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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Kunststoffmutter zur Anbringung an einem einen Durchbruch aufweisenden
Bauteil, die mit einem zur Aufnahme einer Schraube dienenden Mutterstück in den Durchbruch
einsteckbar ist und zur Anlage an der einen Seite des Bauteils mit
einem ein Durchgangsloch für
die Schraube aufweisenden Flansch, der auf seiner dem Bauteil zugewandten
Seite eine Dichtungsscheibe aufweist, und zur Anlage an der anderen
Seite des Bauteils mit Schnapphaken versehen ist, die nach erfolgtem
Einführen
beim Anziehen der Schraube im Aufnahmeloch der Kunststoffmutter
ausspreizen und damit die Kunststoffmutter am Bauteil sichern,
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Eine derartige Kunststoffmutter ist
in der
EP 1 143 157
A1 dargestellt und beschrieben. Die bekannte Kunststoffmutter
dient zum Einsetzen in ein Rechteckloch einer Platte, das dem oben
erwähnten Bauteil
entspricht. Sie besitzt einen Flansch, der sich auf der einen Seite
der Platte gegen diese anlegt, und ein Mutterstück, das durch das Rechteckloch hindurchgeführt wird.
An dem Mutterstück
sind über jeweils
eine Biegezone zwei Schnapphaken angesetzt, die schräg aufwärts in Richtung
zum Flansch gerichtet sind und beim Einführen in das Rechteckloch zusammengedrückt werden,
bis sie nach vollständigem
Einsetzen in das Rechteckloch nach außen aufspreizen und damit die
Kunststoffmutter an der Platte sichern. Die Kunststoffmutter dient
insbesondere zum Anbringen eines weiteren Bauelements an dem Bauteil,
wozu in das Rechteckloch die Kunststoffmutter eingesteckt und das
anzubringende Bauelement mittels einer in die Kunststoffmutter eingefihrten
Schraube angeschraubt wird. Dabei sorgt eine auf der Innenseite
des Flansches angebrachte, flache Dichtungsscheibe aus Gummi für eine gewisse Abdichtung
im Bereich des Flansches. Der Gedanke der Verwen dung einer flachen
Dichtungsscheibe bei einem in eine Platte einsetzbaren Mutterstück, und zwar
zwischen einem Flansch dieses Mutterstücks und der Platte, wird auch
in der
EP 358 896 B1 vorgeschlagen.
Eine sichere Abdichtung des Bereichs auf der einen Seite des Bauteils
gegenüber
der anderen Seite des Bauteils lässt
sich mit den bekannten Abdichtungen jedoch nicht erzielen, da insbesondere im
Bereich der Schraube Undichtigkeiten entstehen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Kunststoffmutter so zu gestalten, dass mit ihr eine sichere Abdichtung
insbesondere auch im Bereich des Durchbruchs erzielt wird, was gerade
im Automobilbau zwecks Verhinderung des Eindringens von Wasser in
den inneren Bereich der Karosserie von besonderer Bedeutung ist.
Erfindungsgemäß geschieht
dies dadurch, dass die Dichtungsscheibe an ihrem Außenrand
einen den Flansch umfassenden und dessen Dicke überragenden Bund aufweist und von
ihrem Innenrand in einen in das Durchgangsloch hineinragenden Kragen übergeht.
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Durch die Gestaltung der Dichtungsscheibe mit
dem den Flansch umfassenden Bund und dem in das Durchgangsloch hineinragenden
Kragen ergibt sich eine besonders sichere Abdichtung, da einerseits
der die Flanschdicke überragende
Bund beim Anziehen der Schraube und damit dem Andrücken eines
weiteren, zu befestigenden Bauelementes nach außen umgebogen wird, womit sich
der Bund fest an das weitere Bauelement andrückt. Andererseits wird der
in das Durchgangsloch hineinragende Kragen dabei zusammengequetscht
und bewirkt damit eine besondere Abdichtung um die Schraube herum,
womit sich eine Abdichtung über
alle kritischen Stellen der Kunststoffmutter erzielen lässt.
