DE102006027765A1

DE102006027765A1 - Verbindung

Info

Publication number: DE102006027765A1
Application number: DE200610027765
Authority: DE
Inventors: Pawel Adamski
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen mindestens einem Bauteil (4) aus Metallblech, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, und mindestens einem Bauteil (5) aus einem Verbundsystem, insbesondere einem Kunststoff-Faser-Verbundsystem, insbesondere in Sandwichbauweise, wobei an dem Metallblechbauteil (4) mindestens eine Tasche (24) zur Aufnahme eines Verbindungsteils (26) des Verbundsystembauteils (5) vorgesehen ist, wobei die Aufnahmetasche mit Hilfe eines Besatzteils (11) aus Metallblech gebildet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Besatzteil (11) stoffschlüssig mit dem Metallblechbauteil (4) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen mindestens einem Bauteil aus Metallblech, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, und mindestens einem Bauteil aus einem Verbundsystem, insbesondere einem Kunststoff-Faser-Verbundsystem, insbesondere in Sandwichbauweise, wobei an dem Metallblechbauteil mindestens eine Tasche zur Aufnahme eines Verbindungsteils des Verbundsystembauteils vorgesehen ist, wobei die Aufnahmetasche mit Hilfe eines Besatzteils aus Metallblech gebildet ist.
Aus der internationalen Veröffentlichung WO 01/58740 A1 ist eine Verbindung von einem faserverstärkten Kunststoffteil mit einem Metallteil bekannt, wobei das Kunststoffteil innerhalb einer Tasche mittels einer oberen und einer unteren Kleberschicht gehalten ist. Aus der deutschen Gebrauchsmusterhilfsanmeldung DE 1 974 374 ist eine Verbindung zwischen einer Kunststoffplatte und einem Metallblech mit einem Verbindungsteil aus einem Blechstreifen bekannt, der mit Kunststoff umspritzt ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 15 646 A1 ist es bekannt, eine aus Kunststoff gebildete Stirnwand eines Kraftfahrzeugs in eine mit Klebstoff gefüllte Aufnahmetasche einzusetzen. Aus der deutschen Patentschrift DE 41 24 627 C2 ist eine Klebverbindung zwischen Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen mit einer zweiteiligen Überlappung bekannt. Aus der deutschen Patentschrift DE 818 280 ist eine Verbindung einer Metallplatte mit einer Platte aus einem Faserverbundwerkstoff bekannt, wobei die zu verbindende Oberfläche des Metalls mit zahlreichen Erhöhungen versehen ist, die das Klebemittel in Folge des beim Kleben ausgeübten Drucks von den Spitzen dieser Erhöhungen wegdrücken. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 30 11 386 A1 ist eine Bodengruppe aus Kunststoff bekannt, die einen randseitigen Flansch aufweist, der von einer Tasche an einem Blechbauteil gebildet wird. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 31 22 149 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden von Plastomerwerkstoffen und Metallen bekannt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 24 695 A1 ist ein Verfahren zum Verkleben eines metallischen Karosserieteils mit einem Kunststoffteil bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine stabile Verbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Die Aufgabe ist bei einer Verbindung zwischen mindestens einem Bauteil aus Metallblech, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, und mindestens einem Bauteil aus einem Verbundsystem, insbesondere einem Kunststoff-Faser-Verbundsystem, insbesondere in Sandwichbauweise, wobei an dem Metallblechbauteil mindestens eine Tasche zur Aufnahme eines Verbindungsteils des Verbundsystembauteils vorgesehen ist, wobei die Aufnahmetasche mit Hilfe eines Besatzteils aus Metallblech gebildet ist, dadurch gelöst, dass das Besatzteil stoffschlüssig mit dem Metallblechbauteil verbunden ist. Das Metallblechbesatzteil kann mit dem Metallblechbauteil verklebt und/oder verschweißt sein. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine stabile Befestigung des Besatzteils an dem Metallblechbauteil geschaffen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Innenfläche der Aufnahmetasche eine Oberflächenstruktur zur mechanischen Verankerung von Klebstoff aufweist, durch den der Verbindungsteil des Verbundsystemteils mit der Innenfläche verklebt ist. Die Oberflächenstruktur ist in dem Metallblechbauteil und/oder dem Besatzteil ausgebildet. Die Herstellung der Oberflächenstruktur erfolgt zum Beispiel durch Prägen. Die Oberflächenstruktur liegt nicht an der gegenüberliegenden Fläche des Verbindungsteils an.