DE4416172A1 - Befestigungselement aus Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement aus Kunststoff zum Befestigen eines Werkstücks an einem Ge­ windebolzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Stand der Technik ist bekannt, zum Beispiel Verkleidun­ gen oder Teppiche mit Hilfe von Kunststoffelementen an Karosserieteilen zu befestigen, indem der hohle Schaft des Befestigungselements auf einen Gewindebolzen geschoben oder aufgeschraubt wird, der seinerseits am Blech ange­ schweißt ist. Der hohle Schaft wird auf den Gewindebolzen aufgedreht oder -geschoben, und das Werkstück, beispiels­ weise ein Teppich, wird mittels eines eines Kopfes am Be­ festigungselement gegen die Außenseite des Teppichs zur Anlage gebracht. Das Aufschieben des Befestigungselements auf den Bolzen stellt gegenüber dem Aufschrauben eine er­ hebliche Montageerleichterung dar. Es versteht sich, daß die Montagezeit dadurch verkürzt wird und die Notwendig­ keit besonderer Werkzeuge entfällt.

Eine derartige Befestigungstechnologie ist praktisch und hat sich bewährt. Es treten indessen Probleme auf, wenn gefordert wird, daß das Befestigungselement mit vorgege­ benen Eindrück- und Abzugskräften am Gewindebolzen ange­ bracht sein soll. Das Ausmaß des Gewindeeingriffs zwischen dem Bolzengewinde und der Wandung des Schaftes hängt ab von der Bemessung des Innendurchmessers. Wird der Hohlraum des Schaftes zum Beispiel zylindrisch ausgeführt, genügen bereits minimale Änderungen im Innendurchmesser, um die Eindrück- bzw. Abzugskräfte zu verändern. Wird der Innen­ durchmesser zu groß bemessen, reichen die Haltekräfte nicht aus, die für die Befestigung gefordert werden. Wird der Innendurchmesser zu klein bemessen, gelingt es unter Umständen nicht, den Schaft auf den Gewindebolzen aufzu­ schieben.

Andererseits bereitet es in der Kunststofformtechnik Pro­ bleme, sehr enge Toleranzen reproduzierbar einzuhalten. Durch unterschiedliches Schrumpfverhalten, Werkzeugab­ nutzung und andere Faktoren ist ein Mindesttoleranzwert kaum zu unterschreiten. Außerdem erfordert die Einhaltung sehr enger Toleranzen einen hohen Fertigungsaufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Be­ festigungselement aus Kunststoff zum Befestigen eines Werkstücks an einem Gewindebolzen zu schaffen, das vorge­ gebene Eindrück- und Abzugskräfte gewährleistet, gleich­ wohl mit relativ großen Toleranzen gefertigt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind bei dem Schaft des Befestigungsele­ ments in Umfangsrichtung beabstandete, zur Achse des Schaftes parallel verlaufende Segmente der Wandung auf einem Kreis konzentrisch zur Schaftachse angeordnet, des­ sen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Außendurch­ messer des Bolzengewindes. Die Schaftsegmente sind radial verformbar ohne wesentliche Zugbelastung des Materials in Umfangsrichtung.

Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß zum Beispiel bei einem ringzylindrischen Querschnittspro­ fil des Schaftes dieser in Umfangsrichtung auf Zug bela­ stet wird, wenn der Innendurchmesser etwas geringer ist als der Außendurchmesser des Bolzengewindes. Je kleiner der Innendurchmesser ist, um so größer ist die Zugbela­ stung. Andererseits sind sehr große Kräfte aufzubringen, um eine Dehnung der Wandung in Umfangsrichtung zu erhalten. Diese Kräfte können durch ein einfaches Aufdrehen des Schaftes auf einen Gewindebolzen von Hand oder mit einem motorischen Werkzeug normalerweise nicht aufgebracht wer­ den. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Querschnittspro­ fils des Befestigungselements erlaubt hingegen eine Ra­ dialverformung der Schaftsegmente, die mithin ausreichend radial flexibel ausgeführt sein müssen. Schwankt mithin der Abstand der Innenseiten der Segmente zur Schaftachse aufgrund von Toleranzen mehr oder weniger, werden die Schaftsegmente beim Aufschieben des Schaftes auf den Ge­ windebolzen mehr oder weniger weit radial verformt. Diese Verformung führt nicht zu einer Dehnung der Schaftwandung in Umfangsrichtung, kann daher mit relativ geringer Kraft, wie sie beim Aufschieben von Hand oder mit einem motori­ schen Werkzeug aufgebracht werden kann, erzeugt werden. Mithin ist die Kraft, die andererseits auf den Gewindebol­ zen von dem Schaft aufgebracht wird, relativ unabhängig von der radialen Auslenkung der Schaftsegmente. Wird daher der Eingriff zwischen den Schaftsegmenten und dem Gewinde­ bolzen auf einen mittleren Wert hin ausgelegt, ändert sich diese Kraft nicht, wenn aufgrund von Toleranzen die Schaft­ segmente mehr oder weniger radial verformt werden.

