DE10319756B4 - Verbindungssysteme mit wenigstens einem inneren und einem äußeren Kunststoffteil - Google Patents

Verbindungssysteme mit wenigstens einem inneren und einem äußeren Kunststoffteil Download PDF

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Abstract

Verbindungssystem mit wenigstens einem inneren und einem äußeren Kunststoffteil, die funktional relativ zueinander drehbeweglich und aus verschiedenen Kunststoffmaterialien hergestellt sind, wobei das innere Kunststoffteil oder zumindest ein Teil davon der Kern für das äußere Kunststoffteil ist und die beiden Kunststoffmaterialien nicht adhärent oder aneinander haftend sind, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Kunststoffteil ein Ankerteil (1) und das innere Kunststoffteil ein zu dem Ankerteil (1) verdrehbares inneres Zapfenteil (2) ist, und dass das Ankerteil (1) einen Zapfen (11) des Zapfenteils (2) fassende Klauen (5) aufweist, die durch eine Drehung des Zapfenteils (2) relativ zum Ankerteil (1) elastisch spreizbar sind, wobei das Zapfenteil (2) aus einem harten Material und das Ankerteil (1) aus einem vergleichsweise weichen, elastischen Material mit Rückstellkraft besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verbindungssysteme gemäß einem ersten Typ und einem zweiten Typ mit einem inneren und einem äußeren Kunststoffteil gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 beziehungsweise 5.
  • Derartige Verbindungssysteme sind aus DE 197 21 314 A1 bekannt. Bei den vorbekannten Verbindungssystemen sind die nach Entnahme beispielsweise aus einer Spritzgußform ohne weitere Arbeitsschritte direkt miteinander verbundenen Kunststoffteile durch eine sogenannte Klipsverbindung lösbar miteinander verbunden. Nachteilig bei einer derartigen Klipsverbindung ist der Verschleiß und die damit abnehmende Verbindungsfestigkeit nach wiederholten Verbindungs- und Lösevorgängen.
  • Für den Fall, dass Bauteile miteinander verbunden werden sollen, aber, wie häufig gefordert, auch ein Lösen und Wiederherstellen der Verbindung ohne Beschädigungsgefahr für die Bauteile und die Verbindungsmittel möglich sein soll, gibt es weiterhin Verbindungssysteme, die aus wenigstens zwei separaten Teilen bestehen, die jedes Mal beim Herstellen einer Verbindung zusammengefügt und funktional in Eingriff gebracht werden müssen, sich danach aber auch wieder voneinander lösen lassen und für ein erneutes Herstellen derselben Verbindung bzw. für das Herstellen einer anderen gleichartigen Verbindung wiederverwendet werden können, z.B. Schraube und Mutter.
  • Der Nachteil solcher Verbindungssysteme ist, dass sie nur an Verbindungsstellen verwendbar sind, die von beiden Seiten der zu verbindenden Bauteile zugänglich sind, nachdem diese in Position gebracht worden sind. Das Zusammenbringen der beiden Teile des Verbindungssystems ist dabei umständlich und zeitaufwendig, was sich auf die Kosten für das Endprodukt nachteilig auswirkt. Auch die Herstellung der mindestens zweiteiligen Verbindungssysteme selbst in separaten Fertigungssystemen ist kostenintensiv.
  • Es sind auch Verbindungssysteme bekannt, bei denen die separat gefertigten Teile nicht erst beim tatsächlichen Herstellen einer Verbindung, sondern bereits in einem vorbereitenden Arbeitsgang zusammengesteckt werden und die Verbindung dann z.B. durch eine gegenseitige Verdrehung der Teile in der Verbindungsstelle der Bauteile erfolgt. Gerade der vorbereitende Arbeitsgang, der das eigentliche Herstellen einer Verbindung von Bauteilen erleichtern soll, ist aber sehr aufwendig und kostenintensiv, gleichgültig ob von Hand oder maschinell ausgeführt.
