EP1919735A1 - Kunststoffbauteil und verfahren zum befestigen eines anbauteils an einem kunststoffbauteil - Google Patents

Kunststoffbauteil und verfahren zum befestigen eines anbauteils an einem kunststoffbauteil

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EP1919735A1
EP1919735A1 EP06761763A EP06761763A EP1919735A1 EP 1919735 A1 EP1919735 A1 EP 1919735A1 EP 06761763 A EP06761763 A EP 06761763A EP 06761763 A EP06761763 A EP 06761763A EP 1919735 A1 EP1919735 A1 EP 1919735A1
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EP
European Patent Office
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plastic component
holding element
recess
attachment
latching projections
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Withdrawn
Application number
EP06761763A
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English (en)
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Inventor
Dirk Hofmann
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Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Publication date
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    • B60R2021/343—Protecting non-occupants of a vehicle, e.g. pedestrians using deformable body panel, bodywork or components

Definitions

  • the present invention relates on the one hand to a plastic component, in particular a vehicle part, with a retaining element for an attachment and on the other hand to a method for fastening an attachment to a plastic component, in particular a vehicle part.
  • plastic components are often used today, for example as part of a vehicle roof or as a roof module, which is prefabricated as an entire roof unit and is connected only at the final assembly of the vehicle with the vehicle body. Sbllen such plastic components are connected with attachments, for example, with brackets for attaching the plastic component as such or holding elements for attaching other components to the plastic component, such plastic components must be provided with holding elements, which are usually made of metal or made of a harder plastic and which the attachments can be attached, for example by means of screws or rivets.
  • At least one recess is formed in the plastic component.
  • the recesses may, for example, be grooves or holes which are formed by appropriate shaping of the molding tool without additional work steps during molding of the plastic component or which, after completion of the foaming process, are incorporated directly into the foamed plastic sheet, e.g. are milled. It is understood that the shape of the recesses are virtually unlimited and this may for example also have an undercut. In this recesses then Halteeiemente be latched to which the attachment can be attached.
  • the retaining element here is preferably made of a resilient material and shaped so that it jammed, for example via corresponding locking projections in one or more recesses. In this type of connection occurs no sign of the retaining element on the opposite side of the plastic component and is significantly reduced in comparison to the conventional connections, the assembly time.
  • the plastic component is preferably made of a foam material, for example of polyurethane (PUR), where all of today's common manufacturing methods for composite plastics can be applied, such as in particular LFI (Long Fiber Injection) or other common Schwarzumvor réelle, in particular injection molding or transfer molding, be applied.
  • PUR polyurethane
  • a honeycomb structure for example of paper, metal or plastic, embedded on both sides by a cover layer, eg a glass fiber mat impregnated with polyurethane, can be embedded in the plastic part.
  • iometer An example of such a structure is the PHC structure (Paper Honey-Comb).
  • the holding element can be made, for example, from a spring steel sheet, in particular from a sheet metal strip made of spring steel, whose two ends are folded over to form latching projections and a lying between the locking projections central region to which the attachment can be attached.
  • a retaining element in the plastic component, e.g. provided two grooves, in which engages the retaining element with the locking projections.
  • the two ends can each be bent twice by an angle of approximately 90 ° in order to form two latching projections, by means of which the retaining element is latched on the region of the plastic component lying between the two grooves.
  • the central area of the holding element is preferably convexly curved in the relaxed state on the side of the central area facing away from the latching projections. If pressure is exerted on the central region of the retaining element when the retaining element is pressed into a plastic component provided with corresponding grooves, then the convex region is deformed such that its curvature decreases, as a result of which the two latching projections formed at the ends of the spring steel element are moved away from one another the retaining element can be easily inserted into the recesses on the plastic component.
  • the two ends of the sheet metal strip forming the holding element can be bent such that the two latching projections point away from one another.
  • the central region of the holding element in the relaxed state may preferably be concavely curved on the side of the central region facing away from the latching projections. If, during assembly of the retaining element, the concave area is pulled flat, the two move the latching jumps having downwardly angled portions of the support member toward each other, and thus facilitate insertion into a provided with corresponding recesses for the latching projections plastic component. If the retaining element relaxes, then it wedges elastically with the latching projections on the plastic component.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a plastic component according to the invention prior to attaching the holder to the plastic component.
  • FIG. 2 shows a side view of the plastic component from FIG. 1 after assembly of the retaining element.
  • Fig. 1 shows a plastic component, which is designed in particular as a roof element for a vehicle.
