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Die Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung und ein Fügeverfahren zur Herstellung der Bauteilanordnung, insbesondere zweier Bauteile mittels zumindest eines Befestigungselementes, wobei zumindest eines der beiden Bauteile aus einem FVK-Werkstoff besteht und wobei beide Bauteile einen gemeinsamen Durchlass zur Aufnahme des Befestigungselements aufweisen.
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Derartige Fügeverbindungen werden in vielen Bereichen des Kraftfahrzeugbaus angewendet, etwa für die Montage von Unterboden-Diagonalstreben. So beschreibt die
DE 10 2009 053 979 A1 eine Diagonalstrebenanordnung, die unterhalb des Fahrzeugbodens angeordnet ist, um einer Karosserie eine verbesserte Steifigkeit zu verleihen. Ein Ende jeder Diagonalstrebe ist an dem Seitenschweller der Karosserie festgelegt, während das andere Ende an einer Mulde befestigt ist, die im Stauraumbereich des Kraftwagens angeordnet ist. Diese Mulde, die beispielsweise zur Aufnahme eines Ersatzrads dient, kann zur Verringerung des Gewichts aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt sein. So ist es an dieser Stelle erforderlich, eine Fügeverbindung zwischen einem Faserverbundkunststoff und den Diagonalstreben, die aus Stahl bestehen können, herzustellen.
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Die Anbindung von Streben an die Karosserie wird auch in der
DE 10 2004 018 977 A1 beschrieben. Dort sind dem Unterbodenbereich zumindest zwei aussteifende Streben zugeordnet, die jeweils von einer Karosserieanbindungsstelle aus mit einer Komponente in Richtung auf eine vertikale Längsmittelebene verlaufen. Es ist ein Verbindungsträger vorgesehen, der frei unter dem Unterboden und mit Abstand zu diesem angeordnet ist und an dem die Streben festgelegt sind. Entsprechend werden auch hier die genannten Fügeverbindungen eingesetzt.
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Auch in der
DE 10 2008 056 146 A1 , die eine Verkleidung für einen Unterboden eines Kraftwagens beschreibt, die den Widerstand beziehungsweise die Versteifung gegen die im Stillstand und bei Fortbewegung des Fahrzeug auftretenden Torsionsbelastungen vergrößern soll, kommen solche Fügeverbindungen zum Einsatz, da die genannte Verkleidung einfach, leicht und stabil sein soll und daher aus einem faserverstärkten Kunststoff beschaffen ist.
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Um die zu fügenden Bauteile genau zueinander positionieren zu können, ist es in all diesen Fällen erforderlich, die Fertigungstoleranzen in deren Abmessungen auszugleichen. Dies ist im Regelfall durch eine geeignete Ausbildung der Durchgangsöffnungen für jedes Bauteil erzielbar, wobei auf Verbindungsmöglichkeiten wie ein Schraubgewinde in den Laibungen der Durchgangsöffnungen zwangweise verzichtet werden muss. Die Bauteile werden relativ zueinander in die geeignete Befestigungsposition verschoben, wobei die Durchgangsöffnungen zumindest noch teilweise miteinander fluchten müssen, damit das Befestigungselement hindurchgeführt werden kann.
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Dabei ergibt sich bei den Fügetechniken gemäß dem Stand der Technik die Problematik, dass auf Grund der Toleranzausgleichsmaßnahme in die Durchgangsöffnungen Schmutz und aggressive bzw. korrodierende Medien eintreten können, so dass am Fügeelement, das meistens aus einem einfachen Stahl besteht, Korrosion und insbesondere, wenn das zufügende Bauteil aus Kohlefasern besteht und in der Lochlaibung teilweise frei liegende Fasern besitzt, Kontaktkorrosion auftritt. Zudem können aufgrund der Druckbelastung durch das mit einem bestimmten Fügemoment angebrachte Fügeelement die Fasern der Faserverbundkomponente beschädigt werden.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es erforderlich, eine verbesserten Bauteilanordnung zu schaffen, bei der Bauteile, von denen eines oder beide aus einem FVK-Werkstoff bestehen kann/können, sicher und unbeschädigt fügen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Krafteinleitungselement für Fügestellen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Weiter ergibt sich die Aufgabe der Bereitstellung entsprechender Fügeverfahren zur Herstellung solcher Bauteilanordnungen.
