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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für ein erstes und ein zweites Bauteil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Verbinden des ersten und des zweiten Bauteils gemäß Patentanspruch 8.
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Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die noch nicht veröffentlichte Deutsche Patentanmeldung mit der amtlichen Anmeldenummer
10 2020 117 183.8 hingewiesen. Aus dieser, noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung, ist ein Bauteilverbund bekannt, bestehend aus einem ersten, weitgehend formstabilen Bauteil mit zumindest zwei, weitgehend diametral zueinander versetzten Rastnasen, über die ein zweites, flexibles Bauteil positionierbar ist. Das zweite Bauteil weist seinerseits zu den Rastnasen korrespondierende Aussparungen auf, wobei in einer montierten Endposition die Rastnasen in den Aussparungen lagefixiert sind, wobei zumindest eine Rastnase in einer Positionierrichtung vorne und hinten in einem weitgehend rechten Winkel in das erste Bauteil übergeht.
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Weiter ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 007 102 A1 ein Verfahren zur Befestigung eines Dachaufbaus einer Rohkarosserie eines Kraftfahrzeuges bekannt. Es wird ein Verfahren zur Befestigung des Dachaufbaus einer Rohkarosse eines Kraftfahrzeuges beschrieben, bestehend aus einem Karosserieunterbau mit einem Dachrahmen und einem darin angeordneten flächigen Dachteil, wobei zumindest ein hohler Dachrahmen aus profilierten Blechen gebildet wird und das Dachteil mit gekröpften Dachrandflanschen aus Blech mit einem jeweiligen Holm des Dachrahmens in einen Endzustand in vertikaler Richtung schräge parallele Fügepaarung gebracht und mit diesem durch Kleben, Löten oder Schweißen verbunden wird. Hierbei werden zunächst in Fertigungsschritten in einer Arbeitsstation Dachrahmen und Dachrandflansch zueinander ausgerichtet und fixiert und später an einer weiteren Arbeitsstation der Kleber zwischen Dachrahmen und dem Dachrandflansch ausgehärtet oder der Dachrahmen oder der Dachrandflansch werden mittels Schweißens oder Lötens gefügt.
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Ferner sind aus der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 010 661 A1 eine Haltevorrichtung und ein Verfahren zum Fixieren und/oder Verspannen von zumindest zwei Bauteilen während eines Klebeprozesses bekannt. Erfindungsgemäß wird eine Haltevorrichtung zum Fixieren und/oder Verspannen von zumindest zwei Bauteilen während eines Klebeprozesses vorgeschlagen, die eine Grundplatte mit einer Auflagefläche zur Anlage an dem einen Bauteil und einen Fixierfinger mit einer der Auflagefläche gegenüberliegenden Klemmfläche zur Anlage an dem anderen Bauteil aufweist. Der Fixierfinger ist drehbar und axial verstellbar mit der Grundplatte verbunden. Die Haltevorrichtung umfasst erfindungsgemäß einen fest mit der Grundplatte verbundenen Käfig mit zwei Anschlägen, die eine Drehbewegung des Fixierfingers begrenzen und die eine Fixierstellung sowie eine Freigabestellung definieren. Außerdem wird ein Verfahren zum Fixieren und/oder Verspannen von zumindest zwei Bauteilen während eines Klebeprozesses vorgeschlagen.
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Auch wenn der bekannte Stand der Technik keine direkten Nachteile aufweist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Montagekonzept ohne zusätzliche Fixierungselemente, wie z. B. Schrauben, darzustellen.
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Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 sowie verfahrensmäßig durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird somit eine selbstfixierende Montage eines ersten Bauteils, wie beispielsweise einer Kunststoffwanne mit Widerlagern, den Rastnasen, welches sich an Federblechlaschen, den Federelementen am zweiten Bauteil verrastet, bzw. verriegelt und ortsgenau abstützt. Das zweite Bauteil kann beispielsweise eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges sein. Die Wanne kann beispielsweise aus Polypropylen (PP) sein, oder Glasfaser verstärkter (GFK) oder Kohlefaser verstärkter (CFK) Kunststoff. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Wanne auch aus einem Metall sein, wie z. B. Aluminium, Magnesium oder auch einem Stahlwerkstoff. Die Herstellung kann beispielsweise mittels Tiefziehen oder Spritzgießen oder Druckspritzguss etc. erfolgen.
