DE102011122449A1 - Composite component for motor car, has socket gap that is filled with adhesive material such that through-hole input portion is sealed by adhesive material between insert and main portions against ingress of environmental influences - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere ein Faserverbundbauteil für ein Kraftfahrzeug, mit einem flächigen Körper aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, und einem in eine Durchgangsöffnung dieses Körpers mit Klebstoff eingesetzten Einsatz zum Durchführen oder Befestigen von Verbindungselementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a component, in particular a fiber composite component for a motor vehicle, having a planar body of a fiber composite material, in particular of fiber-reinforced plastic, and an insert inserted into a passage opening of this body with adhesive for passing or attaching connecting elements according to the preamble of claim 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Einsatz für die Durchführung oder das Befestigen von Verbindungselementen zum Einkleben in eine Durchgangsöffnung eines Körpers nach Anspruch 9.Furthermore, the invention relates to an insert for the implementation or fastening of fasteners for gluing into a through hole of a body according to claim 9.
Ein derartiger Einsatz, der den Zusammenbau von Leichtbauplatten ermöglicht, ist z. B., aus der
Diese Art des Buchseneinsatzes bietet zwar eine gute Verbindung von Schichten einer Leichtbauplatte, jedoch ist sie nicht geeignet zum Einleiten von höheren Kräften, im Besonderen Scher-/Zugkräften, in die Leichtbauplatte. Insbesondere im Kraftfahrzeugbau wird beim Einsatz von Leichtbauteilen und deren Verbindungen aber erwartet, dass an den Verbindungsstellen größere Kräfte aufgenommen und eingeleitet werden können. Daher ist diese Art der Buchse für diese Anwendung nicht geeignet.Although this type of female insert provides a good bond between layers of a lightweight board, it is not suitable for introducing higher forces, in particular shear / tensile forces, into the lightweight board. In particular, in the automotive industry but when using lightweight components and their compounds but expected that larger forces can be absorbed and initiated at the joints. Therefore, this type of socket is not suitable for this application.
Derzeit kommen als Leichtbauplatten immer häufiger faserverstärkte, insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffplatten zum Einsatz. Besondere Bedeutung haben der Schutz und die elektrische Isolation der durch eine Verbindungsbohrung freigelegten Fasern gegen eindringende Medien und gegen Kontakt mit Materialien anderer elektrischer Potentiale. Bei einem einfachen Vergießen einer Buchse besteht die Gefahr, nicht alle freiliegenden Fasern isolieren zu können, z. B. durch zu enge Spalte, nicht zentrierte Buchsen, Lufteinschlüsse, zu zähe Vergussmasse, etc. Auch daher ist die in dem Gebrauchsmuster beschriebene Buchse mit dem entsprechenden Verfahren und der Vorrichtung beim Einsatz von Faserverbundwerkstoffen als Leichtbauplatte nicht zur Verwendung geeignet.Currently come as lightweight panels more and more frequently fiber-reinforced, in particular carbon fiber reinforced plastic panels used. Of particular importance are the protection and the electrical insulation of the fibers exposed by a connection bore against penetrating media and against contact with materials of other electrical potentials. In a simple potting a socket there is a risk not to be able to isolate all exposed fibers, z. B. too narrow column, not centered sockets, trapped air, too tough potting compound, etc. Also, therefore, the bush described in the utility model with the corresponding method and apparatus when using fiber composites as a lightweight board is not suitable for use.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil zur Verfügung zu stellen, welches ein Durchführen von krafteinleitungsarmen Verbindungselementen, Schläuchen, Kabeln u. ä. und/oder ein Befestigen von krafteinleitenden Verbindungselementen ermöglicht, wobei das Bauteil zur langfristigen Erfüllung dieser Aufgabe vor umweltbedingter Korrosion und elektrischer Kontaktkorrosion zumindest im funktionserfüllenden Bereich geschützt sein soll.It is therefore an object of the present invention to provide a component, which is a performing low-force connection elements, hoses, cables u. Ä. And / or a fastening of force-introducing connecting elements allows, the component to be long-term fulfillment of this task from environmental corrosion and electrical contact corrosion to be protected at least in functional areas.