DE3602295A1 - Verbindungselement fuer kunststoffteile und verfahren zum verbinden derselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement für Kunststoffteile nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Verbinden von Kunststoffteilen.

Derartige Verbindungselemente sind im Stand der Technik in den unterschiedlichsten Formen und Größen bekannt, ebenso hinlänglich wie ihre Probleme. Werden nämlich Kunststoff­ teile mittels Schrauben befestigt, kann durch Setzen des Materials die Verbindung gelockert werden, was insbesondere bei geschäumten Materialien der Fall ist. Verwendet man zur Abhilfe Hülsen oder dergleichen, so tritt dann ein radiales Spiel auf. Außerdem bringt das Aufziehen der Hülse bei einer Großserienmontage einen erheblichen Personal- bzw. Zeitaufwand mit sich, was aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verbindungselement derart zu verbessern, daß es die geschilderten Nachteile verhindert, mit anderen Worten: ein Setzen oder radiales Spiel zu verhindern, ohne die Befestigungsschraube in ihrem Aufbau erheblich zu verändern. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Befestigen von Kunststoffteilen, auch mit Blechteilen, zu schaffen.

Die vorstehende Aufgabe wird einerseits durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verbindungselement bzw. durch das im Anspruch 10 gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Erfindungsgemäß wird also eine besonders geformte Distanzscheibe vorgeschlagen, die im ersten Kunststoffteil im Bereich der Befestigungsbohrung bzw. -aussparung verankert bzw. eingebracht wird. Diese Distanzscheibe weist ein Loch auf, durch das die Schraube mit ihrem Gewindehals passen muß. Von besonderer erfindungsgemäßer Bedeutung sind jedoch die am äußeren Distanzscheibenrand axial vorstehenden spitzen Vorsprünge, welche in etwa der Materialstärke des Kunststoffteils entsprechend, in die sie derart eingebracht werden, daß sie unmittelbar an den Schraubenkopf bzw. seine Unterlegscheibe anstoßen, wodurch eine feste metallische Verbindung zwischen dem Schraubenkopf und dem ersten Kunststoffteil geschaffen wird. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des gattungsgemäßen Verbindungselementes zeigt also, daß die Befestigungsschraube selbst nicht verändert zu werden braucht, sondern daß die Distanzscheibe mit ihren spitzen Vorsprüngen lediglich bezüglich ihres Lochs dem Gewindedurchmesser der Schraube angepaßt werden muß.

Ein weiterer wichtiger erfindungsgemäßer Aspekt ist die Art und Weise der Verankerung der Distanzscheibe im ersten Kunststoffteil, welches durch Vibration in diesem Bereich derart aufgeweicht wird, daß die spitzen Vorsprünge in das Kunststoffteil vollständig eindringen und dann zusammen mit der Schraube nach anschließender Erhärtung des Kunststoff­ teils eine starre Verbindung mit dem zweiten Teil gewähr­ leisten, bei dem keinerlei Spiel oder ein Setzen des Ma­ terials mehr auftritt. Insbesondere wird dabei die Vibration durch an sich bekannte Hochfrequenz-Schweißung erzielt.

Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den vorstehenden Unteransprüchen hervor, unter denen noch von Bedeutung die Anordnung weiterer spitzer Vorsprünge ist, welche einerseits am inneren Rand der Distanzscheibe an das Loch angrenzend und andererseits axial entgegengsetzt zu den zuerst erwähnten Vorsprüngen angeordnet sind. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, zwischen dem Kunststoffteil und dem Teil, an dem das Kunststoffteil befestigt wird, eine weiche Schicht (z.B. Isolierung) anzuordnen, ohne daß diese im Bereich der Befestigung zusammengedrückt wird oder die Gefahr des Setzens besteht.

Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbindungselement,

Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäß eingesetzte Distanzscheibe,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I der Fig. 2 zur Verdeutlichung des spitzen Vorsprungs,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäß eingesetzte Distanzscheibe; und

Fig. 5 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verbindungselementes mit doppelten, entgegengesetzt ausgerichteten spitzen Vorsprüngen.

In Fig. 1 ist das Kunststoffteil mit 14 und der Blechträger mit 16 bezeichnet. Die erfindungsgemäß eingesetzten Distanz­ scheiben 18 weisen ein mittiges Loch 20 auf und besitzen eine annähernd U-förmige Gestalt, wobei die beiden U- Schenkel durch die axial vorstehenden spitzen Vorsprünge 11 am äußeren Rand 13 der Distanzscheibe ausgebildet sind (vgl. auch Fig. 2 bis 4).

