插塞式联接装置及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种插塞式联接装置（70），包括凹状联接件（1）和凸状联接件（80），所述凸状联接件包括具有球头（84）的销（82）。凹状联接件1包括用于容纳和可拆卸地固定所述凸状联接件（80）的、由第一材料制成的联接结构（10）；和用于将所述凹状联接件固定在第二构件（60）上的、由第二材料制成的保持结构（30），所述保持结构包围所述联接结构（10），而所述第二材料具有比所述第一材料高的弹性，从而构件振动能够通过所述保持结构吸纳。
【专利说明】插塞式联接装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种插塞式联接装置，所述插塞式联接装置包括凹状联接件和凸状联接件，尤其是作为凹状联接件的球窝与作为凸状联接件的球头销组合而成。此外，本发明涉及一种用于插塞式联接装置的凹状联接件的制造方法。
【背景技术】
[0002]在现有技术中已知不同的插塞式联接装置，例如在US5，580，204、EP0902198B1、EP1746294A1、DE20117323U1、US5, 409, 302 和 US4, 904, 107 中公开了所述插塞式联接装置。
[0003]US5，580，204公开了一种由塑料制成的凹状联接件，特别是球窝。所述球窝在其外侧上具有环绕的凹部以及凸出的保持环，从而构件的开口的内壁能够卡扣到环绕的凹部中。以这种方式将作为一件式构件由塑料制成的球窝固定在汽车结构中的覆板部件的开口中。具有球头的销卡扣到所述球窝中，所述球头例如固定在车身结构中的保持机构上。
[0004]EP0902198B1也说明了一种用于容纳具有球头的销的凹状联接件，所述联接件由塑料制成。该凹状联接件的结构设计为，使得保持环围绕球窝延伸，使得在保持环和球窝之间存在间距以用于减振。所述保持环固定在凹状联接件的锥形成型的入口区域上。
[0005]已知的插塞式联接装置具有下述缺点:由于插塞式联接装置的材料选择以及由于其结构而必须找到折衷方案，以便实现球头销在凹状联接件内的和联接件在构件上的最佳固定以及在凹状和凸状联接件之间的满意的减振。所述折衷方案常常具有下述后果:两个功能不能同时在插塞式联接装置中最佳地实现。
【发明内容】
[0006]因此本发明的目的是，提供一种插塞式联接装置，借助该插塞式联接装置，能够相比于现有技术实现在凹状联接件和凸状联接件之间的改进的固定功能以及在凹状和凸状联接件之间的改进的振动解耦。此外本发明的目的是，提供一种相应的用于插塞式联接装置的制造方法。
[0007]上述目的通过根据独立权利要求1所述的凹状联接件以及根据独立权利要求11所述的插塞式联接装置得以实现。用于制造凹状联接件的制造方法从独立权利要求12中得出。本发明的有利的设计方案、改进方案和改型方案在从属权利要求以及说明书连同附图中得出。
[0008]本发明包括用于插塞式联接装置的凹状联接件，借助所述插塞式联接装置能够将第一和第二构件可拆卸地相互连接，其中，凹状联接件具有下述特征:用于容纳和可拆卸地固定凸状联接件的、由第一材料制成的联接结构；用于将凹状联接件固定在第二构件上的、由第二材料制成的保持结构，所述保持结构包围所述联接结构，而第二材料具有比第一材料高的弹性，从而构件振动能够通过保持结构吸纳。
[0009]根据本发明的插塞式联接装置的凹状联接件的结构基于使用两种用于制造凹状联接件的具有不同弹性的材料。较低弹性的和较高弹性的材料用于制造联接结构，凸状联接件(例如具有球头的销)容纳和固定在所述联接结构中。相比于第二材料的低弹性以及第一材料的高稳定性确保具有球头的销(即凸状联接件)可靠地保持在联接结构中。为了能够减少在第一和第二构件之间进而在凹状和凸状联接件之间的可能的振动，联接结构经由由第二材料制成的保持结构固定在第二构件上。保持结构的材料相比于联接结构的第一材料具有更高的弹性，从而能够减少第一和第二构件的构件振动和/或能够将这些构件之间的噪音去耦。因此，第二材料比第一材料容易弹性变形，从而尽管可靠地实现凹状联接件在第二构件中的固定，仍确保了凹状联接件相对于第二构件的一定程度的灵活性。除了振动解耦，所述灵活性也确保了在将第一构件经由根据本发明的插塞式联接装置固定在第二构件上时的公差补偿。因为联接结构能够通过保持结构的第二材料的弹性在一定程度的公差范围中沿横向方向和轴向方向偏移，所以补偿了在第一和第二构件之间的或者在凹状连接剂和凸状联接件之间的错误定向，从而尽管所述错误定向，仍能够通过凹状联接件的公差补偿实现在第一和第二构件之间的最佳连接。
