DE102009013200A1 - Assembly of connected components - Google Patents
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Abstract
Baugruppe (1) aus gefügten Bauelementen (2, 3) im Fahrzeug- oder Karosseriebau mit Verbindungsmitteln (4, 5, 6) zum Verbinden der Bauelemente (2, 3), wobei eine erste Verbindung (9) der Bauelemente (2, 3) mittels einer mechanischen Verbindungstechnik vorgesehen ist und dass eine zweite Verbindung (10) der Bauelemente (2, 3) mittels einer stoffschlüssigen Fügetechnik vorgesehen ist.Assembly (1) of joined components (2, 3) in vehicle or body construction with connecting means (4, 5, 6) for connecting the components (2, 3), wherein a first connection (9) of the components (2, 3) is provided by means of a mechanical connection technique and that a second connection (10) of the components (2, 3) is provided by means of a cohesive joining technique.
Description
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe aus verbundenen Bauelementen im Fahrzeug- oder Karosseriebau mit einem Verbindungsmittel zum Fügen der Bauelemente.The The invention relates to an assembly of connected components in Vehicle or body construction with a connecting means for joining the Components.
Derartige Baugruppen aus gefügten Bauelementen sind sich an vielen Bereichen eines Fahrzeugs oder einer Karosserie und sind dem Stand der Technik mehrfach bekannt.such Assemblies of assembled components are in many Areas of a vehicle or a body and are the state the technique known several times.
Die Standardfügetechnik für Metalle insbesondere im Fahrzeugbau ist das Schweißen. Nachteile die mit diesem Verfahren verbunden sind ergeben sich insbesondere beim Verbinden verschiedener metallischer Werkstoffe wie beispielsweise bei der Verbindung von Komponenten aus Stahl mit Komponenten aus Aluminium bzw. Magnesium. Das übliche Verfahren ist das Punktschweißen. Es erfordert jedoch gewisse geometrische Voraussetzungen um die Schweißwerkzeuge anwenden zu können. Zudem wird nur eine punktuelle Kraftübertragung zwischen den verfügten Teilen ermöglicht. Eine weitere zum Einsatz kommende Technik ist das Laserschweißen, welches eine flächige Verbindung ermöglicht. Die erforderliche Applikationstechnik ist jedoch teuer und störanfällig. Ein großer Nachteil aller Schweißverfahren ist jedoch die negative Beeinflussung der Oberflächenqualität durch Funkenflug und Verziehungen sowie Beinträchtigung des Materialverhaltens in der Wärmeeinflußzone.The Standard joining technique for metals especially in the Vehicle construction is welding. Disadvantages with this Procedures are associated in particular when connecting various metallic materials such as in the Connection of components made of steel with components made of aluminum or magnesium. The usual method is spot welding. However, it requires certain geometrical conditions around the To apply welding tools. In addition, will only a selective power transmission between the decreed Sharing allows. Another technique used is the laser welding, which is a flat Connection allows. The required application technology However, it is expensive and prone to failure. A large Disadvantage of all welding processes, however, is the negative Influencing the surface quality by flying sparks and distortion and impairment of material behavior in the heat affected zone.
Zudem
kommen im Fahrzeugbau auch mechanische Verbindungstechniken zum
Einsatz. Beispielsweise ist eine derartige Baugruppe aus der
Zunehmend werden Klebeverbindungen eingesetzt, um eine vollflächige Kraftübertragung zwischen den verfügten Teilen herzustellen. Die Abbindezeit der Klebstoffe ist dabei stets ein Kompromiss zwischen Pump- und Applizierbarkeit und der erforderlichen Ersthaftung die für den weiteren Montageablauf notwendig ist. Im Fahrzeugbau erreichen Strukturklebstoffe ihre volle Fügekraft überwiegend erst bei Aushärtung im Lackofen. Um jedoch die, für den Montageprozess notwendige, mechanische Festigkeit der Karosserie sicherzustellen, müssen in der Regel Schweißpunkte gesetzt werden, die wiederum oben aufgeführte Nachteile mit sich bringen.Increasingly Adhesive connections are used to form a full-surface Power transmission between the parts manufacture. The setting time of the adhesives is always one Compromise between pumpability and applicability and the required Ersthaftung necessary for the further assembly process is. Structural adhesives predominantly reach their full joining force in vehicle construction when curing in the paint oven. However, to those for whom Assembly process necessary, mechanical strength of the body usually need welding points are set, which in turn are listed above disadvantages entail.
Daher ist es Aufgabe der folgenden Erfindung, eine verbesserte Fügetechnik für den Fahrzeugbau bereitzustellen, die die vorher genannten Nachteile beseitigt.Therefore It is the object of the following invention, an improved joining technique to provide for the vehicle, the aforementioned disadvantages eliminated.
Diese Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Invention is solved by the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind mit den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are defined by the subclaims specified.