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Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2, dass auf den Bund und/oder den Rand vor einer Montage des ersten und des zweiten Bauteils ein Kleber aufbringbar ist, kann der Kleber in vorteilhafter Weise definiert aushärten, und alle Dichtigkeitsanforderungen erfüllen. Hierbei bietet die Verriegelung gemäß Patentanspruch 1 die nötige Flächenkraft.
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Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3, wobei der Bund und der Rand im montierten Zustand einen definierten Abstand zueinander aufweisen, können die Festigkeitsanforderungen an den Kleber im Spalt definiert eingestellt werden.
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Hierbei beträgt der Spalt gemäß Patentanspruch 4 bevorzugt zwischen 0,5 mm und 5 mm.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante gemäß Patentanspruch 5 ist das erste Bauteil ein Kunststoff- oder Metallbauteil, wie beispielsweise eine Kunststoffwanne bzw. ein Einlegeboden für den Gepäckraum eines Kraftfahrzeuges. Weitere Ausführungsbeispiele sind bereits oben genannt. Selbstverständlich können darüber hinaus auch allgemeine Ablageflächen gemeint sein oder sonstige andere wannenartige Teile, wie beispielsweise Cupholder oder Aschenbecher.
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Bevorzugt ist das zweite Bauteil gemäß Patentanspruch 6 ein Blechbauteil, und besonders bevorzugt gemäß Patentanspruch 7 eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung zum Befestigen eines ersten, wannenförmigen Bauteils in einer Aussparung eines zweiten Bauteils, wobei das erste Bauteil einen oberen, umlaufenden Bund aufweist, der im montierten Zustand des ersten und des zweiten Bauteils zumindest bereichsweise auf einem Rand der Aussparung aufliegt, wobei an einer seitlich umlaufenden Außenwand des ersten Bauteils zumindest eine Rastnase vorgesehen ist, zu der das zweite Bauteil ein korrespondierendes Federelement aufweist, welches im montierten Zustand an der Rastnase einrastet, wird gemäß Patentanspruch 8 durch folgenden Verfahrensschritt gefügt:
- - Einbringen des ersten Bauteils in die Aussparung des zweiten Bauteils, bis das Federelement an der Rastnase einrastet.
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In einer Weiterbildung der Erfindung kann bei der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 9 durch folgenden Verfahrensschritt eine weitere Optimierung erzielt werden:
- - Vor dem Einbringen des ersten Bauteils in die Aussparung des zweiten Bauteils,
- - Aufbringen von Kleber auf den Bund und/oder den Rand.
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Somit wird erfindungsgemäß eine Kunststoffwanne mit integrierten Widerlagern beispielsweise in eine Karosserieöffnung mit federnden Laschen gefügt.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt einen Schnitt durch eine Verbindungsvorrichtung vor einer Montage.
- 2 zeigt einen Schnitt durch die Verbindungsvorrichtung nach erfolgter Montage.
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Im Folgenden gelten in den 1 und 2 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
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1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung zum Befestigen eines ersten, wannenförmigen Bauteils 2 in einer Aussparung 3 in einem zweiten Bauteil 4. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich beispielsweise um eine Gepäckraumwanne in einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung auch für viele weitere wannenförmige Ablagefächer beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verwendet werden, wie z. B. Cupholder, Aschenbecher, usw.
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So ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das zweite Bauteil 4 eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges. Das erste Bauteil 2, die Kunststoffwanne, weist einen oberen umlaufenden Bund 5 auf. Dieser Bund 5 liegt im montierten Zustand des ersten und des zweiten Bauteils 2, 4 zumindest bereichsweise auf einem Rand 6 der Aussparung 3 auf. Die Aussparung 3 ist nur hälftig dargestellt, d. h. dass die dargestellte Verbindungsvorrichtung 1 nach links gespiegelt werden kann, um die gesamte Aussparung 3 darzustellen.
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Unterhalb des Bundes 5 weist das erste Bauteil 2 eine seitlich umlaufende Außenwand 7 auf. An dieser ist zumindest eine Rastnase 8 angeordnet. In der Realität sind selbstverständlich mehrere Rastnasen 8 vorgesehen. Zu dieser Rastnase 8 weist das zweite Bauteil 4 ein korrespondierendes Federelement 9 auf, welches im montierten Zustand an einem Hinterschnitt der Rastnase 8 einrastet, dargestellt in 2. Eine Montagerichtung des ersten Bauteils 2 gegenüber dem zweiten Bauteil 4 ist mit einem gestrichelten Pfeil symbolisch dargestellt.
