DE19840014C1 - Bauteil aus Kunststoff mit einem Spreizniet zur spielfreien Befestigung auf einer gelochten Platte - Google Patents
Bauteil aus Kunststoff mit einem Spreizniet zur spielfreien Befestigung auf einer gelochten PlatteInfo
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Abstract
Die vier Nietbacken-Segmente (2, 3) des Spreizniets (16) sind in zwei in axialer Richtung und zwei in radialer Richtung formschlüssig wirkende Nietbacken-Segmente (2, 3) aufgeteilt, wobei die axial wirkenden Nietbacken-Segmente (2) als Schnapphaken (11) mit einem Haltewinkel (10) von etwa 100 DEG ausgeführt sind. Bei Eindrücken eines Spreizdorns (8) lösen zuerst die axialen und danach die radialen Nietbacken-Segmente (2, 3) aus.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil aus Kunststoff bzw. mit
einem Träger aus Kunststoff, bei dem wenigstens ein mit dem
Kunststoffträger einstückig verbundener Spreizniet zur spiel
freien Befestigung auf einer gelochten Platte vorgesehen ist,
wobei der Rotationskörper des Spreizniets in vier Nietbacken-
Segmente gespalten ist.
Ein derartiges Bauteil mit Spreizniet ist beispielsweise aus
der DE-OS 22 21 841 bekannt. Nieten, insbesondere Spreiznie
ten, dienen bekanntlich zum Herstellen einer nichtlösbaren
Verbindung zweier Bauteile, wobei die Kraftübertragung primär
durch Formschluß zustande kommt. Einstückig angeformte Kunst
stoff-Spreizniete werden in Löcher der Montageplatte einge
steckt, woraufhin durch Einschlagen bzw. Eindrücken des
Spreizdorns der segmentierte Schaft des Nietes auseinanderge
trieben wird, so daß dieser in der Montageplatte fixiert
wird.
In der Schnittdarstellung der Fig. 2 der genannten Offenle
gungsschrift sind die durch den eingedrückten Spreizdorn auf
gefächerten Nietbackensegmente erkennbar, die schräg nach un
ten, sich dabei aufweitend, aus dem Montageloch herauslaufen.
Typisch für die bekannten Spreiznieten ist dabei, daß ein ge
wisser, aber nicht sehr großer Hinterschnitt zwischen dem un
teren Ende der Nietbacken und der Lochleibung auftritt, sowie
ein Haltewinkel (vgl. die genaue Definition in Fig. 3 der
vorliegenden Anmeldung), der etwa in der Mitte zwischen 90°
und 180° liegt. Dieser bekannte Aufbau ist für eine spiel
freie Verbindung, die sowohl in axialer wie in radialer Rich
tung maximale Kräfte aufnehmen können sollte, aus folgenden
Gründen nicht ideal:
Die Übertragbarkeit von axialen und radialen Kräften von
Speiznietverbindungen ist im wesentlichen durch den Haltewin
kel des Hinterschnitts bestimmt. Maximale axiale Haltekraft
würde hierbei bei einem Winkel von 90° erreicht werden. Da
Toleranzen in der Dicke der gelochten Platte zu berücksichti
gen sind, kommen jedoch nur Haltewinkel zwischen 90° und 180°
in Frage. Außerdem müßte zum Ausgleich von Toleranzen in der
Lochleibung Spiel gelassen werden, so daß bei einem Haltewin
kel von 90° die radiale Übertragbarkeit Null wäre. Umgekehrt
verschwindet die axiale Übertragbarkeit bei einem Haltewinkel
von 180°. Die Reibkraft, die dann zwar noch axial wirkt,
hängt von der Normalkraft zwischen Spreiznietbacke und Loch
leibung ab und geht bei der Forderung, die Verbindung gerade
spielfrei einzustellen, gegen Null.
Ein üblicherweise realisierter Kompromiß zur Verbindung der
beiden Übertragungseigenschaften der Verbindung ist deshalb
ein Haltewinkel zwischen 90° und 180°. Hierbei ergibt sich
die jeweilige Haltekraft in axialer und radialer Richtung als
Komponente der Normalkraft auf die Haltefläche. Entscheidend
ist, daß dadurch beim bekannten Spreizniet eine maximale
Übertragbarkeit in beide Richtungen gleichzeitig prinzipiell
nicht erreicht werden kann. Im übrigen ist auch problema
tisch, daß die Berührung zwischen Nietbacken und Lochleibung
eine Linienberührung ist, was zu örtlich hoher Flächenpres
sung und Versagen der Verbindung durch plastisches Verformen
des Nietmaterials führen kann. Beim Auslösen der Nietverbin
dung kann außerdem aufgrund der Reibkraftanteile zwischen
Spreizbacke und Loch eine undefinierte Lage der Platte gegen
über der Auflage entstehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaf
fung verbesserter Bauteile der eingangs genannten Art, wel
che, ohne viel Bauraum zu beanspruchen, langfristig die Auf
nahme maximaler axialer und radialer Kräfte gewährleisten.