Grundgedanke der Erfindung ist der Einsatz einer Baugruppe aus gefügten Bauelementen im Fahrzeug- oder Karosseriebau mit Verbindungsmitteln zum Verbinden der Bauelemente, wobei eine erste Verbindung der Bauelemente mittels einer mechanischen Verbindungstechnik vorgesehen ist und wobei eine zweite Verbindung der Bauelemente mittels einer stoffschlüssigen Fügetechnik vorgesehen ist.basic idea The invention is the use of an assembly of joined Components in vehicle or body construction with connecting means for connecting the components, wherein a first connection of the components is provided by a mechanical connection technique and wherein a second connection of the components by means of a cohesive Joining technology is provided.
Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel mit Mitteln zur Bereitstellung der mechanischen Verbindung ausgestattet. Dabei können als Verbindungsmittel sowohl sich für eine Verbindung eignende einzelne oder mehrere Verbindungsbereiche- oder -glieder der Bauelemente zum Einsatz kommen, als auch gesonderte Bauteile, wie dem Fachmann bekannte Verbindungselemente, insbesondere Bolzen, Schrauben, Feder, Passfedern, Keile, Niete oder Stifte. Bei dem Einsatz eines Verbindungselementes als Verbindungsmittel eignen sich insbesondere Bauteile aus einem Kunststoff wie beispielsweise Polyamid, insbesondere mit weiteren Füllstoffen oder als Verbundwerkstoff ausgestaltet. Denkbar ist auch der Einsatz eines derartigen Verbindungselementes aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise Stahl, insbesondere einem hochfester Stahl. Ein derartiges Verbindungselement kann beispielsweise als Steckverbinder für zu verbindende Bauelemente zum Einsatz kommen. Preferably is the connecting means with means for providing the mechanical Connection equipped. It can act as a connecting means both individual or single connection suitable for a connection multiple Verbindungsbereiche- or members of the components used come as well as separate components, such as fasteners known in the art, in particular bolts, screws, springs, feather keys, wedges, rivets or pens. When using a connecting element as a connecting means In particular, components made of a plastic such as, for example, are suitable Polyamide, in particular with other fillers or as Composite material designed. Also conceivable is the use of a Such a connecting element made of a metallic material, such as steel, especially a high strength steel. One Such connecting element can, for example, as a connector be used for connecting components.
Als mechanische erste Verbindung ist zwischen den Bauelementen bzw. zwischen den Bauelementen und dem Verbindungsmittel ist insbesondere eine kraftschlüssige Verbindung denkbar. Selbstverständlich ist die mechanische erste Verbindung auch mittels einer formschlüssigen Verbindung umsetzbar. So können insbesondere eine Schnappverbindungen, eine Nut-Feder-Verbindung oder Spundung, eine Schwalbenschwanzverbindung oder eine Passfederverbindung oder andere dem Fachmann bekannte Verbindungsarten zum Einsatz kommen.When mechanical first connection is between the components or between the components and the connecting means is in particular a non-positive connection conceivable. Of course is the mechanical first connection also by means of a form-fitting Connectible. Thus, in particular, a snap connections, a tongue and groove connection or bung, a dovetail connection or a feather key or other known in the art Connection types are used.
Für die stoffschlüssige zweite Verbindung ist insbesondere eine Klebeverbindung vorgesehen. Dabei können beispielsweise die Verbindungsmittel, wie etwa Verbindungsbereiche oder -glieder der Bauelemente oder auch als gesonderte Bauteile ausgestaltete Verbindungselemente zumindest bereichsweise mit einem Klebstoff ausgestattet sein. Durch den Einsatz eines geeigneten Klebstoffes für die stoffschlüssige zweite Verbindung kann zudem eine gegebenenfalls notwendige galvanische Trennung der Bauelemente der Baugruppe sichergestellt werden. Auch kann beispielsweise für die stoffschlüssige zweite Verbindung ein Klebstoff zum Einsatz kommen, welcher beispielsweise Bauelemente unterschiedlicher Werkstoffe zu verbinden vermag.For the cohesive second compound in particular an adhesive connection is provided. In this case, for example, the connecting means, such as connection areas or members of the components or as a separate components configured connecting elements at least area be equipped with an adhesive. By using a suitable adhesive for the cohesive second connection also an optionally necessary galvanic separation of the components of the assembly can be ensured. Also, for example, for the cohesive second compound, an adhesive can be used, which is able to connect, for example, components of different materials.
Als zu verbindende Bauelemente können insbesondere im Fahrzeug- und Karosseriebau zu montierende Bauteile zum Einsatz kommen. So kann beispielsweise ein Bauelement die Karosserie darstellen und ein weiteres Bauelement beispielsweise ein Batterieträger, ein Kühler oder Bauteile, insbesondere Rohre des Kühlsystems, ein Motorlager, eine Kotflügelaufnahme, eine Achskomponente, ein Stoßstangen-, Motorhauben- oder Kofferraumhalter oder ein sonstiges Anbauteile, welches an die Karosserie verbunden werden soll darstellen. Auch kann eine derartige Baugruppe Bauelemente eines Space-Frames darstellen, sowie ein Dach oder Dach- oder Bodenkomponenten, die mit einem weiteren Bauelement, insbesondere einer Karosserie verbunden werden sollen.When components to be connected can be used in particular in vehicle and body construction to be mounted components are used. So For example, a component can represent the body and another component, for example a battery carrier, a cooler or components, in particular pipes of the cooling system, an engine mount, a fender mount, an axle component, a bumper, bonnet or trunk holder or another attachment, which are connected to the body should represent. Also, such an assembly components a space frame, as well as a roof or roof or floor components, that with a further component, in particular a body to be connected.
