DE102016110906A1 - Befestigungsclip und Verfahren zur Montage einer Dichtung - Google Patents

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Abstract

Ein Befestigungsclip zur Befestigung eines Bauteils (11) an einem Träger (12) hat ein Rastelement (14), das mittels mindestens zweier Rastarme (20) in einer Öffnung (26) des Trägers (12) verriegelt werden kann, und ein Spreizelement (16), das relativ zum Rastelement (14) zwischen einer Vormontagestellung, in der die Rastarme (20) sich in einer Vormontagestellung befinden, und einer Befestigungsstellung verstellt werden kann, in der die Rastarme (20) so gespreizt sind, sodass das Rastelement (14) am Träger (12) verrastet ist. Das Rastelement (14) ist mit einer Dichtung (18) versehen. Außerdem weist das Rastelement (14) einen Trägerteller (30) auf, auf den die Dichtung (18) aufgesetzt ist. Das Rastelement (14) stützt die Dichtung (18) in Axialrichtung (A) auf einem Radius, der im Wesentlichen dem Radius eines hauptsächlichen Anlagebereichs (60) entspricht, mit dem die Dichtung (18) am Träger (12) anliegt. Zur Montage der Dichtung (18) auf dem Trägerteller (30) wird die Dichtung (18) von einem Greifer aufgeweitet und über den Trägerteller (30) gestülpt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Befestigungsclip zur Befestigung eines Bauteils an einem Träger, insbesondere zur Befestigung einer Tür- oder Wandverkleidung an einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs.
  • Derartige Befestigungsclips sind gewöhnlich aus mehreren Elementen aufgebaut, wobei ein Rastelement vorgesehen ist, das mithilfe von Rastarmen eine Öffnung des Trägers hintergreifen kann, um den Befestigungsclip zu fixieren, sowie ein Spreizelement, das relativ zum Rastelement zwischen einer Vormontagestellung und einer Befestigungsstellung verstellbar ist und das eine Verriegelung der Rastarme bewirken kann. Außerdem ist es bekannt, eine Dichtung vorzusehen, die die Öffnung im Trägerteil abdichtet und die insbesondere das Eindringen von Schmutz und Wasser durch die Öffnung in das Innere des Trägers verhindert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Befestigungsclip zu schaffen, mit dem eine gute Abdichtung über einen langen Zeitraum, insbesondere bei einfacher Fertigung und modularer Anpassbarkeit, erreicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Der Befestigungsclip zur Befestigung eines Bauteils an einem Träger hat ein Rastelement, das mittels mindestens zweier Rastarme in einer Öffnung des Trägers verriegelt werden kann, sowie ein Spreizelement, das relativ zum Rastelement zwischen einer Vormontagestellung, in der die Rastarme sich in einer Vormontagestellung befinden, und einer Befestigungsstellung verstellt werden kann, in der die Rastarme so gespreizt sind, dass das Rastelement am Träger verrastet ist. Das Rastelement ist mit einer Dichtung versehen. Das Rastelement weist einen Trägerteller auf, auf den die Dichtung aufgesetzt ist, wobei das Rastelement die Dichtung in axialer Richtung auf einem Radius stützt, der im Wesentlichen dem Radius eines hauptsächlichen Anlagebereichs entspricht, mit dem die Dichtung am Träger anliegt. Der hauptsächliche Anlagebereich entspricht dem Abschnitt der Dichtung, der beim Einsetzen des Befestigungsclips in die Öffnung als Erstes in Kontakt mit dem Träger kommt. Dieser Bereich der Dichtung ist im Wesentlichen identisch mit dem Bereich der Dichtung, der in der Befestigungsstellung die größte Andruckkraft erfährt und somit hauptsächlich für die Dichtwirkung der Dichtung bezüglich der Öffnung im Träger verantwortlich ist.