Außerdem soll bei der Montage sichergestellt sein, daß die
Platte zunächst axial fixiert wird und somit gegen die Aufla
ge gedrückt wird, bevor der radiale Formschluß hergestellt
wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Bauelement der eingangs genann
ten Art dadurch gelöst, daß die vier Nietbacken-Segmente in
zwei in axialer Richtung und zwei in radialer Richtung form
schlüssig wirkende Nietbacken-Segmente aufgeteilt sind, daß
die axial wirkenden Nietbacken-Segmente als Schnapphaken mit
einem Haltewinkel von etwa 100° ausgeführt sind, und daß an
den Nietbacken-Segmente Mittel vorgesehen sind, durch die
beim Auslösen der Nietverbindung durch Eindrücken eines
Spreizdorns zuerst die axialen und danach die radialen Niet
backen-Segmente auslösen.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in Unteransprü
chen gekennzeichnet.
Anhand der Figuren der Zeichnung wird im folgenden ein Aus
führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein erfindungsgemäßes
Bauteil mit Spreizniet, darüber eine gelochte Plat
te und darüber einen nicht eingedrückten Spreiz
dorn,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Ensembles gemäß Fig. 1 in
ausgelöstem Zustand,
Fig. 3 einen seitlichen Schnitt A-A gemäß Fig. 2,
Fig. 4 einen seitlichen Schnitt B-B gemäß Fig. 2,
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß gestaltetes
Gehäusebauteil mit Spreiznieten.
In Fig. 1 sind der Kunststoffträger 1 mit dem einstückig an
geformten, insgesamt konisch nach oben zulaufenden Rotations
körper des Spreizniets mit seinen zwei, einander jeweils ge
genüberstehenden, Axial-Segmenten 2 und seinen zwei ebenso
gegenüberstehenden Radial-Segmenten 3 erkennbar. Als Auflage
für die gelochte Platte 4, also zur Fixierung in einer ersten
Axialrichtung, dienen hier beispielsweise am Kunststoffträger
1 angeformte Säulen 5. Die axiale und die radiale Wirkrich
tung sind durch Pfeile 6, 7 angedeutet.
In Fig. 2 ist der ausgelöste Spreizniet mit eingedrücktem
Spreizdorn 8 dargestellt. In diesem ausgelösten Zustand sind
die Komponenten Spreizdorn 8, Platte 4 und Kunststoffträger 1
mittels des Spreiznietes starr miteinander verbunden. Der
Spreizniet verbindet also die Platte 4 mit einem festen Teil
1.
In Fig. 3 ist zunächst zu erkennen, daß die Nietbacken-Seg
mente 2 auch bei ausgelöstem, das heißt eingedrücktem Spreiz
dorn 8 in der Lochleibung 9 noch ein gewisses seitliches
Spiel haben. Als Haltewinkel 10 wurde, wie dargestellt, 100°
gewählt, also eine nur geringe Überschreitung des für die
axiale Übertragbarkeit idealen Winkels von 90°. Diese Abwei
chung, das heißt der Haltewinkel 10 von etwa 100°, dient le
diglich zum Ausgleich der Dickentoleranz der Platte 4, die
Überschreitung des Haltewinkels 10 von 90° soll so gering
sein, daß die Hauptwirkrichtung praktisch rein axial bleibt.
Die Enden der Nietbacken-Segmente 2 sind als Schnapphaken 11
ausgebildet.
In Fig. 4 ist erkennbar, daß die radiale Kraftkomponente
durch das in Schnitt B-B gemäß Fig. 2 dargestellte Profil,
also die in radialer Richtung wirkenden Nietbacken-Segmente 3
aufgenommen wird.