  • Durch das französische Gebrauchsmuster Nr. 2 464 396 ist ein aus zwei Teilen bestehendes Verbindungssystem bekannt, bei dem ein Ankerteil mit einem eine mittige Öffnung umgebenden Haltekragen und zwei davon abragenden, spreizbaren Klauen versehen ist und das zweite Teil, das in das Ankerteil eingesteckt werden kann, einen rechteckigen Zapfen und einen damit verbundenen Drehknopf aufweist. Der Zapfen hängt an seinem freien Ende über Sollbruchstellen, das können Verbindungspunkte oder Stege sein, an der Außenkante der zentralen Öffnung im Haltekragen des Ankerteils an. Um eine Verbindung herzustellen, wird das Ankerteil mit seinen Klauen in die aufeinander ausgerichteten Verbindungslöcher der zu verbindenden Bauteile eingeführt. Anschließend muss das zweite Teil mit seinem Zapfen in das Ankerteil eingedrückt werden, wobei die Sollbruchstellen reißen. Mit Hilfe des Drehknopfs kann der Zapfen in eine Stellung gebracht werden, in der er auf Grund seines rechteckigen Querschnittes die Klauen des Ankerteils spreizt, so dass eine von den Klauen nach außen vorsprin gende Kante die Bauteile hintergreift und diese verbunden werden. Um die Verbindung zu lösen, muss der Zapfen mit Hilfe des Drehknopfs wieder um 90° gedreht werden, so dass er in eine Stellung kommt, in der die Spreizwirkung auf die Klauen aufgehoben ist. Danach können beide Teile aus der Verbindungsbohrung herausgezogen werden.
  • Weil die beiden Teile über Sollbruchstellen aneinander hängen, können sie bei der ersten Verwendung zwar zunächst als eine Einheit gehandhabt werden, die beiden Teile müssen nicht getrennten Vorräten entnommen werden. Beide Teile bestehen aus demselben elastischen Kunststoff, können also als Einheit gespritzt werden. Die Verbindungsstelle muss auch nur von einer Seite zugänglich sein. Nachteilig ist aber, dass auch bei dieser Lösung, an der Verbindungsstelle selbst das Teil mit dem rechteckigen Zapfen erst in das Ankerteil eingepresst werden muss, nachdem das Ankerteil zuvor in die Verbindungslöcher eingeführt worden ist, bevor durch Drehen des Zapfens die Verbindung endgültig hergestellt werden kann.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, Verbindungssysteme der eingangs genannten Art anzugeben, die sich bei einer hohen Verbindungsfestigkeit auch nach wiederholten Verbindungs- und Lösevorgängen durch eine besonders einfache Lösbarkeit auszeichnen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verbindungssystem gemäß des ersten Typs erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Diese Aufgabe wird weiterhin bei einem Verbindungssystem gemäß des zweiten Typs mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 5 gelöst.
  • Dadurch, dass bei den erfindungsgemäßen Verbindungssystemen das äußere Kunststoffteil gegenüber dem inneren Kunststoffteil verdrehbar ist, läßt sich die fertigungstechnisch äußerst kostengünstig hergestellte und eine hohe Festigkeit aufweisende Verbindung durch Verdrehen des äußeren Kunststoffteils sehr einfach und verschleißfrei lösen, so daß die ursprüngliche Verbindungsfestigkeit auch nach wiederholten Verbindungs- und Lösevorgängen erhalten bleibt.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbindungssystem des ersten Typs besteht das Ankerteil aus einer Scheibe, von der nach unten zwei einander gegenüberstehende Klauen abragen, zwischen denen der Zapfen des verdrehbaren Zapfenteils gefasst ist, wobei der Zapfen einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
  • Bei dem Verbindungssystem des ersten Typs ist es von Vorteil, wenn die Verdrehbarkeit des Zapfenteils relativ zum Ankerteil durch Anschläge auf 90° begrenzt ist. Damit kann der Zapfen sicher in eine der beiden Stellungen gebracht werden, in deren einer Grundstellung die Klauen nicht gespreizt und in deren anderer die Klauen gespreizt sind.