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Die Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 lösen diese Aufgabe.
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Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bauteilanordnung weist zwei gefügte Bauteile auf. Die beiden Bauteile sind mittels eines Befestigungselementes miteinander gefügt. Dabei erstreckt sich das Befestigungselement durch einen gemeinsamen Durchlass der beiden Bauteile, der durch je ein Durchgangsloch pro Bauteil gebildet wird. Von den beiden Bauteilen ist wenigstens eines aus FVK-Werkstoff hergestellt.
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Die Bauteilanordnung umfasst erfindungsgemäß eine Krafteinleitungs- und Schutzvorrichtung für die Fügeverbindung zwischen den beiden Bauteilen, die zwei Einleger mit einem scheibenförmigen Rand und je einem Loch umfasst, durch die das Befestigungselement geführt und in dem Durchlass aufgenommen werden kann. Die Einleger sind über den Durchgangslöchern der beiden Bauteile, also auf beiden Seiten des Durchlasses der gefügten Bauteile unlösbar miteinander verbunden. Die Löcher haben dabei einen Durchtrittsquerschnitt für das Befestigungselement, der kleiner ist, als ein Durchtrittsquerschnitt des Durchlasses. Somit gelingt es mit Hilfe des Einlegers Fertigungstoleranzen der beiden zu fügenden Bauteile auszugleichen. Das Befestigungselement und die Löcher beziehungsweise deren Durchtrittsquerschnitte sind derart hinsichtlich Form und Größe aufeinander abgestimmt, dass das Befestigungselement die Löcher außenseitig gegen Feuchtigkeit und Schmutz abdichtet.
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So gelingt es vorteilhaft, mittels der Einleger Fertigungstoleranzen in den Bauteilabmessungen auszugleichen und dennoch die Materialien der Bauteile, die in das Innere des Durchlasses ragen, vor Feuchtigkeit und Korrosion zu schützen. Insbesondere wird durch die Einleger sichergestellt, dass in die Löcher kein Schmutz und aggressive beziehungsweise korrodierende Medien eintreten können. Aufgrund der Druckverteilung durch die Einleger wird das FVK-Bauteil im Bereich der Fügeverbindung entlastet, so dass dieses nicht beschädigt wird. Infolge des Abstand des Fügelements von der Lochlaibung bleiben ebenfalls teilweise freiliegende Fasern der Lochlaibungen unbeschädigt. im Falle der Verwendung von Kohlefasern bei Ausbildung des FVK-Werkstoffs wird aufgrund der allseitigen Beabstandung des Befestigungselementes von den Kohlefasern Kontaktkorrosion vermieden.
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Vorteilhaft besteht daher der Einleger zumindest auf eine Nassseite, also einer Seite der Bauteilanordnung, die Feuchtigkeit bzw. Nässe ausgesetzt ist, aus einem nicht-rostenden Material, beispielsweise aus Titan oder Edelstahl. Auf der Trockenseite ist die Wahl des Einlegermaterials beliebig, kann also aus einem preiswerten Werkstoff wie Kunststoff oder einem einfachen Stahl bestehen.
