Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Verbinden von zwei Bauteilen mit unterschiedlichem Wärme
ausdehnungsverhalten, insbesondere im Fahrzeugkarosserie
bau, mit einem aus mindestens zwei Teilen bestehenden und
zumindest an einem der miteinander zu verbindenden Bau
teile festlegbaren Halteelement.
Beim Verbinden von Bauteilen mit unterschiedli
chem Wärmeausdehnungsverhalten kommt es darauf an, dass
die die beiden Bauteile miteinander verbindende Vorrich
tung eine Relativbewegung der beiden Bauteile zueinander
ermöglicht, um Verspannungen und/oder Verformungen der
Bauteile aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen
zu vermeiden. Aus der Praxis im Fahrzeugkarosseriebau
sind Halteelemente bekannt, bei denen sich die einzelnen
Bauteile aufgrund in den Halteelementen angeordneter Fe
derelemente relativ zueinander bewegen können. Der Aufbau
dieser mit Federelementen versehenen Halteelemente ist
jedoch sehr kompliziert und kostenaufwendig.
Aus dem Gebiet des Fahrzeugkarosseriebaus sind
weiterhin verschiedene Halteelemente und Klippvorrichtun
gen bekannt, um beispielsweise Schutzleisten an einer
Fahrzeugkarosserie festzulegen. Ein solches Halteelement
offenbart beispielsweise die DE 41 26 442 C1. Dieses be
kannte Halteelement weist ein an der Fahrzeugkarosserie
festlegbares, mit seitlichen Eingriffsbereichen versehe
nes Teil und ein an der Leiste angeordnetes Zwischenele
ment auf, welches in diese seitlichen Eingriffsbereiche
des ersten Teils einsetzbar ist. Neben dem komplizierten
und somit kostspieligen Aufbau dieser bekannten Vorrich
tung weist dieser Stand der Technik den Nachteil auf,
dass eine Relativbewegung der miteinander zu verbindenden
Bauteile nur in einem sehr begrenzten Maße möglich ist,
ohne andererseits die Verbindung der beiden Bauteile zu
gefährden.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so
auszugestalten, dass diese einerseits eine Relativbewe
gung der Bauteile zueinander aufgrund des unterschiedli
chen Wärmeausdehnungsverhaltens erlaubt andererseits aber
stets eine ausreichende Verbindung der beiden Bauteile
miteinander gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfin
dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement
aus zwei Rastteilen besteht, die über mindestens eine in
dem Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten
ausgebildete Ausnehmung von einander gegenüberliegenden
Seiten dieses Bauteils miteinander verbindbar sind und
jeweils derart ortsfest an dem Bauteil mit dem stärkeren
Wärmeausdehnungsverhalten festlegbar sind, dass sich
diese ortsfeste Lagerung der Rastteile an diesem Bauteil
löst, sobald die beiden Bauteile mit unterschiedlichem
Wärmeausdehnungsverhalten miteinander über ein Verbin
dungselement, beispielsweise eine Schraubverbindung, ver
bunden sind, und dass das Bauteil mit dem stärkeren Wär
meausdehnungsverhalten im mit dem anderen, starreren Bau
teil verbundenen Zustand in Expansionsrichtung relativ zu
dem starreren Bauteil verschiebbar ist.
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Vorrichtung ist es erstmalig möglich, die beiden mitein
ander zu verbindenden Bauteile zur Montage zunächst über
die ortsfest festgelegten Rastteile genau gegeneinander
auszurichten und anschließend nach der Verbindung der
beiden Bauteile diese ortsfeste Verbindung so aufzuheben,
dass sich das Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungs
verhalten gegenüber dem starreren Bauteil verschieben
kann.
Um die das Halteelement bildenden Rastteile
möglichst einfach und somit kostengünstig auszugestalten,
wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung vorgeschlagen, dass die beiden Rastteile identisch
ausgebildet sind und im miteinander verbundenen Zustand
um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Durch diese
identische Ausgestaltung beider Rastteile vereinfacht
sich die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
deutlich, da eine gesonderte Bevorratung erster und zwei
ter Rastteile überflüssig ist und auch bei der Montage
Verwechselungen nicht vorkommen können.