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur Vertiefungen zur Aufnahme von Klebstoff aufweist. Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ausgehärteten oder festen Klebstoff und dem die Oberflächenstruktur aufweisenden Teil geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur ein sägezahnartiges Querschnittsprofil aufweist. Dadurch wird eine besonders stabile Verankerung zwischen dem ausgehärteten oder festen Klebstoff und dem die Oberflächenstruktur aufweisenden Teil geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetasche zwischen dem Besatzteil und dem Metallblechbauteil gebildet ist. Das hat den Vorteil, dass das Besatzteil einfach herzustellen ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetasche in dem Besatzteil gebildet ist. Das hat unter anderem den Vorteil, dass die Aufnahmetasche in dem Besatzteil einfach und genau an die Abmessungen des Verbindungsteils des Verbundsystemteils angepasst werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Besatzteil einstückig als Strangpresshohlprofil ausgeführt ist. Dadurch werden die Herstellkosten reduziert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Besatzteil mehrere, insbesondere zwei, Besatzeinzelteile aus Metallblech umfasst, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Besatzeinzelteile sind vorzugsweise miteinander verschweißt und/oder verlötet, können aber auch miteinander verklebt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil des Verbundsystembauteils mit der Aufnahmetasche und/oder dem Metallblechbauteil verklebt und verschweißt ist. Durch die Kombination der beiden stoffschlüssigen Verbindungsarten Kleben und Schweißen wird eine besonders stabile Verbindung geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil des Verbundsystembauteils mit Hilfe von mechanischen Befestigungselementen, wie Nieten, an dem Metallblechbauteil und/oder dem Besatzteil befestigt ist. Dadurch wird die Sicherheit der Verbindung erhöht.
Bei einem Rohbauteil eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Bauteil aus Metallblech, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, und mindestens einem Bauteil aus einem Verbundsystem, insbesondere einem Kunststoff-Faser-Verbundsystem, insbesondere in Sandwichbauweise, wobei an dem Metallblechbauteil mindestens eine Tasche zur Aufnahme eines Verbindungsteils des Verbundsystembauteils vorgesehen ist, wobei die Aufnahmetasche ein Besatzteil aus Metallblech umfasst, ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass das Verbundsystembauteil durch eine vorab beschriebene Verbindung mit dem Metallblechbauteil verbunden ist. Bei den zu verbindenden Bauteilen handelt es sich vorzugsweise um Karosseriebauteile eines Kraftfahrzeugs.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Rohbauteils eines Kraftfahrzeugs;
2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie II-II in 1;
3a eine vergrößerte Einzelheit 7 aus 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3b einen vergrößerten Ausschnitt aus 3a;
4 eine ähnliche Darstellung wie in 3a gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
5 eine Verbindung von zwei Verbundsystembauteilen mit einem Besatzteil im Schnitt;
6 die Verbindung aus 5 in der Draufsicht;
7 ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Schnitt und
8 bis 13 ähnliche Darstellungen wie in den 3a und 4 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.
In den 1 und 2 ist ein Rohbauteil 1 eines Kraftfahrzeugs in verschiedenen Ansichten dargestellt. Das Rohbauteil 1 umfasst ein Metallblechbauteil 4, das in einem Verbindungsbereich 7 mit einem Verbundsystembauteil 5 verbunden ist. Das Metallblechbauteil 4 ist aus Aluminium- beziehungsweise Stahlblech gebildet. Bei dem Verbundsystembauteil 5 handelt es sich um ein Faserverbund-Kunststoffteil in Sandwichbauweise. In den 3a, 3b, 4 und 8 bis 13 ist der Verbindungsbereich 7 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung vergrößert dargestellt.