  • Dazu können an der Oberseite der Scheibe des Ankerteils einer Kreislinie folgende Fortsätze angeformt sein, die die Verdrehbarkeit des Zapfenteils begrenzende Anschläge für am Zapfenteil ausgebildete Stopper bieten.
    •
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der anhängenden Zeichnung beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Verbindungssystems,
  • 2 eine perspektivische Darstellung des Ankerteils des Verbindungssystems nach 1,
  • 3 die Ansicht auf die Breitseite des Ankerteils nach 2,
  • 4 die Ansicht auf die Schmalseite des Ankerteils nach 2,
  • 5 eine perspektivische Darstellung des Zapfenteils des Verbindungssystems nach 1,
  • 6 eine Seitenansicht des Zapfenteils nach 5,
  • 7 eine gegenüber 6 um 90° gedrehte Seitenansicht des Zapfenteils nach 5,
  • 8 eine erste perspektivische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Verbindungssystems,
  • 9 eine zweite perspektivische Darstellung des Verbindungssystems nach 8,
  • 10 eine erste Seitenansicht des Verbindungssystems nach 8,
  • 11 eine gegenüber 10 um 90° gedrehte Seitenansicht des Verbindungssystems nach 8 und
  • 12 in drei Einzeldarstellungen Arbeitsschritte für das erstmalige Herstellen und das Lösen einer Verbindung mit Hilfe eines Verbindungssystems nach 8.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verbindungssystems, das nach dem weiter unten erläuterten Verfahren herstellbar ist. Es besteht aus einem Ankerteil 1 und einem Zapfenteil 2, das mit dem Ankerteil 1 eine geschlossene Einheit bildet derart, dass es nach außen einstückig erscheint und bei seiner Anwen dung auch so zu handhaben ist. Wie aus den 2 bis 4 deutlicher zu ersehen ist, besteht das Ankerteil 1 aus einer mit einer zentrischen, kreisrunden Öffnung 4 versehenen Scheibe 3, von der nach unten und nach innen versetzt zwei, einander gegenüberstehende Klauen 5 abragen, die an ihren freien Enden jeweils einen nach innen weisenden Ansatz 6 aufweisen. An der Oberseite der Scheibe 3 sind, einer Kreislinie folgend, zwei einander gegenüberliegende Fortsätze 7 angeformt, die an ihren jeweiligen Enden Anschläge 8 bieten. Das Zapfenteil 2 besteht, wie aus den 5 bis 7 ersichtlich, aus einer kreisrunden Platte 9, von der seitlich diametral zwei Stopper 10 abragen. Aus der Mitte der Platte 9 ragt nach unten der Zapfen 11 ab. Dieser hat einen rechteckigen Querschnitt und ist über einen kreisrunden, hinterschnittenen Halsabschnitt 12 mit der Platte 9 verbunden; sein freies Ende weist an den Breitseiten Abstufungen 13 auf. An der Oberseite der Platte 9 ist ein Drehgriff 14 angeformt.
  • Wie in 1 zu erkennen, sind das Ankerteil 1 und das Zapfenteil 2 so miteinander verbunden, dass sich der Zapfen 11 des Zapfenteils 2 zwischen den Klauen 5 des Ankerteils 1 befindet und die Platte 9 auf der Scheibe 3 aufliegt. Der kreisrunde Halsabschnitt 12 befindet sich innerhalb der kreisrunden Öffnung 4. So lässt sich das Zapfenteil 2 mit Hilfe des Drehgriffs 14 in zwei um 90° versetzte Stellungen drehen. Die Drehung wird durch den Anschlag der vom Zapfenteil 2 seitlich abragenden Stopper 10 an den Anschlagsflächen 8 der teilringförmigen Fortsätze 7 des Ankerteils 1 in beiden Richtungen begrenzt. In der einen dieser Stellungen, die man als Grundstellung bezeichnen kann, sitzt der Zapfen 11 mit seinen seitlichen Abstufungen 13 auf den Ansätzen 6 der Klauen 5 auf, die Schmalseite des abgestuften Endes des Zapfens 2 füllt den Abstand zwischen den Ansätzen 6 der Klauen 5 nahezu aus. Wird das Zapfenteil 2 innerhalb der Öffnung 4 des Ankerteils 1 um 90° gedreht, so gelangt die Breitseite des abgestuften Zapfenendes zwischen die Ansätze 6 der Klauen 5, wodurch letztere aufgespreizt werden.
