DE102013021397A1 - Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen (12, 14), insbesondere von flächigen Karosseriebauteilen eines Kraftfahrzeuges, bei der zumindest das eine Bauteil (14) insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und die Bauteile (12, 14) mittels einer metallischen Schraubverbindung (16, 18) miteinander verbunden sind, bei der eine die Bauteile (12, 14) durchdringende Schraube (16) in eine gegenhaltende Gewindemutter (18) eingeschraubt ist und zur Vermeidung von Kontaktkorrosion zwischen der Schraubverbindung (16, 18) und den beiden Bauteilen (12, 14) ein isolierendes Zwischenelement (20) eingefügt ist. Erfindungsgemäß ist das Zwischenelement eine im Querschnitt insbesondere L-förmige Distanzscheibe (20), die mit einem axialen Abschnitt (20a) in die Gewindemutter (18) einragt und mit einem radialen Abschnitt (20b) die beiden Bauteile (12, 14) auf Abstand hält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen, insbesondere von flächigen Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei in Mischbauweise gefügten Bauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen eines Kraftfahrzeuges, besteht die Problematik, dass aufgrund großer Unterschiede in der elektrochemischen Spannungsreihe der Werkstoffe vermehrt Kontaktkorrosion an den Fügestellen auftreten kann. Speziell in der Fahrzeugkarosserie spielt der Korrosionsschutz beim Fügen von CFK-Bauteilen eine wichtige Rolle. Da in korrosiv hochbelasteten Bereichen zum Beispiel Blindnietmuttern aus Edelstahl eingesetzt werden müssen, ist dann die Anbindung von Teilen (zum Beispiel Halter) unterschiedlicher Werkstoffe/Oberflächen so auszulegen, dass keine galvanische Korrosion entsteht.
  • Beispielsweise aus der DE 10 2012 017 347 A1 ist es dazu bekannt, zwischen einer die Bauteile aus einem Faserverbundkunststoff (zum Beispiel CFK) und einem weiteren Werkstoff, zum Beispiel einem Aluminiumblech, verbindenden, metallischen Schraubverbindung eine Isolier-Bundbüchse einzusetzen, die eine Kontaktkorrosion an dieser Fügeverbindung ausschließen soll.
  • Durch die EP 2 524 951 A1 wird bei derartigen Hybridbauteilen vorgeschlagen, zwischen den Bauteilen eine korrosionshemmende Schicht aus zum Beispiel Keramik, Zink, Titan, etc. stoffschlüssig aufzubringen, zum Beispiel durch Laserauftragsschweißen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schraubverbindung bereitzustellen, die bei günstigen Werkstoffkombinationen und baulich besonders einfacher Gestaltung Kontaktkorrosion an den Fügestellen zuverlässig vermeidet.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das isolierende Zwischenelement eine im Querschnitt L-förmige Distanzscheibe ist, die mit einem axialen Abschnitt in die Gewindemutter einragt und mit einem radialen Abschnitt die beiden Bauteile auf Abstand hält. Die Distanzscheibe einfachster Bauart stellt sowohl die erforderliche Trennung der im Werkstoff unterschiedlichen Bauteile relativ zum Fügeelement sicher und ist besonders montagegünstig verwendbar. In der Zusammenbaulage kann, in der Radialrichtung betrachtet, der Schraubenschaft unter Zwischenlage des axialen Distanzscheiben-Abschnittes in die Gewindemutter eingeschraubt sein.
  • Erfindungsgemäß ist daher mit einer Zwischenlage (d. h. Distanzscheibe) eine Korrosionsschutzschicht eingebracht, die die unterschiedlichsten Materialpaarungen zulässt und somit eine korrosionsgerechte Konstruktion in Mischbauweise ermöglicht. Wie später detailliert beschrieben ist, kann die Distanzscheibe geometrisch so gestaltet sein, dass sie verliersicher mit der Gewindemutter (bevorzugt in Steckverbindung) verbindbar ist.