Aufgrund der Erfindung braucht daher nur eine relativ ge­ ringe Toleranz eingehalten zu werden, zum Beispiel 1/10 mm, um innerhalb dieses Toleranzbereiches konstante Abzugs- und Eindrückkräfte zu erhalten.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Wan­ dung des Schaftes über ihren Umfang annähernd gleiche Dicke aufweist. Die Wandung kann eine relativ geringe Dicke haben. Aufgrund des vom Kreisquerschnitt abweichen­ den Schaftprofils des erfindungsgemäßen Kunststoffelements wird eine ausreichende Radialkraft erzielt, um einen wirk­ samen Festsitz des Schaftes auf dem Gewindebolzen zu er­ zielen. Andererseits ist dadurch eine relativ flexible Anlenkung der Segmente an den benachbarten Wandabschnitten möglich und damit die gewünschte radiale Verformung.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaftsegmente von radial nach innen gewölbten Abschnitten eines ringzylindrischen Körpers gebildet. Diese Quer­ schnittsform läßt sich relativ einfach herstellen. Die Innenflächen der Schaftsegmente liegen dabei nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf einem Kreisbogen. Sie passen sich daher dem Querschnitt des Gewindebolzens an.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat der Schaft ein im Querschnitt annähernd kleeblattförmiges Pro­ fil, d. h. drei im Umfangsabstand von 120° beabstandete Schaftsegmente und drei dazwischenliegende radial weiter außen liegende Verbindungsabschnitte. Die Umfangsausdeh­ nung der Segmente ist dann zum Beispiel annähernd 90°. Entsprechend haben auch die dazwischenliegenden Abschnitte einen Umfangswinkel von 90°.

Damit der Schaft des erfindungsgemäßen Befestigungsele­ ments einfach auf den Gewindebolzen aufgeschraubt werden kann, haben die Schaftsegmente nach einer weiteren Ausge­ staltung der Erfindung am freien Ende an der Innenseite eine Einlaufschräge. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch ein Befestigungselement nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch das Be­ festigungselement nach Fig. 1 bzw. entlang der Linie 2-2 nach Fig. 3.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Schaft des Befe­ stigungselements nach Fig. 2 entlang der Linie 3-3.

Weder Fig. 1 noch die Fig. 2 und 3 sind maßstäblich.

Ein Befestigungselement 10 nach Fig. 1 weist einen Schaft 12 und einen Kopf 14 auf. Der Kopf ist mit einem Schrau­ bendreherschlitz 16 versehen.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen, ist der Kopf 14 flanschartig bzw. tellerförmig und bildet eine ringförmige Unterseite 18 zur Anlage an ein entsprechendes Werkstück, beispiels­ weise eine Verkleidung oder einen Teppich, das an einem Karosserieblech festgelegt werden soll. Zu diesem Zweck wird der Schaft 12 auf einen am Blech angeschweißten Ge­ windebolzen (nicht gezeigt) aufgeschraubt.

Der Schaft 12 weist eine zentrale Achse 20 auf. Wie er­ kennbar, ist der Schaft hohl. Er hat ein kleeblattförmiges Querschnittsprofil mit ersten Segmenten 22 und zweiten Segmenten 24. Die Segmente 24 sind Abschnitte eines Ring­ zylinders, während die Abschnitte 22 durch radiale Ein­ wölbung entstandene Segmente eines oder des Ringzylinders sind. Der Außendurchmesser des Ringzylinders ist durch den gestrichelten Kreis 26 angedeutet. Wie ferner erkennbar, haben die Abschnitte 22, 24 annähernd gleiche Dicke.