  • Der Trägerteller unterstützt die Dichtung in der Befestigungsstellung, übt also eine axiale Kraft in Richtung zum Träger aus, und zwar an der Stelle, an der die Dichtwirkung hauptsächlich erfolgt. Daher kann die Dichtwirkung über einen langen Zeitraum, insbesondere über die gesamte Lebensdauer des Befestigungsclips, in einem hohen Maße aufrechterhalten werden.
  • Erfindungsgemäß ist die Dichtung nicht am Rastelement angespritzt, sondern ist ein vom Rastelement und dem Trägerteller separates, vorgefertigtes Bauteil, das auf den Trägerteller aufgesetzt wird. Diese Gestaltung erlaubt es, den Befestigungsclip modular zu verwenden. Beispielsweise können unterschiedliche Dichtungen für verschiedene Einsatzzwecke, beispielsweise aus unterschiedlichen Materialien oder mit unterschiedlichen Abmessungen, an einem ansonsten identischen Rastelement montiert werden. Auf diese Weise sind für die Dichtung und den Trägerteller auch jeweils Materialien verwendbar, die sich z.B. nicht zusammen in einem Zweikomponenten-Spitzgussverfahren verarbeiten lassen.
  • Aufgrund des modularen Aufbaus des Befestigungsclips können gegebenenfalls auch für unterschiedliche Einsatzzwecke, etwa zur Montage an verschiedenen Fahrzeugtypen, identische Rastelemente und Dichtungen kundenübergreifend eingesetzt werden, während lediglich jeweils das Spreizelement kundenspezifisch variiert wird. Da zur Herstellung jedes der einzelnen, separat gefertigten Bauteile des Befestigungsclips, also des Rastelements, der Dichtung und des Spreizelements, ein eigenes Werkzeug erforderlich ist, lassen sich so die Werkzeugkosten reduzieren. Rastelemente und Dichtungen können, wie oben beschrieben, mit unterschiedlichen Abmessungen, z.B. Durchmesser und Dicke, sowie aus unterschiedlichen Materialien vorgefertigt werden und dann mit dem jeweiligen kundenspezifischen Spreizelement zum fertigen Befestigungsclip kombiniert werden.
  • Außerdem ist es so möglich, gegebenenfalls vor der Montage eine Dichtung bzw. ein Spreizelement auf einfache Weise auszutauschen, falls die erforderlich werden sollte.
  • Vorzugsweise liegt die Dichtung über den gesamten, durch den Radius beschriebenen Umfang mit im Wesentlichen gleicher Andruckkraft am Träger an. Der Trägerteller ist hierzu vorteilhaft so ausgebildet, dass er entlang des durch diesen Radius gekennzeichneten Umfangs durchgehend ist.
  • Um den hauptsächlichen Anlagebereich genauer festzulegen und um eine gleichmäßige Anpresskraft erzeugen zu können, kann der Hauptanlagebereich der Dichtung mit einem Wulst versehen sein, der zum Träger gerichtet ist und der den wesentlichen Kontakt zwischen Dichtung und Träger bilden kann. Es ist natürlich möglich, dass auch andere Bereiche der Dichtung in der Befestigungsstellung auf dem Träger aufliegen, jedoch reicht normalerweise zur Erzielung einer ausreichenden Dichtwirkung ein umlaufender Kontakt des hauptsächlichen Anlagebereichs.
  • Um über lange Zeit eine unterstützende Anpresskraft liefern zu können, hat der Trägerteller vorzugsweise eine kegelstumpfartige Form. Der Öffnungswinkel ist zum Träger hin gerichtet, sodass insbesondere ein äußerer Umfangsrand des Trägertellers in axialer Richtung auf die Dichtung drückt, wobei der äußerere Umfangsrand des Trägertellers an der Dichtung auf der gegenüberliegenden Seite des Wulstes des hauptsächlichen Anlagebereichs anliegen kann. In Axialrichtung gesehen liegen dabei der äußere Umfangsrand des Trägertellers und der hauptsächliche Anlagebereich der Dichtung übereinander.
