DE10139169B4

DE10139169B4 - Metallene Gewindebuchse und Schraubverbindung mittels einer Gewindebuchse

Info

Publication number: DE10139169B4
Application number: DE2001139169
Authority: DE
Inventors: Thomas Endig; Andreas-Bernd Rosenbusch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: DE10139169A1

Abstract

Schraubverbindung eines ersten Kunststoffteiles (4) mit wenigstens einem weiteren Kunststoffteil (5) mittels einer Gewindebuchse (13), die eine Längsachse, eine sich konzentrisch zur Längsachse erstreckende zylindrische Außenfläche (27) und eine ein Innengewinde aufweisende und sich konzentrisch zur Längsachse erstreckende Durchgangsöffnung (20) hat, und einer einen Schraubenkopf (15) aufweisenden, metallenen Schraube (14), wobei das erste Kunststoffteil (4) ein erstes Teileloch (7) und das weitere Kunststoffteil (5) ein weiteres Teileloch (8) hat, dessen Durchmesser kleiner als der Schraubenkopf (15) ist, wobei die zylindrische Außenfläche (27) einen als Kragen ausgebildeten ersten Abschnitt (28) und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt (29) hat, und der erste Abschnitt (28) einen größeren Querschnitt hat als der zweite Abschnitt (29) und das erste Teileloch (7) und der zweite Abschnitt (29) in Richtung der Längsachse (22) verlaufende Nuten (30, 31) aufweist und sich bei eingeschraubter Schraube (14) in das erste Teileloch (7) erstreckt, während der erste Abschnitt (28) an...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer metallenen Gewindebuchse bzw. einer Schraubverbindung eines ersten Kunststoffteiles mit wenigstens einem weiteren Kunststoffteil mittels einer metallenen Gewindebuchse bzw. einem Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung eines ersten Kunststoffteiles mit wenigstens einem weiteren Kunststoffteil mittels einer metallenen Gewindebuchse nach der Gattung des Anspruches 1 bzw. 5 bzw. 8. Es sind bereits Schraubverbindungen zweier Kunststoffteile mittels einer Gewindebuchse bekannt, bei denen die Gewindebuchse in eines der Kunststoffteile eingebettet ist. Dabei wird die Gewindebuchse entweder induktiv erwärmt oder durch Ultraschall und dann in das eine Kunststoffteil eingepresst, oder die Gewindebuchse wird beim Spritzgießen des einen Kunststoffteiles in das Kunststoffteil mit eingegossen. Die Gewindebuchsen weisen dabei in der Regel eine konische Außengeometrie mit einer Kreuzrändelung auf, die verhindern soll, dass sich die Gewindebuchsen beim Verschrauben mitdrehen. In das weitere Kunststoffteil wird eine Distanzhülse eingepresst, die dazu dient, dass der Schraubenkopf der metallenen Schraube im verschraubten Zustand auf Metall aufliegt, da bei Temperaturerhöhung die Gefahr besteht, dass Kunststoff plastisch ausweicht und dadurch die Verschraubung gelockert würde. Eine derartige Schraubverbindung ist sehr aufwendig.

Die US 3,434,521 offenbart eine Gewindebuchse mit einer Längsachse, mit einer sich konzentrisch zur Längsachse erstreckenden zylindrischen Außenfläche und einer Durchgangsöffnung, wobei die Außenfläche einen als Kragen ausgebildeten ersten Abschnitt und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt hat, wobei der erste Abschnitt einen größeren Querschnitt als der zweite Abschnitt hat. Außerdem weist der zweite Abschnitt in Richtung der Längsachse verlaufende Nuten auf.

