DE2853172A1

DE2853172A1 - Elastische dichtung

Info

Publication number: DE2853172A1
Application number: DE19782853172
Authority: DE
Inventors: Hugh Kieran Mcgauran; Frederick Arthur Summerlin
Original assignee: Aerpat AG
Current assignee: Aerpat AG
Priority date: 1977-12-13
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1979-06-21
Also published as: JPS5490440A; FR2412012A1; FR2412012B1; US4236438A

Description

Gase P-257

AEEPAT A. G., Weidstr. 14,
P.O.Box 306, CH 6300 Zug, Schweiz

Elastische Dichtung

Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Abdichtung zwischen dem Kopfende eines Befestigungselements mit einem mit einem Kopf versehenen Stift und einem mit einer Bohrung versehenen werkstück,, in das der Stift eingebaut werden soll. Bei derartigen Befestigungselementen wird im Gebrauch der Stift so gespannt, dass der Kopf gegen das Werkstück gezogen wird. Der Stift kann beispielsweise von einem Ring gespannt werden, der in Nuten im Stift gestaucht wird, während dieser unter Spannung steht. Eine derartige Befestigungsvorrichtung ist als Verriegelungsbolzen bekannt. Bei einem weiteren Beispiel kann der Stift von einer mit einem Kopf versehenen Hülse gespannt werden, die einen elastischen Einsatz trägt, in dem Widerhaken am Stift eingreifen. Dieses letztere Befestigungselement wird gelegentlich als Behälterbolzen bezeichnet, da es bei der Konstruktion von Frachtbehältern zur Befestigung von Sperrholzplatten am Metallrahmen verwendet wird. Der mit dem Kopf versehene Stift kann alternativ ein Gewindebolzen sein, der durch Aufschrauben einer Mutter unter Spannung gesetzt wird.

Unabhängig von der besonderen Form des Befestigungselements mit einem einen Kopf aufweisenden Stift besteht ein in der Praxis auftretendes Problem darin, dass der Benutzer des Befestigungselements die Bohrung, in die das Befestigungselement eingebaut werden soll, schnell und unachtsam bohrt, so dass sie überbemessen oder fehlgeförmt ist. Der Benutzer fordert aber auch, dass bei Einbau des Befestigungselements

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eine Abdichtung zwischen dem Kopfende des Stifts und dem Werkstück besteht zur Verhinderung des Eintritts von beispielsweise Schmutz oder Hegenwasser in die Verbindung. Es wurden, unter diesen Umständen zahlreiche Konstruktionen von Dichtungen verwendet, die aber in der Praxis sich als unsufriedenstellend erwiesen haben.

Im Sall der oben als Beispiel erwähnten Befestigungselemente, bei denen nach dem Einsetzen in das mit einer öffnung versehene Werkstück ein Sing oder eine Hülse auf dem freien Ende des Stifts angeordnet wird, besteht das Problem, dass die Anordnung des Rings oder der Hülse auf dem Stift vor dem endgültigen Spannen des Stifts und die anschliessende Anbringung eines geeigneten Zugwerkzeugs an der Hülse und dem Stiftende dazu neigen, den Stift zurück aus der Bohrung, in die er eingesetzt wurde, hinauszudrücken.

Es ist ferner bei der Herstellung, des Stifts in wirtschaftlicher Hinsicht nützlich, wenn die Ausrichtung der Dichtung gegenüber dem Stift nicht kritisch ist, d. h., wenn die Lichtung in irgendeiner Weise auf dem Stift angeordnet werden kann. Diese Eigenschaft ermöglicht die Verwendung von entweder ungelernten Arbeitern (für den Zusammenbau von Hand) oder eine einfachere Zusammenbaumaschine, und beseitigt auch die Möglichkeit des Zusammenbaus in der falschen Weise, wodurch die Ausschussquote von zusammengebauten Stiften vermindert wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine elastische Dichtung zur Abdichtung zwischen einem Kopfende eines Befestigungselements mit einem mit einem Kopf versehenen Stift und einem mit einer Bohrung versehenen 'Werkstück, in das der Stift eingebaut werden soll, wobei die Dichtung einen äusseren ringförmigen Teil zur Abdichtung zwischen dem Kopf des Stifts und dem um die Bohrung herum ausgebildeten Werkstück enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung einen angrenzend an den Kopf auf dem Stift sitzenden inneren ringförmigen Teil enthält, der senkrecht zum äusseren ringförmigen Teil über dessen Dicken-

