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Anordnung zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen
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aus unterschiedlichen Kunststoffen Die Erfindung richtet sich auf
eine Anordnung zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen, von denen mindestens
einer aus gepreßtem Duroplast und mindestens ein anderer aus im Wege des Spritzgießens
verarbeiteten Thermoplast besteht.
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Es gibt zahlreiche Anwendungsfälle, die eine Kombination von Bauteilen
aus einem Duroplasten mit Bauteilen aus einem Thermoplasten erfordern, beispielsweise
in der elektrotechnischen Installation, wobei bevorzugt Gehäuse in Betracht gezogen
werden, die aus Gründen der Isolierung wie aber auch der Wärmefestigkeit bevorzugt
aus einem im Wege des Pressens verarbeiteten Duroplasten bestehen, aber aus technischen
oder praktischen Erwägungen heraus mit Bauteilen zu kombinieren sind, die ausschließlich
aus Thermoplasten gebildet werden können, wie z.B. die Gehäuseöffnungen verschließende
Fenster od. dgl. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese spezielle Anwendung
beschränkt. Es gibt eine Vielzahl von weiteren Möglichkeiten oder Erfordernissen
der Kombination von aus Duroplasten bestehenden Teilen mit solchen aus Thermoplasten.
Lediglich beispielsweise seien Schrauben genannt, deren Bolzen aus einem Thermoplasten
und deren Mutter aus einem Duroplasten besteht. Die Erfindung ist infolgedessen
nicht auf diese Anwendungsgebiete beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle denkbaren
Anwendungsgebiete, wo Duroplasten mit Thermoplasten zusammentreffen. In der üblichen
Fertigungstechnik werden die aus unterschiedlichen Werkstoffen
hergestellten
Teile getrennt erzeugt, getrennt auf Lager genommen und anschließend in Handarbeit
oder durch Automaten zusammengeführt und durch mechanische Verbindungselemente,
zweckmäßig aber durch Verformung des Thermoplasten in der gewünschten Weise miteinander
verbunden. Bei der Herstellung beispielsweise von Zählergehäusen wird das im Wege
des Spritzgießens hergestellte Fenster von der Außenseite her in die entsprechende
Fensteröffnung des gepreßten Gehäuses aus einem Duroplasten eingesetzt, in ein Werkzeug
eingelegt und der in das Gehäuseinnere hineinragende Fensterrand durch einen erwärmten
Stempel, der den Werkstoff zumindest teilweise plastifiziert, nach außen umgelegt,
wobei er den Uffnungsrand des Gehäuses, der im allgemeinen einen Randwulst aufweist,
umgreift. Diese Handhabung ist verständlicherweise teuer, wenngleich man bisher
noch keine Möglichkeit gesehen hat, sie zu umgehen. Andererseits kommt, da es sich
bei diesem Problem um die Herstellung von Massenartikeln handelt, einer Rationalisierung
der Fertigung eine entscheidende Bedeutung zu.
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Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung vor, daß das aus dem
Thermoplasten bestehende Bauteil an das in die Spritzgießform eingelegte Bauteil
aus dem Duroplasten angespritzt ist und eines der beiden Bauteile an der Beruhrungsfläche
beider Bauteile um ein Maß hinterschnitten ist, welches kleiner ist als die maximale
Schwindung des Spritzteils senkrecht zu der allgemeinen Berührungsfläche und daß
sichspritzteil und Preßteil nicht kraftschlüssig in einem Winkel zu dieser Schwindungsrichtung
hintergreifen.
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Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß ein Spritzteil, je nach
der Art des verwendeten Werkstoffs, eine Schwindung in der Größenordnung von etwa
0,5 - 2,5 % aufweist. Dieser Vorgang erzeugt solche Kräfte, daß das jeweils schwächere
Bauteil, sei es nun das duroplastische oder das thermoplastische, beschädigt oder
zerstört werden würde, wenn bei dem Anspritzen des einen Bauteils eine kraft-
schlüssige
Verbindung zu dem anderen Bauteil zustande käme.
