist, wobei der Durchmesser
(d') der Ausnehmung geringfügig kleiner ist als der Durchmesser (d) des zylinderartigen
Grundkörpers.
2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d')der Ausnehmung (11)
um etwa 0,5 mm kleiner ist als der Durchmesser (Di)
der Rippen (3).
3. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe spiralförmig um den Grundkörper
verläuft.
4. Einsatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (la; an
zumindest einem sich über die gesamte Einpreßlänge erstreckenden Umfangsbereich eine parallel zur
Einpreßrichtung (A) verlaufende Abflachung (4) aufweist.
5. Einsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Grundkörper (Xa) zwei gegenüberliegende
ebene Abflachungen (4) aufweist.
6. Einsatz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abflachungen
(4) die Rippen (3) unterbrochen sind.
7. Einsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede der Abflachungen (4) über nicht
mehr als 60° des Umfanges des zylindrischen Grundkörpers (la^erstreckt.
8. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem in Einpreßrichtung gesehen hinteren Ende eine Gewindebohrung
(7) aufweist
9. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem in
Einpreßrichtung gesehen hinteren Ende einen Gewindebolzen (23) trägt.
10. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem in
Einpreßrichtung gesehen hinteren Ende einen Schlüsselbolzen (33) trägt.
11. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß er als Doppelbolzen ausgebildet ist, wobei zwei auf einer gemeinsamen
Achse, aber in entgegengesetzter Einpreßrichtung ausgerichtete Einsätze (41a, 41ο; mit ihrem jeweiligen,
in Einpreßrichtung gesehen hinteren Enden miteinander verbunden sind.
Die Erfindung geht von einer Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem bolzenartigen Gewindeeinsatz
aus.
Solche bekannten Einsätze sind beispielsweise mit Innen- oder Außengewinden oder auch mit Schlüsselbolzen
versehen und dienen zum Verbinden von Integralhartschaum-Formteilen, z. B. von PUR-IHS-Formteilen,
mit anderen Teilen oder auch zum Verbinden mehrerer PUR-IHS-Teile untereinander.
Diese Einsätze wurden bisher beim Herstellen des Formteiles mit in das Formteil eingeschäumt. Dies ist
jedoch ein aufwendiges Verfahren, da hierzu spezielle Haltemechanismen zur Halterung der Einsätze im
Formwerkzeug vorgesehen sein müssen. Weiterhin erfolgt das Einlegen der Einsätze in die Halterungen in
zeitraubender Weise von Hand. Während dieses Einlegevorganges bleibt wertvolle Maschinenzeit ungenutzt,
wodurch sich die Herstellungskosten der Teile verteuern. Zudem müssen an den Einsätzen angebrachte
Innen- oder Außengewinde vor dem Ausschäumen des Formwerkzeugs abgekapselt werden, um ein Zuschäumen
des Gewindes mit Sicherheit zu verhindern.
Es sind auch schon Einpreßgewindebüchsen und Einpreßgewindestifte bekanntgeworden, die aus Metall bestehen
und in Sack- und Durchgangsbohrungen von Kunststoffen oder Holz eingepreßt werden können. Sie
sind nicht geschlitzt und tragen in der Mitte ein Innengewinde oder einen Schraubenstift. Die mit der Bohrung
in Verbindung stehende Mantelfläche zeigt von der beim Einpressen vorlaufenden Seite her folgende
Gestalt: Zunächst einen im Verhältnis zum Durchmesser schmalen, glatten verdickten Zylindermantel, vermutlich
mit etwas kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser der zum Einpressen vorgesehenen
Bohrung, dann eine sich etwa über ein Drittel der Länge erstreckende glatte, zylindrische Fläche mit kleinerem
Durchmesser und dann die eigentlichen Verankerungsprofile, die etwa einem steilen, vielgängigen, jedoch
schmalen Gewindeabschnitt entsprechen. Es sind nun zwischen zwei und drei solche Gewindeabschnitte übereinander
angeordnet, wobei dazwischen schmale Einstiehe vorgesehen sind. Die Gewinderichtung kann zwischen
den einzelnen Gewindeabschnitten auch wechseln. Derartige Verankerungsprofile sind naturgemäß in
der Herstellung aufwendig, und für ein elastisches Hin-
ergreifen von widerhakenartigen Gewindeflächen durch den Werkstoff am Lochrand ist nur wenig Raum,
so daß der überwiegende Anteil der Haltekraft durch Reibung an den mehrspindligen GewindefläcJien erzeugt
werden muß. Aufgabe der Erfindung ist es, Verbindungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen
Art so zu verbessern, daß sie bei schneller Montage durch Einpressen einen möglichst festen und
sicheren Sitz gewährleisten.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die
!Jim Kennzeichenteil des Patentanspruchs angegebenen
!' Gestaltungsmerkmale vorgesehen.
