DE102011109601A1 - Composite component connecting assembly for use during building motor vehicle, connects two composite components, where end portion of hollow profile element of one component is inserted into hollow profile element of another component - Google Patents

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Abstract

The assembly (10) connects two composite components (12, 14), where the components are made of a composite fiber material. One of the components includes a hollow profile element (18) whose outer diameter is smaller than inner diameter of a hollow profile element (20) of the other component. An end portion (22) of the hollow profile element of the former component is inserted into the hollow profile element of the latter component. The hollow profile elements of the components are screwed together. The former component is glued with the latter component by a bonding flange (40). An independent claim is also included for a method for connecting two components.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zweier Bauteile, von welchem wenigstens eines zumindest überwiegend aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zum Verbinden zweier solcher Bauteile.The invention relates to a connection arrangement of two components, of which at least one is at least predominantly formed from a fiber composite material, and a method for connecting two such components.

Auf Grund der hohen strukturellen und funktionellen Integration moderner im Kraftwagenbau verwendeter Bauteile aus Faserverbundkunststoffen, insbesondere bei im resintransfer-molding-Verfahren hergestellten Bauteilen, ist es oftmals problematisch, diese Bauteile zu verbinden und gleichzeitig einen effektiven Toleranzausgleich zu erzielen. Hierzu sind oft aufwändige Verbindungshilfselemente notwendig, die der durch die Verwendung von Verbundwerkstoffen erzielten Gewichtsersparnis wieder nachteilig entgegenwirken. Alternativ hierzu müssen komplexe Interfaces zwischen den zu verbindenden Bauteilen gestaltet werden, was die Entwicklungs- und Herstellungskosten solcher Bauteile nachteilig erhöht.Due to the high structural and functional integration of modern used in motor vehicle components made of fiber reinforced plastics, especially in resintransfer molding process components, it is often problematic to connect these components and at the same time to achieve an effective tolerance compensation. For this, complex auxiliary connection elements are often necessary, which counteract the weight savings achieved by the use of composite materials disadvantageously again. Alternatively, complex interfaces between the components to be joined must be designed, which adversely increases the development and manufacturing costs of such components.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindungsanordnung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche ein besonders einfaches und kostengünstiges Verbinden von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen bei gleichzeitigem Toleranzausgleich ermöglichen.The present invention is therefore based on the object to provide a connection assembly and a method of the type mentioned above, which allow a particularly simple and cost-effective joining of components made of fiber composites with simultaneous tolerance compensation.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.This object is achieved by a connection arrangement having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 5.

Bei einer solchen Verbindungsanordnung zweier Bauteile, von welchem wenigstens eins zumindest überwiegend aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist, weist das erste Bauteil ein Hohlprofilelement auf, dessen Außendurchmesser geringer ist als ein Innendurchmesser eines Hohlprofilelements des zweiten Bauteils. Das Hohlprofilelement des ersten Bauteils ist dabei mit einem Endbereich in das Hohlprofilelement des zweite Bauteils eingesteckt.In such a connection arrangement of two components, of which at least one is formed at least predominantly of a fiber composite material, the first component has a hollow profile element whose outer diameter is smaller than an inner diameter of a hollow profile element of the second component. The hollow profile element of the first component is inserted with an end portion in the hollow profile element of the second component.

Eine derartige Steckverbindung ermöglicht es aufgrund der Durchmesserdifferenz zwischen dem Hohlprofilelementen noch immer, die Bauteile gegeneinander zu verschieben und auszurichten. Hierdurch kann ein besonders einfacher Toleranzausgleich erzielt werden, ohne dass aufwendige Hilfselemente oder komplexe Interfacestrukturen notwendig werden.Such a connector still allows due to the difference in diameter between the hollow profile elements to move the components against each other and align. In this way, a particularly simple tolerance compensation can be achieved without the need for complex auxiliary elements or complex interface structures.