  • Bei der Anwendung des Verbindungsystems wird dieses in seiner Grundstellung mit den Klauen 5 und dem zwischen ihnen eingeschlossenen Zapfen 11 in die aufeinander ausgerichteten Verbindungslöcher der zu verbindenden Bauteile eingesetzt, anschließend wird das Zapfenteil 2 um 90° gedreht und mit der dabei erfolgenden Spreizung der Klauen 5 die Verbindung vollzogen und verriegelt.
  • Um die Verbindung wieder zu lösen, wird das Zapfenteil 2 um 90° in seine Grundstellung zurückgedreht, so dass die Klauen 5 elastisch in die Grundstellung zurückkehren können und das Verbindungssystem am Drehgriff 14 aus den Verbindungslöchern herausgezogen werden kann. Das Verbindungssystem bleibt dabei völlig unbeschädigt und unverändert für die Herstellung einer neuen oder anderen Verbindung einsetzbar.
  • Das Verbindungssystem wird als Ganzes, so wie es in 1 dargestellt ist, nach einem neuen, besonderen Spritzgussverfahren hergestellt, das als Abformung oder Über-Spritzgussverfahren bezeichnet werden kann. Wesentlich ist dabei, dass für die beiden relativ zueinander verdrehbaren Einzelteile, hier also das Ankerteil 1 und das Zapfenteil 2, zwei verschiedene Kunststoffmaterialien verwendet werden, die zueinander nicht adhärent sind. Es wird dabei zunächst das innere Teil, hier das Zapfenteil 2, in einer Form aus dem einen Material gegossen. Nach dem Erstarren dieses inneren Teils (Zapfenteils 2) wird in einem zweiten Arbeitsgang das äußere Teil, hier das Ankerteil 1, aus dem anderen Material, das zum ersten nicht adhärent bzw. nicht anhaftend ist, über das erste oder um das erste Teil herumgegossen, wobei das erste Teil den Gusskern für das zweite Teil bildet. Die gegenseitige Verdrehbarkeit der beiden Teile wird dabei durch die Wahl der Materialien, d.h. durch deren Eigenschaft, nicht aneinander anzuhaften gewährleistet. Außerdem müssen die Materialien für die beiden Teile so gewählt werden, dass sie die für ihre Funktion richtige Eigenschaft haben. Das Ankerteil 1 wird aus einem vergleichsweise weichen, elastischen Material hergestellt, das eine Verformung bzw. die Spreizung der Klauen 5 und somit die Verankerung des Verbindungssystems in der Verbindungsstelle zulässt; die Spreizung muss sich aber auch wieder zurückbilden können, wenn die Spreizkraft aufgehoben wird. Für das Zapfenteil 2 wird ein steifes Material gewählt, damit der Zapfen 11 diese Spreizkraft auf die Klauen 5 wirkungsvoll ausüben kann.
  • Nach dem beschriebenen Verfahren werden also nicht mehr separate Teile gegossen, die anschließend in einem vorbereitenden Arbeitsgang für ihre Verwendung oder unmittelbar bei ihrer Verwendung erst zusammengefügt werden müssen, sondern es entsteht direkt beim Gießen oder Spritzgießen die fertige, sofort einsatzfähige Einheit. Die den Einsatz vorbereitende Arbeit des Zusammenfügens wird eingespart, der Einsatz selbst erleichtert und beschleunigt.
