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Die
Erfindung betrifft eine Klebeverbindung von zwei Fügeteilen,
insbesondere von zwei flächigen
Fahrzeugteilen, bei der zur Bildung einer Klebenaht ein Klebstoff
zwischen zwei gegenüberliegenden
Verbindungsflächen
der Fügeteile
eingebracht ist, wobei in dem Klebstoff ein erwärmbares metallisches Element
eingebettet ist zur beschleunigten Aushärtung des Klebstoffs.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung
zwischen zwei Fügeteilen,
wobei zwischen zwei zueinandergekehrter Verbindungsflächen der
Fügeteile
ein Klebstoff angeordnet wird, der durch Erwärmung eines in dem Klebstoff
eingebetteten metallischen Elementes aktiviert wird zur Bildung
einer Klebenaht.
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Aus
der
DE 33 31 199 A1 ist
ein Verfahren zum Verkleben von Karosserieblechen bekannt, bei dem
ein abschnittsweise mit Klebstoff umwickelter Heizdraht an der Fügestelle
zwischen den Fügeteilen positioniert
wird. Die Enden des Heizdrahtes werden aus der Fügezone derart herausgeführt, dass
sie an ein handelsübliches
Batterieladegerät
angeschlossen und mit Strom beaufschlagt werden können. Hierdurch
werden der elektrische Heizdraht sowie der Klebstoff erwärmt. Der
Klebstoff geht in eine dünnflüssige Phase über und
erstarrt, sobald der Heizdraht nicht mehr mit Strom beaufschlagt
wird. Beim Erhitzen des Klebstoffs und seinem Übergang in die dünnflüssige Phase
verteilt sich derselbe im Bereich der Fügezone. Zwischen dem Heizdraht
und den Fügeteilen
kann der Klebstoff hierbei vollständig verdrängt werden, so dass der Abstand
der beiden Fügeteile
zueinander vom Durchmesser des Heizdrahtes festgelegt wird.
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Aus
der
DE 21 54 037 A sind
ein thermoelektrisches Klebeverfahren sowie Klebeelemente hierfür bekannt.
Als Klebeelement dient ein von einem Schmelzkleber bereichsweise
umgebener Heizdraht, der zwischen den zu verklebenden Flächen der
Fügeteile
angeordnet ist und mittels eines Niederspannungsgerätes mit
Strom beaufschlagt wird. Die Dicke der Klebeelemente richtet sich
hierbei nach der erforderlichen Klebefestigkeit und der Materialien
der miteinander zu verklebenden Fügeteile. Zur Herstellung der
Verklebung wird der Heizdraht mit Strom beaufschlagt, so dass sich
das Klebeelement erhitzt und der Schmelzkleber aufgeschmolzen wird.
Sobald der Heizstrom abgeschaltet ist, erstarrt der Schmelzkleber
und verklebt die Fügeteile
miteinander. Nachteilig ist hierbei, dass die Dicke der Klebeschicht
nicht im Vorhinein festgelegt werden und prozessbedingt variieren
kann. Ferner ist nachteilig, dass zur elektrischen Kontaktierung
des Heizdrahtes dessen Enden aus dem Bereich der Fügestelle
herausgeführt
werden müssen.
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Aus
der
DE 1 065 052 und
der
DE 35 05 115 A1 sind
elektrisch leitende Verklebungen von elektrisch leitenden Fügeteilen
bekannt, bei denen der elektrisch leitende Charakter der Klebestelle über ein Metallgitter,
ein Metallgewebe oder dergleichen realisiert wird, das die Fügeteile
berührt
und leitend verbindet.
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Aus
der
EP 01 28 837 B1 ist
eine Klebeverbindung zur Verbindung von zwei Fügeteilen, die die Verglasung
eines Kraftfahrzeugs betreffen, bekannt. Die beiden Fügeteile
werden an zwei zueinandergekehrten Verbindungsflächen derselben mittels eines Klebstoffs
zusammengefügt.