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erstreckung übersteht zur Bildung eines verteilenden Eingriffs zwischen dem Stift und der Wand der Bohrung, wenn der Stift in die Bohrung eingesetzt ist, zum anfänglichen Halten des Stifts in der Bohrung, dass der innere ringförmige Teil an beiden Seiten des äusseren ringförmigen Teils im wesentlichen symmetrisch übersteht, wodurch die Dichtung in beliebiger Weise auf dem Stift angeordnet werden kann, und dass der äussere ringförmige Teil mit dem inneren ringförmigen "Teil durch einen geschwächten Abschnitt verbunden ist, der beim Ziehen des Kopf s zum Werkstück hin dem äusseren ringförmigen. Teil ermöglicht, um.die Bohrung herum angeordnet zu bleiben, während der innere ringförmige Teil vollständig in die Bohrung eindringt.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der innere ringförmige Teil auf beiden Seiten verjüngt zur Unterstützung der Verkeilung des inneren ringförmigen Teils in eine einen gleichmässigen Durchmesser ohne Erweiterung aufweisende Bohrung.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat der äussere ringförmige Teil eine seiner axialen Dicke ähnliche radiale Erstreckung und kann insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt haben. Eine derartige Dichtung kann aus Polypropylen bestehen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat der äussere ringförmige Teil eine radiale Ausdehnung, die etwa vier- oder fünfmal so gross als seine axiale Dicke ist. Eine derartige Dichtung kann aus einem Polyesterelastomer bestehen .

Die Erfindung umfasst die Kombination eines Befestigungselements mit einem einen Kopf aufweisenden Stift und einer Dichtung der oben angegebenen Art.

Anhand der Zeichnung werden zwei spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, und zwar in i'orm eines Befesti-

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gungsglieds mit einem einen Kopf aufweisenden -itift und mit einer Dichtung sowie eine Abänderung der Dichtung. Es zeigt:

Fig. 1 einen Behälterbolzen zusammengebaut mit: einer an den Kopf des Stifts angrenzenden Dichtung;

Fig. 2 den Behälterbolzen nach dem Einbau;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch die Dichtung;

Fig. 4 bis 6 das Kopfende des Stifts und dessen Dichtung bei aufeinanderfolgenden Schritten während des Einbaus des Stifts;

Fig. 7 einen axialen Schnitt durch eine abgeänderte Dichtung.

Der Behälterbolzen der vorliegenden Beispiele umfasst einen Stahlstift 11 und eine Hülse 12. Der Stift umfasst einen Schaft 13 und einen verdickten Kopf 14. Angrenzend an den Kopf 14 trägt der Schaft eine Dichtung 15- Fig. 1 zeigt das Befestigungselement im eingebauten Zustand zur Befestigung einer Sperrholzplatte 16 an einem Metallrahmen 17· Durch die Platte und den Rahmen ist eine Bohrung 18 mit einem solchen Durchmesser gebohrt, dass sie den Stift aufnimmt. Der Stift wird von der Seite des Rahmens 17 in die öffnung eingeführt, bis dieDichtung 15 am Rahmen anstösst. Danach wird der Stift eingehämmert. Die Hülse 20 wird auf das überstehende freie Ende des Stifts gesetzt und durch ein nicht gezeigtes Werkzeug gegen die Platte 16 gedruckt und der Stift gespannt, der die Dichtung 15 in die Bohrung im Rahmen hineinzieht. Ringförmige Widerhaken 19 am Stift greifen in einen Nylon-Einsatz 21 in der Hülse ein und verriegeln den Stift an der Hülse. Danach wird der überstehende Endabschnitt abgebrochen.

Fig. 3 bis 6 zeigen im einzelnen die Konstruktion des Kopfendteils des Stifts, diejenige der Dichtung und die Art, in der die Dichtung beim Einsetzen des Stifts verformt wird.

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Der Schaft des Stifts enthält einen langgestreckten und einstückig mit dem Kopf 14 ausgebildeten Stab 22 und, angrenzend an den Kopf 14, jedoch, hiervon um einen die Dichtung 15 aufnehmenden Zwischenraum getrennt, eine zylindrische Hülse 23· Die Hülse 23 ist dadurch am Stab 22 befestigt, dass sie angrenzend an den Kopf einen Pestsitz auf einem gerändelten Teil 20 des Stabs aufweist. Die gesonderte Hülse 23 wird verwendet zum Einsetzen der Dichtung 15 in den Saum zwischen der Hülse 23 und dem Kopf 14 dadurch, dass zuerst die Dichtung 15 und danach die Hülse 23 auf das freie. Ende des Stabs 22 gepasst und danach die Hülse zum Kopf 14- gedruckt wird, so dass die Dichtung zwischen der Hülse 23 und dem Kopf 14 eingeschlossen ist.

