DE102008018300A1

DE102008018300A1 - Bauteil und Verfahren zur Befestigung eines Bauteils

Info

Publication number: DE102008018300A1
Application number: DE102008018300A
Authority: DE
Inventors: Peter Kernbeis-Jahnke
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-10-15

Abstract

Es wird ein Bauteil angegeben umfassend eine Längsnut, ein Aufnahmeelement zur Positionierung eines Gleitelements zum gleitenden Eingriff in die Längsnut, wobei das Aufnahmeelement mindestens eine Solltrennstelle mit dem Bauteil aufweist. Weiterhin angegeben werden insbesondere Verfahren zur Verbindung eines Gleitelements mit dem Bauteil sowie zur Befestigung des Bauteils an einem Träger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil sowie ein Verfahren zur Befestigung eines Bauteils.
Bei der Befestigung von Karosserieteilen an einem Fahrzeug werden diese an bestimmten vorgegebenen Positionen fixiert.
Beispielsweise wird ein Kotflügel an bestimmten Montagepunkten mit dem Fahrzeug verschraubt.
Sind die Karosserieteile an dem Fahrzeug angebracht, wird z. B. im Rahmen einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) ein Korrosionsschutz in einem on-line Verfahren mit Trocknungstemperaturen von bis zu ca. 200°C aufgebracht. Bei einem sog. in-line Verfahren wird das Bauteil im Anschluss an den KTL-Prozess an das Fahrzeug montiert. Hierbei herrschen Lacktrocknungstemperaturen von bis zu ca. 140°C.
Zunehmend werden als Karosserieteile auch Kunststoffe eingesetzt, die einen gegenüber Stahl oder Aluminium deutlich größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Bei einer Erwärmung in einem Lacktrockner dehnt sich ein Karosserieteil aus Kunststoff entsprechend stärker aus. Eine starre Befestigung der Kunststoffteile führt dazu, dass sich diese irreversibel verformen, z. B. ausbeulen, was im Hinblick auf eine ästhetische Formgebung des Fahrzeugs inakzeptabel ist.
Eine derartige Ausdehnung findet – wenn auch in reduziertem Umfang – auch im üblichen Einsatz eines Kraftfahrzeugs statt. So können in entsprechenden Gegenden zu bestimmten Jahreszeiten Karosserieteile Temperaturen von bis zu ca. 85°C erreichen, wohingegen in einer winterlichen Umgebung auch Temperaturen von weniger als –35°C ohne sichtbare Verformung der Karosserieteile möglich sein müssen.
In diesem Zusammenhang offenbart DE 699 03 875 T2 eine Befestigungsvorrichtung (”Gleitbefestigungsvorrichtung”), die eine Gleitbewegung des Karosserieteils in Bezug auf ein Strukturteil des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
Hierbei ist es von Nachteil, dass die Gleitbefestigungsvorrichtung aufwändig ist und insbesondere im Rahmen der Montage vorab platziert werden muss.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine effiziente und verbesserte Möglichkeit der Positionierung und Montage eines Bauteils anzugeben, wobei das Bauteil auch bei hohen Temperaturen vorteilhaft eine Ausdehnung entlang eines Gleitwegs kompensieren kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Bauteil angegeben umfassend

– eine Längsnut,
– ein Aufnahmeelement zur Positionierung eines Gleitelements zum gleitenden Eingriff in die Längsnut, wobei das Aufnahmeelement mindestens eine Solltrennstelle mit dem Bauteil aufweist.

