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Die Erfindung betrifft einen Befestigungsclip zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil eines Automobils sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Befestigungsclips. Mit derartigen Befestigungsclips werden beispielsweise Verkleidungsteile an Karosserien von Automobilen befestigt. Die Befestigungsclips sollen eine definierte Haltekraft bereitstellen und mehrfach demontierbar und wiedermontierbar sein.
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Es sind Befestigungsclips bekannt, die vollständig aus Kunststoff bestehen. Dabei kann es im Zuge mehrfacher Demontage und Wiedermontage zu Verschleiß oder Beschädigungen des Kunststoffs kommen, so dass die Haltekraft abnimmt. Es sind auch Hybrid-Befestigungsclips bekannt, die einen Kunststoffkörper und ein an den Kunststoffkörper angeclipstes Metallteil besitzen. Das Metallteil gewährt auch nach mehrfacher Demontage und Wiedermontage eine konstante Haltekraft. Aufgrund der Clipsverbindung zwischen dem Metallteil und dem Kunststoffteil ist die Geometrie des Befestigungsclips, insbesondere des Metallteils, allerdings in engen Grenzen vorgegeben. Insbesondere sind bekannte Hybrid-Befestigungsclips nicht in kreisrunde Durchgangsbohrungen von Trägerbauteilen einsetzbar.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Befestigungsclip zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil eines Automobils und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Befestigungsclips bereitzustellen, wobei der Befestigungsclip auch nach mehrfacher Demontage und Wiedermontage eine konstante Haltekraft bereitstellt und wobei die Geometrie des Befestigungsclips weitgehend frei wählbar ist.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung löst die Aufgabe einerseits durch einen Befestigungsclip zur Befestigung eines Bauteils an einem Trägerbauteil eines Automobils, umfassend einen Kunststoffkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem an einer Öffnung des Bauteils befestigbaren Kopfabschnitt und einem sich ausgehend von dem Kopfabschnitt erstreckenden Stiftabschnitt, weiter umfassend eine Metallklammer mit einem eine Durchgangsöffnung aufweisenden Klammerkopf, wobei der Stiftabschnitt des Kunststoffkörpers durch die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes geführt ist, und wobei das durch die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes ragende freie Ende des Stiftabschnitts einen in einem Kunststoffschmelzprozess gegenüber der Durchgangsöffnung des Klammerkopfes vergrößerten Querschnitt besitzt, so dass der Klammerkopf an dem Stiftabschnitt gehalten ist.
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Außerdem löst die Erfindung die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Befestigungsclips, bei dem der Stiftabschnitt des Kunststoffkörpers durch die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes geführt wird und das durch die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes ragende freie Ende des Stiftabschnitts in einem Kunststoffschmelzprozess mit einem gegenüber der Durchgangsöffnung des Klammerkopfes vergrößerten Querschnitt versehen wird, so dass der Klammerkopf an dem Stiftabschnitt gehalten ist.
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Bei dem Befestigungsclip kann es sich um einen sogenannten Trim-Clip handeln. Insbesondere kann das an dem Trägerbauteil zu befestigende Bauteil ein Verkleidungsteil und das Trägerbauteil ein Karosserieteil eines Automobils sein. Der Befestigungsclip besitzt geeignete Haltemittel, um an einer Öffnung des Bauteils gehalten zu werden. Diese Haltemittel können an dem Kunststoffkörper vorgesehen sein. Darüber hinaus kann der Befestigungsclip an einer Durchgangsbohrung des Trägerbauteils verrastet werden. Der Befestigungsclip ist mehrfach von dem Trägerbauteil demontierbar und wieder an dem Trägerbauteil montierbar. Auch das Bauteil kann mehrfach von dem Befestigungsclip gelöst werden und wieder an dem Befestigungsclip befestigt werden. Die Metallklammer des erfindungsgemäßen Befestigungsclips gewährleistet, dass auch bei mehrfacher Demontage und Wiedermontage des Befestigungsclips an dem Trägerbauteil eine konstante Haltekraft bereitgestellt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Befestigung der Metallklammer an dem Kunststoffkörper wird außerdem eine weitgehend freie Wahl der Geometrie des Befestigungsclips, insbesondere der Metallklammer und des