In 3a sieht man, dass das Metallblechbauteil 4 einen Verbindungsabschnitt 10 aufweist, an dem ein Besatzteil 11 befestigt ist. Das Besatzteil 11 umfasst einen Befestigungsabschnitt 14, der im Wesentlichen die Gestalt einer rechteckigen Platte aufweist. Der Befestigungsabschnitt 14 ist mit Hilfe einer Schweißverbindung 15 an dem Verbindungsabschnitt 10 des Metallblechbauteils 4 befestigt. Der Befestigungsabschnitt 14 ist einstückig mit einem Aufnahmeabschnitt 18 verbunden, der einen U-förmigen Querschnitt mit einer Basis 20 aufweist, von der zwei Schenkel 21, 22 ausgehen. Die beiden Schenkel 21, 22 sind senkrecht zu der Basis 20 angeordnet. Der Schenkel 21 erstreckt sich in Verlängerung des Befestigungsabschnitts 14. Bei dem Besatzteil 11 handelt es sich um ein einstückiges Strangpresshohlprofilteil. Die durch die Basis 20 miteinander verbundenen Schenkel 21, 22 bilden eine Aufnahmetasche 24, in der ein Verbindungsteil 26 des Verbundsystembauteils 5 aufgenommen ist. Das Verbindungsteil 26 ist in der Aufnahmetasche 24 stoffschlüssig mit den Schenkeln 21, 22 und gegebenenfalls mit der Basis 20 des Besatzteils 11 verbunden.
In 3b ist anhand eines vergrößerten Ausschnitts aus 3a angedeutet, dass der Schenkel 22 des Besatzteils 11 auf seiner dem Verbindungsteil 26 zugewandten Oberfläche eine sägezahnartiges Querschnittsprofil 30 aufweisen kann. Das sägezahnartige Querschnittsprofil 30 ist von dem Verbindungsteil 26 beabstandet, wobei der Zwischenraum zwischen dem Schenkel 22 und dem Verbindungsteil 26 mit ausgehärtetem Klebstoff 32 gefüllt ist. Durch das sägezahnartige Querschnittsprofil 30 wird der ausgehärtete Klebstoff fest an dem Schenkel 22 des Besatzteils 11 verankert.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Bauteile 4 und 5 mit Hilfe eines mehrteiligen Besatzteils 40 verbunden. Das Besatzteil 40 umfasst ein erstes Besatzeinzelteil 41, das von einem plattenförmigen Befestigungsteil 42 gebildet wird. Das erste Besatzeinzelteil 41 ist mit Hilfe einer Schweißverbindung 43 an dem Verbindungsabschnitt 10 des Metallblechbauteils 4 befestigt. Das Besatzteil 40 umfasst ein zweites Besatzeinzelteil 46, das einen plattenförmigen Befestigungsabschnitt 47 aufweist, der durch eine stoffschlüssige Verbindung 45, wie Kleben oder Schweißen, fest mit dem ersten Besatzeinzelteil 41 verbunden ist. Der Befestigungsabschnitt 47 des zweiten Besatzeinzelteils 46 ist über einen Anbindungsabschnitt 48 einstückig mit einem Aufnahmeabschnitt 49 verbunden. Die beiden Besatzeinzelteile 41 und 46 sind aus Metallblech gebildet. Zwischen dem Aufnahmeabschnitt 49, dem Anbindungsabschnitt 48 und dem Befestigungsteil 42 ist eine Aufnahmetasche 50 ausgebildet, in der ein Verbindungsteil 52 des Verbundsystembauteils 5 aufgenommen und stoffschlüssig mit dem Aufnahmeabschnitt 49 und dem Befestigungsteil 42 verbunden ist.
