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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur Befestigung eines Bauteils an einer aus einem ersten und einem zweiten Schalenelement aufgebauten zweischaligen Struktur sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsanordnung.
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Im Kraftfahrzeugbau werden im zunehmenden Maße Kunststoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe, eingesetzt, wobei konstruktionsabhängig aus mehreren Schalenelementen aufgebaute Schalenstrukturen entstehen können.
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Zur Befestigung von Bauteilen an solchen Schalenstrukturen müssen entsprechende, zuverlässige Verbindungsanordnungen an der Schalenstruktur geschaffen bzw. ausgebildet werden.
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Aus dem Stand der Technik sind Verbindungsanordnungen bekannt, bei denen Krafteinleitungselemente, wie Inserts oder Onserts, und Schrauben Anwendung finden. Die Krafteinleitungselemente werden typischerweise in Integralbauweise formschlüssig in die die Schalenstruktur aufbauenden Schalenelemente eingebettet. Dies erfolgt bei faserverstärkten Kunststoffen beispielsweise dadurch, dass die Krafteinleitungselemente bei der Herstellung mit in die Verstärkungsfasern eingeflochten werden.
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An den so eingebetteten Krafteinleitungselementen wird das Bauteil mittels einer Schraube befestigt. Hierbei ist es zumeist notwendig, um Relativbewegungen zwischen dem befestigten Bauteil und der Schalenstruktur zu verhindern, die Schraube stark festzuziehen bzw. vorzuspannen, was auch zu einer Verspannung der Schalenstruktur selbst führt.
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Durch den Einsatz von (faserverstärkten) Kunststoffen kann nach mechanischer Verspannung der Schalenstruktur allerdings eine Spannungsrelaxation infolge von Kriechverformungen des Kunststoffes stattfinden. Dieses sog. Setzverhalten kann eine Verringerung der Vorspannung der Schraube bzw. ein Lösen des Bauteils zur Folge haben.
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Um die Vorspannung der Schraube über den Produktlebenszyklus des Kraftfahrzeuges aufrechtzuerhalten, wird ein erhöhter Serviceaufwand, beispielsweise durch Nachziehen der Schraube, oder eine zusätzliche Sicherung erforderlich.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verbindungsanordnung zur Befestigung eines Bauteils an einer aus einem ersten und einem zweiten Schalenelement aufgebauten zweischaligen Struktur sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsanordnung zu schaffen, durch die das Bauteil zuverlässig an der zweischaligen Struktur befestigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einer Verbindungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 und einem Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zur Befestigung eines Bauteils an einer aus einem ersten und einem zweiten Schalenelement aufgebauten zweischaligen Struktur beinhaltet eine Verbindungsstruktur, die ein erstes Adapterteil, welches an dem ersten Schalenelement angeordnet ist, und ein zweites Adapterteil, welches an dem zweiten Schalenelement angeordnet ist, aufweist, wobei zumindest das erste oder zweite Adapterteil in einen zwischen dem ersten und zweiten Schalenelement liegenden Zwischenraum ragt und die Adapterteile aneinander anschlagen. Ferner weist die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ein Befestigungselement zur Befestigung des Bauteils an der Verbindungsstruktur auf, wobei das Befestigungselement an der Verbindungsstruktur zur Befestigung des Bauteils derart vorgespannt werden kann, dass eine Vorspannkraft auf beide Adapterteile wirkt.
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Durch das Hineinragen zumindest eines der Adapterteile in den zwischen den Schalenelementen liegenden Zwischenraum und das gegenseitige Anschlagen der Adapterteile führt das Vorspannen des Befestigungselements bzw. eine Erhöhung der Vorspannkraft zu keinem Verspannen der zweischaligen Struktur sondern lediglich zu einer erhöhten gegenseitigen Verspannung der Adapterteile. Aus diesem Grund hat das Setzverhalten der für das erste und zweite Schalenelement verwendeten Materialien keinen Einfluss auf die Verspannung der Adapterteile bzw. die Vorspannkraft.
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Dies ist insbesondere bei Schalenelementen aus Kunststoffen bzw. faserverstärkten Kunststoffen vorteilhaft, weil das Setzverhalten der Kunststoffe zu keinem Lösen der Befestigung des Bauteils führt.