Die Nietverbindung wird durch einen Spreizdorn 8 ausgelöst,
der so dimensioniert wurde, daß die Verbindung in axialer und
radialer Richtung gerade spielfrei ist. Aufgrund der auszu
gleichenden Toleranzen ist beim axial wirkenden Segment 2 ein
Weg 12 von maximal 0,25 mm erforderlich, beim radial wirken
den Segment 3 ein Weg 13 von maximal 0,15 mm. Bei ungünstiger
Toleranzlage ergibt sich für das axiale Segment 2 nach Ein
stellung der Spielfreiheit ein Restüberschnitt zwischen Niet
dorn 8 und Platte 4 von 0,15 mm, der durch die Verformung des
Segmentes 2 aufgenommen wird. In Fig. 3 ist die Verformung
des Segmentes 2 nicht real dargestellt; tatsächlich verformt
sich das Segment 2 und nicht, wie dargestellt, der Spreizdorn
8. Bei dem radial wirkenden Segment 3 beträgt dieser Über
schnitt 0,15 mm.
Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen dem Kunststoffträger
1 und der gelochten Platte 4 überträgt in axialer und radia
ler Richtung die maximal mögliche Kraft. Die Berührung zwi
schen Platte 4 und Nietbacken 2, 3 ist in beiden Richtungen
quasi flächig, wodurch eine hohe Funktionssicherheit erreicht
wird. Die erfindungsgemäße Entkopplung von axialer und radia
ler Richtung hat außerdem zur Folge, daß über den Weg des
Spreizdorns 8 die Auslösereihenfolge eingestellt ist. Zu
nächst werden die axial wirkenden Segmente 2 ausgelöst, wo
durch ein Niederdrücken gegen die Auflage 5 erreicht wird.
Erst danach, beim weiterem Eindrücken des Nietdorns 8, lösen
die radialen Segmente 3 aus. Dies kann beispielsweise durch
ein Zurückversetzen der Auslösefläche 15 der radialen Segmen
te 3 gegenüber der Auslösefläche 14 der axialen Segmente 2
erreicht werden, vgl. Fig. 3 und 4. Insgesamt bleibt da
durch die Position der Platte 4 im Montagezustand definiert.
In Fig. 5 ist zur weiteren Erläuterung ein Kunststoffgehäuse
1, hier insbesondere für ein Airbagsteuergerät dargestellt,
an das fünf Spreiznieten 16 angeformt sind. Die wesentlichen
Schaltungsteile des Steuergeräts können sich auf einer Lei
terplatte befinden, auf der fünf Löcher für die Spreiznieten
16 vorgesehen sind, so daß sie mit ihrer Rückseite nach oben
auf den Spreiznieten 16 angeordnet werden kann. Anschließend
kann das Gehäuse 1 beispielsweise mit einer Bodenplatte
(nicht dargestellt) verschlossen werden, an der fünf nach in
nen ins Gehäuse ragende Spreizdorne angeformt sind, so daß
bei der Montage der Bodenplatte alle fünf Spreiznieten 16
gleichzeitig ausgelöst werden.
Claims (3)
1. Bauteil aus Kunststoff oder mit einem Träger aus Kunst
stoff, bei dem wenigstens ein mit dem Kunststoffträger (1)
einstückig verbundener Spreizniet (16) zur spielfreien Befe
stigung auf einer gelochten Platte (4) vorgesehen ist, wobei
der Rotationskörper des Spreizniets (16) in vier Nietbacken-
Segmente gespalten ist,
dadurch gekennzeichnet,
- 1. daß die vier Nietbacken-Segmente (2, 3) in zwei in axialer Richtung und zwei in radialer Richtung formschlüssig wir kende Nietbacken-Segmente (2, 3) aufgeteilt sind,
- 2. daß die axial wirkenden Nietbacken-Segmente (2) als Schnapphaken (11) mit einem Haltewinkel (10) von etwa 100° ausgeführt sind,
- 3. und daß an den Nietbacken-Segmenten (2, 3) Mittel vorgesehe ne sind, durch die beim Auslösen der Nietverbindung durch Eindrücken eines Spreizdorns (8) zuerst die axialen und da nach die radialen Nietbacken-Segmente (2, 3) auslösen.
2. Elektrisches Bauteil mit Spreizniet nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auslösefläche (15) an den Innenseiten der Nietbacken
der radial wirkenden Segmente (3) gegenüber der Auslösefläche
(14) an den Innenseiten der Nietbacken der axial wirkenden
Segmente (2) soweit zurückversetzt angeordnet ist, daß über
den Weg des Spreizdorns (8) beim Eindrücken die Auslöserei
henfolge der Nietbacken-Segmente (2, 3) eingestellt ist.
3. Verwendung des Bauteils nach Anspruch 1 oder 2 zur Bestüc
kung oder zur Umhäusung von gedruckten Schaltungsplatten.
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