DE102013109000A1

DE102013109000A1 - Method for connecting a component composite of at least two fiber composite components

Info

Publication number: DE102013109000A1
Application number: DE102013109000.1A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Pinzl
Original assignee: Ejot GmbH and Co KG
Current assignee: Ejot GmbH and Co KG
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2015-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung eines Bauteilverbundes (10) aus wenigstens zwei Faserverbundbauteilen (18, 20), wobei ein dünnes Nagelelement (12), welches mit einen Anschlagbereich (14a) an seinem oberen Ende versehen ist, welcher ein Eindringen des Nagelelements (12) in die oberste Schicht des Bauteilverbundes (10) verhindert und das Nagelelement (12) wenigstens ein vom Anschlagbereich (14a) abgewandtes Schaftende aufweist, welches durch Aufbringung einer Axialkraft in den Bauteilverbundes (10) eingetrieben wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Nagelelement (12) in den Bauteilverbund (10) eingetrieben wird, bis das abgewandte Schaftende aus dem untersten Faserverbundbauteil (18) ragt, und ferner das herausragende Schaftende zu einem Formschluss umgeformt wird, der das Nagelelement (12) entgegen der Eintreibrichtung festlegt und zusammen mit dem Anschlag den Bauteilverbund (10) fixiert.The invention relates to a method for connecting a component composite (10) comprising at least two fiber composite components (18, 20), wherein a thin nail element (12) which is provided with a stop region (14a) at its upper end which prevents penetration of the nail element (14). 12) in the uppermost layer of the component composite (10) and prevents the nail element (12) has at least one of the stop region (14a) facing away from the shaft end, which is driven by application of an axial force in the component composite (10). The invention is characterized in that the nail element (12) is driven into the component assembly (10) until the opposite end of the shaft protrudes from the lowermost fiber composite component (18), and further the protruding stem end is formed into a form fit, which the nail element (10). 12) sets against the driving direction and fixes the component composite (10) together with the stop.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung eines Bauteilverbundes aus wenigstens zwei Faserverbundbauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen Bauteilverbund umfassend wenigstens zwei Faserverbundbauteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9. The invention relates to a method for connecting a component composite of at least two fiber composite components according to the preamble of claim 1, as well as a component composite comprising at least two fiber composite components according to the preamble of claim 9.

Das Verbinden von Faserverbundwerkstoffen ist aufgrund der hohen Materialhärte der Bauteile grundsätzlich schwierig. Bei der Verbindung sollen möglichst während des Fügens Materialbeschädigungen, insbesondere Zerstörung des Gewebes weitgehend vermieden werden. The joining of fiber composite materials is fundamentally difficult due to the high material hardness of the components. When connecting material damage, especially destruction of the tissue should be largely avoided during joining as possible.

In der Regel werden Faserverbundwerkstoffe daher untereinander durch stoffschlüssiges Fügen, insbesondere Kleben verbunden. Diese Art der Verbindung hat den Nachteil, dass sofern an einer Stelle ein Aufbrechen der stoffschlüssigen Verbindung eingeleitet wird, sich die beiden gefügten Bauteile voneinander leicht voneinander abschälen. In general, fiber composite materials are therefore interconnected by cohesive joining, in particular bonding. This type of connection has the disadvantage that if at one point a rupture of the cohesive connection is initiated, the two joined components peel each other slightly from each other.

Dieser Nachteil kann durch die Kombination der stoffschlüssigen Verbindung mit einem mechanischen Fügeverfahren ausgeräumt werden. Mechanische Fügeverfahren sind insoweit problematisch, dass Faserverbundwerkstoffe eine hohe Härte und somit eine geringe Duktilität aufweisen. This disadvantage can be eliminated by combining the cohesive connection with a mechanical joining method. Mechanical joining methods are problematic to the extent that fiber composites have a high hardness and thus a low ductility.

Die JP 2004 155 157 A offenbart ein Verfahren zur Verbindung zweier Faserverbundbauteile, wobei Nadeln in das Faserverbundbauteil eingebracht werden. Um jedoch eine stabile Verbindung zu gewährleisten, muss dazu in jede der zu verbindenden Faserverbundwerkstoffbauteile eine Titanfolie einlaminiert sein, durch welche die Nadeln hindurchgetrieben werden, um die mangelnde Rückhaltekraft im Faservebundbauteil zu kompensieren. Dies hat den Nachteil, dass durch die Notwendigkeit einer einlaminierten Titanfolie, sowohl die Fügestellen vorab definiert sein müssen als auch der Preis von Faserverbundbauteilen erheblich erhöht wird. The JP 2004 155 157 A discloses a method for connecting two fiber composite components, wherein needles are introduced into the fiber composite component. However, in order to ensure a stable connection, a titanium foil must be laminated in each of the fiber composite components to be joined, through which the needles are driven in order to compensate for the lack of restraining force in the fiber composite component. This has the disadvantage that the necessity of a laminated titanium foil, both the joints must be defined in advance and the price of fiber composite components is significantly increased.