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Einsatz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a component having the features of patent claim 1 and by an insert having the features of patent claim 9. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Bauteil umfasst einen flächigen Körper, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, mit einer Durchgangsöffnung, in die ein Einsatz eingeklebt ist. Dieser Einsatz besitzt einen auf dem Körper aufliegenden Tragring und ein in die Durchgangsöffnung eindringendes Buchsenelement. Zwischen einer Innenwand der Durchgangsöffnung und einer Außenwand des Buchsenelements ist ein Buchsenspalt gebildet, der in einem Reservoirbereich zwischen tragringseitigem Eingang der Durchgangsöffnung und tragringfernem Ausgang der Durchgangsöffnung breiter ist als in einem dem Ausgang näheren Ausgangsbereich. Der Buchsenspalt ist im Ausgangsbereich umlaufend mit Klebstoff gefüllt. Der tragringseitige Eingang der Durchgangsöffnung ist gegen ein Eindringen von Umwelteinflüssen oder den Kontakt zwischen Einsatz und Körper mit Klebstoff abgedichtet und isoliert.The component according to the invention comprises a flat body, in particular of a fiber-reinforced plastic, with a passage opening into which an insert is glued. This insert has a resting on the body support ring and a penetrating into the through hole bushing element. Between an inner wall of the passage opening and an outer wall of the sleeve member, a Buchsenspalt is formed, which is wider in a reservoir area between tragringseitigem input of the through hole and Tragringfernem output of the through hole as in an output closer to the output area. The Buchsenspalt is filled circumferentially with adhesive in the output area. The support ring-side entrance of the passage opening is sealed against ingress of environmental influences or the contact between insert and body with adhesive and insulated.
Bei einer derartigen Verstärkung der Durchgangsöffnung des Körpers ist ein Durchführen von strangförmigen Elementen garantiert. Darüber hinaus kann über den mit dem Körper verklebten Tragring Krafteinleitung ins Bauteil erfolgen durch durchgeführte oder befestigte Verbindungselemente. Die spezielle Geometrie des Einsatzes, insbesondere der Tragring, hat die Wirkung, den im Buchsenspalt applizierten überschüssigen oder über die Durchgangsöffnung überstehenden Klebstoff durch seine reservoirbegrenzende Eigenschaft sowohl in Richtung äußerem Tragringradius als auch in Richtung Durchgangsöffnungsausgang herauszupressen. Der überschüssige Klebstoffanteil ergibt sich durch größeres Volumen des aufgetragenen oder eingebrachten Klebstoffs als im Reservoirbereich an Volumen zur Verfügung steht. Das Volumen des Reservoirbereichs ist nach dem Einführen des Einsatzes in die Durchgangsöffnung fixiert. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein vorapplizierter Klebstoffüberschuss beim Einführen des Einsatzes zunächst in Richtung Tragring und Eingangsseite gedrückt. Die flächige Tragringgeometrie sorgt anschließend durch den Druck auf diesen Überschuss dafür, dass der Klebstoff wieder in Richtung Reservoirbereich gedrückt wird. Da dort kein füllbares Volumen mehr vorhanden ist verteilt sich der Überschuss durch die flächige Geometrie des Tragrings zwischen Tragring und Körperoberfläche und quillt ggf. darüber hinaus am Tragringaussendurchmesser hervor. Der Tragring ist dadurch mit der Körperoberfläche verbunden, und die Durchgangsöffnung ist an Ein- und Ausgang dicht mit Klebstoff verschlossen. Bei weiteren Ausführungsformen mit nachträglich appliziertem oder aktiviertem Klebstoff wirkt der Tragring wie eine Art Deckel und sorgt dabei ebenso für ein ein- und ausgangsseitig dichtes Verklebungsergebnis. Diese ein- und ausgangsseitige Klebstoffabdichtung der Durchgangsöffnung bietet den erforderlichen Schutz gegen Korrosion, um die Dauerhaltbarkeit der Verbindung als eine wesentliche Eigenschaft und Verbesserung gegenüber bisherigen Lösungen zu sichern.With such a reinforcement of the passage opening of the body, a passage of strand-like elements is guaranteed. In addition, force can be introduced into the component via the bonded to the body support ring by running or fastened fasteners. The special geometry of the insert, in particular the support ring, has the effect of pressing out the excess