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Die
Erfindung betrifft einen Einsatz für ein Spritzgussbauteil mit
einem Schaft, der eine Bohrung aufweist, auf seiner Außenseite
mit Profilierungen zur Verdrehsicherung versehen ist und zumindest
an einem Ende offen ausgebildet ist. Solche Einsätze sind meist als Gewindeeinsätze erhältlich und
bestehen oftmals aus Metall und kommen insbesondere bei Kunststoff-
oder Holzbauteilen zum Einsatz. Derartige Gewindeeinsätze werden
beispielsweise in das jeweilige Bauteil eingeschlagen oder durch
nachträgliches
Ultraschall- oder Warmeinbetten befestigt. Eine weitere Möglichkeit
stellt das sogenannte In-Mold-Verfahren dar. Hierbei werden die
Einsätze in
ein entsprechendes Spritzwerkzeug eingelegt und vom heißen Kunststoff
umspritzt.
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Die
Befestigung des Einsatzes sollte so ausgebildet sein, dass sich
der Einsatz im normalen Gebrauch nicht verdreht oder gar aus dem
Bauteil herausgerissen wird. Um eine Verdrehsicherung zu gewährleisten
ist es bereits bekannt die Außenseite
des Schaftes mit geeigneten Profilierungen, wie Rändelungen,
zu versehen.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Bindungswirkung zwischen
dem Einsatz und dem ihn umgebenden Kunststoffmaterial noch weiter zu
verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Einsatz
für ein Spritzgussbauteil
sieht einen Schaft vor, der eine Bohrung aufweist, auf seiner Außenseite
mit Profilierungen zur Verdrehsicherung versehen ist und zumindest
an einem Ende offen ausgebildet ist. Der Schaft weist am anderen
Ende weiterhin einen über den
Schaft überstehenden
Kopf auf, der auf seiner quer zur Bohrung ausgerichteten Außenseite
mit weiteren Profilierungen zur Verdrehsicherung versehen ist.
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Der über den
Schaft überstehende
und vom Gussmaterial umspritzte Kopf erhöht die Bindungswirkung insbesondere
in Längsrichtung
der Bohrung, erheblich. Eine weitere Verdrehsicherung wird darüber hinaus
durch die weiteren am Kopf vorgesehenen Profilierungen gewährleistet.
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Ein
mit einem solchen Einsatz hergestelltes Spritzgussbauteil zeichnet
sich durch ein besonders guten Halt des Einsatzes aus.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Profilierungen am Schaft und/oder am Kopf werden vorzugsweise durch
Rillen und/oder Rippen gebildet, die beispielsweise abgerundet sind, wobei
auch die Übergänge zwischen
benachbarten Rillen/Rippen abgerundet sein können. Die Profilierungen am
Schaft können
insbesondere durch Rillen in Längsrichtung
des Schaftes gebildet werden. Die bevorzugte Profiltiefe der Profilierungen
am Schaft beträgt
10 bis 20%, vorzugsweise 11 bis 15% des Außendurchmessers des Schaftes.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist der Außendurchmesser des Kopfes um
25 bis 35% größer als
der Außendurchmesser
des Schaftes.
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Um
die Zentrierung des Einsatzes im Spritzwerkzeug zu vereinfachen
und außerdem
eine Abdichtung des Schaftes beim Spritzvorgang zu gewährleisten,
ist die Bohrung des Schaftes am Anfang mit einer konischen Passform
versehen.
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Grundsätzlich kann
die Bohrung des Schaftes wahlweise als Durchgangsbohrung oder als Sackloch
ausgebildet werden, wobei im letzteren Fall die Bohrung des Schaftes
durch den Kopf verschlossen wird. Ist die Bohrung als Durchgangsbohrung ausgebildet,
kann die Bohrung am Ende des Gewindes als Passbohrung ausgebildet
werden, wobei das beim Spritzvorgang in den Einsatz eingesteckte Spritzwerkzeug
mit einer entsprechenden Passung versehen ist, um den Einsatz gegenüber dem
Gusswerkstoff abzudichten.
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Des
Weiteren kann die Bohrung wahlweise mit oder ohne Gewinde ausgebildet
sein. Ist kein Gewinde vorhanden, werden die Einsätze mit
Gewinde schneidenden Schrauben verwendet.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand
der Beschreibung und der Zeichnung erläutert.