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Die Wirksamkeit der Abdichtung im
Bereich des Bundes kann man dadurch erhöhen, dass der Bund auf seiner
inneren Seite derart abgeschrägt
ist, dass seine Stärke
in Richtung vom Flansch weg abnimmt. Weiterhin lässt sich der Außenrand
des Flansches entsprechend der Schräge der Dichtungsscheibe ebenfalls
abschrägen.
In diesem Falle drückt der
schräge
Außenrand
des Flansches zusätzlich den Bund
der Dichtungsscheibe beim Anziehen der Schraube nach außen, womit
sich der abgeschrägte Bund
mit entsprechend größerer Fläche an das
Bauteil anlegt.
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Eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung ergibt
sich dann, wenn man an den Außenrand
des Bundes eine zum Mutterstück
hin gerichtete Dichtlippe anformt, die sich dann entsprechend satt
an den Flansch andrückt.
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Auch im inneren Bereich der Dichtungsscheibe
lässt sich
deren Dichtwirkung verbessern, nämlich
dadurch, dass die Dichtungsscheibe von ihrer dem Flansch abgewandten
Seite in einen in den Durchbruch hineinragenden Ring übergeht.
Dieser Ring drückt
sich von innen her gegen den Rand des Durchbruchs und bewirkt an
dieser Stelle eine eigene Abdichtung.
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Zweckmäßig gestaltet man die Dichtungsscheibe
so, dass diese den Flansch ganz oder teilweise als Überzug umschließt. In diesem
Fall ergibt sich eine innige Einhüllung bzw. Umhüllung des
Flansches, wodurch eventuellen Undichtigkeiten zwischen dem Material
der Dichtungsscheibe und dem Flansch selbst weitgehend entgegengewirkt
wird.
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Die Wirkung des Kragens lässt sich
dadurch erhöhen,
dass dieser mit einer Verlängerung
den Flansch überragt.
Wenn dann die Schraube angezogen wird, so sorgt die Verlängerung
dafür,
dass von dessen Material die Schraube besonders eng und unter Druck
umfasst wird.
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Eine durch die Dicke der Dichtungsscheibe bedingte
Ungenauigkeit des endgültigen
Abstandes von Flansch und Bauteil lässt sich dadurch beseitigen,
dass der von dem Dichtungsmaterial abgedeckte Bereich des Flansches
mit Vorsprüngen
versehen wird. Die Verwendung dieser Vorsprünge ist auf beiden Seiten des
Flansches möglich.
Dies ist dann von Vorteil ist, wenn an der Kunststoffmutter ein
weiteres Bauelement angeschraubt werden soll, was der Regelfall
ist. Es ergeben sich damit im Bereich der Dichtungsscheibe und ggf.
des Überzuges
Zonen be sonders hoher Flächenpressung,
ohne dass das Dichtungsmaterial selbst unterbrochen wird, wobei
der endgültige
Abstand von Flansch und Bauteil und ggf. Flansch und weiterem Bauelement
durch die Höhe der
Vorsprünge
bestimmt wird.
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Häufig
ist es erforderlich, die mit der Dichtungsscheibe versehene Kunststoffmutter
durch Anziehen der in das Mutterstück eingedrehten Schraube in
Bezug auf das Bauteil fest zur Anlage zu bringen, wobei auf plattenartige
Bauteile Rücksicht
zu nehmen ist, die z.B. aus Toleranzgründen unterschiedliche Dicke
aufweisen. Dies geschieht dadurch, dass die Dichtungsscheibe außer der
Schraube auch einen den Flansch und das Mutterstück einstöckig verbindenden, zusammenstauchbaren
Abstandshalter umfasst. Der Abstandshalter, dessen Höhe die Dicke
der Dichtungsscheibe berücksichtigt, bewirkt
beim Anziehen der Schraube aufgrund der Verringerung seiner Länge eine
feste Anlage des Flansches an der einen Seite des Bauteils und der Schnapphaken
an der anderen Seite des Bauteils, womit die Kunststoffmutter unter
Berücksichtigung der
Dicke der Dichtungsscheibe in Bezug auf das Bauteil eine definierte
wackelfreie Lage erhält.