[0010]凹状联接件的联接结构优选包括至少两个沿联接结构的轴向方向延伸的弹簧臂，所述弹簧臂在第一端部上经由环绕的保持结构相互连接。此外，联接结构优选由金属、热塑性塑料或热塑性弹性体构成，其具有比保持结构的第二材料低的弹性。
[0011]借助于联接结构的构造，尤其借助于沿联接结构的轴向方向延伸的至少两个弹簧臂，尽管第一材料相比于第二材料具有更低的弹性，仍确保了在联接结构和凸状联接件之间的弹性连接。例如用作凸状联接件的具有球头的销能够以这种方式卡扣在所述至少两个弹簧臂之间，所述弹簧臂由于其伸展而构成球窝。所述卡扣的程度能够如下变化:两个、三个、四个或五个弹簧臂构成联接结构的类似的锁定结构或球窝。为了将弹簧臂稳定在联接结构内，所述弹簧臂在其第一端部上经由环绕的保持结构相互连接。联接结构的进一步稳定可优选如下实现:弹簧臂优选也在其第二端部上相互连接。
[0012]根据本发明的另一优选的设计方案，凹状联接件的保持结构通过围绕联接结构环绕的且固定在所述联接结构上的环构成，所述环能够固定在第二构件的开口中。所述环优选包括环绕的且向外沿径向方向敞口的径向凹部，第二构件的开口的内侧能够容纳在所述径向凹部中。根据另一优选的设计方案，环或保持结构包括沿保持结构的轴向方向敞口的且围绕保持结构环绕的轴向凹部，使得能够沿径向方向容纳保持结构的凹部。
[0013]环绕的且环形的保持结构由第二材料制成，所述第二材料相比于联接结构的第一材料具有更高的弹性。这确保保持结构能够吸纳和减少构件的振动以及噪音。此外，第二材料的较高的弹性确保在凹状和凸状联接件之间的公差补偿，这在下面详细说明。除了第二材料的材料特性，同样通过构建保持结构来支持凹状联接件的固定功能和减振功能。为了这个目的，保持结构的环具有环绕的径向凹部，第一构件的开口的内壁能够固定在所述径向凹部中，特别是能够卡扣在所述径向凹部中。此外，优选环绕的且沿轴向方向敞口的凹部用于在凹状联接件和凸状联接件之间的公差补偿，这是因为由于所述结构，凹状联接件以能够沿径向方向和轴向方向移动的方式设置。该基于轴向凹部的公差补偿优选在结构上通过设置跨接轴向凹部的凹部连接片而最优地协调到待实现的连接。所述跨接的凹部连接片优选以规则的间距设置在轴向凹部内。此外，跨接的凹部连接片的数量根据所期望的环绕的保持结构的稳定性变化。
[0014]凹状联接件的保持结构优选由具有比联接结构的第一材料更高的弹性的热塑性塑料或热塑性弹性体制成。
[0015]此外，本发明包括插塞式联接装置，借助所述插塞式联接装置能够将第一构件和第二构件可拆卸地相互连接，并且所述插塞式联接装置具有下述特征:凸状联接件与第一构件连接，所述凸状联接件能够可拆卸地且锁定地容纳在与第二构件连接的、根据上述说明的凹状联接件中。在一个优选的实施形式中，根据本发明的插塞式联接装置包括作为凸状联接件的具有球头的销和具有用于容纳球头的球窝的联接结构，其中，联接结构与作为保持结构的环绕的环连接，所述环具有用于将凹状联接件固定在第二构件上的径向凹部和用于补偿振动和/或噪音和公差的轴向凹部。
[0016]此外，本发明公开了一种用于上面说明的凹状联接件的制造方法，所述凹状联接件由具有不同弹性的两种材料构成，所述制造方法具有下述步骤:提供由第一材料制成的联接结构，并且用由第二材料制成的保持结构注塑包封联接结构，其中，第二材料具有比第一材料高的弹性。
[0017]在所述制造方法的一个优选的设计方案中，对由热塑性塑料或热塑性弹性体构成的联接结构进行注塑，以及对由相比于所述联接结构更有弹性的热塑性塑料或弹性体构成的所述保持结构进行注塑包封。同样优选的是，联接结构由金属制成，并且然后在当前的制造方法中用保持结构注塑包封。在制造保持结构时，优选产生沿保持结构的轴向方向敞口的且围绕保持结构环绕的轴向凹部和/或环绕的且向外沿径向方向敞口的径向凹部。这用于在上面已经说明的固定和/或振动解耦和/或在根据本发明的插塞式联接装置的凹状和凸状联接件之间的公差补偿。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]参考附图详细阐述本发明的优选的实施形式。附图示出:
