DE102006017858A1

DE102006017858A1 - Hafttreibungserhöhungsmittel und Verbindungsanordnung von Bauteilen mit Haftreibungserhöhungsmittel

Info

Publication number: DE102006017858A1
Application number: DE102006017858A
Authority: DE
Inventors: Thomas Marx; Wolfgang Schmitt
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2007-10-25

Abstract

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Haftreibungserhöhungsmittel (1) und eine Verbindungsanordnung von Bauteilen (A, B), insbesondere von zu lackierenden Bauteilen bei Kraftfahrzeugen, wobei mindestens ein erstes Bauteil (A), das über Verbindungsmittel mit einem zweiten Bauteil (B) an mindestens einer Kontaktfläche pro Bauteil (A, B) kontaktierend verbunden ist, wobei die Verbindungsmittel beiden Bauteile (A, b) durchdringen, wobei mindestens ein Teil einer der Kontaktflächen eine Schicht mit einem Haftreibungserhöhungsmittel (1) aufweist, um die Verbindungskraft durch Erhöhung der Haftreibung zwischen den Bauteilen (A, B) dauerhaft zu erhöhen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Haftreibungserhöhungsmittel, insbesondere zur Verwendung in Trennfugen von miteinander zu verbindenden Bauteilen gemäß dem Oberbegriff 1 sowie eine Verbindungsanordnung von Bauteilen, insbesondere von zu lackierenden Bauteilen bei Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Bekannt sind Verbindungsanordnungen von Bauteilen, die zum Beispiel als Schraubverbindung ausgeführt sind, insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie beispielsweise bei Bremsträgerplatten der Trommelbremse. Die Bauteile werden dabei durch Schrauben durchdrungen, welche an dem überragenden Teil mit entsprechenden Mitteln festgedreht, gekontert oder allgemein befestigt werden. Zwischen den Bauteilen entsteht eine Trennfuge, die durch Anziehen der Verbindungsmittel minimiert wird. Während des Betriebs kommt es oftmals zu Schwingungen der Bauteile wie auch der Verbindungsmittel, wodurch bei Betriebsbelastung ein Rutschen in der Schraubverbindung, d.h. einer Relativbewegung der verspannten Bauteile zueinander auftritt. Hierdurch kommt es zum ungewollten Lösen oder Lockern der Verbindungsmittel bzw. der Befestigungsschrauben.
Bekannt sind im allgemeinen Stand der Technik Lösungen, bei denen zwischen zwei Bauteilen dünne Metallscheiben mit zum Beispiel Ni-Diamantbeschichtung angeordnet sind, welche ebenfalls von den Verbindungsmitteln durchdrungen werden.
Diese Lösung hat den Nachteil, dass sie sehr aufwendig ist, da die dünnen Metallscheiben separat gefertigt werden müssen und aus einem relativ seltenen und schwierig zu verarbeitenden Material bestehen.
Weiterhin allgemein bekannt ist ein als so genanntes Reibfett bekanntes Mittel, welches in Trennfugen angeordnet ist.
Nachteil an diesem Reibfett ist jedoch, dass dieses nicht an der oder den Oberflächen der Bauteile haftet und dadurch bei Aufbringung von Schwingungen oder Betriebsbelastungen verschleppt oder bewegt werden kann, wodurch keine dauerhafte Reiberhöhung zwischen den Bauteilen realisiert werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Haftreibungserhöhungsmittel sowie eine Verbindungsanordnung von Bauteilen, insbesondere von zu lackierenden Bauteilen bei Kraftfahrzeugen zu schaffen, bei denen eine dauerhafte Reibungserhöhung zur Sicherung einer dauerhaften querschubbelasteten Verbindung realisiert ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Haftreibungserhöhungsmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einer Verbindungsanordnung von Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 in Verbindung mit deren kennzeichnenden Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einem Haftreibungserhöhungsmittel, insbesondere bei einem Haftreibungserhöhungsmittel zur Verwendung in Trennfugen von miteinander zu verbindenden Bauteilen, ein Basismaterial umfasst ist. Das Basismaterial ist adhäsiv ausgebildet ist, um eine Haftreibung zu bewirken. Weiterhin ist mindestens ein Haftreibungsverstärkungsmittel umfasst. Das Haftreibungsverstärkungsmittel ist in und/oder an dem Basismaterial angeordnet. Das adhäsive Basismaterial erhöht die Haftreibung zwischen den zu verbindenden Bauteilen. Darüber hinaus erhöht das Haftreibungsverstärkungsmittel zusätzlich die Haftreibung.
Diese Lösung bietet den Vorteil, dass zusätzlich zu einem adhäsiven Material, welches aufgrund seiner adhäsiven Eigenschaften alleine schon eine Haftreibung zwischen zu verbindenden Bauteilen bewirkt, mit einfachen Mitteln eine weitere Haftreibungsverstärkung geschaffen ist.
