DE20316200U1

DE20316200U1 - Verbindungsanordnung und Befestigungselement hierfür

Info

Publication number: DE20316200U1
Application number: DE20316200U
Authority: DE
Original assignee: Boellhoff GmbH
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2013-10-23

Abstract

Verbindungsanordnung zum lösbaren Fügen mehrerer Teile, mit einem metallischen Befestigungselement (2) mit einem Gewindeschaft (12) und einem Kopf (14), von denen der Gewindeschaft (12) ein Gewinde (16) von sägezahnförmigem Profil mit Feinsteigung und konischer Außenkontur aufweist, und
einem Kunststoffteil (4) mit einer konischen glattwandigen Aufnahmebohrung (8), deren Konuswinkel dem Konuswinkel (α) der Außenkontur des Gewindes (16) des Gewindeschaftes (12) entspricht,
wobei die Abmessungen des Gewindes (16) des Gewindeschaftes (12) und der konischen Aufnahmebohrung (8) so aneinander angepasst sind, dass beim Einsetzen des Gewindeschaftes (16) des Befestigungselementes (2) in die glattwandige konische Aufnahmebohrung (8) des Kunststoffteils (4) die Gewindezwischenräume (24) des Gewindeschaftes (12) zumindest teilweise mit Material des Kunststoffteils (4) ausgefüllt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zum lösbaren Fügen mehrerer Teile.
Derartige Verbindungsanordnungen sind in großer Vielfalt bekannt. Beispielsweise sind Verbindungsanordnungen mit Direktverschraubung bekannt, bei der eine Schraube in eine Gewindebohrung eines der zu fügenden Teile eingeschraubt wird. Derartige Direktverschraubungen haben den Vorteil, dass die Verbindung problemlos wieder gelöst werden kann. Nachteilig ist, dass sie die Fertigung der Gewindebohrung erfordern. Ferner muss die Schraube mit einem bestimmten Drehmoment in die Gewindebohrung eingedreht werden, damit die Schraubverbindung unter einer entsprechenden Vorspannung steht. Diese Vorspannung kann allerdings aufgrund von Alterung verloren gehen, wenn das betreffende Fügeteil aus Kunststoff besteht. Schließlich kann bei Anwendungen mit sehr kleinen Abmessungen der Fügeteile wie z. B. beim Verschrauben von Gehäuseteilen für Mobiltelefone nur ein Gewinde mit relativ großer Steigung verwendet werden, was zu einer entsprechend großen Bauhöhe führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsanordnung zum lösbaren Fügen mehrerer Teile zu schaffen, die hinsichtlich des Herstellungsaufwandes und der Montage bzw. die Montage möglichst einfach ist. Darüber hinaus soll sie eine spannungsarme, jedoch hochfeste Verbindung der gefügten Teile bei möglichst geringer Bauhöhe ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierte Verbindungsanordnung gelöst.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Verbindungsanordnung besteht aus einem metallischen Befestigungselement mit einem Gewindeschaft und einem Schraubenkopf, von denen der Gewindeschaft ein Gewinde von sägezahnförmigem Profil mit Feinsteigung und konischer Außenkontur aufweist, und einem Kunststoffteil mit einer glattwandigen konischen Aufnahmebohrung, deren Konuswinkel dem Konuswinkel der Außenkontur des Gewindes des Ge windeschaftes entspricht. Die Abmessungen des Gewindes des Gewindeschaftes und der konischen Aufnahmebohrung sind hierbei so aneinander angepasst, dass beim Einsetzen des Gewindes des Befestigungselementes in die glattwandige konische Außenbohrung des Kunststoffteils die Gewindezwischenräume des Befestigungselementes zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig mit Material des Kunststoffteils ausgefüllt werden.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Verbindungsanordnung bildet somit das schraubenartige Befestigungselement beim Einsetzen in die glattwandige Bohrung des Kunststoffteils selbsttätig das Aufnahmegewinde für das Gewinde des Befestigungselements. Wenngleich der Gewindeschaft des Befestigungselementes in die glattwandige Bohrung des Kunststoffteils eingedreht werden kann, wird er vorzugsweise durch Warmeinbetten oder Kalteinpressen eingesetzt.
