DE102011079483A1

DE102011079483A1 - Bauteilverbindung sowie Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile

Info

Publication number: DE102011079483A1
Application number: DE102011079483A
Authority: DE
Inventors: Johann Niekerk; Maik Hammer; Michael Ahlers
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-01-24
Also published as: EP2734738B1; US20140201959A1; CN103502656A; WO2013010714A1; CN103502656B; EP2734738A1; US9382928B2

Abstract

Bauteilverbindung mit einem ersten Bauteil, von dem ein männliches Fixierelement absteht, das mittels eines auf das männliche Fixierelement aufgesteckten, hülsen- oder kappenartigen Clipelements reibschlüssig mit einem zweiten Bauteil verbunden ist, wobei das auf das männliche Fixierelement aufgesteckte Clipelement zwischen das männliche Fixierelement und ein an oder in dem zweiten Bauteil vorgesehenes weibliches Fixierelement eingeklemmt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauteilverbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 2.
Aus der WO 2011/029501 A1 , die ebenfalls von der Anmelderin eingereicht wurde, ist ein Verfahren zum losen Vorfixieren zweier fest miteinander zu verbindender Bauteile bekannt, wobei ein erstes der beiden Bauteile ein davon abstehendes erstes Formschlusselement und ein zweites der beiden Bauteile ein mit dem ersten Formschlusselement zusammenwirkendes zweites Formschlusselement aufweist. Die beiden Bauteile werden so aneinandergesetzt, dass die beiden Formschlusselemente ineinandergreifen. Bei dem ersten Formschlusselement kann es sich um eine auf das erste Bauteil aufgeschweißte Kugel handeln.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bauteilverbindung sowie ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile zu schaffen, die bzw. das insbesondere für eine Mischbauweise, d. h. für die Verbindung zweier Bauteile, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Bauteilverbindung mit einem ersten Bauteil, von dem ein männliches Fixierelement absteht, und einem zweiten Bauteil, welches ein weibliches Fixierelement aufweist, das zur Aufnahme des am ersten Bauteil vorgesehenen männlichen Fixierelements vorgesehen ist.
Im Unterschied zu der eingangs erwähnten WO 2001/029501 A1 wirken die Fixierelemente der vorliegenden Erfindung nicht unmittelbar zusammen. Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht in einem „hülsen- oder kappenartigen Clipelement”, welches auf das männliche Fixierelement aufgesteckt ist. Das auf das männliche Fixierelement aufgesteckte Clipelement ist, wenn die beiden Bauteile miteinander verbunden bzw. zusammengesteckt sind, zwischen das männliche Fixierelement und das an oder in dem zweiten Bauteil vorgesehene weibliche Fixierelement eingeklemmt. Eine Innenseite des Clipelements liegt also an einer Außenseite des männlichen Fixierelements an. Eine Außenseite des Clipelements hegt an einer Innenseite des weiblichen Fixierelements an. Über das hülsen- oder kappenartige Clipelement ist das an dem ersten Bauteil vorgesehene männliche Fixierelement somit reibschlüssig und/oder formschlüssig mit dem zweiten Bauteil verbunden.
Ein wesentlicher, hier sich hieraus ergebender Vorteil ist darin zu sehen, dass das Clipelement so gestaltet sein kann, dass das zweite Bauteil das erste Bauteil bzw. das daran vorgesehene männliche Fixierelement nicht berührt bzw. nicht kontaktiert. Insbesondere wenn die beiden Bauteile aus unterschiedlichen Materialien bestehen, kann dadurch das Risiko von Kontaktkorrosion verringert werden. Vorzugsweise sollte das Clipelement dann aus einem elektrisch nicht oder schlecht leitenden Material, wie z. B. Kunststoff, bestehen.
Um eine hinreichende Klemmkraft zu erreichen, sollte das Clipelement ein Übermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement aufweisen. Sofern die Bauteile über die beiden Fixierelemente unverschieblich miteinander verbunden sein sollen, sollte das Clipelement in mindestens 2 Richtungen, die jeweils quer zu einer Einführrichtung, in der das männliche Fixierelement in das weibliche Fixierelement eingeführt wird, ein Übermaß aufweisen. Dies kann insbesondere durch kreisrunde Fixierelemente erreicht. Alternativ dazu könnte das weibliche Fixierelement auch als Langloch ausgeführt sein, was eine Relativverschiebung der beiden Bauteile in einer Längsrichtung des Langlochs ermöglicht, in Richtungen quer zur Längsrichtung des Langlochs die beiden Bauteile hingegen relativ zueinander fixiert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist an einem Außenumfang des Clipelements eine „Profilierung” vorgesehen. Die Profilierung kann z. B. in der Art einer Rändelung oder zahnartig oder in anderer Weise ausgebildet sein. Durch eine derartige Profilierung verbessert sich das Klemmvermögen des Clipelements in bzw. an dem weiblichen Fixierelement.