Es ist daher erstrebenswert ein mechanisches Fügeverfahren bereitzustellen, welches für unvorbereitete Faserverbundbauteile geeignet ist. Hierzu gibt die DE 10 2009 056 580 A1 insoweit eine Lösung, dass für thermoplastische Werkstoffe die mangelnde kraftschlüssige Rückhaltefähigkeit durch Aufschmelzen des Materials und anschließendem Abkühlen des Materials durch die wärmebedingte Verformung einen Formschluss zu erzeugen. Gemäß dieser Offenbarung wird ein Aufschmelzen erreicht, indem ein bereits erhitzter Nagel in den Verbund eingebracht wird, wobei eine Verletzung des Gewebes durch den Wärmeeintrag reduziert wird. It is therefore desirable to provide a mechanical joining method which is suitable for unprepared fiber composite components. For this gives the DE 10 2009 056 580 A1 In that regard, a solution that for thermoplastic materials, the lack of frictional retention ability by melting the material and subsequent cooling of the material by the heat-induced deformation to create a positive connection. According to this disclosure, reflow is achieved by placing an already heated nail in the composite, reducing injury to the tissue by the heat input.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass es für duroplastische Faserverbundstoffe nicht geeignet ist. Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Verbindung beliebiger unbehandelter Faserverbundbauteile zu ermöglichen und dabei das Material nur vernachlässigbar zu beschädigen. This method has the disadvantage that it is not suitable for thermosetting fiber composites. It is an object of the invention to provide a method for connecting any untreated fiber composite components and thereby only negligibly damage the material.

Die Aufgabe wird dadurch die Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Unteransprüche gelöst. The object is achieved by the features of claim 1 in conjunction with its subclaims.

Die Unteransprüche bilden eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung. The dependent claims form an advantageous development of the invention.

Bekannt sind Verfahren zur Verbindung eines Bauteilverbundes aus wenigstens zwei übereinanderliegenden Faserverbundwerkstoffbauteilen. Dazu ist wenigstens ein dünnes Nagelelement vorgesehen, welches mit einen Anschlagbereich an seinem oberen Ende versehen ist, welcher ein Eindringen des Nagelelements in die oberste Schicht des Bauteilverbundes verhindert, wobei das Nagelelement ferner wenigstens ein vom Anschlagbereich abgewandtes Schaftende aufweist. Das Nagelelement wird durch Aufbringung einer Axialkraft in den Bauteilverbundes eingetrieben. Are known methods for connecting a component composite of at least two superimposed fiber composite components. For this purpose, at least one thin nail element is provided, which is provided with a stop area at its upper end, which prevents penetration of the nail element in the uppermost layer of the composite component, wherein the nail element further comprises at least one remote from the stop area shank end. The nail element is driven by application of an axial force in the component composite.

Erfindungsgemäß wird das dünne Nagelelement in den Bauteilverbund eingetrieben bis das abgewandte Schaftende aus dem untersten Faserverbundbauteil ragt, wobei das herausragende Schaftende zu einem Formschluss umgeformt wird, der das Nagelelement entgegen der Eintreibrichtung festlegt und zusammen mit dem Anschlag den Bauteilverbund fixiert. Durch das dünne Nagelelement wird eine Verletzung des Bauteilelements reduziert, wobei durch den Formschluss dennoch eine Verbindung mit ausreichender Festigkeit erzeugbar ist. Beim Durchtreiben dünner Nagelelemente ist nur wenig Kraft erforderlich und eine Delamination an der Austrittsstelle kann weitgehend vermieden werden. According to the thin nail element is driven into the composite component until the opposite end of the shaft protrudes from the lowermost fiber composite component, wherein the protruding stem end is formed into a positive fit, which sets the nail element against the driving direction and fixes the component composite together with the stop. Due to the thin nail element, a violation of the component element is reduced, whereby a connection with sufficient strength can still be generated by the positive connection. When driving through thin nail elements little force is required and delamination at the exit point can be largely avoided.