Das Haftreibungserhöhungsmittelumfasst zum einen ein Basismaterial. Dieses ist, wie vorstehend beschrieben, in der Trennfuge zwischen den Bauteilen angeordnet. Dabei ist das Haftreibungserhöhungsmittel an den entsprechenden Oberflächen der zu verbindenden Bauteilen angeordnet. Vorzugsweise ist das Basismaterial als Schicht ausgebildet. Somit nimmt die Schicht einen minimalen Bauraum ein. Durch diese Anordnung ist die Haftreibung zwischen den während des Betriebs relativ zueinander sich bewegenden Bauteilen auf einfache Weise erhöht.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Haftreibungserhöhungsmittel als Lack ausgebildet ist. Der Lack bietet den Vorteil, dass er fest an der Oberfläche der Bauteile haftet und somit nicht während Betriebsbedingungen verschleppt werden kann. Zudem werden die zu verbindenden Bauteile, zum Beispiel in der Automobilindustrie, nachdem sie verbunden sind, oftmals lackiert, so dass eine ohnehin vorgesehene Lackschicht auf aufgebracht wird. Bei dem Lack kann es sich um herkömmlichen Karosserielack, der beispielsweise mittels eines Lackstifts aufbringbar ist, oder auch um sonstige luftaushärtende Lacke handeln.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass das Basismaterial oder Trägermaterial als Silikon, beispielsweise als Flüssigsilikon ausgebildet ist.
Haftreibungsverstärkungsmittel kann jedes Mittel sein, das einen zusätzlichen Beitrag zur Erhöhung der Haftreibung über die Wirkung der Haftreibungserhöhungsmittel hinaus bewirkt. Dies kann beispielsweise eine weitere Schicht mit adhäsiven Eigenschaften sein.
Bevorzugt ist, dass die Haftreibungsverstärkungsmittel zur Erhöhung der Haftreibung Reibmittel umfassen, um die Reibung zwischen den Bauteilen zu erhöhen. Die Reibmittel können beliebig ausgestaltet werden und sind geeignet dazu, die Haftreibung zusätzlich zu der Haftreibung durch den Lack zu erhöhen.
Insbesondere ist bevorzugt, dass die Reibmittel als Körner ausgebildet sind, die eine Korngröße von bevorzugt >= 0 μm bis <= 250 μm, weiter bevorzugt von >= 10 μm bis <= 200 μm und am meisten bevorzugt von >= 50 μm bis <= 150 μm aufweisen. Die Körnung kann dabei unterschiedliche ausgebildet sein, so dass nicht nur Körner im Wesentlichen gleicher Größe sonders auch Körner unterschiedlicher Abmaße miteinander gemischt sind. Die Reibmittel können so als Pulver ausgebildet werden, mit Körnern, welche die entsprechenden Abmaße aufweisen. Durch die Abmaße sind die Körner gut in einen Lack oder eine Schicht einbringbar oder einbettbar.
Bevorzugt ist auch, dass die Reibmittel als mineralische Partikel hoher Härte ausgebildet sind. Dabei können die Partikel insbesondere einen Härtegrade der Stufe 8 bis 10 nach der Mohs'schen Härteskala aufweisen, bevorzugt einen Härtegrad der Stufe 9.
Weiter ist deshalb bevorzugt, dass die Reibmittel aus einem Material umfassend Korund und/oder Industriekorund hergestellt sind. Korund bietet den Vorteil, das dieses leicht herstellbar ist und sich leicht in Pulverform mit entsprechender Körnungsgröße bringen lässt und zudem gut mit dem Lack verbindbar ist. Korund besitzt einen Härtegrad der Stufe 9 nach der Mohs'schen Härteskala und ist damit ein Material geeigneter Härte.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Partikel eine regelmäßige Partikelkontur aufweisen. Bevorzugt ist jedoch, dass die Ausführungsform Partikel vorsieht, die eine unregelmäßige Partikelkontur aufweisen. Durch die unregelmäßigen Partikelkonturen kann die Relativbewegung zwischen den benachbarten Teilen besser verhindert werden.
Noch eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Menge oder das Gemisch der Partikel sowohl Partikel mit einer regelmäßigen als auch mir einer unregelmäßigen Partikelkontur aufweisen.
Bevorzugt sind ist das Reibmittel pulverförmig ausgebildet. Es lässt sich so optimal mit beispielsweise Lack vermengen, sowohl vor dem Aufbringen des Lacks als auch nach dem Aufbringen des acks auf die Bauteile.
Weiter bevorzugt ist, dass die Reibmittel im Wesentlichen an der Oberfläche der Schicht angeordnet sind. Hierdurch kann zuerst der Lack aufgebracht werden und danach der Lack mit dem Reibmittel versehen werden. Liegt das Reibmittel in Pulverform vor, so lässt sich dieses leicht mittels Pinsel oder Aufsprayen auf den Lack nachträglich aufbringen. Ist der Lack als schnelltrocknender Lack ausgebildet, so muss entsprechend schnell das Reibmittel aufgebracht werden, um ein gutes Anhaften des Reibmittels an der Oberfläche des Lacks zu gewährleisten. Bevorzugt wird das Reibmittel vor dem kompletten Trocknen des Lacks aufgebracht.
Auch bevorzugt ist, dass die Reibmittel im Wesentlichen innerhalb der bzw. über die ganze(n) Schicht verteilt angeordnet sind. Hierbei wird der Lack mit dem Reibmittel vor Aufbringen auf die Bauteile versehen. Dies kann durch Einmengen, Einmischen oder auf sonstige Weise wie Unterrühren oder Einrühren geschehen. Die Verbindung Reibmittel mit Lack lässt sich dann auf das Bauteil gemeinsam aufbringen, wobei die Reibmittel gleichmäßig in dem Lack verteilt sind und auch an die Oberfläche herausragen.