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Die Schalenelemente können insbesondere aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) mit im Automobilbau bevorzugten duroplastischen oder thermoplastischen Matrixwerkstoffen ausgebildet sein. Alternativ können die Schalenelemente mit einer anderen Verstärkungsfaser, wie beispielsweise einer Glasfaser, verstärkt sein.
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Zur sicheren Befestigung des Bauteils und zur Übertragung von Kräften und Momenten sind die Adapterteile und das Befestigungselement vorzugsweise aus Werkstoffen mit geringer Kriechneigung, wie beispielsweise metallische Werkstoffe, insbesondere aus Stahl, ausgebildet.
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Der Hauptkraftfluss verläuft damit bei Vorspannen des Befestigungselementes bzw. Verspannen der Adapterteile vorteilhaft in einer Metall-Metall Verbindung, wobei die Schalenelemente durch das Befestigungselement nicht verspannt werden.
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Des Weiteren können die Adapterteile aus kurz- oder langfaserverstärkten Kunststoffen ausgebildet sein, welche beispielsweise durch einen erhöhten Fasergehalt oder eine angepasste Faserorientierung ebenfalls eine geringe Kriechneigung aufweisen – im Gegensatz zu den typischerweise für die Schalenelemente eingesetzten Kunststoffen.
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Darüber hinaus kann eine auf das Bauteil wirkende Kraft bzw. ein wirkendes Moment aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verbindungsanordnung auf beide Adapterteile wirken und folglich mittelbar über die Adapterteile gut auf/in die zweischalige Struktur übertragen/eingeleitet werden.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung eignet sich insbesondere vorteilhaft für zweischalige Strukturen, welche zumindest im Bereich der Verbindungsstruktur in dem Zwischenraum keinen Kern aufweisen.
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Das erste und das zweite Adapterteil sind bevorzugt jeweils einteilig ausgestaltet, wodurch die Adapterteile gut handhabbar sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist allerdings zumindest das erste Adapterteil zweiteilig aus einem Grundelement, welches an dem ersten Schalenelement angeordnet ist, und einem Abstandselement, welches in den zwischen dem ersten und dem zweiten Schalenelement liegenden Zwischenraum ragt und an dem zweiten Adapterteil anschlägt, ausgeführt.
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Insbesondere ist das Grundelement bevorzugt so ausgestaltet, dass es in einen in dem entsprechenden Schalenelement ausgebildeten Durchgang gesteckt ist. Das Grundelement weist hierfür bevorzugt einen Steckabschnitt auf, der nach Einstecken des Grundelementes in das entsprechende Schalenelement sich in dem Durchgang befindet und an einer Innenkontur des Durchganges formschlüssig anliegt. Das Abstandselement ist bevorzugt an dem Grundelement an dem Steckabschnitt befestigt.
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Durch die zweiteilige Ausführung besteht die Möglichkeit, die Verbindungsstruktur modular zu gestalten und somit schnell an unterschiedliche zweischalige Strukturen mit unterschiedlichen Dimensionen des Zwischenraumes bzw. Abständen der Schalenelemente anzupassen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Abstandselement eine Hülse, durch die das Befestigungselement verläuft bzw. geführt wird.
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Die Hülse kann hierzu mit einem Ende am Grundelement und mit einem anderen Ende am zweiten Adapterteil anschlagen. Im Sinne eines modularen Aufbaus können unterschiedliche auswählbare Hülsen vorgesehen werden, die eine einfache Anpassung der Verbindungsstruktur an unterschiedliche zweischalige Strukturen ermöglichen.
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Die Hülse kann bevorzugt so ausgestaltet sein, dass sie in dem Zustand, in dem sie an das zweite Adapterteil anschlägt, auch an einer dem Zwischenraum zugewandten Oberfläche des zweiten Schalenelementes anliegt. Hierdurch wird ein Formschluss der Hülse mit dem zweiten Schalenelement hergestellt und können beispielsweise Druckkräfte gut auf das zweite Schalenelement über die Hülse übertragen werden.
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Weiterhin bevorzugt ist das Abstandselement mit dem Grundelement verschraubt, derart, dass die Verbindungsstruktur an die Abmessungen des zwischen den Schalenelementen liegenden Zwischenraums anpasst ist.
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Das Abstandselement kann eine Gewindehülse mit Außengewinde sein, welches in ein dafür vorgesehenes Innengewinde des Grundelements geschraubt ist.