In dem Klebstoff ist ein metallisches Element eingebettet, das mit
einer externen Spannungsquelle elektrisch leitend verbunden ist.
Durch Beaufschlagung des metallischen Elementes mit einem elektrischen
Strom wird der Klebstoff erwärmt,
so dass eine Aushärtung
des Klebstoffs beschleunigt erfolgen kann. Nachteilig an der bekannten
Klebeverbindung ist, dass zusätzliche Maßnahmen
ergriffen werden müssen,
um die Dicke der Klebenaht vorzugeben. Ferner ist der Aufwand für die Erwärmung relativ
aufwändig,
da stets elektrische Zuführleitungen
zu dem metallischen Element vorgesehen sein müssen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Klebeverbindung von
zwei Fügeteilen
sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung derart
anzugeben, dass eine verbesserte Prozessführung während der Klebeverbindungsherstellung
ermöglicht
wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäßen Klebeverbindung in Verbindung
mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet,
dass das metallische Element als ein Abstandshalteelement ausgebildet
ist, wobei das Abstandshalteelement als eine federnde Spule ausgebildet
ist, die durch ihre Formgebung die Dicke der Klebenaht vorgibt,
dass die Spule derart ausgebildet ist, dass durch Erwärmung der
Spule der Klebstoff im Bereich der Spule gleichmäßig aushärtet und dass die Außenseiten
der Spulenwindungen an der Verbindungsfläche der Fügeteile anliegen.
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Der
besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Klebeverbindung besteht
darin, dass ein erwärmbares
spulenförmiges
Abstandshalteelement vorgesehen ist, das zum einen die Dicke der
Klebenaht vorgibt und zum anderen zu einer beschleunigten Klebstoffhärtung beiträgt. Die
federnde Ausführung
bietet hierbei die Stabilität,
die erforderlich ist, um die Fügeteile
zu beabstanden. Gleichzeitig ermöglicht
sie es, die während
der Aushärtung
auftretenden Spannungen auszugleichen. Da die infolge der Spannungen
auftretende Schrumpfung in ihrer Größe bekannt ist, ermöglicht die
Erfindung somit eine definierte Klebschichtdickeneinstellung, die
vorzugsweise eine gleichmäßige Ausprägung der
Klebstoffschicht entlang der Klebenaht vorsieht. Die Dicke der Klebenaht
kann abhängig
sein von den klebtechnischen Anforderungen der zu verbindenden Fügeteile
bzw. der Verbindungsbereiche derselben. Die Dicke der Klebenaht
kann somit konstant oder kontinuierlich oder sprunghaft ansteigend
ausgebildet sein. Gleichzeitig wird durch die gleichmäßige Aushärtung des
Klebstoffes entlang der Klebenaht eine homogene und innige Klebeverbindung
zwischen den Verbindungsflächen
der Fügeteile
geschaffen. Dabei passt sich die Spule der Fügeteiloberflächenstruktur
an. Bei Klebeverbindungen, bei denen ein Fügeteil eine unebene Oberfläche aufweist,
kann durch die federnde Spule eine definierte Klebschicht eingestellt
werden. Die Spule passt sich in einem gewissen Umfang an die Fügeteilo berfläche an.
Somit kann vorteilhaft ein Ausgleich von Unebenheiten der Fügeteiloberfläche erfolgen.
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Zur
Lösung
der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 4 dadurch gekennzeichnet, dass als metallisches
Element eine Spule mittels eines auf einer der Klebenaht abgewandten
Seite angeordneten Induktors induktiv erwärmt wird.
