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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden von Bauelementen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Zur
formschlüssigen
Verbindung von Bauelementen sind lösbare und nicht lösbare Verbindungssysteme
bekannt. Ein lösbares
Verbindungssystem wird beispielsweise durch eine Schraubverbindung
hergestellt, mit der die Bauelemente zum Austausch von Bauteilen
oder zu Servicezwecken einfach und zerstörungsfrei getrennt werden können.
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Nicht
lösbare
Verbindungssysteme sind beispielsweise Niet-, Schweiß- oder
Klebeverbindungen, bei denen nur durch eine Zerstörung des
Verbindungsbereichs ein Trennen der Bauelemente zum Austausch von Bauteilen
oder im Servicefall möglich
ist.
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Lösbare Verbindungssysteme
sind in der Herstellung infolge des erforderlichen Material- und Montageaufwandes
teuer, eignen sich jedoch sehr gut für den Servicefall, da ein einfaches
Lösen und
Wiederherstellen der Verbindung beispielsweise bei einer Schraubverbindung
möglich
ist. Dagegen zeichnen sich nicht lösbare Niet-, Schweiß- oder
Klebeverbindungen durch geringe Herstellungskosten aus, die auf
die geringen Materialkosten und die kurze Montagezeit zurückzuführen sind,
eignen sich jedoch weniger für
den Servicefall, da die Zerstörung
des Verbindungsbereichs eine Wiederverwendung von Bau elementen ausschließt oder
nur mit entsprechender Nachbearbeitung und mit zusätzlichem
Materialaufwand bei erheblicher Montagezeit möglich ist.
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Ein
typischer Anwendungsfall für
die Verbindung von Bauelementen ist die Befestigung von Bauteilen wie
Lautsprechersystemen oder Bedienungskonsolen an Türsystemen
einer Kraftfahrzeugtür.
Da es bei Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich in hohem Maße auf geringe
Herstellungskosten, d.h. geringe Materialkosten und Montagezeiten,
sowie im Servicefall auf geringe Demontage- und Montagezeiten ankommt,
sind die bekannten lösbaren
oder nicht lösbaren
Verbindungssysteme entweder für
die Erstmontage oder für
den Servicefall und damit jeweils nur bedingt geeignet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindung von Bauelementen
zu schaffen, die sich sowohl für
eine Erstmontage, insbesondere in der Serienproduktion, als auch
für den
Servicefall eignet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Lösung stellt
eine Verbindung von Bauelementen bereit, die eine Erstmontage mit
geringem Herstellungsaufwand, d.h. mit geringen Materialkosten und
kurzen Montagezeiten, gewährleistet,
und die im Servicefall eine Wiederverbindung der zu Servicezwecken
getrennten Bauelemente mit geringem Demontage- und Montageaufwand
ermöglicht.
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Dabei
eignet sich die erfindungsgemäße Lösung insbesondere
für die
Verbindung von Bauelementen, bei denen ein Verbindungsteil unmittelbar
an einem der Bauelemente ausgebildet ist. Vorzugsweise besteht dieses
Bauelement aus einem Kunststoff-Bauelement,
bei dem das Verbindungsteil durch Spritzgießen, Anformen oder Stanzen
aus dem Bauelement herausgeformt und Teil des Bauelementes ist.
Alternativ kann das Verbindungsteil aber auch an einem metallischen
Bauelement durch Stanzen herausgebildet oder durch eine kraft-,
form- oder stoffschlüssige
Verbindung mit dem Bauelement verbunden sein.
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Vorzugsweise
besteht zumindest das das Verbindungsteil aufweisende erste Bauelement
aus Kunststoff und der Verformungsbereich des Verbindungsteils aus
einer Kunststoff-Nietverbindung
oder Kunststoff-Schweißverbindung
ist durch Verformung bzw. Verbindung mit einem zweiten Bauelement
durch eine um den ggf. zuvor verformten Verformungsbereich gelegte
Schweißnaht
mit dem zweiten Bauelement verbindbar.