Zum Verbinden der beiden Rastteile miteinander
weist jedes Rastteil mindestens einen Rasthaken und min
destens einen Rastvorsprung zur Aufnahme der Rasthaken
des jeweils anderen Rastteils auf. Auf diese Weise können
die beiden Rastteile von beiden Seiten des Bauteils mit
dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten durch die mindes
tens eine Ausnehmung in diesem Bauteil miteinander ver
rastet werden.
Das ortsfeste Festlegen der einzelnen Rastteile
an dem Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhal
ten und das nachfolgende Lösen dieser Lagerung erfolgt
vorteilhafterweise dadurch, dass jedes Rastteil wenigs
tens einen Arretierungshaken zum ortsfesten Festlegen so
wie eine der Anzahl der Arretierungshaken des jeweils an
deren Rastteils entsprechende Anzahl an Freigabevorrich
tungen zum Lösen der Arretierungshaken aufweist.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen,
dass in der mindestens einen Ausnehmung im Bauteil mit
dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten eine zumindest
der Anzahl der Arretierungshaken der beiden Rastteile
entsprechende Anzahl von Arretierungsnuten zur Aufnahme
der Arretierungshaken ausgebildet ist. Über diese Arre
tierungsnuten wird bis zum festen Verbinden der beiden
Bauteile miteinander sichergestellt, dass die beiden
Rastteile ortsfest an dem Bauteil mit dem stärkeren Wär
meausdehnungsverhalten gelagert sind.
Um das Verschieben des Bauteils mit dem stärke
ren Wärmeausdehnungsverhalten gegenüber dem starreren
Bauteil entlang der Rastteile zu erleichtern, die weiter
hin über die Ausnehmung in dem Bauteil mit dem stärkeren
Wärmeausdehnungsverhalten miteinander verbunden sind,
wird vorgeschlagen, dass auf den dem Bauteil mit dem
stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten zugewandten Seiten
der Rastteile Gleitstücke zur verschiebbaren Lagerung
dieses Bauteils angeordnet sind. Durch diese Gleitstücke
soll der Reibungswiderstand zwischen den Rastteilen und
dem sich aufgrund der Wärmeausdehnung verschiebenden Bau
teil reduziert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er
findung wird schließlich vorgeschlagen, dass die Gleit
stücke entlang beider Längskanten jedes Rastteils ausge
bildet sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung er
geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehö
rigen Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer er
findungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden von zwei Bau
teilen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten
beispielhaft dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Explosionszeichnung einer erfin
dungsgemäßen Vorrichtung mitsamt den
miteinander zu verbindenden Bauteilen
und Verbindungselementen;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung
gemäß Fig. 1 im fertig montierten Zu
stand der miteinander zu verbindenden
Bauteile;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die montierte
Vorrichtung gemäß Fig. 2;
Fig. 4a eine schematische Seitenansicht der
an dem Bauteil mit dem stärkeren Wär
meausdehnungsverhalten festgelegten
Vorrichtung bei normaler Betriebstem
peratur;
Fig. 4b eine Seitenansicht gemäß Fig. 4a, je
doch die Expansion bei Hitzeeinwir
kung darstellend;
Fig. 4c eine Seitenansicht gemäß Fig. 4a und
4b, jedoch die Kontraktion bei Kälte
einwirkung darstellend;
Fig. 5 eine perspektivische Draufsicht auf
ein Rastteil;
Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt
durch zwei miteinander verbundene
Rastteile und
Fig. 7 einen ausschnittweise vergrößerten
Schnitt durch zwei Rastteile, den Ar
retierungs- bzw. Freigabemechanismus
darstellend.