adhesive applied in the female nip or over the passage opening by its reservoir-limiting property both in the direction of the outer support ring radius and in the direction of the passage opening exit. The excess adhesive content results from the larger volume of applied or incorporated adhesive than is available in the reservoir area in volume. The volume of the reservoir area is fixed after insertion of the insert into the passage opening. In an advantageous embodiment, a pre-applied excess of adhesive during insertion of the insert is first pressed in the direction of the support ring and the input side. The flat support ring geometry then ensures that the adhesive is pushed back towards the reservoir area by the pressure on this excess. Since there is no more fillable volume there, the excess is distributed through the flat geometry of the support ring between the support ring and the body surface and swells out possibly beyond the support ring outside diameter. Of the Supporting ring is thereby connected to the body surface, and the passage opening is sealed at the inlet and outlet sealed with adhesive. In further embodiments with subsequently applied or activated adhesive, the support ring acts as a kind of cover and also ensures an inlet and outlet side dense Verklebungsergebnis. This entry-side and exit-side adhesive seal of the through-hole provides the necessary protection against corrosion to ensure the durability of the connection as an essential feature and improvement over previous solutions.
Darüber hinaus ist der verklebte Tragring das Element des Einsatzes, welches es ermöglicht, Kräfte ideal über Scherwirkung in den meist faserverstärkten Körper und damit ins Bauteil einzuleiten. Faserverstärkte Körper benötigen eine große Fläche zur Einleitung von Kräften. Bei zu kleinen Flächen besteht große Neigung zum Kriechen des Matrixwerkstoffs, was häufig zum Versagen des Bauteils führt. Die Gesamtgeometrie aus Tragring und Buchsenform ist somit die Lösung für die Aufgabe der korrosionssicheren Verklebung als auch der Funktionserfüllung hinsichtlich Durchführung und Befestigung von Verbindungselementen – sowie der damit verbundenen Krafteinleitung. Gleichzeitig führt aber diese Geometrie wieder zur für das Einleiten der Kräfte über den Tragring erforderlichen Verklebung. Somit beeinflusst die zur Krafteinleitung gefundene Lösung der Tragringsgeometrie die Verklebungsqualität, die für die Aufgabenlösung Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Die für die Korrosionsbeständigkeit erforderliche dichte Verklebung beeinflusst ihrerseits wieder das Thema Krafteinleitung über den Tragring positiv. Die erfindungsgemäße Lösung ist in der Kombination ihrer Einzelmerkmale also untrennbar miteinander verbunden.In addition, the bonded support ring is the element of the insert, which makes it possible to initiate forces ideal shear through the most fiber-reinforced body and thus into the component. Fiber-reinforced bodies require a large area for the introduction of forces. If the area is too small, there is a high tendency for the matrix material to creep, which often leads to failure of the component. The overall geometry of the support ring and bushing form is thus the solution for the task of corrosion-resistant bonding as well as the functional performance in terms of implementation and attachment of fasteners - and the associated force application. At the same time, however, this geometry again leads to the bonding required for the introduction of forces via the support ring. Thus, the solution of the support ring geometry found for the introduction of force influences the bonding quality required for the problem solving corrosion resistance. The dense bonding required for corrosion resistance, in turn, positively influences the subject of force introduction via the support ring. The solution according to the invention is thus inseparably linked in the combination of its individual features.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Buchsenspalt im tragringseitigen Eingang der Durchgangsöffnung ringförmig mit Klebstoff gefüllt ist. Dadurch wird sicher gestellt, dass an die eventuell in der Durchgangsöffnung offen liegenden Fasern keine Umwelteinflüsse dringen können.It is particularly advantageous if the Buchsenspalt is filled annularly in the bearing ring side entrance of the passage opening with adhesive. This ensures that no environmental influences can penetrate the fibers which may be exposed in the passage opening.