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Bevorzugt ist das Innengewinde des Grundelementes in dem Steckabschnitt des Grundelementes so ausgebildet, dass das Außengewinde der Gewindehülse mit dem Innengewinde verschraubt werden kann.
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Vorteil dieser Ausführung des Abstandselementes in Form der Gewindehülse ist die Möglichkeit einer sehr feinen und stufenlosen Anpassung des Adapterelementes an den zwischen den Schalenelementen liegenden Zwischenraum. Insbesondere können hierdurch herstellungsbedingte Schwankungen der Abmaße der Schalenelemente ausgeglichen werden.
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In einer weiteren Optimierung kann das Innengewinde durch das gesamte Grundelement verlaufen. Dadurch kann ein Einschrauben der Gewindehülse bei bereits an dem entsprechenden Schalenelement angeordneten Grundelement von außen bzw. von der dem Zwischenraum abgewandten Seite erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist das Abstandselement mit dem Grundelement über einen Rastmechanismus verrastet, derart, dass die Verbindungsstruktur an die Abmessungen des zwischen den Schalenelementen liegenden Zwischenraums angepasst ist.
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Der Rastmechanismus kann so gestaltet sein, dass das Abstandselement in unterschiedlichen Positionen mit dem Grundelement verrastet werden kann oder nur in einer bestimmten Position, wobei im letzteren Fall die Anpassung des ersten Adapterelementes an die Abmessungen des Zwischenraums durch Vorsehen unterschiedlicher Abstandselemente erfolgen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung weist das erste Adapterteil, insbesondere das Abstandselement, eine Auskragung auf, die auf der dem Zwischenraum zugewandten Oberfläche des zweiten Schalenelements aufliegt, derart, dass ein Formschluss zwischen der Auskragung und dem zweiten Schalenelement ausgebildet ist.
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Die Auskragung kann in Form eines Flansches oder Fußes des Abstandselements ausgeführt sein. Hierbei kann der Flansch derart an einem dem zweiten Schalenelement zugewandten Ende des Abstandselementes liegen, dass das Abstandselement an dem dem zweiten Schalenelement zugewandten Ende – im Längsschnitt gesehen – L-förmig ausgebildet ist und an dem mit der dem Zwischenraum zugewandten Oberfläche des zweiten Schalenelements bündigen zweiten Adapterteil anschlägt.
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Alternativ kann das Abstandselement auch mit einer Auskragung bzw. Flansch ausgeführt sein, der vor dem dem zweiten Schalenelement zugewandten Ende des Abstandselementes liegt, wobei das Abstandselement in diesem Fall in einen Durchgang des zweiten Schalenelements hineinragt und dort an dem zweiten Adapterteil anschlägt.
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Vorteil der erläuterten Auskragung ist beispielsweise die Möglichkeit, eine Druckkraft auf die dem Zwischenraum zugewandte Oberfläche des zweiten Schalenelementes aufzubringen.
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Weiterhin bevorzugt liegt die Auskragung des ersten Adapterteils an der dem Zwischenraum zugewandten Oberfläche des zweiten Schalenelements an, und das zweite Adapterteil weist einen Flansch auf, welcher an der dem Zwischenraum abgewandten Oberfläche des zweiten Schalenelements anliegt, wobei durch die Auskragung des ersten Adapterteils und den Flansch des zweiten Adapterteils ein Formschluss zwischen dem zweiten Schalenelement und der Verbindungsstruktur ausgebildet ist.
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Insbesondere lassen sich durch diese Ausgestaltung Zug- und Druckkräfte auf das zweite Schalenelement übertragen.
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Darüber hinaus kann durch diese Ausgestaltung bzw. durch die Anordnung der Auskragung des ersten Adapterteils und des Flansches des zweiten Adapterteils in Abhängigkeit von der Dimensionierung des Schalenelementes ein Presssitz des zweiten Schalenelementes zwischen der Auskragung und dem Flansch erzeugt werden.