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In der Zeichnung
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1a eine
Seitenansicht eines Gewindeeinsatzes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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1b eine
Draufsicht des Gewindeeinsatzes gemäß 1a,
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1c eine
Schnittdarstellung längst
der Linie A-A der 1b,
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1d eine
Unteransicht des Gewindeeinsatzes gemäß 1a,
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2a eine
Seitenansicht eines Gewindeeinsatzes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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2b eine
Draufsicht des Gewindeeinsatzes gemäß 2a,
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2c eine
Schnittdarstellung längst
der Linie B-B der 2b,
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2d eine
Unteransicht des Gewindeeinsatzes gemäß 2a,
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3 eine
geschnittene Seitenansicht eines Gewindeeinsatzes gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel,
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4a–4d verschiedene
Verfahrensstadien bei der Herstellung eines Spritzgussbauteils,
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5a eine
Seitenansicht eines Gewindeeinsatzes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
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5b eine
Draufsicht des Gewindeeinsatzes gemäß 5a,
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5c eine
Schnittdarstellung längst
der Linie C-C der 5b,
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5d eine
Unteransicht des Gewindeeinsatzes gemäß 5a,
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6a–6b Darstellungen
der Montage des Gewindeeinsatzes gemäß 5a auf
einem Spritzgusswerkzeug
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7a eine
Seitenansicht eines Einsatzes ohne Gewinde gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
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7b eine
Draufsicht des Einsatzes gemäß 7a,
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7c eine
Schnittdarstellung längst
der Linie A-A der 7b,
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7d eine
Unteransicht des Einsatzes gemäß 7a,
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8a eine
Seitenansicht eines Einsatzes gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
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8b eine
Draufsicht des Einsatzes gemäß 8a,
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8c eine
Schnittdarstellung längst
der Linie B-B der 8b,
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8d eine
Unteransicht des Einsatzes gemäß 8a,
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9 eine
geschnittene Seitenansicht eines Einsatzes gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
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10a eine Seitenansicht eines Gewindeeinsatzes
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel,
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10b eine Draufsicht des Gewindeeinsatzes gemäß 10a,
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10c eine Schnittdarstellung längst der Linie C-C der 10b,
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10d eine Unteransicht des Gewindeeinsatzes gemäß 10a.
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Der
in den 1a–1d dargestellte
Gewindeeinsatz besteht im Wesentlichen aus einem Schaft 1,
der eine Bohrung 2 mit einem Innengewinde 3 aufweist.
Die Außenseite
des Schaftes 1 ist mit Profilierungen 4 zur Verdrehsicherung
versehen. Die Bohrung 2 ist an einen Ende offen ausgebildet
und wird am anderen Ende durch einen über den Schaft überstehenden
Kopf 5 verschlossen. Der Kopf 5 weist auf seiner
quer zur Bohrung 2 ausgerichteten Außenseite 5a weitere
Profilierungen 6 zur Verdrehsicherung auf.
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Die
Profilierungen 4 am Schaft 1 werden durch in Längsrichtung
des Schaftes verlaufende Rippen bzw. Rillen und die Profilierungen 6 am
Kopf 5 durch sternförmig
angeordnete Rillen gebildet. Wie insbesondere aus 1b zu
ersehen ist, bilden die Profilierungen 4 am Schaft 1 ein
im Querschnitt des Schaftes wellenförmiges Profil.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß den 2a–2d unterscheidet
sich im Wesentlichen nur durch die am Kopf vorgesehenen weiteren
Profilierungen 7, die hier als überstehende Rippen ausgebildet
sind.
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Der
Gewindeeinsatz gemäß 3 ist
wiederum mit einer Sacklochbohrung, d. h. mit einer durch den Kopf 5 verschlossenen
Bohrung 2 ausgebildet. Die Bohrung weist aber zusätzlich auf
der Gewindeanfangsseite, d. h. an seinem offenen Ende, eine konische
Passform 8 auf, die mit einem entsprechend komplementär ausgebildeten
Spritzgusswerkzeug 9 (siehe 4a) eine
Ausrichtung und Abdichtung des Gewindeeinsatzes während des
Spritzgussverfahrens gewährleistet.
