Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hülseneinsatz für ein Kunststoffbauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Einbau eines solchen Hülseneinsatzes in ein Kunststoffbauteil.

Aus der DE 102 53 448 A1 ist ein gattungsgemäßer Hülseneinsatz bekannt, der als Gewindeeinsatz ausgebildet ist und aus einem hülsenförmig tiefgezogenen, in das Bauteilmaterial eingebetteten Gewindeelement besteht. Darüber hinaus weist der Hülseneinsatz einen einstückig angeformten, über den Schaftabschnitt radial auskragenden Flanschabschnitt am Bauteil außenseitigen Endbereich auf, der durch ein Umbiegen sowohl eine exakte Zentrierung als auch eine drehfeste Verankerung des Gewindeeinsatzes mit dem Bauteil erlaubt.

Aus der DE 197 58 690 B4 ist eine Befestigungsanordnung bekannt, bei der ein Verbindungseinsatz in der Bohrung eines Bauteils festgelegt ist, wobei der Verbindungseinsatz mit einem konischen Abschnitt in ein konisches Teilstück der Bohrung eingepresst ist. Zusätzlich weist der Verbindungseinsatz am breiteren Ende des konischen Abschnitts einen seitlich vorstehenden Flanschabschnitt auf, der sich in eingepresstem Zustand an einer radialen Auflagefläche des Bauteils abstützt. Darüber hinaus besitzt der Verbindungseinsatz einen an der schmaleren Endseite des konischen Abschnitts oder an der Endseite des Flanschabschnitts angeformten axialen Ansatz, der über die Oberfläche des Bauteils vorsteht. Hierdurch soll ein achsparalleles Einbringen des Verbindungseinsatzes in eine Bohrung ermöglicht werden.

Aus der DE 10 2012 102 286 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden eines Verbundblechs mit einem metallischen Substrat bekannt, wobei das Verbundblech min- destens eine metallische Deckschicht und mindestens eine nichtmetallische Schicht aufweist, welche aus einem Kunststoff besteht. In das Verbundblech wird dabei eine Öffnung eingebracht und zusätzlich zumindest ein Fügeelement vorgesehen, welches in die Öffnung des Verbundblechs eingebracht wird. Um ein prozesssicheres Verbinden des Verbundblechs mit dem metallischen Substrat zu erreichen, ist das Fügeelement als metallische Hülse ausgebildet, die derart umgeformt wird, dass sie eine form- und kraftschlüssige Verbindung mit dem Verbundblech eingeht. Mit dem zum Substrat weisenden Ende wird die metallische Hülse mit dem Substrat stoffschlüssig unter Verwendung eines Zusatzwerkstoffs gefügt, wobei dieser Zusatzwerkstoff im Inneren der Hülse angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere ein nachteiliger Schwei ßprozess vermieden werden.

Aus der DE 197 21 894 C2 ist eine Verschraubungsanordnung für metallische Bauteile aus stark kriechendem Werkstoff bekannt, mit Bohrungen zum Eingriff von Schrauben in eine Bohrungswandung am Bauteil an entsprechenden Ver- schraubungspunkten, einer Buchse, die in den Bohrungen angeordnet ist und die Bohrungswandung und wenigstens einen vorgestimmten Bereich des Bauteils um die jeweilige Bohrung herum auf wenigstens einer Seite der Bohrung bedeckt. Dabei weisen die Buchse und das Bauteil einen möglichst ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.

