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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung eines Kunststoffteils, insbesondere eines Faserverbund-Kunststoffteils, an einem Rohbauteil eines Kraftwagens.
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Im Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen kommt es seit einigen Jahren verstärkt zur Anwendung von Kunststoffteilen. Insbesondere Faserverbund-Kunststoffteile finden dabei breite Anwendung, da sie einerseits äußerst gewichtsgünstig und andererseits – in Vergleich zu Metallbauteilen – hinreichend stabil sind.
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Insbesondere die Befestigung solcher Kunststoffteile an Rohbauteilen von Kraftwagen unter Vermittlung von Schraubverbindungselementen wirft jedoch die Problematik auf, dass das Anzugsmoment bzw. die Vorspannkraft der jeweiligen Schraubverbindung durch das Kunststoffteil beschränkt ist. Außerdem ist eine entsprechende Krafteinleitung im Bereich einer Lochleibung des jeweiligen Schraubverbindungselements kritisch, und zwar insbesondere bei Faserverbund-Kunststoffteilen mit unidirektionalem Lagenaufbau. Zudem kann es im Bereich der jeweiligen Schraubverbindung zu Setzerscheinungen zwischen dem Kunststoffteil und dem Rohbauteil kommen, so dass bisher erhebliche Maßnahmen erforderlich sind, um eine hinreichend stabile Befestigungsanordnung der beiden Bauteile zu erreichen. Außerdem sind bislang erhebliche Maßnahmen für den Korrosionsschutz erforderlich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich eine verbesserte Verbindung des Kunststoffteils und des Rohbauteils realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich eine verbesserte Verbindung des Kunststoffteils und des Rohbauteils ergibt, ist erfindungsgemäß zumindest ein über wenigstens eine Klebeverbindung mit dem Kunststoffteil verbundener Adapter vorgesehen, der an dem Rohbauteil mittels wenigstens eines Schraubverbindungselements festgelegt ist, durch dessen Vorspannkraft zumindest im Wesentlichen lediglich der Adapter beaufschlagt ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, im Bereich des Schraubverbindungselements einen entsprechenden Adapter vorzusehen, welcher die Vorspannkraft des Schraubverbindungselements zur Festlegung des Adapters am Rohbauteil aufnimmt. Der besondere Vorteil hierbei ist es, dass somit die Vorspannkraft bzw. das korrespondierende Anzugsmoment der Schraubverbindung nicht auf das Kunststoffteil wirkt, sondern vielmehr auf den Adapter. Das Kunststoffteil hingegen ist über die wenigstens eine Klebeverbindung mit dem Adapter verbunden, so dass keine unmittelbare Kraftbeaufschlagung durch das Schraubverbindungselement gegeben ist. Dies hat insbesondere Vorteile bei Faserverbund-Kunststoffteilen, da beispielsweise keine Krafteinleitung im Bereich einer Lochleibung der Öffnung für das Schraubverbindungselement erfolgt und auch keine Setzerscheinungen im Bereich des Kunststoffteils möglich sind, welche auf die Vorspannkraft der Schraubverbindung zurückzuführen wäre. Ein weiterer Vorteil ist es, dass durch den Einsatz eines solchen Adapters die Gefahr einer Korrosion zwischen dem Kunststoffteil und dem Rohbauteil erheblich reduziert werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn der Adapter ein Hülsenelement für das Schraubverbindungselement aufweist, welches einen Abstand zu dem Kunststoffteil aufweist. Somit ist kein Kontakt zwischen dem Kunststoffteil und dem Hülsenelement des Adapters gegeben, so dass in diesem Bereich keine Korrosion entstehen kann.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Adapter wenigstens ein Plattenelement aufweist, welches mit dem Kunststoffteil verklebt ist. Dieses Plattenelement kann bevorzugterweise senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Hülsenelements verlaufen, so dass sich eine entsprechende Verklebung in einer Schubebene zur Kraftrichtung der Vorspannkraft ergibt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das wenigstens eine Plattenelement unter Ausbildung einer Pressverbindung mit dem Hülsenelement verbunden ist. Dies ergibt ein besonders einfach gestaltetes Plattenelement. Alternativ hierzu kann das Plattenelement und das Hülsenelement auch einstückig ausgebildet sein, um somit einen einstückigen Adapter zu schaffen.