DE202008009055U1

DE202008009055U1 - Befestigungsdom für einen Kunststoffträger

Info

Publication number: DE202008009055U1
Application number: DE200820009055
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2018-07-05

Abstract

Befestigungsdorn (1) für einen Kunststoffträger (2) zur Aufnahme eines Verbindungselements in einem Kraftfahrzeug, wobei der Befestigungsdorn (1) an dem Kunststoffträger (2) angeformt ist und einen Grundkörper (11) aufweist, in dem ein Kanal (3) zur Aufnahme des Verbindungselements verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (11) Verstärkungsrippen (5) angeformt sind, die parallel zur Längsachse des Kanals (3) am Grundkörper (11) verlaufen, und dass die Wandstärke des Grundkörpers (11) im freiliegenden Endbereich (13) 0,8 bis 1,4 mal der Materialdicke (21) des angrenzenden Kunststoffträgers (2) entspricht, wobei die Wandstärke des Grundkörpers (11) von einem Anformungsbereich (12) des Befestigungsdorns (1) an den Kunststoffträger (2) zu dem Kunststoffträger (2) abgewandten Endbereich (13) des Befestigungsdorns (1) abnimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Befestigungsdorn zur Aufnahme eines Verbindungselements, wie z. B. einer Schraube, Niete oder dergleichen, für einen Kunststoffträger in einem Kraftfahrzeug.
Aus der DE 44 33 588 C2 ist ein Kunststoff-Schaumteil mit einer durch Umschäumen eingelagerten Verstärkungseinlage offenbart, bei dem ein Schraubdorn mit einem durchgehenden Kernloch angeformt ist. In derartige Befestigungsdorne werden Verbindungselemente eingebracht, die verschiedene Funktionselemente an einen Kunststoffträger fixieren.
Die Wandstärke ist maßgeblich für die Festigkeit des Dorns verantwortlich. Bei zu geringer Wandstärke ist der Schraubdorn nicht in der Lage die auftretenden Kräfte aufzunehmen, was zu einem Versagen des Dorns im Belastungsfall führt. Um dies zu verhindern müssen die Befestigungsdorne ausreichend dick ausgeführt sein. Ein Problem entsteht jedoch, wenn die Wandstärke des Dornes zur Erzielung der notwendigen Festigkeit deutlich größer sein muss, als die Wandstärke des tragenden Kunststoffträgers. Hierdurch entsteht ein Risiko dafür, dass die Kunststoffschmelze im Bereich des Trägers während des Befüllens des Spritzwerkzeugs noch vor dem vollständigen Befüllen des Bereiches des Dornes erstarrt oder derart hochviskos wird, dass die Schmelze im Dornbereich quasi drucklos aushärtet. Infolge dessen können Lunker, Vakuole oder dergleichen auftreten, die die Qualität des Befestigungsdorns erheblich mindern und wiederum zum Versagen des Dorns führen können.
Weiterhin fliest im Spritzgußverfahren die Schmelze um im Spritzgußwerkzeug erhöhte Formteile herum und erzeugt an den Stellen, an denen die Schmelze wieder zusammenfließt sog. Bindenähte. Beim Umfließen der Matrize des Dorns fliest die Schmelze in einem näherungsweise geraden Verlauf wieder zusammen, so dass hier eine vergleichsweise glatte Bindenaht entsteht. An dieser Bindenaht ist die Festigkeit geringer als im restlichen Befestigungsdorn und könnte im Belastungsfall aufbrechen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Nachteile zu vermeiden und mit einfachen technischen Mitteln einen Befestigungsdorn zu beschreiben, der die Risiken von Volumendefiziten und Bindenähten verhindert und somit ausreichend Festigkeit und Qualität erzielt.
Diese Aufgabe wird durch einen Befestigungsdorn nach Anspruch 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Befestigungsdorn kombiniert eine im Bereich der Dicke des Trägers liegende Wandstärke des Grundkörpers mit daran angeformten Verstärkungsrippen, deren Wandstärke ebenfalls im Bereich der Dicke des Trägers liegt.
Die Schmelze fliest am Grundkörper und den Verstärkungsrippen unstetig entlang, so dass beim Zusammenfließen der Schmelze keine glatten Bindenähte entstehen, sondern die Bindenähte ineinander verzahnen. Dieses ineinander Verzahnen der Bindenähte kann Kräfte im Belastungsfall wesentlich besser aufnehmen als vergleichsweise glatte Bindenähte und trägt so ebenfalls zu einer qualitativen Verbesserung des Dorns bei.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht des Befestigungsdorns am Kunststoffträger,
2 ein Ausführungsbeispiel des Befestigungsdorns mit angeformten Quetschrippen.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Befestigungsdorns (1) der am Kunststoffträger (2) angeformt ist. Der Befestigungsdorn (1) weist einen axial verlaufenden Kanal (3) in einem zylinderförmigen Grundkörper (11) und daran angeformte Verstärkungsrippen (5) auf. In den Kanal (3) wird ein nicht dargestelltes Verbindungselement eingebracht, das ein Funktionselement mittels des Befestigungsdorns (1) an den Kunststoffträger (2) fixiert.
Die Wandstärke des Grundkörpers (11) des Befestigungsdorns (1) entspricht im wesentlichen der Materialdicke (21) des angrenzenden Kunststoffträgers (2). Die Wandstärke im Endbereich (13) kann dabei in einem Bereich von 0,8 bis 1,4 mal der Materialdicke (21) des Kunststoffträgers liegen. Ein bevorzugter Bereich für die Wandstärke des Grundkörpers (11) liegt beim 1- bis 1,2-fachen der Materialdicke (21) des Kunststoffträgers. An den Grundkörper (11) des Befestigungsdorns (1) sind Verstärkungsrippen (5) parallel zur Längsachse des Kanals (3) angeformt, die zum einen die Festigkeit des Dorns (1) verstärken und zum anderen ein Versagen des Dorns (1) durch ungünstig verlaufende Bindenähte vermeiden.
