DE10022190A1 - Befestigungselement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement (1) aus Kunststoff zum Verbinden eines Kunststoffteils (2) mit einem Blechteil (3), beispielsweise zum Befestigen einer Kunststoffverkleidung an einem Kraftfahrzeugteil, wobei das Befestigungselement (1) ein Basisteil (9) zur Aufnahme einer Befestigungsschraube (14) und zwei äußere Stützelemente (5) aufweist, die außenseitig mit zumindest einer Rastnase (4) oder dergleichen versehen sind, mittels welchem das Befestigungselement (1) beidseitig am Kunststoffteil (2) verrastbar und abstützbar ist. Neben den äußeren Stützelementen (5) ist zumindest je ein weiteres Stützelement (7) vorgesehen, wobei nur die Stirnflächen der Stützelemente (5, 7) die Kontaktflächen zum Blechteil (3) bilden, und wobei die Stützelemente (5, 7) miteinander und mit dem Basisteil (9) eine Art Balgfeder bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement aus Kunststoff zum Verbinden eines Kunststoffteils mit einem Blechteil, beispielsweise zum Befestigen einer Kunststoffverkleidung an einem Kraftfahrzeugteil, wobei das Befestigungselement ein Basisteil zur Aufnahme einer Befestigungsschraube und zwei äußere Stützelemente aufweist, die außenseitig mit zumindest einer Rastnase oder dergleichen versehen sind, mittels welchem das Befestigungselement beidseitig am Kunststoffteil verrastbar und abstützbar ist.

Kraftfahrzeugteile, beispielsweise Kraftfahrzeugtüren, werden an verschiedenen Stellen mit Kunststoffverkleidungen versehen. Solche Verkleidungen bilden oft Schutzleisten und sollen derart befestigt werden können, dass auch bei Fertigungstoleranzen am Kraftfahrzeugteil eine gute und dauerhaltbare Befestigung des Verkleidungsteils gewährleistet ist. An bestimmten Fixpunkten, wo keine Relativbewegung der Verkleidung gegenüber dem Kraftfahrzeugteil erforderlich ist, wird die Verkleidung mittels Befestigungselementen und Schrauben mit dem Kraftfahrzeugteil verbunden. Bei Befestigungselementen der eingangs genannten Art ist das Basisteil mit dem Blechteil flächig in Kontakt und die beiden Stützelemente bilden die seitlichen Wandteile des Basisteils. Beim Verschrauben wird eine gewisse Spannung in den beteiligten Bauteilen aufgebaut, wodurch anfänglich auch eine feste Verbindung gewährleistet ist. Der unvermeidliche Spannungsverlust in den Kunststoffteilen - der Verkleidung und den Befestigungselementen - durch das Setzen der Kunststoffteile mindert jedoch nach einer gewissen Zeit die Qualität der Befestigung der Verkleidung.

Hier setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zu Grunde liegt, ein Befestigungselement derart zu gestalten, dass trotz des Spannungsverlustes der Kunststoffteile eine auf Dauer feste Verbindung sicher gestellt ist.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass neben den äußeren Stützelementen zumindest je ein weiteres Stützelement vorgesehen ist, wobei nur die Stirnflächen der Stützelemente die Kontaktflächen zum Blechteil sind, und wobei die Stützelemente miteinander und mit dem Basisteil eine Art Balgfeder bilden.

Damit kann gewährleistet werden, dass im Befestigungselement auch nach dem unvermeidlichen Setzen des Kunststoffmaterials eine Restklemmkraft erhalten bleibt. Durch die spezielle Geometrie des Befestigungselements kann in diesem unter der Einwirkung der Befestigungsschraube eine Spannung aufgebaut werden, die deutlich über dem Spannungsverlust durch den Setzvorgang liegt. Ein erfindungsgemäß ausgeführtes Befestigungselement stellt daher eine dauerhafte Befestigung ohne Qualitätseinbußen sicher.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der positionierten, aber noch unverschraubten Lage jeweils zwischen den beiden Stirnflächen der Stützelemente und dem Blechteil ein Spalt, der bei den beiden äußeren Stützelementen kleiner ist als bei den diesen benachbarten. Beim Festziehen der Befestigungsschraube wird somit im Befestigungselement quasi in zwei Stufen und über die Spalten wegbegrenzt eine Torsionsspannung aufgebaut. Durch die Wegbegrenzung an den äußeren Stützelementen kann im Bereich der Verrastung des Befestigungselements zum Kunststoffteil ein unerwünschtes Überlasten verhindert werden, durch die Wegbegrenzung an den benachbarten Stützelementen wird sichergestellt, dass die Restspannung unter der durch die Schraube erzeugten Maximalkraft liegen kann.