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, in das Plattenelement zwischen dem Hülsenelement und dem Rohbauteil verspannt ist. Dieser hat insbesondere den Vorteil eines optimierten Toleranzkonzeptes, so dass einerseits eine günstige Festlegung des Hülsenelements des Adapters erzielt wird und andererseits das Kunststoffteil besonders günstig über die jeweiligen Clipverbindungen mit dem entsprechenden Plattenelement des Adapters verbunden werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische Schnittansicht auf eine Befestigungsanordnung eines Faserverbund-Kunststoffteils an einem Rohbauteil eines Kraftwagens, mit einem Adapter, der ein Hülsenelement sowie zwei voneinander beabstandete Plattenelemente umfasst, welche über jeweilige Klebeverbindungen mit dem Kunststoffteil verbunden sind, wobei das Hülsenteil des Adapters von einem Schraubverbindungselement durchsetzt ist, über welches der Adapter an dem Rohbauteil verschraubt ist, und wobei durch die Vorspannkraft der Schraubverbindung zumindest im Wesentlichen lediglich der Adapter beaufschlagt ist;
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2 eine schematische Schnittansicht durch die Befestigungsanordnung des Faserverbund-Kunststoffteils an dem Rohbauteil analog zu 1, wobei im Unterschied zu 1 ein Adapter eingesetzt ist, welcher neben dem Hülsenelement lediglich ein Plattenelement umfasst, über welches das Kunststoffteil unter Vermittlung einer Klebeverbindung mit dem Adapter verbunden ist;
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3 jeweilige Schnittansichten zur Verdeutlichung einer alternativen Ausgestaltung des in 2 eingesetzten Adapterelements; und in
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4 jeweilige Schnittansichten zur Verdeutlichung einer alternativen Ausgestaltung des in 1 eingesetzten Adapterelements.
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In 1 ist in einer schematischen Schnittansicht eine Befestigungsanordnung eines Faserverbund-Kunststoffteils 10 in Form einer Strebe an einem Rohbauteil 12 einer Karosserie eines Kraftwagens dargestellt. Neben dem Kunststoffteil 10 und dem Rohbauteil 12 umfasst die Befestigungsanordnung wenigstens einen Adapter 14, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrteilig gestaltet ist.
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Der Adapter 14 umfasst hierbei ein Hülsenelement 16, welches von einem im Weiteren noch näher erläutertem Schraubverbindungselement 18 zentral über eine Durchgangsöffnung 20 durchsetzt ist. Mit seinem freien Ende ist das Schraubverbindungselement 18 dabei in das Rohbauteil 12 eingeschraubt. Auf der dem freien Ende abgewandten Seite umfasst das Schraubverbindungselement 18 einen Kopf 22, welcher sich lediglich auf der korrespondierenden Stirnseite des Hülsenelements 16 abstützt.
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Neben dem Hülsenelement 16 umfasst der Adapter 14 vorliegend zwei Plattenelemente 24 und 26, welche jeweils unter Ausbildung einer Pressverbindung an einer jeweiligen Kontaktstelle 28 mit dem Hülsenelement 16 verbunden sind.
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Das Kunststoffteil 10, welches vorliegend ebenfalls als Platte ausgebildet ist, weist eine Durchgangsöffnung 30 für das Hülsenelement 16 des Adapters 14 auf. Dabei ist die Durchgangsöffnung 30 im Durchmesser größer ausgebildet als der Durchmesser des Hülsenelements 16, so dass dieses einen Abstand a zum Kunststoffteil 10 aufweist. Mit anderen Worten gibt es vorliegend keinen direkten Kontakt zwischen dem Hülsenelement 16 und dem Kunststoffteil 10.