Vorzugsweise sollte das Clipelement, wenn es auf das erste Fixierelement aufgesteckt ist, das erste Fixierelement formschlüssig hintergreifen, so dass sich eine gewisse „Selbsthemmung” gegen unbeabsichtigtes Abziehen des Clipelements von dem männlichen Fixierelement ergibt.
Um ein Einführen bzw. Einstecken des auf das männliche Fixierelement des ersten Bauteils aufgesteckt Clipelement in das weibliche Fixierelement zu ermöglichen, sollte das Clipelement ein gewisses elastisches, zumindest aber ein gewisses plastisches Verformungsvermögen haben. Es kann vorgesehen sein, dass das Clipelement beim Einführen in das weibliche Fixierelement zumindest in einem Außenbereich elastisch und/oder plastisch verformt wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das weibliche Fixierelement des zweiten Bauteils das Clipelement formschlüssig hintergreift, sich mit diesem verhakt oder daran einrastet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Clipelement, sofern es kappenartig ausgebildet ist, so gestaltet ist, dass es das männliche Fixierelement vollständig überdeckt und unmittelbar bis an eine dem zweiten Bauteil zugewandte Seite des ersten Bauteils heranreicht bzw. an dieser Seite anliegt. Mit einem derartig gestalteten Clipelement kann zuverlässig verhindert werden, dass das zweite Bauteil das männliche Fixierelement berührt.
Das männliche Fixierelement ist vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich einer Einführrichtung, in der es in das weibliche Fixierelement eingeführt wird, gestaltet. Das männliche Fixierelement kann insbesondere ganz oder teilweise die Form einer Kugel oder ganz oder teilweise eine kugelähnliche Form haben. Es kann z. B. als Kugelkalotte ausgebildet sein.
Das männliche Fixierelement kann z. B. stoffschlüssig oder in anderer Weise mit dem ersten Bauteil verbunden werden. Es kann z. B. auf das erste Bauteil aufgeschweißt werden. In Betracht kommen verschiedene Schweißverfahren, insbesondere aber Laserschweißen.
Wie bereits angedeutet, können die beiden Bauteile aus demselben Material oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Bei einem der beiden Bauteile, z. B. bei dem ersten Bauteil, kann es sich beispielsweise um elf Metallbauteil, wie z. B. ein Blechbauteil handeln. In Betracht kommen insbesondere Stahl- oder Aluminiumbauteile, wie sie z. B. im Fahrzeugkarosseriebau eingesetzt werden. Das männliche Fixierelement kann aus dem selben Material bestehen wie das erste Bauteil, z. B. aus Stahl oder aus Aluminium.
Das zweite Bauteil kann aus einem anderen Material hergestellt sein, z. B. aus Kunststoff. Die Erfindung ist insbesondere für „Mischverbindungen” geeignet, z. B. Metall-Kunststoff-Verbindungen, zwei unterschiedliche Metalle, zwei unterschiedliche Kunststoffe etc. Sofern eines der beiden Bauteile aus Kunststoff besteht, kann es sich insbesondere um ein faserverstärktes Kunststoffbauteil handeln. In Betracht kommen insbesondere Kunststoffbauteile, deren Matrix Karbon- oder Glasfaserelemente enthält. Die Fasern können fein dispergiert im Kunststoff enthalten sein oder z. B. in der Form eines Geleges, einer Matte, eines Gewebes, eines Gestricks o. ä.
Die erfindungsgemäße Bauteilverbindung kann zum „Vorfixieren” zweier über mindestens eine weitere Bauteilverbindung miteinander zu verbindende Bauteile verwendet werden. Zwei miteinander zu verschweißende Bauteile können z. B. durch die erfindungsgemäße Bauteilverbindung relativ zu einander vorfixiert und anschließend stoffschlüssig, z. B. durch Verschweißen, Verkleben oder in anderer Weise (dauerhaft) miteinander verbunden werden.
Eingesetzt werden kann die Erfindung insbesondere im Fahrzeugkarosseriebau. Bei dem ersten und/oder dem zweiten Bauteil kann es sich z. B. um ein Fahrzeugbauteil, insbesondere um ein Karosseriebauteil handeln. Ausdrücklich erwähnt sei jedoch, dass die Erfindung auch in ganz anderen technischen Gebieten sehr vielfältig einsetzbar ist.
Zusammenfassend werden mit der Erfindung insbesondere folgende Vorteile erreicht:

