DE19815217A1 - Verfahren zum Anbringen von Gegenständen an einem Körper aus Schaumstoff und Schrauben oder Schraubdübel zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Um Gegenstände an einem Körper aus Schaumstoff anzubringen, insbesondere aus einem Partikelschaumstoff, wird vorgesehen, daß an den Anbringungsstellen jeweils ein Kernloch in den Körper eingeschmolzen wird, in welches eine Schraube oder ein Schraubdübel eingeschraubt werden, wobei bevorzugt vorgesehen wird, daß die Schraube oder der Schraubdübel so gestaltet sind, daß sie selbst aufgrund von Friktion das Kernloch vor dem Einschrauben einschmelzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen von Gegen­ ständen an einem Körper aus Schaumstoff mittels einer oder mehrerer Schrauben und/oder Schraubdübeln, und Schrauben oder Schraubdübel zum Durchführen des Verfahrens.

Es ist bekannt, Gegenstände wie Griffe oder Zusatzbauteile oder Gehäuseteile o. dgl. an einem Körper aus Schaumstoff mit­ tels Schrauben oder Schraubdübeln zu befestigen.

Dieses Verfahren zum Anbringen oder Befestigen von Gegenstän­ den ist jedoch dann problematisch, wenn der Körper aus einem weichen Schaumstoff besteht, insbesondere aus einem Partikel­ schaumstoff aus EPP (Expanded Polypropylen). Bei derartigen Partikelschaumstoffen ist die Haltekraft einer einzelnen Schraube oder eines einzelnen Schraubdübels relativ gering, so daß, um eine ausreichende Kraft gegen ein Ausziehen zu er­ halten, eine Vielzahl von Schrauben angebracht werden müssen, oder auf eine andere Art der Anbringung ausgewichen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß eine erhöhte Aus­ zugskraft erhalten wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an den Anbringungs­ stellen jeweils ein Kernloch in den Körper eingeschmolzen wird, in welches eine Schraube oder ein Schraubdübel einge­ schraubt wird.

Mittels des Einschmelzens eines Kernloches wird ein Bereich einer Materialverdichtung erhalten, in welchem die Schraube oder der Schraubdübel mit einer erhöhten Auszugskraft gehal­ ten wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Schmelzen des Kernloches mittels Friktionswärme er­ folgt, wozu ein rotierendes Werkzeug in den Körper aus Schaumstoff eingedrückt wird. Diese Art des Einschmelzens ist relativ einfach durchzuführen, da kein an eine externe Wärme­ quelle angeschlossenes Werkzeug benötigt wird.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Schmelzen des Kernloches beim Anbringen einer Schraube oder eines Schraubdübels durchgeführt wird, indem die für das Einschmelzen erforderliche Wärme mittels Friktion zwischen dem Körper und einem gewindelosen Ansatz der Schraube oder des Schraubdübels erzeugt wird, der vor dem Einschrauben rotierend in den Schaumstoffkörper eingedrückt wird. Bei diesem Verfahren schafft sich die Schraube oder der Schraubdübel selbst vor dem eigentlichen Einschrauben das Kernloch, in dessen Bereich eine Materialverdichtung erfolgt. Da anschließend der Gewindebereich in das noch schmelzweiche Material eingeschraubt wird, erfolgt außerdem ein Verkleben zwischen der Schraube oder dem Schraubdübel und dem Material des Körpers aus Schaumstoff, wodurch die Auszugskraft weiter erhöht wird.

In weiterer Ausgestaltung zur Durchführung des Verfahrens werden Schrauben oder Schraubdübel vorgesehen, die in Verlän­ gerung eines ein Gewinde aufweisenden Schaftes einen gewinde­ losen Ansatz aufweisen, dessen Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Gewindes ist. Zum Anbringen einer derartigen Schraube oder eines derartigen Schraubdübels wird dieser zunächst mit relativen hohen Drehzahlen rotierend, d. h. mit Drehzahlen von mehr als 1000 min, in den Schaum­ stoffkörper eingedrückt. Dabei schmilzt das Material des Schaumstoffkörpers an, so daß ein Kernloch mit einer verdich­ teten Materialschicht entsteht. Anschließend wird dann die Schraube oder der Schraubdübel mit wesentlich geringerer Drehzahl in dieses Kernloch eingeschraubt.

