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Erfindungsgemäß ist ein Verschlussstopfen zum Verschließen von Durchgangsöffnungen in Bauteilen, insbesondere in Bauteilen von Kraftfahrzeugen, vorgesehen.
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Bei Elektrofahrzeugen sind die Batterien über den Unterboden (oberhalb der Batterien bzw. Akkumulatoren) (und/oder ein Batteriegehäuse) vom Fahrgastraum getrennt. Im Unterboden sind zumindest eine oder mehrere Öffnungen ausgebildet, die mittels entsprechender Verschlussstopfen verschlossen werden.
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Insbesondere in Fahrzeugkarosserien sind eine Vielzahl von Löchern und Durchbrechungen vorgesehen, um Fahrzeughohlräume, wie zum Beispiel die Schweller, von außen zugänglich zu machen, insbesondere zugänglich zu machen für den Zutritt von Korrosionsschutz-mittel.
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Bereits früh in der Herstellung eines Kraftfahrzeuges wird üblicherweise die Karosserie als Ganzes einer Phosphatierung in einem Phosphatierbad unterzogen. Anschließend erfolgt eine Waschung in einem Reinigungsbad und anschließend üblicherweise eine kataphoretische Tauchlackierung.
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Für all diese Prozesse ist es notwendig, dass die entsprechenden Flüssigkeiten sich auch in die Hohlräume einer Karosserie gelangen. Hierfür besitzt die Karosserie Öffnungen und insbesondere Löcher, die anschließend verschlossen werden sollen, um den Zutritt von Schmutz und Flüssigkeiten zu verhindern.
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Darüber hinaus besitzen Fahrzeugkarosserien auch Löcher, die dazu dienen, den Produktionsprozess einer Ausrichtung einzelner Karosseriebauteile bis zu deren Integration in die Gesamtkarosserie zu bewerkstelligen.
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Die bekannten Löcher bzw. Öffnungen werden üblicherweise mit gummielasitischen Stopfen verschlossen. Übliche gummielastische Stopfen besitzen hierfür einen zentralen Hohl-raum in Form eines flachbecherförmigen oder napfförmigen Bereich, der von einer ersten Seitenwandung begrenzt wird und einer diesen Bereich übliche erste einseitig abschließende Wandung.
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Von einem dem Abschluss gegenüberliegenden Ende der Seitenwandungen gehen üblicherweise schräg nach außen verlaufende zweite Wandungen ab, die zum Beispiel bis zur Höhe des Abschlusses zurückreichen, so dass dieser Wandungsbereich im Querschnitt in etwa V-förmig ausgebildet ist und in der Draufsicht von der Bodenseite her einer Ringnut entspricht. Von einem freien Ende der äußeren Wandung geht üblicherweise nach außen eine umlaufende Lippe ab, welche im eingesteckten Zustand auf einem Karosserie-blech aufliegt, während die im Querschnitt V-förmige umlaufende Wandung das Loch durchgreift. Um eine Verankerung zu erzielen, kann an der äußeren Wandung noch eine nach außen vorstehende, im Querschnitt ring- oder pfeilartige Stufe bzw. ein Rastelement vorgesehen sein, welche das Herausrutschen aus der Öffnung verhindert.
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Aus der
US 6,319,436 B1 ist ein Verschlussstopfen für das Verschließen einer Öffnung in einer ebenen Fläche bekannt mit einer Mehrzahl von Rückhaltehaken und einer umlaufenden Dichtung, wobei von einer Unterseite einer Querfläche des Stopfens Rippen abgehen, die als Führungselemente beim Einstecken des Stopfens ausgebildet sind. Der Stopfen ist hierbei aus einem Hartplastik ausgebildet.
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Aus der
JP 61-59067 ist ein Stopfen zum Verschließen von Löchern in ebenen Gegenständen bekannt, wobei dieser Stopfen aus einem elastischen Material ausgebildet ist, und eine erste innere umlaufende Wandung besitzt, welche in einer Ausführungsform außenseitig eine umlaufende Stufe besitzt und eine mit dieser zusammenwirkende Lippe und mit diesen Mitteln dementsprechend ein Loch verschließen kann. Darüber hinaus kann der Stopfen im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sein mit einer oberseitigen umlaufenden V-Nut in welcher vier Rippen ausgebildet sind.
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Aus der
US 2015/0135598 A1 ist ein gummielastischer Stopfen bekannt, welcher aus einer umlaufenden Wandung und einer aus dieser ausgebildeten oberseitigen Lippe besteht, wobei eine innere, kuppelartige Erhöhung an einer inneren umlaufenden Fläche der Wan-dung angeordnet ist, wobei das Dach der kuppelartigen Erhöhung mit Rippen ausgebildet ist.
