DE10148493B4

DE10148493B4 - Verschlussstopfen zum dichten Verschließen einer Öffnung in einem Blech einer Karosserie oder dem Bodenblech von Automobilen

Info

Publication number: DE10148493B4
Application number: DE10148493A
Authority: DE
Inventors: Matthias Benkel; Alexander Limpert
Original assignee: ITW Automotive Products GmbH
Current assignee: ITW Fastener Products GmbH
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: ES2295273T3; EP1298037B1; EP1298037A3; DE60223639D1; DE10148493A1; US20030062693A1; CA2405630A1; DE60223639T2; US7108269B2; CA2405630C; EP1298037A2

Abstract

Verschlussstopfen zum dichten Verschließen einer Öffnung in einem Blech einer Karosserie oder dem Boden von Automobilen, mit
– einem einteiligen Stopfenkörper (10), der umfasst
– ein Kappenteil (12) mit einem ringförmigen Schürzenteil (16) und einem Deckenteil (14), das an dem einen Ende des Schürzenteils (16) angebunden ist, wobei das Schürzenteil sich außen zum freien Ende hin vejüngt und am freien Ende einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung
– ein in Höhe des Deckenteils (14) angeordneter Flansch (22), der sich schräg nach außen und nach unten erstreckt
– eine unterhalb der Anbindung des Flansches (22) ringförmig umlaufende Fläche (32), wobei
– der Stopfenkörper (10) durch einen axialen Druck auf das Deckenteil (14) in die Öffnung (26) eindrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
– die ringförmig umlaufende Fläche (32) annähernd in Höhe der Anbindung des Deckenteils (14) an dem Schürzenteil (16) angeordnet...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschlussstopfen zum dichten Verschließen einer Öffnung in einem Blech einer Karosserie oder dem Bodenblech von Automobilen nach dem Patentanspruch 1.

Karosserieteile bzw. Karosserien von Automobilen werden zum Behandeln und Lackieren in entsprechende Bäder eingetaucht. Zum Eindringen der Flüssigkeit in Hohlräume und zum Wiederherauslaufen der Flüssigkeit sind entsprechende Löcher vorzusehen. Vor allen Dingen aus Korrosionsschutzgründen ist erforderlich, die Öffnungen anschließend zu verschließen. Zum Verschließen derartiger Öffnungen ist eine große Anzahl von verschiedenen Verschlussstopfen bekannt geworden. Sie bestehen üblicherweise aus Kunststoff und werden von Hand montiert durch einfaches Eindrücken in die Öffnung. Zu diesem Zweck weisen derartige Verschlußstopfen zumeist einen Flansch auf, der sich gegen eine Seite des Bleches legte sowie Verriegelungsmittel, die die andere Blechseite hintergreifen. Da ein Eindringen von Luft und/oder Wasser verhindert werden soll, liegt der Flansch dichtend gegen das Blech an, wobei ein zusätzliches Dichtungsmittel vorgesehen werden kann, zum Beispiel Heißklebermaterial. Bei Verwendung von Heißklebermaterial kann auch daran gedacht werden, die Schnappverbindung fortzulassen und die Befestigung des Stopfens ausschließlich über das Heißklebermaterial zu bewerkstelligen. Schließlich sind auch Stopfen bekannt, die vollständig aus Heßklebermaterial geformt sind. Öffnungen oder Löcher in Bereichen der Karosserie von Automobilen haben bekanntlich eine andere Schallübertragungseigenschaft als das Material außerhalb der Löcher. Auch bei Einsatz eines Verschlußstopfens ergibt sich eine andere Schallübertragung. Außerdem besteht die Gefahr, dass der Verschlußstopfen vibriert und dadurch Geräusche erzeugt.