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Besonders geeignet sind Einleger, die eine hut- oder wannenförmige Querschnittsform haben. Diese Einleger können kreisförmig oder oval sein, sie können jedoch auch als längliches Band ausgestaltet sein. Durch die Ausbildung mit hut- oder wannenförmigem Querschnitt können die Einleger mit ihrer Vertiefung in die Durchgangslöcher der Bauteile eintauchen, so dass durch diese Versenkung Befestigungselemente bei geeigneter Längenauslegung vollständig in den Durchlass aufgenommen werden können und nicht über die jeweilige Bauteiloberfläche hinausragen. Die Einleger müssen mit dem jeweiligen Bauteil in einem Randbereich der Durchgangslöcher verklebt sein. Insbesondere der Randbereich kann eine umfänglich abdeckende Verklebung aufweisen. Der Kleber wirkt dabei als elektrische Isolationsschicht, so dass auch keine Kontaktkorrosion bei einer etwaig vorhandenen Feuchte zwischen dem Einleger und dem als CFK-Bauteil ausgebildeten FVK-Bauteil auftreten kann. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Einleger nicht über die Kleberschicht übersteht, damit ihn die Feuchte nicht erreichen kann. Bevorzugt sind die Lochränder angeschrägt oder angefast, wobei der Einleger entsprechend konturiert ist. Dadurch wird ein mögliches Abscheren von Klebstoff beim Fügen verhindert.
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Es ist auch möglich, den Einleger unmittelbar bei der Fertigung in den FVK-Werkstoff des FVK-Bauteils, das auf der Trockenseite der Anordnung gelegen ist, zu integrieren. Dann ist eine Verklebung erlässlich. Der Einleger kann dabei eben ausgebildet sein.
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Durch die Einleger ist es möglich, eine Fügeverbindung der Bauteile derart herzustellen, dass diese mittelbar aneinander gepresst und somit sicher und lösbar aneinander gehalten sind. Zugleich wird durch die Abdichtung gegen Schmutz und Feuchtigkeit sichergestellt, dass die Lochlaibung vor Verschleiß und Steinschlag geschützt wird.
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Durch die Verklebung der Einleger mit dem jeweiligen Bauteil oder auch durch die Integration und damit unlösbare Festlegung der Einleger an dem FVK-Werkstoff-Bauteil ergibt sich vorteilhaft, dass die Bauteile beim Fügen aneinander positioniert werden können, ohne dass die Einleger verrutschen. Damit ist eine sichere Befestigung gewährleistet.
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Darüber hinaus ist eine Verklebung der Einleger deswegen vorteilhaft, da die Klebeschicht eine Isolation gegenüber Kontaktkorrosion darstellt, falls der Einleger und das anliegende Bauteil Spannungspotenziale mit besonders großer Differenz aufweisen, beispielsweise, wenn der Einleger aus Stahl und das Bauteil aus CFK beschaffen ist.
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Die Bauteilanordnung kann zusätzlich über eine Schlagschutzschicht verfügen, die zumindest an dem schlagempfindlicherem der beiden Bauteile angeordnet ist. Dabei kann die Schlagschutzschicht entweder zwischen den scheibenförmigen Rand des Einlegers und einem Oberflächenstreifen an der jeweiligen Kante der Durchgangslöcher an der Lochkante beziehungsweise Fase der Bauteile eingefügt sein oder die Schlagschutzschicht grenzt an die des Einlegers an. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Einleger in dem FVK-Werkstoff des Bauteils integriert ist. Die Schlagschutzschicht wird vorteilhaft mit dem Bauteil unlösbar verbunden, insbesondere verklebt. Bei der Schlagschutzschicht kann es sich um ein Material aus Faservlies oder um ein Fasergewebe, insbesondere aus Glasfasern, handeln. Es ist auch möglich die Schlagschutzschicht aus einem thermoplastischen oder elastomeren Material zu fertigen.
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Ferner kann es sich als günstig erweisen, eine Kontaktkorrosions-Sperrschicht zwischen den Bauteilen beziehungsweise am Anlagebereich zwischen den Bauteilen um den Fügebereich anzubringen. Bei der Kontaktkorrosions-Sperrschicht kann es sich insbesondere um eine Lackierung oder um ein weiteres, korrosionshinderndes Bauteil, insbesondere um ein dünnwandiges korrosionshinderndes Bauteil handeln.