Das Befestigungselement wird erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass die äußeren Stützelemente geringfügig nach außen und die mit diesen verbundenen weiteren Stützelemente geringfügig nach innen geneigt sind. Dadurch wird der Aufbau der erwünschten Torsionsspannungen im Befestigungselement wirkungsvoll unterstützt.

Die einer Balgfeder ähnliche Geometrie des Befestigungselements, durch die die erwünschte Torsionsspannung aufgebaut wird, wird insbesondere dadurch gebildet, dass das äußere mit dem benachbarten weiteren Stützelement an den dem Blechteil abgewandten Endbereichen der Stützelemente verbunden ist, und dass das weitere Stützelement das Basisteil an seinem die Kontaktfläche bildenden Ende geringfügig überragt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgeführten Befestigungselements und

Fig. 2 einen Querschnitt durch das positionierte Befestigungselement entlang der Linie II-II der Fig. 1, wobei die rechte Hälfte dieser Zeichnungsfigur das Befestigungselement in seiner noch unverschraubten Lage und die linke Hälfte das Befestigungselement in seiner verschraubten Lage darstellen.

Erfindungsgemäß ausgeführte Befestigungselemente 1 bestehen aus Kunststoff und können insbesondere dafür verwendet werden, bei Kraftfahrzeugen Kunststoffteile auf Blechteilen zu befestigen. Anhand der Fig. 2 wird beispielhaft die Funktion und die Wirkung eines erfindungsgemäßen Befestigungselements 1 bei der Befestigung eines Kunststoffteils 2, welches ein Verkleidungsteil, beispielsweise eine Rammschutzleiste, sein kann, an einem zur Fahrzeugtür gehörenden Blechteil 3, welches hier aus einem Außenblech 3a und einem Innenblech 3b, besteht, gezeigt und beschrieben. Bei der dargestellten Ausführungsform sind am Kunststoffteil 2 zwei in der Längserstreckung desselben und zueinander parallel verlaufende Befestigungsrippen 12 ausgebildet. Die Befestigungsrippen 12 sind so ausgeführt, dass sie bei befestigtem Kunststoffteil 2 flächig am Blechteil 3 anliegen und an jenen Stellen, wo eine fixe Befestigungsstelle vorgesehen ist, mit Aufnahmeöffnungen 12a zum Einrasten des Befestigungselements 1 versehen sind. An den Befestigungsstellen ist das Blechteil 3 mit je einem gestanzten Loch 13 versehen.

Die Verbindung des Befestigungselements 1 zum Blechteil 3 erfolgt jeweils über eine Befestigungsschraube 14, deren Schraubenkopf in der rechten Hälfte der Fig. 2 strichliert eingezeichnet ist.

Zur Aufnahme der Befestigungsschraube 14 ist das Befestigungselement 1 an einem mittleren Basisteil 9 mit einem eine Aufnahmebohrung 10a aufweisenden Aufnahmeteil 10 versehen, von welchem je eine Verstärkungsrippe 10b zu zwei einander gegenüberliegende Ränder des in Draufsicht im Wesentlichen rechteckigen Befestigungselements 1 verlaufen.

Die parallel zu den Verstärkungsrippen 10b verlaufenden Ränder des Befestigungselements 1 werden von je einem Stützelement 5 gebildet, welches gegenüber einer Senkrechten auf den Basisteil 9 geringfügig nach außen geneigt ist. Der Neigungswinkel gegenüber der strichliert eingezeichneten Senkrechten beträgt in der Größenordnung von 1 bis 10°, insbesondere von 2 bis 5°. An der Außenseite jedes Stützelements 5 sind jeweils zwei Rastnasen 4 ausgebildet, die, wie Fig. 2 zeigt, einen keilförmigen Querschnitt aufweisen und deren Unterseite an einer in der Aufnahmeöffnung 12a vorgesehene Stützfläche 12b abstützbar ist. Bei positioniertem, demnach in den Aufnahmeöffnungen 12a bereits verrasteten Befestigungselement 1 verbleibt zwischen dem Blechteil 3 und dem Stützelement 5 vorerst ein Spalt. Über einen am oberen Endbereich jedes Stützelements 5 ausgebildeten Verbindungsteil 6 erfolgt ein Übergang zu einem zweiten Stützelement 7. Die Stützelemente 7 sind geringfügig nach innen, in Richtung zum mittigen Aufnahmebereich 10, geneigt. Der Neigungswinkel wird ebenfalls in einer Größenordnung von 1 bis 10°, insbesondere von 2 bis 5°, gewählt. In der unverschraubten aber bereits positionierten Lage des Befestigungselements 1 verbleibt auch zwischen der Unterseite jedes Stützelements 7 und dem Blechteil 3 ein Spalt, welcher jedoch etwas größer ist als der Spalt zwischen den Stützelementen 5 und dem Blechteil 3. Die mit dem Blechteil 3 in Kontakt tretenden Stirnflächen der Stützelemente 7 sind an kurzen Ansätze 7a ausgebildet. Oberhalb der Ansätze 7a schließt an die Stützelemente 7 der mittige Basisteil 9 an.