Aus DE 198 28 328 A1 ist eine Stopfenanordnung zum Verschließen von Löchern in der Karosserie von Fahrzeugen bekannt geworden, die außerdem eine Ventilanordnung enthält, deren Ventilglied oder Vorspannung normalerweise gegen eine Dichtkante anliegt und die bei einem Druckgefälle vom Karosserieinneren nach außen in vorgegebener Höhe öffnet. Die Stopfenanordnung enthält einen einteiligen Stopfenkörper, der ein Kappenteil mit einem ringförmigen Schürzenteil und einem Deckenteil, das an dem einen Ende des Schürzenteils angebunden ist, umfaßt, wobei das Schürzenteil sich außen zum freien Ende hin verjüngt und am freien Ende einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung. Ein in der Höhe des Deckenteils angeordneter Flansch erstreckt sich schräg nach außen und unten, und unterhalb der Anbindung des Flansches ist eine ringförmig umlaufende Schulter vorgesehen. Der Stopfenkörper ist durch einen axialen Druck auf den Deckenteil in die Öffnung der Karosserie eindrückbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustellenden und aufgebauten Verschlußstopfen zu schaffen, der einfach montiert werden kann und der gegen Vibrationen geschützt ist und seinerseits die Schallübertragung dämpft. Darüber hinaus soll er gegen Wasser und Gas annähernd dicht abschließen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Wie im Stand der Technik hat der erfindungsgemäße Verschlußstopfen einen einteiligen Stopfenkörper aus einem geeigneten Kunststoffmaterial. Er hat ausreichende elastomere Eigenschaften, damit der Stopfenkörper ohne weiteres, zum Beispiel von Hand, in ein Loch in einem Blech eingedrückt werden kann, wobei andererseits der Stopfenkörper fest im Loch angebracht ist und eine ausreichende Dichtigkeit bereitstellt. Wie dies herbeigeführt wird, wird weiter unten noch erläutert.

Annähernd in der Höhe der Anbindung des Deckenteils am Schürzenteil und unterhalb der Anbindung des Flansches ist die ringförmig umlaufende Dichtfläche vorgesehen, deren Höhe etwas größer ist als die Dicke des Bleches und deren Außendurchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des Loches bzw. der Blechöffnung. Damit der Stopfenkörper in die Blechöffnung eingedrückt werden kann, andererseits eine ausreichende Anpressung der Dichtfläche an die Lochwandung zustande kommt, ist die Anbindung des Deckenteils am Schürzenteil so ausgebildet, dass der Stopfen körper durch einen axialen Druck auf das Deckenteil in die Öffnung eindrückbar ist bei vorübergehender Verringerung des Außendurchmessers der Dichtfläche. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Anbindung des Flansches an das Deckenteil und die Anbindung der Schürze an das Deckenteil sowie die Bemessung dieser Abschnitte im Anbindungsbereich derart sind, dass ein Verschwenken des Flansches nach außen beim Einsetzen des Stopfenkörpers in die Öffnung annähernd in die Ebene der zugekehrten Seitenfläche des Bleches eine radiale Ausdehnungskraft und/oder Schwenkkraft auf die Dichtfläche ausgeübt wird, sodass sich das Material im Bereich der Dichtfläche auf der Rückseite des Bleches gegen die Rückseite des Bleches geformt wird.

Aufgrund der beschriebenen Geometrie des erfindungsgemäßen Verschleißstopfens verkrallt sich dieser im Bereich der Dichtfläche umlaufend in der Lochwandung und verformt sich hinter dem Blech wulstartig, wodurch der Stopfenkörper sicher im Loch gehalten ist. Dadurch werden Eigenschwingungen des Stopfenkörpers deutlich reduziert. Die Anpressung der Dichtfläche im Bereich der Lochwandung führt darüber hinaus zu einer erheblichen Abdichtung im Lochbereich, sodass der Durchlaß von Fluid unterbunden wird. Auch der Durchlaß von Schall ist nicht möglich. Eine zusätzliche Abdichtung wird durch die Anpressung des Flansches an der einen Blechseite erhalten.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Dichtfläche zylindrisch oder leicht konisch geformt mit geringer werdendem Außendurchmesser zum Schürzenteil hin. Die Höhe der Dichtfläche kann so bemessen sein, dass der Stopfenkörper in Öffnungen verschieden dicker Bleche eingesetzt werden kann, von beispielsweise 0,6 bis 2 mm Dicke.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Flansch an der Oberseite konvex und an der Unterseite konkav gewölbt. Dadurch liegt die Außenkante des Flansches mit relativ großer Kraft an der zugekehrten Blechseite an und bewirkt eine wirksame Abdichtung.