Denkbar ist hierbei eine Verbindung eines derartigen zweiten Bauelementes mit dem ersten Bauelement beispielsweise während der Fahrzeug- und/oder Karosseriemontage über die mechanische erste Verbindung mittel einer mechanischen Verbindungstechnik. Dies kann beispielsweise ohne Werkzeug geschehen und nur der Lagefixierung der Bauelemente zueinander dienen. Durch die stoffschlüssige zweite Verbindung mittels einer stoffschlüssigen Fügetechnik, erhalten die Bauelemente die finale Fixierung und Endhaftung zueinander.Conceivable Here is a connection of such a second component with the first component, for example during the vehicle and / or Body assembly via the mechanical first connection means of a mechanical connection technology. This can be, for example done without tools and only the position fixation of the components serve each other. Due to the cohesive second connection by means of a cohesive joining technique the components the final fixation and final adhesion to each other.
Durch Einsatz einer kombinierten mechanischen und stoffschlüssigen Verbindung oder Fügung können weitere Vorteile erreicht werden. Beispielsweise kann die erste Verbindung über eine mechanische Verbindungstechnik zur Fixierung der Lage der zu verbindenden Bauelemente der Baugruppe relativ zueinander genutzt werden. Die zweite Verbindung über eine stoffschlüssige Fügetechnik stellt jedoch erst die endgültige Befestigung zwischen den Bauelementen her. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Bereitstellung einer sofortigen Verbindungskraft über die mechanische Verbindung, welche beispielsweise für den Montageprozess erforderlich sein kann, in Kombination mit der stoffschlüssigen Verbindung, welche insbesondere flächig ausgestaltet sein kann und beispielsweise erst in einem späteren Prozessschritt erfolgt.By Use of a combined mechanical and cohesive Connection or joining can have more advantages be achieved. For example, the first connection can be over a mechanical connection technique for fixing the position of the connecting components of the assembly used relative to each other become. The second connection via a cohesive However, joining technology is only the final Attachment between the components. Another advantage is the possibility of providing an immediate Connection force over the mechanical connection, which for example, may be required for the assembly process in combination with the material connection, which can be configured in particular flat and, for example only in a later process step.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es demnach vorgesehen, dass die stoffschlüssige zweite Verbindung der Bauelemente nach der mechanischen ersten Verbindung der Bauelemente erfolgt, um durch die mechanische erste Verbindung eine vorübergehende Montageverbindung bereitzustellen und durch die stoffschlüssige zweite Verbindung eine endgültige Verbindung der Bauelemente der Baugruppe zu erzielen.According to one advantageous development of the invention, it is therefore provided that the cohesive second connection of the components takes place after the mechanical first connection of the components, around by the mechanical first connection a temporary To provide mounting connection and the cohesive second connection a final connection of the components to achieve the assembly.
Ein weiterer Vorteil ist der Einsatz eines Strukturklebstoffes für die stoffschlüssige zweite Verbindung mittels der stoffschlüssigen Fügetechnik. Wahlweise kann der Strukturklebstoff mit Blähstoffen versetzt werden um eine breitere Abbindefläche zu erreichen. Auch können durch den Einsatz eines derartigen Strukturklebstoffes etwaige bei der Herstellung der Bauelemente und/oder der Verbindungsmittel entstandene Bauteiltoleranzen bei der Fügung ausgeglichen werden. Durch den Einsatz von Klebstoffen kann insbesondere eine flächige Verklebung der zu verbindenden Bauelemente erreicht werden. Auch gibt es bei Auswahl eines geeigneten Klebstoffes im Gegensatz zu den im Fahrzeug- und Karosseriebau üblichen Schweißverfahren keine negative Beeinflussung der Oberflächenqualität sowie keine Wärmeeinflußzone mit Beeinträchtigung des Materialverhaltens in selbiger.One Another advantage is the use of a structural adhesive for the cohesive second connection by means of the cohesive Joining technology. Optionally, the structural adhesive can be mixed with expandable materials to achieve a wider setting area. Also can by the use of such a structural adhesive any in the manufacture of the components and / or the connecting means compensated component tolerances in the addition compensated become. Through the use of adhesives, in particular a achieved surface bonding of the components to be joined become. There is also a choice of a suitable adhesive in the Contrary to the usual in vehicle and body shop Welding process no negative influence on the surface quality and no heat affected zone with impairment of the material behavior in selbiger.