In vorteilhafter Weiterbildung wird vorgesehen, daß die Schraube oder der Schraubdübel aus dem gleichen Grundmaterial besteht, aus dem der Körper aus Schaumstoff hergestellt ist. Dadurch wird ein gut recycelbarer Gegenstand geschaffen, da eine sortenreine Konstruktion aus gleichem Material erhalten wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Schraube oder eines Schraubdübels,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kopf der Schraube oder des Schraubdübels,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch die Schraube oder den Schraubdübel,

Fig. 4 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schraube oder eines Schraubdübels und

Fig. 5 einen Axialschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 4.

Die in Fig. 1 bis 5 dargestellten Gegenstände können wahlwei­ se als Schraube oder als Schraubdübel verwendet werden, wie noch erklärt werden wird. Der Einfachheit halber werden diese Gegenstände zunächst als Schraube bezeichnet.

Die Schraube 10 der Fig. 1 bis 3 besitzt einen Kopf 11, der bei dem Ausführungsbeispiel als flache, runde Scheibe ausge­ bildet ist. Es können jedoch beliebige Kopfformen vorgesehen werden, d. h. Kopfformen, die bei Schrauben allgemein üblich sind. Der Durchmesser des Kopfes 11 ist jedoch bevorzugt et­ was größer als die Köpfe von Holz- oder Blechschrauben, um die Auflagefläche demgegenüber zu vergrößern. Der Kopf 11 ist bei dem Ausführungsbeispiel mit einer Werkzeugangriffsfläche in Form eines Kreuzschlitzes versehen. Es können jedoch ande­ re Werkzeugangriffsflächen in beliebiger Form vorgesehen wer­ den, beispielsweise Sechskantköpfe oder Imbusflächen oder sonstige Vielzahnflächen. Überlicherweise ragt der Kopf 11 über das Profil des anschließenden Schaftes 12 hinaus. In Sonderfällen kann jedoch vorgesehen werden, daß der Kopf dem Schaftprofil entspricht und beispielsweise die Form eines Vierkants, eines Sechskants oder eines Vielzahns hat.

Der Schaft 12 kann als Vollmaterial ausgeführt sein, so daß die Schraube 10 nur als Befestigungsschraube eingesetzt wer­ den kann. Bevorzugt ist der Schaft jedoch ein Hohlkörper, so daß ein Schraubdübel geschaffen ist, in welchen handelsübli­ che Schrauben wie Blechschrauben, Holzschrauben, Kunststoff­ schrauben oder sonstige selbstschneidende Schrauben einge­ schraubt werden können. Es ist auch möglich, innen in dem Schaft 12 ein Gewinde vorzusehen, in das eine Schraube einge­ schraubt werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel besitzt der Schaft 12 eine zylindrische Aussparung 13, an die jeweils um 90° versetzt axiale Einschnitte anschließen. Dadurch bildet die Aussparung 13 im Bereich des Kopfes 11 eine kreuzschlitz­ artige Werkzeugangriffsfläche. In eine derartige Aussparung 13 lassen sich ohne weiteres selbstschneidende Schrauben ein­ schrauben.