  • Besonders bevorzugt kann die Gewindemutter eine Blindnietmutter mit einem Gewindeabschnitt und einem das eine Bauteil umfassenden Verformungsabschnitt sein, wobei die Distanzscheibe mit dem axialen Abschnitt in den Verformungsabschnitt form- und/oder reibschlüssig einragt. Damit ist die Distanzscheibe bei der Montage verliersicher gehalten; zudem stellt die Verwendung der Blindnietmutter eine robuste und montageeinfache Festlegung in dem korrespondierenden Bauteil sicher, an dem das andere Bauteil, zum Beispiel ein Halter, eine Verkleidung, etc. zu befestigen ist.
  • Dabei kann in besonders zweckmäßiger Weise der radiale Abschnitt der Distanzscheibe an dem ringförmigen Kragen des Verformungsabschnitts der Blindnietmutter diesen in radialer Richtung überragend anliegen.
  • Die Blindnietmutter kann bevorzugt aus Edelstahl oder aus Stahl mit einer korrosionsschützenden Beschichtung hergestellt sein, um neben einer hohen Festigkeit der Verbindung eine günstige Werkstoffkombination zur Vermeidung von Kontaktkorrosion zu bilden.
  • Des Weiteren kann die Distanzscheibe metallisch ausgebildet und mit einer isolierenden Beschichtung versehen sein; insbesondere kann die Distanzscheibe aus Edelstahl mit einer Zinnbeschichtung ausgeführt sein. Im Gegensatz zu einer ebenfalls möglichen Kunststoffausführung (zum Beispiel PP, PE, etc.) wird durch die metallische Ausbildung eine hochfeste, kriechfreie Schraubverbindung sichergestellt.
  • Das mit dem Bauteil aus Faserverbundkunststoff verbundene Bauteil kann aus einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl mit einer korrosionsschützenden Beschichtung hergestellt sein.
  • Schließlich kann die Gewindemutter bzw. die Blindnietmutter mit der Distanzscheibe eine Montageeinheit bilden und gegebenenfalls bereits als gemeinsamer Lieferumfang einer Fertigungsstätte zugeführt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die einen Querschnitt durch eine Schraubverbindung zwischen zwei flächigen, im Werkstoff unterschiedlichen Karosseriebauteilen für Kraftfahrzeuge unter Verwendung einer isolierenden Distanzscheibe zeigt.
  • In der Zeichnung ist beispielsweise eine Schraubverbindung 10 als Fügestelle zwischen einem ersten flächigen Bauteil 12 aus Aluminiumblech und einem zweiten Bauteil 14 aus einem Faserverbundkunststoff (zum Beispiel CFK) dargestellt, die sich aus einer Schraube 16 und einer Blindnietmutter 18 zusammensetzt.
  • Die Blindnietmutter 18 ist aus Stahl mit einer aluminiumkompatiblen Beschichtung oder einer entsprechenden Korrosionsschutzschicht hergestellt und weist einen Gewindeabschnitt 18a und einen Verformungsabschnitt 18b auf, an dem ein ringförmiger, radial nach außen ragender Kragen 18c angeformt ist. In der in der Figur gezeigten Zusammenbaulage umgreifen der Verformungsabschnitt 18b und der ringförmige Kragen 18c beidseitig formschlüssig den Randbereich der Montageöffnung 12a des Bauteils 12, durch die die Blindnietmutter 18 geführt ist.
  • Zwischen dem auf dem Bauteil 12 liegenden ringförmigen Kragen 18c und dem zweiten Bauteil 14 ist eine elektrisch isolierende, im Querschnitt L-förmige Distanzscheibe 20 eingesetzt. Diese weist einen axialen Abschnitt 20a und einen radialen Abschnitt 20b auf.
  • Dabei ragt der axiale Abschnitt 20a in den mit entsprechend größerem Innendurchmesser ausgeführten Verformungsabschnitt 18b der Blindnietmutter 18 reibschlüssig ein. Der radiale Abschnitt 20b der Distanzscheibe 20 hält das Bauteil 14 auf Abstand und überragt den Kragen 18c radial nach außen mit einem Überstand.
  • Die elektrisch isolierende Distanzscheibe 20 ist bevorzugt metallisch ausgeführt und kann beispielsweise aus Edelstahl und mit einer Zinnbeschichtung hergestellt sein.
