DE10010580A1

DE10010580A1 - Vorrichtung zum Verbinden von zwei Bauteilen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten

Info

Publication number: DE10010580A1
Application number: DE2000110580
Authority: DE
Inventors: Klaus Gerst; Thomas Lilja
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2001-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Bauteilen (1, 2) mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten, mit einem aus mindestens zwei Teilen (4, 5) bestehenden und zumindest an einem der miteinander zu verbindenden Bauteile (1, 2) festlegbaren Halteelement (3). Um eine leichte Montage zu ermöglichen und zu verhindern, dass sich das eine Bauteil (1) im montierten Zustand aufgrund des stärkeren Wärmeausdehnungsverhaltens verformt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Halteelement (3) aus zwei Rastteilen (4, 5) besteht, die derart an dem Bauteil (1) mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten festlegbar sind, dass sie bis zum Verbinden der beiden Bauteile (1, 2) miteinander ortsfest an dem Bauteil (1) gelagert sind und nachfolgend die ortsfeste Lagerung aufheben, um eine Relativbewegung der beiden Bauteile (1, 2) zueinander zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Bauteilen mit unterschiedlichem Wärme ausdehnungsverhalten, insbesondere im Fahrzeugkarosserie bau, mit einem aus mindestens zwei Teilen bestehenden und zumindest an einem der miteinander zu verbindenden Bau teile festlegbaren Halteelement.

Beim Verbinden von Bauteilen mit unterschiedli chem Wärmeausdehnungsverhalten kommt es darauf an, dass die die beiden Bauteile miteinander verbindende Vorrich tung eine Relativbewegung der beiden Bauteile zueinander ermöglicht, um Verspannungen und/oder Verformungen der Bauteile aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zu vermeiden. Aus der Praxis im Fahrzeugkarosseriebau sind Halteelemente bekannt, bei denen sich die einzelnen Bauteile aufgrund in den Halteelementen angeordneter Fe derelemente relativ zueinander bewegen können. Der Aufbau dieser mit Federelementen versehenen Halteelemente ist jedoch sehr kompliziert und kostenaufwendig.

Aus dem Gebiet des Fahrzeugkarosseriebaus sind weiterhin verschiedene Halteelemente und Klippvorrichtun gen bekannt, um beispielsweise Schutzleisten an einer Fahrzeugkarosserie festzulegen. Ein solches Halteelement offenbart beispielsweise die DE 41 26 442 C1. Dieses be kannte Halteelement weist ein an der Fahrzeugkarosserie festlegbares, mit seitlichen Eingriffsbereichen versehe nes Teil und ein an der Leiste angeordnetes Zwischenele ment auf, welches in diese seitlichen Eingriffsbereiche des ersten Teils einsetzbar ist. Neben dem komplizierten und somit kostspieligen Aufbau dieser bekannten Vorrich tung weist dieser Stand der Technik den Nachteil auf, dass eine Relativbewegung der miteinander zu verbindenden Bauteile nur in einem sehr begrenzten Maße möglich ist, ohne andererseits die Verbindung der beiden Bauteile zu gefährden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass diese einerseits eine Relativbewe gung der Bauteile zueinander aufgrund des unterschiedli chen Wärmeausdehnungsverhaltens erlaubt andererseits aber stets eine ausreichende Verbindung der beiden Bauteile miteinander gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfin dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement aus zwei Rastteilen besteht, die über mindestens eine in dem Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten ausgebildete Ausnehmung von einander gegenüberliegenden Seiten dieses Bauteils miteinander verbindbar sind und jeweils derart ortsfest an dem Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten festlegbar sind, dass sich diese ortsfeste Lagerung der Rastteile an diesem Bauteil löst, sobald die beiden Bauteile mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten miteinander über ein Verbin dungselement, beispielsweise eine Schraubverbindung, ver bunden sind, und dass das Bauteil mit dem stärkeren Wär meausdehnungsverhalten im mit dem anderen, starreren Bau teil verbundenen Zustand in Expansionsrichtung relativ zu dem starreren Bauteil verschiebbar ist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung ist es erstmalig möglich, die beiden mitein ander zu verbindenden Bauteile zur Montage zunächst über die ortsfest festgelegten Rastteile genau gegeneinander auszurichten und anschließend nach der Verbindung der beiden Bauteile diese ortsfeste Verbindung so aufzuheben, dass sich das Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungs verhalten gegenüber dem starreren Bauteil verschieben kann.