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Würde beispielsweise der Randflansch eines in ein Preßgehäuse eingespritzten
Fensters einen die Gehäuseöffnung umgebenden Randwulst über- und hintergreifen,
bliebe zwischen beiden Bauteilen kein Spiel zum Ausgleich der Schwindung des eingespritzten
Fensters. Entweder würde dieses Risse erleiden, oder aber der gehäuseseitige Fensterrand
würde infolge der kraftschlüssigen Verbindung beider Bauteile bei der Schwindung
des angespritzten Bauteils abgerissen werden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Verbindung beider
Bauteile frei von einem kraftschlüssigen Hintergriff des einen Bauteils über den
anderen ist. Das gleiche gilt für die umgekehrte Anordnung, bei der, was denkbar
ist, das im Wege des Spritzgießens hergestellte Bauteil ein zuvor gepreßtes und
in die Spritzform eingelegtes Bauteil umschließen würde. Die durch die Schwindungsbewegung
hervorgerufenen Kräfte würden entweder zur Zerstörung oder Beschädigung des Spritzgießteils
oder aber des von diesem umfaßten Preßteils führen müssen. Andererseits ist es erforderlich,
das Maß der Hinterschneidung beider Bauteile geringer auszubilden als die maximale
Schwindung des Spritzteils ist, damit nach wie vor Gewähr für eine Dauerhaftigkeit
der Verbindung gegeben ist. Befindet sich die Hinterschneidung an dem vorgefertigten
und in die Spritzgießform eingelegten Preßteil, gelangt der in die Form eingespritzte
Thermoplast in die Hinterschneidung und füllt diese aus. Die andere Alternative
sieht vor, daß die Hinterschneidung an dem angespritzten thermoplastischen Bauteil
gebildet wird und einen entsprechenden Rand od. dgl. des vorgefertigten Preßteils
umgreift.
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Welcher Ausführungsform der Vorzug gegeben wird, richtet sich ganz
nach den Umständen des Einzelfalls, insbesondere nach der Zweckbestimmung der jeweiligen
Bauteile. Mit zunehmender Abkühlung des angespritzten Bauteils und dessen Schwindung
ergibt sich zwischen beiden Bauteilen und im Bereich der Berührungsfläche ein gewisses
Spiel, was jedoch geringer sein muß als die Tiefe der Hinterschneidung, um die vorgesehene
Verbindung beider Bauteile herstellen zu können.
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Es liegt auf der Hand, daß eine auf diese Weise hergestellte Anordnung
zum Verbinden von Bauteilen aus gepreßtem Duroplasten und spritzgegossenen Thermoplasten
wesentlich rationeller hergestellt werden kann als dies den vorbekannten und bisher
gebräuchlichen Fertigungsverfahren entspricht, da lediglich die Preßteile vorgefertigt
und gegebenenfalls auf Lager genommen werden, die Spritzgießteile aber nicht nicht
mehr getrennt hergestellt, sondern zum Zwecke ihrer Fertigung mit dem Preßteil in
Verbindung gebracht werden, wobei dieses gewissermaßen einen Teil der Form bildet.
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Die Art der Verbindung der beiden unterschiedlichen Bauteile ist höchst
verschieden ausgebildet. Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der die beiden
Bauteile eine Nut-und Federverbindung aufweisen und die Nut tiefer ist als die maximale
Schwindung des Spritzteils. Diese Ausführungsform erlaubt es, die Nut sowohl an
dem Preßteil, als auch an dem thermoplastischen Teil anzubringen, was im gleichen
Maße auch für die Feder der Verbindung gilt.
