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Die
Erfindung betrifft ein Kunststoff-Bauteil mit einer ein Einsteckloch
aufweisenden Halterung für
einen an seinem Umfang mit ringförmigen
Verankerungsrippen versehenen, in das Einsteckloch einsteckbaren
Haltezapfen, für
dessen Verankerung in dem Einsteckloch dessen Wand mindestens eine Aussparung
für einen
Eingriff der Verankerungsrippen aufweist.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Kunststoff-Bauteils.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Kunststoff-Bauteils in
Form einer Ventilhaube für Hubkolben-Verbrennungsmotoren
erörtert
werden, an welcher Kabel mittels eines sogenannten Kabelbandes aus
Kunststoff festgelegt werden, an das ein Haltezapfen mit einem sogenannten
Tannenbaumprofil angeformt ist. Die Erfindung eignet sich aber auch
für andere
Kunststoff-Bauteile,
an denen ein oder mehrere Bauelemente mittels eines mit einem Haltezapfen
versehenen Halteelements festgelegt werden sollen.
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Bei
bekannten, als Ventilhauben gestalteten Kunststoff-Bauteilen der
eingangs genannten Art aus Polyamid wird in ein als Sackloch gestaltetes
Loch der Ventilhaube unter Hitze eine Metallhülse eingepresst und eingeschmolzen,
welche ein Innengewinde und an ihrem Außenumfang eine Rändelung
zur Verankerung in der Ventilhaube aufweist – im Sinne der eingangs aufgeführten Definition
der von der vorliegenden Erfindung betroffenen Kunststoff-Bauteile bildet
die Metallhülse
das Einsteckloch und deren Innengewinde eine Aussparung in der Wand
des Einstecklochs. In letzteres wird der mit dem Tannenbaumprofil
versehene Haltezapfen des Kabelbandes eingedrückt, wobei die am Umfang des
Haltezapfens vorgesehenen ringförmigen
und flexiblen Kunststoff-Verankerungsrippen
des Tannenbaumprofils in das Innengewinde der Metallhülse eingreifen
und dadurch den Haltezapfen in der Metallhülse fixieren.
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Bei
dieser bekannten Konstruktion ist für jede Halterung (Befestigungsstelle)
eine metallische Gewindehülse
erforderlich, was die Ventilhaube verteuert und zwar zum Einen durch
die Kosten der üblicherweise
aus Messing hergestellten Gewindehülsen, und zum Anderen durch
die verhältnismäßig aufwendige
Art der Befestigung der Gewindehülse an
der Ventilhaube.
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Die
Verwendung einer Gewindehülse
ließe sich
vermeiden, wenn in die Wand des Sacklochs des Kunststoff-Bauteils
schon bei dessen Herstellung im Spritzgussverfahren eine Aussparung
oder Hinterschneidung eingeformt werden würde; dies erforderte aber ein
komplizierteres Spritzgusswerkzeug, welches mit einem oder mehreren
sogenannten Schiebern versehen ist.
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Alternativ
könnte
man in der Wand des Sacklochs des Kunststoff-Bauteils, nachdem dieses
im Spritzgussverfahren hergestellt wurde, mittels eines üblichen
Gewindeschneidwerkzeuges ein Innengewinde erzeugen. Dadurch entstehen
jedoch Späne, welche
gerade bei zähen
Kunststoffen, wie einem Polyamid, sehr lang sind und dazu neigen,
an ihrem einen Ende mit dem Kunststoff-Bauteil verbunden zu sein.
In jedem Fall wäre
es aufwendig, die Späne
von dem Kunststoff-Bauteil zu entfernen – besonders bei Motorbauteilen,
wie einer Ventilhaube, wird gefordert, dass diese vom Hersteller
in absolut sauberem Zustand angeliefert werden.
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Der
Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, ein Kunststoff-Bauteil der
eingangs genannten Art, insbesondere eine Ventilhaube und bevorzugt
eine solche aus einem Polyamid, vorzuschlagen, durch welches beziehungsweise
welche sich die vorstehend geschilderten Probleme und Nachteile
vermeiden lassen, jedoch eine sichere Verankerung eines mit ringförmigen Verankerungsrippen,
insbesondere mit einem Tannenbaumprofil, versehenen Haltezapfens
ermöglicht.