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Diese
Verbindungsart ermöglicht
eine besonders kostengünstige
Herstellung durch Warmverformung des Verformungsbereichs und/oder
Herstellung einer Kunststoff-Schweißverbindung
mit dem zweiten Bauelement bzw. durch Heißvernieten des durch eine Öffnung des
zweiten Bauelements gesteckten zapfenförmigen Verformungsbereichs
mit dem Rand der Öffnung
des zweiten Bauelements, durch die zuvor der Verformungsbereich
in Form des Zapfens gesteckt wurde.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht der Befestigungsbereich des Verbindungsteils
aus einem mit dem Verformungsbereich fluchtenden Aufnahmekanal,
der insbesondere als Sackbohrung ausgebildet ist und eine Wandung
zur Aufnahme eines vorgefertigten Gewindes oder eines Gewindeeinschnitts
aufweist.
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Das
Befestigungsmittel besteht vorzugsweise aus einer Befestigungsschraube,
deren Befestigungsschraubenschaft mit einem selbstschneidenden Gewinde
versehen werden kann.
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Wird
eine Trennung der miteinander im vorstehenden Sinne verbundenen
Bauelemente zu Servicezwecken erforderlich, so kann diese Trennung
durch Aufbohren des Verformungsbereichs erfolgen. Infolge des mit
dem Verformungsbereich fluchtenden Aufnahmekanals des Befestigungsbereichs
des ersten Bauelements wird beim Aufbohren eine Verbindung zum Aufnahmekanal
hergestellt, so dass die als Befestigungsmittel vorgesehene Befestigungsschraube
in den Aufnahmekanal eingeschraubt werden kann. Ist eine Befestigungsschraube
mit selbstschneidendem Gewinde vorgesehen, so genügt die Verwendung
einer Befestigungsschraube mit entsprechendem Schraubenschaftdurchmesser,
so dass beim Einschrauben der Befestigungsschraube in den Aufnahmekanal
ein Gewinde in die Wandung des Aufnahmekanals geschnitten wird.
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Alternativ
kann ein Gewinde in der Wandung des Aufnahmekanals vorgeformt oder
in Form einer Gewindebuchse eingesetzt sein, so dass der Befestigungsbereich
des Verbindungsteils auf die Aufnahme einer vorbestimmten Schraubengröße vorbereitet
ist.
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In
verschiedenen Ausführungsformen
kann die Öffnung
der Sackbohrung zur Verbindungsseite oder zu der der Verbindungsseite
gegenüberliegenden
Seite am Verbindungsteil des ersten Bauelements ausgerichtet sein.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sollen anhand von zwei
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.
Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch zwei miteinander zu verbindende Bauelemente mit einem
an einem Befestigungsteil eines ersten Bauelements ausgebildeten,
durch eine Öffnung
des zweiten Bauelements gesteckten Verformungsbereich und einem
vorgeformten Aufnahmekanal eines Befestigungsbereichs;
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2 einen
Schnitt durch die miteinander verbundenen Bauelemente nach dem Verformen
des Verformungsbereichs;
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3 einen
Schnitt durch die nach dem Aufbohren des Verformungsbereichs voneinander
getrennten Bauelemente;
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4 einen
Schnitt durch die mittels in den Aufnahmekanal des Befestigungsbereichs
des Verbindungsteils eingeschraubter Befestigungsschraube erneut
miteinander verbundenen Bauelemente;
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5 bis 8 Schnitte
wie in den 1 bis 4 beim Verbinden,
Trennen und Wiederverbinden der beiden Bauelemente mit einer Variante
des Verbindungsteils des ersten Bauelements.
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1 zeigt
einen Schnitt durch zwei miteinander zu verbindende Bauelemente 1, 2,
von denen das erste Bauelement 1 ein Verbindungsteil 10 aufweist,
das sich aus einem Verformungsbereich 11 und einem Befestigungsbereich 12 zusammensetzt.
Das zweite Bauelement 2 weist eine Öffnung 20 auf, durch
die der Verformungsbereich 11 des Verbindungsteils 10 zur
Verbindung der beiden Bauelemente 1, 2 in der
Montagerichtung M gesteckt wird.