Eine solche Verbindungsanordnung ist daher sowohl in der Entwicklung als auch in der Herstellung besonders kostengünstig.Such a connection arrangement is therefore particularly cost-effective both in development and in production.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hohlprofilelemente der beiden Bauteile miteinander verschraubt. Hierdurch kann nach dem Ausrichten der Bauteile gegeneinander, wodurch der gewünschte Toleranzausgleich geschaffen wird, eine Fixierung der beiden Bauteile aneinander erzielt werden, so dass die eingestellte Sollposition zuverlässig gehalten wird.In a preferred embodiment of the invention, the hollow profile elements of the two components are screwed together. In this way, after aligning the components against each other, whereby the desired tolerance compensation is created, a fixation of the two components are achieved together, so that the set target position is reliably maintained.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens eines der Bauteile eine Klebeflansch auf, mittels welchem es mit den anderen Bauteilen verklebt ist. Hierdurch kann eine alternative oder auch zusätzliche Sicherung und Fixierung der Bauteile gegeneinander erzielt werden.In a further embodiment of the invention, at least one of the components on an adhesive flange, by means of which it is glued to the other components. In this way, an alternative or additional backup and fixation of the components can be achieved against each other.

Vorzugsweise erstrecken sich die Hohlprofilelemente über einen wesentlichen Längenbereich der jeweils zugeordneten Bauteile. Hierdurch erhalten die Hohlprofilelemente eine zusätzliche Funktion. Sie dienen nun nicht mehr nur der Fixierung der Bauteile gegeneinander und den Toleranzausgleich, sondern wirken gleichzeitig als Versteifungs- bzw. Verstärkungselement für die Bauteile und können beispielsweise Trägerfunktionen oder dergleichen übernehmen und beispielsweise im Kraftwagenbau in das Tragwerk der gesamten Karosserie integriert werden.Preferably, the hollow profile elements extend over a substantial length range of the respectively associated components. This gives the hollow profile elements an additional function. They no longer serve only to fix the components against each other and the tolerance compensation, but at the same time act as a stiffening or reinforcing element for the components and can take over, for example, carrier functions or the like and integrated, for example in the motor vehicle in the structure of the entire body.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile, von welchen wenigstens eines zumindest überwiegend aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist, wobei ein Hohlprofilelement des ersten Bauteils mit einem Endbereich in ein Hohlprofilelement des zweiten Bauteils eingesteckt wird, eine vorgegebene Relativlage der Bauteile zueinander eingestellt wird und die Bauteile schließlich im Bereich der Hohlprofilelemente gegeneinander fixiert werden.The invention further relates to a method for connecting two components, of which at least one is formed at least predominantly of a fiber composite material, wherein a hollow profile element of the first component is inserted with an end portion in a hollow profile element of the second component, a predetermined relative position of the components is set to each other and the components are finally fixed in the area of the hollow profile elements against each other.

Wie bereits anhand der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung geschildert, kann auf diese Art eine einfache und zuverlässige Verbindung der Bauteile mit gleichzeitigen Toleranzausgleich erzielt werden, ohne das aufwendig gestaltete Hilfselemente oder Schnittstellen vorgesehen werden müssen.As already described with reference to the connection arrangement according to the invention, a simple and reliable connection of the components with simultaneous tolerance compensation can be achieved in this way, without the elaborately designed auxiliary elements or interfaces must be provided.

Vorzugsweise werden die Bauteile durch Verschrauben gegeneinander fixiert, um so auf einfache und reversibel lösbare Art und Weise die eingestellte Sollrelativlage der Bauteile fest zu halten.Preferably, the components are fixed by screwing against each other, so as to hold in a simple and reversibly releasable manner the set desired relative position of the components.

Alternativ oder zusätzlich können die Bauteile im Bereich eines Klebeflansches verklebt werden, um eine weiter verbesserte Sicherung zu erzielen.Alternatively or additionally, the components can be glued in the region of an adhesive flange in order to achieve a further improved fuse.

Es ist besonders zweckmäßig, hierzu einen Expansionsklebstoff zu verwenden, also einen Klebstoff, der sich während des Aushärteprozesses im Volumen ausdehnt. Dies kann den Toleranzausgleich weiter unterstützen, in dem beispielsweise Spalten oder ähnliches durch die Expansion des Klebstoffes geführt werden.It is particularly expedient to use an expansion adhesive for this purpose, ie an adhesive that expands in volume during the curing process. This can further support the tolerance compensation, in which, for example, gaps or the like are guided by the expansion of the adhesive.

Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung während ihrer Herstellung; und 1 a schematic representation of an embodiment of a connecting assembly according to the invention during its manufacture; and

2 eine schematische Seitenansicht der Verbindungsanordnung gemäß 1 im fixierten Zustand. 2 a schematic side view of the connection arrangement according to 1 in the fixed state.

Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbindungsanordnung zweier Faserverbundbauteile 12, 14 wird in Form einer Steckverbindung erzeugt. Das erste Faserverbundbauteil 12 weist Aufnahmetaschen 16 für sich über einen überwiegenden Teil des Faserverbundbauteils 12 erstreckende Profilelemente 18 auf. Auch am zweiten Faserverbundbauteil 14 sind solche Aufnahmetaschen 16 für entsprechende Profilelemente 20 vorgesehen.One in total with 10 designated connection arrangement of two fiber composite components 12 . 14 is generated in the form of a plug connection. The first fiber composite component 12 has receiving pockets 16 by itself over a predominant part of the fiber composite component 12 extending profile elements 18 on. Also on the second fiber composite component 14 are such receiving bags 16 for corresponding profile elements 20 intended.

Ein Außendurchmesser der Profilelemente 18 ist dabei geringer als ein Innendurchmesser der Profilelemente 20. Durch Einstecken der Endbereiche 22 der Profilelemente 18, die sich über eine Kante 24 des Faserverbundbauteils 12 hinauserstrecken, in die Innenräume 26 der Profilelemente 20 wird die gewünschte Steckverbindung geschaffen. Die Profilelemente 26 sind fest am Faserverbundbauteil 14 fixiert, so dass Durchgangsöffnungen 28 der Profilelemente 20 mit Durchgangsöffnungen 30 der Tasche 16 in Überdeckung stehen. Auch an den überstehenden Enden 22 der Profilelemente 18 sind Durchgangsöffnungen 32 vorgesehen. Bei den Öffnungen 28, 30, 32 kann es sich jeweils um Langlöcher handeln.An outer diameter of the profile elements 18 is less than an inner diameter of the profile elements 20 , By inserting the end areas 22 the profile elements 18 that stretch over an edge 24 of the fiber composite component 12 extend into the interiors 26 the profile elements 20 the desired connector is created. The profile elements 26 are fixed to the fiber composite component 14 fixed so that through holes 28 the profile elements 20 with passage openings 30 the pocket 16 to be covered. Also on the protruding ends 22 the profile elements 18 are through holes 32 intended. At the openings 28 . 30 . 32 each can be long holes.

Werden nun die Endbereiche 22 in die Hohlräume 26 in Richtung des Pfeils 34 eingeschoben, so kommen die Öffnungen 28, 30, 32 in Überdeckung. Auf Grund der Gestaltung der Öffnungen 28, 30, 32 als Langloch sowie des geringeren Außendurchmessers der Profilelemente 18 sind nach dem Einstecken jedoch, wie in 2 gezeigt, noch Verschiebungen entlang der Pfeile 36, 38 möglich. Dies kann zum Toleranzausgleich genutzt werden.Now become the end areas 22 in the cavities 26 in the direction of the arrow 34 pushed in, then come the openings 28 . 30 . 32 in surplus. Due to the design of the openings 28 . 30 . 32 as a slot and the smaller outer diameter of the profile elements 18 are after plugging, however, as in 2 shown, still shifts along the arrows 36 . 38 possible. This can be used for tolerance compensation.

Sind die beiden Faserverbundbauteile 12, 14 in die gewünschten Relativlage gebracht, so können sie durch die Öffnungen 28, 30, 32 mit Schrauben gegeneinander gesichert werden, so dass die gewünschte Einstellung erhalten bleibt. Zur Verbesserung der Fixierung kann am Bauteil 12 zu dem ein Klebeflansch 40 vorgesehen sein, auf welchen zum Verbinden der Bauteile 12, 14 ein Expansionsklebstoff 42 aufgebracht wird. Dieser dehnt sich beim Härten aus und füllt daher den Spalt 44 zwischen den Bauteilen 12, 14 aus, so dass etwaige Toleranzen für die Verklebung keine Rolle spielen. Alternativ zum Verschrauben können die Bauteile 12, 14 auch durch andere Fügeverfahren miteinander verbunden werden. Denkbar sind hier insbesondere mechanische Fügeverfahren wie z. B. Nieten oder Nageln.Are the two fiber composite components 12 . 14 brought into the desired relative position, so they can through the openings 28 . 30 . 32 secured with screws against each other so that the desired setting is maintained. To improve the fixation can on the component 12 to which an adhesive flange 40 be provided on which for connecting the components 12 . 14 an expansion adhesive 42 is applied. This expands when hardened and therefore fills the gap 44 between the components 12 . 14 so that any tolerances for the bond play no role. Alternatively, the components can be screwed together 12 . 14 be connected by other joining methods. Conceivable here are in particular mechanical joining methods such. B. rivets or nailing.