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Für ein Kunststoff-Bauteil
der eingangs genannten Art lässt
sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
lösen,
dass die Wand des Einstecklochs vom Kunststoff-Bauteil selbst gebildet
wird und in die Lochwand eine Muttergewinde-ähnliche
Aussparung beziehungsweise Hinterschneidung eingedrückt ist.
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In
einen hinreichend verformbaren Kunststoff, wie ein Polyamid, lässt sich
eine Muttergewinde-ähnliche
Aussparung ohne Weiteres dadurch eindrücken, dass ein Gewindeschaft
in das noch glatte Einsteckloch eingedreht und anschließend wieder herausgedreht
wird, wobei natürlich
der Außendurchmesser
des Gewindes des Gewindeschafts etwas größer sein muss als der lichte
Durchmesser des zunächst
noch glattwandigen Einstecklochs. Dabei ergibt sich zwar ein nicht
so vollständiges
Muttergewinde wie beim Gewindeschneiden, das heißt, der Gewindegang beziehungsweise
die Gewindegänge
sind weniger tief, für
die Verankerung eines Tannenbaumprofil-Haltezapfens ist eine solche
Aussparung in der Wand des Einstecklochs jedoch völlig ausreichend. Eine
Gewindehülse
ist nicht mehr erforderlich, und eine Spanbildung wird verhindert.
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Es
kann von Vorteil sein, die Muttergewinde-ähnliche Aussparung unter Hitze
zu erzeugen, zum Beispiel mit einem erhitzten Gewindeschaft.
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Das
noch glattwandige Einsteckloch kann einen kreisrunden, aber auch
einen anderen Querschnitt haben, zum Beispiel einen ovalen Querschnitt oder
einen Polygon-Querschnitt, da die Muttergewinde-ähnliche Aussparung längs des
Umfangs des Einstecklochs auch mehrfach unterbrochen sein kann, ohne
dass dadurch die Sicherheit der Fixierung des Tannenbaumprofil-Haltezapfens
am Kunststoff-Bauteil nennenswert vermindert wird.
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Bei
den handelsüblichen
Haltezapfen mit einem Tannenbaumprofil, welches ringförmige Verankerungsrippen
bildet, sind in einem Längsschnitt durch
den Haltezapfen die Flanken der Verankerungsrippen gegenüber einer
Durchmesserebene des Haltezapfen unterschiedlich geneigt – die in
Einsteckrichtung vorn liegende Flanke einer Verankerungsrippe ist
gegenüber
einer Durchmesserebene um einen Winkel von zum Beispiel ungefähr 30° in Einsteckrichtung
geneigt, während
die andere Flanke mit der Durchmesserebene einen deutlich kleineren Winkel
bildet oder gegenüber
der Durchmesserebene gar nicht geneigt ist; dadurch können die
Verankerungsrippen einem Herausziehen des Haltezapfens einen größeren Widerstand
entgegen setzen. Dennoch könnte
die Muttergewinde-ähnliche
Hinterschneidung des erfindungsgemäßen Kunststoff-Bauteils ein
Profil ähnlich
dem Profil eines üblichen
Gewindes aufweisen, das heißt,
ein zu einer Durchmesserebene ungefähr symmetrisches Profil. Bevorzugt werden
jedoch Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Kunststoff-Bauteils,
bei denen der Querschnitt beziehungsweise das Profil der Muttergewinde-ähnlichen
Aussparung einem Tannenbaumprofil angepasst ist, das heißt diese
Ausführungsformen zeichnen
sich dadurch aus, dass die Ausnehmung beziehungsweise Hinterschneidung
eine wendelförmige
Nut mit einem Nutgrund und zwei Nutseitenwänden bildet, welche in einem
Schnitt durch das Einsteckloch längs
einer die Lochachse enthaltenden ersten Ebene gegenüber einer
zur Lochachse senkrechten zweiten Ebene derart geneigt sind, dass
die in Einsteckrichtung erste, das heißt hintere Nutseitenwand ungefähr parallel
zur zweiten Ebene verläuft oder,
ausgehend vom Nutgrund, gegenüber
dieser zweiten Ebene in Einsteckrichtung geringfügig geneigt ist.
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Grundsätzlich könnte die
Nut aber auch einen ungefähr
U-förmigen
Querschnitt mit einem Nutgrund und zwei ungefähr parallel zueinander verlaufenden
Nutseitenwänden
aufweisen. Bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen, bei denen die
Nutseitenwände
in einem Schnitt längs
der genannten ersten Ebene miteinander einen spitzen Winkel bilden,
da sich dann die Muttergewinde-ähnliche
Aussparung leichter in die Wand des Einstecklochs des Kunststoff-Bauteils
eindrücken
lässt.