Hierdurch werden die Vorteile des Gleitelements realisiert, anhand derer das Bauteil entlang der Längsnut beweglich fixierbar ist derart, dass z. B. Temperaturveränderungen und die sich dadurch ergebenden Veränderungen des Bauteils entlang des Gleitwegs kompensiert werden können. So wird wirksam verhindert, dass das Bauteil aufgrund von Größenveränderungen z. B. infolge von Temperaturschwankungen, Schwindungsprozessen oder wechselnden Feuchtegehalten Beulen oder Wellen bildet.
Das Aufnahmeelement ist insbesondere geeignet zur Positionierung und zumindest teilweise zur Aufnahme des Gleitelements. Somit kann vorteilhaft das Gleitelement mit dem Bauteil verliersicher verbunden werden, z. B. anhand eines Rast- oder Schnappmechanismus. Hierdurch wird zudem die Position des Gleitelements innerhalb der Längsnut bestimmt. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer automatisierten Montage des Bauteils, z. B. einem Verschrauben mit einem Träger: Durch das vorpositionierte Gleitelement kann an im wesentlichen wiederholt gleicher Position die Verbindung des Bauteils mit dem Träger (über das Gleitelement) erfolgen. Insbesondere kann somit ein aufwändiges Positionieren des Roboters, z. B. für eine Suche nach der Öffnung für die Verschraubung des Bauteils mit dem Träger, entfallen.
Eine Weiterbildung ist es, dass die Solltrennstelle eine Trennstelle in Gleitrichtung ist.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Solltrennstelle durch Verschieben des Gleitelements in Gleitrichtung durchtrennbar bzw. durchschneidbar ist.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass das Aufnahmeelement eine im Vergleich zum Bauteil zumindest teilweise dünne Wandstärke aufweist.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die Solltrennstelle eine Perforation und/oder eine lediglich abschnittsweise Anbindung an das Bauteil aufweist.
Durch die dünne Wandstärke oder durch die nur teilweise oder stück- oder abschnittsweise Anbindung des Aufnahmeelements an das Bauteils wird erreicht, dass das Gleitelement ohne großen Kraftaufwand das Aufnahmeelement in Gleitrichtung entlang der Längsnut abscheren kann und somit weitgehend ungehindert in der Längsnut beweglich ist, um insbesondere besagte thermische Effekte kompensieren zu können.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Bauteil einen von beispielsweise einem Strukturteil eines Kraftfahrzeugs deutlich unterschiedlichen thermischen (Längen-)Ausdehnungskoeffizienten aufweist.
Das Bauteil kann mindestens einen der folgenden Werkstoffe aufweisen:

– einen Kunststoff, insbesondere einen faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einen kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK);
– ein Leichtmetall, insbesondere auf der Basis Aluminium, Magnesium, Titan, und/oder deren Legierungen;
– Stahl.

Eine Weiterbildung ist es, dass das Aufnahmeelement zum Aufsatz, zum Eingriff oder zum Einrasten des Gleitelements ausgeführt ist.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass das Aufnahmeelement eine Profilierung zum Eingriff oder zum Einrasten mit dem Gleitelement aufweist.
Bevorzugt kann das Gleitelement als ein Aufnahmegegenelement ausgeführt sein. Beispielsweise kann eine Rastverbindung oder eine Schnappverbindung zwischen Gleitelement und Aufnahmeelement vorgesehen sein.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass das Aufnahmeelement eine runde, ovale oder eckige Öffnung aufweist insbesondere zur Aufnahme eines Verbindungsmittels (z. B. einer Schraube) zur Verbindung des Bauteils mit dem Träger.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass das Gleitelement aus Metall ist. Alternativ kann das Gleitelement aus Kunststoff sein. Auch kann das Gleitelement Metall und Kunststoff umfassen.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass das Gleitelement zweistückig ausgeführt ist und insbesondere von zwei Seiten der Längsnut um das Aufnahmeelement anordenbar ist. Alternativ kann das Gleitelement einstückig ausgeführt sein.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass das Aufnahmeelement mit dem Bauteil einstückig ausgeführt ist.
Alternativ kann das Aufnahmeelement mit dem Bauteil mehrstückig ausgeführt sein. Insbesondere kann das Aufnahmeelement mit dem Bauteil verklebt oder auf eine andere Art befestigt sein.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass das Bauteil ein Karosserieteil eines Fahrzeugs, insbesondere ein flächiges Karosserieteil, ist. Auch ist es möglich, dass das Bauteil ein Interieurteil ist.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass das Bauteil eines der folgenden Teile umfasst:

– einen Kotflügel,
– einen Stoßfänger,
– ein Schweller,
– eine Heckklappe oder mindestens ein Teil der Heckklappe,
– eine Türe oder mindestens ein Teil der Türe,
– eine Frontklappe oder mindestens ein Teil der Frontklappe,
– einen Spoiler,
– ein Dach,
– ein Interieur-Teil.

Insbesondere können unterschiedliche Bauteile im Inneren, z. B. als Interieur-Teile, und/oder außerhalb, z. B. an der oder als Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt werden oder sein.
Beispielsweise können Teile eines Kraftfahrzeugs betroffen sein, bei denen im Verlauf des Kraftfahrzeuglebens eine Ausdehnungsbewegung gegenüber der Karosserie des Kraftfahrzeugs gegeben sein sollte.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung weist das Aufnahmeelement eine Montagestellung zu der Längsnut auf.
Diese Montagestellung dient vorzugsweise als eine Positionierhilfe für die Befestigung des Bauteils mit dem Träger.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Verbindung eines Gleitelements mit dem Bauteil wie hierin beschrieben, wobei das Gleitelement verliersicher mit dem Aufnahmeelement verbunden wird.
Weiterhin wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Befestigung des hierin beschriebenen Bauteils mit einem Träger

– bei dem das Gleitelement verliersicher mit dem Aufnahmeelement verbunden wird;
– bei dem die mindestens eine Solltrennstelle des Aufnahmeelements mit dem Bauteil durchtrennt, insbesondere durchschnitten wird.