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In
den 4a–4d sind
verschiedene Stadien bei der Herstellung eines Spritzgussbauteils mit
einem oben beschriebenen Gewindeeinsatz dargestellt. Zunächst wird
der Gewindeeinsatz gemäß den 4a und 4b am
Spritzgusswerkzeug 9 aufgesteckt, wobei die Passform 8 und
der entsprechend komplementär
ausgestaltete Bereich am Spritzgusswerkzeug 9 sowohl eine
exakte Ausrichtung des Gewindeeinsatzes als auch eine Abdichtung
der Bohrung gewährleistet
(siehe 4b).
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In
der Darstellung gemäß 4c ist
die Spritzgussform dargstellt, wobei der später mit dem heißen Kunststoff
auszufüllende
Hohlraum erkennbar ist, in dem der Gewindeeinsatz gehaltert wird.
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In 4d ist
schließlich
das fertige Spritzgussbauteil 10 mit dem eingebauten Gewindeeinsatz zu
sehen. Die Profilierungen 4, die eine Profiltiefe von 10
bis 20%, vorzugsweise 11 bis 15% des Außendurchmessers des Schaftes
aufweisen, stellen eine hohe Verdrehsicherheit des Gewindeeinsatzes
sicher. Unterstützt
werden diese Profilierungen durch die weiteren Profilierungen 7 am
Kopf 5. Nachdem der Kopf 5 einen 25 bis 35% größeren Außendurchmesser
als der Schaft 1 aufweist, ist zudem auch eine ausreichende
Sicherung in Längsrichtung
der Bohrung 2 gewährleistet.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
gemäß den 5a–5d unterscheidet
sich vom Ausführungsbeispiel
gemäß 3 im
Wesentlichen nur dadurch, dass die Bohrung 2 als Durchgangsbohrung ausgebildet
ist. Wie aus 5c zu ersehen ist, ist auch
hier die Bohrung des Schaftes auf der Gewindeanfangsseite mit einer
konischen Passform 8 versehen. Zusätzlich ist auch das gegenüberliegende Ende
der Bohrung mit einer Passbohrung 11 gefertigt.
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Das
für diesen
Gewindeeinsatz vorgesehene Spritzgusswerkzeug 12 ist in
den 6a und 6b dargestellt
und weist einen Kernstift 12a auf, der einerseits mit der
Passform 8 des Gewindeeinsatzes und andererseits mit der
Passbohrung 11 des Gewindeeinsatzes so zusammenwirkt, dass
der Gewindeeinsatz ausgerichtet und die Bohrung auf beiden Seiten
gegenüber
dem heißen
Kunststoffmaterial abgedichtet ist.
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In
den Ausführungsbeispielen
gemäß den 1a bis 3 und 5a bis 5d wurde
der Einsatz als Gewindeeinsatz mit einem in der Bohrung 2 vorgesehenen
Gewinde 3 dargestellt. Die oben beschriebenen, besonderen
Merkmale des überstehenden
Kopfs und der Profilierungen im Schaft und Kopfbereich können aber
auch bei Einsätzen
ohne Gewinde zum Einsatz kommen. Derartige Einsätze werden dann mit Gewinde
schneidenden Schrauben verwendet.
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In
den 7a bis 10d sind
Einsätze ohne
Gewinde dargestellt, die sich von den entsprechenden Einsätzen gemäß den 1a bis 3 und 5a bis 5d lediglich
durch das nicht vorhandene Gewinde unterscheiden. Insofern kann
für das Ausführungsbeispiel
gemäß 7a bis 7d auf die
Ausführungen
zu den 1a bis 1d, für das Ausführungsbeispiel
gemäß 8a bis 8d auf die
Ausführungen
zu den 2a bis 2d, für das Ausführungsbeispiel
gemäß 9 auf
die Ausführungen
zu 3 und für
das Ausführungsbeispiel
gemäß 10a bis 10d auf
die Ausführungen
zu den 5a bis 5d verwiesen
werden.
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Die
oben beschriebenen, speziell für
das Spritzgussverfahren entwickelten Einsätze (mit oder ohne Gewinde)
zeichnen sich durch den überstehenden
Kopf und die Profilierungen im Schaft und Kopfbereich durch einen
ausgezeichneten Halt im Spritzgussbauteil aus.