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Der
Verformungsbereich 11 weist eine als Sackbohrung ausgebildete
Bohrung 14 auf, die in einen Aufnahmekanal 13 des
Befestigungsbereichs 12 übergeht. Dadurch weist der
Verformungsbereich 11 eine hohlzylindrische Form auf und
kann durch Warmverformung umgebördelt
werden, so dass gemäß 2 eine
formschlüssige
Verbindung der beiden Bauelemente 1, 2 durch Anlegen
des Verformungsbereichs 11 an den Rand 21 hergestellt
werden, der die Öffnung 20 des
zweiten Bauelements 2 umgibt und auf der dem ersten Bauelement 1 gegenüberliegenden
Seite des zweiten Bauelements 2 ausgebildet ist.
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Zusätzlich oder
alternativ kann eine Schweißnaht
um den Verformungsbereich 11 zum Rand 21 des zweiten
Bauelements 2 gelegt werden.
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Eine
zu Servicezwecken erforderliche Trennung der beiden Bauelemente 1, 2 erfolgt
durch Aufbohren des Verformungsbereichs 11 und damit durch
Abtrennen des Verformungsbereichs 11 vom Verbindungsteil 10 des
ersten Bauelements 1. Der durch das Aufbohren gebildete
Kanal 5 schafft gemäß 3 eine
Verbindung der dem zweiten Bauelement 2 zugewandten Verbindungsseite
des ersten Bauelements 1 zum Aufnahmekanal 13 des
Befestigungsbereichs 12 des Verbindungsteils 10.
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In
diesen Aufnahmekanal 13, der beispielsweise als glatte
Wandung ausgebildet ist, wird von der Seite der Öffnung 20 des zweiten
Bauelements 2 ein als Befestigungsschraube 3 ausgebildetes
Befestigungsmittel eingesetzt, wobei eine Unterlegscheibe 4 Toleranzen
des Durchmessers der Öffnung 20 des
zweiten Bauelements 2 ausgleicht. Die mit einem selbstschneidenden
Gewinde 31 an ihrem Schraubenschaft 30 ausgestattete
Befestigungsschraube 3 schneidet ein Gewinde 15 in
den Aufnahmekanal 12 des Befestigungsteils 10 und stellt
beim Einschrauben gleichzeitig eine in 4 dargestellte
lösbare,
formschlüssige
Wiederverbindung der Bauelemente 1, 2 her.
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Alternativ
kann der Aufnahmekanal 12 bereits vor der Erstmontage mit
einem Gewinde 15 versehen sein, so dass auch eine Befestigungsschraube 3 mit
nicht selbstschneidendem Gewinde, das an das Gewinde des Aufnahmekanals 12 angepasst
ist, in den Befestigungsbereich 12 des Verbindungsteils 10 des
ersten Bauelements 1 eingeschraubt werden.
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Das
in den 5 bis 8 in den verschiedenen Phasen
der Erstmontage, Trennung und Wiederverbindung der beiden Bauelemente 1, 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem in den 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
in der unterschiedlichen Formgebung des Verbindungsteils 10' des ersten
Bauelements 1.
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In
dieser Ausführungsform
ist der Verformungsbereich 11' des Verbindungsteils 10' als Zapfen
ausgebildet, der vor der Erstmontage durch die Öffnung 20 des zweiten
Bauelements 2 gesteckt wird, so dass die Bauelemente 1, 2 mit
ihren Verbindungsseiten aneinander liegen. Durch eine Wand 16 ist
der den Verformungsbereich 11' bildende Zapfen 11' vom Befestigungsbereich 12' des Verbindungsteils 10' getrennt, der ebenfalls
einen als Sackbohrung ausgebildeten Aufnahmekanal 13' aufweist, dessen Öffnung aber
der Verbindungsseite des ersten Bauelements 1 entgegengerichtet
ist.