Gegenüber den vorbekannten Einpreßgewindebüchsen bieten die beanspruchten Einpreßteile durch die Anschrägung
der vorderen Flanken der Rippen die Möglichkeit zur elastischen Verformung des Werkstoffs an
der Innenfläche der Bohrung, während der sich hinter den Rippen wieder elastisch ausdehnende Werkstoff
den widerhakenartigen hinteren Ranken der Rippen eine gute Abstützung bietet Durch den vergleichsweise
großen Abstand der Rippen zueinander ist auch genügend Raum für ein größeres tragfähiges Kunststoffvolumen
im Bereich der Rippen vorhanden. Mit den erfindungsgemäßen bolzenartigen Einsätzen werden deshalb
sehr hohe Auszugskräfte erreicht
Es ist zwar durch die CH-PS 5 05 303 eine Bolzenverbindung
für Holzteile bekanntgeworden, bei der der Bolzen Rippen aufweist, deren vorderen Flanken abgeschrägt
sind, wobei der Winkel zwischen den abgeschrägten Flanken der Rippen und der Achse des zylinderartigen
Grundteils weniger als 45° beträgt, die hintere Flanke der Rippen im wesentlichen senkrecht zur
Achse des zylinderartigen Grundkörpers verläuft, das vordere Ende des Grundkörpers verjüngt ist, der Einsatz
aus hartem, starrem Material gefertigt ist und das Teil, in das der Bolzen eingesetzt wird, eine zylinderartige
Ausnehmung aufweist, deren Querschnitt dem Querschnitt des Grundkörpers angepaßt ist.
Es ist weiter durch die DD-PS 66 049 eine Spreizdübelbindung bekanntgeworden, wobei die beiden
Spreizteile des Dübels Rippen aufweisen, deren vorderen Flanken abgeschrägt sind, wobei der Winkel
zwischen den abgeschrägten Flanken der Rippen und der Achse des Dübels weniger als 45° beträgt, die
hintere Flanke der Rippen im wesentlichen senkrecht zur Dübelachse verläuft, das vordere Ende des Dübels
verjüngt ist und das Teil, in das der Dübel eingesetzt wird, eine zylinderartige Ausnehmung aufweist.
Schließlich ist durch die US-PS 36 45 163 ein in seiner Länge gespaltener Spreiznagel aus Metall bekanntgeworden,
der seitlich Rippen aufweist, deren vordere Flanken abgeschrägt sind und deren hintere Flanken im
wesentlichen senkrecht zur Nagelachse verlaufen, wobei das vordere Ende des Spreiznagels verjüngt ist.
Die sonstigen technischen Verhältnisse sind bei dem vorstehend aufgeführten Stand der Technik jedoch ganz
anders gelagert als bei der Erfindung.
Für das bei der Erfindung vorliegende Gestaltungsprinzip nach Aufgabe und Gesamtheit aller Lösungsmittel
sind beim Stand der Technik keine ausreichend technischen Hinweise zu erkennen, die den Fachmann
ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen in die Lage versetzen, dieses Gestaltungsprinzip zu
entwickeln.