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Des Weiteren ist erkennbar, dass das plattenartige Kunststoffteil 10 sandwichartig zwischen den beiden Plattenelementen 24 und 26 des Adapters 14 angeordnet ist. Dabei ist eine jeweilige Klebeverbindung 32 zwischen dem Kunststoffteil 10 und dem korrespondierenden Plattenelement 24 vorgesehen.
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Insgesamt ist somit erkennbar, dass der Adapter 14 mit dem Kunststoffteil 10 über die beiden Klebeverbindungen 32 des entsprechenden jeweiligen Plattenelements 24 bzw. 26 verbunden ist. Die Festlegung des Adapters 14 und somit auch des Kunststoffteils 10 an dem Rohbauteil 12 erfolgt über das Schraubverbindungselement 18, wobei eine durch das entsprechende Anzugsmoment erzeugte und durch den Pfeil F dargestellte Vorspannkraft der Schraubverbindung zumindest im Wesentlichen lediglich den Adapter 14 beaufschlagt. Da nämlich der Kopf 22 des Schraubverbindungselements 18 nur auf der Stirnseite des Hülsenelements 16 aufliegt, jedoch nicht mit dem Plattenelement 26 in Kontakt steht, wird vorliegend keinerlei Kraftanteil der Vorspannkraft F der Schraubverbindung des Schraubverbindungselements 18 in das Kunststoffteil 10 eingeleitet. Die Vorspannkraft F gelangt somit über die Schraubverbindung 18 und das Hülsenelement 16 in den Rohbau, wobei das Kunststoffteil 10 nicht gepresst wird. Eine Betriebskraft B des Rohbaus, genauer gesagt des Rohbauteils 10, gelangt über das Hülsenelement 16 und die Pressverbindung auf das jeweilige Plattenelement 24, 26 und von dort aus über die jeweiligen Klebeverbindungen 32 zum Kunststoffteil 10.
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Die Ausführungsform gemäß 2 zeigt prinzipiell dieselbe Befestigungsanordnung wie 1, wobei jedoch ein alternativ gestalteter Adapter 14 vorgesehen ist. Dieser unterscheidet sich von demjenigen gemäß 1 insbesondere dadurch, dass lediglich ein Plattenelement 24 unter Ausbildung der entsprechenden Pressverbindung im Bereich der Kontaktstelle 28 mit dem Hülsenelement 16 verbunden ist. Demzufolge existiert vorliegend nur eine Klebeverbindung 32 zwischen dem Kunststoffteil 10 und dem Adapter 14.
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In 3 ist in einer jeweiligen Schnittansicht die alternative Gestaltung des Adapters gemäß 2 schematisch erläutert. Insbesondere soll dabei erläutert werden, dass anstelle des auf das Hülsenelement 16 aufgepressten Plattenelements 24 auch ein einstückiger Adapter 14 verwendet werden kann, bei welchem das Plattenelement 24 und das Hülsenelement 16 als Bauteil ausgebildet sind.
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Schließlich zeigt 4 neben den in 1 eingesetzten Adapter 14 in einer symbolisch angedeuteten alternativen Ausgestaltung einen Adapter 14, bei welchem das Hülsenelement 16 auf das dem Rohbauteil 12 zugewandte Plattenelement 24 aufgesetzt ist. Das dem Rohbauteil 12 abgewandte Plattenelement 26 ist hingegen unter der bereits beschriebenen Ausbildung einer Pressverbindung mit dem Hülsenelement 16 verbunden. Das Plattenelement 14 ist bei dieser Ausgestaltung des Adapters 12 zwischen dem Hülsenelement 16 und dem Rohbauteil 12 einklemmbar, wenn die Schraubverbindung mit dem Schraubverbindungselement 18 angezogen und mit der Vorspannkraft F beaufschlagt wird. Somit kann vorliegend auf eine Pressverbindung oder eine andersartige Verbindung zwischen den Plattenelement 24 und dem Hülsenelement 16 verzichtet werden.