Der Schaft 12 kann eine zylindrische Form aufweisen. Er kann aber auch unrund sein, beispielsweise in Form eines Polygons. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Schaft kegelstumpfförmig gestaltet. Er besitzt einen ersten zylindrischen Abschnitt 14, der an den Kopf 11 anschließt, auf den dann der kegel­ stumpfförmige Abschnitt folgt, an den ein zylindrischer Ab­ schnitt 15 anschließt. Der Schaft 12 ist in dem Bereich zwi­ schen dem zylindrischen Abschnitt 15 und dem Kopf 11 mit ei­ nem Gewinde 16 versehen, dessen Form vergleichbar mit Gewin­ den von Holzschrauben, Blechschrauben oder Kunststoffschrau­ ben ist, jedoch bevorzugt eine größere Steigung aufweist. Das Gewinde 16 besitzt relativ kleine Flankenwinkel in der Grö­ ßenordnung von 0° bis 60° und vorzugsweise im Bereich zwi­ schen 15° und 30°. Über die Länge des Gewindes sind ungleiche Teilflankenwinkel ohne weiteres möglich. Ebenso sind mehrgän­ gige Gewinde anwendbar. Die Gewindeprofile sind dreieckför­ mig, trapezförmig oder rund. Dabei ist auch über die Länge des Schaftes 12 eine unterschiedliche Aufteilung möglich. Der Flankendurchmesser kann konstant sein. Vorzugsweise wird je­ doch vorgesehen, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel darge­ stellt ist, daß der Flankendurchmesser des Gewindes 16 in Richtung zu dem Kopf 11 zunimmt, so daß die Gewindegänge mit geringerem Flankendurchmesser das Gewinde während des Ein­ schraubens vorschneiden.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist der gewindelose Ansatz 15 zy­ lindrisch. Er erstreckt sich etwa über 1/5 der Gesamtlänge des Schaftes 12. Er könnte jedoch eine unrunde Form aufwei­ sen.

Beim Anbringen der Schraube 10 (oder des Schraubdübels) wird so vorgegangen, daß die Schraube 10 zunächst mittels eines Werkzeuges zu relativ hohen Drehzahlen angetrieben wird, ins­ besondere Drehzahlen über 1000 min^-1, und rotierend einem Körper aus Schaumstoff, insbesondere aus EPP-Partikel­ schaumstoff, zugestellt wird. Er wird dann rotierend in die­ sen Körper eingedrückt, so daß er sich in dem Körper ein Kernloch schafft, indem das Material des Körpers aufgrund der Friktionswärme geschmolzen wird. Anschließend wird der Schaft 12 mit seinem Gewinde 16 mit wesentlich geringerer Drehzahl in den Körper eingeschraubt. Dabei dringt der Schaft 12 mit seinem Gewinde in das aufgeschmolzene, sich fließend verfor­ mende Material ein. Da der Ansatz 15 an seinem Stirnende of­ fen ist, wird ein Kernloch in Form eines Zylinders geschaf­ fen, in dessen Bereich ein zentraler Dorn bestehen bleibt, der in die Aussparung 13 hineinragt. Das aufgeschmolzene und schmelzweiche Material kann sich mit dem Schaft 12 innen und außen und mit dem Gewinde 16 verkleben. Da das Einschrauben in das schmelzweiche Material erfolgt, können zusätzliche Maßnahmen zur Sicherung gegen ein Ausziehen getroffen werden. Beispielsweise kann ein unrunder Querschnitt für den Schaft 12 im Bereich unterhalb des Kopfes 11 vorgesehen werden, bei­ spielsweise durch Versatz der Flanken, beispielsweise in ei­ ner Formtrennebene eines Spritzgrußwerkzeuges, mit welchem die Schraube 10 hergestellt wird. Ferner können Unstetigkei­ ten in der Steigung des Gewindes 16 vorgesehen werden, d. h. ein abnehmende oder eine zunehmende Steigung. Ebenso können die Flankenwinkel über die Einschraubtiefe zunehmen. An der Unterseite des Kopfes können in nicht dargestellter Weise ra­ dial gerichtete Rippen vorgesehen werden, die einen keilför­ migen Querschnitt aufweisen. Ähnliche keilförmige Rippen kön­ nen an den Flanken des Gewindes 16 vorgesehen werden. Ebenso können Riffelungen auf der Schaftaußenseite angebracht wer­ den. Wenn keilförmige Rippen vorgesehen werden, so werden diese mit einem kleinen Keilwinkel in Einschraubrichtung ver­ sehen, so daß der Einschraubwiderstand gering ist. Dagegen werden sie mit größeren Keilwinkeln in Gegenrichtung verse­ hen, so daß der Auszugswiderstand erhöht wird.