[0019]图1安装在两个构件中的、包括凹状联接件和凸状联接件的、优选的插塞式联接装置的示意图；
[0020]图2根据优选的实施形式的凹状联接件的立体视图；
[0021]图3根据图2的凹状联接件的局部剖视图；
[0022]图4根据图2的凹状联接件的视图；
[0023]图5根据图2的凹状联接件的局部剖视图；
[0024]图6根据图2的凹状联接件的另一局部剖视图；
[0025]图7图1的插塞式联接装置的示意图，所述插塞式联接装置具有部分地插在凹状联接件中的凸状联接件，所述凸状联接件优选为具有球头的销；以及
[0026]图8本发明的凹状联接件的制造方法的一个优选的实施形式的流程图。
【具体实施方式】
[0027]在图1中示出根据本发明的插塞式联接装置70的一个优选的实施形式。插塞式联接装置70包括凸状联接件80，所述凸状联接件能够与第一构件50连接。凸状联接件80优选由具有球头84的销82构成。同样优选的是其他头部形状，例如相对于销82有角的扩宽部。所述有角的扩宽部(未示出)同样确保与凹状的且因此容纳销82的头部的联接件1的锁定连接。[0028]此外，插塞式联接装置70包括凹状联接件1。所述凹状联接件包括联接结构10，凸状联接件80能够可拆卸地固定在所述联接结构中。根据本发明的一个实施形式，联接结构10包括球窝，上述销82的球头84能够以可拆卸的方式锁紧地容纳在该球窝中。作为联接结构10同样可设想与上述凸状联接件80互补地成型的其它构型。此外，以具有球头84的销82和相应的具有球窝16的凹状联接件1的示例来说明根据本发明的插塞式联接装置70的有利特性。
[0029]凹状联接件1的联接结构10能够经由保持结构30固定在构件60的开口 62中。保持结构30由相比于联接结构10的材料具有更高的弹性的材料制成。基于此，联接结构10的材料由于其相比于保持结构30的材料更低的弹性而确保将球头84可靠地联接到联接结构10的球窝16上。
[0030]联接结构10优选由金属、热塑性塑料或弹性体制成。用于联接结构的优选的材料是PA (聚酰胺)、PP (聚丙烯)和POM (聚甲醛(聚缩醛))。此外可设想的是PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT (聚对苯二甲酸丁二醇酯)、ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PC(聚碳酸酯)、由PC和ABS或PE (聚乙烯)组成的混合物。根据弹簧臂是如何构成的而选择上述材料。联接结构的材料具有3%-70%的延伸率，优选3%-50%的延伸率，并且进一步优选3%-20%的延伸率。
[0031]在制造凹状联接件1时，金属制联接结构通过已知的成型方法制成。如果联接结构10由塑料或弹性体构成，那么联接结构10以下面说明的形式注塑而成(图7中的步骤S1)。如果联接结构10由塑料制成，那么根据另一实施形式，金属嵌件模制在球窝16的区域中，特别是注塑包封。以这种方式预设球窝16的形状和/或加强稍后的球窝16。
[0032]如在图2-6中可见，联接结构10包括至少两个弹簧臂12，所述弹簧臂沿插塞式联接装置70的轴向方向延伸。弹簧臂12基于其形状和其材料构造为，使得所述弹簧臂能够径向向外弹。弹簧臂12的弹性的可移动性能够经由弹簧臂12的长度、强度和宽度设定。弹簧臂12通过在其径向内侧上的轮廓形成球窝16。球窝16具有环绕的侧凹部18，从而球头84借助于可克服的保持力形状锁定地保持在球窝16内部。
[0033]根据一个未示出的实施形式，球窝16包括沿轴向方向与侧凹部18间隔开的第二侧凹部，从而球头84在已安装状态下保持在这两个侧凹部之间。
[0034]根据另一实施形式，所述至少两个弹簧臂12在其端部20上邻接于球窝16地相互连接。这个在端部20上的连接稳定了弹簧臂12并且确保了球头84可靠地保持在球窝16中。
[0035]为了限制弹簧臂12的弹性的可移动性，弹簧臂12在其背离球窝16的端部上经由保持机构14相互连接。弹簧臂12的可移动性的另一限制优选经由弹簧臂12在其朝向球窝16的端部上的相互连接实现，如这在上面说明的那样。保持机构14优选包括若干连接用的连接片(未示出)，所述连接片设置在相邻的弹簧臂12之间。根据另一优选的实施形式，如其在图5和6中示出的，保持机构14是环绕的环，所述环将弹簧臂12相互连接。根据另一实施形式，环绕的保持机构14包括环绕的位于径向外部的凹部，所述凹部通过两个沿径向方向向外突出地环绕的边缘限界。所述凹部用于容纳保持结构30，如在下面阐述的。