• Die Erfindung ermöglicht ein „kaltes”, sauberes Verbinden zweier Bauteile.
• Das Clipelement als „Isolator” genutzt werden kann, was eine elektrolytische bzw. galvanische Trennung der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile ermöglicht.
• Das Verbinden der Bauteile ist technisch vergleichsweise einfach und daher gut automatisierbar.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1–4 einzelne Schritte zum Verbinden zweier Bauteile
1 zeigt ein erstes flächiges Bauteil 1, an dem ein männliches Fixierelement 2, das hier als Kugel ausgebildet ist, befestigt ist. Die Kugel 2 kann stoffschlüssig, z. B. durch Verschweißen mit dem ersten Bauteil 1 verbunden sein. Bei dem ersten Bauteil 1 kann es sich beispielsweise um ein Metallblech und bei der Kugel um eine aus demselben oder aus einem anderen Material bestehende Metallkugel handeln.
Wie in 2 dargestellt ist, wird auf die Kugel 2 ein kappenartiges Clipelement 3 aufgesteckt. Das Clipelement 3 kann z. B. aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Es muss eine hinreichende Elastizität aufweisen, so dass es auf die Kugel 2 aufgesteckt werden kann. Wie aus 2 ersichtlich ist, hintergreift das Clipelement 3 im aufgesteckten Zustand die Kugel 2, was einem unbeabsichtigten Abziehen bzw. einem selbsttätigen Herunterrutschen des Clipelements 3 von der Kugel 2 entgegenwirkt.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist an einem Außenumfang des Clipelements 3 eine umlaufende, zahnartige Profilierung 4 vorgesehen. Die Profilierung muss sich nicht notwendigerweise über den gesamten Außenumfang des Clipelements 3 erstrecken. Sie kann auch nur in bestimmten Bereichen oder abschnittsweise vorgesehen sein.
Anschließend kann ein zweites Bauteil 5, welches ein in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als kreisrundes Loch 6 ausgebildetes, weibliches Fixierelement aufweist, in einer Einführrichtung 7 auf das auf die Kugel 2 aufgesteckte Clipelement 3 aufgeclipst werden.
Da das Clipelement 3 in Richtungen, die senkrecht zur Einführrichtung 7 sind, ein gewisses Übermaß in Bezug auf den Innendurchmesser des Lochs 6 aufweist, ergibt sich beim Zusammenstecken der beiden Bauteile 1, 5 eine Klemmkraft zwischen dem Clipelement 3 und dem Innenumfang des Lochs 6, wodurch die beiden Bauteile 1, 5 aneinandergeklemmt werden.
Wie in 3 angedeutet ist, können die beiden Bauteile 1, 5 zusätzlich über eine Kleberschicht 8 miteinander verklebt werden. Alternativ zu einer Klebeverbindung können die beiden Bauteile 1, 5 auch in anderer Weise dauerhaft fest miteinander verbunden werden, z. B. durch Verschweißen, insbesondere Remote-Laserschweißen, durch Verschrauben, Vernieten oder in anderer Weise.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/029501 A1 [0002]
WO 2001/029501 A1 [0006]