Vorzugsweise kommen hierbei Strukturklebstoffe zum Einsatz, welche unter den Bedingungen des Montageprozesses der Baugruppe, beispielsweise für die mechani sche erste Verbindung, noch nicht abbinden, sondern erst später bspw. durch Einwirkung von Temperatur oder anderen Energieformen aushärten und die stoffschlüssige zweite Verbindung zwischen den Bauelementen bereitstellen. Hierfür kann der Strukturklebstoff beispielsweise vor oder während des Montageprozesses auf die mechanische Verbindungsmittel aufbracht und verbaut werden.Preferably come here structural adhesives used, which among the Conditions of assembly process of the assembly, for example the mechanical first connection, not yet set, but only later, for example, by the action of temperature or others Cure energy forms and the cohesive provide second connection between the components. For this can the structural adhesive, for example, before or during Assembly process applied to the mechanical fasteners and be installed.
Als Strukturklebstoffe eignen sich insbesondere die bekannten hochfesten Strukturklebstoffe. Diese sind insbesondere ausgewählt aus 1- oder 2-komponentigen Klebstoffen auf Basis von vernetzenden Polyurethanen, Epoxidharzen und/oder anaerob verhetzenden acrylathaltigen Klebstoffen. Es können auch temperaturstabile Polyimidklebstoffe eingesetzt werden. Die Klebstoffe sollen unter den Anwendungsbedingungen tmperatur- und lösemittelstabil sein. Unter Epoxidharzklebstoffen sind Klebstoffe auf Basis von Epoxidgruppen-haltigen Oligomeren oder Polymeren zu verstehen, die mit nucleophilen oder elektrophilen Härtern vernetzen können, wie beispielsweise Polyaminen, Polyamiden, Polymercaptanen, Polyolen oder Polyphenolen. Unter anaerob härtenden Klebstoffen sind solche zu verstehen, die Oligomere oder Polymere mit ungesättigten Doppelbindungen enthalten, wie beispielsweise Acrylatgruppen, und wobei die radikalische Vernetzung durch Aktivator/Initiatorsysteme eingeleitet wird, und unter anaeroben Bedingungen ausgelöst wird. Als Aktivatoren sind Redox-Systeme bekannt, insbesondere sind metallhaltige Systeme geeignet. Unter Polyurethanklebstoffen sind reaktive Klebstoffe auf Basis von Isocyanatgruppen-haltigen Polyurethanen zu verstehen, die als 2-K System oder als 1-K System vorliegen können. Dabei vernetzen 1-K Systeme beispielsweise mit Wasser oder latente Härter werden unter Wärmeeinwirkung aktiviert. Bei 2-K Systemen werden Isocyanat-haltige Prepolymere mit Härtern umgesetzt, die nucleophile, mit Isocyanaten reaktive Gruppen enthalten, wie beispielsweise OH, NH, SH, COOH-Gruppen.Suitable structural adhesives are, in particular, the known high-strength structural adhesives. These are in particular selected from 1- or 2-component adhesives based on crosslinking polyurethanes, epoxy resins and / or anaerobically-hindering acrylate-containing adhesives. It is also possible to use temperature-stable polyimide adhesives. The adhesives should be temperature and solvent stable under the conditions of use. Epoxy resin adhesives are adhesives based on epoxy group-containing oligomers or polymers which can crosslink with nucleophilic or electrophilic curing agents, such as, for example, polyamines, polyamides, polymercaptans, polyols or polyphenols. Anaerobic curing adhesives are understood to include those containing oligomers or polymers having unsaturated double bonds, such as acrylate groups, and wherein free radical crosslinking is initiated by activator / initiator systems and initiated under anaerobic conditions becomes. As activators redox systems are known, in particular metal-containing systems are suitable. Polyurethane adhesives are to be understood as meaning reactive adhesives based on isocyanate-group-containing polyurethanes which may be present as a 2-component system or as a 1-component system. For example, 1-K systems crosslink with water or latent hardeners are activated when exposed to heat. In 2-component systems, isocyanate-containing prepolymers are reacted with curing agents containing nucleophilic, isocyanate-reactive groups, such as OH, NH, SH, COOH groups.