Eine Ausgestaltung ist es, dass das Bauteil mit dem Träger lösbar verbunden wird.
Eine andere Ausgestaltung ist es, dass der Träger ein Karosserieteil oder ein Chassis eines Fahrzeugs ist.
Ferner wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ein Bauteil angegeben umfassend

– eine Längsnut,
– ein Aufnahmeelement zur Positionierung eines Gleitelements zum gleitenden Eingriff in die Längsnut, wobei das Aufnahmeelement und das Bauteil einander entsprechende Trennstellen aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 ein Kunststoffteil mit einer Längsnut, wobei das Kunststoffteil einstückig ausgeführt ist mit einem Aufnahmeelement, das eine Öffnung aufweist, die als Führung zur Montage des Kunststoffteils dient;
2A eine Positionierung eines zweistückigen Gleitelements von beiden Seiten des Kunststoffteils, wobei die Form des Aufnahmeelements der Positionsfindung des Gleitelements dient;
2B ein positioniertes und verpresstes zweistückiges Gleitelement, das verliersicher mit dem Kunststoffteil verbunden ist;
3 eine Scherkante des Gleitelements, die zum Durchtrennen des Aufnahmeelements entlang der Verbindung zu dem Kunststoffteil dient.
Nachfolgend wird beispielsweise als Bauteil auf ein Kunststoffteil abgestellt. Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass andere Werkstoffe statt des Kunststoffs oder in Kombination mit dem Kunststoff einsetzbar sind.
Beispielhaft sind die folgenden Werkstoffe – auch in unterschiedlichen Kombination miteinander – gemäß dem hier vorgestellten Ansatz einsetzbar:

– ein Kunststoff, insbesondere ein faserverstärkter Kunststoff und/oder ein kohlefaserverstärkter Kunststoff;
– ein Leichtmetall, insbesondere auf der Basis von Aluminium und/oder Magnesium und/oder Titan und/oder deren Legierungen.

1 zeigt ein Kunststoffteil 101 mit einer Längsnut 104, wobei das Kunststoffteil 101 einstückig ausgeführt ist mit einem Aufnahmeelement 103, das eine Öffnung 105 aufweist, die als Führung beispielsweise einer Schraube zur Montage des Kunststoffteils auf einem Träger (Karosserie oder Chassis eines Kraftfahrzeugs) dient.
Das Aufnahmeelement 103 dient der Positionierung eines Gleitelements wie in 2A gezeigt. Das Gleitelement umfasst eine erste Seite 102a und eine zweite Seite 102b, die vorzugsweise identisch sein können und gegeneinander verpresst werden können. Die Positionierung des Gleitelements in der Längsnut 104 erfolgt anhand des Aufnahmeelements 103 derart, dass die Form des Aufnahmeelement 103 in eine Aussparung des Gleitelements 102a bzw. 102b passt. Somit wird eine Hälfte des Gleitelements von einer Seite mit dem Aufnahmeelement 103 in Eingriff gebracht und die andere Hälfte des Gleitelements 102b wird von der anderen Seite mit der ersten Hälfte des Gleitelements 102a verpresst. Somit ist das Gleitelement 102a, 102b verliersicher mit dem Kunststoffteil 101 verbunden (siehe 2B).
Eine Montage des Kunststoffteils 101 auf einen Träger, z. B. auf eine Karosserie oder an ein Chassis eines Kraftfahrzeugs kann vorteilhaft anhand der Öffnung 105 erfolgen, die z. B. zur Positionierung oder zum Durchbruch einer Schraube dienen kann.
Das Gleitelement ist vorzugsweise aus Metall oder alternativ aus Kunststoff ausgeführt.
3 zeigt vergrößert das Gleitelement 102a bzw. 102b gegenüber dem Aufnahmeelement 103. Das Aufnahmeelement 103 weist bevorzugt eine gegenüber dem Kunststoffteil 101 geringe Wandstärke auf. Beispielsweise kann das Aufnahmeelement 103 bei einem Spritzgussprozess zusammen mit dem Kunststoffteil 101 hergestellt werden und eine Wandstärke von 0,05 mm bis 1 mm aufweisen. Das Gleitelement 102a, 102b weist eine Scherkante 106 auf, so dass bei Bewegung des Gleitelements 102a, 102b entlang der Längsnut 104 das Aufnahmeelement 103 durchtrennt bzw. abgeschert wird.
Insbesondere weist das Aufnahmeelement 103 entlang dem Kunststoffteil eine dünne, eine perforierte oder eine lediglich abschnittsweise durchgängige Anbindung auf. Auch kann das Aufnahmeelement 103 entlang der Verbindung zu dem Kunststoffteil 101 ein faltenbalg-ähnliches Profil aufweisen.
Vorzugsweise dient das Aufnahmeelement 103 lediglich der Positionierung des Gleitelements 102a, 102b. Nach dessen Positionierung und der Montage des Kunststoffteils 101 auf dem Träger hat das Aufnahmeelement 103 vorzugsweise keine Funktion mehr. Wirken beispielsweise aufgrund thermischer Effekte Kräfte, die eine Bewegung des Kunststoffteils 101 entlang der Längsnut 104 erfordern, stellt das Aufnahmeelement 103 diesen Kräften keine relevante Gegenkraft und die Scherkante 106 (vorzugsweise sind mehrere Schwerkanten vorgesehen für jede Ecke des in 2A gezeigten Aufnahmeelements 103) kann das Aufnahmeelement 103, insbesondere die Verbindung zwischen dem Aufnahmeelement 103 und dem Kunststoffteil 101, durchtrennen.
Beispielhaft ist das Kunststoffteil 101 ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs, z. B. ein Kotflügel, ein Stoßfänger oder ein Dach. Die Figuren zeigen insbesondere anhand des Kunststoffteils 101 einen Ausschnitt für ein derartiges Karosserieteil zur Montage auf dem Träger, z. B. an oder auf der Karosserie (z. B. an dem Chassis) eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann das Karosserieteil des Fahrzeugs mehrere derartige Längsnuten 104 aufweisen.