Zum Herstellen einer festen Verbindungsstelle zwischen dem Blechteil 3 und dem Kunststoffteil 1 wird das Befestigungselement 1 von Hand aus in die Aufnahmeöffnungen 12a des Kunststoffteils 2 hineingedrückt. Das Kunststoffteil 2 wird am Blechteil 3 entsprechend positioniert. Um die Öffnung im Blechteil 3 wird eine in Fig. 2 strichliert angedeutete Beilagscheibe 15 gelegt. Während des Einschraubens der Befestigungsscheibe 14, was insbesondere Drehmoment begrenzt erfolgt, schließt sich zuerst der Spalt zwischen den Stützelementen 5 und der Oberseite des Blechteils 3. Dabei wird eine gewisse Anpresskraft zwischen den beiden Befestigungsrippen 12 und dem Blechteil 3 aufgebaut. Der Spalt zwischen den Stützelementen 5 und dem Blechteil 3 bildet eine Wegbegrenzung und wirkt als Überlastschutz für die Befestigungsrippen 12. Während des weiteren Anziehens der Schraube 14 schließen sich die Spalten zwischen den Stützelementen 7 und dem Blechteil 3. Das Befestigungselement 1 wird im Bereich der in Fig. 2 durch die Pfeile A gekennzeichneten Stellen auf Torsion beansprucht und verformt sich auch geringfügig. Während des Festziehens der Schraube 14 baut sich daher, bei definiertem Weg, eine Spannung im Befestigungselement 1 auf, die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Befestigungselements 1 deutlich über dem Spannungsverlust liegt, der beim nachfolgenden unvermeidlichen Setzen der beteiligten Kunststoffteile - Kunststoffteil 2 und Befestigungselement 1 - eintritt.

Die im Befestigungselement 1 auch nach längerem Zeitraum verbleibende Spannung resultiert aus der erfindungsgemäßen Geometrie des Befestigungselements und auch aus seinen Werkstoffeigenschaften. Wie bereits erwähnt, besteht das Befestigungselement 1 aus Kunststoff, wobei beispielsweise Polyamid in Frage kommt. Es können insbesondere auch faserverstärkte Kunststoffe, insbesondere mit Kurzglasfasern verstärkte Kunststoffe, als Werkstoff für das Befestigungselement 1 verwendet werden.

Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt. Insbesondere kann das Befestigungselement mehr als je zwei Stützelemente aufweisen.

Claims (5)

1. Befestigungselement aus Kunststoff, zum Verbinden eines Kunststoffteils mit einem Blechteil, beispielsweise zum Befestigen einer Kunststoffverkleidung an einem Kraftfahrzeugteil, wobei das Befestigungselement ein Basisteil zur Aufnahme einer Befestigungsschraube und zwei äußeren Stützelemente aufweist, die außenseitig mit zumindest einer Rastnase oder dergleichen versehen sind, mittels welchem das Befestigungselement beidseitig am Kunststoffteil verrastbar und abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass neben den äußeren Stützelementen (5) zumindest je ein weiteres Stützelement (7) vorgesehen ist, wobei nur die Stirnflächen der Stützelemente (5, 7) die Kontaktflächen zum Blechteil (3) sind, und wobei die Stützelemente (5, 7) miteinander und mit dem Basisteil (9) eine Art Balgfeder bilden.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der positionierten, aber noch unverschraubten Lage zwischen den Stirnflächen der Stützelemente (5, 7) und dem Blechteil (3) jeweils ein Spalt verbleibt, der bei den beiden äußeren Stützelementen (5) kleiner ist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Stützelemente (5) geringfügig nach außen und die mit diesen verbundenen zweiten Stützelemente (7) geringfügig nach innen geneigt sind.

4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere mit dem benachbarten weiteren Stützelement (5, 7) an den dem Blechteil (3) abgewandten Bereichen verbunden ist.

5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stützelement (7) das Basisteil (9) an seinem die Kontaktfläche bildenden Ende, insbesondere geringfügig, überragt.