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Bevorzugt ist das zweite Adapterteil ähnlich wie das Grundelement des ersten Adapterteils so ausgebildet, dass es durch einen Durchgang in dem zweiten Schalenelement verläuft. Hierfür weist das zweite Adapterelement einen Steckabschnitt auf, der formschlüssig in den in dem zweiten Schalenelement gebildeten Durchgang gesteckt ist. Der Flansch des zweiten Adapterteils liegt, nachdem der Steckabschnitt in den Durchgang gesteckt ist, bündig an der dem Zwischenraum abgewandten Oberfläche des zweiten Schalenelementes an. In dieser Ausgestaltung ist das zweite Adapterteil sehr einfach handhabbar und kann einfach an dem zweiten Schalenelement angeordnet werden, nachdem der Durchgang beispielsweise mit einem Bohrer ausgebildet wurde.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung weist das erste Adapterteil ebenfalls einen Flansch auf, welcher auf der dem Zwischenraum abgewandten Oberfläche des ersten Schalenelements aufliegt, derart, dass ein Formschluss zwischen dem Flansch des ersten Adapterteils und dem ersten Schalenelement ausgebildet ist.
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Durch den Flansch des ersten Adapterteils lassen sich bevorzugt Druckkräfte auf das erste Schalenelement übertragen.
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Darüber hinaus kann das erste Adapterteil zusätzlich so ausgestaltet sein, dass es in dem Zwischenraum eine Hinterschneidung des ersten Schalenelementes realisiert.
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Bevorzugt ist das erste Adapterteil, wie bereits im Vorhergehenden erläutert, durch das Grundelement und das Abstandselement aufgebaut. Der Flansch des ersten Adapterteils erstreckt sich von dem Grundelement derart, dass, nachdem der Steckabschnitt in den im ersten Schalenelement gebildeten Durchgang gesteckt ist, bündig an der dem Zwischenraum abgewandten Oberfläche des ersten Schalenelementes anliegt. Hierdurch lässt sich das erste Adapterteil einfach handhaben.
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Es ist nämlich lediglich notwendig, das Abstandselement an dem Grundelement zu befestigen, beispielsweise durch das erläuterte Gewinde bzw. den Rastmechanismus, und anschließend das erste Adapterteil in den in dem ersten Schalenelement gebildeten Durchgang derart zu stecken, dass sich der Steckabschnitt in dem Durchgang befindet und der Flansch des ersten Adapterteils an der dem Zwischenraum abgewandten Oberfläche des ersten Schalenelementes anliegt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung verläuft zumindest das in den Zwischenraum ragende Adapterteil durch einen Durchgang in dem entsprechenden Schalenelement, derart, dass eine Kraft auf eine Innenkontur des Durchgangs übertragbar ist.
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Bevorzugt wird die Kraft auf die Innenkontur des Durchgangs über die bereits im Vorhergehenden erläuterten Steckabschnitte übertragen.
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Die Steckabschnitte können mit der Innenkontur des entsprechenden Durchgangs verklebt, verschweißt oder in den Durchgang gepresst sein, wobei sich eine Verklebung bei Duroplasten und eine Verschweißung bei Thermoplasten anbieten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung weist zumindest das erste und/oder das zweite Adapterteil eine Oberflächenstrukturierung in einem Bereich, welcher die Oberfläche des zugehörigen/entsprechenden Schalenelements berührt, auf, derart, dass Kräfte tangential zur Oberfläche von dem Adapterteil auf das zugehörige Schalenelement übertragen werden können.
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Die Adapterteile können die bereits erläuterten Flansche aufweisen. Die Oberflächenstrukturierung wird bevorzugt an den Flächen der Flansche, die das entsprechende Schalenelement berühren, ausgebildet.
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Die Oberflächenstrukturierung kann eine Struktur mit wiederkehrendem Muster, wie eine Mikroverzahnung, insbesondere eine pyramidenförmig ausgeprägte Mikroverzahnung sein. Dadurch wird ein guter Formschluss zwischen Flansch und Schalenelement zur Übertragung von Kräften quer zur Verbindungsanordnung erzeugt. Ebenso kann das Adapterteil oder deren Flansche eine aufgeraute Oberfläche aufweisen.
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Über die Dimensionierung der Berührfläche und/oder Ausprägung der Oberflächenstrukturierung kann eine Skalierbarkeit der übertragbaren Kräfte erreicht werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann zwischen die Adapterteile und das entsprechende Schalenelement ein die Reibung erhöhendes Medium, beispielsweise in Form einer Unterlegscheibe, vorgesehen sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist vorgesehen, dass das Befestigungselement eine durch die Verbindungsstruktur verlaufende Schraube oder ein durch die Verbindungsstruktur verlaufender Niet oder ein einen Durchgang nicht benötigendes Befestigungselement, wie ein Klammerelement, ist. Bevorzugt kann die Schraube oder der Niet durch das erste oder zweite Adapterelement hindurch in die Verbindungsstruktur zur Befestigung des Bauteils eingesetzt bzw. eingeführt werden.