Die Dichtung 15 des vorliegenden Beispiels ist ein einstückiges Formteil aus Polypropylen, das verformbar und elastisch sowie im allgemeinen ringförmig ist, d. h.,eine Kreissymmetrie um eine Achse A-A in Fig. 3 aufweist. Die Dichtung enthält einen inneren ringförmigen Teil 24, einen äusseren ringförmigen Teil 25 und einen ringförmigen Zwischenteil 26, der die inneren und äusseren Teile miteinander verbindet. Der innere ringförmige Teil 24 soll eng um de:j Stab 22 ziiischen der Hülse 23 und dem Kopf 14 passen und weist eine zylindrische radiale Innenfläche 27 "mit einem solchen Radius auf, dass ein Festsitz auf dem gerändelten Teil 20 des Stabs gebildet werden kann. Der innere Teil ragt an beiden Seiten über die Dicke des äusseren Teils 25 und weist ebene Endflächen auf. Er hat einen etwa quadratischen Querschnitt. Sein radial äusserster Teil 28 weist zwei kegelstumpfförmige Flächen 29 auf, die sich von der Mittelebene B-B der Dichtung zu Endflächen 30 hin verjüngen.

Am Scheitel, an dem sich die Verjüngungen treffen, schliesst sich der Teil 28 einstückig an den inneren Radium des Zwischenteils 26 an, der die Form eines dünnen ringförmigen Stegs hat und dessen radiale Erstreckung etwa gleich derjenigen des inneren Teils 24 ist. Der Zwischenteil 26 schliesst sich an seinem Äussenumfang einstückig an den äusseren Teil 25 an.

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Der Teil 25 ist ein Hingwulst mit kreisförmigem ^uersehnitt und mit einem Durchmesser, der das zwei- oder dreifache der Dicke des Stegs 26 beträgt. Die Dichtung 25 weist nicht nur eine Kreissymmetrie um die Achse A-A, sondern auch eine zweiseitige Symmetrie um die zur Achse A-A senkrechte Mittelebene B-B auf. Dies ermöglicht einen Einbau der Dichtung in beliebiger Weise auf dem Stift 22 und ergibt stets dieselbe Endanordnung.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der Dichtung "15 auf dem Stift 22. Vie oben erwähnt, weist der innere Teil 24 einen Festsitz auf dem Teil 20 des Stifts 22 auf. Der Teil 24 steht mit einer Fläche 23 in Berührung mit einem Ende der Hülse 23 und mit der anderen Fläche 30 in Berührung mit der Unterseite 31 des Kopfs 14. Die Abmessungen der Hülse 15 sind bezüglich der Abmessungen des Stifts so gewählt, dass der Äussendurchmesser der Hülse 23 zwischen dem inneren und dem äusseren Durchmesser der kegelstumpfförmigen Fläche 29 liegt, d. h., der Aussendurchmesser der Hülse liegt auf der Verjüngung des Teils 28. Der äussere Zwischenteil 26 befindet sich auf etwa halbem Weg zwischen dem Aussenumfang der Hülse 23 und dem Aussenumfang des Kopfs 14, d. h. radial innerhalb des Kopfs, jedoch ausserhalb des Durchmessers der durch die Platte 17 hindurchverlaufenden Bohrung mit der grössten Übergrösse oder Fehlform, die vernünftigerweise von einem Bohrer zu erwarten ist, der eine Bohrung mit einem Henndurchmesser bohren soll, das gegenüber dem maximalen Durchmesser der Hülse 23 ein Spiel freilässt.

Fig. 4 bis 6 zeigen die Wirkung der Dichtung 15, wenn der Stift in eine Bohrung 32 eingesetzt wird, die eine ausreichende Übergrösse aufweist, um zwischen der Wand der Bohrung und der Aussenseite der Hülse 23 einen ringförmigen Spalt 33 freizulassen.

Wie oben erwähnt, wird der Stift in die Bohrung 32 eingesetzt, bis die Dichtung 15 am Rahmen 17 anstösst, im einzelnen bis

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aas Ende der Bohrungsv;and an der nähergelegenen kegelstumpfförmigen Fläche 29 des inneren ringförmigen Teils 24 anstöBst. Diese ,Stellung ist in Fig. 4 gezeigt.