Zwar wird noch keine erfinderische Tätigkeit dafür geltend gemacht, die Merkmale a bis d und g bis i des
kennzeichnenden Teils in der Verbesserung des im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Standes
der Technik zu entwickeln, weil hierzu z. B. durch die
CH-PS 5 05303, die DD-PS 66 049 und die US-PS 3645 163 ausreichende technische Hinweise zur Entwicklung
dieter Merkmale bekanntgeworden sind, jedoch sind die übrigen Gestaltungsmerkmals und damit
die Gesamtheit des Gegenstandes des Patentanspruches durch den Stand der Technik nicht nahegelegt
Die Einsätze gemäß der Erfindung werden, erst nach
Fertigstellung des Integralhartschaum-Formteiles, also
to z. B. bei der Gerätemontage, in dieses eingepreßt.
Hierdurch kann bei der Produktion der Formteile die sehr kostspielige Maschinenzeit erheblich reduziert
werden. Aufwendige Halterungen für die Einsätze im Formwerkzeug sind nicht mehr erforderlich. Zusätziiehe
Maßnahmen zum Schützen von an den Einsätzen angebrachten Gewinden oder dergleichen gegen
Zuschäumen sind nicht mehr erforderlich. Es wird somit insgesamt eine jm Vergleich zum Stand der Technik
schneller herzustellende, einfachere und preisgünstigere Verbindung geschaffen.
Die Rippen der Einsätze gewährleisten eine besonders feste und dauerhafte Verbindung der Einsätze mit
den Formteilen, da die Einsätze nunmehr außer durch kraftschlüssige Verbindung mittels PreSsitz zusätzlich
noch formschlüssig im Formteil gehalten werden. Die vordere abgeschrägte Flanke der Rippe sorgt dafür, daß
die Einsätze trotz ihrer Rippen ohne Beschädigung der Innenwand der Ausnehmungen in diese Ausnehmungen
eingepreßt werden können, die Gestaltung der hinteren Rippenflanke gewährleistet eine sichere Verankerung
der Einsätze in den Formteilen.
Gemäß weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmalen weist der Grundkörper als Verdrehsicherung an
zumindest einem sich über die gesamte Einpreßlänge erstreckenden Umfangsbereich eine parallel zur Einpreßrichtung
verlaufende Abflachung auf. In herstellungstechnisch besonders günstiger Weise weist der
Grundkörper zwei gegenüberliegende ebene Abflachungen auf, und die Rippen sind im Bereich, der
Abflachungen unterbrochen.
Zweckmäßig erstreckt sich jede der Abflachungen über nicht mehr als 60° des Zylinderumfanges, so daß
bei ausreichender Verdrehsicherung auch die ein Ausziehen der Einsätze verhindernden Rippen an einem
Zylinderumfangsbereich von 240° noch voll wirksam sind.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Innengewinde ausgestatteten Einsatzes,
F i g. 2 eine Seitenansicht eines Einsatzes nach F i g. 1,
1; i g. 3 einen Schnitt eines Einsatzes nach F i g. 1,
F i g. 4 einen Schnitt durch einen ir, das PUR-Formtei!
eingepreßten Einsatz,
F i g. 5 und 6 Einsätze mit Außengewinde, F i g. 7 einen Einsatz mit Schlüsselbolzen,
Fig.8 einen Einsatz mit doppelseiligen Preßsitzbolzen.und
F i g. 9 einen Einsatz mit spiralförmigen Rippen.
Der in Fi g. 1 bis 3 dargestellte Einsatz 1 weist einen
zylindcartigen Grundkörper la auf, an dessen Umfang mehrere Rippen 3 angebracht sind. An zwei gegenüberliegenden
Seiten 4 des Grundkörpers ist dieser abgeflacht. Das untere Ende des Einsatzes ist mit
Einführschrägen 9 versehen. An seinem oberen Ende trägt der Grundkörper einen Flansch 5. Eine zentrale
Bohrung 6 im Grundkörper weist ein Innengewinde 7 auf.