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Der
besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass die Spule berührungslos
durch Einbringen derselben bzw. des Verbindungsbereiches in ein
hochfrequentes induktives Wechselfeld erwärmt wird. Das metallische Element kann
somit vollständig
in dem Klebstoff eingebettet sein, so dass ein Vorhandensein des
metallischen Elementes in der Klebstoffschicht nicht sichtbar ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1a eine
schematische Draufsicht auf zwei zu verbindende Fügeteile
vor Aufbringen der Klebstoffschicht,
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1b eine
Draufsicht auf ein unteres Fügeteil
mit einer bereichsweise entlang eines Randes desselben angeordneten
Klebstoffschicht und 4 Abstandshalteelementen,
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2 eine
vergrößerte schematische
Darstellung eines Verbindungsbereiches V der Fügeteile mit einem Abstandshalteelement
nach einer ersten Ausführungsform,
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3 einen
Längsschnitt
durch eine Klebenaht im Verbindungsbereich der Fügeteile entlang der Linie III-III
gemäß 2,
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4 einen
schematischen Querschnitt eines Abstandshalteelementes nach einer
zweiten Ausführungsform,
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5 einen
schematischen Querschnitt durch ein Abstandshalteelement nach einer
dritten Ausführungsform
und
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6 einen
schematischen Querschnitt durch ein Abstandshalteelement nach einer
vierten Ausführungsform.
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In 1a sind
schematisch zwei rechteckförmige
Fügeteile 1 und 2 dargestellt,
wobei das erste Fügeteil 1 als
Rechteckrahmen und das zweite Fügeteil 2 als
Beplankung ausgeführt
sind. Der Rechteckrahmen 1 und die Beplankung 2 werden
durch eine umlaufende Klebeverbindung zusammengefügt, wobei
beispielhaft die Verbindungsbereiche V in 2 näher beschrieben
sind.
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Die
Fügeteile 1 und 2 können als
Bauteile bestehend beispielsweise aus Kunststoff, Holz, Glas, Verbundwerkstoff
für den
Einsatz beispielsweise in der Automobilindustrie, der Hausgeräteindustrie
oder Möbelindustrie
ausgebildet sein. Beispielsweise können die Bauteile als Fahrzeugteile,
wie beispielsweise eine endlackierte Beplankung eines Kraftfahrzeugs,
ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass die beiden Fügeteile 1, 2 auf
einer zueinandergekehrten Seite jeweils eine Verbindungsfläche 3 bzw. 4 aufweisen,
an denen ein Klebstoff 5 ansetzbar ist.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird ein Klebstoff 5 als umlaufende Klebstoffraupe im Verbindungsbereich
V auf das unten liegende erste Fügeteil 1 aufgebracht.
In einem weiteren Schritt wird das zweite Fügeteil 2 unter Anlage
der Verbindungsflächen 4 auf
die Klebstoffschicht 5 aufgebracht. Die Klebstoffschicht 5 weist
ein als Spule ausgebildetes Abstandshalteelement 6 auf,
das in Richtung einer späteren
Klebenaht 7 orientiert angeordnet ist. Die Fügeteile 1, 2 liegen
mit ihren Verbindungsflächen 3, 4 unmittelbar
an gegenüberliegenden
Außenseiten 8 der
Spulenwindungen 9 an. Wie besser aus 3 ersichtlich
ist, gibt der Durchmesser der Spule 6, das heißt der Außenabstand
der Spulenwindungen 9 die Klebschichtdicke dk vor.
Die Klebschichtdicke dk ist vorzugsweise > 2 mm und wird für vorzugsweise Dickschichtverklebungen
eingesetzt. Da die Spule 6 einen konstanten Durchmesser
aufweist, ist die Klebschichtdicke dk in
Richtung der Klebenaht 7 konstant.
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Vorzugsweise
ist die Spule 6 quer zu den Verbindungsflächen 3, 4 der
Fügeteile 1, 2 federnd ausgebildet,
so dass eine Verringerung der Klebschichtdicke dk unterhalb
des Durchmessers der Spulenwindungen 9 in Folge Zusammenpressens der
Fügeteile 1, 2 ermöglicht wird.
Die Spule 6 ermöglicht
einen Ausgleich von Unebenheiten der Verbindungsflächen 3, 4 der
Fügeteile 1, 2.
