DE2153062C3 - Einstückiges Befestigungselement aus Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein einstückiges Befestigungselement aus Kunststoff mit einem Kopf, einem Schaft und mindestens einem Flügel, der an dem Ende mit dem Schaft verbunden ist, das vom Kopf entfernt liegt, und der von dem Schaft schräg in Richtung auf den Kopf vorsteht und in einer Schulter endet, wobei an der Schulter ein quer verlaufender Absatz vorgesehen ist.

Bei einem bekannten Befestigungselement ist der Flügel an dem freien Ende in Richtung Schaftachse abgeknickt, so daß eine schräg zur Schäftachse verlaufende Außenfläche des Flügels mit dem Rand eines Befestigungsloches in Eingriff treten kann (DT-OS 1400210). Der Knick ist als Soll-Biegestelle ausgebildet und bewirkt ein leichteres Verschwenken des freien Endes des Flügels in Richtung Schaft beim Einführen in das Befestigungsloch und beim Auftreten von Ausziehkräften. Da der abgeknickte Teil des Flü- 1,5 gels eine Art Rampe für den Rand des Befestigungsloches bildet, ist der Widerstand gegenüber Ausziehkräften bei dem bekannten Befestigungselement

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so

verhältnismäßig gering.

Es ist ferner ein Befestigungselement bekanntgeworden, bei dem schräg in Richtung Kopf vorstehende Flügel eine Schulter mit einem quer verlaufenden Absatz aufweisen, der in Eingriff tritt mit dem Rand eines Befestißungslocbes (FR-PS 2014097), Die Schulter sichert das Befestigungselement sowohl gegen axiale als auch radiale Bewegung. Es treten jedoph Probleme auf, wenn die normalerweise in Massenproduktion hergestellten Befestigungselemente sehr kleiu sind und in entsprechend kleine Löcher eingesetzt werden, deren Abmessungen stark tolerieren können. Bei zu großen Löchern besteht dann Gefahr, daß nur sehr kleinen Auszugskräften ein Widerstand entgegengesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß einerseits eine gute Anpassung an Fertigungstoleranzen möglich ist und andererseits unabhängig von Fertigungstoleranzen eine große Festhaltekraft erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Absatz an der Schulter als konkave Fläche ausgebildet ist, die sich von der Schulter in Richtung auf den Kopf erstreckt und in ihrem Verlauf in den sich fortschreitend vom Kopf entfernenden Bereichen einem rechten Winkel zur Schaftachse nähert.

Auf Grund der A*sformung des Absatzes an der Schulter und des Verlaufs der konkaven Fläche wird sowohl eine Anpassung an Befestigungslöcher mit unterschiedlichem Durchmesser als auch an unterschiedliche Werkstückdicken erzielt, wobei gleichwohl in allen Fällen eine außerordentlich hohe Festhaltekraft erreicht wird. Die Festhaltekraft ist darauf zurückzuführen, daß bei einer axialen Zugkraftbelastung die konkaven Flächen entlang des Lochrandes gleiten, wobei der Winkel zwischen Fläche und Lochrand sich stetig vergrößert, bis nahezu eine satte Anlage des äußeren Flächenbereichs an der zugekehrten Seite des Werkstücks erzielt wird. Dadurch werden außerordentlich hohe Auszugskräfte nötig, um das Befestigungselement aus seinem Sitz zu entfernen.

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselements vor dem Einsetzen in eine gelochte Platte;

Fig. 2a, b, c und d zeigen axiale Schnitte durch einen Teil des Befestigungselements in einer Werk-Uückpiatte, die sich hinsichtlich Lochgröße und Dicke, unterscheiden;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Befestigungselement nach Fig. 1 entlang der Linie HI-III;

Fig. 4zeigt perspektivisch einen Teil einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements.

Das in Fig. 1 bis 3 gezeigte Befestigungselement wird in ein rundes Loch 10 in einer Platte 11 eingesetzt, indem ein vorderes Ende 12 eines Schafts 14 in das Loch eingeführt wird.