Die Abmessungen der Einsätze sowie der entsprechenden Ausnehmungen Il in den PUR-Formteilen 12
werden je r.ach benötigter Größe des Innengewindes gemäß der nachfolgenden Tabelle gewählt.
Gewinde | 5,5 | D\ | d | a | b | y | h | h | 3,5 |
n. DIN 13 | 6,3 | 4,5 | |||||||
M 2,6 | 7 | 4,0 | 3,8 | 0,2 | 2,5 | 15° | 11,5 | 0,8 | 5,5 |
M 3 | 8 | 5,0 | 4,8 | 0,2 | 2,5 | 15° | H,5 | 0,8 | 6,5 |
M4 | 10 | 6,0 | 5,8 | 0,2 | 2,5 | 15° | 11,5 | 0,8 | 7,5 |
M 5 | 7,0 | 6,8 | 0,2 | 2,5 | 15° | 11,5 | 0,8 | ||
M 6 | 8,0 | 7,8 | 0,2 | 2,5 | 15° | il,5 | 0,8 | ||
Die in dieser Tabelle aufgeführten Bezugsgrößen sind den F i g. 1 bis 3 zu entnehmen.
Zum Einpressen der Einsätze in Pfeilrichtung A in die Ausnehmungen 11 des Formteiles 12 wird eine
Einpreßgeschwindigkeit von nicht mehr als 0,5 m/s, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,3 bis 0,5 m/s,
gewählt, um eine Rißbildung in der Außenhaut des PUR-1HS-Teiles beim Einpressen des Bolzens mit
Sicherheit zu vermeiden. Die Abschrägungen 3a an den Rippen 3 sowie am unteren Ende des Einsatzes dienen
zum erleichterten Einpressen des Bolzens ohne Beschädigung der Außenhaut.
Nach Einpressen der Einsätze unterliegt die Innenwand der Ausnehmung noch dem Einfluß der Spannungsrelaxation
und des Kaltfluß-Effektes, so daß sich die Innenwand des PUR-IHS-Teiles in der in Fig.4
dargestellten Weise über die Rippen des Einsatzes legt. Den oberen Flanken Zb der Rippen kommt demnach
eine widerhakenartige Funktion zu, so daß sich ein gegen Ausziehen äußert sicherer Sitz des Einsatzes
ergibt.
In den F i g. 5 bis 8 sind weitere Ausführungsbeispiele von Einsätzen gezeigt. F i g. 5 zeigt einen Einsatz 21 mit
Flansch 22 und Außengewinde 23, Fi g. 6 den gleichen
Einsatz mit Außengewinde, jedoch ohne Flansch. In F i g. 7 trägt der mit einem Flansch ^7 versehene Einsatz
31 einen Schlüsselbolzen 33. In Fig.8 ist ein mit einem
Flansch 42 versehener Doppeleinsatz gezeigt, welcher zwei Einsätze 41a, 416 aufweist. Dieser Einsatz kann
zum unlösbaren Verbinden zweier PU R-Formteile verwendet werden.
Sämtliche Einsätze sind z. B. gemäß der weiter oben angeführten Tabelle genormt, wobei für andere als
gewindeartige Befestigungselemente anstelle des Gewindemaßes entsprechende Kenngrößen zu verwenden
sind.
Der in F i g. 9 dargestellte Einsatz weist spiralförmige Rippen 50 auf. Seitliche Abflachungen des Grundkörpers
zur Verdrehsicherung können entfallen, da die spiralförmigen Rippen als solche ein Verdrehen des
Einsatzes in zumindest einer Richtung verhindern. Solche Einsätze können im Bedarfsfall aus dem
PUR-Formteil ausgeschraubt werden, so daß man reparatur- und montagefreundliche Einsätze erhält.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem bolzenartigen Gewindeeinsatz, wobei der
bolzenartige Gewindeeinsatz einen zylinderartigen Grundkörper aufweist und aus hartem Material in
starrer Bauweise gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
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