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Das Befestigungselement kann insbesondere eine Schraube sein, welche durch eine Bohrung/Öffnung im Bauteil geführt und in die Verbindungsstruktur eingeführt wird, beispielsweise von Seiten des ersten oder zweiten Adapterteils, wobei die Schraube bzw. ihr Gewinde mit einem Innengewinde in dem Adapterteil, das auf der dem Bauteil abgewandten Seite der zweischaligen Struktur liegt, verschraubt und zur Befestigung des Bauteils vorgespannt wird.
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Das Innengewinde des Adapterteils ist vorteilhaft in dem Steckabschnitt des Adapterteils vorgesehen. Durch Anziehen bzw. Vorspannen der Schraube kann das Bauteil an der Verbindungsanordnung befestigt werden, ohne dass die zweischalige Struktur verspannt wird.
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Wenn das erste Adapterteil bevorzugt zweiteilig aus dem Grundelement mit Innengewinde und der Gewindehülse mit Außengewinde aufgebaut ist, weist eine in dem Grundelement gebildete Durchführung für die Schraube einen identischen oder größeren Innendurchmesser als die Gewindehülse auf. Hierdurch lässt sich die Gewindehülse nach Einsetzen des ersten Adapterteils nachträglich verstellen, beispielsweise durch einen Imbusschlüssel, der durch die Durchführung in dem Grundelement in die Gewindehülse eingesetzt wird.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer im Vorhergehenden erläuterten Verbindungsanordnung zeichnet sich darin aus, dass zumindest ein Schalenelement mit einem Durchgang versehen wird, beispielsweise mittels eines Bohrers, anschließend das entsprechende Adapterteil in den Durchgang eingeführt und die Verbindungsstruktur mittels des Befestigungselements verspannt wird.
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Wie hieraus hervorgeht wird zumindest eines der Adapterteile nach Aufbau der zweischaligen Struktur nachträglich an dem entsprechenden Schalenelement angebracht. Das jeweilige andere Adapterteil kann bereits in das jeweilige andere Schalenelement integriert sein.
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Bevorzugt werden allerdings beide Adapterteile, d. h. das erste und das zweite Adapterteil an der zweischaligen Struktur nachträglich angebracht, indem in beiden Schalenelementen ein Durchgang ausgebildet wird und die Adapterteile in die Durchgänge eingesetzt werden.
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Durch Einsatz des Herstellungsverfahrens können Bauteile nach Herstellung der zweischaligen Struktur, mittels der Verbindungsanordnung, an der zweischaligen Struktur befestigt werden. Auf ein aufwändiges Integrieren von Adapterteilen, wie beispielsweise von Krafteinleitungselementen in Form von Inserts, während der Herstellung der Schalenelemente kann verzichtet werden.
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Der Durchgang durch das/die Schalenelement(e) kann eine nachträglich in dem entsprechenden Schalenelement gebildete Bohrung sein oder bereits bei Herstellung der Schalenelemente vorgesehen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung.
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In der Figur ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 gezeigt, die sich bevorzugt in einem Kraftfahrzeug befindet. Eine solche Verbindungsanordnung wird beispielsweise in einem Bodenbereich einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges vorgesehen, um einen Fahrzeugsitz montieren zu können.
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An der Verbindungsanordnung 1 ist ein Bauteil 10, bei dem es sich beispielsweise um einen Rahmen des genannten Fahrzeugsitzes handelt, befestigt.
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Die in der Figur gezeigte Ansicht entspricht einer Schnittansicht der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung, wobei die gezeigte X- und Z-Achse die Schnittebene aufspannen. Die verbleibende Y-Achse steht zu der Schnittebene bzw. der Zeichenebene senkrecht.