  • Der Öffnungswinkel des Kegelstumpfes des Trägertellers vergrößert sich vorzugsweise während des Übergangs von der Vormontagestellung zur Befestigungsstellung, wodurch die Vorspannkraft auf die Dichtung erhöht wird. Jedoch sollte die Form des Trägertellers beim Übergang in die Befestigungsstellung nur so weit verändert werden, dass der Trägerteller eine gewisse Elastizität behält, um auch langfristig und auch bei einem eventuellen Nachlassen der Elastizität der Dichtung eine ausreichende Vorspannkraft auf die Dichtung zum Aufrechterhalten einer ausreichenden Abdichtung bereitstellen zu können.
  • Vorzugsweise liegt die Dichtung mit elastischer Vorspannung am äußeren Umfangsrand des Trägertellers an und umgreift insbesondere den äußeren Umfangsrand. Auf diese Weise lässt sich die Dichtung einfach und sicher am Trägerteller fixieren, wobei durch die Vorspannung gleichzeitig der hauptsächliche Anlagebereich bezüglich des Trägertellers exakter positioniert werden kann. Auf der vom Träger abgewandten Seite des Trägertellers liegt die Dichtung bevorzugt flächig auf, was eine exakte Positionierung unterstützt.
  • Die Dichtung kann sich über den äußeren Umfangsrand mittels einer Schürze hinweg erstrecken, wobei die Schürze eine Breite aufweist, die mindestens 10% des maximalen Durchmessers der Dichtung beträgt. Die Schürze erstreckt sich dabei radial nach innen, sodass durch die große Breite der Schürze eine tiefe Aufnahme entsteht, in der der äußere Umfangsrand des Trägertellers verschiebesicher gehalten ist.
  • Die Schürze kann in der Befestigungsstellung, wenn der Befestigungsclip am Träger montiert ist, ganz oder teilweise auf dem Träger aufliegen. Die Hauptdichtwirkung wird jedoch stets durch den hauptsächlichen Anlagebereich der Dichtung aufgebracht, der am radial äußeren Ende der Schürze und somit nahe dem radial äußeren Umfang der Dichtung angeordnet sein kann. Da der Trägerteller in der durch die Schürze gebildeten Aufnahme liegt, befindet sich auch der äußere Umfangsrand des Trägertellers nahe des äußeren Umfangs der Dichtung.
  • Ein innerer Umfangsrand der Schürze kann in der Vormontagestellung vom Trägerteller beabstandet sein. Der bestehen bleibende Spalt kann zur Vereinfachung eines automatisierten Aufsetzens der Dichtung auf den Trägerteller genutzt werden.
  • An ihrem inneren Umfangsrand ist die Schürze bevorzugt auf der dem Trägerteller zugewandten Seite mit einem Wulst versehen, der beispielsweise die Stabilität der Schürze erhöht.
  • Um eine komplette Abdichtung der Öffnung durch die Dichtung zu ermöglichen, hat die Dichtung vorzugsweise eine Durchgangsöffnung, deren innerer Umfangsrand am Spreizelement anliegt. So lässt der Übergang zu einem durch die Öffnung ragenden Schaft des Spreizelements abdichten. Der innere Umfangsrand der Durchgangsöffnung kann mit einem Wulst versehen sein, der insbesondere in der Befestigungsstellung in eine Nut am Schaft des Spreizelements eingreift, um die Dichtwirkung zu erhöhen.