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Das Aufnahmeloch für die Schraube
kann man als Sackloch ausbilden, womit sich in diesem Bereich mittels
des Sackloches eine zusätzliche
Abdichtung ergibt.
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Die vorstehend beschriebene Kunststoffmutter
eignet sich hervorragend dafür,
durch Spritzgießen
hergestellt zu werden, wodurch sich ein einstückiges Bauelement ergibt, bei
dessen Herstellung auch die Dichtungsscheibe mit an den Flansch
angespritzt werden kann. Für
das Material der Dichtungsscheibe kann man bei diesem Herstellungsvorgang eine
elastische Materialkomposition wählen,
die wesentlich weicher ist als das Material der eigentlichen Kunststoffmutter.
Die Kunststoffmutter mit ihrer derart angespritzten Dichtungsscheibe
eignet sich daher hervorragend für
eine Fertigung in großen
Mengen.
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In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 die
Kunststoffmutter im Schnitt gemäß der Linie
I-I aus 3a;
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2 die
gleiche Kunststoffmutter in einem um 90° gedrehten Schnitt gemäß der Linie
II-II aus 3a;
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3a die
gleiche Kunststoffmutter in einem Schnitt gemäß der Linie III-III aus 1 mit geraden Abstandshaltern;
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3b die
gleiche Kunststoffmutter in einem Schnitt gemäß der Linie III-III aus 1 mit gerundeten Abstandshaltern;
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4 die
prinzipiell gleich gestaltete Kunststoffmutter, die jedoch eine
gegenüber
den 1 und 2 abgewandelte Dichtungsscheibe
aufweist;
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5 die
prinzipiell gleich gestaltete Kunststoffmutter, bei der jedoch der
Flansch mit Vorsprüngen
versehen ist;
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6 die
Kunststoffmutter in einem der 4 entsprechendem
Schnitt, mit der ein weiteres Bauelement mit dem die Kunststoffmutter
tragenden Bauteil verbunden ist.
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In der 1 ist
die Kunststoffmutter im Schnitt längs der Linie I-I aus 3a dargestellt, die in das
Bauteil 1 eingesetzt ist, das dafür den Durchbruch 2 aufweist.
Die Kunststoffmutter liegt mit ihrem Flansch 3 an der Oberseite 4 des
Bauteils 1 an. Der Flansch 3 ist über aus
den 2 und 3a, b ersichtliche
Abstandshalter 5 miteinander verbunden, auf die weiter
unten näher
eingegangen wird. Der Flansch 3 ist mit der Dichtungsscheibe 6 versehen,
die den Bereich zwischen dem Flansch 3 und der Oberseite 4 des
Bauteils 1 ausfüllt.
Die Dichtungsscheibe 6 weist an ihrem Außenrand
den Bund 7 auf, der so hoch ausgebildet ist, dass er mit
seiner Oberkante 8 über den
Flansch 3 hinausragt. Am Innenrand der Dichtungsscheibe 6 ist
der Kragen 9 an diese angeformt, der in das Durchgangsloch 10 des
Flansches 3 hineinragt. Die Dichtungsscheibe 6 mit
ihrem Bund 7 und ihrem Kragen 9 ist hier als kreisrundes
Gebilde gestaltet und passt sich daher dem runden Flansch 3 an.
Diese kreisrunde Gestaltung des Bundes 7 geht auch aus 3 hervor.
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Die Kunststoffmutter gemäß den 1 und 2 weist weiterhin das Mutterstück 11 auf,
das in bekannter Weise die beiden Schnapphaken 12 und 13 enthält, die
bei Einführen
einer Schraube in die Kunststoffmutter (siehe 7)
auseinandergespreizt werden und sich dabei hinter das Bauteil 1 setzen und
mit der Unterseite 14 des Bauteils 1 in Berührung kommen.