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Durch
Heißvernieten
wird der als Zapfen ausgebildete Verformungsbereich 11' verformt und
stellt eine formschlüssige
Verbindung zwischen den Bauelementen 1, 2 dadurch
her, dass sich der Nietkopf des Verformungsbereichs 11' an den die Öffnung 20 des
zweiten Bauelements 2 umgebenden Rand 21 anlegt.
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Zum
Trennen der beiden Bauelemente 1, 2 wird der Verformungsbereich 11' sowie die im
Befestigungsteil 10' ausgebildete
Wand 16 aufgebohrt, so dass gemäß 3 eine Bohrung 5' eine Verbindung
zwischen der Öffnung 20 des
zweiten Bauelements 2 mit dem Aufnahmekanal 13' des Befestigungsbereichs 12' des Verbindungsteils 10' herstellt.
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Der
Befestigungsbereich 12' kann
analog zu dem Befestigungsbereich 12 in der Ausführungsform
gemäß den 1 bis 4 bereits
mit einem in den Aufnahmekanal 13' geschnittenen Gewinde 15' versehen und
damit zur Aufnahme des Gewindes am Befestigungsschraubenschaft 30 einer
Befestigungsschraube 3 als Befestigungsmittel vorbereitet
sein oder bei Verwendung einer Befestigungsschraube 3 mit
selbstschneidendem Gewinde als durchgehende Wandung ausgebildet
sein, in die durch Eindrehen der Befestigungsschraube 3 ein
Gewinde 15' in
den Aufnahmekanal 13' geschnitten
wird. Nach dem vollständigen
Einschrauben der Befestigungsschraube 3 in den Befestigungsbereich 12' des Verbindungsteils 10' des ersten
Bauelements 1 ist eine wieder lösbare Verbindung zwischen den
Bauelementen 1, 2 nach Abschluss des Servicefalles hergestellt.
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Alternativ
kann der Aufnahmekanal 13' vollständig entfallen,
wenn eine Befestigungsschraube 3 mit selbstschneidendem
Gewinde verwendet wird, die in den Befestigungsbereich 12' des Verbindungsteils 10' des ersten
Bauelements 1 eingesetzt wird. Bei Verwendung einer Befestigungsschraube 3 mit
selbstschneidendem Gewinde, die einen vorgegebenen Schraubenschaft-Durchmesser überschreitet,
so dass die Gefahr einer Zerstörung
des Befestigungsbereichs 12' besteht,
kann vor dem Einschrauben der Befestigungsschraube 3 mit
selbstschneidendem Gewinde eine entsprechende Bohrung vorgesehen
werden.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele,
sondern kann auch in der Weise variiert werden, dass anstelle der
Niet- oder Schweißverbindungen
Klebeverbindungen bei der Erstmontage zur Verbindung der beiden
Bauelemente 1, 2 Anwendung finden.
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Auch
ist eine stoffschlüssige
Verbindung der beiden Bauelemente im Befestigungsbereich durch Einwirken
thermischer Energie bei der Verwendung von Kunststoff-Bauelementen möglich.
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Anstelle
eines mit dem Verformungsbereich fluchtenden Aufnahmekanals des
Befesti gungsbereichs kann dieser auch beispielsweise mit einer Mutter
versehen sein, die mit der der Verbindungsseite des ersten Bauelements 1 gegenüberliegenden
Seite kraft- oder
formschlüssig
verbunden ist.
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Der
Aufnahmekanal 13 bzw. 13' kann dann entfallen, wenn eine
Befestigungsschraube 3 mit selbstschneidendem Gewinde verwendet
wird, die in den Befestigungsbereich 12 bzw. 12' des ersten
Bauelements 1 eingeschraubt wird. Ist die Verwendung einer
sehr dicken Befestigungsschraube 3 mit selbstschneidendem Gewinde
erforderlich, bei deren Einschrauben in den Befestigungsbereich 12 bzw. 12' die Gefahr
einer Zerstörung
des Befestigungsbereichs 12' besteht,
kann vor dem Einschrauben der Befestigungsschraube 3 mit selbstschneidendem
Gewinde eine entsprechende Vertiefung, Öffnung oder Bohrung vorgesehen
werden.
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