Die Verbindungsanordnung erfordert daher zum Herstellen der Verbindung lediglich ein Element, und zwar das schraubenartige Befestigungselement, mit dessen Hilfe – ähnlich wie bei einer Direktverschraubung – die Verbindung in einem einzigen Montageschritt hergestellt werden kann. Die Verbindungsanordnung ist daher hinsichtlich Fertigung und Montage besonders einfach. Aufgrund des bei der Montage gebildeten Gewindes im Kunststoffteil ist die Verbindung der Teile wieder problemlos lösbar. Die Feinsteigung des Gewindes des Befestigungselementes erlaubt ferner eine geringe Bauhöhe der Verbindungsanordnung. Da im übrigen das Gewinde des Befestigungselementes während der Montage in den Kunststoff des Kunststoffteils eingebettet wird, entsteht ein spannungsarmer Festsitz, der auch bei großer Lebensdauer nicht verloren geht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Schnitt durch eine Verbindungsanordnung im montierten Zustand und
2 einen Schnitt durch das Befestigungselement der Verbindungsanordnung in 1.
Die in 1 dargestellte Verbindungsanordnung besteht aus einem metallischen schraubenartigen Befestigungselement 2 und zwei zu fügenden Teilen, und zwar einem Kunststoffteil 4 und einem plattenförmigen Bauteil 6, die durch das Befestigungselement 2 miteinander verbunden werden. Bei dem Kunststoffteil 4 und dem Bauteil 6 handelt es sich beispielsweise um Gehäuseteile eines im übrigen nicht dargestellten Mobiltelefons.
Das Kunststoffteil 4 hat einen vorsprungartigen Ansatz 7, der mit einer konischen Aufnahmebohrung 8 versehen ist. Vor der Montage der Verbindungsanordnung ist die konische Aufnahmebohrung 8 glattwandig ausgebildet. Das Bauteil 6 ist mit einer Durchgangsöffnung 10 zum Hindurchführen des Befestigungselementes 2 versehen.
Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, besteht das Befestigungselement 2 ähnlich einer Schraube aus einem Gewindeschaft 12 und einem Kopf 14, der gegenüber dem Gewindeschaft 12 größere radiale Abmessungen hat.
Der Gewindeschaft 12 ist mit einem Gewinde 16 versehen, das ein sägezahnartiges Profil hat. Die Außenkontur des Gewindes 16 ist konisch verlaufend, wobei ihr Konuswinkel α dein Konuswinkel der glattwandigen Aufnahmebohrung 8 des Kunststoffteils 4 entspricht. Der Konuswinkel α liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 4°.
Das Gewinde 16 ist als Gewinde mit Feinsteigung ausgebildet. Die Feinsteigung Fliegt vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 mm. Der Gewindezahn des Gewindes 16 wird von einer radial verlaufenden Flanke 18 und einer schräg verlaufenden Flanke 20 gebildet. Der Flankenwinkel ß der Flanke 20 ist kleiner als 50° und beträgt vorzugsweise 45°. Die radiale Flanke 18 des Gewindes 16 ist dem Kopf 14 zugewandt, während die schräg verlaufende Flanke 20 in die entgegengesetzte Richtung zeigt. Dies verleiht der Verbindungsanordnung eine hohe Auszugsfestigkeit.
Wie aus 2 ersichtlich, ist der Gewindeschaft 12 des metallischen Befestigungselementes 2 massiv (also ohne Längsbohrung) ausgebildet. Der Kopf 14 des Befestigungselementes 2 ist mit einem Innenantriebsabschnitt 22 zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels versehen. Es versteht sich jedoch, dass der Kopf 14 auch mit einem Außenantriebsabschnitt versehen sein könnte.
Die Abmessungen des Gewindeschaftes 12 des Befestigungselementes 2 und die Abmessungen der zu fügenden Teile 4, 6 und insbesondere der glatten Aufnahmebohrung 8 des Kunststoffteils 4 sind so aneinander angepasst, dass der Gewindeschaft 12 mit ungefähr 2/3 seiner Länge in die glatte Aufnahmebohrung 8 des Kunststoffteils 4 eingesetzt werden kann, ohne dass das Gewinde 16 des Gewindeschaftes 12 in das Material des Kunststoffteils 4 eindringt. Hierdurch wird eine einwandfreie Zentrierung des Befestigungselementes 2 bezüglich der Aufnahmebohrung 8 des Kunststoffteils 4 erreicht. Wird das Befestigungselement 2 aus dieser Lage mit im wesentlichen der gesamten Länge des Gewindeschaftes 12 in die Aufnahmebohrung 8 eingesetzt, füllen sich die Gewindezwischenräume 24 des Gewindes 16 mit dem Material des Kunststoffteils 4, wie in 1 dargestellt ist.
Das Einsetzen des Gewindeschaftes 12 des Befestigungselementes 2 in die glattwandige Aufnahmebohrung 8 des Kunststoffteils 4 erfolgt vorzugsweise durch Warmeinbetten, d. h. durch Einpressen des Gewindes 16 des Gewindeschaftes 12 auf geschmolzenes Material des Kunststoffteils 4. Die Gewindeverbindung kann jedoch auch durch Kalteinpressen oder Eindrehen hergestellt werden.