  • Die mechanische Haltbarkeit oder Festigkeit einer mit dem Verbindungssystem hergestellten Verbindung hängt stark ab von der Form des Ankerteils 1 bzw. deren Klauen 5, die diese unterhalb der zu verbindenden Bauteile annehmen oder aufweisen. Es lassen sich die verschiedensten Formen für das Ankerteil 1 oder auch für das Zapfenteil 2 entwickeln und nach dem beschriebenen Verfahren herstellen, um die Haltbarkeit oder Festigkeit der durch die Verformung am Ankerteil 1 erreichten Verbindung zu gewährleisten oder zu verbessern.
  • Die 8 bis 11 zeigen ein anders geformtes Verbindungssystem, das ebenfalls aus zwei zueinander verdrehbaren Teilen besteht und nach demselben Verfahren herstellbar ist. Der Anker 15 besteht hier aus einer rechteckigen Scheibe 16, von der nach unten ein flacher Dorn 17 abragt. Vom Ende dieses Dorns 17 erstrecken sich zwei Flügel 18 aufspreizend in Richtung auf die Scheibe 16. An den freien Enden der Flügel 18 ist jeweils eine Abstufung 19 vorgesehen. An der Oberseite der Scheibe 16 ist in der Mitte ein kurzer Stiel 20 mit Außengewinde angeformt (siehe dazu auch 12). Eine Kappe 21 mit Drehknopf 22 weist ein mittiges Sackloch 23 mit Innengewinde auf; so ist die Kappe 21 auf dem Stiel 20 drehbar.
  • Auch dieses Verbindungssystem wird nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt. Zunächst wird in einer Form der Anker 15 gegossen und nach dem Erstarren des Ankers 15 die Kappe 21 über den Stiel 20 bzw. um ihn herum gegossen, wobei der Stiel 20 mit Außengewinde den Gusskern bildet, so dass sich von selbst in der Kappe 21 das Sackloch 23 mit Innengewinde bildet. Wiederum werden Anker 15 und Kappe 21 aus zwei verschiedenen Materialien gegossen, die zueinander nicht adhärent sind, so dass die Verdrehbarkeit der Kappe 21 auf dem Stiel gewährleistet ist. Das Material für den Anker 15 ist dabei so zu wählen, dass die beiden von der Spitze des Dorns 17 ausgehenden Flügel 18 sich elastisch biegen lassen. Anker 15 und Kappe 21 werden nicht als separate Teile hergestellt, die zusammengeschraubt werden müssten, sondern das Verbindungssystem verlässt auch hier das Herstellungsverfahren als fertige Einheit.
  • In 12 ist in drei Einzeldarstellungen die Anwendung dieses Verbindungssystems dargestellt. Im ersten Bild sind zunächst zwei plattenförmige Bauteile 24 mit durchgehenden Verbindungslöchern 25 zu erkennen. In dem dargestellten, speziellen Fall soll später das obere Bauteil lateral zum unteren Bauteil bewegt werden können, weshalb das Verbindungsloch 25 des oberen Bauteils als Langloch ausgebildet ist. Das Verbindungssystem wird, so wie es aus der Fertigung kommt, in Pfeilrichtung von oben in die Verbindungslöcher 25 ein- und soweit durchgeschoben, bis die Scheibe 16 aufsitzt. Dabei werden die von der Spitze des Dorns 17 ausgehenden Flügel 18 zunächst elastisch aufeinander zugebogen, um sich beim Durchdringen der Verbindungslöcher 25 wieder zu spreizen und das untere Bauteil 24 mit ihren Abstufungen 19 zu untergreifen, wie es im zweiten Bild zu sehen ist. Im speziellen Fall kommt dabei die Kappe 21 mit ihrem Rand an den Längskanten des Langlochs 25 im oberen Bauteil 24 zur Auflage. Durch Drehen der Kappe 21 wird die Verbindung festgezogen. Wenn die Scheibe 16 des Verbindungsystems rechteckig ausgebildet ist, können deren Seitenflächen bei der möglichen Lateralbewegung vorteilhaft als Führung im Langloch 25 dienen.