Als dünne Nagelelemente im Sinne der Erfindung werden im Wesentlichen Elemente mit einem Schaftdurchmesser vorzugsweise von weniger als 2 mm angesehen. Die Länge eines Nagelelements beträgt wenigstens das Fünffache seines Durchmessers. Durch eine Vielzahl solcher dünnen Nagelelemente kann dennoch eine stabile Verbindung geschaffen werden. As thin nail elements in the context of the invention, elements with a shaft diameter of preferably less than 2 mm are essentially considered. The length of a nail element is at least five times its diameter. Nevertheless, a stable connection can be created by a multiplicity of such thin nail elements.

Durch das Erzeugen einer formschlüssigen Verbindung kann der fehlenden Duktilität des Faserverbundstoffes auf einfache Weise Rechnung getragen werden und zuverlässig eine belastbare Verbindung geschaffen werden. By creating a positive connection, the lack of ductility of the fiber composite material can be easily taken into account and reliable a reliable connection can be created.

Vorzugsweise kann die Umformung des herausragenden Schaftendes durch Kaltumformen erfolgen. Dies stellt ein besonders einfaches Umformverfahren dar. Insbesondere erfolgt eine Biegung des herausragenden Endes. Alternativ sind auch warmumformende oder halbwarmumformende Umformverfahren zur Herstellung eines Formschlusses denkbar. Preferably, the deformation of the protruding stem end can be done by cold forming. This represents a particularly simple one Forming process. In particular, a bending of the protruding end takes place. Alternatively, hot-forming or semi-hot-forming forming processes for producing a positive connection are also conceivable.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vor Eintreiben des Nagelelements eine, das herausragende Schaftende umformende Matrize am unteren Ende des Bauteilverbundes angelegt werden, und daher der Bauteilverbund zwischen einem Niederhalter und der Matrize zusammengehalten werden. Bei Eindringen des Nagelelements kann der Formschluss dadurch erzeugt werden, dass eine Biegung des Schafts des Nagelelements aus der Nagelachse heraus durch eine Matrize erzwungen wird, während das Nagelelement durch den Bauteilverbund getrieben wird. In a particularly advantageous embodiment of the invention can be applied to the lower end of the composite component before driving the nail element, the protruding stem end reshaping die, and therefore the component composite between a hold-down and the die are held together. Upon penetration of the nail element of the positive connection can be generated in that a bending of the shaft of the nail element out of the nail axis is forced out by a die, while the nail element is driven by the component composite.

Das Nagelelement kann in vorteilhafter Weise mit hoher Geschwindigkeit in den Bauteilverbund eingebracht werden. Es hat sich gezeigt, dass weniger Beschädigung an der Bauteilstruktur auftritt, wenn das Nagelelement mit hoher Geschwindigkeit in den Bauteilverbund eingebracht wird. The nail element can be introduced into the component assembly in an advantageous manner at high speed. It has been found that less damage to the component structure occurs when the nail element is introduced into the component assembly at high speed.

Gerade bei der Verwendung von Kohlefaserwerkstoffen, bei welchen ein hohes Korrosionspotenzial vorliegt, ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren für die Herstellung einer weitgehend korrosionsfreien Verbindung anzugeben. Especially when using carbon fiber materials in which there is a high potential for corrosion, a further object of the invention is to provide a process for the production of a largely corrosion-free compound.

Vor Eintreiben des Nagelelements in den Bauteilverbund kann ein Isolationselement auf das oberste Bauteil aufgesetzt werden, welches von dem eingetriebenen Nagelelement durchdrungen wird. Durch das Isolationselement kann die Eindringstelle des Nagelelements gegen die Umgebung abgedichtet werden, wodurch eine Korrosion der Verbindungstelle erheblich reduziert werden kann. Before driving the nail element into the component composite, an insulation element can be placed on the uppermost component, which is penetrated by the driven-in nail element. By the insulating element, the penetration point of the nail element can be sealed against the environment, whereby corrosion of the connection point can be significantly reduced.

Um die Korrosionseigenschaften weiter zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass vor Eintreiben des Nagelelements in den Bauteilverbund ein Isolationselement unter das unterste Bauteil gesetzt wird, welches von dem Nagelelement wenigstens teilweise durchdrungen wird. Dadurch kann auch die Austrittsstelle entsprechend gegen die Umgebung abgedichtet werden. In order to further improve the corrosion properties, it can be provided that, before the nail element is driven into the component composite, an insulation element is placed under the lowermost component, which is penetrated at least partially by the nail element. As a result, the exit point can be sealed accordingly against the environment.