In der DE 42 22 248 A1 ist ein Verbindungseinsatz zum Einsetzen in eine Aufnahmebohrung eines Werkstücks offenbart. Es wird eine reib- und/oder formschlüssige Verbindung durch einen Abschnitt hergestellt, der in einen Bohrungsabschnitt der Aufnahmebohrung eingepresst wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße metallene Gewindebuchse bzw. die erfindungsgemäße Schraubverbindung eines ersten Kunststoffteiles mit wenigstens einem weiteren Kunststoffteil mittels einer metallenen Gewindebuchse bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung eines ersten Kunststoffteiles mit wenigstens einem weiteren Kunststoffteil mittels einer metallenen Gewindebuchse mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 3 hat demgegenüber den Vorteil einer einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung, bei der die Schraubverbindung mittels nur einer Gewindebuchse und einer Schraube ermöglicht wird, ohne dass eine weitere Distanzhülse oder ein Erwärmen oder Umspritzen der Gewindehülse erforderlich ist. Die Einführung der Gewindebuchse in das Kunststoffteil erfolgt zugleich mit dem Schraubvorgang und durch den Schraubvorgang selbst, wobei eine ausreichende Sicherung der Gewindebuchse im Kunststoffteil gewährleistet ist.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Schraubverbindung bzw. des im Anspruch 3 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die zylindrische Außenfläche der Gewindebuchse mit einem sich an den zweiten Abschnitt anschließenden dritten Abschnitt mit einem, geringeren Querschnitt als dem Querschnitt des zweiten Abschnittes zu versehen, wodurch sich der dritte Abschnitt leichter in ein weiteres Teileloch eines weiteren Kunststoffteiles einführen lässt und aufgrund von einem Spiel zwischen dem Durchmesser des dritten Abschnittes und dem Durchmesser des weiteren Teileloches Abweichungen in der Lage des ersten Teileloches des ersten Kunststoffteiles gegenüber dem weiteren Teileloch des weiteren Kunststoffteiles vernachlässigt werden können.

Vorteilhaft ist es, die in Richtung der Längsachse im zweiten Abschnitt der Außenfläche der Gewindebuchse verlaufenden Nuten durch ein Rändel herzustellen, da dies ein einfaches Herstellverfahren ist.