Um die das Halteelement bildenden Rastteile möglichst einfach und somit kostengünstig auszugestalten, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung vorgeschlagen, dass die beiden Rastteile identisch ausgebildet sind und im miteinander verbundenen Zustand um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Durch diese identische Ausgestaltung beider Rastteile vereinfacht sich die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich, da eine gesonderte Bevorratung erster und zwei ter Rastteile überflüssig ist und auch bei der Montage Verwechselungen nicht vorkommen können.

Zum Verbinden der beiden Rastteile miteinander weist jedes Rastteil mindestens einen Rasthaken und min destens einen Rastvorsprung zur Aufnahme der Rasthaken des jeweils anderen Rastteils auf. Auf diese Weise können die beiden Rastteile von beiden Seiten des Bauteils mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten durch die mindes tens eine Ausnehmung in diesem Bauteil miteinander ver rastet werden.

Das ortsfeste Festlegen der einzelnen Rastteile an dem Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhal ten und das nachfolgende Lösen dieser Lagerung erfolgt vorteilhafterweise dadurch, dass jedes Rastteil wenigs tens einen Arretierungshaken zum ortsfesten Festlegen so wie eine der Anzahl der Arretierungshaken des jeweils an deren Rastteils entsprechende Anzahl an Freigabevorrich tungen zum Lösen der Arretierungshaken aufweist.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass in der mindestens einen Ausnehmung im Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten eine zumindest der Anzahl der Arretierungshaken der beiden Rastteile entsprechende Anzahl von Arretierungsnuten zur Aufnahme der Arretierungshaken ausgebildet ist. Über diese Arre tierungsnuten wird bis zum festen Verbinden der beiden Bauteile miteinander sichergestellt, dass die beiden Rastteile ortsfest an dem Bauteil mit dem stärkeren Wär meausdehnungsverhalten gelagert sind.

Um das Verschieben des Bauteils mit dem stärke ren Wärmeausdehnungsverhalten gegenüber dem starreren Bauteil entlang der Rastteile zu erleichtern, die weiter hin über die Ausnehmung in dem Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten miteinander verbunden sind, wird vorgeschlagen, dass auf den dem Bauteil mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten zugewandten Seiten der Rastteile Gleitstücke zur verschiebbaren Lagerung dieses Bauteils angeordnet sind. Durch diese Gleitstücke soll der Reibungswiderstand zwischen den Rastteilen und dem sich aufgrund der Wärmeausdehnung verschiebenden Bau teil reduziert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung wird schließlich vorgeschlagen, dass die Gleit stücke entlang beider Längskanten jedes Rastteils ausge bildet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehö rigen Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer er findungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden von zwei Bau teilen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten beispielhaft dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Explosionszeichnung einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung mitsamt den miteinander zu verbindenden Bauteilen und Verbindungselementen;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 im fertig montierten Zu stand der miteinander zu verbindenden Bauteile;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die montierte Vorrichtung gemäß Fig. 2;

Fig. 4a eine schematische Seitenansicht der an dem Bauteil mit dem stärkeren Wär meausdehnungsverhalten festgelegten Vorrichtung bei normaler Betriebstem peratur;

Fig. 4b eine Seitenansicht gemäß Fig. 4a, je doch die Expansion bei Hitzeeinwir kung darstellend;

Fig. 4c eine Seitenansicht gemäß Fig. 4a und 4b, jedoch die Kontraktion bei Kälte einwirkung darstellend;

Fig. 5 eine perspektivische Draufsicht auf ein Rastteil;

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch zwei miteinander verbundene Rastteile und

Fig. 7 einen ausschnittweise vergrößerten Schnitt durch zwei Rastteile, den Ar retierungs- bzw. Freigabemechanismus darstellend.