Ein besonders effizientes Verfahren ergibt sich, indem das Isolationselement gleichzeitig mit Anlegen der Matrize ans unterste Bauteil gesetzt wird. A particularly efficient method results by the insulating element is set simultaneously with application of the die to the bottom component.

In einer weiteren Verbesserung kann vorgesehen sein, dass zum Eintreiben des Nagelelements ein Niederhalter auf den Bauteilverbund aufgesetzt wird. Insbesondere wird bei Aufsetzen des Niederhalters ein Isolationselement auf das oberste Bauteil aufgebracht, wobei das Isolationselement vom Schaft der Nagelelemente während des Eintreibens durchgedrungen wird. In a further improvement, it can be provided that a hold-down device is placed on the component assembly for driving in the nail element. In particular, an insulating element is applied to the uppermost component when placing the hold-down, wherein the insulating element is penetrated by the shaft of the nail elements during driving.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Bauteilverbund, der wenigstens zwei aufeinanderliegende Faserverbundbauteile umfasst, wobei die Faserverbundbauteile vorzugsweise plattenartig ausgestaltet sind. Der Bauteilverbund weist ferner wenigstens ein dünnes Nagelelement auf, welches mit einen Anschlagbereich an seinem oberen Ende versehen ist, welcher ein Eindringen des Nagelelements in die oberste Schicht des Bauteilverbundes verhindert und das dünne Nagelelement wenigstens ein vom Anschlagbereich abgewandtes Schaftende aufweist, welches durch Aufbringung einer Axialkraft in den Bauteilverbund eingetrieben wurde. Another aspect of the invention relates to a composite component comprising at least two superposed fiber composite components, wherein the fiber composite components are preferably designed plate-like. The component composite further comprises at least one thin nail element, which is provided with a stopper area at its upper end, which prevents penetration of the nail element in the uppermost layer of the composite component and the thin nail element has at least one remote from the stop area shank end, which by applying an axial force was driven into the component network.

Erfindungsgemäß kann das abgewandte Schaftende aus dem Bauteilverbund ragen, wobei dieses derart umgeformt ist, dass es den Bauteilverbund zusammen mit dem Anschlagbereich in Eintreibrichtung formschlüssig fixiert. According to the invention, the remote shaft end can protrude from the component composite, wherein this is deformed in such a way that it fixes the component composite together with the stopper area in the direction of insertion in a form-fitting manner.

Um eine Kontaktkorrosion zu vermeiden, kann zwischen dem Anschlagbereich und dem Bauteilverbund ein Isolationselement vorgesehen sein, welches den Eindringbereich des Nagelelements von der Umgebung galvanisch trennt. In order to avoid contact corrosion, an insulating element can be provided between the stop region and the component composite, which isolates the penetration region of the nail element from the environment galvanically.

Zudem kann auch am Austrittsbereich des unteren Bauteils am Bauteilverbund ein Isolationselement vorgesehen sein, welches den Austrittsbereich des Nadelelements galvanisch von der Umgebung trennt. Insbesondere enthält das Isolationselement einen dauerelastischer Elastomer und/oder einen Klebstoff. In addition, an insulation element can also be provided at the exit region of the lower component on the component composite, which isolates the exit region of the needle element galvanically from the environment. In particular, the insulation element contains a permanently elastic elastomer and / or an adhesive.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Bauteilverbund im Eindringbereich und / oder Austrittsbereich des Nadelelements mit einem Schichtelement versehen sein. Dieses umfasst insbesondere ein Leichtmetallelement und ein Isolationselement. Durch das Schichtelement kann neben der galvanischen Trennung des Ein- und / oder Austrittsbereichs gegen die Umgebung auch eine Stabilisierung der Verbindungsstelle durch das Leichtmetallelement erfolgen. So kann eine Vielzahl von nebeneinander eingebrachten dünnen Nagelelementen auf verbesserte Weise zusammenwirken, indem diese über das Leichtmetallelement verbunden sind. In a particularly preferred embodiment, the component composite may be provided with a layer element in the penetration region and / or outlet region of the needle element. This comprises in particular a light metal element and an insulation element. As a result of the layer element, in addition to the galvanic separation of the input and / or output region from the environment, the connection point can also be stabilized by the light metal element. Thus, a plurality of juxtaposed thin nail elements can cooperate in an improved manner by being connected via the light metal element.