Die beschriebene Wirkung des erfindungsgemäßen Stopfenkörpers wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vor allem dann erreicht, wenn der Anbindungsbereich des Flansches an dem Deckenteil als ringförmiger Wulst ausgebildet ist, der das Deckenteil umgibt, annähernd axial ausgerichtet zum Schürzenteil. Dadurch liegt die Anbindung des Flansches relativ höher als das Deckenteil, das eine relativ große Dicke aufweisen kann, beispielsweise bis 0,6 bis 3 mm und über seine Erstreckung annähernd gleiche Dicke aufweist. Vorzugsweise ist es jedoch mit einer muldenförmigen Einsenkung versehen, die sich annähernd bis zum Schürzenteil erstrecken kann. Es ist jedoch auch denkbar, das Deckenteil, von oben betrachtet, leicht konkav zu formen. Dementsprechend ist die Unterseite leicht konvex. Eine mittlere Einbuchtung im Deckenteil ermöglicht das Ansetzen eines Werkzeuges oder auch des Fingers zum Eindrücken des Stopfenkörpers in die Blechöffnung.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können unterhalb der Dichtfläche an der Außenseite des Schürzenteils mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Nasen geformt sein, die auf der der Dichtfläche zugewandten Seite Schultern bilden. So können zum Beispiel vier im gleichen Abstand von einander angeordnete Nasen vorgesehen werden. Die Rastnasen dienen lediglich einer zusätzlichen Verliersicherung. Für die wirksame Befestigung des Stopfenkörpers sind sie nicht von Bedeutung.