[0036]为了后续将凹状联接件1固定在构件60的开口 62中，凹状联接件1包括保持结构30。保持结构30是由相比于联接结构10的材料具有更高弹性的材料制成的环绕的环。保持结构30同样由热塑性塑料或弹性体制成。保持结构30设置在联接结构10的背离球窝16的端部上。
[0037]根据一个未示出的实施形式，联接结构10的弹簧臂12不经由保持机构14相互连接。代替于此，用环形的保持结构30将弹簧臂12的背离球窝16的端部注塑包封，从而所述弹簧臂经由保持结构30稳定地相互连接。
[0038]根据凹状联接件1的另一优选的实施形式，用环形的保持结构30将优选环绕地构成的保持结构14注塑包封(参见图4、5和6)。因为环形的保持结构30由具有比联接结构10的材料高的弹性的材料制成，所以经由保持结构30能够补偿在构件60、70之间的公差。此外，保持结构30吸纳振动，从而保持结构30进而凹状联接件1以振动解耦和噪音去耦的方式作用。
[0039]保持结构30优选由TPE-V (基于烯烃的交联的热塑性弹性体)、TPE_S (苯乙烯-嵌段共聚物)或TPE-E (热塑性聚酯/热塑性共聚酯)构成。此外，在其它应用中也使用ΤΡΕ-0(基于烯烃的热塑性弹性体)、TPE-A (热塑性共聚酰胺)、TPE-U (基于聚氨酯的热塑性弹性体)或硅树脂。保持结构30的材料具有接近或多于200%的延伸率。
[0040]如借助于图5和6的剖视图可见，保持结构30具有环绕的且沿径向方向敞口的径向凹部34。当凹状联接件1安装在构件的开口中时，所述径向凹部34用于容纳构件60的开口 62的内壁。由于保持结构30在径向方向上的强度和保持结构30的材料的弹性，保持结构30能够沿径向方向压缩。保持结构30的这个特性确保了构件50、60沿径向方向相关于保持结构30的振动的吸纳以及在构件50、60之间的可能的公差补偿。
[0041 ] 保持结构30优选包括环绕的且沿保持结构30的轴向方向敞口的轴向凹部36，如其在图5和6中示出的。通过轴向凹部36，保持结构30由两个彼此同心地设置的环42、44构成，所述环经由环绕的连接片46相互连接(参见图6)。连接片46相关于保持结构30沿径向方向延伸。根据连接片46的径向长度和轴向强度，保持结构30的同心的环42、44能够不同程度地彼此相对地沿径向和轴向方向偏移。在保持结构30的同心的环42、44之间的偏移优选调节公差补偿和减振和/或联接件1以及整个插塞式联接装置70的噪音。
[0042]此外优选的是，同心的环42、44经由多个凹部连接片38相互连接。所述凹部连接片38跨接轴向凹部36，如其在图5中示出的。与此相比，图6示出不具有凹部连接片38的轴向凹部36。所述凹部连接片38以规则的间距设置在轴向凹部36内部。
[0043]在上述优选的结构上的设计方案中，保持结构30被注塑在环形的保持机构14周围或注塑到该环形的保持结构上(步骤S2)，以便形成凹状联接件1。保持结构30和保持机构14优选通过材料配合的方式彼此固定。此外优选但不强制要求的是，设有保持机构14的径向凸出的一个或两个边缘。一方面，保持机构14的背离球窝16的径向凸出的边缘帮助联接结构10从注塑模具中脱模。另一方面，保持机构14的径向凸出的边缘分别构成用于保持结构30的在轴向方向上的侧凹部，从而由此附加地稳定凹状联接件1的结构。
[0044]附图标记清单
[0045]1 凹状联接件
[0046]10 联接结构
[0047]12 弹簧臂
[0048]14 保持机构[0049]16球窝
[0050]18侧凹部
[0051]30保持结构
[0052]32环
[0053]34径向凹部
[0054]36轴向凹部
[0055]50第一构件
[0056]60第二构件
[0057]62开口
[0058]64开口 62的内侧
[0059]70插塞式联接装置
[0060]80凸状联接件
[0061]82销
[0062]84球头 [0063]S1提供和注塑
[0064]S2注塑包封
[0065]S3设置
【权利要求】