Insgesamt kann so auf einfachste Weise eine Verbindungsanordnung 10 zwischen zwei Faserverbundbauteilen 12, 14 geschaffen werden, bei der während des Fügens problemlos etwaige Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden können.Overall, so in the simplest way a connection arrangement 10 between two fiber composite components 12 . 14 be created in which any component tolerances can be easily compensated during joining.

Claims (8)

Verbindungsanordnung (10) zweier Bauteile (12, 14), von welchen wenigstens eines (12, 14) zumindest überwiegend aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist, wobei das erste Bauteil (12) ein Hohlprofilelement (18) aufweist, dessen Außendurchmesser geringer ist als ein Innendurchmesser eines Hohlprofilelements (20) des zweiten Bauteils (14) und welches mit einem Endbereich (22) in das Hohlprofilelement (20) des zweiten Bauteils (14) eingesteckt ist.Connection arrangement ( 10 ) of two components ( 12 . 14 ), of which at least one ( 12 . 14 ) is formed at least predominantly of a fiber composite material, wherein the first component ( 12 ) a hollow profile element ( 18 ), whose outer diameter is smaller than an inner diameter of a hollow profile element ( 20 ) of the second component ( 14 ) and which with an end region ( 22 ) in the hollow profile element ( 20 ) of the second component ( 14 ) is inserted. Verbindungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofilelemente (18, 20) der beiden Bauteile (12, 14) miteinander verschraubt sind.Connection arrangement ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the hollow profile elements ( 18 . 20 ) of the two components ( 12 . 14 ) are bolted together. Verbindungsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteile (12, 14) einen Klebeflansch (40) aufweist, mittels welchem es mit dem anderen Bauteil (12, 14) verklebt ist.Connection arrangement ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the components ( 12 . 14 ) an adhesive flange ( 40 ), by means of which it is connected to the other component ( 12 . 14 ) is glued. Verbindungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hohlprofilelemente (18, 20) über einen wesentlichen Längenbereich der jeweils zugeordneten Bauteile (12, 14) erstrecken.Connection arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow profile elements ( 18 . 20 ) over a substantial length range of the respective associated components ( 12 . 14 ). Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (12, 14), von welchen wenigstens eines (12, 14) zumindest überwiegend aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist, wobei ein Hohlprofilelement (18) des ersten Bauteils (12) mit einem Endbereich (22) in ein Hohlprofilelement (20) des zweiten Bauteils (14) eingesteckt wird, eine vorgegebene Relativlage der Bauteile (12, 14) zueinander eingestellt wird und die Bauteile (12, 14) im Bereich der Hohlprofilelemente (18, 20) gegeneinander fixiert werden.Method for connecting two components ( 12 . 14 ), of which at least one ( 12 . 14 ) is formed at least predominantly of a fiber composite material, wherein a hollow profile element ( 18 ) of the first component ( 12 ) with an end region ( 22 ) in a hollow profile element ( 20 ) of the second component ( 14 ) is inserted, a predetermined relative position of the components ( 12 . 14 ) and the components ( 12 . 14 ) in the region of the hollow profile elements ( 18 . 20 ) are fixed against each other. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (12, 14) durch Verschrauben gegeneinander fixiert werden.Method according to claim 5, characterized in that the components ( 12 . 14 ) are fixed against each other by screwing. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (12, 14) zusätzlich im Bereich eines Klebeflansches (40) verklebt werden. Method according to claim 5 or 6, characterized in that the components ( 12 . 14 ) additionally in the area of an adhesive flange ( 40 ) are glued. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass zum Verkleben ein Expansionsklebstoff (42) verwendet wird.A method according to claim 7, characterized in that for bonding an expansion adhesive ( 42 ) is used.
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