Für einen über die Innenfläche der Durchgangsöffnung durchgängigen Korrosionsschutz ist es vorteilhaft, wenn der Buchsenspalt vollständig mit Klebstoff gefüllt ist. Der Klebstoff wirkt isolierend zwischen eventuell unterschiedlichen Potentialen von in der Wand der Durchgangsöffnung freiliegenden Fasern einerseits und dem Material des Einsatzes andererseits. Darüber hinaus unterlägen von Klebstoffringen eingeschlossene Hohlräume zwischen Durchgangsöffnung und Einsatz der Unbestimmtheit in Bezug auf Feuchtigkeit oder Fremdstoffen, die in diesen Hohlräumen eventuell eingeschlossen wurden. Das kann während des Betriebes zu feuchtigkeitsbedingter Korrosion oder chemischmechanischer Korrosion führen. Das Entstehen dieser unbestimmten Kavitäten wird durch die spezielle Buchsengeometrie, der passgenauen Bohrung als Durchgangsöffnung und einer geometrie- und verklebungsverfahrensgemäßen Füllung und Überfüllung des Reservoirbereichs mit Klebstoff vermieden. Zum Verteilen des Klebstoffs sowohl in den schmalen Spalt am Ausgangsbereich der Durchgangsöffnung als auch am Eingangsbereich wird das Prinzip der Überfüllung eines Reservoirs genutzt. Diese Überfüllung kann erreicht werden,
- – mechanisch kombiniert: durch Verringerung des Reservoirvolumens beim Einschieben des Einsatzes in die Durchgangsöffnung und einer entsprechenden Buchsen-/Tragringsgeometrie mit vorappliziertem Klebstoff,
- – chemisch und/oder thermisch durch aktivierbaren vorapplizierten Klebstoff oder
- – mechanisch addiert: durch einen nach dem Einfügen des Einsatzes applizierten Klebstoff, der über eine Zugangsöffnung mit Druck in die Spalte eingepresst wird und bei Überfüllung der größeren Spalte durch die entstehende Druckerhöhung bei weiterem Einpressen des Klebstoffs auch in die schmalsten Spalte bis zur Entlastung beim Austreten gepresst wird, wobei dieser Effekt durch geringe Kohäsionskräfte im Klebstoff und hohe Adhäsionskräfte und Kapillarwirkung unterstützt werden kann.
- Mechanically combined: by reducing the reservoir volume when the insert is inserted into the passage opening and a corresponding bushing / support ring geometry with pre-applied adhesive,
- Chemically and / or thermally by activatable pre-applied adhesive or
- - Added mechanically: by an applied after inserting the adhesive, which is pressed through an access opening with pressure in the column and overfilling of the larger column by the resulting pressure increase with further pressing of the adhesive in the narrowest column to discharge on emergence This effect can be supported by low cohesive forces in the adhesive and high adhesion and capillary action.
Von Vorteil ist darüber hinaus, wenn der Tragring ringförmig mit einer Deckfläche des Körpers verklebt ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine Kontaktkorrosion zwischen Tragring und Körperoberfläche auftreten kann. Darüber hinaus dichtet eine ringförmige Verklebung des Tragrings auch die Eingangsseite der Durchgangsöffnung gegen Umwelteinflüsse ab.It is also advantageous if the support ring is glued annularly with a top surface of the body. This can ensure that no contact corrosion between the support ring and body surface can occur. In addition, seals an annular bonding of the support ring and the input side of the passage opening against environmental influences.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bietet die vollständige Füllung des Tragringspalts zwischen Unterseite des Tragrings und einer Oberfläche des Körpers, denn über die flächige Verbindung des Tragrings mit dem Körper können große Kräfte zerstörungsfrei in das Bauteil eingeleitet werden. Gleichzeitig bietet eine möglichst großflächige und ringförmige Verklebung einen dauerhaften Schutz gegen Kontaktkorrosion, das Eindringen von Umwelteinflüssen, sowie das Einschließen von Feuchtigkeit in Kavitäten. Eventuell freiliegende Fasern des Einsatzes und/oder des Körpers können durch Vermeidung dieser Einflüsse vor Kontakt- und/oder umweltbedingter Korrosion, die verursacht wird durch unter dem Tragring wurzelnden Bedingungen, geschützt werden.A further advantageous embodiment of the invention provides the complete filling of the support ring gap between the underside of the support ring and a surface of the body, because on the surface connection of the support ring with the body large forces can be initiated nondestructive in the component. At the same time, as large an area and annular bonding as possible provides lasting protection against contact corrosion, the penetration of environmental influences, as well as the inclusion of moisture in cavities. Any exposed fibers of the insert and / or the body may be protected by avoiding these influences from contact and / or environmental corrosion caused by conditions rooted under the support ring.