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An die Stelle der Nut- und Federverbindung kann auch eine Ausbildung
treten, bei der das eine Bauteil an der Berührungsfläche eine querschnittlich keilförmige
Kehlung aufweist, in die das andere Bauteil mit einem etwa kongruenten Keilprofil
eingreift. Die Kongruenz ergibt sich zwangsläufig durch das Anspritzen des aus einem
Thermoplasten bestehenden Bauteils an den Duroplasten des vorgefertigten anderen
Teils.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das Preßteil ein Innengewinde
aufweist, in das das mit einem Außengewinde versehene Spritzteil eingreift. Im einfachsten
Fall handelt es sich hierbei um einen Schraubenbolzen als Spritzteil und eine vorgefertigte
Mutter als Preßteil. Diese
wird zur Herstellung des Schraubenbolzens
in die Form eingelegt und der Thermoplast in die Form eingespritzt, wobei er unter
Ausbildung des Außengewindes in die Innengewindegänge des Preßteils eindringt. Ohne
die nachfolgende aus der Natur des Thermoplasten sich ergebende Schwindung des angespritzten
Bauteils würde eine solche Schraubverbindung nicht funktionieren können. Selbstverständlich
kann das Gewindeteil auch Bestandteil eines aus dem Duroplasten gebildeten Gehäuses
od. dgl. sein.
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Die Erfindung sieht in ihrer weiteren Ausgestaltung vor, daß das Preßteil
eine fensterartige Uffnung zur Aufnahme des Spritzteils aufweist und die Hinterschneidung
aus zwei in der Uffnungsebene einander gegenüberliegenden Sacklöchern besteht, deren
Achsen fluchten und in die das Spritzteil mit je einem zapfenförmigen Ansatz eingreift.
Es liegt auf der Hand, daß auf diese überaus einfache Weise eine wirksame Scharnierverbindung
zwischen einem Preßteil und einem Spritzgießteil geschaffen werden kann, die die
Vorfertigung nur eines der beiden Bauteile erfordert, da dieses anschließend in
die Spritzgießform zur Fertigung des thermoplastischen Teils eingelegt und jenes
in üblicher Weise angespritzt wird. Eine zusätzliche nachträgliche Montage entfällt
hierbei, was die mit der Erfindung verfolgte Aufgabe erfüllt.
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Daraus folgt, daß sich die erfindungsgemäße Anordnung bevorzugt zur
Ausbildung zweier beweglich miteinander zu verbindender Bauteile eignet. Durch die
Wahl des für das Spritzteil verwendeten Werkstoffs kann entsprechender Einfluß auf
das zwischen den beiden Bauteilen erforderliche Spiel genommen werden, welches in
einem solchen Fall für die Beweglichkeit der beiden Bauteile gegeneinander erwünscht
oder notwendig ist.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein der elektrotechnischen
Installation dienendes Gehäuse in perspektivischer Vorderansicht; Fig. 2 einen Schnitt
nach Linie II - II in Fig. 1; Fig. 3, 4 u. 5 drei verschiedene Ausbildungen der
Verbindung beider Teile im Bereich ihrer Berührungsfläche; Fig. 6 ein anderes Anwendungsbeispiel
in Form eines Schraubenbolzens mit Mutter und Fig. 7 eine weitere abgewandelte Ausführungsform
im Schnitt.
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Das Gehäuse 1 nach Fig. 1 kann beispielsweise als Zählergehäuse Verwendung
finden. An die Frontwand 2, die mit einer Fensteröffnung 3 versehen ist, schließen
sich vier Seitenwände 4,5,6 u. 7 an, von denen je zwei einander gegenüberliegen.
An der Rückseite des Gehäuses 1 ist ein umlaufender Wulst 8 vorgesehen, der zum
Eingriff in ein entsprechendes Verbindungselement der nicht dargestellten Tragplatte
od.
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dgl. dient. Dieses Gehäuse ist aus einem Duroplasten gepreßt. In die
Uffnung 3 ist ein Fenster 9 eingesetzt. Dieses besteht im Gegensatz zu dem Gehäuse
1 aus einem thermoplastischen Werkstoff und ist im Wege des Spritzgießens gefertigt.