Claims

Verbindungsanordnung zum lösbaren Fügen mehrerer Teile, mit einem metallischen Befestigungselement (2) mit einem Gewindeschaft (12) und einem Kopf (14), von denen der Gewindeschaft (12) ein Gewinde (16) von sägezahnförmigem Profil mit Feinsteigung und konischer Außenkontur aufweist, und einem Kunststoffteil (4) mit einer konischen glattwandigen Aufnahmebohrung (8), deren Konuswinkel dem Konuswinkel (α) der Außenkontur des Gewindes (16) des Gewindeschaftes (12) entspricht, wobei die Abmessungen des Gewindes (16) des Gewindeschaftes (12) und der konischen Aufnahmebohrung (8) so aneinander angepasst sind, dass beim Einsetzen des Gewindeschaftes (16) des Befestigungselementes (2) in die glattwandige konische Aufnahmebohrung (8) des Kunststoffteils (4) die Gewindezwischenräume (24) des Gewindeschaftes (12) zumindest teilweise mit Material des Kunststoffteils (4) ausgefüllt werden.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeschaft (12) des Befestigungselementes (2) massiv ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (14) des Befestigungselementes (2) einen Innen- oder Außenantriebsabschnitt (22) hat.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinsteigung (F) des Gewindes (16) des Befestigungselementes (2) ungefähr 0,5 mm beträgt.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sägezahnartige Profil des Gewindes (16) des Gewindeschaftes (12) von einer radialen Flanke (18) und einer schräg verlaufenden Flanke (20) des Gewindes gebildet wird.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel (ß) der schräg verlaufenden Flanke (20) kleiner als 50°, vorzugsweise 45° ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel (α) der Außenkontur des Gewindes (16) des Gewindeschaftes (12) ungefähr 4° beträgt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeschaft (12) des Befestigungselementes (2) durch Warmeinbetten in die Aufnahmebohrung (8) des Kunststoffteils (4) eingesetzt ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeschaft (12) des Befestigungselementes (2) durch Kaltpressen in die Aufnahmebohrung (8) des Kunststoffteils (4) eingesetzt ist.
Metallisches Befestigungselement für eine Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gewindeschaft (12) und einem Kopf (14), von denen der Gewindeschaft (12) ein Gewinde (16) von sägezahnförmigem Profil mit Feinsteigung und konischer Außenkontur aufweist.