Bei modernen Kunststoffmodulen werden zunehmend mehr Zusatzaggregate angeflanscht. Da insbesondere bei höheren Temperaturen der Kunststoff der Kunst- stoffmodule jedoch nicht die notwendige Festigkeit aufweist, um die unter Umständen schweren Zusatzaggregate halten zu können, werden üblicherweise Metallhülsen in den Kunststoff eingelegt, um über diese die Haltekräfte zu übertragen. Von besonderer Bedeutung bei derartigen Metallhülsen ist die erforderliche Toleranz zwischen derselben und dem Kunststoffmodul, wozu im Normalfall eine Nut um den Bereich der Bohrung vorgesehen wird, in welche sich ein Kragen der Metallhülse einlegt. Durch unterschiedlichste Fertigungsverfahren für die Hülse, z.B. Umformen bzw. Drehen, ist jedoch das Einhalten der vorgegebenen Toleranzen nur bedingt möglich. Zudem gibt es ein Fertigungsproblem in der Gestalt, dass die Metallhülsen, welche umgeformt werden, eine Längenbegrenzung auf Grund des Umform prozesses aufweisen. Drehhülsen, welche dieses Problem nicht aufweisen, sind jedoch im Vergleich zu herkömmlichen klassischen Metallhülsen sehr teuer.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Hülseneinsatz der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mittels welcher insbesondere die Toleranzproblematik zumindest entschärft werden kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Hülseneinsatz für ein Kunststoffbauteil, bestehend aus einem Schaftabschnitt und einem biegbaren Flanschabschnitt, eine Material- und/oder Querschnittsschwächung vorzusehen, die ein Umbiegen des Flanschabschnitts in bereits in das Kunststoffbauteil eingebautem Zustand erleichtert. Um die Toleranz zwischen den einzelnen Bauteilen, das heißt konkret zwischen dem Kunststoffbauteil und dem Hülseneinsatz zu optimieren, schlägt die Erfindung vor, den Umformprozess erst im fertigen Kunststoffbauteil durchzuführen. Hierfür wird der Hülseneinsatz mit einem Schaftabschnitt in das Kunststoffbauteil geschoben und anschließend der Flanschabschnitt mittels eines entsprechenden Stempels in eine hierfür vorgesehene Nut am Kunststoffbauteil versenkt. Hierdurch ist es möglich, den Hülseneinsatz direkt an das Kunststoffbauteil anzulegen und das Spiel zwischen dem Kunststoffbauteil und dem Hülseneinsatz zu minimieren. Um diesen Umformprozess am fertigen Kunststoffbauteil durchführen zu können, ist der zum Umformen des Flanschabschnitts aufzuwendende Krafteinsatz zu begrenzen, weshalb der erfindungsgemäße Hülseneinsatz die zuvor beschriebene Material- und/oder Querschnittsschwächung aufweist. Eine derartige Material- und/oder Querschnittsschwächung vereinfacht bzw. erleichtert das Umbiegen des Flanschabschnitts erheblich und ermöglicht gerade deshalb den Umformprozess des Hülseneinsatzes im bereits fertigen Kunststoffbauteil.

Zweckmäßig ist die Querschnittsschwächung als Nut oder als Schlitz ausgebildet. Eine solche Querschnittsschwächung kann beispielsweise als Ringnut, als Radialschlitz oder als Axialschlitz ausgebildet sein. Eine Ringnut ist demzufolge üblicherweise am Übergang zwischen dem Schaftabschnitt und dem Flanschabschnitt angeordnet und schafft dort eine Art Gelenk, die in der Art eines Filmscharniers ein exaktes und vordefiniertes Umbiegen des Flanschabschnitts erlaubt. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass der gesamte Hülseneinsatz einstückig, das heißt aus einem einzigen Stück ausgebildet ist. Insbesondere beim Vorsehen eines Axialschlitzes ist es darüber hinaus denkbar, den Hülseneinsatz durch einen einfachen Wickelprozess von einem Metallrohling (Metallbahn oder flache Platte) zu drehen bzw. zu rollen. Diese nicht mehr in ihrer Länge limitierten Hülseneinsätze können dann mittels des zuvor beschriebenen Umformprozess im Kunststoffbauteil integriert werden. Generell ermöglicht das Vorsehen der Querschnittsschwächung sowie auch der noch nicht beschriebenen Materialschwächung eine spannungsarme Umformung, welche die Gefahr reduziert, dass das Kunststoffbauteil zu stark beansprucht wird. Durch das Vorsehen eines entsprechenden Schlitzes als Querschnittsschwächung kann darüber hinaus ein unerwünschtes Rückfedern des umgebogenen Flanschabschnitts vermieden werden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Flanschabschnitt des Hülseneinsatzes aus einem anderen Material, insbesondere aus einem weicheren Material, ausgebildet als der Schaftabschnitt. Ein solcher Hülseneinsatz lässt sich somit auch ohne weitere Querschnittsschwächung in seinem Flanschbereich vergleichsweise einfach, das heißt spannungs- und kraft- arm, umformen, wobei jedoch auch der Flanschabschnitt langanhaltend plastisch verformbar sein muss. Bei einem mehrteilig aufgebauten Hülseneinsatz ist es zudem denkbar, diesen aus einem Art Baukasten auszubilden, in welchem unterschiedliche Schaftabschnitte und/oder unterschiedliche Flanschabschnitte vorgesehen werden. Eine Verbindung zwischen einem jeweiligen Flanschabschnitt und einem zugehörigen Schaftabschnitt kann beispielsweise durch ein einfaches Ver- schrauben, Verkleben, Verpressen oder Ineinanderstecken erfolgen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Hülseneinsatz als Gewindehülse ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, in einem ansonsten weichen und für ein Einschrauben eher ungeeigneten Kunst- stoffbauteil eine feste Verankerungsmöglichkeit zu schaffen, über welche beispielsweise ein Zusatzaggregat durch eine Schraube fixiert wird.

