DE19930728A1 - Dübel für Flachmaterial - Google Patents

Abstract

Dübel zum Befestigen einer Schraube in einer Durchbohrung eines Flachmaterials, insbesondere eines Blechs, mit einem Dübelkörper, der in die Durchbohrung steckbar ist und der eine in Steckrichtung orientierte Befestigungsbohrung für die Schraube aufweist, wobei der Dübelkörper einen Dichtungskragen als Anschlag beim Stecken aufweist, der sich zur Steckrichtung radial auswärts um den Dübelkörper erstreckt und der eine ringförmige Dichtungsfläche aufweist, die in Steckrichtung orientiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dübel nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Dübels.

Allgemein sind Dübel Verbindungselemente, die in vorgebildete Löcher geschoben oder eingepreßt werden, um zwei Bauteile durch Reibung oder Verkeilung zu verbin­ den.

Zur Befestigung von Schrauben in Bohrungen eines Bauteils sind verschiedene For­ men von Dübeln bekannt, die in Abhängigkeit von der Beschaffenheit und dem Mate­ rial des Bauteils und/oder der Schraube variieren. Für die Befestigung von Schrauben in Durchbohrungen in Flachmaterial, insbesondere in Blech, sind sogenannte Grom­ met bekannt. Diese bestehen üblicherweise aus Kunststoff. Sie werden in die Durch­ bohrung gesteckt, wo sie durch leichten Preßsitz, und/oder durch Widerhaken an ihrer Außenkontur, in der Durchbohrung vorpositioniert werden. Anschließend wird eine Schraube in eine Befestigungsbohrung im Grommet geschraubt, die in Steckrichtung orientiert ist, wobei sich üblicherweise das Gewinde der Schraube in eine ent­ sprechende Kontur der Wanderung der Befestigungsbohrung eingräbt. Dabei weitet die Schraube den in der Bohrung steckenden Grommet oder Dübel, wodurch eine feste reib- und/oder formschlüssige Verbindung mit der Wand der Bohrung entsteht. Unter dem Kopf der Schraube ist dann ein Bauteil, das an der Blech-Oberfläche be­ festigt werden soll, gehalten und über die Schraube und das Grommet fest mit der Blechoberfläche verbunden.

Eine derartige Befestigung findet insbesondere im Automobilbau Anwendung, um zum Beispiel Stoßfängerleisten oder Nummernschild-Träger an der Karosserie zu be­ festigen oder um Radlauf-Schalen im Radkasten anzubringen.

Um Korrosionsschutz zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß durch die Durchboh­ rungen nach der Anbringung des Grommet und der Schraube keine Feuchtigkeit mehr auf die Innenseite des Blechs dringen kann. Dazu werden üblicherweise Dichtungs­ ringe eingesetzt, die mit dem Grommet oder der Durchbohrung vormontiert werden müssen, oder Dichtungsmassen werden vor der Montage des Grommet an geeigneter Stelle aufgebracht. Dies ist insbesondere in der Großserienfertigung im Automobilbau nachteilig, weil jeder zusätzliche Montageschritt, also auch dieses Anbringen von Dichtungen, zusätzliche Kosten verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dübel zum Befestigen einer Schraube in einer Durchbohrung eines Flachmaterials, insbesondere eines Blechs, und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu liefern, der die Durchbohrung bei befestigter Schraube abgedichtet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Dübel mit den in Anspruch 1 formulierten Merkmalen sowie durch Verfahren mit den in Anspruch 9 oder 10 formulierten Schritten gelöst.

Ein Dübel zum Befestigen einer Schraube in einer Durchbohrung eines Flachmate­ rials, insbesondere eines Blechs, hat einen Dübelkörper, der so dimensioniert ist, daß er in die Durchbohrung steckbar ist, und eine in Steckrichtung orientierte Befesti­ gungsbohrung für die Schraube. Vorzugsweise erstreckt sich dementsprechend der Dübelkörper länglich um die Befestigungsbohrung herum und ist vorzugsweise zylin­ drisch, z. B. kreiszylindrisch, oder verjüngt sich etwas zu seiner Spitze hin. Erfin­ dungsgemäß erstreckt sich ein Dichtungskragen radial auswärts um den Dübelkörper herum und dient beim Stecken des Dübels in die Durchbohrung als Anschlag. Der Dichtungskragen weist eine ringförmige, z. B. eine kreisringförmige, Dichtungsfläche auf, die in Steckrichtung orientiert ist und mit der Oberfläche des Randes der Blech- Durchbohrung dichtend zusammenwirkt, wenn der Dichtungskragen dort beim Stecken des Dübels in die Durchbohrung anschlägt. Vorzugsweise ist die Befesti­ gungsbohrung in dem Dübelkörper ein Sackloch, dessen Wand vollflächig ist und integral an die Dichtungsfläche anschließt. Dies bewirkt, daß der Dübel die Durchboh­ rung vollständig dicht verschließt, sobald die Dichtungsfläche vollständig mit den Rand der Durchbohrung abschließt.

Vorzugsweise ist die Dichtungsfläche eine Dichtungslippe, die in Steckrichtung axial von dem Dichtungskragen vorspringt und sich möglichen Unebenheiten auf der Ober­ fläche des Randes der Durchbohrung dichtend anformt. Sie gestattet es auch, den Dübel mit Blechen von in gewissen Grenzen unterschiedlicher Dicke zu verwenden.

Vorzugsweise ist mindestens die Dichtungsfläche des Dichtungskragens aus einem weicheren Kunststoff geformt als der Dübelkörper. Dadurch werden diese beiden Elemente des erfindungsgemäßen Dübels ihrer jeweiligen Aufgabe besonders gut gerecht: der harte Kunststoff des Dübelkörpers kann die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit für eine sichere Verbindung des Blechs mit der Schraube gewährleisten, während der weiche Kunststoff sich flexibel an die Blech-Oberfläche anpassen kann und so besonders gut dichtet.

Vorzugsweise wird ein derartiger Dübel durch ein erfindungsgemäßes Verfahren her­ gestellt, bei dem zunächst der Dübelkörper aus dem ersten, harten Kunststoff in einer ersten Form auf bekannte Weise spritzgegossen wird, der Dübelkörper dann in eine zweite Form eingelegt wird, in der der Dichtungskragen aus dem weichen, zweiten Kunststoff um den Dübelkörper herum spritzgegossen wird. Der zweite Kunststoff ist vorzugsweise ein Elastomer.

Ein erfindungsgemäß alternatives Verfahren sieht vor, den Dübelkörper aus dem ersten, harten Kunststoff mit dem Dichtungskragen aus dem zweiten, weichen Kunst­ stoff in einem entsprechenden bekannten 2-Komponentenwerkzeug einer ent­ sprechenden Spritzgußmaschine gleichzeitig herzustellen.

Der Dübelkörper weist auf seiner Außenkontur vorzugsweise Widerhaken auf, die in Steckrichtung axial vor dem Dichtungskragen gleichmäßig auf dem Umfang des Dichtungskörpers verteilt angeordnet sind und deren Neigung in Steckrichtung flach verläuft, so daß sie beim Hineinstecken des Dübels ohne großen Widerstand durch die Durchbohrung hindurchgleiten, deren andere Flanke aber so steil ist, daß sich der Dübel, z. B. unter der Vorspannung der Dichtlippe, nicht von selbst wieder aus der Durchbohrung herausdrückt. Der Dübel kann erfindungsgemäß auch mehr als einen Satz Widerhaken aufweisen, wobei die Sätze dann unterschiedlich weit von dem Dichtungskragen entfernt angeordnet sind, um den Dübel mit Blechen von noch unter­ schiedlicherer Blechdicke verwenden zu können.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen be­ schrieben.

Fig. 1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dübels.

Fig. 2 zeigt eine ungeschnittene Draufsicht auf den Dübel nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Dübel nach Fig. 1, die entlang B-B in Fig. 1 ge­ schnitten ist.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht nach Fig. 1 ungeschnitten mit einem Blech mit einer Durchgangsbohrung.

Fig. 5 zeigt den Dübel nach Fig. 1 in einer Verschraubung eines Kunststoffteils mit einem Blech.

Fig. 6 zeigt eine räumliche Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Dübels mit mehreren Sätzen Widerhaken für unterschied­ liche Blechdicken.

Fig. 7 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der Spitze eines Dübelkörpers als Aus­ schnitt einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dübels.

Fig. 1 zeigt die geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dübels oder Grommet 2. Der Dübel 2 weist einen länglichen Dübelkörper 4 auf mit einer Befesti­ gungsbohrung 6 für eine Schraube (nicht dargestellt). Der Dübelkörper 4 besteht aus Kunststoff. Die Wand der Befestigungsbohrung 6 hat in Längsrichtung verlaufende Stege, in die sich das Gewinde der Schraube eingräbt, wenn diese in den Dübel 2 ge­ schraubt wird. Alternative Ausgestaltungen der Innenkontur der Befestigungsbohrung sind in allen denkbaren Formen möglich, die zur Verankerung von schraubenartigen oder -ähnlichen Befestigungsmitteln geeignet sind. Auch eine glatte Innenkontur mit z. B. sich konisch in die Bohrung hinein verjüngender zylindrischer Gestalt ist dem­ entsprechend möglich.

Die Befestigungsbohrung 6 ist als Sackloch in dem Dübelkörper 4 ausgebildet, das heißt, der Innenraum der Befestigungsbohrung 6 ist mit Ausnahme ihrer Eintrittsöff­ nung vollständig von dem Dübelkörper 4 umschlossen und weist keine weiteren Per­ forationen auf. An dem Ende, das dem Ende des länglichen Dübelkörpers 4, an dem die Eintrittsöffnung der Befestigungsbohrung 6 ausgebildet ist, gegenüberliegt, ist der Dübelkörper 4 mit einer abgerundeten Spitze 8 versehen. Mit der Spitze 8 voran, wird der Dübel 2 in eine vorgebildete Durchgangsbohrung (20 in Fig. 4) in einem Blech gesteckt. Diese Steckbewegung wird durch einen Dichtungskragen 10 begrenzt, der sich radial auswärts um den Dübelkörper 4 erstreckt. Der Dichtungskragen 10 weist eine kreisringförmige Dichtungsfläche 12 auf, die in Gestalt einer Dichtungslippe 12 axial in Steckrichtung, das heißt in der Fig. 1 nach unten, orientiert ist und vorspringt. Gegen die Dichtungslippe 12 schlägt das Blech 14 an (dies ist mit Bezug auf Fig. 5 erkennbar) wenn der Dübel 2 vollständig in eine Durchgangsbohrung im Blech 14 eingeführt ist. Dabei verformt sich die Dichtungslippe abhängig von der Blechdicke unterschiedlich stark und erlaubt so den erfindungsgemäßen Einsatz des Dübels 2 an Blechen von in gewissen Grenzen unterschiedlicher Dicke.

Die Dichtungslippe 12 besteht aus einem zweiten Kunststoff, der weicher ist als der Kunststoff, aus dem der Dichtungskörper 4 besteht. Dadurch ist die Dichtungslippe 12 flexibler und kann sich besser der Blechoberfläche anformen und dicht mit dem Rand der Durchgangsbohrung im Blech abschließen.

Die Dichtungslippe 12 ist um den Dichtungskörper 4 herum spritzgegossen, so daß das in Fig. 1 dargestellte integrale Bauteil 2 mit Dübelkörper 4 aus festem, steifem Kunststoff für eine feste Verbindung und Dichtungskragen 10 mit Dichtungslippe 12 aus weichem, flexiblem Kunststoff für eine zuverlässige Dichtung entsteht.

Damit beim Spritzgießen des Dichtungskragens 10 um den Dübelkörper 4 herum eine innige Verbindung zwischen den zwei verschiedenen Kunststoffen entsteht, weist der Dübelkörper 4 einem Kragenansatz 16 auf, der sich radial auswärts um den Dübelkör­ per 4 erstreckt und Verankerungskanäle 18 hat, in die der weiche Kunststoff der Dichtungslippe 12 beim Umspritzen der Dichtungslippe 12 um den Dübelkörper 4 hineinfließt und eine großflächige Verankerung des weichen Kunststoffs gewähr­ leistet.

In Fig. 2 ist erkennbar, daß die Verankerungskanäle 18 in dem Kragenansatz 16 des Dichtungskragens 10 an vier Stellen gleichmäßig auf dem Umfang verteilt sind. Außerdem ist erkennbar, daß die Dichtungslippe 12 sich konzentrisch um die Öffnung der Befestigungsbohrung 6 für die Schraube (nicht dargestellt) herum erstreckt. Auch hier wird deutlich, daß bei dichtem Abschluß der Dichtungslippe 12 mit dem Rand ei­ ner Durchgangsbohrung in einem Blech diese Durchgangsbohrung durch den Dübel 2 vollständig abgedichtet ist, weil die Befestigungsbohrung 6, wie schon in Fig. 1 er­ kennbar, als Sackloch ohne weitere Perforation ausgebildet ist, dessen Wand integral an die Dichtungslippe 12 anschließt.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Dübelkörper 4 entlang B-B in Fig. 1 und macht deutlich, daß der Dübelkörper 4 in seinem mittleren Bereich zwischen dem Einsteck- Ende mit der Spitze 8 und dem Ende mit der Eingangsöffnung der Befestigungsboh­ rung 6 zylindrisch - und zwar Quadrat-zylindrisch - ausgebildet ist. Dieser Dübel 2 ist also für eine Durchgangsbohrung in einem Blech mit quadratischer Kontur von ent­ sprechender Kantenlänge vorgesehen. Selbstverständlich kann der Dübel 2 auch für kreisrunde Durchgangsbohrungen in Blechen ausgebildet sein und dementsprechend einen Kreiszylindrischen Dübelkörper 4 aufweisen.

Fig. 4 zeigt den Dübel 2 nach Fig. 1 ungeschnitten, kurz bevor er in eine Durchgangs­ bohrung 20 in einem Blech 14 gesteckt wird. Erkennbar ist die noch nicht verformte Dichtungslippe 12, die bei vollständig eingestecktem Dübel 2 die Anschlags- und Dichtungsfläche bildet, was mit Bezug auf Fig. 5 dargestellt ist.

In Fig. 5 ist der Dübel 2 vollständig in die Durchgangsbohrung im Bereich 14 ge­ steckt, und ein Kunststoffteil 22 ist mit einer Schraube 24, die in die Befestigungsboh­ rung des Dübels 2 geschraubt ist, am Blech 14 befestigt. Aus Fig. 4 wird deutlich, daß das Kunststoffteil 22 von dem Kopf der Schraube 24 nicht direkt auf das Blech 14 sondern gegen die Oberseite des Dichtungskragens 10 des Dübels 2 gedrückt wird, was den zusätzlichen Vorteil der Schwingungsentkopplung zwischen dem Blech 14 und dem Kunststoffteil 22 bei einer Verbindung mittels des erfindungsgemäßen Dübels 2 bietet.

Ferner ist mit Bezug auf Fig. 5 erkennbar, daß Widerhaken 26, die auf der Außen­ kontur des Dübelkörpers 4 in Steckrichtung vor dem Dichtungskragen 10 gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordnet sind, den Dübel 2 beim Vorpositionieren in der Durchbohrung des Blechs 14 halten und verhindern, daß der Dübel 2 unter der Vor­ spannung der verformten Dichtungslippe 12 aus der Vorpositionierung herausgedrückt wird. Die Widerhaken 26 weisen dazu eine in Steckrichtung flach verlaufende Flanke auf, so daß die Widerhaken 26 beim Hineinstecken des Dübels durch die Durchboh­ rung ohne großen Widerstand hindurchgleiten. Die andere Flanke der Widerhaken 26 dagegen ist so steil, daß sie mit dem Rand der Durchbohrung verriegelnd zusammen­ wirkt und den Dübel 2 gegen ein Herausziehen aus der Durchbohrung sperrt.

Um die Blechdicke weiter variieren zu können, als es die Elastizität der Dichtlippe zuläßt, kann entsprechend Fig. 6 der Dübel 2 in einer Ausgestaltung der Erfindung auch mehr als einen Satz Widerhaken 26 aufweisen, wobei die Sätze unterschiedlich weit von dem Dichtungskragen 10 entfernt angeordnet sind. Der Dübel wird dann so­ weit in die vorgebildete Bohrung im Blech gesteckt, bis die Dichtlippe 12 vollständig und leicht vorgespannt gegen die Blechoberseite (nicht dargestellt) anliegt, wobei derjenige Satz Widerhaken 26 mit der Unterseite der Bohrung (nicht dargestellt) in Eingriff kommt, dessen Abstand zur Dichtlippenunterseite der Blechdicke entspricht. In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform wird jeder der insgesamt drei Sätze Widerhaken 26 jeweils von einem Paar Widerhaken gebildet, von denen in der darge­ stellten Ansicht jeweils nur ein Widerhaken erkennbar ist, während der zugehörige andere auf der gegenüberliegenden Seite des quadrat-zylindrischen Dübelkörpers 4 verdeckt angeordnet ist. Das Paar Widerhaken 26, das dem Dichtungskragen 10 am nächsten ist, befindet sich auf den beiden in dieser Perspektive seitlichen Flächen des Quadrat-zylindrischen Dübelkörpers 4, das Paar Widerhaken 26, das von dem Dich­ tungskragen 10 am weitesten entfernt ist, befindet sich auf der vorderen und hinteren Fläche des Quadrat-zylindrischen Dübelkörpers 4, und das Paar Widerhaken 26 mit dem mittleren Abstand zum Dichtungskragen 10 ist auf einen sich diagonal gegen­ überliegenden Kanten 28 zwischen diesen Flächenpaaren angeordnet. Die Widerhaken 26 dieses Paares mit dem mittleren Abstand zum Dichtungskragen 10 sind zur leichte­ ren Einfederung beim Hindurchstecken durch die Bohrung im Blech hinterschnitten.

Auch das andere Kantenpaar 30 könnte ein weiteres Paar Widerhaken mit einem noch anderen Abstand zum Dichtungskragen aufweisen, um den möglichen Blechdicken­ bereich noch zu erweitern.

Entsprechend Fig. 7 weist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Dübelkörper 4 an seiner abgerundeten Spitze 8 Schwächungslinien 32 auf, die den Dübelkörper aber nicht perforieren. Diese dienen dazu, die Spitze 8 bei (z. B. ver­ sehentlicher) Verwendung einer zu langen Schraube, die also mit Bezug auf Fig. 5 bei einer Befestigung mit dem Dübel 4 durch die Spitze 8 hindurch ragt, kontrolliert reißen zu lassen, so daß die Rißkanten dichtend gegen die dort hindurchdringende Schraube anliegen können.

Claims (10)

1. Dübel zum Befestigen einer Schraube (24) in einer Durchbohrung (20) eines Flachmaterials, insbesondere eines Blechs (14), mit einem Dübelkörper (4), der in die Durchbohrung steckbar ist und der eine in Steckrichtung orientierte Befesti­ gungsbohrung (6) für die Schraube aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelkörper (4) einen Dichtungskragen (10) als Anschlag beim Stecken aufweist, der sich zur Steckrichtung radial auswärts um den Dübelkörper erstreckt und der eine ringförmige Dichtungsfläche (12) aufweist, die in Steckrichtung orientiert ist.

2. Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelkörper (4) aus ei­ nem ersten Kunststoff und mindestens die Dichtungsfläche (12) des Dichtungs­ kragens (10) aus einem zweiten, weicheren Kunststoff geformt ist.

3. Dübel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kunststoff ein Elastomer ist.

4. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich­ tungsfläche eine Dichtungslippe (12) ist, die in Steckrichtung axial von dem Dichtungskragen (10) vorspringt.

5. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbohrung (6) ein Sackloch ist, dessen Wand vollflächig ist und integral an die Dichtungsfläche (12) anschließt.

6. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß der Dübel­ körper (4) Widerhaken (24) aufweist, die in Steckrichtung durchlassen und gegen die Steckrichtung sperren.

7. Dübel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelkörper (4) Sätze von Widerhaken (24) aufweist, die von der Dichtungsfläche (12) unterschiedlich beabstandet sind.

8. Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (8) des Dübelkörpers (4) Schwächungslinien (32) aufweist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Dübels (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 mit den Schritten:

• 1. Spritzgießen des Dübelkörpers (4) aus dem ersten Kunststoff in einer ersten Form.
• 2. Einlegen des Dübelkörpers (4) in eine zweite Form.
• 3. Spritzgießen des Dichtungskragens (10) aus dem zweiten Kunststoff um den Dübelkörper (4) herum in der zweiten Form.

10. Verfahren zur Herstellung eines Dübels (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 mit dem Schritt:

• - Gleichzeitiges Spritzgießen des Dübelkörpers (4) aus dem ersten Kunststoff in einem ersten Formbereich einer Spritzgußform sowie des Dichtungs­ kragens (10) aus dem zweiten Kunststoff um den Dübelkörper (4) herum in einem zweiten Formbereich einer Spritzgußform.