Aus den Fig. 2 und 4 wird deutlich, daß neben den spitzen Vorsprüngen 11 am äußerend Rand 13 ebenfalls noch spitze Vorsprünge 10 am inneren Rand 21 der Distanzscheibe 18 angrenzend an das Loch 20 bzw. den Durchgang für die in Fig. 1 gezeigte Blechschraube 12 vorgesehen sind. Die Blech­ schraube 12 ist üblich aufgebaut und besteht aus einem Kopf 26 und einem mit Gewinde 22 versehenen Hals, welcher durch die Bohrung 23 im ersten Kunststoffteil 14 und das Loch 20 hindurch verläuft und im Blech 16 verankert ist. Die Unterleg­ scheibe 27 wird besonders bei größeren Bohrungen 23 ein­ gesetzt und kann ggf. auch unmittelbar mit dem Kopf 26 der Schraube 12 verbunden sein. Es dürfte einleuchten, daß der Aufbau des erfindungsgemäßen Verbindungselements eine be­ sonders feste und innige Verbindung zwischen dem Kopf 26 der Schraube 12 und dem Kunststoffteil 14 und damit auch 16 gewährleistet.

In Fig. 5 wird das Kunststoffteil 14 mit dem Blechteil 16 verbunden, wobei hier jedoch ein weiches Isoliermaterial 40 zwischen dem Kunststoffteil 14 und dem Teil 16 angeordnet ist. Das Kunststoffteil 14 kann z.B. eine Schalttafelver­ kleidung sein, auf dessen Rückseite eine Schalldämpfschicht aufgebracht ist. Diese Schicht wird gewöhnlich ebenfalls durch Hochfrequenz-Schweißung auf dem Kunststoffteil be­ festigt. Insofern ist es also möglich, durch eine geeignete Vorrichtung gleichzeitig Isolierung und Distanzscheibe 18 an dem Verkleidungs- bzw. Kunststoffteil 14 zu befestigen und dann diese "vormontierte Baugruppe" ohne Problem im Kraft­ fahrzeug (nicht gezeigt) zu verbauen. Wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die spitzen Vorsprünge 11 der Distanzscheibe 18 vollständig im ersten Kunststoffteil 14 verankert und liegen auf der Scheibe 27 auf, so daß eine feste metallische Verbindung mit starrem Charakter erzielt wird. Die Distanzscheibe 18 ist jedoch mit weiteren spitzen Vorsprüngen 28 versehen, die axial zu den Vorsprüngen 11 entgegengesetzt ausgerichtet sind und radial gegenüber letzteren nach außen versetzt sind. Die spitzen Vorsprünge 28 drücken durch das weiche Isoliermaterial 40 und stehen auf dem Blechträger 16 auf. Durch die Vorsprünge 28 wird ein Zusammendrücken des Isoliermaterials 40 verhindert, da die Höhe der Vorsprünge 28 in etwa der Dicke des Materials 40 angepaßt ist.

Das Material und die Form der Distanzscheibe 18 ist in keiner Weise kritisch, sondern läßt sich in einem geeigneten Rahmen verändern. Vorteilhafterweise besteht die Distanzscheibe aus einem harten Metall bzw. einer Metal­ legierung.

Claims (10)

1. Verbindungselement für Kunststoffteile mit einer durch eine Bohrung im ersten Kunststoffteil hindurchverlaufenden und im zweiten Teil verankerten Befestigungsschraube, gekennzeichnet durch eine vorher im ersten Kunststoffteil (14) zu verankernde Distanzscheibe (18) mit einem Loch (20), dessen Durchmesser mindestens dem Durchmesser des Gewindes (22) der Schraube (12) entspricht und mehreren am äußeren Distanzscheibenrand (13) axial vorstehenden Vor­ sprüngen (11), deren Länge etwa der Materialstärke des ersten Kunststoffteils (14) entsprechen, in das sie ein­ gebracht werden.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß spitze Vorsprünge (11) beabstandet vonein­ ander um den äußeren Distanzscheibenrand (13) angeordnet sind.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ebenfalls am inneren Rand (21) der Distanz­ scheibe an das Loch (20) angrenzend axial vorstehende spitze Vorsprünge (10) ausgebildet sind, deren Länge etwas geringer ist als die der Vorsprünge (11).

4. Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die spitzen Vorsprünge (10) beabstandet voneinander um den inneren Distanzscheibenrand (21) ange­ ordnet sind.

5. Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzscheibe (18) in radialer Richtung etwas bogenförmig verläuft.

6. Verbindungselement nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzscheibe (18) weitere spitze Vorsprünge (28) besitzt, die axial zu den Vorsprüngen (11) entgegengesetzt ausgerichtet sind.

7. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (28) radial gegenüber den Vorsprüngen (11) nach außen versetzt sind.

8. Verbindungselement nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (12) mit ihrem Kopf (26) oder Bund bzw. ihre Unterlegscheibe (27) im Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Distanzscheiben (18).

9. Verbindungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorsprünge (11) bis zur Außenfläche des ersten Kunststoffteils (14) erstrecken.

10. Verfahren zum Verbinden von Kunststoffteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst die Distanzscheibe (18) gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7 um die Befestigungsbohrung (23) herum paßgerecht im ersten Kunststoffteil (14) mittels Ultraschallschweißung verankert, wobei zumindest die spitzen Vorsprünge (11) in das Kunst­ stoffteil (14) eindringen, und daß anschließend in herkömm­ licher Weise die Befestigungsschraube (12) mit ihrem Gewinde (22) durch das Loch (20) hindurch im zweiten Kunststoffteil (16) festgeschraubt wird.