DE2628832C2 - Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem bolzenartigen Gewindeeinsatz - Google Patents

Description

a) der Grundkörper mehrere schmale, im wesentlichen in Uaifangsrichtung des Grundkörpers verlaufende Rippen (3) trägt,

b) die vorderen Flanken (3a) der Rippen (3) abgeschrägt sind,

c) der Winkel (y) zwischen den abgeschrägten Flanken (3a) der Rippen und der Achse des zylinderariigen Grundkörpers weniger als 45°, vorzugsweise etwa 15°, beträgt,

d) die hintere Flanke {3b) der Rippen im wesentlichen senkrecht zur Achse des zylinderartigen Grundkörpers verläuft oder widerhakenartig abgeschrägt ist,

e) der Abstand der Rippen (3) untereinander mindestens doppelt so groß ist wie die in Richtung der Zylinderachse gemessene Höhe der einzelnen Rippen,

f) der Durchmesser (Di) der Rippen (3) um 0,1 bis 0,4 mm, vorzugsweise um etwa 0,2 mm größer als der Durchmesser (d) des Grundkörpers (ia) ist,

g) das vordere Ende des. Grundkörpers verjüngt ist,

h) der bolzenartige Einsatz (1) in eine Ausnehmung (11) eines Integralhartschaum-Formteils eingepreßt ist, und

i) im Integralhartschaum-Formteil (12) eine zylinderartige Ausnehmung (11) vorgesehen ist, deren Querschnitt dem Querschnitt des Grundkörpers (ia) angepaßt ist, wobei der Durchmesser (d') der Ausnehmung geringfügig kleiner ist als der Durchmesser (d) des zylinderartigen Grundkörpers.

2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d')der Ausnehmung (11) um etwa 0,5 mm kleiner ist als der Durchmesser (Di) der Rippen (3).

3. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe spiralförmig um den Grundkörper verläuft.

4. Einsatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (la; an zumindest einem sich über die gesamte Einpreßlänge erstreckenden Umfangsbereich eine parallel zur Einpreßrichtung (A) verlaufende Abflachung (4) aufweist.

5. Einsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Grundkörper (Xa) zwei gegenüberliegende ebene Abflachungen (4) aufweist.

6. Einsatz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abflachungen (4) die Rippen (3) unterbrochen sind.

7. Einsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede der Abflachungen (4) über nicht mehr als 60° des Umfanges des zylindrischen Grundkörpers (la^erstreckt.

8. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem in Einpreßrichtung gesehen hinteren Ende eine Gewindebohrung (7) aufweist

9. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem in Einpreßrichtung gesehen hinteren Ende einen Gewindebolzen (23) trägt.

10. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem in Einpreßrichtung gesehen hinteren Ende einen Schlüsselbolzen (33) trägt.

11. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er als Doppelbolzen ausgebildet ist, wobei zwei auf einer gemeinsamen Achse, aber in entgegengesetzter Einpreßrichtung ausgerichtete Einsätze (41a, 41ο; mit ihrem jeweiligen, in Einpreßrichtung gesehen hinteren Enden miteinander verbunden sind.

Die Erfindung geht von einer Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem bolzenartigen Gewindeeinsatz aus.

Solche bekannten Einsätze sind beispielsweise mit Innen- oder Außengewinden oder auch mit Schlüsselbolzen versehen und dienen zum Verbinden von Integralhartschaum-Formteilen, z. B. von PUR-IHS-Formteilen, mit anderen Teilen oder auch zum Verbinden mehrerer PUR-IHS-Teile untereinander.

Diese Einsätze wurden bisher beim Herstellen des Formteiles mit in das Formteil eingeschäumt. Dies ist jedoch ein aufwendiges Verfahren, da hierzu spezielle Haltemechanismen zur Halterung der Einsätze im Formwerkzeug vorgesehen sein müssen. Weiterhin erfolgt das Einlegen der Einsätze in die Halterungen in zeitraubender Weise von Hand. Während dieses Einlegevorganges bleibt wertvolle Maschinenzeit ungenutzt, wodurch sich die Herstellungskosten der Teile verteuern. Zudem müssen an den Einsätzen angebrachte Innen- oder Außengewinde vor dem Ausschäumen des Formwerkzeugs abgekapselt werden, um ein Zuschäumen des Gewindes mit Sicherheit zu verhindern.