Um eine möglichst geringe Schallübertragung im Bereich des Stopfenkörpers zu erhalten, ist dieser aus einem Kunststoffmaterial relativ hoher Dichte geformt. Als Kunststoffmaterial bietet sich ein thermoplastisches Elastomer oder ein Ethylen-Propylen-Elastomer an, dem gegebenenfalls noch ein Stoff hinzugemischt ist, um die Dichte zu erhöhen. Ein solcher Stoff kann zum Beispiel Bariumsulfat sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt perspektivisch und in Draufsicht einen Verschlussstopfen nach der Erfindung.
2 zeigt perspektivisch den Verschlussstopfen nach 1 von der Unterseite.
3 zeigt die Untersicht des Verschlussstopfens nach 1.
4 zeigt einen Schnitt durch den Stopfen nach 3 entlang der Linie 4-4.
5 zeigt vergrößert die Einzelheit 5 nach 4.
6 zeigt das Einsetzen des Verschlussstopfens nach 1 und 4 in eine Öffnung eines Bleches.
7 zeigt den vollständig in eine Blechöffnung eingesetzten Verschlussstopfen nach der Erfindung, wobei das Blech eine relativ geringe Dicke aufweist.
8 zeigt eine ähnliche Darstellung wie 7, wobei das Blech eine relativ große Dicke aufweist.
In den 1 bis 4 ist ein Stopfenkörper 10 dargestellt, der einteilig aus einem geeigneten Kunststoffmaterial geformt ist, beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer, aus EPDM oder dergleichen. Dem Grundmaterial kann ein Material beigemischt sein, das die Dichte des Materials erhöht, beispielsweise Bariumsulfat oder dergleichen.
Der Stopfenkörper 10 weist ein kappenförmiges Teil 12 auf, das aus einem Deckenteil 14 und einem Schürzenteil 16 zusammengesetzt ist. Das Schürzenteil 16 ist an der Innenseite ringzylindrisch und außen konisch mit zum freien Ende hin kleiner werdendem Außendurchmesser. Vier im Umfangsabstand von 90° vorgesehene Rastnasen 18 sind an der Außenseite des Schürzenteils 16 angeformt und bilden eine Rastschulter 20. Hierauf wird weiter unten noch eingegangen. An der Außenseite des Deckenteils 14 ist ein Flansch 22 geformt, der sich nach außen und nach unten erstreckt, und zwar über die Unterseite des Deckenteils 14 hinaus. Der Flansch 22 ist an der Oberseite konvex und an der Unterseite konkav gewölbt.
In 5 ist in durchgezogenen Linien und schraffiert ein Ausschnitt 5 des Stopfenkörpers 10 nach 4 gezeigt und in gestrichelten Linien sein Einsatz im dem Loch eines Bleches 24. Das Loch ist bei 26 angedeutet. In Höhe des Schürzenteils 16 umgibt das Deckenteil 14 ein ringartiger Wulst 28, der nach außen in den Flansch 22 übergeht. Zwischen einer Ansenkung oder Vertiefung 30 an der Oberseite des Deckenteils 14 und der Oberseite des Flansches 22 bildet der Wulst 28 mit seiner Oberseite einen sanften gerundeten Übergang nach außen.
Unterhalb der Anbindung des Flansches 22 am Wulst 28 und oberhalb der Schultern 20 ist eine ringförmige, konische Dichtfläche 32 geformt, die sich annähernd in gleicher Höhe wie das Deckenteil 14 befindet. Die Dichtfläche 32 ist leicht konisch mit nach unten zum Schürzenteil 16 kleiner werdendem Durchmesser. Insgesamt ist der Außendurchmesser der Dichtfläche 32 etwas größer als der Durchmesser des Loches 26 im Blech 24. Das Deckenteil 14 ist relativ dick, zum Beispiel 3 mm (die Dicke des Bleches in 5 beträgt 1 mm und der Durchmesser des Loches 26 beträgt 20 mm). Das Deckenteil, das über seine Erstreckung annähernd die gleiche Dicke aufweist, weist, wie schon erwähnt, die Einsenkung 30 auf mit einer Mulde 34 annähernd in der Mitte, wodurch an dieser Stelle der Daumen angesetzt werden kann zum Eindrücken des Stopfenkörpers in das Loch 26 des Bleches 24. Die Unterseite des Deckenteils 14 ist komplementär geformt.
Wie aus 5 hervorgeht, wird der Flansch 22 beim Einsetzen des Stopfenkörpers 10 in das Loch 26 um ein erhebliches Maß verschwenkt bis annähernd in die Ebene der zugekehrten Seite des Bleches 24, wobei eine äußere Kante 36 des Flansches 22 sich unter Federkraft gegen die zugekehrte Seite des Bleches 24 dichtend anlegt. Durch das Eindrücken des Stopfenkörpers 10 mit einem axialen Druck auf das Deckenteil 14 erfolgt eine Verformung des Stopfenkörpers und eine gewisse Reduzierung des Außendurchmessers der Dichtfläche 32, sodass mit dieser vorübergehenden Verformung ein Einsetzen in das Loch 26 des Bleches erfolgen kann. Die Verschwenkung des Flansches 22 und die entsprechende Anbindung des Flansches 22 am Stopfenkörper, die Anbindung des Deckenteils 14 am Schürzenteil 16 und die gesamte Geometrie in diesem Bereich des Stopfenkörpers bewirkt ein Verdrehen des Flansches 22 um den Punkt 40 gemäß Pfeil 42. Diese Verformung des Stopfenkörpers in dem beschriebenen Bereich führt dazu, dass nicht nur eine radiale Presskraft auf die Wandung des Loches 26 ausgeübt wird, sondern die Dichtfläche 32 außerdem verschwenkt wird in dem Sinne, dass Material unterhalb des Bleches 24 bzw. auf seiner Rückseite radial zur Seite und nach oben geformt wird, sodass sich eine Art Wulst bildet, wodurch der Stopfenkörper wirksam im Loch 26 gehalten ist. Auf diese Weise erfolgt eine Abdichtung im Loch 26, sodass ein Fluid nicht hindurchtreten kann, auch kein Luftschall. Die Dämpfung des Luftschalls findet über das relativ dicke Material des Deckenteils 30 statt.
Der beschriebene vollständige Einbau des Stopfenkörpers 10 gemäß 5 geht auch aus 7 hervor. In 6 ist das Einsetzen des Stopfenkörpers in ein Blech 24a in der Anfangsphase von etwas größerer Dicke dargestellt, beispielsweise einer Dicke von 3 mm. In 8 ist der Stopfenkörper 10 nach 6 vollständig in das Loch des Bleches 24a eingedrückt.
Aus den 5 bis 8 ist zu erkennen, dass die Nasen 18 bzw. die Schultern 20 in keinem der Fälle zum Einsatz gelangen. Sie dienen lediglich der zusätzlichen Verliersicherheit.
Aus den 5 bis 8 ist auch zu ersehen, dass der gleiche Stopfenkörper 10 für Bleche unterschiedlicher Dicke eingesetzt werden kann, wobei jedoch die Lochöffnung annähernd den gleichen Durchmesser haben muss.
Der beschriebene Stopfenkörper 10 lässt sich leicht montieren, verrastet hörbar und hält einer Wassersäule von mindestens 300 mm entgegen Montagerichtung stand.