Vorzugsweise werden die Oberflächen, die mit Klebstoff verbunden werden, vor dem Verbinden mechanisch bis zu einer für den Klebstoff optimalen Oberflächenrauheit mechanisch bearbeitet und anschließend chemisch gereinigt und ggf. angeätzt. Diese Art der Vorbereitung bietet den Vorteil, dass die Öffnung im Körper und der Einsatz mit relativ hohen Toleranzen hergestellt werden können, um erst im tatsächlichen Einsatzfall entsprechend vorbereitet zu werden. Die mechanische und chemische Vorbereitung bietet eine Beeinflussung der Parameter Oberflächeneigenschaften und ggf. Geometrieeigenschaften für Spaltmaßeinstellung für ein optimales dauerhaltbares Verbindungsergebnis.Preferably, the surfaces which are bonded with adhesive are mechanically processed prior to bonding mechanically to an optimum surface roughness for the adhesive, and then chemically cleaned and possibly etched. This type of preparation has the advantage that the opening in the body and the insert can be manufactured with relatively high tolerances, in order to be prepared accordingly only in the actual application. The mechanical and chemical preparation offers an influence on the parameters of surface properties and, if necessary, geometry properties for gap dimension adjustment for an optimum, lasting connection result.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung hat sich unter Verwendung von thermisch aktivierbarem und/oder aufschäumbarem Klebstoff gezeigt. Der Klebstoff kann unexpandiert, und damit ohne den Einsetzvorgang mit dem für die Überfüllung notwendigen überschüssigen Volumen zu behindern, in den Spalt gebracht werden. Erst bei endgültiger Positionierung des Einsatzes in der Durchgangsöffnung wird der Klebstoff aktiviert. Das Ergebnis ist ein rundum gleichmäßig umschäumter bzw. fixierter Einsatz in der Durchgangsöffnung mit einer sicheren Abdichtung der Ein- und Ausgänge der Durchgangsöffnung gegenüber Umwelteinflüssen und Potentialdifferenzen zwischen Einsatz und Körper.A particularly advantageous embodiment of the invention has been shown using thermally activatable and / or foamable adhesive. The adhesive can be unexpanded, and thus without hindering the insertion process with the necessary for the overcrowding excess volume to be brought into the gap. Only with final positioning of the insert in the passage opening of the adhesive is activated. The result is an all-around uniformly foamed or fixed insert in the passage opening with a secure sealing of the inlets and outlets of the passage opening against environmental influences and potential differences between the insert and the body.