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Eine
bevorzugte erfindungsgemäße eingedrückte Muttergewinde-ähnliche
Aussparung beziehungsweise Hinterschneidung mit einer nicht unerheblichen
Tiefe der Aussparung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wand des
Einstecklochs des Kunststoff-Bauteils zu beiden Seiten der Aussparung durch
beim Eindrücken
der Aussparung verdrängten Kunststoff
gebildete Wülste
aufweist. Diese Wülste führen zu
einer noch sichereren Verankerung des Haltezapfens im Einsteckloch
des Kunststoff-Bauteils.
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Wie
sich bereits aus dem Vorstehenden ergibt, betrifft die Erfindung
insbesondere Polyamid-Bauteile, welche sich für das Eindrücken der erfindungsgemäßen Aussparung
beziehungsweise Hinterschneidung besonders gut eignen.
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Die
meisten Vorteile bringt die vorliegende Erfindung für als Ventilhauben
gestaltete Kunststoff-Bauteile mit sich.
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Da
an vielen Geräten,
insbesondere an Verbrennungsmotoren, außen Kabel verlaufen, welche festgelegt
werden müssen,
empfiehlt sich die vorliegende Erfindung vor allem für Kunststoff-Bauteile,
an denen Halterungen für
Haltezapfen von Kabelbändern
vorgesehen sind.
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Wie
sich gleichfalls aus dem Vorstehenden bereits ergibt, zeichnet sich
das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
dadurch aus, dass ein Kunststoff-Bauteil
mit einem Einsteckloch hergestellt wird, dessen Lochwand mindestens über einen
Teil ihrer Länge
in Richtung der Lochachse glattwandig gestaltet ist, und dass in
das Einsteckloch ein Gewindeschaft eingedreht und dabei die mindestens
eine Ausnehmung beziehungsweise Hinterschneidung in die Lochwand
eingedrückt
wird.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der beigefügten zeichnerischen
Darstellung sowie der nachfolgenden Beschreibung zweier besonders
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung sowie einer einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
in der Zeichnung zeigen:
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1A einen
Schnitt durch einen mit einer erfindungsgemäßen Halterung zu versehenden
Bereich eines Kunststoff-Bauteils, wobei das Einsteckloch der Halterung
noch glattwandig ist, sowie eine Seitenansicht eines in das Einsteckloch
erfindungsgemäß einzudrehenden
Gewindeschafts;
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1B die
in 1A gezeigten Teile, jedoch nach dem Eindrehen
des Gewindeschafts in das Einsteckloch und nach der Bildung einer
Muttergewinde-ähnlichen
Aussparung in der Wand des Einstecklochs;
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1C den
in 1B dargestellten Bereich des Kunststoff-Bauteils
nach dem Herausdrehen des Gewindeschafts, das heißt nach
Fertigstellung der erfindungsgemäßen Halterung;
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2 den
in 1C dargestellten Bereich einer modifizierten Ausführungsform
des Kunststoff-Bauteils nach dem Einstecken eines mit einem Tannenbaumprofil
versehenen Haltezapfens in das Einsteckloch, wobei der Haltezapfen
und ein Teil eines an den Haltezapfen angeformten Kunststoff-Kabelbandes
im Schnitt dargestellt wurden; und
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3 den
in 1C mit ”A” gekennzeichneten
Bereich der zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Halterung.
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Die 1A zeigt
einen mit einer erfindungsgemäßen Halterung
zu versehenden Bereich eines erfindungsgemäßen Kunststoff-Bauteils 10,
bei dem es sich um eine aus einem Polyamid hergestellte Ventilhaube
für einen
Hubkolben-Verbrennungsmotor handeln kann. Im Bereich der herzustellenden
erfindungsgemäßen Halterung
ist in das Kunststoffbauteil 10 ein als Sackloch gestaltetes
Einsteckloch 12 eingeformt worden, welches bei der bevorzugten Ausführungsform
eine kreiszylindrische Lochwand 14 und an der Mündung des
Einsteckochs 11 einen Einfuhrabschnitt 16 mit
einem etwas größeren Durchmesser
aufweist.