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In der
EP 2 810 855 A1 ist ein Dichtstopfen zur Abdichtung einer Öffnung in einem Bauteil offenbart. Dieser weist einen im Wesentlichen ringförmigen oder zylindrischen Schaft auf, der durch Rippen, die nach außen offen und hohl sind, unterbrochen ist. Weiterhin ist am Schaft eine konusförmig ausgebildete Lippe vorgesehen, wobei an der Lippe zumindest eine flexible Faltzone vorgesehen ist, die derart reversibel faltbar ist, dass in einem gefalteten Zustand der Faltzone der Umfang der Lippe im Bereich der Faltzone und/oder eines Randes der Lippe reduziert ist.
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Aus der
EP 2 781 806 A1 geht ein Stöpsel zum Verschließen von Öffnungen hervor. Dieser Stöpsel umfasst eine radial umlaufende Seitenwandung sowie eine an die Seitenwandung angeformte Dichtfläche, wobei im Bereich zwischen der umlaufenden Seitenwandung Streben vorgesehen sein können. Hierbei kann gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass die Streben sich bis zu einem konzentrisch zur umlaufenden Seitenwandung angeordneten kreisringförmigen Element erstrecken oder es ist vorgesehen, dass die Streben im Bereich einer in einer Oberwandung des Stopfens ausgebildeten zentralen Betätigungsmulde enden.
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In der
DE 201 07 612 U1 ist ein Verschlussdeckel zum Verschließen einer Öffnung offen-bart. Dieser Verschlussdeckel umfasst einen Grundkörper mit einem umlaufenden Bund, der in eine sich gegen eine Seite eines Trägers anliegende elastische Lippe übergeht. Dieser Verschlussdeckel kann Streben aufweisen, die sich nicht von einer Seite des Bundes bzw. einer radial umlaufenden Seitenwandung zur anderen erstrecken. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Verschlussdeckel eine gitterartige Versteifungsstruktur aufweisen, wobei entsprechende Zwischenräume der gitterartigen Versteifungsstruktur mit PVC ausgeschäumt sind.
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Aus der
EP 2 873 894 A1 geht ein Verschlussstopfen zum Verschließen einer Öffnung hervor. Dieser umfasst einen ringförmigen Dichtabschnitt und einen Spreizabschnitt, der einstückig mit dem Dichtabschnitt ausgeführt ist. Auch dieser Verschlussstopfen kann Streben aufweisen, die in etwa im Zentrum des Verschlussstopfens von einem konzentrisch zum ringförmigen Dichtabschnitt angeordneten Element begrenzt sind.
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In der
DE 10 2009 057750 A1 ist eine Vorrichtung zum Einsetzen in eine Öffnung eines Bauteils eines Automobils beschrieben. Hierbei ist an einem Flansch umlaufend ein Heißklebematerial angebracht, welches bei Erwärmung den Flansch abdichtend an einer Bauteiloberfläche anklebt. Die übrigen Bereiche dieser Vorrichtung sind aus einem anderen Kunststoff ausgebildet, wobei diese Vorrichtung mittels eines 2-Komponenten-Spritzgießverfahrens herstellbar ist.
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Aus der
CN 206 938 651 U geht ein Verschlussstopfen hervor, der mittels eines 2-Komponenten-Spritzgießverfahrens hergestellt ist, wobei ein Dichtabschnitt aus einem Heißklebematerial ausgebildet sein kann und ein Basiskörper aus einer Hartkomponente ausgebildet ist. Der Dichtkörper kann im Verbindungsbereich mit dem Basiskörper ein Oberwandung aufweisen, die durch dünnwandige Streben ausgebildet ist, um den Basis-körper 100 aus der Hartkomponente und den Dichtkörper aus dem Heißklebematerial mittels des 2-Komponenten-Spritzgießverfahrens herzustellen und miteinander zu verbinden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verschlussstopfen zum Verschließen von Durchgangsöffnungen in Bauteilen, insbesondere in Bauteilen von Kraftfahrzeugen, vorzusehen, mit dem sich Durchgangsöffnungen sicher und zuverlässig verschließen lassen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verschlussstopfen zum Verschließen von Durchgangsöffnungen in Bauteilen bereitzustellen, der flexibel einsetzbar ist.
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Zudem besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin einen Verschlussstopfen zum Verschließen von Durchgangsöffnungen in Bauteilen auszubilden, der eine Alternative zu aus dem Stand der Technik bekannten Verschlussstopfen darstellt.
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Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist ein Verschlussstopfen zum Verschließen von Durchgangsöffnungen in Bauteilen, insbesondere in Bauteilen von Kraftfahrzeugen, vorgesehen. Dieser umfasst einen Basiskörper aus einer Hartkomponente mit einer Verschlusswandung zum Abdecken einer Durchgangsöffnung, und
eine Dicht-/Befestigungseinrichtung aus einer Weichkomponente, die sowohl zum Abdichten als auch zum Verbinden mit einer eine Durchgangsöffnung begrenzenden Wandung eines Trägerbauteils ausgebildet ist, wobei der Verschlussstopfen in einer Montagerichtung, die sich orthogonal zu einer eine Durchgangsöffnung begrenzenden Wandung eines Trägerbauteils erstreckt, in eine Durchgangsöffnung einbringbar ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verschlussstopfen wird erstmals eine Vorrichtung aus einer Hartkomponente und einer Weichkomponente bereitgestellt, bei der die Weichkomponente sowohl zum Verbinden mit einem Trägerbauteil als auch zum Abdichten gegenüber einem solchen Trägerbauteil ausgebildet ist.
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Der Verschlussstopfen ist somit frei von Rastmitteln bzw. weist keine Rastmittel auf, die aus der Hartkomponente ausgebildet sind. Dadurch ergeben sich für einen Benutzer geringere Montagekräfte, da lediglich die Weichkomponente zum Verbinden mit einem Bauteil verformt werden muss.
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Insbesondere sind mittels des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens unterschiedliche Blechdicken abdeckbar. Das bedeutet, ein erfindungsgemäßer Verschlussstopfen kann zum Verschließen von Durchgangsöffnungen in Bauteilen mit unterschiedlicher Materialstärke bzw. Blechdicke verwendet werden. Der erfindungsgemäße Verschlussstopfen ist derart ausgebildet, dass mit einem einzigen Verschlusstopfen Öffnungen in Trägerbauteilen mit unterschiedliche Blechdicken von zumindest in etwa 0,2 mm bzw. bzw. 0,4 mm bzw. 0,6 mm bzw. 0,8 mm bis in etwa 1,5 mm bzw. 2 mm bzw. 2,5 mm bzw. 3 mm bzw. 3,5 mm bzw. 4 mm abdeckbar bzw. verschließbar sind.
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Da die Verschlusswandung des Basiskörpers aus einer Hartkomponente ausgebildet ist und der Verschlussstopfen über die Weichkomponente abdichtend mit einem Bauteil verbunden ist, ist der erfindungsgemäße Verschlussstopfen auch beständiger bei Alterungs- und Umwelttests.
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Die bauliche Ausgestaltung der Verschlusswandung verhindert zudem ein sogenanntes „Absinken“ bzw. „Durchdrücken“ bei den entsprechenden Tests. Dies wird im Folgenden noch detailliert beschrieben.
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Weiterhin zeichnet sich der erfindungsgemäße Verschlussstopfen durch geringere Produktionskosten bei der Herstellung mittels eines Spritzgießverfahrens aus, da ein solches Spritzgießverfahren aufgrund der baulichen Ausgestaltung des Verschlussstopfens ohne die Verwendung von Schiebereinrichtungen herstellbar ist.
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Der erfindungsgemäße Verschlussstopfen ist daher äußerst einfach aufgebaut und kostengünstig in der Herstellung.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens besteht darin, dass die Verbindung über die Weichkomponente mit einem Bauteil ein wesentlichen geringeren Bauraum benötigt. Somit ist der Verschlussstopfen kompakt ausgebildet und weist nur einen geringen Bauraumbedarf auf.
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Der Basiskörper kann eine in etwa orthogonal zur Verschlusswandung angeordnete und radial umlaufende erste Verbindungswandung zum Verbinden mit der Dicht-/Befestigungseinrichtung aufweisen.
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In der ersten Verbindungswandung können radial umlaufend und vorzugsweise gleich beabstandet voneinander angeordnete, und sich in radialer Richtung nach innen erstreckende erste Formschlussausnehmungen zum Verbinden mit korrespondierend ausgebildeten ersten Formschlusselementen der Dicht-/Befestigungseinrichtung ausgebildet sein.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verschlussstopfen werden die Vorteile eines 1K-Verschlussstopfens und eines 2K- Verschlussstopfens miteinander kombiniert. Insbesondere wird dabei der synergistische Effekt der Weichkomponente in Verbindung mit einer Hartkomponente ausgenutzt, dass diese sowohl zum Abdichten als auch zum Verbinden mit einem Trägerbauteil verwendet wird.
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1K Verschlusselemente aus weichen Materialien neigen bei großen Öffnungen, aufgrund ihrer Flexibilität und Verformbarkeit, dazu, durch die Öffnung „hindurch“ gedrückt werden zu können und somit auch geringe Haltekräfte bei großen Öffnungen besitzen.
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Hierfür sind 2K Verschlusselemente vorteilhafter, um o.g. Problematik zu beheben, jedoch steigt mit der Anzahl der Rastmittel an der Hartkomponente auch die Montagekraft des Verschlusselements, da eine umlaufende Dichtung gleichmäßig mit spezifischer Kraft an die Oberseite der Öffnung gedrückt werden muss. Dies behebt die neue Erfindung zudem.
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Über die ersten Formschlussausnehmungen ist die Dicht-/Befestigungseinrichtung formschlüssig mit dem Basiskörper verbindbar.
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Die ersten Formschlussausnehmungen halten die Dicht-/Befestigungseinrichtung bzw. beaufschlagen diese mit einer radial nach innen wirkenden Kraft, sodass die Dicht-/Befestigungseinrichtung nicht in radialer Richtung nach außen vom Basiskörper getrennt werden kann.
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In einem äußeren Rand der Verschlusswandung können radial umlaufend und vorzugsweise gleich beabstandet voneinander angeordnete, und sich entgegen der Montagerichtung erstreckende zweite Formschlussausnehmungen zum Verbinden mit korrespondierend ausgebildeten zweiten Formschlusselementen der Dicht-/Befestigungseinrichtung ausgebildet sein.
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Vorzugsweise kann die radial umlaufende erste Verbindungswandung bezüglich einer radial umlaufenden äußeren Kante der Basiswandung in radialer Richtung nach innen zurückversetzt sein.
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Sowohl die ersten als auch die zweiten Formschlussausnehmungen können im Querschnitt in etwa T-förmig, pilzförmig oder konisch bzw. konvex ausgebildet sein.
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Mittels der zweiten Formschlussausnehmungen wird die Dicht-/Befestigungseinrichtung mit einer entgegen der Montagerichtung wirkenden Kraft beaufschlagt, sodass die Dicht-/Befestigungseinrichtung nicht vom Basiskörper getrennt werden kann.
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Zusätzlich zur formschlüssigen Verbindung der Dicht-/Befestigungseinrichtung mit dem Basiskörper über die ersten und die zweiten Formschlussausnehmungen bzw. die entsprechend korrespondierend ausgebildeten ersten und zweiten Formschlusselemente der Dicht-/Befestigungseinrichtung kann die Dicht-/Befestigungseinrichtung mit dem Basiskörper auch chemisch bzw. stoff- bzw. materialschlüssig verbunden sein.
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Die Formschlussausnehmungen weisen grundsätzlich einen konstanten Querschnitt in Montagerichtung auf, der ein einfaches Entformen bei der Herstellung des Verschlussstopfens mittels eines Spritzgießverfahrens ermöglicht. Weiterhin können die Formschlussausnehmungen einen kreisförmigen, einen elliptischen oder einen vieleckigen Querschnitt aufweisen.
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Der Basiskörper ist aus einer Hartkomponente ausgebildet. Die Hartkomponente kann vorzugsweise aus PP (Polypropylen) oder beispielsweise auch aus PBT (Polybutylenterephthalat), PA (Polyamid) oder POM (Polyoxymethylen) oder aus einem vergleichbaren Werkstoff hergestellt sein.
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Die Dicht-/Befestigungseinrichtung ist aus einer Weichkomponente ausgebildet. Die Weichkomponente kann vorzugsweise aus TPV (Thermoplastische Vulkanisate) oder beispielsweise auch aus TPE-S (auf Styrolblockcopolymeren basierendes thermoplastisches Elastomer) oder TPU (Thermoplastisches Polyurethan) oder aus einem vergleichbaren Werkstoff hergestellt sein.
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Weiterhin hat sich eine Materialkombination aus PP und TPV als vorteilhaft erwiesen, da diese eine besonders gute chemische Haftung bzw. Bindung zwischen der Hartkomponente und der Weichkomponente ermöglicht. Insbesondere kann bei dieser (aber auch bei anderen) Materialkombinationen auf Formschlussausnehmungen verzichtet werden.
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Grundsätzlich bewirken die Formschlussausnehmungen eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen der Hartkomponente und der Weichkomponente. Sie sind jedoch für einen erfindungsgemäßen Verschlussstopfen nicht zwingend erforderlich, sondern optional.
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Die Dicht-/Befestigungseinrichtung kann umlaufend der Kontur einer Durchgangsöffnung, bspw. kreisringförmig, ausgebildet sein und eine zweite Verbindungswandung zum Verbinden mit dem Basiskörper aufweisen, wobei an der zweiten Verbindungswandung sich in radialer Richtung nach innen erstreckende und korrespondierend zum ersten Formschlussausnehmung ausgebildete erste Formschlusselemente, und/oder
sich entgegen der Montagerichtung erstreckende und korrespondierend zu den zweiten Formschlussausnehmungen ausgebildete zweite Formschlusselemente angeformt sein können, sodass die Dicht-/Befestigungseinrichtung formschlüssig mit dem Basiskörper verbunden ist. Die erste und die zweite Verbindungswandung erstrecken sich in etwa in Montagerichtung und sind insbesondere in etwa konzentrisch zueinander angeordnet.
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Durch die Verbindung der Dicht-/Befestigungseinrichtung mit dem Basiskörper über die ersten und zweiten Formschlussausnehmungen und die korrespondierend ausgebildeten ersten und zweiten Formschlusselemente wird eine sichere und dichte Verbindung zwischen der Dicht-/Befestigungseinrichtung und dem Basiskörper ausgebildet.
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Die Dicht-/Befestigungseinrichtung kann auch eine andere Form, entsprechend einer Geometrie einer zu verschließenden Öffnung bzw. Durchgangsöffnung, aufweisen und daher auch oval, elliptisch (um ein Langloch zu Verschließen) oder vieleckig oder rechteckförmig ausgebildet sein. Prinzipiell kann der Verschlusstopfen ein beliebige Form aufweisen, um entsprechend im Querschnitt korrespondierend ausgebildete Öffnungen abzudichten. Das bedeutet die Geometrie folgt umlaufend der Kontur einer zu verschließenden Durchgangsöffnung eines Trägerbauteils.
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Für alle genannten Formen sind alle Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bspw. hinsichtlich der ersten und zweiten Verbindungswandung sowie den damit verbunden technischen Wirkungen und Vorteilen ebenfalls vorgesehen.
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Die Dicht-/Befestigungseinrichtung kann eine Abdichtwandung aufweisen, die durch eine radial umlaufende äußere Mantelwandung des Verschlussstopfens zum Abdichten gegenüber einer inneren Mantelwandung einer Durchgangsöffnung eines Bauteils ausgebildet ist.
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Die Abdichtwandung erzeugt zudem eine in radialer Richtung nach außen wirkende Kraft, sodass der Verschlusstopfen in einer Durchgangsöffnung eines Bauteils abdichtend gehalten wird.
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Die Abdichtwandung kann vorzugsweise mit einem in Montagerichtung vorne liegenden Bereich mit der zweiten Verbindungswandung derart verbunden sein, dass die zweite Verbindungswandung und die Abdichtwandung eine in etwa U- oder V-förmig ausgebildet Ringnut begrenzen.
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Durch das Vorsehen der Abdichtwandung, die als eine radial umlaufende äußere Mantelwandung des Verschlussstopfens ausgebildet wird, ist eine Abdichtung gegenüber einer inneren Mantelwandung einer Durchgangsöffnung eines Bauteils möglich.
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Dies ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, dass bei entsprechenden Umwelt- und/oder Alterungstests bzw. bei einer Belastung des Verschlussstopfens mit einer in Montagerichtung wirkenden Kraft kein Durchfallen der Verschlusswandung möglich ist, da dann die äußere Mantelwandung mit einer höheren Kraft bzw. einem stärkeren Anpressdruck auf die innere Mantelwandung des Bauteils gedrückt wird und auf diese Weise die abdichtende Wirkung vergrößert wird.
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An einem entgegen der Montagerichtung liegenden Bereich der Abdeckwandung kann eine radial umlaufende Lippe bzw. eine Anschlagwandung zum Anliegen an einer eine Durchgangsöffnung eines Bauteils begrenzenden Oberfläche eines Bauteils angeformt sein.
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Durch diese Anschlagwandung wird eine Bewegung des Verschlussstopfens in Montagerichtung begrenzt und ein Durchdrücken durch eine Durchgangsöffnung eines Trägerbauteils verhindert.
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Die Lippe könnte zusätzlich zur Abdichtung gegenüber einer inneren Mantelwandung einer Durchgangsöffnung eines Bauteils als Dichtlippe ausgebildet sein, um eine zweite Abdichtung gegenüber einem eine Durchgangsöffnung begrenzenden Oberfläche des Bauteils zu realisieren und somit zusätzlich eine Abdichtung gegenüber einer Bauteiloberfläche. Eine derartige Ausgestaltung ist jedoch nicht bevorzugt.
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Eine solche doppelte Abdichtung ist wesentlich dichter als eine einfache Abdichtung von Verschlussstopfen und schützt somit sicher und zuverlässig gegen ein Eindringen von Flüssigkeit.
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Auch die Abdichtung des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens wirkt sich positiv auf die Ergebnisse bei entsprechenden Umwelt- und/oder Alterungstests aus.
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An der Abdichtwandung kann eine radial umlaufende angeordnete und sich in radialer Richtung nach außen erstreckende Radialwandung angeformt sein.
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Diese Radialwandung ermöglich eine einfachere Demontage des Verschlusstopfens, da sie ein geordnetes bzw. gesteuertes Wölben der Weichkomponente in diesem Bereich ermöglicht.
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Über die Radialwandung lässt sich der erfindungsgemäße Verschlussstopfen somit auf einfache Weise aus einer Durchgangsöffnung eines Bauteils lösen bzw. demontieren.
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Die Radialwandung kann nicht bevorzugt auch als Rastwandung mit einer entsprechenden Rastkante zum Hintergreifen eines die Durchgangsöffnung begrenzenden Abschnitts eines Bauteils ausgebildet sein.
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Durch die radial umlaufende Rastwandung wird ein auf den Verschlussstopfen wirkender Druck radial umlaufend und gleichmäßig verteilt. Dies ist bei Vorrichtungen mit Rastelementen aus einer Hartkomponente zumeist nicht gegeben bzw. nicht möglich, da die Rastelemente herstellungsbedingt meistens nicht radial umlaufend und gleich beabstandet voneinander angeordnet sind, sondern meistens Fehlstellen vorhanden sind, an denen keine Rastelemente vorgesehen sind.
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Die Abdeckwandung kann, insbesondere entgegen der Montagerichtung, gewölbt bzw. konvex ausgebildet sein.
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Durch eine derart konvex bzw. bauchig bzw. kugelsegmentförmige bzw. gewölbte Ausbildung der Abdeckwandung wird eine Durchbiegung der Abdeckwandung des Basiskörpers, insbesondere bei Alterungs- und/oder Umwelttests sicher und zuverlässig verhindert. Ein entsprechendes „Sinkverhalten“ (Sink behaviour) findet bei dem erfindungsgemäßen Verschlussstopfen nicht bzw. nur in äußerst geringer Form statt und ein Durchdrücken wird verhindert.
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Eine automatisierte Montage des Verschlussstopfens ist generell möglich. Die bauchige Form erleichtert jedoch die Montage, da beim Einsetzen des Stopfens geringfügig „überdrückt“ werden muss. Zudem ist dies haptisch vorteilhaft.
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Insbesondere vereinfacht die bauchige Ausgestaltung der Abdeckwandung eine automatisierte Montage des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens.
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Alternativ ist auch eine ebenflächige Ausgestaltung der Deckwandung möglich, sodass sich diese in etwa orthogonal zur Montagerichtung erstreckt.
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Je nach Materialkombination der Hartkomponente und der Weichkomponente kann eine Wölbung der Abdeckwandung erforderlich sein um auch entsprechende Alterungstests zu bestehen.
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Die Abdeckwandung kann, vorzugsweise auf einer in Montagerichtung weisenden Verschlussseite Versteifungselemente bzw. -strukturen aufweisen.
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Diese Versteifungselemente können als, radial umlaufend und gleich beabstandet voneinander angeordnete, insbesondere speichenartig ausgebildete, Aussteifungsrippen ausgebildet sein.
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Durch die Versteifungsstruktur Versteifungselemente weist der Verschlussstopfen eine erhöhte Stabilität auf, zudem wird das Sinkverhalten, wie vorstehend bei der gebogenen Oberfläche beschrieben, erheblich verbessert und in Durchdrücken verhindert.
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Alternativ können die Versteifungselemente durch eine Wabenstruktur oder eine oder mehrere, insbesondere konzentrisch zueinander angeordnete Versteifungsringe ausgebildet sein.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen Verschlussstopfens vorgesehen, wobei der Verschlussstopfen mittels eines 2-Komponenten-Spritzgießverfahrens hergestellt ist.
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Mittels eines solchen Spritzgießverfahrens lässt sich der erfindungsgemäße Verschlussstopfen auf einfache Weise kostengünstig herstellen.
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Dies liegt insbesondere daran, dass das Verfahren ohne die Verwendung von Schiebereinrichtungen ausführbar ist bzw. die entsprechende Herstellung schieberfrei erfolgen kann.
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Der erfindungsgemäße Verschlussstopfen wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Diese zeigen in:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verschlussstopfens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ohne Formschlussausnehmungen,
- 2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verschlussstopfens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
- Firgur3 eine Draufsicht von oben auf eine Deckseite des Verschlussstopfens,
- Firgur4 eine Draufsicht von unten auf eine Verschlussseite des Verschlussstopfens,
- 5 eine seitlich geschnittene Darstellung des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens,
- 6 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verschlussstopfens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit Formschlussausnehmungen,
- 7 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verschlussstopfens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
- Firgur8 eine Draufsicht von oben auf eine Deckseite des Verschlussstopfens,
- Firgur9 eine Draufsicht von unten auf eine Verschlussseite des Verschlussstopfens,
- 10 eine seitlich geschnittene Darstellung des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens,
- 11 eine seitlich geschnittene Darstellung des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens in einem in einer Durchgangsöffnung eines Bauteils montierten Zustand, und
- 12 eine Detailansicht von 11.
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Erfindungsgemäß ist ein Verschlussstopfen 1 zum Verschließen von Durchgangsöffnungen in Bauteilen, insbesondere in Bauteilen von Kraftfahrzeugen, vorgesehen. Dieser umfasst einen Basiskörper 2, und eine damit verbundene Dicht-/Befestigungseinrichtung 3. Der erfindungsgemäße Verschlussstopfen wird im Folgenden anhand eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels näher beschrieben (1 bis 5 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und 6 bis 12 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel). Beide Ausführungsbeispiele weisen, sofern nichts anderes beschrieben ist, die gleichen technischen Merkmale auf.
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Der Basiskörper 2 ist aus einer Hartkomponente ausgebildet. Die Hartkomponente ist vorzugsweise aus PP ausgebildet und kann alternativ beispielsweise auch aus PBT, PA oder POM oder aus einem vergleichbaren Werkstoff hergestellt sein.
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Der Verschlussstopfen 1 ist zum Einbringen in eine Durchgangsöffnung eines Bauteils in einer Montagerichtung 4 vorgesehen. Unter einer Montagerichtung 4 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Richtung verstanden, die sich orthogonal zu einer eine Durchgangsöffnung eines Bauteils begrenzenden Oberfläche des Bauteils erstreckt.
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Der Basiskörper ist in etwa scheibenförmig ausgebildet, wobei eine sich orthogonal zu einer Axialrichtung 5 erstreckende Verschlusswandung 6 umfasst. Die Verschlusswandung 6 ist zum Abdecken einer Durchgangsöffnung eines Bauteils ausgebildet.
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Insbesondere ist die Verschlusswandung 6 konvex ausgeführt.
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Weiterhin weist die Verschlusswandung 6 eine in Montagerichtung weisende Verschlussseite 7 und eine der Verschlussseite gegenüberliegende Deckseite 8 auf.
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Weiterhin ist an der Verschlusswandung 6 eine sich in Montagerichtung 4 erstreckende radial umlaufende erste Verbindungswandung 9 angeformt.
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Die erste Verbindungswandung 9 ist bezüglich einer radial umlaufenden äußeren Kante der Verschlusswandung in radialer Richtung nach innen zurückversetzt.
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Auf der Verbindungsseite 7 des Basiskörpers 2 sind radial umlaufend und gleich beabstandet voneinander und sich in radialer Richtung nach außen bis hin zur ersten Verbindungswandung 9 erstreckende Versteifungsstreben 10 angeformt.
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Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (6 bis 12) sind an der ersten Verbindungswandung 9 in radialer Richtung nach innen weisende und sich in Axialrichtung erstreckende in etwa halbzylindrisch ausgebildete Formschlusskörper 11 angeformt.
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In den Formschlusskörpern 11 sind sich in radialer Richtung nach innen erstreckende erste Formschlussausnehmungen 12 ausgebildet.
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Die ersten Formschlussausnehmungen 12 sind im Querschnitt bzw. in einer Draufsicht von unten bzw. von oben ballon- bzw. tropfenförmig ausgeformt. Alternativ können die ersten Formschlussausnehmungen 12 auch in etwa T-förmig, pilzförmig oder konisch bzw. konvex ausgebildet sein.
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Zudem sind im radial umlaufenden äußeren Rand ebenfalls gleich beabstandet voneinander angeordnete zweite Formschlussausnehmungen 13 ausgebildet. Die zweiten Formschlussausnehmungen 13 sind im Querschnitt bzw. in einem seitlichen Schnitt in etwa pilzförmig ausgebildet. Alternativ können die zweiten Formschlussausnehmungen 13 analog zu allen Ausführungsformen der ersten Formschlussausnehmungen 12 ausgebildet sein.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind weder erste noch zweite Formschlussausnehmungen 12, 13 vorgesehen (1 bis 5)
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Die Dicht-/Befestigungseinrichtung 3 ist gemäß diesen Ausführungsbeispielen in etwa kreisringförmig ausgebildet.
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Alternativ kann die Verschlussvorrichtung neben einer Kreisform auch elliptisch zum Abdecken von Langlöchern oder vieleckig ausgebildet sein und somit der Kontur einer zu verschließenden Durchgangsöffnung eines Trägerbauteils folgend ausgebildet sein.
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Die Dicht-/Befestigungseinrichtung 3 ist aus einer Weichkomponente ausgebildet. Die Weichkomponente ist vorzugsweise aus TPV ausgebildet und kann beispielsweise auch aus TPE-S oder TPU oder aus einem vergleichbaren Werkstoff hergestellt sein.
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Zum Verbinden mit dem Basiskörper 2 weist die Dicht-/Befestigungseinrichtung 3 eine zweite Verbindungswandung 14 auf. Die zweite Verbindungswandung 14 erstreckt sich ebenfalls in etwa in Montagerichtung 4 und ist konzentrisch zur ersten Verbindungswandung 9 angeordnet.
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An der zweiten Verbindungswandung 14 sind sich in radialer Richtung nach innen erstreckende erste Formschlusselemente 15 angeformt. Die ersten Formschlusselemente 15 sind korrespondierend zu den ersten Formschlussausnehmungen 12 des Basiskörpers ausgebildet.
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Weiterhin sind an der zweiten Verbindungswandung sich entgegen der Montagerichtung 4 bzw. in Axialrichtung 5 erstreckende zweite Formschlusselemente 16 angeformt. Die zweiten Formschlusselemente 16 sind korrespondierend zu den zweiten Formschlussausnehmungen 13 des Basiskörpers 2 ausgebildet.
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Beim ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung von Weich- und Hartkomponente chemisch und/oder materialschlüssig, vorzugsweise bei der Herstellung des Verschlusstopfens mittels eines 2-Komponenten Spritzgießverfahrens.
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Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung von Weich- und Hartkomponente ebenfalls chemisch und/oder materialschlüssig und zudem, formschlüssig über die ersten und zweiten Formschlussausnehmungen 12, 13 und die korrespondierend ausgebildeten ersten und zweiten Formschlusselemente 15, 16, vorzugsweise bei der Herstellung des Verschlusstopfens mittels eines 2-Komponenten Spritzgießverfahrens.
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Die zweite Verbindungswandung 14 bzw. ein in Montagerichtung vorne liegender Bereich der zweiten Verbindungswandung 14 ist mit einer Abdichtwandung 17 verbunden.
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Die Abdichtwandung 17 der Dicht-/Befestigungseinrichtung 3 ist in etwa konzentrisch zur ersten und zur zweiten Verbindungswandung 9, 14 angeordnet und erstreckt sich radial umlaufend in etwa in Montagerichtung 4 bzw. in Axialrichtung 5.
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Die Abdichtwandung erzeugt eine in radialer Richtung nach außen wirkende Kraft, sodass der Verschlusstopfen 1 in einer Durchgangsöffnung eines Bauteils abdichtend gehalten wird.
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An einem in Montagerichtung 4 vorne liegenden Bereich der Abdichtwandung 17 ist eine ebenfalls radial umlaufend ausgebildete und sich in radialer Richtung nach außen erstreckende Radialwandung 18 angeformt.
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Diese Radialwandung 18 ermöglich eine einfachere Demontage des Verschlusstopfens, da sie ein geordnetes bzw. gesteuertes Wölben der Weichkomponente in diesem Bereich ermöglicht.
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Die Radialwandung 18 kann gemäß einem nicht bevorzugten Ausführungsbeispiel auch als Rastwandung ausgebildet sein und eine entsprechende Rastkante 19 bzw. -fläche zum Hintergreifen eines die Durchgangsöffnung begrenzenden Abschnitts eines Bauteils aufweisen.
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Eine radial umlaufende äußere Mantelfläche 20 der Abdichtwandung ist zum abdichtenden Anliegen an einer inneren Mantelwandung einer Durchgangsöffnung eines Bauteils ausgebildet.
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An einem entgegen der Montagerichtung 4 liegenden Ende ist an der Abdichtwandung 17 eine radial umlaufende Lippe 21 bzw. eine Anschlagwandung zum Anliegen an einer eine Durchgangsöffnung eines Bauteils begrenzenden Oberfläche eines Bauteils angeformt.
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Durch die Anschlagwandung wird ein Durchdrücken des Verschlusstopfens 1 durch eine Durchgangsöffnung verhindert, da diese eine Bewegung bzw. Verschiebung des Verschlussstopfens 1 in Montagerichtung 4 begrenzt.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines vorstehend aufgezeigten Verschlussstopfens 1 beschrieben.
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Gemäß einem solchen Verfahren ist der Verschlussstopfen mittels eines 2-Komponenten-Spritzgießverfahrens herstellbar.
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Dieses Verfahren kann in einer Spritzgießvorrichtung ohne Schiebereinrichtungen ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verschlussstopfen
- 2
- Basiskörper
- 3
- Dicht-/Befestigungseinrichtung
- 4
- Montagerichtung
- 5
- Axialrichtung
- 6
- Verschlusswandung
- 7
- Verschlussseite
- 8
- Deckseite
- 9
- Erste Verbindungswandung
- 10
- Versteifungsstreben
- 11
- Formschlusskörper
- 12
- Erste Formschlussausnehmung
- 13
- Zweite Formschlussausnehmung
- 14
- Zweite Verbindungswandung
- 15
- Erstes Formschlusselement
- 16
- Zweites Formschlusselement
- 17
- Abdichtwandung
- 18
- Radialwandung
- 19
- Rastkante
- 20
- Äußere Mantelfläche
- 21
- Anschlagwandung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6319436 B1 [0009]
- JP 61059067 [0010]
- US 2015/0135598 A1 [0011]
- EP 2810855 A1 [0012]
- EP 2781806 A1 [0013]
- DE 20107612 U1 [0014]
- EP 2873894 A1 [0015]
- DE 102009057750 A1 [0016]
- CN 206938651 U [0017]