Die ersten und zweiten Abschnitte 22, 24 erstrecken sich jeweils über annähernd 90° in Umfangsrichtung. Die ersten Segmente 22 haben an der Innenseite eine im Schnitt kreis­ bogenförmige Fläche 28. Die Flächen 28 der Segmente 22 liegen auf einem Kreis, der annähernd dem Kreis 30 ent­ spricht, der dem Außendurchmesser des nicht gezeigten Ge­ windebolzens entspricht. Der Außendurchmesser 30 des Ge­ windebolzens ist geringfügig größer als der Kreis, den die Flächen 28 beschreiben bzw. als der radiale Abstand der Flächen 28 von der Achse 20.

Bei der Herstellung eines Befestigungselements 10 aus ge­ eignetem Kunststoffmaterial wird versucht, den radialen Abstand der Flächen 28 von der Achse 20 auf einen annä­ hernd vorgegebenen Wert zu bringen, damit die Eindrück- und Abzugskraft, die beim Eindrücken oder beim Abziehen auf das Element 10 notwendig ist, wenn es auf einem Ge­ windebolzen sitzt, einen vorgegebenen Wert hat. Wie er­ wähnt, wird der Radius so gewählt, daß er geringfügig kleiner ist als der Radius des Außendurchmessers des Bol­ zengewindes. Da Toleranzen jedoch nicht vermieden werden können, kommt es beim Aufdrehen des Schaftes 12 auf einen Gewindebolzen zu einer mehr oder weniger starken radialen Verformung der ersten Segmente 22 nach außen. Diese ra­ diale Verformung läßt sich aufgrund der Flexibilität der Segmente 22 mit relativ geringer Kraft erzeugen, so daß die erwünschten Eindrück- und Abzugskräfte durch die Tole­ ranzen in der Bemessung des Radius des Schaftes unwesent­ lich beeinflußt werden.

Wie aus Fig. 2 erkennbar, sind die ersten Segmente 22 am freien Ende innen mit einer Einlaufschräge 32 versehen. Dadurch wird das Aufschieben bzw. -drehen auf den Gewinde­ bolzen erleichtert.

In Fig. 2 ist schließlich noch ein Loch 34 erkennbar, daß den Schraubendreherschlitz 16 mit dem Inneren des Schaftes 12 verbindet. Dieses Loch 34 dient lediglich zu Formungs­ zwecken und hat für die Funktion des gezeigten Befesti­ gungselements keine Bedeutung.

Claims (7)

1. Befestigungselement aus Kunststoff zum Befestigen eines Werkstücks an einem Gewindebolzen, mit einem Kopf und einem hohlen Schaft, in den das Gewinde des Bolzens eingeschoben oder -geschraubt wird unter teilweiser Verformung der Wandung an der Innenseite des Schaftes, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung beab­ standete zur Achse (20) des Schaftes (12) parallelver­ laufende Segmente (22) der Wandung des Schaftes (12) auf einem Kreis konzentrisch zur Schaftachse (20) ange­ ordnet sind, wobei der Innenkreis einen Durchmesser hat, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Bolzengewindes und die Schaftsegmente (22) radial nach außen verformbar sind ohne wesentliche Zugbela­ stung des Materials in Umfangsrichtung.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandung des Schaftes (12) über ihren Umfang annähernd gleiche Dicke aufweist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaftsegmente (22) von radial nach innen gewölbten Abschnitten eines ringzylindri­ schen Körpers gebildet sind.

4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (28) der Schaftsegmente (22) im Querschnitt kreisbogenförmig ist.

5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) im Quer­ schnitt annähernd ein kleeblattförmiges Profils auf­ weist.

6. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftsegmente (22) am freien Ende an der Innenseite eine Einlaufschräge (32) aufweisen.

7. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der flanschförmige Kopf (14) einen Schraubendreherschlitz (16) oder dergleichen aufweist.