Für den Strukturklebstoff können insbesondere geeignete polymere Basisbindemittel zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA), Copolymere des Ethylens mit (Meth)-acrylatestern, die gegebenenfalls noch anteilig (Meth)acrylsäure einpolymerisiert enthalten, statistische oder Blockcopolymere des Styrols mit Butadien oder Isopren oder deren Hydrierungsprodukte. Letztere können auch Triblockcopolymere vom Typ SBS, SIS oder deren Hydrierungsprodukte SEES oder SEPS sein. Zusätzlich können die Bindemittel noch Vernetzer, Haftvermittler, klebrigmachende Harze („tackifier”), Weichmacher sowie weitere Hilfs- und Zusatzstoffe wie z. B. niedermolekulare Oligomere enthalten. Zur Erzielung einer ausrei chenden Treibfähigkeit und Expansionsfähigkeit enthalten diese polymeren Bindemittel noch Treibmittel. Als Treibmittel eignen sich im Prinzip alle bekannten Treibmittel wie z. B. die ”chemischen Treibmittel” die durch Zersetzung Gase freisetzen oder ”physikalische Treibmittel”, d. h. expandierende Hohlkugeln. Beispiele für die erstgenannten Treibmittel sind Azobisisobutyronitril, Azodicarbonamid, Di-Nitrosopentamethylentetramin, 4,4'-Oxybis(benzolsulfonsäurehydrazid), Diphenylsulfon-3,3'-disulfohydrazid, Benzol-1,3-disulfohydrazid, p-Toluolsulfonylsemicarbazid. Beispiele für die physikalischen Treibmittel sind expandierbare Kunststoffmikrohohlkugeln auf der Basis von Polyvinylidenchloridcopolymeren oder Acrylnitril/-(Meth)acrylat-Copolymeren, wie sie z. B. unter den Namen ”Dualite” bzw. ”Expancel” von den Firmen Pierce & Stevens bzw. Casco Nobel im Handel erhältlich sind.For The structural adhesive may in particular be suitable polymers Base binders are used, such as ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA), copolymers of ethylene with (meth) acrylate esters, optionally still proportionately contain (meth) acrylic acid in copolymerized form, random or block copolymers of styrene with butadiene or Isoprene or its hydrogenation products. The latter can also triblock copolymers of the type SBS, SIS or their hydrogenation products Be SEES or SEPS. In addition, the binders can still Crosslinkers, adhesion promoters, toughening resins ("tackifiers"), Plasticizers and other auxiliaries and additives such. B. low molecular weight Contain oligomers. To achieve a sufficient drivability and expandability contain these polymeric binders still propellant. Suitable blowing agents are in principle all known Propellant such. B. the "chemical blowing agents" the release gases by decomposition or "physical blowing agents", d. H. expanding hollow spheres. Examples of the former Propellants are azobisisobutyronitrile, azodicarbonamide, di-nitrosopentamethylenetetramine, 4,4'-oxybis (benzenesulfonic acid hydrazide), diphenylsulfone-3,3'-disulfohydrazide, Benzene-1,3-disulfohydrazide, p-toluenesulfonyl semicarbazide. Examples for the physical blowing agents are expandable plastic microbubbles based on polyvinylidene chloride copolymers or acrylonitrile / (meth) acrylate copolymers, as they are z. B. under the name "Dualite" or "Expancel" of the companies Pierce & Stevens or Casco Nobel are commercially available.
Ein weiterer Vorteil ist die Ausstattung des Verbindungsmittels, insbesondere von Verbindungselementen wie beispielsweise Schrauben oder Bolzen für die stoffschlüssige zweite Verbindung mittels der stoffschlüssigen Fügetechnik mit einem Strukturklebstoff. Insbesondere können Gewindebereiche oder andere Verbindungsbereiche oder -glieder solcher Verbindungsmittel mit dem Strukturmaterial bedacht werden. Die mechanische erste Verbindung der Bauelemente wird in diesem Fall durch die eigentliche mechanische Verbindungstechnik des Verbindungsmittels bereitgestellt, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung. Die stoffschlüssige zweite Verbindung erfolgt durch die Aktivierung des Strukturklebstoffes, beispielsweise mittels einer Wärmeeinwirkung durch den Lack-Einbrennprozeß der Karosserielackierung beim Einsatz eines thermisch aktivierbaren Strukturmaterials.One Another advantage is the equipment of the connecting means, in particular of fasteners such as screws or bolts for the cohesive second connection by means of cohesive joining technique with a structural adhesive. In particular, threaded areas or other connection areas or members of such connecting means with the structural material be considered. The mechanical first connection of the components is in this case by the actual mechanical connection technology the connection means provided, for example by means of a Screw connection. The cohesive second compound takes place through the activation of the structural adhesive, for example by means of a heat through the paint-baking process of Body painting when using a thermally activated Structural material.