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Die Verbindungsanordnung 1 beinhaltet eine zweischalige Struktur 2, die aus einem ersten Schalenelement 2a und einem zweiten Schalenelement 2b aufgebaut ist. Die Schalenelemente 2a, 2b sind bevorzugt aus einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, bei dem Verstärkungsfasern in einen Matrixwerkstoff eingebettet sind, hergestellt. Das erste Schalenelement 2a ist von dem zweiten Schalenelement 2b in einem Abstand i derart angeordnet, dass zwischen den Schalenelementen 2a, 2b ein Zwischenraum ausgebildet ist, in dem sich bevorzugt kein Kern befindet.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 1 weist ferner eine Verbindungsstruktur 3 auf, die bevorzugt aus einem ersten Adapterteil 4 und einem zweiten Adapterteil 5 ausgebildet ist. Die Verbindungsstruktur 3 ist, wie aus der Figur ersichtlich ist, an der zweischaligen Struktur 2 so angeordnet, dass das erste Adapterteil 4 durch einen in dem ersten Schalenelement 2a gebildeten Durchgang 6 verläuft und in den Zwischenraum derart ragt, dass es an dem zweiten Adapterteil 5 anschlägt.
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Das erste Adapterteil 4 ist in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 zweiteilig ausgeführt, wobei es ein Grundelement 4a und ein Abstandselement 4b beinhaltet. Das Grundelement 4a ist an dem ersten Schalenelement 2a so angeordnet, dass ein Steckabschnitt des Grundelementes 4a formschlüssig in dem Durchgang 6, der in dem ersten Schalenelement 2a gebildeten ist, steckt und mit einem Flansch an der dem Zwischenraum abgewandten Seite des ersten Schalenelementes 2a anliegt.
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Das Abstandselement 4b ist eine Gewindehülse, die ein Außengewinde 4c aufweist, das mit einem in dem Steckabschnitt gebildeten Innengewinde ineinandergreift. Durch diese Ausgestaltung kann das erste Adapterteil 4 insbesondere gut an den Abstand i der Schalenelemente 2a, 2b angepasst werden, indem der Grad der Verschraubung der Gewindehülse mit dem Grundelement 4a variiert wird.
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Das zweite Adapterteil 5 umfasst ebenfalls einen Steckabschnitt, der in einen in dem zweiten Schalenelement 2b gebildeten Durchgang 8 eingeführt bzw. gesteckt ist. Der Steckabschnitt des zweiten Adapterteils 5 sitzt formschlüssig in dem Durchgang 8 des zweiten Schalenelements 2b. Ein Flansch des zweiten Adapterteils 5 liegt an der dem Zwischenraum abgewandten Oberfläche des zweiten Schalenelementes 2b bündig an.
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Wie bereits erwähnt, verläuft/ragt das erste Adapterteil 4 durch/in den Zwischenraum und schlägt mit einem dem zweiten Schalenelement 2b zugewandten Ende der Gewindehülse an dem zweiten Adapterteil 5 an. Eine Auskragung 4d bzw. Fuß der Gewindehülse liegt hierbei zum einen an dem Adapterteil 5 und zum anderen an einer dem Zwischenraum zugewandten Oberfläche des zweiten Schalenelementes 2b an.
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Wie hieraus ersichtlich wird, bilden die Auskragung 4d, der Steckabschnitt des zweiten Adapterteils 5 und der Flansch des zweiten Adapterteils 5 einen Formschluss mit dem zweiten Schalenelement 2b aus. In Abhängigkeit von den Abmaßen des zweiten Schalenelementes in Z-Richtung, d. h. in Abhängigkeit von der Dicke des zweiten Schalenelementes 2b, kann sich hierdurch auch ein Presssitz des zweiten Schalenelementes 2b ergeben.
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Zur Befestigung des Bauteiles 10 wird eine in der Figur gezeigte Schraube 7 durch eine in dem Bauteil 10 gebildete Öffnung geführt und an der Verbindungsstruktur 3 festgezogen bzw. vorgespannt. Hierfür weist das Grundelement 4a des ersten Adapterteils 4 eine Durchführung, durch die die Schraube 7 in die Gewindehülse eingeführt wird, und das zweite Adapterteil 5 ein Innengewinde auf. Die Schraube wird mit diesem Innengewinde verschraubt, nachdem sie die Gewindehülse vollständig durchlaufen hat.