Um den Verschraubungsvorgang zu verkürzen ist es vorteilhaft, dass das Innengewinde sich ausgehend von nahe des ersten Abschnittes der Außenfläche über einen ersten Öffnungsabschnitt der Durchgangsöffnung erstreckt und sich von dem ersten Abschnitt weg an den ersten Öffnungsabschnitt ein zweiter Öffnungsabschnitt der Durchgangsbohrung anschließt, der einen größeren Durchmesser hat, als der Außendurchmesser des Innengewindes.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, die Gewindebuchse mit einer dem ersten Abschnitt der Außenfläche abgewandten und quer zur Längsachse verlaufenden Endfläche zu versehen, an der der Schraubenkopf mit einer Haltefläche im verschraubten Zustand anliegt.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine Schraubverbindung eines ersten Kunststoffteiles mit wenigstens einem weiteren Kunststoffteil mittels einer metallenen Gewindebuchse und einer Schraube,
2 eine erfindungsgemäße Gewindebuchse,
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 2 durch eine erfindungsgemäße Gewindebuchse,
4 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Gewindebuchse.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Die Erfindung wird bspw. anhand einer Ölabscheidevorrichtung beschrieben, wie sie bspw. aus der DE 196 42 219 A1 bekannt ist. Während des Arbeitsprozesses einer Verbrennungskraftmaschine entweichen durch geringe Undichtigkeiten an den Kolbenringspalten Verbrennungsgase in das Kurbelgehäuse, in dem sie bspw. von der Antriebskette des Nockenwellenantriebes herrührende, feinste Öltröpfchen aufnehmen. Um eine Schadstoffemission aufgrund dieser Ölbeimischung zu verringern oder ganz zu vermeiden, wird dieses Öl-Gas-Gemisch über eine Ölabscheidevorrichtung geleitet, in der bspw. durch Kondensation und dem Trägheitsverhalten des Öls aufgrund von verschiedenen Umlenkungen im Strömungsweg Öl aus dem Öl-Gas-Gemisch abgeschieden wird. Bei der in 1 dargestellten beispielhaften Ölabscheidevorrichtung 1 ist zur Abscheidung des Öls eine Wendel 2 vorgesehen, die sich schraubengangförmig in der 1 in vertikaler Richtung erstreckt und an der sich das Öl abscheidet und abgeleitet wird. Die Wendel 2 wird von einem Gehäuse der Ölabscheidevorrichtung umgeben, das in Form eines topfförmigen oberen Gehäuseteiles aus Kunststoff durch ein erstes Kunststoffteil 4 und in Form eines aus Kunststoff gebildeten unteren Gehäuseteiles durch ein weiteres Kunststoffteil 5 gebildet wird. Das erste Kunststoffteil 4 und das weitere Kunststoffteil 5 liegen dabei an einer Berührfläche 6 aneinander an. In dem ersten Kunststoffteil 4 ist ein erstes Teileloch 7 ausgebildet und in dem weiteren Kunststoffteil 5 ist ein weiteres Teileloch 8 ausgebildet, das bei an der Berührfläche 6 aneinanderliegenden Kunststoffteilen 4, 5 zum ersten Teileloch 7 hin ausgerichtet ist. Das erste Teileloch 7 erstreckt sich in dem ersten Kunststoffteil von einer ersten Anlagefläche 11 bis zur Berührfläche 6 und das weitere Teileloch 8 erstreckt sich in dem weiteren Kunststoffteil 5 von einer weiteren Anlagefläche 12 des weiteren Kunststoffteiles 5 bis zu der Berührfläche 6. Die Durchmesser des ersten Teileloches 7 und des weiteren Teileloches 8 können gleich sein, sie können jedoch auch voneiander abweichend ausgebildet sein. In das erste Teileloch 7 und das weitere Teileloch 8 erstreckt sich eine metallene Gewindebuchse 13, die anhand der 2 bis 4 näher beschrieben wird und mit der eine metallene Schraube 14 verschraubt ist. Die Schraube 14 hat einen Schraubenkopf 15 mit einer Haltefläche 16, die größer als der Durchmesser des weiteren Teileloches 8 ist und an der weiteren Anlagefläche 12 des weiteren Kunststoffteiles 5 anliegt, und einen Gewindekörper 17 mit einem Außengewinde. Der Gewindekörper 17 der Schraube 14 ist in ein, in einer Durchgangsöffnung 20 der Gewindebuchse 13 vorgesehenes, Innengewinde 21 eingeschraubt. Die Durchgangsöffnung 20 der Gewindebuchse 13 erstreckt sich konzentrisch zu einer Längsachse 22 der Gewindebuchse 13. Das Innengewinde ist in einem ersten Öffnungsabschnitt 23 der Durchgangsöffnung 20 ausgebildet, an den sich ein zweiter Öffnungsabschnitt 24 der Durchgangsöffnung 20 anschließt, der