Zweckmäßigerweise wird zur Verklebung des Einsatzes mit dem Körper ein Polymerwerkstoff, insbesondere ein Epoxidharz gewählt. Umfangreiche Erfahrung, leichtes Handling, automatische Verarbeitbarkeit und vorteilhafte Eigenschaften in den für ein Fahrzeugbauteil zu erwartenden klimatischen und kinetischen Einsatzbedingungen machen diesen Klebstoff besonders geeignet zur Verwendung. Darüber hinaus bietet dieser Klebstoff durch die Möglichkeit des Beimengens von Zusatz- und Füllstoffen ein weites Spektrum an Eigenschaften. Insbesondere beigemengte Granuli aus Glas bieten die Möglichkeit, eine bestimmte Mindesthöhe von Spalten zur Verklebung einzustellen, so dass sich ein Spaltbreitenoptimum von 0,35 mm–0,7 mm für die meisten Epoxidharze zum Erreichen einer sicheren Verbindung erreichen lässt. Durch den Einsatz von Granuli wird dafür gesorgt, dass im Buchsenbereich ein Mindestabstand durch die Verteilung des Klebstoffs realisiert wird. Zusätzlich garantieren diese Abstandshalter bei einer Buchsengeometrie, die mechanische Verdrängung des vorapplizierten Klebstoffs erfordert, dass nicht die komplette Klebstoffmasse beim Einschieben des Einsatzes oder beim Andrücken des Tragrings verdrängt werden kann und so keine ungeschlossene Stelle im Bereich der Klebstoffringe an Ein- und Ausgang der Durchgangsöffnung entsteht. Auch dadurch ist eine dichte und daher kontakt- und umweltkorrosionsbeständige Verbindung zur Erfüllung der Funktionen sicher gestellt. Die Einstellung der optimalen Klebespalthöhe zum Erzielen einer guten Verbindungsleistung der Klebstoffkomponente ist darüber hinaus besonders vorteilhaft zur Erzeugung einer Verbindung des Tragrings mit der Körperoberfläche zur Übernahme von Krafteinleitungsfunktionen.Conveniently, a polymeric material, in particular an epoxy resin is selected for bonding the insert with the body. Extensive experience, easy handling, automatic processing and advantageous properties in the expected for a vehicle component climatic and kinetic conditions of use make this adhesive particularly suitable for use. In addition, this adhesive offers a wide range of properties due to the possibility of adding additives and fillers. In particular, added glass granules offer the possibility to set a certain minimum height of columns for bonding, so that a gap width optimum of 0.35 mm-0.7 mm can be achieved for most epoxy resins to achieve a secure connection. The use of granules ensures that a minimum distance is achieved in the bushing area through the distribution of the adhesive. In addition, these spacers guarantee in a bushing geometry, the mechanical displacement of the pre-applied adhesive requires that not the complete adhesive mass during insertion of the insert or when pressing the support ring can be displaced and thus no unclosed point in the region of the adhesive rings at the inlet and outlet of the through hole , This also ensures a dense and therefore contact and environmental corrosion resistant connection to fulfill the functions. The setting of the optimal adhesive gap height to achieve a good connection performance of the adhesive component is also particularly advantageous for creating a connection of the support ring with the body surface for the adoption of force introduction functions.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft einen Einsatz, der für die Durchführung oder das Befestigen von Verbindungselementen zum Einkleben in eine Durchgangsöffnung, insbesondere eines flächigen Körpers eines Kraftfahrzeugbauteils aus Faserverbundwerkstoff, vorgesehen ist. Der Einsatz umfasst ein rotationssymmetrisches Buchsenelement und einen Tragring, welcher einstückig mit dem Buchsenelement verbunden ist. In einem tragringnahen Bereich weist das Buchsenelement einen geringeren Durchmesser auf als in einem tragringferneren Bundbereich. Der Außendurchmesser des Tragringes ist größer als der maximale Außendurchmesser des Bundbereichs des Buchsenelements. Dieser Einsatz ist ein für eine Massenfertigung als auch für einen automatisierten Einklebevorgang geeignetes Teil, welches sich durch sein einfaches Design z. B. als Spritzguss- oder Strangpressteil darstellen lässt. Das gegen korrosionsverursachende Einflüsse (z. B. Säuren, Salze, Feuchtigkeit und Potentialdifferenz) abdichtende Verkleben und die Einleiten von Kräften durch den Einsatz lassen sich realisieren durch die geometrische Gestaltung von Tragring, Buchse und durch die Erzeugung eines Reservoirbereichs, der durch Einschub des Einsatzes in eine Durchgangsöffnung mit der Innenwand einer Durchgangsöffnung gebildet wird und dessen