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Die 1A zeigt
ferner einen Gewindeschaft 18 mit einem mit einem Außengewinde 20 versehenen
Endbereich. Erfindungsgemäß ist der
Außendurchmesser
des Gewindes 20 überall
etwas größer als
der Durchmesser der zunächst
noch glatten Lochwand 14, jedoch etwas kleiner als der
Durchmesser des Einführabschnitts 16.
Hingegen ist bei bevorzugten Ausführungsformen der Innendurchmesser
des Gewindes 20 überall
etwas kleiner als der Durchmesser der zunächst noch glatten Lochwand 14.
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Es
kann vorteilhaft sein, das Gewinde 20 des Gewindeschafts 18 so
zu gestalten, dass der Außendurchmesser
des Gewindes 20, ausgehend vom freien, das heißt gemäß 1A unteren
Ende des Gewindeschafts 18 gemäß 1A nach
oben etwas zunimmt, um so den Gewindeschaft 18 leichter
in das Einsteckloch 12 eindrehen zu können.
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Beim
Eindrehen des vorzugsweise erhitzten Gewindeschafts 18 mit
seinem Gewinde 20 in das Einsteckloch 12 wird
im Bereich der Lochwand 14 der Kunststoff des Kunststoff-Bauteils 10 so
plastisch verformt, dass in die Lochwand 14 eine Muttergewinde-ähnliche
Aussparung eingeformt wird, welche in 1B mit 22 bezeichnet
wurde. Bei bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung bildet die Aussparung 22 eine wendelförmige Nut,
jedoch kein vollständiges
Muttergewinde, weil der Innendurchmesser des Gewindes 20 des
Gewindeschafts 18 kleiner ist als der Durchmesser der noch
unverformten Lochwand 14. Bei bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung weist die Lochwand 14 zwischen in axialer Richtung
des Einstecklochs 12 aufeinander folgenden Bereichen der
wendelförmigen
Aussparung 22 also Lochwandabschnitte 24 auf,
die zumindest im Wesentlichen Teile einer mit der Achse des Einstecklochs 12 koaxialen
Kreiszylinderfläche
bilden (siehe auch 1C).
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Grundsätzlich wäre es aber
auch möglich, das
Gewinde 20 des Gewindeschafts 18 so zu dimensionieren,
dass beim Eindrehen des Gewindeschafts 18 in das Einsteckloch 12 in
die Lochwand 14 ein vollständiges Muttergewinde eingeformt
wird.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Kunststoff-Bauteil
könnte
die Lochwand 14 statt eines kreisförmigen Querschnitts aber auch
einen ovalen Querschnitt oder einen Querschnitt in Form eines Polygons
haben; in diesen Fällen
gelten die vorstehenden Ausführungen
mit der Maßgabe,
dass an die Stelle des Durchmessers der kreiszylindrischen Lochwand 14 der
kleinste Durchmesser der im Querschnitt nicht kreisrunden Lochwand
tritt. In diesen Fällen
wird dann anstelle einer durchgehenden, nut- und wendelförmigen Aussparung 22 eine
längs der Wendel
unterbrochene Aussparung gebildet, welche jedoch ausreicht, um einen
Haltezapfen mit ringförmigen
Verankerungsrippen, insbesondere einen Haltezapfen mit einem sogenannten
Tannenbaumprofil, im Einsteckloch 12 zu fixieren.
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Nach
der Erzeugung der Aussparung 22 wird der Gewindeschaft 18 wieder
aus dem Einsteckloch 12 ausgedreht, sodass sich die in 1C dargestellte
erfindungsgemäße Halterung
ergibt.
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Die 2 zeigt
einen Kunststoff-Haltezapfen 30, welcher in diesem Fall
an ein Kabelband 31 angeformt ist. Der Haltezapfen 30 weist
an seinem Außenumfang
in bekannter Weise ein sogenanntes Tannenbaumprofil 32 auf,
welches von flexiblen kreisringförmigen
Verankerungsrippen 34 gebildet wird; derartige, an Kabelbänder angeformte
Haltezapfen sind bekannt. Jede der Verankerungsrippen 34 hat
im Längsschnitt
des Haltezapfens 30 ein ungefähr dreiecksförmiges Profil
mit zwei Flanken, von denen die gemäß 2 untere
Flanke gegenüber
einer Durchmesserebene des Haltezapfens 30 in Einsteckrichtung
geneigt ist, und zwar in Richtung auf das freie Ende des Haltezapfens 30;
hingegen sind die gemäß 2 oberen
Flanken der Verankerungsrippen 34 entweder ungefähr parallel
zu einer Durchmesserebene des Haltezapfens 30 oder gegenüber dieser
Ebene geringfügig
geneigt, und zwar weniger als die unteren Flanken und gegebenenfalls
gleichfalls in Richtung des freien Endes des Haltezapfens 30 (ausgehend
vom Außenumfang
der betreffenden Verankerungsrippen).