Das Ausführungsbeispiel einer Schraube 10' nach Fig. 4 und 5 unterscheidet sich im wesentlichen von dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 bis 3 dadurch, daß der Ansatz 15 mit einer geschlossenen Spitze 17 versehen ist, d. h. mit einer soge­ nannten Zentrierspitze. Beim Eindrücken des mit hoher Dreh­ zahl rotierenden Ansatzes 15 in den Körper aus Schaumstoff wird somit ein Kernloch geschaffen, in dessen Bereich das aufgeschmolzene Material nur nach außen verdrängt wird. Im Bereich des Ansatzes 14 anschließend an den Kopf 11 ist der Schaft 12 unrund gestaltet, beispielsweise durch einen Quer­ versatz, so daß dadurch in axialer Richtung verlaufende Rip­ pen 18 geschaffen werden, die die Sicherheit gegen ein Aus­ ziehen erhöhen.

Die Schrauben 10, 10' können aus Metall hergestellt sein, beispielsweise Stahl oder Aluminium. Vorzugsweise werden sie jedoch aus dem gleichen Grundmaterial hergestellt, aus dem der Körper aus Schaumstoff besteht. Wenn ein EPP-Par­ tikelschaum vorgesehen ist, so werden die Schrauben 10, 10' bevorzugt aus Polypropylen hergestellt oder aus einem verwandten Kunststoff, so daß ein einfaches Recyceln möglich ist. Insbesondere wird bei dieser Materialwahl auch der Vor­ teil erreicht, daß die Schrauben 10 oder 10' gut mit dem auf­ geschmolzenen und schmelzweichen Material des Körpers aus Schaumstoff verkleben.

Claims (10)

1. Verfahren zum Anbringen von Gegenständen an einem Kör­ per aus Schaumstoff mittels einer oder mehrerer Schrauben und/oder Schraubdübeln, dadurch gekennzeichnet, daß an den Anbringungsstellen jeweils ein Kernloch in den Körper eingeschmolzen wird, in welches eine Schraube oder ein Schraubdübel eingeschraubt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen des Kernloches mittels Friktionswärme erfolgt, wozu ein rotierendes Werkzeug in den Körper aus Schaumstoff eingedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schmelzen des Kernloches beim Anbringen einer Schraube oder eines Schraubdübels durchgeführt wird, indem die für das Einschmelzen erforderliche Wärme mittels Friktion zwischen dem Körper und einem gewindelosen Ansatz der Schrau­ be oder des Schraubdübels erzeugt wird, der vor dem Ein­ schrauben rotierend in den Körper eingedrückt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein im wesentlichen zylindrisches, in einer Kegelspitze auslaufendes Kernloch in den Körper aus Schaum­ stoff eingeschmolzen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Körper ein die Form eines zylindri­ schen Ringkanals aufweisendes Kernloch eingeschmolzen wird.

6. Schraube oder Schraubdübel zum Durchführen des Verfah­ rens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Verlän­ gerung eines ein Gewinde (16) aufweisenden Schaftes (12) ein gewindeloser Ansatz (15) vorgesehen ist, dessen Außendurch­ messer kleiner als der Außendurchmesser des Gewindes (16) ist.

7. Schraube oder Schraubdübel nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ansatz (15) eine zur Achse des Schaftes (12) koaxiale, im wesentlichen zylindrische Gestalt aufweist.

8. Schraube oder Schraubdübel nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ansatz (15) mit einer geschlos­ senen Spitze (17) versehen ist.

9. Schraube oder Schraubdübel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (15) und wenig­ stens ein daran anschließender Abschnitt des Schaftes (12) mit einer axialen Aussparung (13) versehen sind.

10. Schraube oder Schraubdübel nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube oder der Schraubdübel (10, 10') aus dem gleichen Grundmaterial be­ steht, aus dem der Körper aus Schaumstoff hergestellt ist.