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Das Befestigungselement, mit dem die Fügeverbindung ausgeführt wird, ist vorteilhaft ein- oder mehrteilig. Als einteiliges Befestigungselement kommt ein Niet in Frage, als mehrteiliges Befestigungselement wird eine Schraube in Verbindung mit einer Mutter angesehen. Besonders bevorzugt kann eine Schraube eingesetzt werden, die an ihrem Kopf an der Seite, mit der die Schraube an dem Einleger zur Anlage kommt, eine Nut aufweist, in der ein Dichtring eingelegt ist. So wird vorteilhaft sicher gestellt, dass die unter Vorspannung in dem Durchlass befestigbare Schraube mit der Mutter die Bauteile fest und zugleich schmutz- und feuchtigkeitsdicht aneinander presst. Die Schraube kann eine Suchspitze aufweisen, so dass die Schraube bei der Montage leichter in die Mutter eingefädelt werden kann.
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Die Erfindung findet im Wesentlichen ihren Einsatz bei flächigen Bauteilen oder Bauteilen mit flächigen breiten Befestigungsflanschen. Bei der Bauteilanordnung kann jedoch auch eines der Bauteile eine Diagonalstrebe, bevorzugt eine FVK-Diagonalstrebe und besonders bevorzugt eine CFK-Diagonalstrebe sein, die dazu vorgesehen ist, einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs zu verstärken, welcher das andere Bauteil bildet.
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Wenn die gefügte Bauteilanordnung hergestellt wird, ergeben sich im Wesentlichen zwei Fertigungsvarianten, die sich dahingehend unterscheiden, dass die erfindungsgemäße Krafteinleitungs- und Schutzvorrichtung mit Einlegern gebildet wird, die als separate Teile vorliegen und dann mit den Bauteilen verbunden werden, oder dass die Krafteinleitungsund Schutzvorrichtung mit zumindest einem Einleger gebildet wird, der bereits in ein Bauteil aus FVK integriert ist, was sich fertigungstechnisch leicht realisieren lässt.
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Bei der ersten Variante des Fügeverfahrens erfolgt zunächst das Bereitstellen zweier Bauteile und Positionieren der Bauteile aneinander, so dass die entsprechenden Durchgangslöcher pro Bauteil zumindest teilweise überlappen und einen gemeinsamen Durchlass bilden. Dann wird die Krafteinleitungs- und Schutzvorrichtung vor dem Fügen der zwei Bauteile für die Fügeverbindung hergestellt. Dies umfasst das Positionieren und unlösbar Anordnen eines Einlegers mit dem scheibenförmigen Rand und je einem Loch zur Aufnahme des Befestigungselementes über den Durchgangslöchern der Bauteile. Dabei haben die Löcher einen Durchtrittsquerschnitt, der kleiner ist als ein Durchtrittsquerschnitt des Durchlasses. Dann wird das Befestigungselement in den Durchlass eingeführt und die zwei Bauteile werden miteinander gefügt, wobei das Befestigungselement die Löcher außenseitig abdichtet.
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Bei der zweiten Variante des Fügeverfahrens erfolgt auch das Bereitstellen der beiden Bauteile, wobei eines der Bauteile bereits einen Einleger als einen Abschnitt der Krafteinleitungs- und Schutzvorrichtung für die Fügeverbindung zum Fügen der zwei Bauteile integral und unlösbar aufweist. Der Einleger hat, wie in der ersten Variante, den scheibenförmigen Rand und das Loch zur Aufnahme des Befestigungselementes. Auch hier hat das Loch einen Durchtrittsquerschnitt, der kleiner ist als ein Durchtrittsquerschnitt des Durchgangsloches. Hiernach erfolgt das Positionieren und unlösbar Anordnen eines Einlegers an dem anderen Bauteil, das den Einleger nicht integral aufweist. Dieser Einleger stellt den zweiten Abschnitt der Krafteinleitungs- und Schutzvorrichtung für die Fügeverbindung zum Fügen der zwei Bauteile bereit. Er hat ebenso einen scheibenförmigen Rand und ein Loch zur Aufnahme des Befestigungselementes. Das Loch hat einen Durchtrittsquerschnitt, der kleiner ist als ein Durchtrittsquerschnitt des Durchgangsloches um den Toleranzausgleich zu ermöglichen. Dann erfolgt das Positionieren der Bauteile aneinander, so dass die entsprechenden Durchgangslöcher pro Bauteil zumindest teilweise überlappen und den gemeinsamen Durchlass bilden, wobei die Einleger in den Durchlass eintauchen. Durch das nun erfolgende Einführen des zumindest einen Befestigungselementes in den Durchlass werden die beiden Bauteile gefügt, wobei das Befestigungselement die Löcher außenseitig abdichtet.