Kunststoffkörpers, ermöglicht. Hierzu wird in einem Kunststoffschmelzprozess die Form des freien Endes des Stiftabschnitts des Kunststoffkörpers nach dem Einführen in die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes derart im Querschnitt erweitert, dass das im Querschnitt vergrößerte freie Ende des Stiftabschnitts nicht mehr durch die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes hindurch passt. Damit ist die Metallklammer mit ihrem Klammerkopf an dem Stiftabschnitt und damit an dem Kunststoffkörper gefangen, insbesondere zwischen dem im Querschnitt vergrößerten freien Ende des Stiftabschnitts und einem geeigneten Anschlag auf der anderen Seite des Klammerkopfes. Der Kunststoffschmelzprozess umfasst das Aufschmelzen des thermoplastischen Kunststoffes durch Einbringen thermischer Energie, das Umformen des Kunststoffes in dem aufgeschmolzenen Zustand und das anschließende Erkalten in der im Querschnitt vergrößerten Form. Die thermische Energie kann wie bei einem Kunststoffschweißprozess eingebracht werden. Insofern entspricht der erfindungsgemäße Kunststoffschmelzprozess weitgehend dem Kunststoffschweißen, wobei allerdings nicht notwendigerweise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoffkörper und der Metallklammer erfolgt. Die Metallklammer kann vielmehr beispielsweise formschlüssig an dem Kunststoffkörper, insbesondere dem Stiftabschnitt, gehalten sein. Die Metallklammer kann auch mit geringfügigem Spiel an dem Stiftabschnitt beweglich gehalten sein. Dies erleichtert die Montage. Es ist jedoch auch möglich, dass die Metallklammer im Wesentlichen ohne Spiel an dem Kunststoffkörper gehalten ist. Erfindungsgemäß ist in einfacher Weise eine Herstellung eines Hybrid-Befestigungsclips aus einem Kunststoffkörper und einer Metallklammer möglich bei im Wesentlichen freier Gestaltungsmöglichkeit der Geometrie.
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Durch die freie Gestaltungsmöglichkeit der Klammergeometrie eignet sich der erfindungsgemäße Befestigungsclip auch für die Anordnung in Rundlöchern von Trägerbauteilen. Auch die Kappen- bzw. Spitzengeometrie des freien Endes des Stiftabschnitts kann frei gestaltet werden. Hierdurch kann sowohl die Montage an dem Trägerbauteil erleichtert werden als auch eine Zentrierwirkung im Zuge des Einsetzens in die Durchgangsbohrung des Trägerbauteils erreicht werden. Die durch den Kunststoffschmelzprozess geschaffene Verbindung ist von hoher Stabilität und kann wirtschaftlich und mit hoher Prozesssicherheit bereitgestellt werden. Im Zuge des Herstellungsprozesses ist auch die Herstellung einer fluiddichten Variante, insbesondere wasserdichten Variante, möglich. Dabei kann beispielsweise in demselben Prozess, der zur Herstellung des Befestigungsclips, insbesondere der Verbindung der Metallklammer mit dem Kunststoffkörper, genutzt wird, eine Schaumdichtung automatisch aufgebracht werden.
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Der Stiftabschnitt des Kunststoffkörpers kann weiterhin eine stufenförmige Querschnittsvergrößerung aufweisen, wobei der Klammerkopf der Metallklammer zwischen der stufenförmigen Querschnittsvergrößerung und dem im Querschnitt vergrößerten freien Ende des Stiftabschnitts gehalten ist. Die stufenförmige Querschnittsvergrößerung besitzt ebenso wie das im Rahmen des Kunststoffschmelzprozesses umgeschmolzene freie Ende des Stiftabschnitts einen größeren Querschnitt als das Durchgangsloch des Klammerkopfes der Metallklammer. Wie bereits erwähnt, kann der Klammerkopf insbesondere im Wesentlichen ohne Spiel zwischen dem im Querschnitt vergrößerten freien Ende und der stufenförmigen Querschnittsvergrößerung des Stiftabschnitts gehalten sein.
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Die Metallklammer kann mehrere sich ausgehend von dem Klammerkopf in Richtung des Kopfabschnitts des Kunststoffkörpers erstreckende elastische Klammerarme umfassen. Die Klammerarme können einen sich ausgehend von dem Klammerkopf zumindest abschnittsweise erweiternden Querschnitt bilden. Mit den elastischen Klammerarmen kann der Befestigungsclip in eine Durchgangsbohrung des Trägerbauteils eingeclipst werden. Dabei kommt es im Zuge des Einführens n die Durchgangsbohrung zunächst zu einer elastischen Verformung der Klammerarme nach innen und nach Durchtreten der Durchgangsbohrung zu einem Rückbewegen der Klammerarme in Richtung ihres Ruhezustands und damit einem Verrasten des Befestigungsclips an der Durchgangsbohrung.