Das dünne Nagelelement kann ferner einen unrunden Querschnitt aufweisen. Dadurch kann ein Formschluss innerhalb der Bauteile erzeugt werden. Eine Verbesserung des Formschlusses kann durch eine tordierte Unrundform, also unter Verwendung eines Drallprofils, erreicht werden. Die Festigkeit der Verbindung kann dadurch erheblich erhöht werden. The thin nail element may also have a non-circular cross-section. As a result, a form fit can be generated within the components. An improvement of the positive connection can be achieved by a twisted out of round shape, ie using a twist profile. The strength of the connection can be significantly increased.

Um der Härte der Faserverbundbauteile Rechnung zu tragen, kann das Nagelelement vollständig gehärtet sein. In order to take into account the hardness of the fiber composite components, the nail element may be completely cured.

In einer verbesserten Ausführung kann das Nagelelement an seinem dem Anschlagbereich abgewandten Schaftende partiell gehärtet sein, wobei im herausragenden Bereich des Nagelelements ein nicht gehärteter Bereich zwischen Bauteilverbund und dem partiell gehärteten Bereich liegt. Ein Nagelelement kann auch mehrere dünne Schäfte aufweisen, die über einen gemeinsamen Anschlagbereich verbunden sind. In an improved embodiment, the nail element may be partially cured at its shaft end facing away from the abutment region, wherein in the protruding region of the nail element there is an uncured region between the component composite and the partially hardened region. A nail element may also have a plurality of thin shafts, which are connected via a common stop area.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugzeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet: In the specification, claims, and drawings, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals below are used. In the drawing:

1a bis 1c Verfahren zur Verbindung eines Bauteilverbunds 10 aus wenigstens zwei Faserverbundbauteilen, die in einem plattenartigen Bereich verbunden sind; 1a to 1c Method for connecting a component composite 10 at least two fiber composite components joined in a plate-like region;

2 ein Verfahren zur isolierten Verbindung eines Plattenverbunds umfassend wenigstens zwei Faserverbundbauteile, und 2 a method for the insulated connection of a composite panel comprising at least two fiber composite components, and

3 einen erfindungsgemäßen Bauteilverbund mit Nagelelementen. 3 a composite component according to the invention with nail elements.

1a bis 1c zeigen in Prozess-Schritten ein Verfahren zur Verbindung eines Bauteilverbunds 10 aus wenigstens zwei Faserverbundbauteilen, die in einem plattenartigen Bereich verbunden sind. Zur Verbindung wird ein dünnes Nagelelement 12, das einen Anschlagbereich 14a aufweist, der hier in Form eines Kopfes ausgebildet ist und einen dünnen Schaft 14b aufweist, verwendet. Zur Verbindung werden die beiden Faserverbundbauteile 18, 20 zwischen einem Niederhalter 16 und einer Matrize 22 eingeklemmt. Das Nagelelement 12 wird dann in axialer Richtung durch die Faserverbundbauteile 18, 20 getrieben. Ein Vorloch ist für diesen Vorgang nicht notwendig. 1a to 1c show in process steps a method for connecting a component composite 10 of at least two fiber composite components connected in a plate-like region. To connect a thin nail element 12 that a stop area 14a has, which is formed here in the form of a head and a thin shaft 14b has used. To connect the two fiber composite components 18 . 20 between a hold-down 16 and a die 22 trapped. The nail element 12 is then in the axial direction through the fiber composite components 18 . 20 driven. A pre-hole is not necessary for this process.

Wie 1b zeigt wird das Nagelelement 12 soweit durch den Bauteilverbund 10 getrieben, bis er mit seinem von der Anschlagfläche 14a abgewandten Ende aus dem Bauteilverbund herausragt. Durch die dort gegengehaltene Matrize 22 wird das herausragende Ende des freien Nagelelements 12 aus seiner Achse heraus umgebogen. Dadurch entsteht die in 1c dargestellte formschlüssige Verbindung der beiden Faserverbundbauteile 18, 20. As 1b shows the nail element 12 so far through the composite component 10 Driven until he with his from the stop surface 14a protruding end protrudes from the component composite. By the there countered die 22 becomes the protruding end of the free nail element 12 bent over from its axis. This creates the in 1c illustrated positive connection of the two fiber composite components 18 . 20 ,

Die Eindringstelle 24 kann zur Verbesserung der Korrosionseigenschaften versiegelt werden. Dies kann beispielsweise durch Auftragen von Klebstoff auf die Ein- und Austrittsbereiche erfolgen. The penetration point 24 Can be sealed to improve the corrosion properties. This can be done for example by applying adhesive to the inlet and outlet areas.