Ein Druck nach unten auf das Befestigungselement bewirkt, daß die Ränder des Loches zwei Flügel 16 und 18 radial nach innen drücken. Die Flügel sind symmetrisch und einstückig mit gegenüberliegenden Seiten des vorderen Endes des Schaftes 14 verbunden; sie stehen schräg nach außen und in Richtung auf einen Kopf 20 des Befestigungselementes vor. Die Be-

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20

25

zeichnung »schräg« bedeutet einen Winkel relativ zur Schaftachse, jedoch nicht rechtwinklig oder parallel dazu. Die Flügel werden progressiv weiter nach innen gedrückt, wenn das Befestigungselement eingeführt wird, bis radial außen sitzende Schultern 21 und 23 der Flügel an den Seiten des Loches herabgleiten. Die Flügel federn wieder nach außen, wenn die Schultern die unteren Ränder 22 und 24 des Lochs passieren, während vier konkave Radien 26, 28, 30 und 32 an i$ den freien Enden der Flügel über die Ränder 22 und

[ 24 gleiten. Die Unterseite des Kopfes 20 liegt dann

!' an der Platte 11. Das Befestigungselement muß so

jjl· dimensioniert sein, daß die Unterseilte 33 des Kopfes

§ 20 an der Platte anliegt, ehe die entfernt liegenden

Stirnflächen 25 und 27 der Flügel durch das Loch gell; hen können, und außerdem muß eine solche Bemes-

f sung vorgesehen sein, daß die Flügel auf Grund der

' Eigeniederung gegenüber der Schaftachse radial nach

?! außen gespannt werden, um einen Eingriff der Ränder

i|(: 22 und 24 des Loches mit den Flächen 26, 28, 30

£ und 32 zu bewirken. Indem für eine erhebliche axiale

j| Erstreckung der Flächen 26, 28, 32 und 32 gesorgt

|i wird und diese sich schräg in Richtung auf den Kopf

ij[! 20 und den Schaft 14 erstrecken, kann das Befesti-

§f gungselement für unterschiedliche Plattendicken und

jjj> Durchmesser eingesetzt werden. Zur Demonstration

■'i dieses Sachverhaltes zeigen die vier Ansichten in

Ά Fig. 2 dasselbe Befestigungselement in vier verschie-

,: denen Einbaulagen:

f a) zeigt ein kleines Loch in dünnem Material,

; b) ein großes Loch in dünnem Material,

■ c) ein kleines Loch in dickem Material und

- d) ein großes Loch in dickem Material.

Erfindungsgemäß sind die Rächen 26, 28, 30 und 32 konkav. Wegen der konkaven Ausbildung kann das Befestigungselement einer größeren axialen Belastung, welche das Befestigungselemeint nach außen zu ziehen sucht, widerstehen. In dieser bevorzugten An- .'■! Ordnung wird die konkave Ausbildung durch eine

teilzylindrische Räche hervorgerufen, deren Achse quer zum Rügel liegt. Die konkave Räche erstreckt sich kontinuierlich in axialer Richtung des Schaftes, ·■-■ ist also durch Ecken oder Vorsprung« nicht unterbrochen.

Das dargestellte Befestigungselement hat zwei zueinander schräggestellte, teilzylindrische Anlageflächen am jeweiligen Flügel, wie das am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist. Die beiden Rächen am jeweiligen Rügel liegen Ende an Ende und schneiden sich in der Mitte des Rügeis, um damit drei Kontaktpunkte pro Rügel mit dem Rand eines runden Lochs zu bilden, das das Befestigungselement aufnimmt, wobei die Punkte an den entfernt liegenden Enden der Flächen.und an deren Schnittlinie liegen. Wenn das Befestigungselement im Loch sitzt und !seine Anlageflächen an den Rändeln 22 und 24 anliegen, wird das Befestigungselement daran gehindert, sich in der Ebene der Platte 11 zu bewegen, und zwar durch eine kreuzförmige Vergrößerung des Schaftes, die gebildet " ist durch eine Rippe 35 und eine Verdickung 34 des

·.; Schaftes 14. Die Kreuzform kann Scherkräften widerstehen und ist vorzugsweise im wesentlichen in der

J5

40

45

50 gleichen Größe wie das Loch 10 vorgesehen.