Überfüllung mit Klebstoff zu einem prozesssicheren Verschließen des zwischen der Außenseite des Buchsenelements und der Durchgangsöffnung gebildeten Spalts führt.The second aspect of the invention relates to an insert which is provided for the passage or fastening of connecting elements for gluing into a passage opening, in particular a flat body of a motor vehicle component made of fiber composite material. The insert comprises a rotationally symmetrical bushing element and a support ring which is integrally connected to the bushing element. In a bearing ring near area, the socket element has a smaller diameter than in a tragringferneren collar area. The outer diameter of the support ring is greater than the maximum outer diameter of the collar portion of the female member. This insert is suitable for mass production as well as for an automated gluing process part, which is characterized by its simple design z. B. can be represented as injection molding or extrusion. The sealing against corrosion-causing influences (eg acids, salts, moisture and potential difference) and the introduction of forces by the insert can be realized by the geometric design of the support ring, bushing and by the creation of a reservoir area, by insertion of the insert is formed in a passage opening with the inner wall of a passage opening and its overfilling with adhesive leads to a reliable closing of the gap formed between the outside of the sleeve member and the passage opening.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Buchse des Einsatzes ist ein stetiges Ansteigen des Außendurchmessers von einem tragringnahen zu einem tragringfernen Bereich vorgesehen. In dem Bereich mit geringerem Durchmesser ist somit Raum, um einen Klebstoffwulst aufzubringen. Beim Einführen der Buchse in eine Durchgangsöffnung eines Körpers wird die Buchse im Bundbereich in dieser Durchgangsöffnung zentriert und geführt. Während des Einführens der Buchse wird der Reservoirbereich zunächst vollständig gefüllt. Das erfolgt durch einen Überschuss an Klebstoff im Wulst und den zwischen Körper, Buchse und Klebstoff wirkenden Adhäsionskräfte. Darüber hinaus vermindert der Tragring das Volumen des Reservoirbereichs beim Einsetzen des Einsatzes und übt einen Druck auf den Klebstoff aus. Beim weiteren Einschieben wird der überschüssige Klebstoff sowohl aus dem Tragringspalt als auch in Richtung Bundbereich hinausgedrückt. Der Klebstoff weist zum einen eine Viskosität auf, die je nach Spaltbreite am Buchsenbund genügend flüssig ist, um durch den Druck auf den überflüssiger Klebstoff im Reservoir in diesen Spalt gepresst werden kann. Zum anderen muss der Klebstoff genügend zäh sein, damit überhaupt eine Druckaufnahme des Klebstoffs im Reservoirbereich erfolgen kann. Dadurch wird eine dichte und vollständige Verklebung ohne Abstreifen des Klebstoffs und Fehlstellen mit einer empirisch bestätigten Einstellung der vorgehaltenen Klebstoffmenge erreicht.In a particularly advantageous embodiment of the bushing of the insert, a steady increase in the outer diameter of a tragringnahen to a tragringfernen area is provided. There is thus room in the area of smaller diameter to apply an adhesive bead. When inserting the bushing into a passage opening of a body, the bush in the waistband area is centered and guided in this passage opening. During the insertion of the bush, the reservoir area is initially completely filled. This is done by an excess of adhesive in the bead and the adhesion forces acting between body, socket and adhesive. In addition, the support ring reduces the volume of the reservoir area when inserting the insert and exerts pressure on the adhesive. Upon further insertion, the excess adhesive is pushed out of the support ring gap as well as towards the waistband area. The adhesive has, on the one hand, a viscosity which, depending on the gap width, on the bushing collar is sufficiently fluid that it can be pressed into this gap by the pressure on the excess adhesive in the reservoir. On the other hand, the adhesive has to be sufficiently tough so that pressure can actually be absorbed by the adhesive in the reservoir area. This will achieved a dense and complete bonding without stripping the adhesive and defects with an empirically confirmed setting of the held adhesive amount.