Ein weiterer Vorteil ist der Einsatz eines Strukturklebstoffs für die stoffschlüssige zweite Verbindung der Bauelemente, welcher zusätzlich eine kraftschlüssige Verbindung bereitstellt. Dabei wird durch den Einsatz des Strukturklebstoffes beispielsweise bereits im nicht aktivierten Zustand des Strukturklebstoffes eine Reibung zwischen den zu verbindenden Bauteilen, beispielsweise den Bauelementen oder den Bauelemente über ein gesondertes Verbindungselement bereitgestellt. Diese Reibung kann insbesondere zu einer Haftkraft führen, so dass durch diese kraftschlüssige Verbindung auf die verbundenen Bauteile Zugkräfte einwirken können, die von der Haftkraft der kraftschlüssigen Verbindung kompensiert werden können, ohne dass sich die Verbindung löst. Durch diese Möglichkeit zur Bereitstellung einer kraftschlüssigen Verbindung durch den Strukturklebstoff kann somit die mechanische erste Verbindung, beispielsweise eine formschlüssige Verbindung, insbesondere bereits vor der Aktivierung des Strukturklebstoffes erhöht werden. Dabei kann einerseits die Wahl des Klebstoffs relevant sein, indem für die stoffschlüssige zweite Verbindung ein Strukturklebstoff, welcher vorzugsweise auf oder an dem Verbindungsmittel vorgesehen ist, ausgewählt wird, welcher beispielsweise klebrig und zäh ist und auf diese Weise bereits im nicht aktivierten Zustand die beiden Bauteile miteinander kraftschlüssig verbindet. Andererseits kann die mit Strukturklebstoff versehene Kontaktfläche für die stoffschlüssige zweite Verbindung relevant sein, da die Haftkraft der kraftschlüssigen Verbindung umso größer ist, je größer die mit Strukturklebstoff versehene Kontaktfläche. Zudem ist der Einsatz eines expandierenden Klebstoffes denkbar, der alternativ oder zusätzlich bei der Expansion zur Bereitstellung der stoffschlüssigen zweiten Verbindung die Reibung zwischen den zu verbindenden Bauteilen erhöht und somit eine größere Haftkraft und eine kombinierte stoff- und kraftschlüssige zweite Verbindung bereitstellt.One Another advantage is the use of a structural adhesive for the cohesive second connection of the components, which in addition a non-positive connection provides. It is through the use of structural adhesive For example, already in the non-activated state of the structural adhesive a friction between the components to be joined, for example the components or the components via a separate Connection element provided. This friction can in particular lead to an adhesive force, so that by this non-positive Connection to the connected components tensile forces act can, by the adhesion of the non-positive Compensation can be compensated without the Connection triggers. By this way of providing a non-positive connection through the structural adhesive Thus, the mechanical first connection, for example a positive connection, especially before the Activation of the structural adhesive can be increased. there On the one hand, the choice of the adhesive can be relevant for the cohesive second compound is a structural adhesive, which is preferably provided on or at the connecting means is selected, which, for example, sticky and is tough and already unactivated in this way Condition the two components together positively combines. On the other hand, the structural adhesive provided with Contact surface for the cohesive second connection be relevant because the adhesion of the non-positive The larger, the larger the connection provided with structural adhesive contact surface. In addition is the use of an expanding adhesive conceivable, the alternative or additionally in the expansion to provide the cohesive second connection the friction between increases the components to be joined and thus a larger Adhesive force and a combined non-positive and non-positive provides second connection.
Ein weiterer Vorteil ist der Einsatz eines Strukturklebstoffes, welcher Dämmungs- und/oder Dämpfungseigenschaften aufweist, um mit der stoffschlüssigen zweiten Verbindung der Bauelemente eine Dämmung und/oder Dämpfung der Baugruppe bereitzustellen. Insbesondere eignet sich diese Auswahl eines Strukturklebstoffes bei Baugruppen mit sich mechanisch bewegenden Teilen oder laufenden Motoren, welche die insbesondere im Fahrzeug- und/oder Karosseriebau zu findenden dünnwandigen Bleche unvermeidbar in Schwingungen versetzen, die vielfach im Hörbereich des menschlichen Ohres liegen. Diese Schwingungen können in Form von Körperschall über das gesamte Fahrzeug bzw. die Maschine oder das Gerät fortgeleitet und können an entfernten Stellen in die Luft als störender Schall abgestrahlt werden.Another advantage is the use of a structural adhesive, which has damping and / or damping properties in order to provide insulation and / or damping of the assembly with the cohesive second connection of the components. In particular, this selection of a structural adhesive is suitable for assemblies with mechanically moving parts or running motors, which inevitably set the particular in vehicle and / or body construction to find thin-walled sheets in vibrations, which are often in the audible range of the human ear. These vibrations can take the form of Structure-borne noise propagated over the entire vehicle or the machine or the device and can be emitted at remote locations in the air as a disturbing sound.
Der
auf diesem Arbeitsgebiet tätige Fachmann unterscheidet
strikt zwischen einer Schalldämpfung und Schalldämmung.
Bei der Schalldämpfung wird die akustische Schwingungsenergie
in andere Energieformen wie z. B. Wärme umgewandelt. Bei
der Schalldämmung wird der Durchgang von longitudinalen
Schwingungen (Schall) durch eine Barriere gemindert. Dies geschieht
z. B. auch durch Reflektion des Schalls. Vorzugsweise wird der Strukturklebstoff
dem zu erwartenden Anwendungsfall angepasst und kann entweder schalldämpfend
oder schalldämmend wirken oder auch beide Eigenschaften
zugleich aufweisen. Insbesondere eignet sich als derartiger Strukturklebstoff
der Einsatz eines Strukturmaterials, wie es in der internationalen
Patentanmeldung
Ein weiterer Vorteil ist der Einsatz eines Strukturklebstoffs aus einem thermisch aushärtenden Strukturmaterial. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen expandierbaren Strukturklebstoff. So können durch die stoffschlüssige zweite Verbindung, insbesondere bei geeigneter geometrischer Anordnung der Bauelemente auch Bereiche verbunden werden, die im Montageverlauf noch zugänglich bleiben müssen.One Another advantage is the use of a structural adhesive from a thermosetting structural material. Preferably this is an expandable structural adhesive. So can by the cohesive second connection, in particular with suitable geometric arrangement of the components also areas be connected, which remain accessible during the assembly process have to.