Auf diese Weise wird die Kunststoffmutter mittels der Schnapphaken 12 und 13 und
dem Flansch 3 an dem Bauteil 1 festgehalten.
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In der 2 ist
ein um 90° gegenüber der Darstellung
in 2 gezeichneter Schnitt
wiedergegeben, der gemäß der Schnittlinie
II-II aus 3a verläuft. Aus 2 ist die Dichtungsscheibe 6 mit
ihrem Bund 7 und ihrem Kragen 9 ersichtlich, wobei auch
gezeigt ist, dass die Dichtungsscheibe 6 den Flansch 3 und
die Abstandshalter 5 umfasst, die lediglich längs der
aus 3a, b ersichtlichen
Durchbrüche
von den beiden Abstandshaltern 5 durchsetzt werden. Im
Bereich der Dichtungsscheibe 6 neben dem Bund 7 verbleibt
der geschlossene Bereich zwischen den Abstandshaltern 5 und
dem Bund 7, so dass also über diesen Bereich eine sichere
Abdichtung zwischen Flansch 3 und Bauteil 1 gewährleistet ist.
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In den 3a und b ist ein Schnitt längs der Linie III-III aus 1 dargestellt, wobei sich
die 3a und b lediglich hinsichtlich der Gestaltung
der Abstandshalter 5 (siehe 2)
unterscheiden.
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Der 3a liegt
eine Kunststoffmutter zugrunde, bei der die Abstandshalter 5 gradlinig
gestreckt ausgebildet sind und in dieser Form die Dichtungsscheibe 6 durchbrechen,
wie dies aus 2 hervor
geht. Dabei zeigt die 3a aufgrund
des Schnittes gemäß der Linie
III-III aus 1 dem Betrachter
die geschnittene Fläche
der Dichtungsscheibe 6, die die Abstandshalter 5 und,
wie allerdings nur aus 1 und 2 ersichtlich ist, den Flansch 3 umschließt. Dabei
ist in 3a das dem Betrachter sichtbare
Durchgangsloch 10 sichtbar. Die Abstandshalter 5 sind
als geschnittene gerade Wände
gezeichnet. Zwischen ihnen sind durch gestrichelte Linienführung die
beiden Schnapphaken 12 und 13 angedeutet. Die
Kunststoffmutter gemäß 3a ist für rechteckige Durchbrüche im Bauteil
geeignet.
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In der 3b ist
eine gegenüber
der Darstellung gemäß 3a abgewandelte Gestaltung
dargestellt, gemäß der die
Abstandshalter 5 gerundet gestaltet sind, womit die Kunststoffmutter
im Wesentlichen für
runde Durchbrüche
im Bauteil geeignet ist.
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In der 4 ist
eine Kunststoffschraube dargestellt, die hinsichtlich der Gestaltung
der Dichtungsscheibe 6 gegenüber der Ausführungsform
gemäß den 1 bis 3a, b abgewandelt
ist. Der die Außenkante 16 des
Flansches 3 umfassende Bund 7 ist hier auf seiner
inneren Seite derart abgeschrägt, dass
seine Stärke
in Richtung vom Flansch 3 weg abnimmt. Der Flansch 7 erhält dadurch
die Tendenz, dass beim Anziehen einer Schraube und der Befestigung
eines weiteren Bauelementes (15, siehe 6) der Flansch 7 sich praktisch
nur nach außen
neigt und sich dabei satt an das weitere Bauelement anlegt, ohne
dass sich Material von dem Flansch 7 zwischen dieses Bauelement
und die freie Außenfläche des
Flansches 3 schieben kann. Dies ist darum unerwünscht, weil
bei der Befestigung eines weiteren Bauelementes dieses satt an der
genannten freien Außenfläche des
Flansches 3 anliegen soll, damit diesem in Bezug auf die
Kunststoffmutter eine definierte Lage gegeben wird.