Es sind auch schon Einpreßgewindebüchsen und Einpreßgewindestifte bekanntgeworden, die aus Metall bestehen und in Sack- und Durchgangsbohrungen von Kunststoffen oder Holz eingepreßt werden können. Sie sind nicht geschlitzt und tragen in der Mitte ein Innengewinde oder einen Schraubenstift. Die mit der Bohrung in Verbindung stehende Mantelfläche zeigt von der beim Einpressen vorlaufenden Seite her folgende Gestalt: Zunächst einen im Verhältnis zum Durchmesser schmalen, glatten verdickten Zylindermantel, vermutlich mit etwas kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser der zum Einpressen vorgesehenen Bohrung, dann eine sich etwa über ein Drittel der Länge erstreckende glatte, zylindrische Fläche mit kleinerem Durchmesser und dann die eigentlichen Verankerungsprofile, die etwa einem steilen, vielgängigen, jedoch schmalen Gewindeabschnitt entsprechen. Es sind nun zwischen zwei und drei solche Gewindeabschnitte übereinander angeordnet, wobei dazwischen schmale Einstiehe vorgesehen sind. Die Gewinderichtung kann zwischen den einzelnen Gewindeabschnitten auch wechseln. Derartige Verankerungsprofile sind naturgemäß in der Herstellung aufwendig, und für ein elastisches Hin-

ergreifen von widerhakenartigen Gewindeflächen durch den Werkstoff am Lochrand ist nur wenig Raum, so daß der überwiegende Anteil der Haltekraft durch Reibung an den mehrspindligen GewindefläcJien erzeugt werden muß. Aufgabe der Erfindung ist es, Verbindungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art so zu verbessern, daß sie bei schneller Montage durch Einpressen einen möglichst festen und sicheren Sitz gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die !Jim Kennzeichenteil des Patentanspruchs angegebenen !' Gestaltungsmerkmale vorgesehen.

Gegenüber den vorbekannten Einpreßgewindebüchsen bieten die beanspruchten Einpreßteile durch die Anschrägung der vorderen Flanken der Rippen die Möglichkeit zur elastischen Verformung des Werkstoffs an der Innenfläche der Bohrung, während der sich hinter den Rippen wieder elastisch ausdehnende Werkstoff den widerhakenartigen hinteren Ranken der Rippen eine gute Abstützung bietet Durch den vergleichsweise großen Abstand der Rippen zueinander ist auch genügend Raum für ein größeres tragfähiges Kunststoffvolumen im Bereich der Rippen vorhanden. Mit den erfindungsgemäßen bolzenartigen Einsätzen werden deshalb sehr hohe Auszugskräfte erreicht

Es ist zwar durch die CH-PS 5 05 303 eine Bolzenverbindung für Holzteile bekanntgeworden, bei der der Bolzen Rippen aufweist, deren vorderen Flanken abgeschrägt sind, wobei der Winkel zwischen den abgeschrägten Flanken der Rippen und der Achse des zylinderartigen Grundteils weniger als 45° beträgt, die hintere Flanke der Rippen im wesentlichen senkrecht zur Achse des zylinderartigen Grundkörpers verläuft, das vordere Ende des Grundkörpers verjüngt ist, der Einsatz aus hartem, starrem Material gefertigt ist und das Teil, in das der Bolzen eingesetzt wird, eine zylinderartige Ausnehmung aufweist, deren Querschnitt dem Querschnitt des Grundkörpers angepaßt ist.

Es ist weiter durch die DD-PS 66 049 eine Spreizdübelbindung bekanntgeworden, wobei die beiden Spreizteile des Dübels Rippen aufweisen, deren vorderen Flanken abgeschrägt sind, wobei der Winkel zwischen den abgeschrägten Flanken der Rippen und der Achse des Dübels weniger als 45° beträgt, die hintere Flanke der Rippen im wesentlichen senkrecht zur Dübelachse verläuft, das vordere Ende des Dübels verjüngt ist und das Teil, in das der Dübel eingesetzt wird, eine zylinderartige Ausnehmung aufweist.