Claims

Verschlussstopfen zum dichten Verschließen einer Öffnung in einem Blech einer Karosserie oder dem Boden von Automobilen, mit – einem einteiligen Stopfenkörper (10), der umfasst – ein Kappenteil (12) mit einem ringförmigen Schürzenteil (16) und einem Deckenteil (14), das an dem einen Ende des Schürzenteils (16) angebunden ist, wobei das Schürzenteil sich außen zum freien Ende hin vejüngt und am freien Ende einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung – ein in Höhe des Deckenteils (14) angeordneter Flansch (22), der sich schräg nach außen und nach unten erstreckt – eine unterhalb der Anbindung des Flansches (22) ringförmig umlaufende Fläche (32), wobei – der Stopfenkörper (10) durch einen axialen Druck auf das Deckenteil (14) in die Öffnung (26) eindrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die ringförmig umlaufende Fläche (32) annähernd in Höhe der Anbindung des Deckenteils (14) an dem Schürzenteil (16) angeordnet ist, ihre Höhe etwas größer ist als die Dicke des Bleches (24; 24a), ihr Außendurchmesser etwas größer als der Öffnungsdurchmesser und das Deckenteil (14) und seine Anbindung am Schürzenteil (16) so ausgebildet sind, dass bei einem axialen Druck auf das Deckenteil (14) der Außendurchmesser der ringförmigen Dichtfläche (32) vorübergehend verformt wird und – die Anbindung des Flansches (22) an das Deckenteil (14) und die Anbindung des Schürzenteils (16) an das Deckenteil (14) sowie die Bemessung dieser Abschnitte derart sind, dass ein Verschwenken des Flansches (22) nach außen beim Einsetzen des Stopfenkörpers (10) in die Öffnung (26) annähernd in die Ebene der zugekehrten Seite des Bleches (24, 24a) eine radiale Ausdehnkraft und/oder eine Schwenkkraft auf die Dichtfläche (24) und das benachbarte Material ausgeübt wird, sodass das Material im Bereich der Dichtfläche (32) auf der Rückseite des Bleches (24, 24a) gegen die Rückseite des Bleches geformt wird.
Verschlussstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (32) ringszylindrisch oder leicht konisch ist mit geringer werdendem Außendurchmesser zum Schürzenteil (16) hin.
Verschlussstopfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (22) an der Oberseite konvex und an der Unterseite konkav gewölbt ist.
Verschlussstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsbereich des Flansches (22) an dem Deckenteil (14) als ringförmiger Wulst (28) ausgebildet ist, das Deckenteil (14) axial ausgerichtet zum Schürzenteil (16) umgibt.
Verschlussstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckenteil (14) eine muldenartige Einsenkung (30) aufweist, die sich annähernd bis in Höhe des Schürzenteils (16) erstreckt und zur Mitte hin tiefer ist.
Verschlussstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Dichtfläche (32) an der Außenseite des Schürzenteils (16) mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Nasen (18) geformt sind, die auf der der Deckenfläche zugekehrten Seite Schultern (20) bilden.
Verschlussstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfenkörper aus einem Kunststoffmaterial relativ hoher Dichte geformt ist.
Verschlussstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckenteil (14) eine Dicke von 3 mm oder mehr aufweist.
Verschlussstopfen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterial ein thermoplastisches Elastomer, Polypropylen oder ein Ethylen-Propylen-Elastomer vorgesehen ist.
Verschlussstopfen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundmaterial Bariumsulfat beigemischt ist.