Beim Einsatz eines thermisch aushärtenden Strukturklebstoffes ist es weiterhin von Vorteil, dass zur Aushärtung des thermisch aushärtenden Strukturmaterials die Prozesswärme von anderen Prozessschritten insbesondere im Fahrzeug- und/oder Karosseriebau zum Einsatz kommt, um die Bauelemente stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Die Aktivierung und/oder Expansion des expansionsfähigen Materials kann vorzugsweise unter Ausnutzung der Prozesswärme eines KTL-Ofens zur Aushärtung der kathodischen Tauchlackierung beispielsweise einer Kraftfahrzeugskarosserie erfolgen. Selbstverständlich ist auch eine gesonderte Einwirkung von Wärme zur Expansion des aktivierbaren und/oder expansionsfähigen Materials denkbar.At the Use of a thermosetting structural adhesive It is also advantageous that the curing of the thermal hardening structural material the process heat from other process steps, in particular in vehicle and / or body construction is used to the components cohesively with each other connect to. The activation and / or expansion of the expandable Materials can preferably be made by utilizing the process heat a KTL furnace for curing the cathodic dip coating for example, a motor vehicle body done. Of course is also a separate effect of heat for expansion of the activatable and / or expandable material conceivable.
Ein weiterer Vorteil ist der Einsatz eines mehrkomponentigen Strukturklebstoffs. Vorzugsweise werden die beiden Komponenten bei der mechanischen ersten Verbindung über eine mechanische Verbindungstechnik miteinander vermischt, was zu einer Aktivierung und Abbindung des Strukturklebstoffes und somit zu der stoffschlüssigen zweiten Verbindung der Bauelemente über eine stoffschlüssige Fügetechnik führt. Weitere Prozessschritte zur Aktivierung des Strukturklebstoffes wären in diesem Fall nicht notwendig. Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz eines Strukturklebstoffes erwiesen, dessen Abbindezeit beispielsweise bei Raumtemperatur im Bereich von 20 Minuten bis 90 Minuten liegt. Dies ermöglicht eine Korrektur der Lage der zu verbindenden Bauelemente zueinander, indem beispielsweise die mechanische erste Verbindung gelöst wird. Die endgültige Verbindung der Bauelemente durch die stoffschlüssige zweite Verbindung erfolgt erst nach der Abbindung des Strukturklebstoffes.One Another advantage is the use of a multi-component structural adhesive. Preferably, the two components in the mechanical first connection via a mechanical connection technology mixed together, resulting in activation and ligation of the Structural adhesive and thus to the cohesive second compound of the components via a cohesive joining technique leads. Further process steps for activating the structural adhesive would not be necessary in this case. As a particularly advantageous has proven the use of a structural adhesive whose Setting time, for example, at room temperature in the range of 20 Minutes to 90 minutes. This allows a correction the position of the components to be connected to each other by, for example, the mechanical first connection is released. The final Connection of the components by the cohesive second Connection takes place only after the setting of the structural adhesive.