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In bevorzugter Ausführungsform kann einer der Einleger, vor allem der Einleger, der sich auf einer Trockenseite der Bauteilanordnung befindet, als Tiefzieh- oder Gussteil ausgebildet sein. Das Tiefzieh- oder Gussteil weist zentral einen innengewindetragenden Kragen mit einem Durchgangsloch oder ein innengewindetragendes Gussauge auf. Durch die Einteiligkeit des Einlegers mit dem Befestigungselement, die in einem gemeinsamen Herstellungsprozess aus einem einzigen Rohling erzeugt werden, wird nicht nur ein Bauteil eingespart sondern auch die Montage wesentlich erleichtert, wobei hierzu nur noch eine einseitige Zugänglichkeit erforderlich ist. Dies hat besonders bei sehr engen Bauräumen eine vorteilhafte Auswirkung, wobei auf der Seite des Gußauges oder Kragens kein Montageraum vorgesehen sein muss und damit die Bauteilanordnung einer Kompaktierung des Gesamtzusammenbaus der Karosserie zuträglich ist.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigt:
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1 eine Seitenschnittansicht zweier zum Fügen positionierter Bauteile und zweier Einleger,
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2 eine Seitenschnittansicht einer erfindungsgemäßen Fügeverbindung.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung zweier gefügter Bauteile, genauer, die Fügestelle der beiden Bauteile, die mit einem Befestigungselement gefügt sind.
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In der in 1 gezeigten Darstellung sind zwei zu fügende Bauteile 1, 2 bereits fügebereit aneinander positioniert. Das untere Bauteil 1 besteht dabei aus einem FVK-Werkstoff und weist ebenso wie das damit zu verbindende Bauteil 2 ein Durchgangsloch 1', 2' auf, in die das Befestigungselement einzufügen ist.
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Erfindungsgemäß ergibt sich bei der genauen Positionierung beider Bauteile 1, 2 zueinander ein Ausgleich der Fertigungstoleranzen in Bezug auf die Abmessungen der Bauteile 1, 2, ohne dass hierzu die Durchgangslöcher 1', 2', die gemeinsam den Durchlass 4 bilden, mittels dessen die Bauteile 1, 2 zu fügen sind, präzisionsbearbeitet werden müssten.
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Üblicherweise müssen für Fügeverbindungen dieser Art, gerade auch, wenn sie Bauteile aus unterschiedlichen Materialien betreffen, Fertigungstoleranzausgleiche geschaffen werden; oft ist es auch nicht möglich, derartige Bauteilkombinationen mit einer Schraubverbindung zu fügen, da diese ein (präzise gearbeitetes) Schraubgewinde in den Laibungen der Durchgangslöcher erfordert.
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Beim Fügen allgemein werden üblicherweise die Bauteile relativ zueinander in eine geeignete Befestigungsposition verschoben, wobei die Durchgangslöcher 1', 2, die beispielsweise elliptische Löcher oder kreisrunde Löcher 1', 2' wie in 1 gezeigt sein können, soweit miteinander fluchten müssen, dass das Befestigungselement diese durchragen kann. Daher haben die Durchgangslöcher 1', 2' zu Toleranzausgleichzwecken größere Abmessungen als der Abschnitt des Befestigungselements 6, der sich zum Fügen durch die Durchgangslöcher 1', 2 erstrecken muss.