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Der Kopfabschnitt des Kunststoffkörpers kann zwei Befestigungsflansche aufweisen, zwischen denen das Bauteil gehalten werden kann, wie dies an sich bekannt ist. Weiterhin kann der den freien Enden der Klammerarme der Metallklammer zugewandte Befestigungsflansch eine den freien Enden der Klammerarme zugewandte elastische Haltelippe aufweisen. Die Haltelippe liegt im montierten Zustand an der ihr zugewandten Seite des Trägerbauteils an und führt insbesondere zusammen mit den elastischen Klammerarmen zu einem verbesserten Halt an dem Trägerbauteil.
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Wie bereits erwähnt, kann der Befestigungsclip derart ausgestaltet sein, dass er in eine runde, insbesondere kreisrunde, Durchgangsbohrung des Trägerbauteils eingesetzt werden kann. Kreisrunde Durchgangsbohrungen sind häufig an Trägerbauteilen vorgesehen und erleichtern die Montage. Der erfindungsgemäß genutzte Kunststoffschmelzprozess bietet in dieser Hinsicht die ausreichende Freiheit hinsichtlich der Geometriegestaltung.
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Der Befestigungsclip kann weiterhin drehsymmetrisch sein. Ein Körper ist drehsymmetrisch (auch radiärsymmetrisch), wenn die Drehung des Körpers um einen bestimmten Winkel um seine Symmetrieachse den Körper wieder mit sich selbst zur Deckung bringt. Der Befestigungsclip kann insbesondere n-zählig drehsymmetrisch sein, wobei n die Anzahl der Klammerarme ist. Besitzt der Befestigungsclip beispielsweise drei Klammerarme, ist er entsprechend dreizählig drehsymmetrisch. Dies bedeutet, dass der Befestigungsclip bei einer Drehung um 120° (360°/3) um seine Symmetrieachse wieder mit sich selbst zur Deckung gebracht wird. Die Symmetrieachse des Befestigungsclips kann insbesondere durch die Längsachse des beispielsweise zylindrischen Stiftabschnitts definiert sein. Insbesondere der Kunststoffkörper des Befestigungsclips kann auch rotationssymmetrisch sein. Er wird dann also bei einer Drehung um seine Symmetrieachse um einen beliebigen Winkel wieder auf sich selbst abgebildet.
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Das im Querschnitt vergrößerte freie Ende des Stiftabschnitts kann nach einer weiteren Ausgestaltung Montagerippen aufweisen. Die Querschnittsvergrößerung des freien Endes im Zuge des Kunststoffschmelzprozesses erlaubt auch hinsichtlich der Spitze des freien Endes des Stiftabschnitts im Wesentlichen beliebige Geometrien. In die Spitze des Stiftabschnitts eingebrachte Montagerippen erleichtern das Einsetzen des Befestigungsclips in die Durchgangsbohrung des Trägerbauteils, insbesondere bei einer Blindmontage.
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Die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes kann einen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt, vorzugsweise einen viereckigen Querschnitt, besitzt, wobei zumindest der in der Durchgangsöffnung befindliche Teil des Stiftabschnitts nach dem Kunststoffschmelzprozess einen an den nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt der Durchgangsöffnung anpassten ebenfalls nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt besitzt. Bei dieser Ausgestaltung wird der Stiftabschnitt im Bereich seiner Durchführung durch die Durchgangsöffnung des Klammerkopfes im Zuge des Kunststoffschmelzprozesses an den Querschnitt der Durchgangsöffnung des Klammerkopfes angepasst. Der Stiftabschnitt kann vor dem Aufschmelzen im Zuge des Kunststoffschmelzprozesses insbesondere einen kreisrunden Querschnitt besitzen. Nach dem Kunststoffschmelzprozess und dem Anpassen an den Querschnitt der Durchgangsöffnung des Klammerkopfes besteht dann ein Formschluss zwischen dem Stiftabschnitt und dem Klammerkopf, der ein Drehen des Stiftabschnitts in dem Klammerkopf verhindert.