Der Bereich, in dem der Grundkörper (11) des Befestigungsdorns (1) an den Kunststoffträger (2) angeformt ist, wird als Anformungsbereich (12) bezeichnet. In diesem Anformungsbereich (12) entstehen beim Herstellungsprozess aufgrund des Fließverhaltens der Schmelze Anformungsschrägen am Grundkörper (11). Der Befestigungsdorn (1) ist an den Kunststoffträger (2) annähernd senkrecht angeformt. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann der Dorn (1) winklig, insbesondere in einem Winkel zwischen 30 und 60 Grad zum Kunststoffträger (2) angeformt sein. um im Montageprozess eine einfache Zugänglichkeit zu gewährleisten. Bei geneigter Anformung des Befestigungsdorns (1) muß im Entformungsprozess ein zusätzlicher Schieber verwendet werden. Unabhängig vom Winkel der Anformung wird das Verbindungselement entlang der Längsachse des Kanals (3) in den Befestigungsdorn (1) eingebracht.
Die an den Befestigungsdorn (1) angeformten Verstärkungsrippen (5) sind gleichmäßig um den Grundkörper (11) beabstandet und mittels eines Einfließbereichs (53) an den Kunststoffträger (2) angeformt. Die Schmelze umfliest die Matrize des Befestigungsdorns (1), füllt sowohl den Grundkörper (11) des Dorns (1) als auch die Verstärkungsrippen (5), wobei die Bindenähte u. a. im Einfließbereich (53) entstehen und an den Verstärkungsrippen (5) am Befestigungsdorn (1) entlang wandern und ineinander verschmelzen, so dass eine verzahnungsähnliche Struktur entsteht.
Wandstärke (51) und Dicke (52) der Verstärkungsrippen (5) haben dabei gleiche Größenordnung. Als Wandstärke (51) ist die radiale Ausdehnung der Verstärkungsrippe (5) in Verlängerung der Wandstärke (51) des Dorns (1) und als Dicke (52) die Ausdehnung der Verstärkungsrippe (5) in longitudinaler Richtung definiert. Um ein geeignetes Verhältnis zwischen Wandstärke (51) und Dicke (52) der Verstärkungsrippen (5) zu erreichen sollte die Wandstärke (51) der Rippe (5) vorzugsweise 0,5 bis 2 mal der Dicke (52) der Verstärkungsrippe (5) entsprechen.
Die Verstärkungsrippen (5) sind mit annähernd konstanter Wandstärke (51) parallel zur Längsachse des Kanals (3) an den Grundkörper (11) angeformt, wobei der Einfließbereich (53) hyperbelformartig ausgebildet sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform können die Verstärkungsrippen (5) mit verjüngender Wandstärke (51) parallel zur Längsachse des Kanals (3) an den Grundkörper angeformt sein. Hierbei verjüngt sich die Wandstärke (51) vom Einfließbereich (53) der Rippen (5) zu einem vom Kunststoffträger (2) abgewandten Endbereich (54). Darüber hinaus können die Verstärkungsrippen (5) über den kompletten Einfließ-(53) und Endbereich (54) konisch ausgebildet sein, wobei sich auch hier die Wandstärke (51) vom Einfließ-(53) zum Endbereich (54) verjüngt.
Die Anzahl der angeformten Verstärkungsrippen (5) kann stark variiert werden. Abhängig vom Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser des Grundkörpers (11) ergibt sich eine bevorzugte Anzahl an Rippen (5). Je größer das Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser ist, um so geringer ist die Zahl der Rippen (5) die notwendig sind, um gute Qualitäts- und Festigkeitseigenschaften zu erzeugen. Im Umkehrschluß sind bei einem geringen Verhältnis von Außen- zu Innendurchmesser des Grundkörpers (11) eine wesentlich höhere Anzahl an Verstärkungsrippen (5) denkbar. Im vorliegenden Anwendungsbereich haben sich 4 bis 12 Verstärkungsrippen (5), insbesondere 8 Verstärkungsrippen (5) als vorteilhaft herausgestellt.
In dem Befestigungsdorn (1) verläuft ein Kanal (3), in dem das Verbindungselement, wie beispielsweise eine Schraube, Niet oder dergleichen zur Aufnahme eines Funktionselementes eingebracht wird. Der Kanal (3) ist ein Hohlraum, der den Dorn (1) in seiner Längsachse vollständig durchdringt. Das Verbindungselement wie beispielsweise eine selbstfurchende Schraube wird entlang der Längsachse in den Kanal (3) eingeführt und schneidet sich in die Wandung des Kanals (3) ein. Im Servicefall könnte das Verbindungselement entfernt und bei Bedarf mit einem Verbindungselement größeren Durchmessers ersetzt werden. In einer nicht dargestellten Ausführungsform durchdringt der Kanal (3) den Befestigungsdorn (1) nicht vollständig, so dass der Dorn (1) für eine integrierte Naß-/Trockenraumtrennung geeignet ist.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem an der Wandung des Kanals (3) Quetschrippen (4) angeformt sind. Die Quetschrippen (4) verlaufen parallel zur Längsachse an der Wandung des Kanals (3) und nehmen das Verbindungselement auf. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform verlaufen die Quetschrippen (4) gewindeförmig in der Wandung des Kanals (3). Das Verbindungselement, eine Schraube mit passfähiger Gewindeausführung, kann in das Gewinde ein- und ausgeschraubt werden. Dadurch wird für den Servicefall eine materialzerstörungsfreie, lösbare Verbindung bereit gestellt.
Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsansatz ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch bei anders gestalteten Ausführungsformen Verwendung finden.