In den 5 und 6 ist angedeutet, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein Besatzteil 55 verwendbar ist, das ein Doppel-T-Querschnittsprofil aufweist. So können in dem Besatzteil 55 zwei Aufnahmetaschen 57, 58 für jeweils ein Verbindungsteil 60, 61 von Verbundsystemteilen 62, 63 ausgebildet werden. In der in 6 dargestellten Draufsicht ist angedeutet, dass das Besatzteil 55 durch Laserschweißverbindungen 65, 66, 67 mit den Verbundsystembauteilen 62, 63 verbunden sein kann. Vorzugsweise ist zusätzlich eine Klebverbindung zwischen den Verbundsystembauteilen 62, 63 und dem Besatzteil 55 vorgesehen. Das Besatzteil 55 ist stoffschlüssig mit einem (nicht dargestellten) Metallblechbauteil verbunden.
In 7 ist ein Rohbauteil 70 eines Kraftzeugs im Schnitt dargestellt. Das Rohbauteil 70 umfasst zwei Metallblechbauteile 71, 72. An dem Metallblechbauteil 72 ist ein Verbindungsabschnitt 73 eines Besatzteils befestigt, das in das Metallblechteil 71 übergeht. Die Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt 73 des Metallblechteils 71 und dem Metallblechteil 72 erfolgt durch eine Schweißverbindung 74. Zwischen dem Verbindungsabschnitt 73 des Metallblechteils 71 und dem Metallblechteil 72 ist eine Aufnahmetasche 75 ausgebildet, in der ein Verbindungsteil 77 eines Verbundsystemteils 80 aufgenommen ist. Der Verbindungsteil 77 des Verbundsystemteils 80 ist mit Hilfe von Klebverbindungen 81, 82 in der Aufnahmetasche 75 befestigt. An dem unteren Ende des Verbundsystemteils 80 ist ein Verbindungsteil 87 ausgebildet, das in einer Aufnahmetasche aufgenommen ist, die durch ein Besatzteil 90 gebildet wird und durch Klebverbindungen 88, 89 fest mit dem Verbindungsteil 87 verbunden ist. Das Besatzteil 90 weist einen Befestigungsabschnitt auf, der stoffschlüssig mit einem Verbindungsabschnitt 92 des Metallblechteils 71 verbunden ist. Das Metallblechteil 72 weist einen weiteren Verbindungsabschnitt 94 auf, der stoffschlüssig mit einem weiteren Metallblech 95 verbunden ist.
In den 8 bis 13 sind ähnliche Ausführungsbeispiele wie in den 3a und 4 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 3a und 4 verwiesen. Im Folgenden wird hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, das dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt, ist das Verbindungsteil 26 mit Hilfe von Klebverbindungen 101 und 102 in der Aufnahmetasche 24 befestigt.
Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel, das ebenfalls dem in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt, sind der Befestigungsabschnitt 14 und der Schenkel 21 des Besatzteils 11 durch eine Klebverbindung 105 an dem Verbindungsabschnitt 10 des Metallblechbauteils 4 befestigt.
Bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel, das dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt, ist das Verbindungsteil 52 durch Klebverbindungen 111, 112 in der Aufnahmetasche 50 befestigt.
Bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel, das ebenfalls dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt, ist das Befestigungsteil 42 des ersten Besatzeinzelteils 41 mit Hilfe einer Klebverbindung 114 an dem Verbindungsabschnitt 10 des Metallblechbauteils 4 befestigt.