Zweckmäßig kann der Hülseneinsatz auch aus zwei Hülsenabschnitten und einer dazwischen angeordneten Feder ausgebildet sein, die die beiden Hülsenabschnitte in Axialrichtung voneinander wegspannt. Bei einem derartigen Hülseneinsatz werden die beiden Hülsenabschnitte im Kunststoffbauteil auf Stoß zueinander geschoben, wodurch die dazwischen angeordnete Feder komprimiert wird. Nach dem Loslassen können die beiden Hülsenabschnitte aufgrund der dazwischen angeordneten Feder zumindest leicht axial zurückfedern, wobei bei einem Anbau eines Zusatzaggregates an das Kunststoffbauteil der Hülsenabschnitt wieder in die zugehörige Bohrung am Kunststoffbauteil eingedrückt und darüber die Feder gespannt wird. Hierdurch ist insbesondere ein Minimieren der Toleranzen möglich.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Hülseneinsatz, der üblicherweise als metallischer Hülseneinsatz ausgebildet ist, mit seinem Schaftabschnitt in ein Kunststoffbauteil einzuschieben und erst in eingeschobenem Zustand an seinem Flanschabschnitt umzubiegen und dadurch zu fixieren. Beim Umbiegen des Flanschabschnittes wird dieser an eine Kontur des Kunststoffbauteils, beispielsweise eine entsprechende Nut, angelegt bzw. eingedrückt. Das Umformen des Hülseneinsatzes am fertigen Kunststoffbauteil wurde bislang nicht durchgeführt.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Dabei zeigen, jeweils schematisch, Fig. 1 a eine Ansicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hülseneinsatzes im unverbauten Zustand,

Fig. 1 b eine Querschnittdarstellung durch den gemäß der Fig. 1 a gezeigten

Hülseneinsatz im Einbauzustand,

Fig. 2a einen Ansicht auf einen Hülseneinsatz mit einer Innenhülse und einer

Außenhülse im unverformten Zustand,

Fig. 2b eine Darstellung wie in Fig. 2a, jedoch im Einbauzustand,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Hülseneinsatz mit in der linken Darstellung angesetzten Flanschabschnitten und in der rechten Darstellung mit mehreren Hülsenabschnitten und einer dazwischen angeordneten Feder,

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Einbau des erfindungsgemäßen Hülseneinsatzes in ein Kunststoffbauteil.

Entsprechend den Fig. 1 bis 4 besteht ein erfindungsgemäßer Hülseneinsatz 1 für ein Kunststoffbauteil 2 (vgl. Fig. 4) aus einem Schaftabschnitt 3 und zumindest einem umbiegbaren Flanschabschnitt 4. Erfindungsgemäß weist nun der Hülseneinsatz 1 eine Material- und/oder Querschnittsschwächung 5 auf, die ein Umbiegen des Flanschabschnitts 4 und damit ein Fixieren des Hülseneinsatzes 1 im Kunststoffbauteil 2 erleichtert. Die Querschnittschwächung 5 kann beispielsweise als Nut, insbesondere als Ringnut (vgl. die Fig. 1 a und b) oder als Schlitz (vgl. die Fig. 2a und b) ausgebildet sein. Bei der Ausbildung der Querschnittsschwächung 5 als Schlitz kann sowohl ein Radialschlitz als auch ein Axialschlitz vorgesehen sein, was insbesondere beim dem Vorsehen eines durchgehenden Axialschlitzes 6 die Möglichkeit eröffnet, den Hülseneinsatz 1 durch einen Wickelprozess aus einer Metallbahn und damit vergleichsweise kostengünstig herzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann der Flanschabschnitt 4 auch aus einem anderen Material, insbesondere aus einem weicheren Material, ausgebildet sein als der Schaftabschnitt 3 und dadurch wiederum das Umformen des Flanschabschnittes 4 erleichtern. In diesem Fall spricht man von einer Materialschwächung 5. Die einzelnen Materialien des Schaftabschnittes 3 bzw. des Flanschabschnittes 4 können dabei zum fertigen Hülseneinsatz 1 miteinander verklebt, verschweißt, verstemmt oder anderweitig verbunden werden. Eine derartige Verbindungsweise ist beispielsweise in der linken Schnittdarstellung der Fig. 3 gezeigt, bei welcher zwei Flanschabschnitte 4 separat zum eigentlichen Schaftabschnitt 3 des Hülseneinsatzes 1 ausgebildet und anschließend mit diesem verbunden, insbesondere verlötet, verschweißt oder verklebt sind. Üblicherweise bestehen sämtliche Materialien des Hülseneinsatzes 1 aus Metall, um entsprechende Kräfte, beispielsweise beim Anbau eines schweren Zusatzaggregats an ein Kunststoffmodul, die Kräfte aufnehmen zu können.