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Diese Tendenz des Abknickens des
Bundes 7 nach außen
hin wird bei der Ausführungsform
gemäß 4 noch dadurch unterstützt, dass
die Außenkante 16 des
Flansches 3 entsprechend der Schräge des Bundes 7 ebenfalls
abgeschrägt
ist.
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Die Dichtungsscheibe 6 gemäß 4 weist noch eine weitere
Besonderheit auf, nämlich
die Dichtlippe 17, in die der Außenrand des Bundes 7 übergeht.
Diese Dichtlippe 17 ist zum Mutterstück 11 hin gerichtet
und liegt bei angezogener Schraube an dem Bauteil an und wird von
diesem radial nach außen
weggequetscht (siehe 6),
womit die Dichtwirkung der dem Bauteil 1 zugewandten Seite
der Dichtungsscheibe 6 entsprechend intensiviert wird.
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Eine weitere Besonderheit der Dichtungsscheibe 6 gemäß der Kunststoffmutter
nach 4 besteht darin,
dass die Dichtungsscheibe 6 auf ihrer dem Flansch 3 abgewandten
Seite den Ring 18 aufweist, der im Wesentlichen in axialem
Verlauf in den in 4 nicht
eingezeichneten Durchbruch 2 im Bauteil 1 (siehe 1) hineinragt und hier für eine Abdichtung
gegenüber
dem Durchbruch 2 sorgt.
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Die in der 4 dargestellte Kunststoffmutter enthält hinsichtlich
der Gestaltung der Dichtungsscheibe 6 eine weitere Besonderheit,
die darin besteht, dass der Kragen 9 mit der Verlängerung 19 den Flansch 3 überragt.
Die Verlängerung 19 ist
radial nach außen
hin abgeschrägt,
was bei Anziehen einer Schraube und Andrücken eines weiteren Bauelements
(siehe 6) dazu führt, dass
die Verlängerung 19 nach
innen in Richtung Schraube weggedrückt wird und sich damit besonders
eng um die Schraube herum an diese anlegt. Dabei besitzt die Verlängerung 19 nicht
die Tendenz, auch in radialer Richtung nach außen weg zu kippen, was aus
den vorstehend dargelegten Gründen
nicht wünschenswert
wäre, da
in diesem Falle Material der Dichtungsscheibe sich zwischen das
anzuschraubende Bauelement und die Außenfläche des Flansches legen würde.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass
natürlich
alle die im Zusammenhang mit der 4 dargestellten
Besonderheiten gegenüber
der Ausführungsform
nach 1 für sich allein
zusätzlich
an der Ausführungsform
gemäß 1 angebracht werden können.
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Der Ausführungsform der Kunststoffmutter gemäß 5 liegt wieder die grundsätzliche
Gestaltung der Kunststoffmutter gemäß den 1 bis 3a, b zugrunde, jedoch wiederum mit einer Modifikation der
Dichtungsscheibe 6 und des Flansches 3. Die Dichtungsscheibe 6 bildet
hier über
den Flansch 3 einen vollständigen Überzug, der sich hier als Abdeckung 20 über den
Flansch 3 erstreckt. Hierdurch wird erreicht, dass der
Flansch 3 von allen Seiten her abgedichtet ist. Der Flansch 3 selbst
ist hier mit Vorsprüngen 21 versehen,
und zwar an seiner Oberseite und seiner Unterseite, die sich teilweise
in das Material der Dichtungsscheibe 6 und der Abdeckung 20, also
in den Überzug
hinein erstrecken. Aufgrund der Anordnung der Vorsprünge 21 ergibt
sich an diesen beim Anziehen einer Schraube und dem Andrücken eines
weiteren Bauelements (siehe 6)
eine hohe Flächenpressung
und ein Wegdrücken
des Materials der Dichtungsscheibe 6 über den Vorsprüngen 21, von
dem dann nur noch pro Vorsprung 21 jeweils ein dünner Film
stehen bleibt, was aber für
eine weiterhin bestehende Abdichtung ausreicht. Bei diesem Vorgang
legt sich die dem Bauteil 1 zugewandte Seite des Flansches 3 mit
ihren Vorsprüngen 21,
abgesehen von dem verbleibenden Film, an diese Seite des Bauteils 1 an,
was entsprechend auch auf der dem Bauteil 1 abgewandten
Seite des Flansches 3 durch das Herandrücken eines weiteren Bauelementes
erfolgt, so dass schließlich,
gegeben durch die Dicke des Flansches 3 und die Höhe der Vorsprünge 21 das
weitere Bauelement bei angezogener Schraube in einem definierten
Abstand von dem Bauteil 1 gehalten wird.