einen größeren Durchmesser hat, als der Außendurchmesser des Innengewindes 21. Die metallene Gewindebuchse 13 hat eine sich konzentrisch zu der Längsachse 22 erstreckende zylindrische Außenfläche 27. Die zylindrische Außenfläche 27 weist einen als Kragen ausgebildeten ersten Abschnitt 28 auf und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt 29, wobei der erste Abschnitt 28 einen größeren Querschnitt hat als das erste Teileloch 7 und der zweite Abschnitt 29 und der zweite Abschnitt 29 in Richtung der Längsachse 22 verlaufende Nuten 30 aufweist, die einen beliebigen Querschnitt haben können, wie dreieckförmig, rechteckförmig oder ähnliches. Die in Richtung der Längsachse 22 verlaufenden Nuten 30 des zweiten Abschnittes 29 werden bspw. durch ein Rändel 31 gebildet. An den zweiten Abschnitt 29 der zylindrischen Außenfläche 27 der Gewindebuchse 13 schließt sich ein dritter Abschnitt 32 an, der einen geringeren Querschnitt als den Querschnitt des zweiten Abschnittes 29 hat. Die metallene Gewindebuchse 13 hat einen kreisrunden Querschnitt und eine Stirnfläche 33, die quer zur Längsachse 22 verläuft und an der der erste Abschnitt 28 der zylindrischen Außenfläche 27 beginnt, sowie einen zum ersten Öffnungsabschnitt 23 bzw. zum Innengewinde 21 führender Konusabschnitt 34 der Durchgangsöffnung 20, so dass sich das Innengewinde 21, ausgehend von nahe des ersten Abschnittes 28 der Außenfläche 27 über den ersten Öffnungsabschnitt 23 erstreckt. Der Stirnfläche 33 abgewandt weist die Gewindebuchse 13 eine quer zur Längsachse 22 verlaufende Endfläche 35 eines Endes 36 auf. Der Übergang des ersten Abschnittes 28 der Außenfläche 27 der Gewindebuchse 13 zum zweiten Abschnitt 29 erfolgt stufenartig mittels einer Kragenfläche 39.
Die Herstellung der Schraubverbindung erfolgt nun derart, dass zunächst das erste Kunststoffteil 4 und das weitere Kunststoffteil 5 mit ihren Berührflächen 6 derart aneinandergelegt werden, dass das erste Teileloch 7 und das weitere Teileloch 8 zueinander ausgerichtet sind. Danach wird die metallene Gewindebuchse 13 mit ihrem dem ersten Abschnitt 28 der Außenfläche 27 abgewandten Ende 36 in das erste Teileloch 7 und die Schraube 14 mit dem Gewindekörper 17 in das weitere Teileloch 8 eingesetzt. Der Querschnitt des zweiten Abschnittes 29 der Außenfläche 27 der Gewindebuchse, also des Rändels 30, 31, ist größer als der Querschnitt des ersten Teileloches 7, so dass dieser zweite Abschnitt 29 nur unter Krafteinwirkung in das erste Teileloch 7 eingebracht werden kann. Durch das Einschrauben der Schraube 14 in das Innengewinde 21 der Gewindebuchse 13 wird eine derartige Kraft aufgebracht, dass der zweite Abschnitt 29 der Gewindebuchse 13 in das erste Teileloch 7 hereingezogen wird, wobei die Nuten 30 bzw. das Rändel 31 einer Verdrehung der Gewindebuchse 13 in dem ersten Teileloch 7 in Folge einer Einkerbung in die Wandung des ersten Teileloches 7 entgegenwirken. Die Schraube 14 wird solange in die Gewindebuchse 13 eingeschraubt, bis der erste Abschnitt 28 mit seiner Kragenfläche 39 an der ersten Anlagefläche 11 des ersten Kunststoffteiles anliegt und der Schraubenkopf 15 mit seiner Haltefläche 16 an der weiteren Anlagefläche 12 des weiteren Kunststoffteiles 5 und an der Endfläche 35 der Gewindebuchse 13 anliegt. Durch die Anlage des Schraubenkopfes 15 mit seiner Haltefläche 16 an der Endfläche 35 der Gewindebuchse 13 ist ein metallener Kontakt gewährleistet, durch den auch bei stärkerer Erwärmung gewährleistet ist, dass die Schraubverbindung nicht aufgrund von plastisch ausweichendem Kunststoff gelöst wird.
Die Erfindung ist weder darauf beschränkt, dass nur zwei Kunststoffteile mittels der erfindungsgemäßen Gewindebuchse und der Schraube miteinander verbunden werden, denn es können zwischen dem ersten Kunststoffteil 4 und dem weiteren Kunststoffteil 5 weitere Kunststoff- oder Metallteile angeordnet sei, noch ist die Erfindung darauf beschränkt, dass sie bei einer Ölabscheidevorrichtung verwendet wird, denn gemäß der erfindungsgemäßen Schraubverbindung bzw.
Gewindebuchse können Kunststoffteile beliebiger Ausführung, wie Rohre, Sensoren o.ä. Teile an anderen Kunststoffteilen befestigt werden.