  • Um die Verbindung bei Bedarf zu lösen, wird, wie im dritten Bild gezeigt, lediglich die Kappe 21 vom Stiel 20 abgeschraubt. Danach kann das obere Bauteil bequem nach oben abgehoben werden. In umgekehrter Weise lässt sich danach die Verbindung ebenso bequem und einfach auch wieder herstellen. Das Verbindungssystem bleibt intakt und wiedereinsetzbar.
    • 1
    Ankerteil
    2
    Zapfenteil
    3
    Scheibe
    4
    Öffnung
    5
    Klauen
    6
    Ansatz
    7
    Fortsatz
    8
    Anschlag
    9
    Platte
    10
    Stopper
    11
    Zapfen
    12
    Halsabschnitt
    13
    Abstufung
    14
    Drehgriff
    15
    Anker
    16
    Scheibe
    17
    Dorn
    18
    Flügel
    19
    Stufe
    20
    Stiel
    21
    Kappe
    22
    Drehknopf
    23
    Sackloch
    24
    Bauteile
    25
    Verbindungslöcher

Claims (5)

  1. Verbindungssystem mit wenigstens einem inneren und einem äußeren Kunststoffteil, die funktional relativ zueinander drehbeweglich und aus verschiedenen Kunststoffmaterialien hergestellt sind, wobei das innere Kunststoffteil oder zumindest ein Teil davon der Kern für das äußere Kunststoffteil ist und die beiden Kunststoffmaterialien nicht adhärent oder aneinander haftend sind, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Kunststoffteil ein Ankerteil (1) und das innere Kunststoffteil ein zu dem Ankerteil (1) verdrehbares inneres Zapfenteil (2) ist, und dass das Ankerteil (1) einen Zapfen (11) des Zapfenteils (2) fassende Klauen (5) aufweist, die durch eine Drehung des Zapfenteils (2) relativ zum Ankerteil (1) elastisch spreizbar sind, wobei das Zapfenteil (2) aus einem harten Material und das Ankerteil (1) aus einem vergleichsweise weichen, elastischen Material mit Rückstellkraft besteht.
  2. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil (1) aus einer Scheibe (3) besteht, von der nach unten zwei einander gegenüberstehende Klauen (5) abragen, und dass der Zapfen (11) des verdrehbaren Zapfenteils (2) zwischen diesen Klauen (5) gefasst ist und einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
  3. Verbindungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehbarkeit des Zapfenteils (2) relativ zum Ankerteil (1) durch Anschläge auf 90° begrenzt ist.
  4. Verbindungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite der Scheibe (3) des Ankerteils (1) einer Kreislinie folgende Fortsätze (7) angeformt sind, die die Verdrehbarkeit des Zapfenteils (2) begrenzende Anschläge (8) für am Zapfenteil (2) ausgebildete Stopper (10) bieten.
  5. Verbindungssystem mit wenigstens einem inneren und einem äußeren Kunststoffteil, die funktional relativ zueinander drehbeweglich und aus verschiedenen Kunststoffmaterialien hergestellt sind, wobei das innere Kunststoffteil oder zumindest ein Teil davon der Kern für das äußere Kunststoffteil ist und die beiden Kunststoffmaterialien nicht adhärent oder aneinander haftend sind, wobei das innere Kunststoffteil ein mit elastisch aufgespreizten Flügeln, die an der Unterseite einer Scheibe ausgebildet sind, und mit einem von der Oberseite abragenden Stiel ausgebildeter Anker ist, auf dem eine Kappe verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Anker (15) abragende Stiel (20) mit einem Außengewinde versehen ist und die Kappe (21) ein Sackloch (23) mit Innengewinde aufweist.
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