Die Erfindung schließt weiter die technische Lehre ein, dass bei einer Verbindungsanordnung von Bauteilen, insbesondere von zu lackierenden Bauteilen bei Kraftfahrzeugen, umfasst sind: mindestens ein erstes Bauteil, das über Verbindungsmittel mit einem zweiten Bauteil an mindestens einer Kontaktfläche pro Bauteil kontaktierend unter Bildung einer Trennfuge verbunden ist, wobei die Verbindungsmittel zumindest eines der Bauteile durchdringen, und mindestens ein Teil einer der Kontaktflächen eine Schicht mit einem Haftreibungserhöhungsmittel aufweist, um die Verbindungskraft durch Erhöhung der Haftreibung zwischen den Bauteilen dauerhaft zu erhöhen.
Die zu verbindenden Bauteile können beliebige Bauteile sein, die zur Verbindung mittels Verbindungsmitteln einander kontaktieren. Bei dieser Verbindung entsteht zwischen den Bauteilen im verbundenen Zustand ein Zwischenraum der je nach Geometrie der Bauteile unterschiedlich ausgebildet sein kann. Bevorzugt sind die zu verbindenden Bauteile im Verbindungsbereich plan ausgebildet, so dass eine Trennfuge zwischen diesen entsteht. In der Trennfuge, dass heißt an den beiden die Trennfuge begrenzenden Oberflächen der Bauteile ist das Haftreibungserhöhungsmittel ausgebildet.
Das Wirkprinzip zur Haftreibungserhöhung ist dabei Folgendes:
Die Partikel graben sich in die Oberflächen der sich kontaktierenden Bauteile ein bzw. werden dort eingebettet, so dass eine Art Mikro-Formschluss oder auch ein Quasiformschluss erzielt wird. Zum Anhaften der Partikel an den Bauteilen wird das (aushärtende) Trägermedium oder Basismaterial benötigt, um die Partikel örtlich zu fixieren.
Bei der aufgebrachten Menge an Trägermaterial handelt es sich somit um eine Menge, die ausreichend ist, um die Partikel zu fixieren. Bevorzugt ist die Menge so ausgebildet, dass nur eine dünne Schicht zwischen den Bauteilen entsteht, die Schicht weist dabei eine Dicke auf, die bevorzugt in der Größenordnung der Partikelkörnungsgröße liegt und weiter bevorzugt in dem Bereich von größer gleich 0 μm bis kleiner gleich 1 mm, weiter bevorzugt von größer gleich 5 μm und kleiner gleich 0,1 mm und am meisten bevorzugt von größer gleich 10 μm bis kleiner gleich 0,05 mm liegt. Die Schicht ist bevorzugt gleichmäßig über die zu sich kontaktierenden Oberflächen in der Trennfuge ausgebildet. Bevorzugt sind auch die Partikel gleichmäßig in der Schicht verteilt.
Ein Ausführungsbeispiel sieht weiterhin vor, dass die Verbindungsmittel nach Art einer Schraubverbindung ausgebildet sind. Auf diese Weise lässt sich eine einfach herstellbare Verbindung mittels überwiegend genormten Schrauben, Muttern und weiteren für eine Schraubverbindung einsetzbaren Komponenten realisieren.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht zweier verbundener Bauteile mit einem Haftreibungserhöhungsmittel; und
2 eine schematische Mikroskopaufnahme, welche die Verteilung des Haftreibungsverstärkungsmittel in dem Basismaterial des zeigt.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht von zwei querschubbelasteten Bauteilen, einem ersten Bauteil A und einem zweiten Bauteil B, welche miteinander über Verbindungsmittel (nicht dargestellt) verbunden sind und zwischen denen ein Haftreibungserhöhungsmittel 1 ausgebildet ist. Zwischen den Bauteilen A und B ist eine Trennfuge 2 ausgebildet. In dieser als spaltförmig ausgebildeten Trennfuge 2 ist das Haftreibungserhöhungsmittel 1 ausgebildet. Das Haftreibungserhöhungsmittel 1 umfasst ein Basismaterial (hier nicht explizit dargestellt) und als Reibmittel, insbesondere als Partikel 3 ausgebildete Haftreibungsverstärkungsmittel. Die Partikel 3 weisen dabei unterschiedliche Konturen und Abmaße auf und greifen in die Oberflächen der Bauteile A und B ein, wodurch die Haftreibungsverstärkung bewirkt ist. Die Verteilung der Partikel 3 entlang der Trennfuge 2 ist unterschiedlich und ungleichmäßig ausgebildet. In 2 ist die Verteilung aus einer anderen Sicht schematisch dargestellt.
2 zeigt schematisch eine Mikroskopaufnahme eines Haftreibungserhöhungsmittels nach Art einer Draufsicht. Das Haftreibungserhöhungsmittel umfasst dabei ein Basismaterial 4, in welchem die Partikel 3 eingebettet und örtlich fixiert sind. Das Basismaterial 4 ist als Lack ausgebildet und weist adhäsive Eigenschaften auf. Die Verteilung der Partikel 3 in dem Basismaterial 4 ist zufällig und ungleichmäßig. Die Partikelgeometrien sind ebenfalls zufällig und ungleichmäßig. Die Körnungsgröße der Partikel 3 liegt in dem Bereich etwa von 5 μm bis 250 μm.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Es ist eine Mehrzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführung Gebrauch macht.