2 zeigt ein Verfahren zur Verbindung eines Plattenverbunds 10 umfassend wenigstens zwei Faserverbundbauteile 18, 20. Gemäß dem Verfahren werden vor Einbringen des Nagelelements 12 auf das obere Bauteil 18 des Bauteilverbunds 10 ein Schichtelement 32 bestehend aus einem Leichtmetallblech, insbesondere ein Aluminiumblech 28 und einer Isolationsschicht 30 aufgebracht. Dies erfolgt vorzugsweise mit Aufsetzen des Niederhalters 16 auf das obere Bauteil 18. Austrittsseitig wird ebenfalls ein solches Schichtelement 32 bestehend aus einem Aluminiumblech 28 und einer Isolationsschicht 30 zusammen mit der Matrize 22 an die Unterseite des Bauteilverbunds angelegt. Ähnlich dem in 1a bis 1c beschriebenen Verfahren wird das Verbindungselement 12 in axialer Richtung durch die Schichtelemente und den Bauteilverbund 10 getrieben. Die Isolationsschicht 30 dichtet die Ein- und Austrittsbereiche gegen die Umgebung ab. 2 shows a method for connecting a plate composite 10 comprising at least two fiber composite components 18 . 20 , According to the method, before introducing the nail element 12 on the upper component 18 of the component composite 10 a layer element 32 consisting of a light metal sheet, in particular an aluminum sheet 28 and an insulation layer 30 applied. This is preferably done by placing the hold-down 16 on the upper component 18 , On the exit side is also such a layer element 32 consisting of an aluminum sheet 28 and an insulation layer 30 together with the matrix 22 applied to the underside of the composite component. Similar to the one in 1a to 1c described method is the connecting element 12 in the axial direction through the layer elements and the composite component 10 driven. The insulation layer 30 seals the inlet and outlet areas against the environment.

Das Nagelelement wird dabei soweit durch den Bauteilverbund gedrückt, bis es mit seinem Abschlussbereich 14 am Schichtelement 32 anliegt. Das vom Abschlussbereich 14 abgewandte Ende des Nagelelements 12 wird während der Eintreibvorgangs durch die anliegende Matrize 22 aus der Achse des Nagelelements heraus umgebogen. Dadurch werden zwischen dem umgebogenen Ende und dem Anschlagsbereich 14a der Bauteilverbund 10 und die Schichtelemente 32 formschlüssig zusammengehalten. The nail element is pressed as far as through the component composite until it with its end region 14 on the layer element 32 is applied. That from the graduation area 14 opposite end of the nail element 12 is during the driving process by the fitting die 22 bent out of the axis of the nail element out. This will be between the bent end and the stop area 14a the component composite 10 and the layer elements 32 positively held together.

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Bauteilverbund 10 mit Nadelelementen 12, die formschlüssig durch das umgebogene Ende des Nagelelements 12 und dem Anschlagbereich 14 zwischen zwei Schichtelementen 32 bestehend aus einem Aluminiumblech 28 und einer Isolationsschicht 30 gehalten werden. 3 shows a component composite according to the invention 10 with needle elements 12 , which form fit through the bent end of the nail element 12 and the stop area 14 between two layer elements 32 consisting of an aluminum sheet 28 and an insulation layer 30 being held.