Claims

Bauteilverbindung mit einem ersten Bauteil (1), von dem ein männliches Fixierelement (2) absteht, das mittels eines auf das männliche Fixierelement (2) aufgesteckten, hülsen- oder kappenartigen Clipelements (3) reibschlüssig und/oder formschlüssig mit einem zweiten Bauteil (5) verbunden ist, wobei das auf das männliche Fixierelement (2) aufgesteckte Clipelement (3) zwischen das männliche Fixierelement (2) und ein an oder in dem zweiten Bauteil (5) vorgesehenes weibliches Fixierelement (6) eingeklemmt ist.
Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (1, 5), mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Bauteils (1) von dem ein männliches Fixierelement (2) absteht, – Aufbringen, insbesondere Aufstecken oder Aufclipsen eines hülsen- oder kappenartigen Clipelements (3) auf das männliche Fixierelement (2), – Bereitstellen eines zweiten Bauteils (5), das ein weibliches Fixierelement (6) aufweist, welches dazu vorgesehen ist, das Clipelement (3) aufzunehmen, – Verbinden der beiden Bauteile (1, 5), wobei das auf das männliche Fixierelement (2) aufgeclipste Clipelement (3) in das weibliche Fixierelement (6) eingeführt wird, wodurch die beiden Bauteile (1, 5) aneinander geklemmt werden.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Clipelement (3) das männliche Fixierelement (2) formschlüssig hintergreift.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Clipelement (3) quer zu einer Einführrichtung (7) in der das männliche Fixierelement (2) in das weibliche Fixierelement (6) eingeführt wird, ein Übermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement (6) aufweist.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Clipelement (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Außenumfang des Clipelements (3) eine Profilierung (4) vorgesehen ist.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (4) zahnartig ausgebildet ist.
Bauteilverbind bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Clipelement (3) zumindest in einer Außenbereich beim Einführen in das weibliche Fixierelement (6) elastisch und/oder plastisch verformt wird.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Clipelement (3) kappenartig ausgebildet ist und das männliche Fixierelement (2) vollständig überdeckt und unmittelbar bis an eine dem zweiten Bauteil (5) zugewandte Seite des ersten Bauteils (1) heranreicht bzw. an dieser Seite des ersten Bauteils (1) anliegt.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das männliche Fixierelement ganz oder teilweise die Form einer Kugel oder ganz oder teilweise eine kugelähnliche Form hat.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das männliche Fixierelement (2) stoffschlüssig mit dem ersten Bauteil (1) verbunden worden ist.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das männliche Fixierelement (2) mit dem ersten Bauteil (1) verschweißt worden ist, insbesondere durch Laserschweißen.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 5) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) ein Metallbauteil, insbesondere ein Blechbauteil, ist.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil aus Stahl oder Aluminium besteht.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das männliche Fixierelement (2) aus demselben Material besteht wie das erste Bauteil (1).
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil aus Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil Karbon- oder Glasfasern enthält.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 5) zusätzlich stoffschlüssig verbunden werden, insbesondere durch Verschweißen oder Verkleben.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Bauteile ein Fahrzeugbauteil, insbesondere ein Karosseriebauteil, ist.