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Der
Klebstoff 5 ist vorzugsweise als kalt aushärtender,
zweikomponentiger Klebstoff 5 ausgebildet. Hierdurch lässt sich
die Klebeverbindung in Folge einer thermischen Anre gung im Bereich
des Abstandshalteelementes des Klebstoffs 5 stark beschleunigen.
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Nach
der Erfindung ist es vorgesehen, dass die thermische Anregung durch
einen in die Nähe des
Verbindungsbereichs V gebrachten Induktors 10 bewirkt wird,
mittels dessen ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld erzeugt
wird. Hierdurch wird das Abstandshalteelement 6 induktiv
erwärmt
und fördert
im Zusammenwirken mit den Spulenwindungen 9 den Aushärteprozess
des Klebstoffs 5. Vorteilhaft wird hierdurch beim industriellen
Verkleben im Montagebereich unter Verwendung von Reaktionsklebstoffen
relativ schnell eine Handhabungsfestigkeit erzielt, so dass prozesssicher
eine relativ schnelle Weiterverarbeitung der zusammengefügten Fügeteile 1, 2 ermöglicht wird.
Die Länge
der Spule 6 gibt die Länge
der Klebenaht 7 bzw. der Klebstoffverbindung 5 vor.
Falls die Klebstoffnaht 7 breiter ausgebildet sein sollte,
können
auch mehrere Spulen 6 nebeneinander angeordnet werden.
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Vorteilhaft
kann der Induktor 10 auch in Verbindung mit dem Abstandshalteelement 6 zum
bauteilschonenden Entfügen
der Fügeteile 1, 2 genutzt werden.
Bei einer entsprechend erhöhten
magnetischen Feldstärke
entsteht eine Klebstoffüberhitzung vermittels
des erwärmten
Abstandshalteelementes 6, so dass ein Lösen der Fügeteile 1, 2 voneinander
auf einfache Weise gewährleistet
ist. Ein solches Bauteil schonendes Entfügen kann für solche Fügeteile 1, 2 Infragekommen,
die im Bereich der gesamten Klebenaht als ein metallisches Element
ausgebildet sind.
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Nach
einer alternativen Ausführungsform
gemäß 4 ist
ein Abstandshalteelement 11 als ein Streckblech ausgebildet,
wobei der Abstand zwischen einer flächigen Oberseite 12 und
einer flächigen
Unterseite 13 die Klebschichtdicke dk vorgibt. Das
Streckblech 11 ist mit Durchbrechungen 14 versehen,
so dass sich der Klebstoff 5 gleichmäßig entlang der vorgesehen
Klebenaht verteilen kann.
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Nach
einer alternativen Ausführungsform
gemäß 5 ist
ein Abstandshalteelement 15 mäanderförmig ausgebildet. Das Abstandshalteelement 15 weist
Ausnehmungen 16 auf, deren Tiefe die Klebschichtdicke dk bestimmt.
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Nach
einer alternativen Ausführungsform
gemäß 6 ist
ein im Querschnitt sägezahnförmiges Abstandshalteelement 17 vorgesehen,
dessen Ausnehmungen 18 bzw. korrespondierende Vorsprünge 18' die Klebschichtdicke
dk vorgeben.
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Wesentlich
an der Formgebung des Abstandshalteelementes ist, dass es sich vorzugsweise gleichmäßig entlang
der vorgesehenen Klebenaht 7 erstreckt und die Klebschichtdicke
dk vorgibt. Bei dem Abstandshalteelement 6 gemäß 3 erfolgt eine
Aushärtung
ausgehend von den Verbindungsflächen 3, 4 der
Fügeteile 1, 2.
Bei den Abstandshalteelementen 11, 15, 17 gemäß den 4 bis 6 erfolgt
eine Erwärmung
des Klebstoffs 5 in erster Linie ausgehend von einem inneren
Bereich der Klebstoffbeschichtung 5.