1: Haftreibungserhöhungsmittel
2: Trennfuge
3: Partikel
4: Basismaterial
A: (erstes) Bauteil
B: (zweites) Bauteil

Claims

Haftreibungserhöhungsmittel (1), insbesondere zur Verwendung in Trennfugen (2) von miteinander zu verbindenden, querbelasteten Bauteilen (A, B), umfassend: ein Basismaterial (4), welches adhäsiv ausgebildet ist, um eine Haftreibung zu bewirken und mindestens ein Haftreibungsverstärkungsmittel, welches in und/oder an dem Basismaterial (4) angeordnet ist, um die Haftreibung zu verstärken.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial (4) als Lack ausgebildet ist.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftreibungsverstärkungsmittel Reibmittel umfassen, um die Reibung zwischen Bauteilen (A, B) zu erhöhen.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittel als Körner ausgebildet sind, die eine Korngröße von bevorzugt >= 0 μm bis <= 250 μm, weiter bevorzugt von >= 10 μm bis <= 200 μm und am meisten bevorzugt von >= 50 μm bis <= 150 μm aufweisen.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittel als mineralische Partikel (3) ausgebildet sind.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (3) eine unregelmäßige Partikelkontur aufweisen.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittel pulverförmig ausgebildet sind.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittel aus einem Material umfassend Korund und Industriekorund hergestellt sind.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittel an der Oberfläche des Basismaterials (4) verteilt angeordnet sind.
Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibmittel innerhalb des Basismaterials (4) verteilt angeordnet sind.
Verbindungsanordnung von Bauteilen (A, B), insbesondere von zu lackierenden Bauteilen bei Kraftfahrzeugen, umfassend: mindestens ein erstes Bauteil (A), dass über Verbindungsmittel mit einem zweiten Bauteil (B) an mindestens einer Kontaktfläche pro Bauteil (A, B) kontaktierend unter Bildung einer Trennfuge (2) verbunden ist, wobei die Verbindungsmittel zumindest eines der Bauteile (A, B) durchdringen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil einer der Kontaktflächen eine Schicht mit einem Haftreibungserhöhungsmittel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist, um die Verbindungskraft durch Erhöhung der Haftreibung zwischen den querschubbelasteten Bauteilen (A, B) dauerhaft zu erhöhen.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel nach Art einer Schraubverbindung ausgebildet sind.