Der Explosionszeichnung gemäß Fig. 1 sind alle Teile zu entnehmen, die notwendig sind, um zwei Bauteile 1 und 2 mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten so miteinander zu verbinden, dass sich die beiden Bau teile 1 und 2 bei der unterschiedlichen Wärmeausdehnung relativ zueinander bewegen können, um das Auftreten von Spannungen und/oder Verformungen zu vermeiden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann es sich bei den Bauteilen 1 und 2 beispielsweise um einen Kunststoffkotflügel 1 handeln der an dem Stahlchassis 2 einer Fahrzeugkarosserie festgelegt werden soll. Da die verwendeten Kunststoffe sich bei Hitzeeinwirkung, wie diese beispielsweise beim Lackieren auftritt, viel stär ker ausdehnen als das Stahlchassis, werden Halteelemente 3 verwendet, um den Kotflügel 1 einerseits sicher am Chassis 2 zu lagern, aber andererseits die Wärmeausdeh nung des Kotflügels 1 nicht zu behindern. Das dargestell te Halteelement 3 besteht aus zwei identisch ausgebilde ten Rastteilen 4 und 5, die um 180° zueinander versetzt auf einander gegenüberliegenden Seiten des Bauteil 1 mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten, nämlich dem Kunststoffkotflügel 1, angeordnet sind. In dem Bauteil 1 ist eine Ausnehmung 6 ausgebildet, über die die beiden Rastteile 4 und 5 miteinander und mit dem Bauteil 1 ver bunden werden können. Der genaue Aufbau eines der beiden Rastteile 4, 5 ist in Fig. 5 dargestellt.

Zum Verbinden der beiden Rastteile 4 und 5 mit einander sind auf den dem Bauteil 1 zugewandten Oberflä che der Rastteile 4 und 5 jeweils ein von dieser Oberflä chen fortweisender Rasthaken 7 und jeweils ein eine Hin terschneidung aufweisender Rastvorsprung 8 ausgebildet, der von dem Rasthaken 7 des jeweils anderen Rastteils 4 bzw. 5 hintergriffen wird, um die beiden Rastteile 4 und 5 durch die Ausnehmung 6 in dem Bauteil 1 hindurch mit einander zu verbinden.

Das Verbinden der beiden Bauteile 1 und 2 er folgt, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, über ein Verbin dungselement, das im dargestellten Fall als Schraube 9 mit zugehöriger Mutter 10 ausgebildet ist. Um die Montage zu erleichtern, ist die Mutter 10 beispielsweise durch Punktschweißen oder Kleben an dem Bauteil 2 festgelegt, so dass sich diese beim Positionieren des Bauteils 1 nicht verschieben kann.

Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich, sind am Rande der in dem Bauteil 1 angeordneten Ausnehmung 6 zwei Arretierungsnuten 11 ausgebildet. Diese Arretierungsnuten 11 dienen zur Aufnahme von Arretierungshaken 12, über die die beiden Rastteile 4 und 5 ortsfest an dem Bauteil 1 festgelegt werden können.