Der Explosionszeichnung gemäß Fig. 1 sind alle
Teile zu entnehmen, die notwendig sind, um zwei Bauteile
1 und 2 mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten
so miteinander zu verbinden, dass sich die beiden Bau
teile 1 und 2 bei der unterschiedlichen Wärmeausdehnung
relativ zueinander bewegen können, um das Auftreten von
Spannungen und/oder Verformungen zu vermeiden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann
es sich bei den Bauteilen 1 und 2 beispielsweise um einen
Kunststoffkotflügel 1 handeln der an dem Stahlchassis 2
einer Fahrzeugkarosserie festgelegt werden soll. Da die
verwendeten Kunststoffe sich bei Hitzeeinwirkung, wie
diese beispielsweise beim Lackieren auftritt, viel stär
ker ausdehnen als das Stahlchassis, werden Halteelemente
3 verwendet, um den Kotflügel 1 einerseits sicher am
Chassis 2 zu lagern, aber andererseits die Wärmeausdeh
nung des Kotflügels 1 nicht zu behindern. Das dargestell
te Halteelement 3 besteht aus zwei identisch ausgebilde
ten Rastteilen 4 und 5, die um 180° zueinander versetzt
auf einander gegenüberliegenden Seiten des Bauteil 1 mit
dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten, nämlich dem
Kunststoffkotflügel 1, angeordnet sind. In dem Bauteil 1
ist eine Ausnehmung 6 ausgebildet, über die die beiden
Rastteile 4 und 5 miteinander und mit dem Bauteil 1 ver
bunden werden können. Der genaue Aufbau eines der beiden
Rastteile 4, 5 ist in Fig. 5 dargestellt.
Zum Verbinden der beiden Rastteile 4 und 5 mit
einander sind auf den dem Bauteil 1 zugewandten Oberflä
che der Rastteile 4 und 5 jeweils ein von dieser Oberflä
chen fortweisender Rasthaken 7 und jeweils ein eine Hin
terschneidung aufweisender Rastvorsprung 8 ausgebildet,
der von dem Rasthaken 7 des jeweils anderen Rastteils 4
bzw. 5 hintergriffen wird, um die beiden Rastteile 4 und
5 durch die Ausnehmung 6 in dem Bauteil 1 hindurch mit
einander zu verbinden.
Das Verbinden der beiden Bauteile 1 und 2 er
folgt, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, über ein Verbin
dungselement, das im dargestellten Fall als Schraube 9
mit zugehöriger Mutter 10 ausgebildet ist. Um die Montage
zu erleichtern, ist die Mutter 10 beispielsweise durch
Punktschweißen oder Kleben an dem Bauteil 2 festgelegt,
so dass sich diese beim Positionieren des Bauteils 1
nicht verschieben kann.
Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich, sind am
Rande der in dem Bauteil 1 angeordneten Ausnehmung 6 zwei
Arretierungsnuten 11 ausgebildet. Diese Arretierungsnuten
11 dienen zur Aufnahme von Arretierungshaken 12, über die
die beiden Rastteile 4 und 5 ortsfest an dem Bauteil 1
festgelegt werden können.
Das Verbinden zweier Bauteile 1 und 2 mit un
terschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten mittels der
Rastteile 4 und 5 des Halteelements 3 geschieht wie
folgt:
Zuerst werden die beiden das Halteelement 3
bildenden Rastteile 4 und 5, wie aus Fig. 1 ersichtlich,
um 180° zueinander versetzt auf sich einander gegenüber
liegenden Seiten des Bauteils 1 mit dem stärkeren Wärme
ausdehnungsverhalten angeordnet. Anschließend werden die
Rastteile 4 und 5 durch die Ausnehmung 6 in dem Bauteil 1
hindurch so zusammengedrückt, dass die Rasthaken 7 der
Rastteile 4 und 5 die entsprechenden Rastvorsprünge 8 des
jeweils anderen Rastteils 5 bzw. 4 verriegelnd hinter
greifen, um so für eine dauerhafte Verbindung der beiden
Rastteile 4 und 5 miteinander zu sorgen. Die Verrastung
der Rastteile 4 und 5 ist schematisch in der Schnittdar
stellung gemäß Fig. 6 dargestellt, in der zum Zwecke der
besseren Übersichtlichkeit das Bauteil 1 fortgelassen
wurde. Gleichzeitig verrasten die Arretierungshaken 12 in
den Arretierungsnuten 11 der Ausnehmung 6, wodurch die
Rastteile 4 und 5 ortsfest an dem Bauteil 1 festgelegt
sind.
