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Die vorliegende Erfindung betrifft eine dübelartiges Einsetzteil mit einem Kopf und einem sich in einer Längsrichtung von dem Kopf erstreckenden Schaft, wobei der Schaft dazu ausgebildet ist, in eine Öffnung eines Bauteils wie eines Bleches eingeführt zu werden, so dass der Kopf auf einer Bauteiloberseite des Bauteils angeordnet wird, und wobei an dem Kopf ein Dichtungselement angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, eine den Schaft umgebende Dichtung zwischen dem Kopf und der Bauteiloberseite des Bauteils einzurichten.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung, mit dem Schritt, ein Einsetzteil der oben bezeichneten Art in einer Öffnung in einem Bauteil zu montieren, wobei das Einsetzteil Rastmittel aufweist, um die Öffnung zu hintergreifen.
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Ein dübelartiges Einsetzteil und ein zugeordnetes Befestigungsverfahren sind beispielsweise aus dem Dokument
US 2004/0057812 A1 bekannt geworden.
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Das Dichtungselement ist dabei aus einem aufschmelzbaren Kunststoffkörper hergestellt. Das Befestigungsverfahren wird unter Anwendung von Wärme durchgeführt, wobei der Kunststoff, der insbesondere ein Klebstoff ist, aufschmilzt, derart, dass das aufgeschmolzene Material in einen Ringspalt zwischen dem Schaft des Einsetzteils und der Innenseite der Bauteilöffnung fließt. Anschließend erkaltet das Kunststoffmaterial wieder und verfestigt sich, so dass eine fluiddichte Befestigungseinrichtung geschaffen wird, bei der Fluid nicht von einer Seite des Bauteils auf die andere Seite gelangen kann.
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Aus dem Dokument
US 2009/0208697 A1 ist ein vergleichbares Einsetzteil mit einem auf die gleiche Art und Weise durchgeführten Befestigungsverfahren bekannt, wobei jedoch das thermoplastische Klebstoffmaterial des Dichtungselementes so hergestellt ist, dass eine relativ raue Oberfläche erzielt wird, was das Anhaften solcher Dichtungselemente aneinander vermeiden kann. Auch eine Entnahme aus einem Spritzgusswerkzeug kann hierdurch vereinfacht sein.
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Das Dokument
US 201 2/0131 772 A1 schlägt schließlich vor, an einem Kopf eine dem Schaft zugewandte Ringöffnung vorzusehen, wobei an einem dem Schaft zugewandten Umfangsabschnitt des Kopfes eine Dichtlippe ausgebildet ist. Die Dichtlippe kann Teil eines Dichtungselementes sein, das wiederum an den Kopf angespritzt ist. Das Dichtungselement kann zumindest teilweise aus einem Material hergestellt sein, das sich unter der Einwirkung von Wärme ausdehnt. Insbesondere wird das Dichtungselement nach dem Einsetzen des Einsetzteils in die Öffnung auf eine Temperatur oberhalb eines Schmelzpunktes des Dichtungselementes erwärmt, so dass eine Art thermoplastische Schweißung zwischen dem Dichtungselement und der Bauteiloberseite eingerichtet wird.
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Das eingangs unter Bezugnahme auf das Dokument
US 2004/0057812 A1 genannte Dichtungselement aus Schmelzkleber ist aus einem vergleichsweise teuren Material hergestellt. Ferner hat die Verwendung des Schmelzklebers als Dichtungselement den Nachteil, dass ein Transport dieser Dichtungselemente in der Regel ausschließlich in alukaschierten Beuteln möglich ist. Ferner kann es bei dem bekannten dübelartigen Einsetzteil während der Durchführung des Befestigungsverfahrens zu Beschädigungen an der Bauteiloberseite kommen.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Einsetzteil sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung anzugeben.
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Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten dübelartigen Einsetzteil dadurch gelöst, dass das Dichtungselement aus einem thermoplastischen Elastomer oder aus einem vernetzten Kautschukmaterial hergestellt ist.
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Zum einen können hierdurch ggf. die Kosten des Dichtungselementes verringert werden. Zudem stellt das Dichtungselement nunmehr im Wesentlichen auf elastische Dichtungseigenschaften ab und weniger darauf, dass das Material des Dichtungselemente während eines Erwärmungsprozesses aufschmilzt.
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Ferner kann das Dichtungselement so hergestellt werden und so an dem Kopf des Einsetzteils angebracht werden, dass Beschädigungen des Bauteils vermieden werden können. Das Dichtungselement kann so hergestellt sein, dass eine zusätzliche Dämpfung erzielt wird, die ein Einrastgeräusch, das durch den Setzprozess entsteht, reduziert.