  • Da die Dichtung und der Trägerteller zwei separate Bauteile sind, ist es auf einfache Weise möglich, Dichtung und Trägerteller aus unterschiedlichen Materialien herzustellen. In einer vorteilhaften Materialpaarung besteht die Dichtung aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) und der Trägerteller aus Polyoxymethylen (POM). Die Dichtung lässt sich so aus einem deutlich elastischeren und flexibleren Material fertigen, während für den Trägerteller ein Material mit einer hohen Langzeitstabilität verwendet werden kann, das auch nach jahrelangem Einbau in einem Fahrzeug noch eine ausreichende Anpresskraft auf die Dichtung ausüben kann. Andere vorteilhafte Materialpaarungen liegen im Ermessen des Fachmanns.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Montage einer Dichtung auf einem Trägerteller eines Befestigungsclips, wie er oben beschrieben wurde. Die Dichtung wird dabei von einem Greifer aufgeweitet und über den Trägerteller gestülpt. So lässt sich der Befestigungsclip einfach automatisiert fertigen, ohne dass übermäßige Kräfte auf die Dichtung wirken, bei schneller und positionsgenauer Montage der Dichtung am Trägerteller.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Befestigungsclips;
  • 2 eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen Befestigungsclips in der Befestigungsstellung, montiert an einem Träger;
  • 3 eine schematische Explosionsdarstellung des Rastelements und der Dichtung des erfindungsgemäßen Befestigungsclips;
  • 4 eine schematische Schnittansicht durch die Dichtung des erfindungsgemäßen Befestigungsclips;
  • 5 eine schematische Schnittansicht durch das Rastelement mit daran montierter Dichtung des erfindungsgemäßen Befestigungsclips; und
  • 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus 5.
  • Die Figuren zeigen einen Befestigungsclip 10, der dazu dient, ein hier nicht näher spezifiziertes Bauteil 11 an einem Träger 12 zu fixieren (siehe 2). Das Bauteil ist beispielsweise eine Türverkleidung, während der Träger 12 ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs sein kann.
  • Der Befestigungsclip 10 besteht hier aus einem Rastelement 14, einem Spreizelement 16, einer Dichtung 18, die am Rastelement 14 angeordnet ist, sowie einer Kappe 19, die am Abschluss der Fertigung des Befestigungsclips 10 an einer Spitze des Spreizelements 16 fixiert wird.
  • Das Rastelement 14 besitzt zwei gegenüberliegende Rastarme 20, die in Radialrichtung auseinanderspreizbar sind. Zwischen den Rastarmen 20 ist eine Öffnung 22 ausgebildet, durch die ein Schaft 24 des Spreizelements 16 geschoben ist.
  • Der Befestigungsclip 10 kann eine Vormontagestellung einnehmen, in der sich auch die Rastarme 20 in einer Vormontagestellung befinden, in der sie noch nicht auseinandergespreizt sind und durch eine Öffnung 26 im Träger 12 geschoben werden können. Außerdem kann der Befestigungsclip 10 eine Befestigungsstellung einnehmen, in der der Schaft 24 des Spreizelements 16 weiter zwischen die Rastarme 20 durch die Öffnung 26 geschoben ist und die Rastarme 20 so auseinandergespreizt, dass diese den Rand der Öffnung 26 im Träger 12 hintergreifen und den Befestigungsclip 10 am Träger 12 verrasten (siehe 2).
  • An einem oberen Ende 28 des Spreizelements 16 lässt sich das zu befestigende Bauteil 11 fixieren.
  • Das Rastelement 14 umfasst einen Trägerteller 30, von dem die Rastarme 20 in Axialrichtung A abstehen. Der Trägerteller 30 hat eine Kegelstumpfform, wobei sich der Kegelstumpf hin zu den Rastarmen 20 und im montierten Zustand zum Träger 12 hin öffnet. Der Trägerteller 30 ist umlaufend geschlossen ausgebildet und hat einen freien äußeren, umlaufenden Umfangsrand 32.
  • Die Dichtung 18 hat einen oberen Deckelabschnitt 34 mit einer mittleren Öffnung 36, durch die der Schaft 24 des Spreizelements 16 hindurch ragt. Der innere Umfangsrand 38 der Öffnung 36 ist als Wulst 40 ausgebildet. In der Befestigungsstellung greift der Wulst 40 in eine Nut 42 im Schaft 24 des Spreizelements 16 ein.
  • Am radial äußeren Rand des Deckelabschnitts 34 ist ein umfangsmäßig umlaufender, sich im Wesentlichen in Axialrichtung A erstreckender Randabschnitt 44 vorgesehen, der in eine radial nach innen verlaufende Schürze 46 übergeht. Die Schürze 46 endet an einem radial inneren Umfangsrand 48, an dem ein zum Inneren der Dichtung 18 und im montierten Zustand zum Trägerteller 30 hin gerichteter Wulst 50 ausgebildet ist.