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Bevor eine Montage erfolgt, kann auf den Bund 5 und/oder den Rand 6 ein Kleber 10 auf der jeweils dem anderen Bauteil zugewandten Seite aufgebracht werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kleber 10 nur auf den Bund 5 aufgebracht. Weiter weisen der Bund 5 und der Rand 6 im montierten Zustand einen definierten Abstand zueinander auf. Dieser definierte Abstand ist in 2 dargestellt und beträgt bevorzugt zwischen 0,5 mm und 5 mm, damit der Kleber 10 mit einer definierten Dicke aushärten kann und seine Dichtfunktion vollständig ausüben kann. Wie bereits erwähnt, ist das erste Bauteil 2 bevorzugt ein Kunststoffbauteil, während das zweite Bauteil 4 bevorzugt ein Blechbauteil, insbesondere eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das erste Bauteil 2 auch ein Blechbauteil sein und das zweite Bauteil 4 ein Kunststoffbauteil oder beide sind jeweils aus Kunststoff oder Blech.
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Wie bereits ausgeführt, kann die Wanne beispielsweise aus Polypropylen (PP) sein, oder Glasfaser verstärkter (GFK) oder Kohlefaser verstärkter (CFK) Kunststoff. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Wanne auch aus einem Metall sein, wie z. B. Aluminium, Magnesium oder auch einem Stahlwerkstoff. Die Herstellung kann beispielsweise mittels Tiefziehen oder Spritzgießen oder Druckspritzguss etc. erfolgen.
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2 zeigt nochmals den Schnitt durch die Verbindungsvorrichtung 1, jedoch in einem fertig montierten Zustand. Wie bereits zu 1 ausgeführt, wird das erste Bauteil 2 in die Aussparung 3 des zweiten Bauteils 4 in der in 1 dargestellten Montagerichtung eingeschoben oder eingesetzt. Durch diesen Montagevorgang schnappt das Federelement 9, gemäß einem gestrichelten Pfeil in einem gestrichelten Kreis in Richtung des ersten Bauteils 2 und verrastet in einem Hinterschnitt der Rastnase 8, die an den Rand 7 des ersten Bauteils 2 angeordnet ist. Die Rastnase 8 kann einstückig und materialeinheitlich mit dem ersten Bauteil 2 sein, was die Fertigungskosten wesentlich reduziert. Aber auch Rastnasen 8 als separate Bauteile sind denkbar, die dann vor einer Montage des ersten und zweiten Bauteils 2, 4 an der Außenwand 7 befestigt werden müssen.
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Wie in 2 erkennbar ist, ist durch das Einrasten des Federelements 9 an der Rastnase 8 ein definierter Abstand zwischen dem Bund 5 und dem Rand 6 entstanden. Somit weist der Kleber 10 nun eine definierte Dicke bzw. Stärke auf, und kann je nach Anforderung entsprechend aushärten und seine Dichtfunktion ausüben. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Verriegelung die nötige Flächenkraft aufbringt, damit der Kleber 10 aushärten kann und sämtlichen Dichtigkeitsanforderungen genügt.
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Um die Verbindungsvorrichtung zum Befestigen eines ersten, wannenförmigen Bauteils 2 in einer Aussparung in einem zweiten Bauteil 4 darzustellen, wird folgendes Verfahren vorgeschlagen:
- - Einbringen des ersten Bauteils 2 in die Aussparung 3 des zweiten Bauteils 4, bis das Federelement 9 an der Rastnase 8 einrastet.
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Somit ist ein einfacher Verriegelungsmechanismus dargestellt, der keine Dichtfunktion übernehmen muss.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens wird vor dem Einbringen des ersten Bauteils 2 in die Aussparung 3 des zweiten Bauteils 4 Kleber 10 auf den Bund 5 und/oder den Rand 6 aufgebracht.
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Mit dieser Weiterbildung der Erfindung ist neben einer reinen Verriegelungs- oder Verrastungsverbindung in vorteilhafter Weise auch noch eine Dichtfunktion dargestellt.
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Somit ist ein verbessertes Montagekonzept ohne zusätzliche Fixierungselemente wie z. B. Schrauben in der Montage dargestellt. Dies führt zu Einsparungen von Arbeitsinhalten beispielsweise im Karosseriebau und der Montage.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsvorrichtung
- 2
- Erstes Bauteil
- 3
- Aussparung
- 4
- Zweites Bauteil
- 5
- Bund
- 6
- Rand
- 7
- Außenwand
- 8
- Rastnase
- 9
- Federelement
- 10
- Kleber
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020117183 [0002]
- DE 102006007102 A1 [0003]
- DE 102012010661 A1 [0004]