In der einfachsten Ausführungsform, die gemäß den Fig. 1 a und 1 b gezeigt ist, ist der Hülseneinsatz 1 einteilig und sogar einstückig ausgebildet und besitzt lediglich am oberen Ende den umbiegbaren Flanschabschnitt 4, wogegen er am unteren Ende bereits einen vor dem eigentlichen Einbau umgebogenen bzw. hergestellten Flanschabschnitt 4' aufweist. Der Hülseneinsatz 1 ist dabei im Bereich des Übergangs vom Flanschabschnitt 4' zum Schaftabschnitt 3 zusätzlich durch Sicken 7 ausgesteift.

Betrachtet man den erfindungsgemäßen Hülseneinsatz 1 gemäß den Fig. 2a und 2b so kann man erkennen, dass dieser aus einer Innenhülse 8 und einer koaxial dazu angeordneten Außenhülse 9 ausgebildet ist, wobei lediglich an der Innenhülse 8 die Material- und/oder Querschnittsschwächung 5 vorgesehen ist. Die Fig 2a zeigt dabei den Hülseneinsatz 1 vor dem Einbau in das Kunststoffbauteil 2, wogegen die Fig. 2b den fertig umgeformten Hülseneinsatz 1 zeigt.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Hülseneinsatz 1 aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, wie dies in der rechten Schnittdarstellung gemäß der Fig. 3 dargestellt ist, wobei der Hülseneinsatz 1 in diesem Fall aus zwei Hülsenabschnitten 10 und 1 1 und einer dazwischen angeordneten Feder 12 ausgebildet ist, die die beiden Hülsenabschnitte in Axialrichtung 13 voneinander wegspannt. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die beiden Hülsenabschnitte 10, 1 1 auf Stoß in das Kunststoffbauteil 2 einzuschieben und die Feder 12 für einen weiteren Toleranzausgleich zu nutzen. Beim Anbau eines weiteren Bauteils an das Kunststoffbauteil 2 wird dabei die Feder 12 gespannt und die Toleranz minimiert. Auch in diesem Fall weist der Hülseneinsatz 1 insbesondere an einem der Flanschabschnitte 4 eine Material- und/oder Querschnittsschwächung 5 auf, die ein Umlegen des Flanschabschnittes 4 erleichtert.

In der linken Darstellung der Fig. 3 ist wiederum ein aus mehreren Teilen zusammengesetzter Hülseneinsatz 1 gezeigt, wobei die beiden Flanschabschnitte 4 aus einem anderen Material sein können, als der Schaftabschnitt 3. Der umgeformte Flanschabschnitt 4 kann insbesondere aus einem weicheren und damit leichter umzuformenden Material ausgebildet sein, wobei dieses weichere Material die eigentliche Materialschwächung darstellt.

Betrachtet man schließlich die Fig. 4, so kann man erkennen, wie der erfindungsgemäße Hülseneinsatz 1 in das Kunststoffbauteil 2 eingebaut wird. Zunächst wird nämlich der Hülseneinsatz 1 mit unverformten Flanschabschnitt 4 und verformten Flanschabschnitt 4' in eine entsprechende Ausnehmung am Kunststoffbauteil 2 eingeschoben. Anschließend wird der Flanschabschnitt 4 durch einen Stempel 14 umgeformt und dadurch der Hülseneinsatz 1 toleranzminimiert im Kunststoff bau- teil 2 fixiert. Um die entsprechenden von dem Stempel 14 aufgebrachten Kräfte ausgleichen zu können, ist ein Gegenstempel 15 vorgesehen, der den Hülseneinsatz 1 über seinen Flanschabschnitt 4' abstützt.

Mit dem erfindungsgemäßen Hülseneinsatz 1 lässt sich ein deutlich verbesserter Toleranzausgleich gegenüber herkömmlichen Hülsen erzielen, da der Hülseneinsatz 1 im Kunststoffbauteil 2 umgeformt und dadurch direkt an dieses angelegt wird. Über den vergleichsweise einfachen Herstellungsprozess, bei welchem die Bördelung, das heißt das Umbiegen des Flanschabschnittes 4 erst im Kunststoffbauteil 2 stattfindet, ergeben sich auch Kostenvorteile. Bei einem zweiteiligen o- der mehrteiligen Aufbau des Hülseneinsatzes 1 können darüber hinaus verschiedenste Materialen verwendet werden, wodurch eine individuelle Anpassung und Optimierung an die jeweilige Anforderung möglich ist.