Im Bereich der Berührungsfläche 10 zwischen den beiden Bauteilen 1 und 9 weist die
Fensteröffnung 3 des Gehäuses 1 einen verstärkten Rand 11 auf, der an der Außenseite
12 eine stufenförmige Ausnehmung 13 aufweist. Zur Herstellung des Fensters 9 wird
das Gehäuse 1 in eine Spritzgießform eingelegt, die dem einschlägigen Fachmann bekannt
und deswegen nicht dargestellt ist, und der thermoplastische Werkstoff zur Ausbildung
des Fensters 9 in die Form eingespritzt. Dabei greift ein Vorsprung 14 des Bauteils
9 in die stufenartige Ausnehmung 13 des Bauteils 1 ein, und ein weiterer Vorsprung
15 übergreift den Rand 11 an der Gehäuseinnenseite, so daß sich eine etwa U-förmige
Hinterschneidung 16 innerhalb des Bauteils 9 bildet, in die der verstärkte Rand
11 des Bauteils 1 eingreift. Die Tiefe der Hinterschneidung ist in Fig. 2 mit 17
bezeichnet. Links in dieser Figur ist der Zustand unmittelbar nach Entnahme der
Anordnung aus der
Spritzgießform, zu Beginn der Abkühlphase des
als Spritzteil ausgebildeten Bauteils 9 dargestellt. Rechts in Fig. 2 hingegen ist
mit 18 das Maß der Schwindung des Bauteils 9 angedeutet, welches sich nach vollständiger
Abkühlung des Spritzgießbauteils 9 ergibt. Dieses Schwindungsmaß 18 ist kleiner
als die Tiefe 17 der Hinterschneidung, so daß die formschlüssige Verbindung der
beiden Bauteile 1 und 9 erhalten bleibt.
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Dieser Ausführungsform nacn Fig. 2 entspricht auch das Schemabild
nach Fig. 3. Die Abbildung 4 gibt die umgekehrte Gestaltung wieder. Hier ist die
Hinterschneidung 16 von der Tiefe 17 in dem gepreßten Bauteil 1 ausgebildet, während
das im Wege des Spritzgießens gefertigte Bauteil 9 mit einer beispielsweise umlaufenden
Rippe 20 in die Hinterschneidung 16 eingreift. Die Fig. 3, 4 u. 5 geben den Zustand
etwa am Ende der Abkühlung des gespritzten Bauteils 9 und damit der maximalen Schwindung
wieder, deren Maß bei 18 angedeutet ist.
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Die Ausführungsform nach Fig. 5 verkörpert das gleiche Prinzip, jedoch
besteht hier die Hinterschneidung aus einer keilförmigen Kehlung.
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Die Fig. 6 zeigt die Verwirklichung der Erfindung bei einem Schraubenbolzen
21 mit einer Schraubenmutter 22. An die Stelle der Schraubenmutter 22 kann jedoch
auch ein beliebiges Bauteil 23 treten, das mit einer ein Innengewinde 24 aufweisenden
Sackbohrung 25 versehen ist. Analog zu der vorbeschriebenen Ausführungsform ist
das Preßteil wiederum vorgefertigt. Es besteht hier aus der Schraubenmutter 22 oder
dem mit der Gewindebohrung 25 versehenen Bauteil 23. Dieses Bauteil 22 oder 23 wird
wiederum in die Form eingelegt, in die der den Schraubenbolzen 21 bildende thermoplastische
Werkstoff eingespritzt wird, wobei der das Innengewinde 24 aufweisende Bauteil 23
bzw. die Schraubenmutter 22 einen Teil der Form bildet, in deren Ausnehmungen,nämlich
das Innenge-
winde 24, der Werkstoff eindringt. Mit zunehmender
Schwindung des den Schraubenbolzen 21 bildenden Thermoplasten löst sich dieser von
der Form und damit von dem Bauteil 22 oder 23 ab, und er kann, was in Fig. 7 teilweise
dargestellt ist, in Pfeilrichtung 26 herausgeschraubt werden.
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