In dieser Darstellung ist angedeutet, dass aufgrund der dünnen Ausgestaltung der Nagelelemente 12 eine Vielzahl solcher Nagelelemente 12 eine Verbindungsstelle bilden können. Nachdem für das Schichtelement Aluminiumblech 28 vorgesehen ist, in welches der Anschlagsbereich 14a ein Stück weit eindringt, ergibt sich eine verbesserte Festigkeit der Verbindung. Dies kann ebenfalls für das umgebogene Ende der Nagelelemente gelten, die bei ihrer Verformung in das untere Aluminiumblech 28 des Schichtelements 32 eingedrückt werden. In this illustration, it is indicated that due to the thin configuration of the nail elements 12 a variety of such nail elements 12 can form a connection point. After for the layer element aluminum sheet 28 is provided, in which the stop area 14a penetrates a piece, there is an improved strength of the connection. This can also apply to the bent end of the nail elements, which in their deformation in the lower aluminum sheet 28 of the layer element 32 be pressed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2004155157 A [0005] JP 2004155157 A [0005]
DE 102009056580 A1 [0006] DE 102009056580 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Verbindung eines Bauteilverbundes (10) aus wenigstens zwei Faserverbundbauteilen (18, 20), wobei ein dünnes Nagelelement (12), welches mit einen Anschlagbereich (14a) an seinem oberen Ende versehen ist, welcher ein Eindringen des Nagelelements (12) in die oberste Schicht des Bauteilverbundes (10) verhindert und das Nagelelement (12) wenigstens ein vom Anschlagbereich (14a) abgewandtes Schaftende aufweist, welches durch Aufbringung einer Axialkraft in den Bauteilverbundes (10) eingetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Nagelelement (12) in den Bauteilverbund (10) eingetrieben wird, bis das abgewandte Schaftende aus dem untersten Faserverbundbauteil (18) ragt, und ferner das herausragende Schaftende zu einem Formschluss umgeformt wird, der das Nagelelement (12) entgegen der Eintreibrichtung festlegt und zusammen mit dem Anschlag den Bauteilverbund (10) fixiert. Method for connecting a component composite ( 10 ) of at least two fiber composite components ( 18 . 20 ), wherein a thin nail element ( 12 ), which with a stop area ( 14a ) is provided at its upper end, which a penetration of the nail element ( 12 ) in the uppermost layer of the composite component ( 10 ) and prevents the nail element ( 12 ) at least one of the stop area ( 14a ) facing away from the shaft end, which by applying an axial force in the composite component ( 10 ), characterized in that the nail element ( 12 ) in the component composite ( 10 ) is driven until the remote shaft end of the lowermost fiber composite component ( 18 protruding, and further, the protruding stem end is formed into a positive fit, the nail element ( 12 ) determines against the driving direction and together with the stop the component composite ( 10 ) fixed.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung des herausragenden Schaftendes durch Kaltumformen erfolgt. A method according to claim 1, characterized in that the deformation of the projecting end of the shaft is done by cold forming.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor Eintreiben des Nagelelements (12) eine das herausragende Schaftende umformende Matrize (22) am unteren Ende des Bauteilverbundes (10) angelegt wird. A method according to claim 2, characterized in that before driving the nail element ( 12 ) a die which reshapes the protruding stem end ( 22 ) at the lower end of the component network ( 10 ) is created.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nagelelement (12) mit hoher Geschwindigkeit in den Bauteilverbund (10) eingebracht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the nail element ( 12 ) at high speed in the composite component ( 10 ) is introduced.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Eintreiben des Nagelelements (12) in den Bauteilverbund (10) ein Isolationselement (30) auf durchdrungen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that before driving the nail element ( 12 ) in the component composite ( 10 ) an isolation element ( 30 ) is penetrated.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Eintreiben des Nagelelements (12) in den Bauteilverbund (10) eine Isolationselement (30) unter das unterste Bauteil (18) gesetzt wird, welches von dem Nagelelement (12) wenigstens teilweise durchdrungen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that before driving the nail element ( 12 ) in the component composite ( 10 ) an isolation element ( 30 ) under the lowest component ( 18 ), which depends on the nail element ( 12 ) is at least partially penetrated.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (30) gleichzeitig mit Anlegen der Matrize (22) ans unterste Bauteil (18) gesetzt wird. Method according to claim 6, characterized in that the insulating element ( 30 ) simultaneously with application of the matrix ( 22 ) to the lowest component ( 18 ) is set.

Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass zum Eintreiben des Nagelelements (12) ein Niederhalter (16) auf den Bauteilverbund (10) aufgesetzt wird und bei Aufsetzen des Niederhalters (16) ein Isolationselement (30) auf das oberste Bauteil (20) aufgebracht wird. Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that for driving the nail element ( 12 ) a hold-down ( 16 ) on the component composite ( 10 ) and when placing the hold-down ( 16 ) an isolation element ( 30 ) on the uppermost component ( 20 ) is applied.