1.一种用于插塞式联接装置的凹状联接件(1)，借助所述插塞式联接装置能够将第一构件(50)和第二构件(60)以可拆卸的方式相互连接，其中，所述凹状联接件(1)具有下述特征:a.用于容纳和可拆卸地固定凸状联接件(80)的、由第一材料制成的联接结构(10);和用于将所述凹状联接件(1)固定在所述第二构件(60)上的、由第二材料制成的保持结构(30),所述保持结构包围所述联接结构(10),b.所述第二材料具有比所述第一材料高的弹性，从而构件振动能够通过所述保持结构(30)吸纳。
2.根据权利要求1所述的凹状联接件(1)，其特征在于，该凹状联接件的联接结构优选为球窝(16)并且包括至少两个沿所述联接结构(10)的轴向方向延伸的弹簧臂(12)。
3.根据权利要求2所述的凹状联接件(1)，其特征在于，该凹状联接件的至少两个弹簧臂(12)在第一端部上经由环绕的保持机构(14)相互连接。
4.根据权利要求2或3所述的凹状联接件(1)，该凹状联接件的至少两个弹簧臂(12)在第二端部上相互连接。
5.根据上述权利要求之一所述的凹状联接件(1)，该凹状联接件的联接结构(10)由金属、热塑性塑料或热塑性弹性体构成，所述金属、热塑性塑料或热塑性弹性体具有比所述保持结构(30)的第二材料低的弹性。
6.根据上述权利要求之一所述的凹状联接件(1)，该凹状联接件的保持结构(30)通过围绕所述联接结构(10)环绕的且固定在所述联接结构上的环(32)构成，所述环能够固定在所述第二构件(60)的开口(62)中。
7.根据权利要求6所述的凹状联接件(1)，该凹状联接件的环(32)包括环绕的且向外沿径向方向敞口的径向凹部(34)，所述第二构件(60)的开口(62)的内侧(64)能够容纳在所述径向凹部中。
8.根据上述权利要求之一所述的凹状联接件(1)，该凹状联接件的保持结构(30)包括沿所述保持结构(30)的轴向方向敞口的且围绕所述保持结构(30)环绕的轴向凹部(36)，从而能够沿径向方向接纳所述保持结构(30)的变形。
9.根据权利要求8所述的凹状联接件(1)，该凹状联接件的轴向凹部具有多个跨接所述轴向凹部(36)的凹部连接片(38)。
10.根据上述权利要求之一所述的凹状联接件(1)，该凹状联接件的保持结构(30)由具有比所述联接结构(10)高的弹性的热塑性塑料或弹性体制成。
11.一种插塞式联接装置(70)，借助所述插塞式联接装置能够将第一构件(50)和第二构件(60)以可拆卸的方式相互连接，并且所述插塞式联接装置具有下述特征:凸状联接件(80)与所述第一构件(50)连接，所述凸状联接件能够可拆卸地且锁定地容纳在与所述第二构件(60)连接的、根据上述权利要求之一所述的凹状联接件(1)中。
12.根据权利要求11所述的插塞式联接装置(70)，所述插塞式联接装置包括作为凸状联接件(80)的带有球头(84)的销(82)和带有用于容纳所述球头(84)的球窝(16)的联接结构(10)，其中，所述联接结构(10)与作为保持结构(30)的环绕的环(32)连接，所述环具有用于将所述凹状联接件(1)固定在所述第二构件(60)上的径向凹部(34)和用于补偿振动和公差的轴向凹部(36)。
13.一种由具有不同弹性的两种材料构成的凹状联接件(1)的制造方法，所述制造方法具有下述步骤:a.提供(S1)由第一材料制成的联接结构(10)；b.用由第二材料制成的保持结构(30)注塑包封(S2)所述联接结构(10)，所述第二材料具有比所述第一材料高的弹性。
14.根据权利要求13所述的制造方法，具有下述步骤:由热塑性塑料或弹性体注塑(S1)所述联接结构(10);以及由相比于所述联接结构(10)更有弹性的热塑性塑料或弹性体注塑包封所述保持结构。
15.根据权利要求13或14所述的制造方法，具有下述步骤:在所述保持结构(30 )上设置(S3 )沿所述保持结构(30 )的轴向方向敞口的且围绕所述保持结构(30 )环绕的轴向凹部(36 )和/或环绕的且向外沿径向方向敞口的径向凹部(34)。
【文档编号】F16B5/06GK103748367SQ201280029401
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年7月20日 优先权日:2011年7月27日
【发明者】A·梅藤, J·弗里奇 申请人:伯尔霍夫连接技术有限公司