  • Die Schürze 46 hat in diesem Beispiel eine Breite b in Radialrichtung, die zumindest 10 %, insbesondere etwa 10 bis 20 %, des gesamten Durchmessers d der Dichtung 18 beträgt.
  • Der innere Umfangsrand 48 der Schürze 46 inklusive des Wulstes 50 ist in der Vormontagestellung um einen gewissen Spalt 51 von einer Unterseite des Trägertellers 30, die zu den Rastarmen 20 gerichtet ist, beabstandet.
  • Der Zusammenbau des Befestigungsclips 10 erfolgt in diese Ausführungsform automatisiert. Ein (nicht dargestellten) Greifer fasst mit mehreren Armen in den Zwischenraum zwischen der Schürze 46 und dem Deckelabschnitt 34 und spreizt die Dichtung 18 in Radialrichtung auseinander, sodass die Dichtung 18 aufgeweitet wird. In diesem Zustand wird die Dichtung 18 über den Trägerteller 30 des Rastelements 14 gestülpt, wobei der Trägerteller 30 zwischen der Schürze 46 und dem Deckelabschnitt 34 zu liegen kommt. Anschließend wird der Greifer zurückgezogen. Abschließend wird das Spreizelement 16 durch die Öffnung 36 der Dichtung 18 und die Öffnung 22 zwischen den Rastarmen 20 hindurchgeschoben bis in eine Vormontagestellung, in der die Rastarme 20 noch nicht auseinandergespreizt sind. Abschließend wird die Kappe 19 auf die freie Spitze des Spreizelements 16 aufgesteckt.
  • Zur Montage am Träger 12 wird der Befestigungsclip 10 zunächst in dieser Vormontagestellung durch die Öffnung 26 eingeschoben und anschließend das Spreizelement 16 in Axialrichtung A relativ zum Rastelement 14 weiter in das Trägerteil 12 hineingedrückt, wobei es die Rastarme 20 auseinandergespreizt, bis der Befestigungsclip 10 seine Befestigungsstellung erreicht hat und am Träger 12 fixiert ist.
  • In der Vormontagestellung liegt der äußere Umfangsrand 32 des Trägertellers 30 in einer Aufnahme 52, die am Übergang der Schürze 46 zum Randabschnitt 44 der Dichtung 18 ausgebildet ist.
  • Der an den Randabschnitt 44 anschließende Bereich 54 des Deckelabschnitts 34 folgt in seiner Form dem Kegelstumpf des Trägertellers 30, sodass er flächig an einer Außenseite 56 des Trägertellers 30 anliegt. Der äußere Umfangsrand 32 des Trägertellers 30 ist somit von der Dichtung 18 umschlossen.
  • In Axialrichtung A liegt auf der zum Träger 12 gerichteten Seite der Schürze 46 unterhalb des Umfangsrandes 32 des Trägertellers 30 ein Wulst 58, der einen hauptsächlichen Anlagebereich 60 der Dichtung 18 definiert. Der hauptsächliche Anlagebereich 60 kommt zuerst in Kontakt mit dem Träger 12, wenn der Befestigungsclip 10 in die Öffnung 26 eingeschoben wird. Außerdem wirkt hier dauerhaft die höchste Anpresskraft, und der hauptsächliche Anlagebereich 60 bewirkt die hauptsächliche Dichtwirkung gegenüber der Öffnung 26 im Träger 12.
  • Der Wulst 58 befindet sich im radial äußeren Abschnitt der Dichtung 18 und kann unmittelbar radial innen an den Randabschnitt 44 anschließen.
  • Aufgrund der flächigen Anlage des Bereichs 54 der Dichtung 18 am Trägerteller 30 und des festen Sitzes des äußeren Umfangsrandes 32 des Trägertellers 30 in der Aufnahme 52 ist der Wulst 58 bezüglich des äußeren Umfangsrandes 32 weitgehend positionsfest.