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Buchsenelementdurchmesser vom tragringnahen bis zum tragringfernen Bereich konstant. Im Bundbereich weist er eine sprunghafte Durchmessererhöhung zum maximalen Buchsenelementdurchmesser auf. Diese Form des Buchsenelements erzeugt einen besonders vorteilhaften Reservoirbereich zwischen Tragring und Bund, der mit zähem oder festem, später aktivierbarem Klebstoff gefüllt und vorbereitet werden kann. Der Bundbereich ist als Führung beim Einschieben in eine Durchgangsöffnung nützlich. Der Spalt von Bundbereich bis unter den Tragring wird sicher durch die Aktivierung des Klebstoffes verschäumt und gefüllt. Darüber hinaus tritt beim Einsetzen keine Verschmutzungsgefahr durch Klebstoffmasse auf. Der Einsatz kann exakt und mühelos positioniert und prozesssicher, dicht und kraftübertragend verklebt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the bushing element diameter is constant from the bearing ring near to the tragringfernen area. In the waistband it has a sudden increase in diameter to the maximum sleeve diameter. This shape of the bushing element creates a particularly advantageous reservoir area between the support ring and collar, which can be filled and prepared with tough or firm, later activatable adhesive. The waistband area is useful as a guide when inserted into a through hole. The gap between the waistband and the support ring is safely foamed and filled by activating the adhesive. In addition, no risk of contamination due to adhesive mass occurs during insertion. The insert can be precisely and effortlessly positioned and adhered reliably, tightly and with power transmission.
Darüber hinaus ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass eine Ringnut, die sich zu einer Außenwandung des Buchsenelements hin öffnet und sich zwischen Tragring und Bundbereich befindet, über einen zu einer Deckfläche des Tragrings führenden Befüllgang verbunden ist. Dies ermöglicht, nach dem Einsetzen des Einsatzes in eine Durchgangsöffnung, die Nut und über dem Bund und unter dem Tragring entstandene Spaltbereiche über den Befüllgang mit niedrigviskosem bzw. leichtflüssigem Klebstoff zu füllen, der die Luft über die Spalte verdrängt, bis der Klebstoff am Bundbereich, unter dem Tragring und/oder Durchgangsöffnungsausgang hervorquillt. Der Einsetzvorgang und der Verklebungsvorgang sind dadurch in einzelne Prozessschritte trennbar.In addition, an advantageous embodiment of the invention results from the fact that an annular groove which opens to an outer wall of the sleeve member and is located between the support ring and collar region is connected via a leading to a top surface of the support ring filling passage. This allows, after insertion of the insert into a through hole, the groove and over the collar and under the support ring resulting gap areas over the filling with low-viscosity or liquid adhesive to fill, which displaces the air over the gap until the adhesive on the collar area, protruding under the support ring and / or passage port exit. The insertion process and the bonding process can be separated into individual process steps.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Tragring sich durch eine Materialabnahme zu seinem Außendurchmesser hin im Querschnitt verjüngt. Das wird insbesondere durch eine Fase auf der Unterseite des Tragrings erzielt. Diese Gestaltung ermöglicht eine stetige Erhöhung der elastischen Klebstoffmasse unter dem Tragring unter gleichzeitiger Abnahme der Steifigkeit des Tragrings durch geringere Materialdicke. So können Spannungsspitzen bei der Einleitung von Kräften über den Tragring in den Körper vermieden werden. Der Einsatz bleibt beim Einleiten von hohen mechanischen Kräften, die unter üblicher Verbindungskonstruktion zum Versagen des Bauteils führen würden, ohne Verbindungsschäden mit dem Körper verklebt.It has proven to be particularly advantageous if the support ring tapers in cross-section through a decrease in material relative to its outside diameter. This is achieved in particular by a chamfer on the underside of the support ring. This design allows a steady increase in the elastic adhesive mass under the support ring with simultaneous decrease in the stiffness of the support ring due to lower material thickness. Thus, stress peaks in the introduction of forces on the support ring can be avoided in the body. The insert remains glued to the body when introducing high mechanical forces that would lead to failure of the component under conventional connection construction.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to several embodiments.
Dabei zeigen:Showing:
Für schnellste Befüllung kann die Variante in
Die Fase
Die Einsätze
Die Durchgangsöffnung
Figuren
Die Mitte des Einsatzes
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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