Schließlich ist durch die US-PS 36 45 163 ein in seiner Länge gespaltener Spreiznagel aus Metall bekanntgeworden, der seitlich Rippen aufweist, deren vordere Flanken abgeschrägt sind und deren hintere Flanken im wesentlichen senkrecht zur Nagelachse verlaufen, wobei das vordere Ende des Spreiznagels verjüngt ist.

Die sonstigen technischen Verhältnisse sind bei dem vorstehend aufgeführten Stand der Technik jedoch ganz anders gelagert als bei der Erfindung.

Für das bei der Erfindung vorliegende Gestaltungsprinzip nach Aufgabe und Gesamtheit aller Lösungsmittel sind beim Stand der Technik keine ausreichend technischen Hinweise zu erkennen, die den Fachmann ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen in die Lage versetzen, dieses Gestaltungsprinzip zu entwickeln.

Zwar wird noch keine erfinderische Tätigkeit dafür geltend gemacht, die Merkmale a bis d und g bis i des kennzeichnenden Teils in der Verbesserung des im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Standes der Technik zu entwickeln, weil hierzu z. B. durch die CH-PS 5 05303, die DD-PS 66 049 und die US-PS 3645 163 ausreichende technische Hinweise zur Entwicklung dieter Merkmale bekanntgeworden sind, jedoch sind die übrigen Gestaltungsmerkmals und damit die Gesamtheit des Gegenstandes des Patentanspruches durch den Stand der Technik nicht nahegelegt Die Einsätze gemäß der Erfindung werden, erst nach

Fertigstellung des Integralhartschaum-Formteiles, also

to z. B. bei der Gerätemontage, in dieses eingepreßt.

Hierdurch kann bei der Produktion der Formteile die sehr kostspielige Maschinenzeit erheblich reduziert werden. Aufwendige Halterungen für die Einsätze im Formwerkzeug sind nicht mehr erforderlich. Zusätziiehe Maßnahmen zum Schützen von an den Einsätzen angebrachten Gewinden oder dergleichen gegen Zuschäumen sind nicht mehr erforderlich. Es wird somit insgesamt eine jm Vergleich zum Stand der Technik schneller herzustellende, einfachere und preisgünstigere Verbindung geschaffen.

Die Rippen der Einsätze gewährleisten eine besonders feste und dauerhafte Verbindung der Einsätze mit den Formteilen, da die Einsätze nunmehr außer durch kraftschlüssige Verbindung mittels PreSsitz zusätzlich noch formschlüssig im Formteil gehalten werden. Die vordere abgeschrägte Flanke der Rippe sorgt dafür, daß die Einsätze trotz ihrer Rippen ohne Beschädigung der Innenwand der Ausnehmungen in diese Ausnehmungen eingepreßt werden können, die Gestaltung der hinteren Rippenflanke gewährleistet eine sichere Verankerung der Einsätze in den Formteilen.

Gemäß weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmalen weist der Grundkörper als Verdrehsicherung an zumindest einem sich über die gesamte Einpreßlänge erstreckenden Umfangsbereich eine parallel zur Einpreßrichtung verlaufende Abflachung auf. In herstellungstechnisch besonders günstiger Weise weist der Grundkörper zwei gegenüberliegende ebene Abflachungen auf, und die Rippen sind im Bereich, der Abflachungen unterbrochen.

Zweckmäßig erstreckt sich jede der Abflachungen über nicht mehr als 60° des Zylinderumfanges, so daß bei ausreichender Verdrehsicherung auch die ein Ausziehen der Einsätze verhindernden Rippen an einem Zylinderumfangsbereich von 240° noch voll wirksam sind.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Innengewinde ausgestatteten Einsatzes, F i g. 2 eine Seitenansicht eines Einsatzes nach F i g. 1,

1^; i g. 3 einen Schnitt eines Einsatzes nach F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt durch einen ir, das PUR-Formtei! eingepreßten Einsatz,

F i g. 5 und 6 Einsätze mit Außengewinde, F i g. 7 einen Einsatz mit Schlüsselbolzen, Fig.8 einen Einsatz mit doppelseiligen Preßsitzbolzen.und

F i g. 9 einen Einsatz mit spiralförmigen Rippen.