  • a plastic component designated as a whole by 10 which has a main body 12, which is produced, for example, by means of an LFI method, and a foil 14 applied in FIG. 1 to the underside of the body 12.
  • the film 14 may be a glazing element which, when the component 10 is installed in the vehicle, forms the roof outside of the component 10.
  • two grooves 16 are formed in the component 10 in order to attach a holding element 18 to the plastic component 10.
  • the holding element 18 is in this case formed from a spring steel sheet strip having a central region 20 and two to both ends of the central portion 20 downwardly bent side portions 22.
  • the holder 18 has latching projections 24, by means of which the holder 18 can be latched in the grooves 16, as shown in FIG. 2.
  • Fig. 2 shows the state after the holding member 18 has been introduced with its Rastvor the projections 24 having side portions 22 in the formed in the plastic component 10 grooves 16.
  • the mutual spacing of the side regions 22 of the holding element 18 and the spacing of the corresponding grooves 16 in the plastic component are selected such that in the assembled state of the holding element shown in FIG of the holding element 18, an inwardly directed force F is exerted by the latching projections on the part of the plastic component 12 lying between the side areas 22.
  • two openings 28 are also provided, to which various attachments can be fastened, for example by means of screw or rivet.
  • Arises in the assembled state by the attachment a tensile force on the holder 18, as indicated in FIG. 2 by the force arrow F A , this leads to the fact that the side parts 22 of the holder 18 even more firmly against the side walls 26 of the grooves 16 create, and thus the force exerted by the locking projections 24 holding force F is under load even further enhanced.
  • the present invention provides a connection of a retaining element to a plastic component manufactured in a molding tool which is very easy to manufacture and nevertheless extremely effective. Since the assembly is very simple, shorter cycle times can be achieved during production on the belt.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Befestigen eines Anbauteils an einem Kunststoffbauteil, insbesondere einem Fahrzeugteil, wird erfindungsgemäß: (A) in das Kunststoffbauteil (10) mindestens eine Ausnehmung (16) eingeformt; (B) wird in der Ausnehmung (16) ein Halteelement (18) verrastet; und (C) wird das Anbauteil an dem Halteelement (18) befestigt.

Description

Kunststoffbauteil und Verfahren zum Befestigen eines Anbauteils an einem Kunststoffbauteil
Die vorliegende Erfindung betrifft einerseits ein Kunststoffbauteil, insbesondere ein Fahrzeugteil, mit einem Halteelement für ein Anbauteil sowie andererseits ein Verfahren zum Befestigen eines Anbauteils an einem Kunststoffbauteil, insbesondere einem Fahrzeugteil.
Im Fahrzeugbau werden heutzutage oftmals Kunststoffbauteile eingesetzt, beispielsweise als Teil eines Fahrzeugdaches oder als Dachmodul, welches als gesamte Dacheinheit vorgefertigt wird und erst bei der Endmontage des Fahrzeugs mit der Fahrzeugkarosserie verbunden wird. Sbllen derartige Kunststoffbauteile mit Anbauteilen verbunden werden, beispielsweise mit Halterungen zum Anbringen des Kunststoffbauteils als solchem oder Halteelementen zum Anbringen von weiteren Komponenten an dem Kunststoffbauteil, müssen solche Kunststoffbauteile mit Halteelementen versehen werden, die üblicherweise aus Metall oder aber aus einem härteren Kunststoff gefertigt sind und an welchen die betreffenden Anbauteile beispielsweise mittels Schrauben oder Nieten befestigt werden können.