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Bei Festziehen bzw. Vorspannen der Schraube 7 zur Befestigung des Bauteils 10 verläuft der Kraftfluss hauptsächlich über die Adapterteile 4, 5 bzw. wirkt die Vorspannkraft hauptsächlich auf das erste und zweite Adapterteil 4, 5. Mit anderen Worten werden mit Vorspannen der Schraube 7 die Adapterteile 4, 5 gegeneinandergedrückt bzw. miteinander verspannt. Dies führt insbesondere dazu, dass das erste Schalenelement 2a und das zweite Schalenelement 2b nicht verspannt werden, und zwar unabhängig davon, mit welcher Kraft die Schraube 7 vorgespannt bzw. festgezogen wird. Das materialabhängige Setzverhalten der Schalenelemente 2a, 2b bzw. der faserverstärkten Kunststoffe führt insoweit zu keinem nachträglichen Lösen der Schraube 7, weshalb eine gute und zuverlässige Verbindungsanordnung 1 geschaffen wird.
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Der Flansch des ersten und/oder zweiten Adapterteils 4, 5 weisen/weist bevorzugt an den mit den Schalenelementen 2a, 2b in Berührung stehenden Flächen eine Mikroverzahnung in Form einer Aufrauhung oder einer regelmäßigen Struktur auf. Hierdurch wird ein Formschluss zwischen den entsprechenden Oberflächen der Schalenelemente 2a, 2b und den Flanschen ausgebildet. Dies sorgt dafür, dass in positiver/negativer X-Richtung und in positiver/negativer Y-Richtung wirkende Kräfte besser aufgenommen werden können.
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Im Folgenden wird noch ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert, wie die im Vorhergehenden erläuterte Verbindungsanordnung hergestellt wird.
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Anfänglich werden in einem ersten Schritt die Durchgänge 6,8 in dem ersten Schalenelement 2a und dem zweiten Schalenelement 2b, beispielsweise mittels eines Bohrers, ausgebildet. Vor Einsetzen des ersten Adapterteils 4 in den in dem ersten Schalenelement 2a gebildeten Durchgang 6 wird das Abstandselement 4b bzw. die Gewindehülse mit dem Grundelement 4a so verschraubt, dass das erste Adapterteil 4 an den Zwischenraum angepasst ist. Anschließend wird das erste Adapterteil 4 in den in dem ersten Schalenelement 2a gebildeten Durchgang 6 derart eingesetzt, dass der Steckabschnitt des Grundelementes 4a formschlüssig in dem entsprechenden Durchgang sitzt und die Hülse in den Zwischenraum ragt und ihre Auskragung 4d auf der dem Zwischenraum zugewandten Oberfläche des zweiten Schalenelementes 2b aufliegt.
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Das zweite Adapterteil 5 wird an dem zweiten Schalenelement 2b auf ähnliche Art und Weise angeordnet, indem es in den in dem zweiten Schalenelement 2b gebildeten Durchgang 8 eingeführt bzw. gesteckt wird, und zwar derart, dass der Steckabschnitt des zweiten Adapterteils 5 formschlüssig in dem entsprechenden Durchgang 8 sitzt. Der Flansch des zweiten Adapterteils 5 kommt hierbei in Berührung mit der dem Zwischenraum abgewandten Oberfläche des zweiten Schalenelementes 2b. Das zweite Adapterteil 5 kann auch ohne Flansch ausgebildet sein und in das zweite Schalenelement 2b eingeklebt werden. In diesem Fall kann die Verbindungsstruktur bevorzugt vollständig durch den Durchgang in dem ersten Schalenelement 2a montiert werden.
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Nach Einführen der Adapterteile 4, 5 in die Durchgänge schlagen das erste Adapterteil 4 bzw. die Gewindehülse und das zweite Adapterteil 5 aneinander an.
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Bevorzugt werden das Grundelement 4a und das zweite Adapterteil 5 mit den Schalenelementen 2a, 2b verklebt, verschweißt oder sitzen reibschlüssig in den entsprechenden Durchgängen 6, 8, weshalb die Verbindungsstruktur 3 auch ohne die Schraube 7 sicher in der zweischaligen Struktur sitzt und nicht auseinanderfällt.
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Abschließend wird zur Befestigung des Bauteils 10 die Schraube mit dem in dem zweiten Adapterteil 5 gebildeten Innengewinde verschraubt und festgezogen.
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Wie aus vorangehender Beschreibung ersichtlich wird, kann eine einfache Verbindungsanordnung an einer zweischaligen Struktur nachträglich ausgebildet werden.