imn wird der Stift durch Haramerschlage auf den Kopf 14 weiter in die Bohrung getrieben. Dies verursacht eine Verformung der Dichtung 15 beim Eindringen in die Bohrung 32. Die am Werkstück ¹Y] -anliegende verjüngte Fläche 29 wird einwärts und zurück zum Kopf 14 gequetscht. Wenn der Spalt 33 gross genug ist, kann der radial innere Teil des ringförmigen Verbindungsstegs 26 in den Spalt eindringen. In einigen Fällen jedoch, wie beispielsweise in Fig. 5, wird der Steg um seinen Innenumfang vom inneren Teil 24 der Dichtung abgeschert und bleibt ausserhalb der Stirnfläche des Rahmens 17· Die Fläche ■ 31; des Kopfs 14 nähert sich der Stirnfläche des Rahmens, bis der WuIst 25 eine weitere Bewegung verhindert. Der verformte innere Teil 24 der Dichtung verkeilt den Stift in die Bohrung 52 ausreichend sicher, um den Stift in seiner Stellung zu halten, wenn die Hülse 12 und danach das nicht gezeigte Ziehwerkzeug am freien Ende des Stifts angebracht v/erden, um den Stift unter Zug zu setzen und ihn in die Hülse zu verriegeln. Dieser Zug übt auf den Wulst 25 eine weitaus grossere Kraft als die Hammerschlage auf den Kopf 14 aus und drückt und verformt somit den Wulst 25, bis er im wesentlichen dieselbe Dicke wie der Steg 26 aufweist. Diese Stellung ist in Fig. 6 gezeigt.

Wenn auch der verformte Wulst 25 eine beträchtliche Kraft ausübt beim Versuch, den Kopf 14 vom Rahmen 17 weg zu bewegen, übersteigt der Eingriff der Widerhaken 19 am Schaft innerhalb des Einsatzes 21 in der Verriegelungshülse 12 diese Kraft und verhindert jegliche Rückwärtsbewegung des Stifts. Auf diese Weise wird zwischen dem Kopf 14 des Stifts und dem Rahmen 17 eine dichte und wirksame Abdichtung erzielt und aufrechterhalten.

Es wird nun ein Beispiel einer abgeänderten Ausführungsform

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der oben beschriebenen Dichtung beschrieben, die beim gleichen, eben beschriebenen Befestigungsglied mit dem den Kopf aufweisenden Stift verwendet werden soll. Diese abgeänderte Dichtung wird in "Verbindung mit Fig. 7 beschrieben, die einen axialen Schnitt durch die Lichtung darstellt und der Fig. 3 entspricht. Es wird auch auf andere Teile des im vorhergehenden Beispiel beschriebenen Befestigungselements hingewiesen sowie auf die entsprechenden Figuren«

Die abgeänderte Dichtung dieses Beispiels gleicht demjenigen des vorhergehenden Beispiels von Fig- 3- Sie Abänderung besteht darin, dass der Querschnitt des äusseren ringionidgen Teils statt kreisförmig nun rechteckig mit abgerundenten Ecken ist.

Eine Dichtung 115 ist ein einteiliges Formteil aus einem Polyesterelastomer, das unter der Beaeichnung (Warenzeichen) HITREL 5556 im Handel erhältlich ist. Die Dichtung ist verformbar und elastisch und im allgemeinen ringförmig, d. h. symmetrisch um eine Achse A-A, und weist eine zentrale öffnung auf. Sie umfasst einen inneren ringförmigen Teil 124, einen äusseren ringförmigen Teil 125 und einen ringförmigen Zwischenteil 126, der den inneren mit dem äusseren Teil verbindet. Der innere ringförmige Teil 124 sitzt eng auf dem Schaft 22 des Stifts zwischen der Hülse 23 und dem Kopf 14 und weist eine zylindrische radiale Innenfläche 12? mit einem solchen Radius auf, dass sie auf dem gerändelten Teil 20 des Schafts einen Festsitz herstellt. Der innere Teil ragt auf beiden Seiten über die DickenerStreckung des äusseren Teils 125 und weist ebene Endflächen I30 auf. Er hat einen etwa quadratischen Querschnitt. Sein radial äusserster Teil 128 weist zwei kegelstumpfförmige Flächen 129 auf, die sich zu den freien Enden 13O hin verjüngen.

Am Scheitel, wo sich die Verjüngungen treffen, schliesst sich der Teil 128 einstückig an dem Innenradius des Zwischenteils 126 an, der die Form eines dünnen ringförmigen Stegs hat,

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dessen radiale Abmessung etwa gleich seiner Dicke ist. Der Zwischenteil 126 schliesst sich an seinem Aussenumfang einstückig an den äusseren Teil 125 an, der ein Eingwulst mit im allgemeinen rechteckigem Querschnitt ist. Die radiale Abmessung des äusseren Teils 125 beträgt etwa das 4- oder 5-f'ache seiner Dicke, die etwa das Doppelte der Dicke des Stegs 126 beträgt. Die inneren und äusseren Ecken des rechteckigen Querschnitts sind gemäss Fig. 7 abgerundet. Die Dichtung 115 weist sowohl eine Kreissymmetrie um die Achse A-A auf, als auch eine zweiseitige Symmetrie um die zur Achse A-A senkrechte Mittelebene B-B. Dies ermöglicht einen beliebigen Einbau der Dichtung auf dem Stift und erzeugt dabei dieselbe Endanordnung.