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Der erfindungsgemäß genutzte Kunststoffschmelzprozess kann ein Ultraschallschmelzprozess oder ein Heißprägeprozess oder ein Heißnietprozess sein. Durch Ultraschall kann der Kunststoff in einfacher Weise thermisch aufgeschmolzen werden, wie dies vom Ultraschall-Kunststoffschweißen bekannt ist. Darüber hinaus kann in einfacher Weise der Stiftabschnitt im Bereich seines freien Endes mit einer vorgegebenen Geometrie versehen werden, beispielsweise mit Montagerippen oder ähnlichem.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Kunststoffkörper in einem Zweikomponennten-Spritzgießverfahren mit einem Abschnitt aus weicherem Kunststoff versehen werden, beispielsweise einem Dichtungsabschnitt. Der Kunststoffschmelzprozess kann dann in herstellungstechnisch besonders einfacher Weise in der Gießform für das Zweikomponenten-Spritzgießverfahren durchgeführt werden. In der Gießform befinden sich der Kunststoffkörper und die Metallklammer in einer definierten Position für den Kunststoffschmelzprozess. Es kann dann weiterhin ein für den Kunststoffschmelzprozess eingesetzter Heißprägekern oder Heißnietkern einen Teil des Formhohlraums der Gießform begrenzen. Der Heißpräge- oder Heißnietkern bildet dann also selbst einen Teil des Formhohlraums.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 einen Kunststoffkörper eines erfindungsgemäßen Befestigungsclips in einer Seitenansicht,
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2 den Kunststoffkörper aus 1 in einer Schnittansicht,
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3 den Kunststoffkörper aus 1 in einer perspektivischen Ansicht,
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4 den Kunststoffkörper aus 1 in einer Draufsicht,
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5 eine Metallklammer eines erfindungsgemäßen Befestigungsclips in einer Seitenansicht,
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6 die Metallklammer aus 5 in einer Draufsicht,
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7 die Metallklammer aus 5 in einer perspektivischen Ansicht,
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8 den Kunststoffkörper aus 1 und die Metallklammer aus 5 in einer vorläufig montierten Stellung in einer Seitenansicht,
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9 die Darstellung aus 8 in einer Schnittansicht,
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10 die Darstellung aus 8 in einer perspektivischen Ansicht,
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11 die Darstellung aus 8 in einer Draufsicht,
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12 den Kunststoffkörper aus 1 und die Metallklammer aus 5 im fertig zu einem erfindungsgemäßen Befestigungsclip montierten Zustand in einer Seitenansicht,
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13 die Darstellung aus 12 in einer Schnittansicht,
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14 die Darstellung aus 12 in einer perspektivischen Ansicht, und
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15 die Darstellung aus 12 in einer Draufsicht.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. Der in den 1 bis 4 gezeigte Kunststoffkörper des erfindungsgemäßen Befestigungsclips ist einstückig aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet. Er besitzt einen Kopfabschnitt 10 mit einem ersten Befestigungsflansch 12 und einem zweiten Befestigungsflansch 14. Zwischen den Befestigungsflanschen 12, 14 ist ein Freiraum 16 gebildet, in dem in an sich bekannter Weise ein an einem Trägerbauteil eines Automobils, beispielsweise an einer Karosserie eines Automobils, zu befestigendes Bauteil, beispielsweise ein Verkleidungsteil, gehalten werden kann. Ausgehend von dem Kopfabschnitt 10 erstreckt sich ein im Querschnitt kreisförmiger Stiftabschnitt 18 mit einem freien Ende 20. Bei dem Bezugszeichen 22 ist eine stufenförmige Querschnittsvergrößerung von dem freien Ende 20 zu dem übrigen Teil des Stiftabschnitts 18 zu erkennen. Außerdem ist zu erkennen, dass der zweite Befestigungsflansch 12 eine dem freien Ende 20 des Stiftabschnitts 18 zugewandte tellerförmige elastische Haltelippe 24 aufweist.
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In den 5 bis 7 ist eine Metallklammer des erfindungsgemäßen Befestigungsclips gezeigt. Die Metallklammer besitzt einen Klammerkopf 26 mit einer in dem dargestellten Beispiel quadratischen Durchgangsöffnung 28. Von dem Klammerkopf 26 erstrecken sich in dem gezeigten Beispiel drei elastische Klammerarme 30. Ausgehend von dem Klammerkopf 26 bilden die Klammerarme 30 zunächst einen sich erweiternden Querschnitt bis zu einem Knick 32, ausgehend von dem sich der durch die Klammerarme 30 gebildete Querschnitt wieder verringert.