Bauteilverbund (10) umfassend wenigstens zwei aufeinanderliegende Faserverbundbauteile (18, 20), wenigstens ein dünnes Nagelelement (12), welches mit einen Anschlagbereich (14a) an seinem oberen Ende versehen ist, welcher ein Eindringen des Nagelelements (12) in die oberste Schicht des Bauteilverbundes (10) verhindert und das Nagelelement (12) wenigstens ein vom Anschlagbereich (14a) abgewandtes Schaftende aufweist, welches durch Aufbringung einer Axialkraft in den Bauteilverbundes (10) eingetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das abgewandte Schaftende aus dem Bauteilverbund (10) ragt, wobei dieses derart umgeformt ist, dass es den Bauteilverbund (10) zusammen mit dem Anschlagbereich (14a) in Eintreibrichtung formschlüssig fixiert. Component composite ( 10 ) comprising at least two superimposed fiber composite components ( 18 . 20 ), at least one thin nail element ( 12 ), which with a stop area ( 14a ) is provided at its upper end, which a penetration of the nail element ( 12 ) in the uppermost layer of the composite component ( 10 ) and prevents the nail element ( 12 ) at least one of the stop area ( 14a ) facing away from the shaft end, which by applying an axial force in the composite component ( 10 ) is driven, characterized in that the remote shaft end of the composite component ( 10 ), wherein this is formed such that it is the component composite ( 10 ) together with the stop area ( 14a ) fixed positively in the driving direction.

Bauteilverbund (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlagbereich (14a) und dem Bauteilverbund (10) ein Isolationselement (30) vorgesehen ist, die den Eindringbereich des Nadelelements (12) von der Umgebung galvanisch trennt. Component composite ( 10 ) according to claim 9, characterized in that between the stop area ( 14a ) and the composite component ( 10 ) an isolation element ( 30 ) is provided which the penetration area of the needle element ( 12 ) separates galvanically from the environment.

Bauteilverbund (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Austrittsbereich des unteren Bauteils am Bauteilverbund (10) ein Isolationselement (30) vorgesehen ist, welches den Austrittsbereich des Nadelelements (12) galvanisch von der Umgebung trennt. Component composite ( 10 ) according to any one of claims 9 to 10, characterized in that at the exit region of the lower component on the composite component ( 10 ) an isolation element ( 30 ) is provided, which the exit area of the needle element ( 12 ) separates galvanically from the environment.

Bauteilverbund (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (30) einen dauerelastischen Elastomer, und/oder einen Klebstoff enthält. Component composite ( 10 ) according to one of claims 10 to 11, characterized in that the insulating element ( 30 ) contains a permanently elastic elastomer, and / or an adhesive.

Bauteilverbund (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Eindringbereich und / oder Austrittsbereich des Nadelelements (12) durch ein Schichtelement (32), umfassend ein Leichtmetallelement (28) und ein Isolationselement (30), galvanisch gegen die Umgebung abgedichtet ist. Component composite ( 10 ) according to one of claims 10 to 12, characterized in that the penetration area and / or exit area of the needle element ( 12 ) by a layer element ( 32 ) comprising a light metal element ( 28 ) and an isolation element ( 30 ), is galvanically sealed against the environment.

Bauteilverbund (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Nagelelement (12) einen unrunden Querschnitt aufweist. Component composite ( 10 ) according to one of the preceding claims 10 to 13, characterized in that the nail element ( 12 ) has a non-circular cross-section.

Bauteilverbund (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Nagelelement (12) vollständig gehärtet ist. Component composite ( 10 ) according to one of the preceding claims 10 to 14, characterized in that the nail element ( 12 ) is completely cured.

Bauteilverbund (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Nagelelement (12) an seinem dem Anschlagbereich (14a) abgewandten Schaftende partiell gehärtet ist, wobei im herausragenden Bereich des Nagelelements (12) ein ungehärteter Bereich zwischen Bauteilverbund (10) und dem partiell gehärteten Bereich liegt. Component composite ( 10 ) according to one of the preceding claims 10 to 14, characterized in that the nail element ( 12 ) at his the stop area ( 14a ) is partially hardened end of the shaft, wherein in the protruding region of the nail element ( 12 ) an uncured area between component composite ( 10 ) and the partially cured area.

Nagelelement zur Verbindung von Faserverbundbauteilen umfassend einen Anschlagsbereich (14) und wenigstens ein vom Anschlagsbereich (14) abgewandtes Schaftende, dadurch gekennzeichnet, dass das abgerundete Schaftende partial gehärtet ist, wobei zwischen dem gehärteten Bereich und dem Anschlagsbereich ein ungeklärter Bereich liegt. Nail element for connecting fiber composite components comprising a stop region ( 14 ) and at least one of the stop area ( 14 ) facing away from the shaft end, characterized in that the rounded shaft end is partially cured, wherein between the hardened region and the stop region is an unexplained area.