Claims

Schraubverbindung eines ersten Kunststoffteiles (4) mit wenigstens einem weiteren Kunststoffteil (5) mittels einer Gewindebuchse (13), die eine Längsachse, eine sich konzentrisch zur Längsachse erstreckende zylindrische Außenfläche (27) und eine ein Innengewinde aufweisende und sich konzentrisch zur Längsachse erstreckende Durchgangsöffnung (20) hat, und einer einen Schraubenkopf (15) aufweisenden, metallenen Schraube (14), wobei das erste Kunststoffteil (4) ein erstes Teileloch (7) und das weitere Kunststoffteil (5) ein weiteres Teileloch (8) hat, dessen Durchmesser kleiner als der Schraubenkopf (15) ist, wobei die zylindrische Außenfläche (27) einen als Kragen ausgebildeten ersten Abschnitt (28) und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt (29) hat, und der erste Abschnitt (28) einen größeren Querschnitt hat als der zweite Abschnitt (29) und das erste Teileloch (7) und der zweite Abschnitt (29) in Richtung der Längsachse (22) verlaufende Nuten (30, 31) aufweist und sich bei eingeschraubter Schraube (14) in das erste Teileloch (7) erstreckt, während der erste Abschnitt (28) an einer ersten Anlagefläche (11) des ersten Kunststoffteils (4) anliegt, und wobei die zylindrische Außenfläche (27) der Gewindebuchse (13) einen sich an den zweiten Abschnitt (29) anschließenden dritten Abschnitt (32) aufweist, der einen geringeren Querschnitt als den Querschnitt des zweiten Abschnittes (29) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Abschnitt (32) einen geringeren Querschnitt als das weitere Teileloch (8) hat und sich in das weitere Teileloch (8) des weiteren Kunststoffteiles (5) erstreckt und die Gewindebuchse (13) aus Metall ist.
Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebuchse (13) eine dem ersten Abschnitt (28) der Außenfläche (27) abgewandte und quer zur Längsachse (22) verlaufende Endfläche (35) hat, an der sowie an einer weiteren Anlagefläche (12) des weiteren Kunststoffteiles (5) der Schraubenkopf (15) mit einer Haltefläche (16) anliegt.
Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung eines ersten Kunststoffteiles (4) mit wenigstens einem weiteren Kunststoffteil (5) mittels einer metallenen Gewindebuchse (13), die eine Längsachse, eine sich konzentrisch zur Längsachse erstreckende zylindrische Außenfläche (27) und eine ein Innengewinde aufweisende und sich konzentrisch zur Längsachse erstreckende Durchgangsöffnung (20) hat, und einer einen Schraubenkopf (15) aufweisenden metallenen Schraube (14), wobei das erste Kunststoffteil (4) ein erstes Teileloch (7) und das weitere Kunststoffteil (5) ein weiteres Teileloch (8) hat, dessen Durchmesser kleiner als der Schraubenkopf (15) ist und die zylindrische Außenfläche (27) der Gewindebuchse (13) einen als Kragen ausgebildeten ersten Abschnitt (28) und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt (29) mit in Richtung der Längsachse verlaufenden Nuten hat, wobei der Querschnitt des ersten Abschnittes (28) größer als der Querschnitt des zweiten Abschnittes (29) und des ersten Teileloches (7) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffteil (4) und das wenigstens eine weitere Kunststoffteil (5) derart angeordnet werden, dass das erste Teileloch (7) und das weitere Teileloch (8) zueinander ausgerichtet sind, dann die Gewindebuchse (13) mit ihrem dem ersten Abschnitt (28) der Außenfläche (27) abgewandten Ende (36) in das erste Teileloch (7) und die Schraube (14) in das weitere Teileloch (8) eingesetzt werden und dann die Schraube (14) solange in das Innengewinde (21) der Gewindebuchse (13) geschraubt wird, bis der erste Abschnitt (28) mit einer Kragenfläche (39) an einer ersten Anlagefläche (11) des ersten Kunststoffteiles (4) und der Schraubenkopf (15) mit einer Haltefläche (16) an einer weiteren Anlagefläche (12) des weiteren Kunststoffteiles (5) und einer am abgewandten Ende (36) quer zur Längsachse (22) verlaufenden Endfläche (35) der Gewindebuchse (13) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffteil (4) und das wenigstens eine weitere Kunststoffteil (5) an einer Berührfläche (6) aneinander angeordnet werden.