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Bei Toleranzausgleichsmaßnahmen von Fügeverbindungen ist allgemein zu beachten, dass in Durchgangslöcher kein Schmutz und aggressive bzw. korrodierende Medien eintreten können. Teilweise frei liegende Fasern der Lochlaibungen müssen unbeschädigt bleiben. Daher sind Toleranzausgleichsmaßnahmen sensibel und aufwändig.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Fügeverbindung ergibt sich eine geschickte und einfache und zugleich sichere Maßnahme, die die zwei zu fügenden Bauteile 1, 2 auch beim Vorliegen von Fertigungstoleranzen schützt. Dies liegt zum einen an der Dichtigkeit der Fügeverbindung und zum anderen an der Beabstandung des Fügelements von der Lochlaibung.
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Das Ausführungsbeispiel, das in den 1 und 2 gezeigt wird, zeigt in 1 zunächst das Zusammenschieben der Bauteile 1, 2 relativ zueinander in eine geeignete Befestigungsposition, so dass die Durchgangslöcher 1', 2' sich soweit überlappen, dass der gemeinsame Durchlass 4 gebildet wird. Dann werden beidseitig des Durchlasses 4 Einleger 3, die vorzugsweise aus einem nicht-rostenden Material bestehen, angeordnet.
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Die hier gezeigten Einleger 3 haben einen wannen- oder hutförmigen Querschnitt, da die Befestigungselemente, hier eine Schraube 6 mit Mutter 8, möglichst wenig über die gefügten Bauteile 1, 2 überstehen sollen und diese daher angefaste bzw. konische Kanten an den Öffnungen 3' an den Oberflächen der Bauteile 1,2 haben. So können die Einleger 3 mit ihrer „Wanne” in die Durchgangslöcher 1', 2' eintauchen, wobei lediglich ein scheibenförmiger Rand des Einlegers 3 an einen an die jeweilige Lochkante angrenzende Oberflächenstreifen des jeweiligen Bauteils 1, 2 anliegt. Die damit erfolgende Versenkung der Befestigungselemente 6, 8 in den Durchgangslöchern 1', 2' ist besonders vorteilhaft, wenn nicht genügend Bauraum vorhanden ist. Es ist möglich, statt der Einleger 3 mit Wannen- oder Hutform, die als einzelne Teile mit runder oder ovaler Form gefertigt sein können, auch längliche Bänder zu verwenden, insbesondere solche, die im Querschnitt lokal ebenfalls eine Wannen- oder Hutform mit einem zentralen Durchlass aufweisen.
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Aufgrund der vergrößerten Anlagefläche der Wannen- oder hutförmigen Einleger 3 wird die Krafteinleitung in den Zusammenbau verbessert und wirkt dem Setzverhalten des Kunststoffs, respektive des FVK-Werkstoffs des Bauteils 1 im Ausführungsbeispiel entgegen, insbesondere bei großer Flächenpressung.
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Die Einleger 3 weisen jeweils eine Öffnung 3' für das durchragende Befestigungselement auf, in 2 für die Schraube 6, die durch den unteren Einleger 3 (Bauteil 2) geführt und aus dem oberen Einleger 3 (Bauteil 1) wieder austritt und mit der Mutter 8 verschraubt wird. Die Durchgangslöcher 1', 2' werden so durch die Einleger 3 samt Schraube 6 und durch die Mutter 8 zuverlässig abgedichtet, zumal die Einleger in den Randbereichen der Durchgangslöcher 1', 2', bzw. an den die Durchgangslöcher 1', 2' der Bauteile 1, 2 umgebenden Oberflächenstreifen dichtend angebracht sind.
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Statt Schraube 6 und Mutter 8 können alternative, gleichwirkende Befestigungselemente eingesetzt werden.
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Durch die Fügeverbindung werden die beiden Bauteile 1,2 über die Einleger 3 mittelbar aneinander gepresst und so sicher und lösbar aneinander gehalten.