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Anhand der 8 bis 15 soll die Herstellung des erfindungsgemäßen Befestigungsclips erläutert werden. Zunächst wird der Stiftabschnitt 18 des Kunststoffkörpers mit seinem freien Ende 20 durch die Durchgangsöffnung 28 des Klammerkopfes 26 der Metallklammer gesteckt zum Erreichen des in den 8 bis 11 gezeigten Vormontagezustands. Der Querschnitt des Stiftabschnitts 18 ist ab der stufenförmigen Querschnittsvergrößerung 22 größer als der Querschnitt der Durchgangsöffnung 28 des Klammerkopfes 26, so dass der Klammerkopf 26 auf der stufenförmigen Querschnittsvergrößerung 22 aufliegt, wie insbesondere in der Schnittansicht in 9 zu erkennen.
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Aus diesem Vormontagezustand wird anschließend das freie Ende 20 des Stiftabschnitts 18 in einem Kunststoffschmelzprozess umgeschmolzen und so im Querschnitt vergrößert, wie in den 12 bis 15 zu erkennen. In dem dargestellten Beispiel kommt ein Kunststoff-Heißnietprozess zum Einsatz. Mit einem solchen Kunststoff-Heißnietprozess ist es möglich, das freie Ende 20 mit im Wesentlichen beliebiger Form auszubilden. Wie in den 12 bis 15 zu erkennen, wurde das freie Ende 20 des Stiftabschnitts 18 vorliegend kappenartig ausgebildet, wobei in das kappenartige freie Ende 20 drei Montagerippen 34 eingebracht wurden. Die Montagerippen 34 dienen zum einfacheren Einsetzen in das Trägerbauteil, insbesondere bei einer Blindmontage.
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Wie insbesondere in der Schnittansicht der 13 zu erkennen, ist der Querschnitt des freien Endes 20 im Rahmen des Kunststoffheißnietprozesses derart erweitert worden, dass die Metallklammer mit ihrem Klammerkopf 26 im Wesentlichen ohne Spiel zwischen der stufenförmigen Querschnittsvergrößerung 22 und dem im Querschnitt vergrößerten freien Ende 20 des Stiftabschnitts 18 gehalten ist. Es ist durch ausreichende Erwärmung des freien Endes 20 des Stiftabschnitts 18 auch möglich, dass sich der Kunststoff im Bereich der Durchgangsöffnung 28 des Klammerkopfes 26 an den Querschnitt der Durchgangsöffnung 28 anpasst, nach dem Kunststoff-Heißnietprozess also ebenfalls einen quadratischen Querschnitt besitzt. Hierdurch wird ein Drehen der Metallklammer auf dem Stiftabschnitt 18 verhindert.
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In dem in den 12 bis 15 gezeigten fertig montierten Zustand kann der Befestigungsclip in eine Durchgangsbohrung eines Trägerbauteils eingeclipst werden. Dazu werden die Klammerarme 30 im Zuge des Durchführens durch die im Querschnitt kleinere Durchgangsbohrung als der größte Querschnitt der Klammerarme 30 zunächst elastisch komprimiert und verrasten nach dem Durchtreten der Durchgangsbohrung hinter der Durchgangsbohrung. Dabei liegt die elastische Haltelippe 24 auf einer Seite des Trägerbauteils an und die Klammerarme 30 mit ihren in 12 unten zu erkennenden freien Enden auf der anderen Seite des Trägerbauteils. Das an dem Trägerbauteil zu befestigende Bauteil kann wie erwähnt in dem Freiraum 16 zwischen dem ersten und zweiten Befestigungsflansch 12, 14 des Kunststoffkörpers gehalten und damit an dem Trägerbauteil befestigt werden.
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Der erfindungsgemäße Befestigungsclip stellt auch bei mehrfacher Demontage und Wiedermontage konstante Haltekräfte sicher. Darüber hinaus ist durch die erfindungsgemäße Herstellung eine weitgehend freie Wahl der Geometrie des Befestigungsclips möglich. In dem gezeigten Beispiel kann der erfindungsgemäße Befestigungsclip aufgrund seiner Geometrie in eine kreisrunde Durchgangsbohrung des Trägerbauteils eingesetzt werden.