1: Befestigungsdorn
11: Grundkörper
12: Anformungsbereich
13: Endbereich
2: Kunststoffträger
21: Materialdicke
3: Kanal
4: Quetschrippe
5: Verstärkungsrippe
51: Wandstärke
52: Dicke
53: Einfließbereich
54: Endbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4433588 C2 [0002]

Claims

Befestigungsdorn (1) für einen Kunststoffträger (2) zur Aufnahme eines Verbindungselements in einem Kraftfahrzeug, wobei der Befestigungsdorn (1) an dem Kunststoffträger (2) angeformt ist und einen Grundkörper (11) aufweist, in dem ein Kanal (3) zur Aufnahme des Verbindungselements verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (11) Verstärkungsrippen (5) angeformt sind, die parallel zur Längsachse des Kanals (3) am Grundkörper (11) verlaufen, und dass die Wandstärke des Grundkörpers (11) im freiliegenden Endbereich (13) 0,8 bis 1,4 mal der Materialdicke (21) des angrenzenden Kunststoffträgers (2) entspricht, wobei die Wandstärke des Grundkörpers (11) von einem Anformungsbereich (12) des Befestigungsdorns (1) an den Kunststoffträger (2) zu dem Kunststoffträger (2) abgewandten Endbereich (13) des Befestigungsdorns (1) abnimmt.
Befestigungsdorn (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Grundkörpers (11) im Endbereich (13) 1 bis 1,2 mal der Materialdicke (21) des angrenzenden Kunststoffträgers (2) entspricht.
Befestigungsdorn (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Wandung des Kanals (3) Quetschrippen (4) angeformt sind, wobei die Quetschrippen (4) parallel zur Längsachse des Kanals (3) verlaufen.
Befestigungsdorn (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Wandung des Kanals (3) Quetschrippen (4) angeformt sind, wobei die Quetschrippen (4) gewindeförmig im Kanal (3) verlaufen.
Befestigungsdorn (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wandstärke (51) der Verstärkungsrippen (5) von einem Einfließbereich (53) zu dem vom Kunststoffträger (2) abgewandten Endbereich (54) der Verstärkungsrippen (5) verjüngt.
Befestigungsdorn (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsrippen (5) konisch geformt sind.
Befestigungsdorn (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (51) und die Dicke (52) der Verstärkungsrippen (5) gleiche Größenordnung aufweisen, wobei die Wandstärke (51) vorzugsweise 0,5 bis 2 mal der Dicke (52) entspricht.
Befestigungsdorn (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (11) mehrere Verstärkungsrippen (5), vorzugsweise 4 bis 12 Verstärkungsrippen (5) angeformt sind.
Befestigungsdorn (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsdorn (1) senkrecht zum Kunststoffträger (2) angeformt ist.
Befestigungsdorn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsdorn (1) in einem Winkel zwischen 30 und 60 Grad zum Kunststoffträger (2) angeformt ist.