101: Kunststoffteil (Bauteil)
102a: Gleitelement
102b: Gleitelement
103: Aufnahmeelement
104: Längsnut
105: Öffnung
106: Scherkante

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69903875 T2 [0007]

Claims

Bauteil (101) umfassend – eine Längsnut (104), – ein Aufnahmeelement (103) zur Positionierung eines Gleitelements (102a, 102b) zum gleitenden Eingriff in die Längsnut (104), wobei das Aufnahmeelement (103) mindestens eine Solltrennstelle mit dem Bauteil aufweist.
Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Solltrennstelle eine Trennstelle in Gleitrichtung ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Solltrennstelle durch Verschieben des Gleitelements in Gleitrichtung durchtrennbar bzw. durchschneidbar ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufnahmeelement eine im Vergleich zum Bauteil zumindest teilweise dünne Wandstärke aufweist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das die Solltrennstelle eine Perforation und/oder eine lediglich abschnittsweise Anbindung an das Bauteil aufweist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bauteil mindestens einen der folgenden Werkstoffe aufweist: – einen Kunststoff, insbesondere einen faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einen kohlefaserverstärkten Kunststoff; – ein Leichtmetall, insbesondere auf der Basis Aluminium, Magnesium, Titan und/oder deren Legierungen.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufnahmeelement zum Aufsatz, zum Eingriff oder zum Einrasten des Gleitelements ausgeführt ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufnahmeelement eine Profilierung zum Eingriff oder zum Einrasten mit dem Gleitelement aufweist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufnahmeelement eine runde, ovale oder eckige Öffnung aufweist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gleitelement aus Metall ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gleitelement einstückig oder zweistückig ausgeführt ist und insbesondere von zwei Seiten der Längsnut um das Aufnahmeelement anordenbar ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufnahmeelement mit dem Bauteil einstückig ausgeführt ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bauteil ein Karosserieteil oder ein Interieurteil eines Fahrzeugs ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bauteil eines der folgenden Teile umfasst: – einen Kotflügel, – einen Stoßfänger, – ein Schweller, – eine Heckklappe oder mindestens ein Teil der Heckklappe, – eine Türe oder mindestens ein Teil der Türe, – eine Frontklappe oder mindestens ein Teil der Frontklappe, – einen Spoiler, – ein Dach, – ein Interieur-Teil.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufnahmeelement eine Montagestellung zu der Längsnut aufweist.
Verfahren zur Verbindung eines Gleitelements (102a, 102b) mit dem Bauteil (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gleitelement (102a, 102b) verliersicher mit dem Aufnahmeelement (103) verbunden wird.
Verfahren zur Befestigung des Bauteils (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit einem Träger, – bei dem das Gleitelement (102a, 102b) verliersicher mit dem Aufnahmeelement (103) verbunden wird; – bei dem die mindestens eine Solltrennstelle des Aufnahmeelements (103) mit dem Bauteil (101) durchtrennt, insbesondere durchschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Bauteil mit dem Träger lösbar verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei dem der Träger ein Karosserieteil oder ein Chassis eines Fahrzeugs ist.
Bauteil (101) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfassend – eine Längsnut (104), – ein Aufnahmeelement (103) zur Positionierung eines Gleitelements (102a, 102b) zum gleitenden Eingriff in die Längsnut (104), wobei das Aufnahmeelement (103) und das Bauteil (101) einander entsprechende Trennstellen aufweisen.