DE102011112464A1

DE102011112464A1 - Verbindungsanordnung

Info

Publication number: DE102011112464A1
Application number: DE201110112464
Authority: DE
Inventors: Konrad Eipper
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-08-27
Filing date: 2011-08-27
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft Verbindungsanordnung (10) eines ersten Kraftwagenbauteils (14) aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einem zweiten Kraftwagenbauteil (12) aus einem Metall, welche in einem Überlappungsbereich (16) verbunden sind, die Kraftwagenbauteile (12, 14) mittels wenigstens eines Nagels (18) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines ersten Kraftwagenbauteils aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einem zweiten Kraftwagenbauteil aus einem Metall nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus Leichtbauüberlegungen werden im modernen Kraftwagenbau zunehmend Faserverbundkunststoffe eingesetzt. Dies führt zu der Notwendigkeit, in verstärktem Maße hybride Fügeverbindungen, beispielsweise zwischen faserverstärkten Kunststoffen und Metallen zu schaffen. Solche Verbindungen sind in der Regel sehr aufwendig, da meist spezielle Formschlussstrukturen oder ähnliches geschaffen werden müssen, um beispielsweise Steckverbindungen zu ermöglichen. Auch Klebeverbindungen finden vielfältig Anwendung, sind jedoch im Bezug auf Festigkeit und Korrosion nicht immer optimal.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindungsanordnung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zu schaffen, die einfach herzustellen ist und einen zuverlässigen Halt zwischen Faserverbundkunststoffen und Metallen gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei einer derartigen Verbindungsanordnung eines ersten Kraftwagenbauteils aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einem zweiten Kraftwagenbauteil aus einem Metall sind die beiden Bauteile in einem Überlappungsbereich verbunden. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Kraftwagenbauteile mittels wenigstens eines Nagels verbunden sind. Durch das Nageln können Faserverbundkunststoffe besonders einfach an metallischen Strukturen angebunden werden. Der Fügevorgang kann auch bei einseitiger Zugänglichkeit erfolgen. Nagelverbindungen sind besonders haftbar und fest und dabei kostengünstig bei der Herstellung. Üblicherweise ist hierzu kein Vorlochen der zu verbindenden Bauteile notwendig, so dass die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit besonders wenigen Verfahrensschritten erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Überlappungsbereich zumindest ein Verstärkungselement vorgesehen. Mittels eines solchen Verstärkungselements, welches vorzugsweise in Form einer Leiste, Scheibe, Platte oder dergleichen ausgebildet ist, können Setzerscheinungen der Verbindungsanordnung minimiert werden und die Gefahr eines Durchschlagens der Nägel durch die Faserverbundwerkstoffe reduziert werden.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Verstärkungselement auf der einem Kopf des wenigstens einen Nagels zugewandten Seite des Überlappungsbereichs angeordnet, so dass das Verstärkungselement einen Anschlag für den Kopf des Nagels bildet. Dieser kann daher nicht in den Faserverbundkunststoff des ersten Kraftwagenbauteils eindringen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Kraftwagenbauteil als flächiges Bauteil ausgebildet. Solche Bauteile sind besonders gut durch Nageln zu fügen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Boden, einen Radeinbau, einen Heckboden, eine Reserveradmulde, eine Stirnwand oder dergleichen handeln.
Zweckmäßigerweise ist das zweite Kraftwagenbauteil als Hohlprofil ausgebildet, beispielsweise kann die Verbindungsanordnung einen Schweller, einen anderen Längsträger, einen Querträger oder dergleichen des Kraftwagens umfassen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Überlappungsbereich zusätzlich eine Klebeverbindung vorgesehen, diese stabilisiert die Verbindungsanordnung weiter und kann gieichzeitig den Spalt zwischen den beiden Kraftwagenbauteilen abdichten, so dass sie als zusätzlicher Korrosionsschutz für die Bauteile wirkt.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Teilansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung zwischen einem Schweller aus einem Metall und einem Kraftwagenboden aus einem Faserverbundkunststoff; und
2 eine perspektivische Detailansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit einem zusätzlichen Verstärkungselement im Fügebereich.
Um eine stabile Verbindungsanordnung 10 zwischen einem Schweller 12, der aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist und einem Bodenbauteil 14 aus einem Faserverbundkunststoff zu schaffen, werden die Bauteile 12, 14 in einem Überlappungsbereich 16 mit einer Mehrzahl von Nägeln 18 verbunden. Der Schweller 12 ist als Hohlprofil ausgebildet, wobei sich der Überlappungsbereich 16 über die Seitenfläche 20 und die obere Fläche 22 des Schwellers 12 erstreckt. Das Bodenbauteil 14 weist einen entsprechend abgewinkelten Flansch 24 auf.
Durch das Nageln kann auf einfachste Weise eine besonders haltbare Verbindung zwischen dem Schweller 12 und dem Faserverbundboden 14 erzeugt werden. Zusätzlich kann im Überlappungsbereich 16 gegebenenfalls eine Klebeverbindung vorgesehen sein. Ein Vorlochen der Bauteile ist dabei nicht nötig.
Wie 2 zeigt, kann zusätzlich ein Verstärkungselement 26 angebracht werden. Dieses erstreckt sich über den Überlappungsbereich 16 und ist auf Seite der Nagelköpfe 28 angeordnet. Hierdurch wird verhindert, dass die Nagelköpfe in den Faserverbundkunststoff des Bodenteils 14 eindringen. Zudem verteilt das Verstärkungsteil 26 die auftretenden Kräfte über den gesamten Überlappungsbereich 16. Hierdurch wird ein besonders guter Halt geschaffen.
Zusätzlich kann im Überlappungsbereich noch eine Klebeverbindung vorgesehen sein, die die Bauteile 12, 14 zudem gegeneinander abdichtet und somit vor Korrosion schützt.

Claims

Verbindungsanordnung (10) eines ersten Kraftwagenbauteils (14) aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einem zweiten Kraftwagenbauteil (12) aus einem Metall, welche in einem Überlappungsbereich (16) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenbauteile (12, 14) mittels wenigstens eines Nagels (18) verbunden sind.
Verbindungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich (16) zumindest ein Verstärkungselement (26) vorgesehen ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verstärkungselement (26) auf der einem Kopf (28) des wenigstens einen Nagels (18) zugewandten Seite des Überlappungsbereichs (16) angeordnet ist.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kraftwagenbauteil (14) als flächiges Bauteil ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kraftwagenbauteil (12) als Hohlprofil ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich (16) zusätzlich eine Klebeverbindung vorgesehen ist.