  • Bei der Montage der Fügeverbindung wird die Blindnietmutter 18 in die entsprechend ausgeführte Montageöffnung 12a des Bauteils 12 eingesetzt. Dies kann bereits bei eingesteckter Distanzscheibe 20 erfolgen, die verliersicher in dem Verformungsabschnitt 18b und im Kragen 18c gehalten ist.
  • Die Verliersicherung kann gegebenenfalls auch formschlüssig gestaltet sein, zum Beispiel durch eine Clipsverbindung oder Rastverbindung.
  • Sodann wird das Bauteil 14, zum Beispiel ein Verkleidungsteil in Kraftfahrzeugen, durch Einschrauben der Schraube 16 – die ebenfalls aus Edelstahl für das dargestellte Ausführungsbeispiel hergestellt sein kann – an dem Bauteil 12 befestigt, wobei zugleich die formschlüssige Verbindung (Nietverbindung) zum Bauteil 12, zum Beispiel einem Karosserieblech, hergestellt wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise das Bauteil 12 auch aus einem Stahlblech mit korrosionsgeschützter Beschichtung oder auch aus Faserverbundkunststoff hergestellt sein. Gleiches gilt für das Bauteil 14.
  • Die Distanzscheibe 20 kann auch mit einer anderen, zu den verwendeten Bauteilwerkstoffen kompatiblen Beschichtung versehen oder aber aus einem anderen, elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt sein, gegebenenfalls aus Kunststoff.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012017347 A1 [0003]
    • EP 2524951 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen (12, 14), insbesondere von flächigen Karosseriebauteilen eines Kraftfahrzeuges, bei der zumindest das eine Bauteil (14) insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und die Bauteile (12, 14) mittels einer metallischen Schraubverbindung (16, 18) miteinander verbunden sind, bei der eine die Bauteile (12, 14) durchdringende Schraube (16) in eine gegenhaltende Gewindemutter (18) eingeschraubt ist und zur Vermeidung von Kontaktkorrosion zwischen der Schraubverbindung (16, 18) und den beiden Bauteilen (12, 14) ein isolierendes Zwischenelement (20) eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement eine im Querschnitt insbesondere L-förmige Distanzscheibe (20) ist, die mit einem axialen Abschnitt (20a) in die Gewindemutter (18) einragt und mit einem radialen Abschnitt (20b) die beiden Bauteile (12, 14) auf Abstand hält.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter eine Blindnietmutter (18) mit einem Gewindeabschnitt (18a) und einem das eine Bauteil (12) umfassenden Verformungsabschnitt (18b) ist, und/oder dass die Distanzscheibe (20) mit dem axialen Abschnitt (20a) in die Gewindemutter (18), insbesondere in den Verformungsabschnitt (18b) der Blindnietmutter (18), form- und/oder reibschlüssig einragt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindnietmutter (18) einen Kragen (18c) aufweist, und/oder dass der radiale Abschnitt (20b) der Distanzscheibe (20) nicht unmittelbar mit dem Bauteil (12) in Anlage ist, sondern unter Zwischenlage des Kragens (18c) der Gewindemutter (18), und dass insbesondere der Kragen (18c) und der Verformungsabschnitt (18b) der Gewindemutter (18) beidseitig des Bauteils (12) angeordnet sind und einen Randbereich der Montageöffnung (12a) des Bauteils (12) umgreifen, und dass insbesondere der radiale Abschnitt (20b) der Distanzscheibe (20) den Kragen (18c) der Gewindemutter (18) in der Radialrichtung mit einem Überstand überragt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Blindnietmutter (18) aus Edelstahl oder aus Stahl mit einer korrosionsschützenden Beschichtung hergestellt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzscheibe (20) metallisch ausgebildet und mit einer isolierenden Beschichtung versehen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzscheibe (20) aus Edelstahl mit einer Zinnbeschichtung ausgeführt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Bauteil (14) aus Faserverbundwerkstoff verbundene Bauteil (12) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Bauteil (14) aus Faserverbundwerkstoff verbundene Bauteil (12) aus Stahl mit einer korrosionsschützenden Beschichtung hergestellt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindnietmutter (18) mit der Distanzscheibe (20) eine Vormontageeinheit bildet.
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