In den 12 und 13 sind verschiedene Ausführungsbeispiele mit einem einteiligen Besatzteil 121 dargestellt. Das einteilige Besatzteil 121 umfasst einen Befestigungsabschnitt 124, der stoffschlüssig mit dem Verbindungsabschnitt 10 des Metallblechbauteils 4 verbunden ist. Der Befestigungsabschnitt 124 des Besatzteils 121 ist über einen Anbindungsabschnitt 128 einstückig mit einen Aufnahmeabschnitt 129 verbunden. Zwischen dem Aufnahmeabschnitt 129, dem Anbindungsabschnitt 128 und dem Verbindungsabschnitt 10 ist eine Aufnahmetasche 130 ausgebildet. In der Aufnahmetasche 130 ist ein Verbindungsteil 132 des Verbundsystembauteils 5 aufgenommen. Der Verbindungsteil 132 ist durch Klebverbindungen 134, 135 in der Aufnahmetasche 130 befestigt.
Bei dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsabschnitt 124 des Besatzteils 121 durch eine Schweißverbindung 140 an dem Verbindungsabschnitt 10 des Metallblechbauteils 4 befestigt.
Bei dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsabschnitt 124 des Besatzteils 121 durch eine Klebverbindung 138 an dem Verbindungsabschnitt 10 des Metallblechbauteils 4 befestigt.

Claims

Verbindung zwischen mindestens einem Bauteil (4; 71, 72) aus Metallblech, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, und mindestens einem Bauteil (5; 62, 63) aus einem Verbundsystem, insbesondere einem Kunststoff-Faser-Verbundsystem, insbesondere in Sandwichbauweise, wobei an dem Metallblechbauteil (4; 71, 72) mindestens eine Tasche (24; 50; 57, 58; 75; 130) zur Aufnahme eines Verbindungsteils (26; 52; 60, 61; 132) des Verbundsystembauteils (5; 62, 63) vorgesehen ist, wobei die Aufnahmetasche mit Hilfe eines Besatzteils (11; 40; 90) aus Metallblech gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Besatzteil (11; 40; 90) stoffschlüssig mit dem Metallblechbauteil (4; 71, 72) verbunden ist.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Innenfläche der Aufnahmetasche (24) eine Oberflächenstruktur (30) zur mechanischen Verankerung von Klebstoff (32) aufweist, durch den der Verbindungsteil (26) des Verbundsystembauteils (5) mit der Innenfläche verklebt ist.
Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (30) Vertiefungen zur Aufnahme von Klebstoff (32) aufweist.
Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (30) ein sägezahnartiges Querschnittsprofil aufweist.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetasche (130) zwischen dem Besatzteil (121) und dem Metallblechbauteil (4, 10) gebildet ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetasche (24; 50) in dem Besatzteil (11; 40) gebildet ist.
Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Besatzteil (11) einstückig als Strangpresshohlprofil ausgeführt ist.
Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Besatzteil (40) mehrere, insbesondere zwei, Besatzeinzelteile (41, 46) aus Metallblech umfasst, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil (26; 52; 60, 61; 132) des Verbundsystembauteils (5; 62, 63) mit der Aufnahmetasche (24; 50; 57, 58; 75; 130) und/oder dem Metallblechbauteil (4; 71, 72) verklebt und verschweißt ist.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil (26; 52; 60, 61; 132) des Verbundsystembauteils (5; 62, 63) mit Hilfe von mechanischen Befestigungselementen, wie Nieten, an dem Metallblechbauteil (4; 71, 72) und/oder dem Besatzteil (11; 40; 90) befestigt ist.
Rohbauteil eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Bauteil (4; 71, 72) aus Metallblech, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, und mindestens einem Bauteil (4; 71, 72) aus einem Verbundsystem, insbesondere einem Kunststoff-Faser-Verbundsystem, insbesondere in Sandwichbauweise, wobei an dem Metallblechbauteil (4; 71, 72) mindestens eine Tasche (24; 50; 57, 58; 75; 130) zur Aufnahme eines Verbindungsteils (26; 52; 60, 61; 132) des Verbundsystembauteils (5; 62, 63) vorgesehen ist, wobei die Aufnahmetasche (24; 50; 57, 58; 75; 130) ein Besatzteil (11; 40; 90) aus Metallblech umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundsystembauteil (5; 62, 63) durch eine Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Metallblechbauteil (4; 71, 72) verbunden ist.