Die erhöhte Festigkeit des Befestigungselementes im Widerstand gegen axiale Auszugskräfte ist darauf zurückzuführen, daß die Ränder 22 und 24 über die gekrümmten Flächen gleiten können, wenn am Befestigungselement gezogen wird. Der Winkel der konkaven Räche zur Schaftachse nimmt progressiv zu, so daß dann, wenn die Ränder 22,24 sich nicht eingraben, die Unterseite der Platte schließlich an die Rächenabschnitte stößt, die sich an die Schultern 21 und 23 anschließen. Da diese Anschlagflächen im wesentlichen senkrecht zur Schaftachse liegen, ist die Belastung der Rügel eine reine Druckkraft; da sie kurz und dick sind, können sie der Ausziehkraft widerstehen.

Als Alternative zur teilzylindrischen Form der Rächen kann die konkave Ausbildung beispielsweise durch eine oder mehrere ebene und sich schneidende Flächen gebildet sein, die eine winkelförmige Ausnehmung bilden. Die eine Fläche, die sich an die Schulter anschließt, liegt vorzugsweise im rechten Winkel zur Schaftachse, und die andere oder die anderen Rächen erstrecken sich schräg in Richtung auf den Kopf 20 und den Schaft 14.

In Fig. 4 ist ein Befestigungselement gezeigt, das mit einer geraden Seite eines rechteckigen Loches 10a zusammeüwirkt. Gleiche Elemente haben die gleichen Bezugszahlen wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, an die der Buchstabe »α« angefügt ist.

Bei dem Befestigungselement handelt es sich um ein kleines Bauteil, das einstückig an einem wesentlich größeren Formling angeformt ist. Es besteht aus einem Flügel 16a, der sich nach hinten und nach außen von dem Ende eines Schaftes 14a wegerstreckt, wobei am Übergang ein vorderes Ende 12a gebildet ist. Das freie Ende des Rügeis 16« hat eine konkav gekrümmte Räche 26a. Das Befestigungselement wirkt mit einer Kante 22a des Loches 10a in genau der gleichen Weise zusammen, wie schon beschrieben wurde.

Beim Zusammenwirken mit einem geradseitigen Loch kann jeder Rügel nur eine zylindrische AnlagefIacht,-haben, die in einem Linienkontakt mit der Kante des Loches liegt.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Befestigungselement liegt die konkave Fläche parallel zur Räche des Flügels 16a, während bei dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel die Rächen unter einem kleinen Winkel zur Räche des Rügeis liegen. Die Flächen können unter jedem beliebigen Winkel bis zu 90° relativ zur Rügelfläche liegen. Wichtig ist, daß der Teil der Fläche, der vom Kopf entfernt liegt, rechtwinklig zum Schaft 14 liegt unter dem Rand des Lochs, und an dem Rand des Loch3 mit einer oder mehreren schrage Rändern anliegt, die ir> Richtung vom Kopf fort divergieren.

Die gezeigten Befestigungselemente können in einer einzigen geteilten Form geformt werden, wie an sich bekannt. Die konkaven Anlageflächen können dadurch geformt werden, daß kleine teilzylindrische Einsätze in die Enden der Formhohlräume eingesetzt werden, die die Flügel formen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Einstöckiges Befestigungselement aus Kunststoff mit einem Kopf, einem Schaft und mindestens einem Flügel, der an dem Ende mit dem Schaft verbunden ist, das vom Kopf entfernt liegt, und der von dem Schaft schräg in Richtung auf den Kopf vorsteht und in einer Schulter endet, wobei an der Schulter ein quer verlaufender Absatz vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz an der Schulter als konkave Fläche (26) ausgebildet ist, die sich von der Schulter in Richtung auf den Kopf erstreckt und in ihrem Verlauf in den sich fortschreitend vom Kopf entfernenden Bereichen einem rechten Winkel zur Schaftachse nähert.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der konkaven Fläche (26), der vom Kopf entfernt liegt, im wesentlichenin: »echten Winkelzur Schaftachse liegt.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Fläche (26) eine teilzylindrische Fläche ist.

4. Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Fläche durch zwei sich schneidende teilzylindrische Flächen (26, 28) gebildet ist.

5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei an sich bekannte identische Flügel (16, 18), die sich in radial entgegengesetzte Richtungen von dem Schaft wegerstrecken.

6. Befestigungselement nacix einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es in an sich bekannter Weise an eir ;r seitlichen Bewegung in einem Befestigungsloch (10) durch eine vergrößerte Partie (34,35) des Schaftes gehindert ist, die an gegenüberliegenden Seiten des Lochs (10) angreift, wenn die konkave Fläche (26, 28) an den Rändern des Lochs (10) anliegt.