Ein weiterer Vorteil ist die der Einsatz einer Kontaktfläche der stoffschlüssigen zweiten Verbindung, welche die stoffschlüssige zweite Verbindung zwischen den Bauelementen bereitstellt, welche zumindest so groß ist, wie die Kontaktfläche der me chanischen ersten Verbindung, welche die mechanische erste Verbindung zwischen den Bauelementen bereitstellt. Vorzugsweise deckt sich die Kontaktfläche der stoffschlüssigen zweiten Verbindung mit der Kontaktfläche der mechanischen ersten Verbindung. Insbesondere bei dem Einsatz eines Klebstoffes für die stoffschlüssige zweite Verbindung kann so eine Klebstoffschicht zwischen den einzelnen zu verbindenden Bauelementen bereitgestellt werden. So kann beispielsweise eine Abdichtung, eine Dämmung oder eine Dämpfung bereitgestellt werden. Zudem kann insbesondere eine möglicherweise notwendige galvanische Trennung der zu verbindenden Bauelemente gewährleistet werden. Dies ist insbesondere bei dem Einsatz von Strukturklebstoffen für die stoffschlüssige zweite Verbindung umsetzbar. Hier kann beispielsweise ein nicht leitender Strukturklebstoff gewählt werden, der insbesondere eine Isolation der Bauelemente zueinander ermöglichen kann. Auch kann gewährleistet werden, dass durch eine gleich große oder vorzugsweise größere Kontaktfläche der stoffschlüssigen zweiten Verbindung nicht nur eine punktuelle, sondern vielmehr eine flächige Verbindung der Bauelemente erfolgt, so dass beispielsweise auf die Bauelemente einwirkende Kräfte besser übertragen werden können.One Another advantage is the use of a contact surface the cohesive second compound which the cohesive second connection between the components provides which is at least as large as the contact surface of the me chanical first connection, which is the mechanical first connection provides between the components. Preferably coincides the contact surface of the cohesive second Connection with the contact surface of the mechanical first Connection. Especially when using an adhesive for the cohesive second compound can thus be an adhesive layer provided between the individual components to be connected become. For example, a seal, an insulation or attenuation can be provided. In addition, in particular a possibly necessary galvanic separation of the be guaranteed to be connected components. This is especially in the use of structural adhesives for the cohesive second connection can be implemented. Here, for example a non-conductive structural adhesive can be selected, the in particular, allow an isolation of the components to each other can. Also can be guaranteed that by an equal size or preferably larger contact area the cohesive second compound not just a punctual, but rather a surface connection of the components takes place, so that, for example, acting on the components Forces can be transmitted better.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbindungsmittel zum Verbinden von Bauelementen im Fahrzeug- oder Karosseriebau aufweisend Mittel zur Bereitstellung einer mechanischen ersten Verbindung mit den Bauelementen und mit einem Strukturklebstoff zur Bereitstellung einer stoffschlüssigen zweiten Verbindung der Bauelemente.One Another object of the present invention is a connecting means for connecting components in the vehicle or body construction exhibiting Means for providing a mechanical first connection with the components and with a structural adhesive to provide a cohesive second connection of the components.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden von Bauelementen im Fahrzeug- oder Karosseriebau bei dem zunächst zu verbindende Bauelemente bereitgestellt werden. Folgend werden die Bauelemente mittels eines Verbindungsmittels über eine mechanische erste Verbindung mittels einer mechanischen Verbindungstechnik verbunden. Im Anschluss werden die Bauelemente mittels des Verbindungsmittels, welches mit einem Strukturklebstoff ausgerüstet ist, über eine stoffschlüssige Fügetechnik gefügt.Another object of the present invention is a method for connecting components in the vehicle or body construction are provided in the first to be connected components. Subsequently, the components by means of a connecting means via a mechani connected first connection by means of a mechanical connection technology. Subsequently, the components are joined by means of the bonding agent, which is equipped with a structural adhesive, via a cohesive joining technique.
Einige besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.Some particularly preferred embodiments of the invention are intended now be explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen im Einzelnen:It show in detail:
Die in den Figuren dargestellten Baugruppen können insbesondere Bauelemente wie ein Batterieträger, eine Kotflügelaufnahme, eine Achskomponente, ein Stoßstangen-, ein Motorhauben- oder ein Kofferraumhalter, ein Dach oder ein Dach- oder eine Bodenkomponente oder sonstige Anbauteile beinhalten, welche vorzugsweise mit einem zweiten Bauelement, beispielsweise einer Karosserie, einem Space-Frame, einem Rahmen oder Teilen von diesen genannten Bauelementen verbunden werden.The in the figures illustrated assemblies may in particular Components such as a battery carrier, a fender receptacle, an axle component, a bumper, a bonnet or a trunk bracket, a roof, or a roof or floor component or other attachments, which preferably with a second component, for example a body, a space frame, connected to a frame or parts of said components become.
Wie
oberhalb angesprochen wirken auf die Bauelemente
Zudem
kann insbesondere bei einer geeigneten Auswahl des Strukturmaterials
Diese
Kombination aus mechanischer Verbindung der Bauelemente
Die
endgültige Befestigung und Fixierung des ersten Bauelementes
Selbstverständlich
können für die stoffschlüssige zweite
Verbindung
- 11
- Baugruppemodule
- 22
- erstes Bauelementfirst module
- 33
- zweites Bauelementsecond module
- 44
- Verbindungsmittelconnecting means
- 55
- erstes Verbindungsgliedfirst link
- 66
- zweites Verbindungsgliedsecond link
- 77
- Strukturmaterialstructural material
- 88th
- expandiertes Strukturmaterialexpanded structural material
- 99
- mechanische Verbindungmechanical connection
- 1010
- stoffschlüssige Verbindungcohesive connection
- 1111
- Montagerichtungmounting direction
- 1212
- Kopfteilheadboard
- 1313
- Auflageflächebearing surface
- 1414
- erste Öffnungfirst opening
- 1515
- zweite Öffnungsecond opening
- 1616
- mehrkomponentiges Strukturmaterialmulticomponent structural material
- 1717
- erste Komponentefirst component
- 1818
- zweite Komponentesecond component
- 1919
- Außengewindeexternal thread
- 2020
- Innengewindeinner thread
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 4936409 A [0004] US 4936409A [0004]
- - EP 2007/008141 [0024] - EP 2007/008141 [0024]
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