Um in einem solchen Kunststoffbauteil Halterungen zum Anbringen eines Anbauteils vorzusehen, wurde in der EP 1 491 312 A2 vorgeschlagen, ein als Befestigungselement für ein Anbauteil dienendes Einlegerteil mittels (z.B.) eines Magneten in dem zum Herstellen des Kunststoffteils benutzten Schäumwerkzeug zu befestigen und so das Befestigungselement in das Kunststoffbauteil einzuschäumen. Diese Vorgehensweise ist in zweierlei Hinsicht nachteilig. Insbesondere wenn es sich bei dem Kunststoffbauteil um ein relativ flaches Bauteil handelt, beispielsweise ein Dachelement für eine Fahrzeug, so zeichnen sich solche eingeschäumten Halterungen oftmals an der gegenüberliegenden Seite des Kunststoffbauteils, d.h. an der Außenseite, ab, was optisch störend ist. Zum anderen gestaltet sich die Montage recht aufwändig, da die Befestigungselemente alle einzeln und üblicherweise von Hand in das Formwerkzeug eingelegt werden müssen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kunststoffbauteil, insbesondere ein Fahrzeugteil, mit einem Halteelement für ein Anbauteil sowie ein Verfahren zum Befestigen eines Anbauteils an einem solchen Kunststoffbauteil zu schaffen, bei welchem sich die Montage des Anbauteils an das Kunststoffbauteil einfacher gestaltet als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 6 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Befestigen eines Anbauteils an einem Kunststoffbauteil, insbesondere einem Fahrzeugteil, wird in das Kunststoffbauteil mindestens eine Ausnehmung eingeformt. Bei den Ausnehmungen kann es sich beispielsweise um Nuten oder Löcher handeln, die durch entsprechende Gestaltung des Formwerkzeugs ohne zusätzliche Arbeitsschritte beim Ausformen des Kunststoffbauteils gebildet werden oder die nach Beendigung des Schäumvorgangs in das geschäumte Kunststoffb auteil eingearbeitet werden, z.B. eingefräst werden. Es versteht sich, dass der Formgebung der Ausnehmungen kaum Grenzen gesetzt sind und diese beispielsweise auch einen Hinterschnitt aufweisen kann. In diesen Ausnehmungen werden dann Halteeiemente verrastet, an welchen das Anbauteil befestigt werden kann. Das Halteelement ist hierbei vorzugsweise aus einem federelastischen Werkstoff gefertigt und so geformt, dass es sich beispielsweise über entsprechende Rastvorsprünge in einer oder mehreren Ausnehmungen verklemmt. Bei dieser Art der Anbindung tritt kein Abzeichnen des Halteelements auf der gegenüberliegenden Seite des Kunststoffbauteils auf und wird im Vergleich zu den herkömmlichen Anbindungen die Montagezeit erheblich verkürzt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Kunststoffbauteil ist vorzugsweise aus einem Schaumwerkstoff gefertigt, beispielsweise aus Polyurethan (PUR), wobei hier sämtliche der heute gängigen Herstellungsverfahren für Verbundkunststoffe angewendet werden können, wie insbesondere LFI- Verfahren (Long Fibre Injection) oder andere gängige Hinterschäumvorgänge, wie insbesondere Spritzgussverfahren oder Spritzpressverfahren, angewendet werden. In das Kunststoffteil kann ferner eine Wabenstruktur, beispielsweise aus Papier, Metall oder Kunststoff, eingebettet sein, die beidseitig von einer Deckschicht, z.B. einer mit Polyurethan getränkten Glasfasermatte, stabi- iisiert wird. Als Beispiel für eine derartige Struktur ist die PHC-Struktur (Paper Honey- Comb) zu nennen.
Das Halteelement kann beispielsweise aus einem Federstahlblech gefertigt sein, insbesondere aus einem Blechstreifen aus Federstahl, dessen beide Enden umgeknickt sind, um Rastvorsprünge sowie einen zwischen den Rastvorsprüngen liegenden zentralen Bereich zu bilden, an welchem das Anbauteil befestigt werden kann. Um ein derartiges Halteelement an dem Kunststofϊbauteil zu befestigen, werden in dem Kunststoffbauteil z.B. zwei Nuten vorgesehen, in welche das Halteelement mit den Rastvorsprüngen eingreift. Insbesondere können hierbei die beiden Enden jeweils zweimal um einen Winkel von näherungsweise 90° abgeknickt sein, um zwei Rastvorsprünge zu bilden, mittels welchen das Halteelement an dem zwischen den beiden Nuten liegenden Bereich des Kunststoffbauteils verrastet wird.
Sind hierbei die beiden Enden des das Halteelement bildenden Blechstreifens so geknickt, dass die zwei Rastvorsprünge aufeinander zu weisen, so ist der zentrale Bereich des Halteelements im entspannten Zustand auf der von den Rastvorsprüngen abgewandten Seite des zentralen Bereichs vorzugsweise konvex gekrümmt. Wird beim Einpressen des Halteelements in ein mit entsprechenden Nuten versehenes Kunststoffbauteil Druck auf den zentralen Bereich des Halteelements ausgeübt, so wird der konvexe Bereich so verformt, dass dessen Krümmung abnimmt, wodurch die beiden an den Enden des Federstahlelements ausgebildeten Rastvorsprünge voneinander weg bewegt werden, sodass das Halteelement leicht in die Ausnehmungen am Kunststoffbauteil eingeführt werden kann. Wird nun der Druck auf die Halte- rung weggenommen, so entspannt sich dieses, wobei sich die beiden Rastvorsprünge aufeinander zu bewegen und dabei das Halteelement an dem Kunststoffbauteil verrasten. Anschließend kann an dem Halteelement ein Anbauteil befestigt werden. Wenn das Anbauteil hierbei eine Zugkraft auf das Halteelement ausübt, wird die Krümmung des zentralen Bereichs des Halteelements verstärkt, so dass sich die Halterung mit seinen Rastvorsprüngen noch fester am Kunststoffbauteil verkeilt.