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Die Fügeverbindung wird bevorzugt mit der in 2 gezeigten Verschraubung ausgeführt, oder mit einer (nicht gezeigten) Nietverbindung. Dabei bildet die Unterseite des Schraubenkopfes 7, eine Dichtfläche an dem Einleger 3, der dem CFK-Bauteil zugeordnet ist, und die Mutter 8 bildet die Dichtfläche an dem Einleger 3, der dem anderen Bauteil 1 zugeordnet ist, das auch aus CFK, aber auch aus einem anderen Material wie Stahl oder sonstigem bestehen kann. Vorteilhaft weist die Schraube 6 an der Unterseite des Schraubenkopfes 7 eine Ringnut auf, in die ein Dichtring 9 eingelegt ist, der in Befestigungsstellung vorgespannt am Randbereich der Öffnung 3' des Einlegers 3 anliegt. Anstelle eines Dichtrings 9 ist auch die Verwendung einer Flüssigdichtung denkbar.
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Die Einleger 3 können am jeweiligen Bauteil 1, 2 im Randbereich der Durchgangslöcher 1', 2' angeklebt sein, und zwar so, dass der Randbereich völlig abgedeckt wird. Eine Klebstoffschicht 10 ist in 2 gezeigt.
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Die Verklebung ist bei der Positionierung der Bauteile 1, 2 zueinander bevorzugt, da die Einleger 3 an den Bauteilen 1, 2 dadurch nicht verrutschen. Des Weiteren bildet die Klebstoffschicht 10 eine Isolation gegenüber Kontaktkorrosion, falls Materialien für den Einleger 3 und das anliegende Bauteil 1, 2 gewählt werden, deren Spannungspotenziale eine besonders grolle Differenz aufweisen, bspw. Stahl/CFK. Darüber hinaus bildet die Klebstoffschicht 10 eine optimale Abdichtung der Durchgangslöcher 1', 2' gegenüber Schmutzpartikeln und störenden fluidischen Medien, insbesondere korrosiv wirkenden Elektrolyten wie Wasser, da diese nicht zwischen Einleger 3 und Bauteil 1, 2 hineingeraten bzw. unterkriechen können.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, können die Kanten der Durchgangslöcher 1', 2' der Bauteile 1, 2 angefast sein – das ist nicht zwingend erforderlich, aber günstig – und die Einleger 3 können die gezeigte Wannenform haben, so dass die Einleger 3 mit Wannenform so in die Durchgangslöcher 1', 2' eintauchen, dass die an die Fase anliegenden Flächen der Einleger 3 und die jeweilige Fasenfläche sowie der scheibenförmige Rand der Einleger 3 und der an die Fase angrenzende Oberflächenstreifen der Bauteile 1, 2 sicher verklebt bleiben. Hierdurch wird vorteilhaft mit Hilfe der Fase und der Anschrägung der Wannen eine Klebstoffabscherung vermieden, die sonst während des Fügevorgangs mittels der Schraube 6 oder des alternativen Befestigungselementes auftreten kann.
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Denkbar ist auch, den Klebstoff vor dem Fügen aushärten zu lassen. Damit ist auch ein Abscheren von Klebstoff verhindert. Eine Anschrägung des Bauteils ist in diesem Falle nicht mehr zwingend erforderlich.
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Ferner ist in 2 an dem CFK-Bauteil 2 eine optionale Schlagschutz-Schicht 5 aus Glas- oder Aramidfaserlagen angebracht bzw. angeklebt. Diese Schlagschutz-Schicht 5, die bei Verwendung von Glasfasern zusätzlich als elektrische Isolierung dient, kann auch aus anderen schlagschützenden Materialien bestehen und sie wird bevorzugt an der Seite des Zusammenbaus befestigt, die einer Schlaggefahr, etwa einer Steinschlaggefahr besonders ausgesetzt ist, beispielsweise bei einer Anordnung der gefügten Bauteile 1, 2 im Unterbodenbereich eines Kraftfahrzeugs. Dies gilt besonders dann, wenn das dortige Bauteil 2 aus CFK besteht und daher nicht ausreichend druckbeständig ist. Natürlich kann die Schlagschutz-Schicht 5 auch auf andere Weise als durch Verkleben angebracht werden.