Verglichen mit der in Fig. 3 dargestellten und in Fig. 7 abgeänderten beispielsweisen Dichtung ist ersichtlich, dass . der Gesamtdurchmesser der abgeänderten Dichtung etwas grosser ist. Der Hauptunterschied der Funktion der abgeänderten Dichtung besteht darin, dass die erhöhte Materialmenge im verdickten äusseren Teil 126 eine bessere und wirksamere Dichtung vorsieht, wenn das Befestigungselement ganz eingebaut ist. Das Polyesterelastomermaterial der abgeänderten Dichtung von Fig. 7 ist elastischer, d. h. weicher als das Polypropylenaaterial der Dichtung von Fig. 3. Die verhältnismassig grosse Dichtung . von Fig. 7 ist so bemessen, dass sie im Gebrauch nicht über ihre Elastizitätsgrenze verformt wird.

Abgesehen von der abgeänderten Form und vom unterschiedlichen Material der Dichtung bleibt die Konstruktion und Funktion des diese Dichtung enthaltenden Befestigungselement unverändert. Demnach finden die entsprechenden Teile von Fig. 1 bis 6 und die dazugehörigen Beschreibung auch Anwendung beim Befestigungselement mit der abgeänderten Dichtung gemäss Fig. ?.

Bei Gebrauch der Befestigungselemente kann z. B. der Steg 26 oder 126 unvollständig oder überhaupt nicht abgetrennt werden,

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,-je nach den genauen bedingungen beim einzelnen eingebauten Befestigungselement. Die Lichtung kann auch andere Formen aufweisen und aus anderem Material wie bei den obigen Beispielen hergestellt v/erden. Wenn der Stift in eine Bohrung axt einer Erweiterung oder AnSenkung eingesetzt werden soll, muss der innerste Teil 24- oder 124 nicht unbedingt verjüngte Flächen 29 oder 129 aufxveisen. Da aber das Bohren einer glatten oder parallelen Bohrung ohne Erweiterung billiger und leichter ist, wird die in den obigen Beispielen beschriebene verjüngte Dichtung bevorzugt.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschliesslich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

PatentanSprüche

1.) Elastische Dichtung zur Abdichtung zwischen dem Kopfende eines Befestigungselements mit einem mit einem Kopf versehenen Stift und einem mit einer Bohrung versehenen Werkstück, in das der Stift eingebaut werden soll, wobei die Dichtung einen äusseren ringförmigen Teil zur Abdichtung zwischen dem Kopf des Stifts und dem um die Bohrung herum ausgebildeten Werkstück enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15; 115) einen angrenzend an den Kopf (14-) auf dem Stift (11) sitzenden inneren ringförmigen Teil (24; 124) enthält, der senkrecht zum äusseren ringförmigen Teil (25; 125) über dessen DickenerStreckung übersteht zur Bildung eines verteilenden Eingriffs zwischen dem Stift (11) und der Wand der Bohrung (32), wenn der Stift (11) in die Bohrung (32) eingesetzt ist, zum anfänglichen Halten des Stifts (11) in der Bohrung (32), dass der

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innere ringförmige Teil (24; 124) an beiden oeiten des äusseren ringförmigen Teils (25; 125) im wesentlichen symmetrisch, übersteht, wodurch die Lichtung in beliebiger »/eise auf dem Stift (^1) angeordnet ;«;erden kann, und dass der äussere ringförmige Teil (25; 125) mit dem inneren ringförmigen Teil (24;124) durch einen geschwächten Abschnitt (26; 126) verbunden ist, der beim Ziehen des Kopfs (14) zum Werkstück hin dem äusseren ringförmigen Teil (25; 125) ermöglicht, um die Bohrung (32) herum angeordnet zu bleiben, während der innere ringförmige Teil (24; 124) vollständig in die Bohrung (32) eindringt.

Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere ringförmige Teil (24; 124) sich an seinen radial äusseren Flächen nach beiden Seiten hin verjüngt zur Unterstützung der Verkeilung des inneren radialen Teils (24; 124) in die einen gleichmässigen Durchmesser ohne Erweiterung aufweisende Bohrung (32).

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