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Der
Außendurchmesser
der unverformten Verankerungsrippen 34 ist größer als
der Durchmesser der in 1A dargestellten, noch unverformten Lochwand 14 und
bevorzugt ungefähr
gleich dem maximalen Durchmesser der wendelförmigen Aussparung 22 der
erfindungsgemäßen Halterung;
hingegen ist bei bevorzugten Ausführungsformen der Durchmesser
der noch unverformten und in 1A gezeigten
Lochwand 14 etwas größer als
der Durchmesser des Haltezapfens 30 zwischen den Verankerungsrippen 34.
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Es
ist von Vorteil, wenn der Haltezapfen 30 aus einem verhältnismäßig flexiblen,
das heißt
einem verhältnismäßig weichelastischen
Kunststoff hergestellt wird, weil er sich dann verhältnismäßig leicht
in das Einsteckloch 12 pressen lässt, wobei sich die Verankerungsrippen 34 in
der Aussparung 22 der erfindungsgemäßen Halterung so verkrallen,
dass sich der Haltezapfen 30 nur noch schwer aus dem Einsteckloch 12 herausziehen
lässt – dies gilt
auch dann, wenn die erfindungsgemäße Halterung statt einer durchgehenden
wendelförmigen
Aussparung 22 mehrere Aussparungsabschnitte aufweist, welche längs einer
gedachten Wendel in Abständen
voneinander angeordnet sind.
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Außerdem soll
an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass das Gewinde 20 des
Gewindeschafts 18 auch ein mehrgängiges Gewinde sein kann, sodass
dann die erfindungsgemäße Halterung statt
einer einzigen wendelförmigen
Aussparung 22 mehrere wendelförmige und gegebenenfalls längs einer
Wendel unterbrochene Aussparungen aufweist.
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In 2 ist
eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
des Haltezapfens 30 dargestellt, welche, ausgehend vom
freien Ende des Haltezapfens 30, geschlitzt ist. Aufgrund
eines solchen in 2 dargestellten Schlitzes 40 oder
mehrerer solcher Schlitze, welche längs des Umfangs des Haltezapfens 30 in
Abständen
voneinander angeordnet sind, ergibt sich eine größere Elastizität des Haltezapfens 30 in
radialer Richtung beziehungsweise Durchmesser-Richtung, sodass sich der Haltezapfen 30 leichter
in das Einsteckloch 12 einpressen lässt, aber sich dennoch hinreichend
gut in der Aussparung 22 verkrallt.
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Das
Außengewinde 20 des
Gewindeschafts 18 und die Lochwand 14 des Kunststoff-Bauteils 10 können hinsichtlich
ihrer Durchmesser so aufeinander abgestimmt werden, dass sich beim
Eindrehen des Außengewindes
in das Einsteckloch 12 aufgrund der plastischen Verformung
des die Lochwand 14 bildenden Kunststoffs zu beiden Seiten
der dadurch erzeugten Aussparung 22 in 3 gezeigte
Wülste 50 ergeben,
welche durch den beim Einformen der Aussparung 22 verdrängten Kunststoff
gebildet werden. Diese Wülste 50 führen zu
einer noch besseren Verankerung des Haltezapfens 30 im
Einsteckloch 12.
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Die
Erfindung eignet sich nicht nur für Kunststoff-Bauteile, sondern
erfindungsgemäß auch für Bauteile
aus anderen, verhältnismäßig verformungsweichen
Werkstoffen, wie zum Beispiel Leichtmetalllegierungen. Generell
kann eine erfindungsgemäße Halterung
also an jedem Bauteil erzeugt werden, welches zumindest im Bereich
der herzustellenden erfindungsgemäßen Halterung aus einem Werkstoff
besteht, in den sich eine Muttergewinde-ähnliche Aussparung durch plastische
Verformung des Werkstoffes eindrücken
lässt.
Der Werkstoff muss andererseits aber so verformungssteif sein, dass
sich ein mit Verankerungsrippen versehener Haltezapfen hinreichend
sicher in der Halterung festlegen lässt.