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Die Schlagschutz-Schicht 5 ist so aufgebracht, dass sie sich zwischen den scheibenförmigen Rand des Einlegers 3 und den Oberflächenstreifen an der jeweilige Lochkante bzw. Fase erstreckt.
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Bei der Schlagschutz-Schicht 5 kann es sich beispielsweise auch um ein Faservlies oder um ein Fasergewebe handeln. Eine alternative Schutzschicht kann durch ein abriebfestes, schlagzähes Material wie etwa ein Thermoplast oder Elastomer gebildet werden.
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Falls die zu fügenden Bauteile 1, 2 aus Werkstoffen gebildet sind, die höhere Spannungspotenzialdifferenzen aufweisen, ist es aufgrund der Vermeidung von Kontaktkorrosion erforderlich, dass die Bauteile 1, 2 an den Stellen, an denen sie aneinander anliegen, durch eine Sperrschicht wie beispielsweise eine geeignete Lackierung, ein Glasvlies, eine Kleberschicht oder ein weiteres, vorzugsweise aus Bauraumgründen dünnwandiges Bauteil, das keine Korrosion zulässt, voneinander getrennt sind. (Figurativ nicht dargestellt.)
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Alternativ zu der Verklebung der Einleger 3 mit CFK-Bauteil 2 ist es auch möglich, dass der Einleger 3 bei der Fertigung des CFK-Bauteils 2 so in dieses integriert wird, dass ein Durchgangsloch 2' auf die erfindungsgemäße Weise mit dem Einleger 3 ausgestattet ist, ehe das CFK-Bauteil 2 an dem zu fügenden Bauteil 1 positioniert wird. In diesem Falle ist Verklebung erlässlich.
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Bei einem in das CFK-Bauteil 2 integrierten Einleger 3 grenzt die optionale Schlagschutz-Schicht 5 an den scheibenförmigen Rand des Einlegers 3 an.
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Wenn es sich bei dem CFK-Bauteil 2 beispielsweise um eine an die Kraftfahrzeugkarosserie als zweites Bauteil 1 anzubindende Diagonalstrebe handelt, so sieht das Fügekonzept an der Diagonalstrebe das Durchgangsloch 2' an der Fügestelle vor, in welches das Befestigungselement, wie etwa die Schraube 6, aufgenommen wird. An der Karosserie liegt das zugehörige Durchgangsloch 1' mit zugehörigem Einleger 3 vor.
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Das Durchgangsloch 2' kann nach der Fertigung der Diagonalstrebe in diese eingefräst sein; es kann aber auch als eine Aussparung im Herstellungsprozess vorgesehen sein. Der Einleger 3 kann dann im Herstellungsprozess als Insert in die Diagonalstrebe integriert werden, oder er wird auf die beschriebene Weise im Nachgang mit der Diagonalstrebe verklebt oder auf andere Weise verbunden.
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Ferner ist es für die Kraftfeinleitung in die FVK-Diagonalstrebe vorteilhaft, wenn das Durchgangsloch 2' von einem Faserverstärkungsbereich umgeben ist. Dabei können die Fasern ringförmig konzentrisch, tangential und/oder radial um das Durchgangsloch 2' angeordnet sein, ähnlich der Gestaltung eines Spinnennetzes oder einer Zielscheibe.
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Die Diagonalstrebe kann eine FVK-Strebe, insbesondere eine CFK-Strebe mit duroplastischer Matrix und einem sehr hohen Faseranteil von ca. 70% sein. Außer einer Carbonfaserkunststoff-Strebe sind auch andere Faserverbundkunststoffstreben denkbar, es ist auch möglich, eine Mischbauweise mit einer Leichtmetall-Legierungsmatrix, beispielsweise auf Aluminium- oder Magnesiumbasis einzusetzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009053979 A1 [0002]
- DE 102004018977 A1 [0003]
- DE 102008056146 A1 [0004]