In analoger Weise können die beiden Enden des das Halteelement bildenden Blechstreifens so geknickt sein, dass die zwei Rastvorsprünge voneinander weg weisen. In diesem Fall kann der zentrale Bereich des Halteelements im entspannten Zustand auf der von den Rastvorsprüngen abgewandten Seite des zentralen Bereichs vorzugsweise konkav gekrümmt sein. Wird bei der Montage des Halteelements der konkave Bereich flach gezogen, so bewegen sich die beiden die Rastsprünge aufweisenden nach unten abgewinkelten Bereiche des Halteelements aufeinander zu, und erleichtern so das Einführen in ein mit entsprechenden Ausnehmungen für die Rastvorsprünge versehenes Kunststoffbauteil. Entspannt sich das Halteelement, so verkeilt sich dieses elastisch mit den Rastvorsprüngen am Kunststoffbauteil.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kunststoffbauteils vor dem Anbringen der Halterung an den Kunststoffbauteil; und
Fig. 2 eine Seitenansicht des Kunststoffbauteils aus Fig. 1 nach erfolgter Montage des Halteelements.
Fig. 1 zeigt ein Kunststoffbauteil, welches insbesondere als Dachelement für ein Fahrzeug ausgebildet ist. Dabei zeigt Fig. 1 ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Kunststoffbauteil, welches einen Grundkörper 12, der beispielsweise mittels eines LFI- Verfahrens gefertigt ist, sowie eine in Fig, 1 auf die Unterseite des Körpers 12 aufgebrachte Folie 14 aufweist. Insbesondere kann es sich bei der Folie 14 um ein Glazing-Element handeln, welches wenn das Bauteil 10 im Fahrzeug verbaut wird die Dachaußenseite des Bauteils 10 bildet. An der von der Folie abgewandten Seite des Elements 10 sind zwei Nuten 16 in das Bauteil 10 eingeformt, um ein Halteelement 18 an dem Kunststoffbauteil 10 anzubringen. Das Halteelement 18 ist hierbei aus einem Federstahlblechstreifen geformt, der einen zentralen Bereich 20 sowie zwei zu beiden Enden des zentralen Bereichs 20 nach unten abgeknickte Seitenbereiche 22 aufweist. An den äußersten Enden der nach unten abstehenden Seitenbereiche 22 weist die Halterung 18 Rastvorsprünge 24 auf, mittels welchen die Halterung 18 in den Nuten 16 verrastet werden kann, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt den Zustand, nachdem das Halteelement 18 mit seinen die Rastvor spränge 24 aufweisenden Seitenbereichen 22 in die in dem Kunststoffbauteil 10 eingeformten Nuten 16 eingeführt wurde. Beim Eindrücken des Halteelements 18 wurde hierbei Druck auf den konkav nach oben gewölbten zentralen Bereich des Halteelements ausgeübt, so dass dieser gegen die Eigenspannung des Halteelements 18 durchgebogen wurde, um so die beiden Rastvorsprünge 24 voneinander weg zu bewegen. Wird das Halteelement in der in Fig. 2 gezeigten Stellung losgelassen, so entspannt sich das Halteelement 18, so dass sich die beiden Rastvor- sprünge 24 aufeinander zu bewegen und sich hierbei in die senkrechten Wandungen 26 der Nuten 16 eingraben. Wie aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind der gegenseitige Abstand der Seitenbereiche 22 des Halteelements 18 und der Abstand der entsprechenden Nuten 16 im Kunststofϊbauteil so gewählt, dass in dem in Fig. 2 gezeigten montierten Zustand des Halteelements durch die Eigenspannung des Halteelements 18 eine nach innen gerichtete Kraft F von den Rastvorsprüngen auf den zwischen den Seitenbereichen 22 liegenden Teil des Kunststoffbauteils 12 ausgeübt wird.