Das Verbinden zweier Bauteile 1 und 2 mit un terschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten mittels der Rastteile 4 und 5 des Halteelements 3 geschieht wie folgt:
Zuerst werden die beiden das Halteelement 3 bildenden Rastteile 4 und 5, wie aus Fig. 1 ersichtlich, um 180° zueinander versetzt auf sich einander gegenüber liegenden Seiten des Bauteils 1 mit dem stärkeren Wärme ausdehnungsverhalten angeordnet. Anschließend werden die Rastteile 4 und 5 durch die Ausnehmung 6 in dem Bauteil 1 hindurch so zusammengedrückt, dass die Rasthaken 7 der Rastteile 4 und 5 die entsprechenden Rastvorsprünge 8 des jeweils anderen Rastteils 5 bzw. 4 verriegelnd hinter greifen, um so für eine dauerhafte Verbindung der beiden Rastteile 4 und 5 miteinander zu sorgen. Die Verrastung der Rastteile 4 und 5 ist schematisch in der Schnittdar stellung gemäß Fig. 6 dargestellt, in der zum Zwecke der besseren Übersichtlichkeit das Bauteil 1 fortgelassen wurde. Gleichzeitig verrasten die Arretierungshaken 12 in den Arretierungsnuten 11 der Ausnehmung 6, wodurch die Rastteile 4 und 5 ortsfest an dem Bauteil 1 festgelegt sind.

In dieser ortsfest am Bauteil 1 gelagerten Stellung lässt sich das Bauteil 1 mitsamt den Rastteilen 4 und 5, in denen eine Durchgangsbohrung 13 zur Aufnahme der Schraube 9 ausgebildet ist, einfach und lagegenau zur Mutter 10 und somit zum zweiten Bauteil 2 ausrichten. Wie in Fig. 2 dargestellt, können nun die Bauteile 1 und 2 über die Schraube 9 und die Mutter 10 miteinander verbun den werden.

Beim Zusammenschrauben der beiden Bauteile 1 und 2 werden die an dem Bauteil 1 über die Arretierungs haken 12 ortsfest gelagerten Rastteile 4 und 5 in Rich tung des Pfeils 14 zusammengedrückt, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Sobald sich aufgrund der Schraubkräfte die Rastteile 4 und 5 aufeinander zu bewegen, treten den jeweiligen Arretierungshaken 12 am jeweils anderen Rast teil 4 bzw. 5 gegenüber angeordnete Freigabevorrichtungen 15 in die Arretierungsnuten 11 ein und drücken die Arre tierungshaken 12 in Richtung des Pfeils 16 aus der Ver rastung mit dem Bauteil 1 heraus. In dieser Stellung sind die beiden Bauteile 1 und 2 zwar noch über die Schraub verbindung 9, 10 miteinander verbunden, jedoch ist das Bauteil 1 jetzt zwischen den beiden Rastteilen 4 und 5 über die gesamte Länge der Ausnehmung 6 relativ zum Bau teil 2 verschiebbar.

Um das Verschieben des Bauteils 1 bei der Wär meausdehnung bzw. beim nachfolgenden Zusammenziehen zu erleichtern, sind entlang den Längskanten der Rastteile 4 und 5 Gleitstücke 17 in der Form von Kufen angeordnet, die den Reibungswiderstand zwischen dem Bauteil 1 einer seits und den Rastteilen 4 und 5 andererseits verringern. Die Ausbildung der Gleitstücke 17 ist der Darstellung ge mäß Fig. 5 zu entnehmen.

Die Abbildungen Fig. 4a bis 4b zeigen schließ lich das temperaturbedingte Expansions- bzw. Kontrakti onsverhalten des zwischen den Rastteilen 4 und 5 angeord neten Bauteils 1. In der in Fig. 4a dargestellten Be triebsstellung sowie in der in Fig. 4c dargestellten Kühlstellung überdeckt das obere Rastteil 4 jeweils voll ständig die Ausnehmung 6 im Bauteil 1, so dass keine Feuchtigkeit oder Schmutz in die Ausnehmung eindringen können.