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Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung, mit dem Schritt, ein erfindungsgemäßes Einsetzteil in einer Öffnung in einem Bauteil zu montieren, wobei das Einsetzteil Rastmittel aufweist, um die Öffnung zu hintergreifen, wobei das Dichtungselement zwischen Kopf und Bauteiloberseite des Bauteils komprimiert wird. Die Komprimierung des Dichtungselementes bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt insbesondere als elastische Komprimierung.
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Das Einsetzteil kann vor einem Lackiervorgang an einem Bauteil, wie beispielsweise einer Fahrzeugkarosserie montiert werden. Ein Lackiervorgang an dem Bauteil kann anschließend erfolgen. Hierbei kann es zu einer Erwärmung kommen, bei der das Dichtungselement etwas aufschmelzen kann. Die elastisch kompressiblen Eigenschaften des Dichtungselementes werden hierdurch jedoch vorzugsweise nicht eingeschränkt. In anderen Ausführungsformen führt eine Erwärmung überhaupt nicht zu einem Aufschmelzen des Materials des Dichtungselementes. In manchen Ausführungsformen kann durch die bei dem Lackiervorgang auftretende Prozesswärme das Adhäsionsverhalten nochmals verbessern, was zu einer Steigerung der Dichtwirkung führen kann.
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In vorteilhaften Ausführungsformen ist es möglich, die Dichtungselemente in einer offenen Schüttung als Schüttware zu transportieren, also ohne separate alukaschierte Beutelverpackungen oder dergleichen. Zudem kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass der Kopf des Einsetzteils die Bauteiloberseite nicht berührt.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn das Dichtungselement insgesamt aus einem einheitlichen Material, wie dem thermoplastischen Elastomer oder aus einem vernetzten Kautschukmaterial, hergestellt ist. In anderen Ausführungsformen können die Materialien auch miteinander kombiniert werden.
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Von besonderem Vorzug ist es, wenn das thermoplastische Elastomer, aus dem das Dichtungselement hergestellt ist, ausgewählt ist aus folgender Gruppe: TPE-O, TPE-V, TPE-U, TPE-C, TPE-S, TPE-A. Dies hat den Vorteil, dass das TPE mit dem Lack eine adhäsive Verbindung eingeht und somit eine besonders vorteilhafte und dichte Verbindung entsteht.
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Materialien der Art TPE-O (oder TPO) sind dabei vorzugsweise thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, vorwiegend PP/EPDM (Polypropylen/Ethylen-Propylen-Dien-Monomer).
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Das Material TPE-V beinhaltet dabei vorzugsweise vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olelifinbasis, vorwiegend PP/EPDM.
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TPE-U beinhaltet thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis.
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TPE-E beinhaltet thermoplastische Polyesterelastomere bzw. thermoplastische Copolyester, und TPE-S beinhaltet Styrol-Blockcopolymere, wie SPS, SEBS, SEPS, SEEPS und MBS.
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Schließlich beinhaltet TPE-A thermoplastische Copolyamide.
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Alternativ hierzu kann das Dichtungselement auch aus einem reinen vernetzten Kautschukmaterial hergestellt sein, also insgesamt aus einem vernetzten Material, wie EPDM, hergestellt sein.
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Das Dichtungselement kann lose mit dem Einsetzteil verbunden sein, beispielsweise nach der Art eines Ringelementes auf den Schaft aufgeschoben sein. Das Dichtungselement kann jedoch auf andere Art und Weise mit dem Kopf verbunden sein, beispielsweise durch Einpressen oder durch Verkleben oder durch thermoplastisches Schweißen oder dergleichen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist das Dichtungselement als flache Ringscheibe ausgebildet, die eine dem Kopf zugewandte Oberseite und eine gegenüberliegende Unterseite aufweist, die dem Bauteil zugeordnet ist.
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Die Oberseite und die Unterseite sind dabei insbesondere als flache Seiten ausgebildet, die eben ausgebildet sein können. Die Oberseite und die Unterseite können dabei glatt sein, können jedoch auch rau sein.
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Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn an der Oberseite und/oder an der Unterseite der flachen Ringscheibe eine Ringwulst ausgebildet ist.
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Ein solcher Ringwulst ermöglicht eine bessere Abdichtung und eine zusätzliche Dämpfung bei dem Vorgang des Einsetzens des Einsetzteils in die Öffnung. Mit anderen Worten können hierdurch Beschädigungen der Bauteiloberseite besonders effektiv verhindert werden. Ferner kann hierdurch ein Einrastgeräusch reduziert werden, das durch den Setzprozess entsteht.