In dieser ortsfest am Bauteil 1 gelagerten
Stellung lässt sich das Bauteil 1 mitsamt den Rastteilen
4 und 5, in denen eine Durchgangsbohrung 13 zur Aufnahme
der Schraube 9 ausgebildet ist, einfach und lagegenau zur
Mutter 10 und somit zum zweiten Bauteil 2 ausrichten. Wie
in Fig. 2 dargestellt, können nun die Bauteile 1 und 2
über die Schraube 9 und die Mutter 10 miteinander verbun
den werden.
Beim Zusammenschrauben der beiden Bauteile 1
und 2 werden die an dem Bauteil 1 über die Arretierungs
haken 12 ortsfest gelagerten Rastteile 4 und 5 in Rich
tung des Pfeils 14 zusammengedrückt, wie dies in Fig. 7
dargestellt ist. Sobald sich aufgrund der Schraubkräfte
die Rastteile 4 und 5 aufeinander zu bewegen, treten den
jeweiligen Arretierungshaken 12 am jeweils anderen Rast
teil 4 bzw. 5 gegenüber angeordnete Freigabevorrichtungen
15 in die Arretierungsnuten 11 ein und drücken die Arre
tierungshaken 12 in Richtung des Pfeils 16 aus der Ver
rastung mit dem Bauteil 1 heraus. In dieser Stellung sind
die beiden Bauteile 1 und 2 zwar noch über die Schraub
verbindung 9, 10 miteinander verbunden, jedoch ist das
Bauteil 1 jetzt zwischen den beiden Rastteilen 4 und 5
über die gesamte Länge der Ausnehmung 6 relativ zum Bau
teil 2 verschiebbar.
Um das Verschieben des Bauteils 1 bei der Wär
meausdehnung bzw. beim nachfolgenden Zusammenziehen zu
erleichtern, sind entlang den Längskanten der Rastteile 4
und 5 Gleitstücke 17 in der Form von Kufen angeordnet,
die den Reibungswiderstand zwischen dem Bauteil 1 einer
seits und den Rastteilen 4 und 5 andererseits verringern.
Die Ausbildung der Gleitstücke 17 ist der Darstellung ge
mäß Fig. 5 zu entnehmen.
Die Abbildungen Fig. 4a bis 4b zeigen schließ
lich das temperaturbedingte Expansions- bzw. Kontrakti
onsverhalten des zwischen den Rastteilen 4 und 5 angeord
neten Bauteils 1. In der in Fig. 4a dargestellten Be
triebsstellung sowie in der in Fig. 4c dargestellten
Kühlstellung überdeckt das obere Rastteil 4 jeweils voll
ständig die Ausnehmung 6 im Bauteil 1, so dass keine
Feuchtigkeit oder Schmutz in die Ausnehmung eindringen
können.
Bei der dargestellten Ausbildung des Bauteils 1
als aus Kunststoff gefertigtem Kotflügel beträgt die Wär
meausdehnung des Bauteils 1 bei Hitzeeinwirkung, wie
diese beispielsweise beim Lackieren auftritt, ein Vielfa
ches der Wärmeausdehnung des viel starreren Bauteils 2,
welches durch das Stahlchassis des Fahrzeugs gebildet
wird. Neben der Verwendung dieser Rastteile 4 und 5, die
eine Relativbewegung zwischen den beiden miteinander ver
bundenen Bauteilen 1 und 2 ermöglichen, im Fahrzeugkaros
seriebau, sind selbstverständlich auch andere Einsatzge
biete, wie beispielsweise bei der Fertigung von Reklame
tafeln und/oder bei der Montage von Fassadenverkleidungen
möglich.
Insgesamt gesehen zeichnet sich die beschrie
bene Vorrichtung dadurch aus, dass einerseits durch die
zunächst ortsfeste Lagerung der Rastteile 4 und 5 am Bau
teil 1 die lagegenaue Positionierung der beiden Bauteile
1 und 2 zueinander erleichtert wird und andererseits nach
dem Aufheben der ortsfesten Lagerung infolge der Verbin
dung der beiden Bauteile 1 und 2 miteinander für das Bau
teil 1 mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten die
Möglichkeit besteht, sich relativ zu dem starreren Bau
teil 2 zu verschieben.