Bei der dargestellten Ausbildung des Bauteils 1 als aus Kunststoff gefertigtem Kotflügel beträgt die Wär meausdehnung des Bauteils 1 bei Hitzeeinwirkung, wie diese beispielsweise beim Lackieren auftritt, ein Vielfa ches der Wärmeausdehnung des viel starreren Bauteils 2, welches durch das Stahlchassis des Fahrzeugs gebildet wird. Neben der Verwendung dieser Rastteile 4 und 5, die eine Relativbewegung zwischen den beiden miteinander ver bundenen Bauteilen 1 und 2 ermöglichen, im Fahrzeugkaros seriebau, sind selbstverständlich auch andere Einsatzge biete, wie beispielsweise bei der Fertigung von Reklame tafeln und/oder bei der Montage von Fassadenverkleidungen möglich.

Insgesamt gesehen zeichnet sich die beschrie bene Vorrichtung dadurch aus, dass einerseits durch die zunächst ortsfeste Lagerung der Rastteile 4 und 5 am Bau teil 1 die lagegenaue Positionierung der beiden Bauteile 1 und 2 zueinander erleichtert wird und andererseits nach dem Aufheben der ortsfesten Lagerung infolge der Verbin dung der beiden Bauteile 1 und 2 miteinander für das Bau teil 1 mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten die Möglichkeit besteht, sich relativ zu dem starreren Bau teil 2 zu verschieben.

Claims

1. Vorrichtung zum Verbinden von zwei Bauteilen mit un terschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten, insbeson dere im Fahrzeugkarosseriebau, mit einem aus mindes tens zwei Teilen (4, 5) bestehenden und zumindest an einem der miteinander zu verbindenden Bauteile (1, 2) festlegbaren Haltelement (3), dadurch gekenn zeichnet, dass das Halteelement (3) aus zwei Rast teilen (4, 5) besteht, die über mindestens eine in dem Bauteil (1) mit dem stärkeren Wärmeausdehnungs verhalten ausgebildete Ausnehmung (6) von einander gegenüberliegenden Seiten dieses Bauteils (1) mit einander verbindbar sind und jeweils derart ortsfest an dem Bauteil (1) mit dem stärkeren Wärmeausdeh nungsverhalten festlegbar sind, dass sich diese ortsfeste Lagerung der Rastteile (4, 5) an diesem Bauteil (1) löst, sobald die beiden Bauteile (1, 2) miteinander über ein Verbindungselement, beispiels weise eine Schraubverbindung (9, 10), verbunden sind, und dass das Bauteil (1) mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten im mit dem anderen, star reren Bauteil (2) verbundenen Zustand in Expansions richtung relativ zu dem starreren Bauteil (2) ver schiebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rastteile (4, 5) identisch ausgebil det sind und im miteinander verbundenen Zustand um 180° zueinander versetzt angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass jedes Rastteil (4, 5) zum Verbinden mit dem anderen Rastteil (5, 4) mindestens einen Rasthaken (7) und mindestens einen Rastvorsprung (8) zur Aufnahme des Rasthakens (7) des jeweils anderen Rastteils (4, 5) aufweist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, jedes Rastteil (4, 5) zum ortsfesten Festlegen an dem Bauteil (1) mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten wenigstens einen Arretierungshaken (12) und eine der Anzahl der Arre tierungshaken (12) des jeweils anderen Rastteils (5, 4) entsprechende Anzahl von Freigabevorrichtungen (15) zum Lösen der Arretierungshaken (12) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens einen Ausnehmung (6) im Bau teil (1) mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten eine zumindest der Anzahl der Arretierungshaken (12) der beiden Rastteile (4, 5) entsprechende Anzahl von Arretierungsnuten (11) zur Aufnahme der Arretie rungshaken (12) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, auf den dem Bauteil (1) mit dem stärkeren Wärmeausdehnungsverhalten zu gewandten Seiten der Rastteile (4, 5) Gleitstücke (17) zur verschiebbaren Lagerung dieses Bauteils (1) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitstücke (17) entlang beider Längskanten jedes Rastteils (4, 5) ausgebildet sind.