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Ferner kann der Ringwulst auf geeignete Art und Weise elastisch komprimiert werden, da sein Material zumindest teilweise radial ausweichen kann, so dass eine starke elastische Wirkung erzielt wird, die zu einer erhöhten Dichtwirkung führen kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Ringwulst im Radialschnitt eine radial innere Seite und eine radial äußere Seite auf, wobei die radial äußere Seite als in Längsrichtung ausgerichtete Stufe ausgebildet ist und/oder wobei die radial innere Seite abgerundet ist.
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Das Ausbilden der radial äußeren Seite als Stufe kann zu einer besonders effektiven Abdichtung führen, da selbst bei Vorhandensein eines hohen Druckes auf der radial äußeren Seite eine gute Abdichtung zwischen der radial inneren Seite und der radial äußeren Seite erzielbar ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Ringwulst von einem Außenumfang und/oder von einem Innenumfang der Ringscheibe beabstandet ist.
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Hierdurch kann, wie oben erwähnt, Material des Ringwulstes bei der elastischen Komprimierung in radialer Richtung ausweichen. Ferner ist der Ringwulst hierbei im montierten Zustand besser geschützt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ringscheibe eine erste radiale Erstreckung auf, wobei der Ringwulst eine zweite radiale Erstreckung aufweist, wobei das Verhältnis der zweiten radialen Erstreckung zu der ersten radialen Erstreckung in einem Bereich von 0,05 bis 0,75 liegt, insbesondere in einem Bereich von 0,1 bis 04.
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Ein derartiges Verhältnis hat sich als besonderes günstig erwiesen, da eine besonders gute Dichtwirkung erzielbar ist.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn der Ringwulst an der Unterseite der flachen Ringscheibe in Längsrichtung hin zu dem Schaft gegenüber dem Kopf vorsteht.
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Hierbei kann eine Berührung des Kopfes mit der Bauteiloberseite während der Montage vermieden werden.
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Insgesamt ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn der Kopf auf einer zu dem Schaft hin weisenden Längsseite eine Ringausnehmung aufweist, in die das Dichtungselement eingesetzt ist.
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Hierdurch kann das Dichtungselement gut vor äußeren Einwirkungen geschützt werden.
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Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Dichtungselement gegenüber dem Kopf in Längsrichtung vorsteht.
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Insgesamt kann insbesondere dann, wenn sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite ein Ringwulst in Form einer Dichtlippe vorgesehen ist, eine hohe Dichtwirkung erzielt werden. Ferner kann eine Beschädigung der Bauteiloberseite verringert werden.
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Zudem kann der Transport des Dichtungselementes oder des dübelartigen Einsetzteiles vereinfacht werden, da das Einsetzteil keine klebrigen Elemente enthält, die durch alukaschierte Verpackungen abzuschirmen wären.
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Das Einsetzteil mit dem Kopf und dem sich davon erstreckenden Schaft ist vorzugsweise als einstückiges Kunststoffteil ausgebildet, wobei das Dichtungselement an diesem Kunststoffteil auf die oben beschriebene Art und Weise angebracht ist, entweder durch loses Verbinden oder durch Fügen auf beliebige Art und Weise.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Befestigungsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines dübelartigen Einsetzteils;
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2 eine in einem Bereich eines Dichtungselementes teilweise weggeschnittene perspektivische schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einsetzteils; und
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3 eine schematische Radialschnittansicht durch das Dichtungselement des Einsetzteils der 2.
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In
1 ist in schematischer Form eine Befestigungsanordnung
10 dargestellt, deren grundsätzlicher Aufbau und Funktion vergleichbar ist mit einer Befestigungsanordnung, wie sie aus dem Dokument
US 2004/0057812 A1 bekannt geworden ist. Auf die Offenbarung dieses Dokumentes wird daher ergänzend Bezug genommen.
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Die Befestigungsanordnung 10 beinhaltet ein dübelartiges Einsetzteil 12, das in eine Öffnung 14 eines Bauteils 16 einsetzbar ist. Das Einsetzteil 12 beinhaltet dabei einen Kopf 20, der im eingesetzten Zustand auf einer Bauteiloberseite 18 des Bauteils 18 aufliegt oder zumindest benachbart hierzu angeordnet ist. Ein Schaft 22 des Einsetzteils 12 erstreckt sich im montierten Zustand durch die Öffnung 14 hindurch.
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An dem Schaft 22 sind vorzugsweise Nasen 24 ausgebildet, die radial elastisch verformbar sind oder radial elastisch nach innen weggedrückt werden können, so dass die Nasen 24 im eingesetzten Zustand eine Unterseite des Bauteils 16 hintergreifen können.
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Das Bauteil 16 ist vorzugsweise ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges.
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An einer dem Schaft 22 zugewandten Unterseite des Kopfes 20 ist eine Ringausnehmung 28 ausgebildet, in die ein Dichtungselement 30 eingesetzt ist.
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In 1 ist auf der linken Seite dabei ein Dichtungselement 30 schematisch dargestellt und auf der rechten Seite der 1 ist in schematischer Form eine alternative Ausführungsform eines Dichtungselementes 30a dargestellt. Die Dichtungselemente 30, 30a entsprechen einander hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Das Dichtungselement 30 beinhaltet eine Ringscheibe 39, die vorzugsweise vollständig in der Ringausnehmung 28 aufgenommen ist. Ein Außenumfang 34 der Ringscheibe 32 liegt vorzugsweise an einem Innenumfang der Ringausnehmung 28 an. Ein Innenumfang 36 der Ringscheibe 32 ist vorzugsweise benachbart zu dem Schaft 22.
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An einer nicht näher bezeichneten Oberseite der Ringscheibe 32 ist ein Oberseiten-Ringwulst 38 ausgebildet. In entsprechender Weise ist an einer nicht näher bezeichneten Unterseite der Ringscheibe 32 ein Unterseiten-Ringwulst 40 ausgebildet.
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Die Ringwulste 38, 40 sind zu einer radialen Mittelebene der Ringscheibe 32 vorzugsweise symmetrisch ausgebildet. Der Oberseiten-Ringwulst 38 liegt dabei vorzugsweise an einem Boden der Ringausnehmung 28 an. Der Unterseiten-Ringwulst 40 steht im derart eingesetzten Zustand gegenüber der Ringausnehmung 28 bzw. gegenüber dem Kopf insgesamt axial hin zu dem Schaft 22 vor.
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Bei der alternativen Ausgestaltung eines Dichtungselementes 30a ist ebenfalls eine Ringscheibe 32a vorgesehen, die jedoch an der Oberseite keinen Ringwulst aufweist und folglich im Wesentlichen mit der Oberseite flächig an einem Boden der Ringausnehmung 28 anliegt. Wie bei der Ausführungsform des Dichtungselementes 30 ist jedoch an der Unterseite der Ringscheibe 32a ein Unterseiten-Ringwulst 40 ausgebildet.
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Das Dichtungselement 30 ist dabei vorzugsweise aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) hergestellt. Das Einsetzteil 12 selbst ist aus einem vergleichsweise harten Kunststoffmaterial hergestellt.
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Aufgrund der elastischen Eigenschaften des thermoplastischen Elastomers verformt sich das Dichtungselement 30 bei der Montage des Einsetzteils 12 in der Öffnung 14 in axialer Richtung, und zwar auf elastische Art und Weise, derart, dass zwischen dem Bauteil 16 und dem Kopf 20 eine Ringdichtung eingerichtet wird, die die Öffnung 14 in dem Bauteil 16 abschirmt bzw. abdichtet, so dass Fluide nicht von der Bauteiloberseite 18 zu der Bauteilunterseite gelangen können und umgekehrt.
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Das Dichtungselement 30, 30a ist dabei jeweils vorzugsweise einstückig aus einem einheitlichen Material hergestellt. Anstelle eines thermoplastischen Elastomers, bei dem es sich vorzugsweise um einen unvernetzten thermoplastischen Elastomer handelt, kann das Dichtungselement auch aus einem vernetzten Kautschukmaterial hergestellt sein, beispielsweise aus EPDM.
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Vor der Montage an der Öffnung 14 steht zumindest der Unterseiten-Ringwulst 40 gegenüber dem Kopf 20 hin zu dem Schaft 22 vor, so dass bei der Montage im Wesentlichen der Ringwulst 40 mit der Bauteiloberseite 18 in Kontakt kommt, nicht jedoch der Kopf 20 als solcher.
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In 2 und 3 sind alternative Ausführungsformen gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Ausführungsform der 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Bei der Ausführungsform der 2 und 3 weist ein dübelartiges Einsetzteil 12' ein Dichtungselement 30b auf, das einen Oberseiten-Ringwulst 38 und einen Unterseiten-Ringwulst 40 aufweist.
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Eine radial innere Seite der Ringwulste 38, 40 ist jeweils abgerundet ausgebildet. Eine radial äußere Seite der Ringwulste 38, 40 ist jeweils in Form einer Stufe 42 ausgebildet, die im Wesentlichen in Längsrichtung ausgerichtet ist.
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Ferner erstrecken sich die Ringwulste 38, 40 jeweils über eine radiale Erstreckung 46, wohingegen sich die Ringscheibe 32b über eine radiale Erstreckung 44 erstreckt. Das Verhältnis der zweiten radialen Erstreckung zu der ersten radialen Erstreckung liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 0,4.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2004/0057812 A1 [0003, 0007, 0048]
- US 2009/0208697 A1 [0005]
- US 2012/0131772 A1 [0006]