  • Beim Übergang von der Montagestellung in die Befestigungsstellung verändert sich die relative Position zwischen dem Wulst 58 und dem äußeren Umfangsrand 32 nicht wesentlich, auch wenn der Trägerteller 30 um ein gewisses Maß auseinandergedrückt wird, sodass sich der Öffnungswinkel des Kegelstumpfs vergrößert. Durch diese Verformung wird eine Vorspannung auf die Schürze 46 und insbesondere den Wulst 58 der Dichtung 18 erzeugt, die eine gleichmäßige, über lange Zeit wirkende Anpresskraft auf den hauptsächlichen Anlagebereich 60 der Dichtung 18 bewirkt.
  • Auch in der Befestigungsstellung liegen der äußere Umfangsrand 32 des Trägerteller 30 und der Wulst 58 der Schürze 46 der Dichtung 18 in Axialrichtung A zumindest im Wesentlichen übereinander. Daher stützt der Trägerteller 30 die Dichtung 18 auf einem Radius r1, der im Wesentlichen mit einem Radius r2 übereinstimmt, auf dem der Wulst 58 und somit der hauptsächliche Anlagebereich 60 liegt.
  • In diesem Beispiel ist die Dichtung 18 aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) hergestellt, während das Rastelement 14 und insbesondere der Trägerteller 30 aus Polyoxymethylen (POM) besteht.

Claims (10)

  1. Befestigungsclip zur Befestigung eines Bauteils (11) an einem Träger (12), mit einem Rastelement (14), das mittels mindestens zweier Rastarme (20) in einer Öffnung (26) des Trägers (12) verriegelt werden kann, und einem Spreizelement (16), das relativ zum Rastelement (14) zwischen einer Vormontagestellung, in der die Rastarme (20) sich in einer Vormontagestellung befinden, und einer Befestigungsstellung verstellt werden kann, in der die Rastarme (20) so gespreizt sind, sodass das Rastelement (14) am Träger (12) verrastet ist, wobei das Rastelement (14) mit einer Dichtung (18) versehen ist und das Rastelement (14) einen Trägerteller (30) aufweist, auf den die Dichtung (18) aufgesetzt ist, und wobei das Rastelement (14) die Dichtung (18) in Axialrichtung (A) auf einem Radius (r1) stützt, der im Wesentlichen dem Radius (r2) eines hauptsächlichen Anlagebereichs (60) entspricht, mit dem die Dichtung (18) am Träger (12) anliegt.
  2. Befestigungsclip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hauptsächliche Anlagebereich (60) der Dichtung (18) mit einem Wulst (58) versehen ist.
  3. Befestigungsclip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerteller (30) eine kegelstumpfartige Form hat.
  4. Befestigungsclip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (18) mit elastischer Vorspannung an einem äußeren Umfangsrand (32) des Trägertellers (30) anliegt.
  5. Befestigungsclip nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (18) sich über den äußeren Umfangsrand (32) mittels einer Schürze (46) hinweg erstreckt, wobei die Schürze (46) eine Breite (b) aufweist, die mindestens 10% des maximalen Durchmessers (d) der Dichtung (18) beträgt.
  6. Befestigungsclip nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer Umfangsrand (48) der Schürze (46) in der Vormontagestellung vom Trägerteller (30) beabstandet ist.
  7. Befestigungsclip nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schürze (46) an ihrem inneren Umfangsrand (48) auf der dem Trägerteller (30) zugewandten Seite mit einem Wulst (50) versehen ist.
  8. Befestigungsclip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (18) eine Durchgangsöffnung (36) hat, deren innerer Umfangsrand (38) am Spreizelement (16) anliegt.
  9. Befestigungsclip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (18) aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) besteht und der Trägerteller (30) aus Polyoxymethylen (POM).
  10. Verfahren zur Montage einer Dichtung (18) auf einem Trägerteller (30) eines Befestigungsclips (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dichtung (18) von einem Greifer aufgeweitet und über den Trägerteller (30) gestülpt wird.
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