Der in Fi g. 1 bis 3 dargestellte Einsatz 1 weist einen zylindcartigen Grundkörper la auf, an dessen Umfang mehrere Rippen 3 angebracht sind. An zwei gegenüberliegenden Seiten 4 des Grundkörpers ist dieser abgeflacht. Das untere Ende des Einsatzes ist mit Einführschrägen 9 versehen. An seinem oberen Ende trägt der Grundkörper einen Flansch 5. Eine zentrale

Bohrung 6 im Grundkörper weist ein Innengewinde 7 auf.

Die Abmessungen der Einsätze sowie der entsprechenden Ausnehmungen Il in den PUR-Formteilen 12 werden je r.ach benötigter Größe des Innengewindes gemäß der nachfolgenden Tabelle gewählt.

Gewinde	5,5	D\	d	a	b	y	h	h	3,5
n. DIN 13	6,3								4,5
M 2,6	7	4,0	3,8	0,2	2,5	15°	11,5	0,8	5,5
M 3	8	5,0	4,8	0,2	2,5	15°	H,5	0,8	6,5
M4	10	6,0	5,8	0,2	2,5	15°	11,5	0,8	7,5
M 5	7,0	6,8	0,2	2,5	15°	11,5	0,8
M 6	8,0	7,8	0,2	2,5	15°	il,5	0,8

Die in dieser Tabelle aufgeführten Bezugsgrößen sind den F i g. 1 bis 3 zu entnehmen.

Zum Einpressen der Einsätze in Pfeilrichtung A in die Ausnehmungen 11 des Formteiles 12 wird eine Einpreßgeschwindigkeit von nicht mehr als 0,5 m/s, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,3 bis 0,5 m/s, gewählt, um eine Rißbildung in der Außenhaut des PUR-1HS-Teiles beim Einpressen des Bolzens mit Sicherheit zu vermeiden. Die Abschrägungen 3a an den Rippen 3 sowie am unteren Ende des Einsatzes dienen zum erleichterten Einpressen des Bolzens ohne Beschädigung der Außenhaut.

Nach Einpressen der Einsätze unterliegt die Innenwand der Ausnehmung noch dem Einfluß der Spannungsrelaxation und des Kaltfluß-Effektes, so daß sich die Innenwand des PUR-IHS-Teiles in der in Fig.4 dargestellten Weise über die Rippen des Einsatzes legt. Den oberen Flanken Zb der Rippen kommt demnach eine widerhakenartige Funktion zu, so daß sich ein gegen Ausziehen äußert sicherer Sitz des Einsatzes ergibt.

In den F i g. 5 bis 8 sind weitere Ausführungsbeispiele von Einsätzen gezeigt. F i g. 5 zeigt einen Einsatz 21 mit Flansch 22 und Außengewinde 23, Fi g. 6 den gleichen Einsatz mit Außengewinde, jedoch ohne Flansch. In F i g. 7 trägt der mit einem Flansch ^7 versehene Einsatz 31 einen Schlüsselbolzen 33. In Fig.8 ist ein mit einem Flansch 42 versehener Doppeleinsatz gezeigt, welcher zwei Einsätze 41a, 416 aufweist. Dieser Einsatz kann zum unlösbaren Verbinden zweier PU R-Formteile verwendet werden.

Sämtliche Einsätze sind z. B. gemäß der weiter oben angeführten Tabelle genormt, wobei für andere als gewindeartige Befestigungselemente anstelle des Gewindemaßes entsprechende Kenngrößen zu verwenden sind.

Der in F i g. 9 dargestellte Einsatz weist spiralförmige Rippen 50 auf. Seitliche Abflachungen des Grundkörpers zur Verdrehsicherung können entfallen, da die spiralförmigen Rippen als solche ein Verdrehen des Einsatzes in zumindest einer Richtung verhindern. Solche Einsätze können im Bedarfsfall aus dem PUR-Formteil ausgeschraubt werden, so daß man reparatur- und montagefreundliche Einsätze erhält.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem bolzenartigen Gewindeeinsatz, wobei der bolzenartige Gewindeeinsatz einen zylinderartigen Grundkörper aufweist und aus hartem Material in starrer Bauweise gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß