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Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement aufweisend einen Stift mit einem Stiftflansch und einem Schaft und eine Hülse mit einem Kopfende, einem Fußende, einem Hülsenflansch und einem die Hülse durchdringenden Loch, das zur Aufnahme des Schafts des Stifts ausgebildet ist, wobei die Hülse einen geschlitzten Bereich mit einem das Loch einengenden Bereich aufweist, welche im Zusammenwirken mit dem Schaft auf einen größeren Durchmesser aufgeweitet sind, wenn der Stift in dem Loch in einer Befestigungsposition angeordnet ist, in welcher der Stiftflansch am Kopfende der Hülse anliegt.
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Ein Befestigungselement der angegebenen Art ist aus
EP 0 682 186 B1 bekannt. Bei dem bekannten Befestigungselement bildet der Hülsenflansch das Kopfende der Hülse und weist auf der der Hülse abgekehrten Seite eine Ausnehmung auf, die in der Befestigungsposition des Stifts den Stiftflansch aufnimmt. Das bekannte Befestigungselement ist dazu bestimmt, plattenförmige Bauteile miteinander zu verbinden, wobei eine zufriedenstellend hohe Verbindungskraft sowohl mit dicken als auch mit dünnen Bauteilen erzielt werden soll. Als Anschlag zur Abstützung von Bauteilen quer zu seiner Längsachse eignet sich das bekannte Befestigungselement nicht, da die ineinander angeordneten Flansche der Hülse und des Stifts keine brauchbaren Abstützflächen zur Verfügung stellen.
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Im Automobilbau besteht häufig die Anforderung, Bauteile sehr genau zueinander zu positionieren und fest miteinander zu verbinden. Um dies zu erreichen, werden häufig mechanisch hochfeste Befestigungselemente verwendet, die unter Zuhilfenahme von maschinellen Werkzeugen beispielsweise durch Schweißen, Nieten oder Schrauben befestigt werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein für solche Zwecke geeignetes Befestigungselement zu schaffen, das einfach zu montieren ist, nach der Montage an einem Bauteil einen festen und spielfreien Sitz ermöglicht und hohe, seitliche Kräfte und Stöße aufnehmen kann. Weiterhin soll das Befestigungselement eine wirksame Abdichtung der Befestigungsstelle an dem Bauteil gewährleisten.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Befestigungselement mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Befestigungselements und bevorzugte Anwendungen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 angegeben.
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Das Befestigungselement weist nach der Erfindung einen Stift mit einem Stiftflansch und einem Schaft und eine Hülse mit einem Kopfende, einem Fußende, einem Hülsenflansch und einem die Hülse durchdringenden Loch auf, das zur Aufnahme des Stiftschafts ausgebildet ist, wobei die Hülse einen geschlitzten Bereich mit einem das Loch einengenden Bereich aufweist, welche Bereiche im Zusammenwirken mit dem Schaft auf einen größeren Durchmesser aufgeweitet sind, wenn der Stift in dem Loch in einer Befestigungsposition angeordnet ist, in welcher der Stiftflansch am Kopfende der Hülse anliegt, wobei der Hülsenflansch in einem Abstand von dem Kopfende der Hülse angeordnet ist und wobei der Stiftflansch einen Kragen aufweist, der den Schaft mit Abstand umgibt und der in der Befestigungsposition des Stifts den sich vom Kopfende bis zum Hülsenflansch erstreckenden Bereich der Hülse eng anliegend außen umgreift.
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Das Befestigungselement nach der Erfindung hat den Vorteil, dass es ohne nennenswerte Kraft durch Einstecken in ein Loch eines Bauteils vormontiert werden kann. Zur Befestigung genügt es, anschließend den Stift in das Loch der Hülse bis in die Befestigungsposition einzudrücken, was entweder von Hand oder mit einem einfachen Handwerkzeug, beispielsweise einem Hammer, leicht möglich ist. Durch das Eindrücken des Stifts werden der geschlitzte und der innerhalb des Lochs eingeengte Bereich auf einen größeren Durchmesser aufgeweitet, wodurch das Befestigungselement spielfrei in dem Loch des Bauteils festgeklemmt und gegen Herausziehen gesichert wird. Bei diesem Vorgang wird das Befestigungselement in dem Loch des Bauteils positionsgenau ausgerichtet, in der Regel zentriert und kann daher ein zweites, an ihm abgestütztes Bauteil gegenüber dem Bauteil, an dem es befestigt ist, genau positionieren. Der Stiftflansch liegt in der Befestigungsposition an der Hülse an und bildet mit seinem Kragen einen Anschlagkopf zur Abstützung und Positionierung eines zweiten Bauteils. Der Anschlagkopf ist durch seine Gestaltung fest und biegesteif an der Hülse und dem Hülsenflansch abgestützt und stellt eine vorteilhaft große Abstützfläche für ein zweites Bauteil in Längs- und in Querrichtung des Befestigungselements zur Verfügung. Auf diese Weise können relativ hohe Kräfte in Längs- und Querrichtung an dem Befestigungselement abgestützt werden. Die Ausbildung des Kragens an dem Stiftflansch bietet weiterhin einen guten Schutz gegen das Eindringen von Wasser in das Loch der Hülse.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Hülsenflansch auf der dem Kopfende zugekehrten Seite eine Ringnut mit sich axial erstreckenden Wänden aufweist und dass in der Befestigungsposition des Stifts der Kragen in die Ringnut eingreift und an den Wänden der Ringnut spielfrei anliegt. Durch diese Gestaltung wird die Abstützung des Stiftflansches an dem Hülsenflansch insbesondere in Bezug auf in Querrichtung wirkende Kräfte weiter verbessert und eine Versteifung des Hülsenflansches erzielt. Auch die Abdichtung des Stifts gegenüber der Hülse kann hierdurch noch verbessert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Befestigungselements kann die Hülse auf beiden Seiten des Hülsenflanschs eine zylindrische Außenfläche haben und der an das Fußende angrenzende Bereich der Hülse kann mit einer sich zum Fußende hin verjüngenden konischen Außenfläche versehen sein, die sich an die zylindrische Außenfläche anschließt. Diese Gestaltung erleichtert das Einführen des Befestigungselements in ein Befestigungsloch und ermöglicht eine genaue Zentrierung des Befestigungselements insbesondere in kreisförmigen Befestigungslöchern.
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Zur Abdichtung des Befestigungselements gegenüber dem Bauteil, an dem es befestigt ist, kann der Hülsenflansch auf der dem Fußende zugekehrten Seite mit einer ringförmigen Vertiefung versehen sein, in der ein Dichtelement angeordnet ist.
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Das Festhalten des Stifts in der Hülse kann vorteilhaft durch Reibung zwischen dem Schaft des Stifts und dem Loch der Hülse und alternativ oder zusätzlich durch Reibung zwischen dem Kragen am Stiftflansch und dem Kopfende der Hülse erfolgen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn das Loch der Hülse und der Schaft des Stifts zylindrisch sind und der Außendurchmesser des Schafts geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Lochs. Die reibschlüssige Halterung des Stifts in der Hülse kann auch dazu dienen, den Stift zur Vormontage mit der Hülse zu verbinden. Hierzu kann der Schaft des Stifts in dem Loch der Hülse in einer Verbindungsposition angeordnet sein, in der er nur teilweise in das Loch eingreift und der geschlitzte Bereich nicht aufgeweitet ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu können an dem Schaft oder Kragen des Stifts und an der Hülse zusammenwirkende Haltemittel angeordnet sein, die in der Befestigungsposition des Stifts ineinander greifen und den Stift an der Hülse festhalten.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung weist der geschlitzte Bereich der Hülse mehrere durch Schlitze voneinander getrennte Finger auf, die sich in Längsrichtung bis zum Fußende der Hülse erstrecken, wobei jeder Finger in dem Loch einen nach innen vorspringenden Nocken hat, der in einen Bereich des Loches ragt, der in der Befestigungsposition von dem Schaft des Stifts eingenommenen wird.
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Das Befestigungselement nach der Erfindung eignet sich besonders für eine Herstellung aus thermoplastischem Kunststoff. Stift und Hülse haben eine für ein solches Herstellverfahren günstige Gestalt und erfordern keine teuren Spritzformen. Für Ausführungen des Befestigungselements mit größerem Hülsendurchmesser und entsprechend größerem Durchmesser des Schafts des Stifts kann der Schaft einen zentralen, einseitig offenen Hohlraum aufweisen, der zur Abdichtung an dem Stiftflansch verschlossen ist. Auf diese Weise lässt sich auch ein Stift mit größerem Schaftdurchmesser vorteilhaft aus Kunststoff herstellen.
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Eine vorteilhafte Verwendung des Befestigungselements nach der Erfindung sieht vor, dass das Befestigungselement mit dem Fußende voran in eine Befestigungsöffnung eines ersten Bauteils eingesetzt wird und durch Einsetzen des Stifts in das Loch der Hülse und Eindrücken des Stifts in die Befestigungsposition innerhalb der Hülse an dem ersten Bauteil befestigt wird, wobei der das Kopfende der Hülse umgreifende Stiftflansch einen Anschlagkopf bildet, an dem ein zweites Bauteils axial und/oder radial abgestützt wird. In vorteilhafter Weiterbildung dieser Verwendung kann das Befestigungselement in mehrere koaxiale Öffnungen mehrerer nebeneinander angeordneter erster Bauteile eingesetzt und befestigt werden, um diese miteinander zu verbinden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Befestigungselements nach der Erfindung in zur Vormontage geeigneter Verbindungsstellung,
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2 eine Seitenansicht des Befestigungselements gemäß 1,
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3 einen Querschnitt des Befestigungselements gemäß 1 mit in der Befestigungsstellung angeordnetem Stift und
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4 einen ein zweites Befestigungselement nach der Erfindung mit gegenüber dem ersten Befestigungselement größerem Durchmesser, teilweise im Querschnitt.
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Das in den 1 bis 3 dargestellte Befestigungselement 1 umfasst eine sich längs einer Achse erstreckende Hülse 2 mit einem Kopfende 3 und einem Fußende 4. Die Hülse 2 weist ein sie axial durchdringendes Loch 5 auf, das die Form eines Kreiszylinders hat. An der Außenseite der Hülse 2 ist in einem Abstand von dem Kopfende 3 ein ringförmiger Hülsenflansch 6 angeordnet. Der Hülsenflansch 6 hat eine dem Kopfende 3 zugekehrte, gewölbte Oberseite und eine ebene Unterseite. In der Unterseite des Hülsenflansches 6 ist eine ringförmige Vertiefung 7 ausgebildet, in der ein Dichtelement 8 angeordnet ist. Das Dichtelement 8 hat die Form eines Ringes mit rechteckigem Profilquerschnitt und besteht aus gummielastischem Material. Der Innendurchmesser des Dichtelements ist kleiner als der Außendurchmesser der Hülse 2, so dass das Dichtelement 8 die Hülse 2 umspannt. Hierdurch ist es reibschlüssig auf der Hülse 2 gehalten.
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Angrenzend an die Unterseite des Hülsenflansches 6 hat die Hülse 2 einen ersten Hülsenabschnitt 9 mit zylindrischer Außenfläche, an den sich ein zweiter Hülsenabschnitt 10 mit zum Fußende 4 hin verjüngender konischer Außenfläche anschließt. Die Hülsenabschnitte 9, 10 sind durch mehrere Schlitze 11, die sich in axialer Richtung erstrecken, in einzelne Finger 12 unterteilt. Die Finger 12 haben auf ihrer dem Loch 5 zugekehrten Seite jeweils einen Nocken 13, der, wie in 3 gezeigt, nach innen in das Loch 5 hineinragt. Zwischen dem Kopfende 3 und dem Hülsenflansch 6 erstreckt sich ein Hülsenabschnitt 15 mit zylindrischer Außenfläche. Im Bereich des Hülsenflansches 6 bildet der Hülsenabschnitt 15 die Innenwand einer in die Oberseite des Hülsenflansches 6 eingetieften Ringnut 16. Die Außenwand der Ringnut 16 wird durch einen Abschnitt größerer Wandstärke des Hülsenflansches 6 gebildet.
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Das Befestigungselement 1 weist weiterhin einen Stift 20 mit einem zylindrischen Schaft 21 und einem an einem Ende des Schafts 21 angeordneten Stiftflansch 22 auf. Der Stiftflansch 22 hat die Form einer kreisrunden Platte. An den Rand des Stiftflansches 22 ist ein ringförmiger zylindrischer Kragen 23 angeformt, der sich in Richtung des anderen, flanschlosen Endes des Schaftes 21 erstreckt und den Schaft 21 mit Abstand umgibt.
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Der Innendurchmesser des Kragens 23 entspricht dem Außendurchmesser des Hülsenabschnitts 15 der Hülse 2 und der Außendurchmesser des Kragens 23 entspricht dem Außendurchmesser der Ringnut 16. Der Schaft 21 hat einen Außendurchmesser, der soviel größer ist als der Innendurchmesser des Lochs 5, dass der Schaft 21 reibschlüssig im dem Loch 5 gehalten, aber durch Überwindung der Reibung mit etwas größerer Kraft in dem Loch 5 verschoben werden kann. Das dem Stiftflansch 22 entgegengesetzte Fußende 24 des Schafts 21 ist mit einer konischen Rampenfläche 25 versehen.
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In den 1 und 2 ist das Befestigungselement 1 in einem für die Montage vorbereiteten Zustand gezeigt. Hierbei ist der Stift 20 mit dem Fußende 24 voran durch das Kopfende 3 in das Loch 5 der Hülse 2 so weit eingesteckt, dass die Nocken 13 allenfalls von der Rampenfläche 25 des Stifts 20 berührt werden, ihre Lage in Bezug auf die Hülse 2 aber nicht verändert und die Hülse 2 im Bereich der Hülsenabschnitte 9, 10 nicht aufgeweitet wird. In dieser vormontierten Stellung ist der Schaft 21 des Stifts 20 reibschlüssig im Loch 5 gehalten. Die vormontierte Einheit aus Hülse 2 und Stift 20 kann daher vor und bei der Montage wie ein Stück sowohl von Hand als auch maschinell gehandhabt werden. Das Dichtelement 8 haftet hierbei auf der Hülse 2 durch seine radiale Vorspannung.
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Zu der in 3 gezeigten Montage wird das Befestigungselement 1 mit dem Fußende 4 der Hülse 2 voran in eine Befestigungsöffnung 30 eines Bauteils 31 eingesetzt. Die Befestigungsöffnung 30 ist vorzugsweise kreisförmig und ihr Innendurchmesser wird so an den Außendurchmesser des Hülsenabschnitts 9 der Hülse 2 angepasst, dass die Hülse 2 nahezu spielfrei, aber ohne nennenswerten Widerstand in die Befestigungsöffnung 31 eingesetzt werden kann. Nach dem Einsetzen des Befestigungselements 1 in die Befestigungsöffnung 30 wird durch axialen Druck der Stiftflansch 22 in Richtung des Hülsenflansches 6 bewegt. Hierbei dringt der Schaft 21 tiefer in das Loch 5 ein, wobei die Rampenfläche 25 die Nocken 13 aus dem Bereich des Lochs 5 nach außen verdrängt und dadurch die Finger 12 auseinander spreizt. Hierdurch werden der Hülsenabschnitt 10 und der aus der Befestigungsöffnung 30 herausragende Teil des Hülsenabschnitts 9 radial aufgeweitet und der in der Befestigungsöffnung 30 befindliche Teil des Hülsenabschnitts 9 fest an die Wand der Befestigungsöffnung 30 angepresst. Gleichzeitig wird bei diesem Vorgang bedingt durch den Verformungswiderstand der Finger 12 und die Anlage des Stiftflanschs 22 an dem Hülsenflansch 9 das Dichtelement 8 zusammengedrückt und der Hülsenflansch 6 an das Bauteil 31 angedrückt.
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3 zeigt das Befestigungselement 1 im fertig montierten Zustand. Hierbei umgibt der Kragen 23 den Hülsenabschnitt 15 und füllt mit seinem freien Ende die Ringnut 16 aus. Der Stiftflansch 22 und der über dem Hülsenflansch 6 freistehende Teil des Kragens 23 bilden einen zylindrischen Anschlagkopf, der über die Hülse 2 und den Hülsenflansch 6 biegesteif und positionsgenau an dem Bauteil 31 abgestützt ist und sich daher sowohl zur axialen als auch zur radialen Abstützung eines zu positionierenden Bauteils hervorragend eignet. Auch stoßartige Krafteinwirkung, wie sie beim Zuschlagen einer Klappe oder Tür auftreten kann, kann von dem Anschlagkopf aufgenommen werden.
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4 zeigt ein Befestigungselement 101, das zum Einsetzen in eine Befestigungsöffnung größeren Durchmessers ausgebildet ist. Um das Befestigungselement 101 aus Kunststoff vorteilhaft herstellen zu können, ist der Schaft 121 des Stifts 120 mit einem zentralen Hohlraum 126 versehen, der am Fußende 124 des Schafts 121 offen und am entgegengesetzten Ende durch den Stiftflansch 122 verschlossen ist. 4 zeigt das Befestigungselement 101 in einem für die Montage vorbereiteten, vormontierten Zustand. Die Hülse des Befestigungselements 101 gleicht bis auf die größeren Abmessungen derjenigen des Befestigungselements 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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