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In der 5 ist
das Mutterstück 11 mit
einer Besonderheit dargestellt. Das Mutterstück 11 wird hier hinsichtlich
seines Gewindelochs 22 durch den Boden 23 abgeschlossen,
womit also das Gewindeloch 22 bei der Ausführungsform
gemäß 5 als Sackloch ausgebildet
ist.
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In der 6 ist
die Kunststoffmutter, die im Wesentlichen derjenigen gemäß 4 entspricht, im Zusammenwirken
mit einem Bauteil 1 und einem daran anzubringenden weiteren
Bauelement 15 dargestellt, wozu die Schraube 28 in
das Durchgangsloch 10 (siehe 4)
und das Gewindeloch 22 eingesetzt und fest gezogen wird,
wobei sich der Schraubenkopf 29 an das Bauelement 15 anlegt
und dieses fest an das Bauteil 1 unter Zwischenlage des
Flansches 3 anlegt. Die Schnapphaken 12 und 13 sind
dabei ausgespreizt und liegen an der Unterseite 14 des
Bauteils 1 an. Dabei wird die Dichtungsscheibe 6 stark zusammengepresst
und ihr Bund 7 nach außen weggedrückt, der
sich damit satt an die dem Bund 7 zugewandte Seite des
Bauelementes 15 anlegt und hier zusätzlich eine Abdichtung bewirkt.
In entsprechender Weise hat sich auch die Dichtlippe 17 (siehe 4) flach an das Bauteil 1 angelegt.
Weiter ragt in den Durchbruch 2 (siehe 1) des Bauteils 1 der Ring 18 hinein
und dichtet zusätzlich
diesen ab. Schließlich
bewirkt der Kragen 9 mit seiner Verlängerung 19 eine Umfassung
des gewindefreien Halses der Schraube 28, um den der Kragen 9 sowie
die Verlängerung 19 gequetscht
werden und damit auch die Schraube 28 in Bezug auf den
von dem Mutterstück 11 eingenommenen
Raum abdichtet. Insgesamt liegt damit eine besonders wirkungsvolle
Abdichtung von dem den Schraubenkopf 29 aufnehmenden Bereich und
dem das Mutterstück 11 annehmenden
Bereich vor, was auch für
den Fall gilt, dass irgendwelche Abzugskräfte auf das Bauelement 15 in
Bezug auf das Bauteil 1 einwirken. Wenn dabei die Tendenz
entsteht, dass sich zusammen mit dem Bauelement 15 der
Flansch 3 vom Bauteil 1 geringfügig entfernt, dann
wird diese Abstandsvergrößerung zwischen Flansch 3 und
Bauteil 1, der gemäß 6 durch die zusammengedrückte Dichtungsscheibe 6 definiert ist,
etwas gelockert, was aber insbesondere durch den dabei elastisch
folgenden Bund 7 und die Dichtlippe 17 ausgeglichen
werden kann. An den Dichtungsverhältnissen ändert sich dabei im Bereich
um den gewindefreien Hals der Schraube 28 nichts, so dass
die hier durch den Kragen 9 und die Verlängerung 19 bewirkte
Abdichtung von dem vorstehend geschilderten Vorgang unbeeinflusst
bleibt. Insgesamt liegt damit auch bei besonderen, auf das Bauelement 15 einwirkende
Belastungen eine besonders sichere Abdichtung vor.