In dem Halteelement 18 sind ferner zwei Öffnungen 28 vorgesehen, an welchen diverse Anbauteile beispielsweise mittels Schraub- oder Nietverbindungen befestigt werden können. Entsteht im fertig montierten Zustand durch das Anbauteil eine Zugkraft auf die Halterung 18, wie sie in Fig. 2 durch den Kraftpfeil FA angedeutet ist, so führt dies dazu, dass sich die Seitenteile 22 der Halterung 18 noch fester gegen die Seitenwände 26 der Nuten 16 anlegen, und somit die von den Rastvorsprüngen 24 ausgeübte Haltekraft F unter Belastung sogar noch verstärkt wird.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, wird mit der vorliegenden Erfindung eine sehr einfach zu fertigende und dennoch äußerst effektive Anbindung eines Halteelements an ein in einem Formwerkzeug gefertigtes Kunststoffbauteil bereitgestellt. Da sich die Montage sehr einfach gestaltet, lassen sich bei der Fertigung am Band kürzere Taktzeiten realisieren.
Bezugszeichenliste
Kunststoffbauteil
Grundkörper
Folie
Nuten
Halteelement zentraler Bereich
Seitenbereiche
Rastvorsprünge
Seitenwände von 16
Öffnungen

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Befestigen eines Anbauteils an einem Kunststoffbauteil, insbesondere einem Fahrzeugteil, bei welchem :
(A) in das Kunststoffbauteil (10) mindestens eine Ausnehmung (16) eingeformt wird;
(B) in der Ausnehmung (16) ein Halteelement (18) verrastet wird; und
(C) das Anbauteil an dem Halteelement (18) befestigt wird.
2 Verfahren gemäß Anspruch 1, bei welchem das Kunststoffbauteil (10) aus einem Schaumwerkstoff gefertigt wird und die Ausnehmung (16) im Zuge des Schäumvorgangs in das Kunststoffbauteil eingeformt wird.
3 Verfahren gemäß Anspruch 1, bei welchem das Kunststoffbauteil (10) aus einem Schaumwerkstoff gefertigt wird und die Ausnehmung (16) in das geschäumte Kunststoffbauteil eingearbeitet, z.B. eingefräst, wird.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Kunststoffbauteil (10) mittels einem LFI- Verfahren (Long Fiber Injection) hergestellt wird.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in dem Kunststoffbauteil (10) eine Wabenstruktur eingebettet wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem im Schritt (A) mindestens zwei Nuten (16) in das Kunststoffbauteil (10) eingeformt werden, in welchen im Schritt (B) ein Halteelement (18) verrastet wird.
7. Kunststoffbauteil, insbesondere Fahrzeugteil, mit einem Halteelement (18) für ein Anbauteil, dadurch gekennzeichnet, dass in das Kunststoffbauteil (10) mindestens eine Ausnehmung (16) eingeformt ist, in der das Halteelement verrastet ist.
8. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 7, bei welchem das Halteelement ( 18) aus einem federelastischen Werkstoff gefertigt ist.
9. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 8, bei welchem das Halteelement (18) aus Federstahlblech gefertigt ist, und mindestens zwei Rastvorsprünge (24) aufweist, um das Halteelement in der Ausnehmung (16) zu verrasten.
10. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 9, bei welchem das Halteelement (18) aus einem Federstahlblechstreifen gefertigt ist, dessen beide Enden umgeknickt sind, um Rastvorsprünge (24) sowie einen zwischen den Rastvorsprüngen liegenden, zentralen Bereich (20) zum Befestigen des Anbauteils zu bilden.
11. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 10, bei welchem die beide Enden des das Halteelement (18) bildenden Blechstreifens jeweils zweimal um einen Winkel von näherungsweise 90° abgeknickt sind, um die Rastvorsprünge (24) zu bilden.
12. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 11, bei welchem die beiden Enden des das Halteelement (18) bildenden Blechstreifens so geknickt sind, dass die Rastvorsprünge (24) aufeinander zu weisen.
13. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 12, bei welchem der zentrale Bereich (20) des Halteelements (18) im entspannten Zustand auf der von den Rastvorsprüngen (24) abgewandten Seite des zentralen Bereichs konvex gekrümmt ist.
14. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 11, bei welchem die beiden Enden des das Halteelement (IS) bildenden Blechstreifens so geknickt sind, dass die Rastvorsprünge (24) voneinander weg weisen.
15. Kunststoffbauteil gemäß Anspruch 14, bei welchem der zentrale Bereich (20) des Halteelements (18) im entspannten Zustand auf der von den Rastvorsprüngen (24) abgewandten Seite des zentralen Bereichs konkav gekrümmt ist.
16. Kunststoffbauteil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15, welches als Fahrzeugdachelement ausgebildet ist.
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