DE102012011860A1

DE102012011860A1 - Bauteil, insbesondere für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102012011860A1
Application number: DE102012011860A
Authority: DE
Inventors: Sascha Dietz; Tobias Hiermer; Stephan Klose
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (10), insbesondere für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem, aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Grundbauteil (12), welches mit wenigstens einem Verbindungselement (36) versehen ist, über welches ein weiteres Bauteil am Grundbauteil (12) anbindbar ist, wobei das Grundbauteil (12) wenigstens eine erste Durchgangsöffnung (24) aufweist, in welcher ein Einsatzelement (28) angeordnet ist, das eine zweite Durchgangsöffnung (32) aufweist, in der das über wenigstens eine Formschlussverbindung formschlüssig mit dem Einsatzelement (28) verbundene Verbindungselement (36) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solches Bauteil ist der DE 91 15 292 U1 als bekannt zu entnehmen. Das Bauteil umfasst wenigstens ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes Grundbauteil, welches mit wenigstens einem Verbindungselement versehen ist. Über das Verbindungselement ist ein weiteres Bauteil am Grundbauteil anbindbar. Bei dem Verbindungselement handelt es sich vorliegend um eine Gewindehülse, welche in das Grundbauteil einlaminiert sein kann. Über die Gewindehülse können Kräfte vom weiteren Bauteil in das Grundbauteil eingeleitet werden.
Es hat sich gezeigt, dass es bei einer solchen Krafteinleitung zur Zerstörung der Verbindung des Verbindungselements mit dem Grundbauteil kommen kann, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil, insbesondere für einen Kraftwagen, der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, so dass eine besonders feste und stabile Verbindung des Verbindungselements mit dem Grundbauteil geschaffen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil, insbesondere für einen Kraftwagen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Bauteil, insbesondere für einen Kraftwagen, der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem das Verbindungselement besonders fest und stabil mit dem Grundbauteil verbunden ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Grundbauteil wenigstens eine erste Durchgangsöffnung aufweist, in welcher ein Einsatzelement angeordnet ist, das eine zweite Durchgangsöffnung aufweist. In der zweiten Durchgangsöffnung ist das über wenigstens eine Formschlussverbindung formschlüssig mit dem Einsatzelement verbundene Verbindungselement angeordnet.
Das zu montierende Verbindungselement kann sich mit dem Einsatzelement formschlüssig verkrallen und ist vorteilhafterweise mit dem Einsatzelement verrastet. Bei der Montage rastet das Verbindungselement in das Einsatzelement ein und sorgt für eine montagestabile und auch über eine hohe Lebensdauer wasserdichte Verbindung.
Das Grundbauteil, dessen die erste Durchgangsöffnung begrenzende Wandungen am Einsatzelement anliegen, ist im Bereich der ersten Durchgangsöffnung mittels des Einsatzelements mechanisch stabilisiert, so dass Kräfte vom am Grundbauteil angebundenen, weiteren Bauteil flächig und somit über vorteilhafte Kraftpfade in das Grundbauteil ein- und abgeleitet werden können. Dadurch können auf das Grundbauteil wirkende Belastungen gering gehalten werden, so dass die Gefahr eines Ausreißens des Einsatzelements aus dem Grundbauteil und/oder ein anderweites Versagen der Verbindung des Einsatzelements mit dem Grundbauteil sehr gering ist.
Das Verbinden des Einsatzelements mit dem Grundbauteil durch Einlaminieren des Einsatzelements in das Grundbauteil ist insofern vorteilhaft, als dadurch eine besonders bauraumgünstige und feste Verbindung des Einsatzelements mit dem Grundbauteil realisiert ist. Dabei ist das Einsatzelement stoffschlüssig und fest in das Grundbauteil integriert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Fig. 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.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Perspektivansicht eines Bauteils, insbesondere für einen Kraftwagen, mit einem aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Grundbauteil, welches Durchgangsöffnungen aufweist, in denen ein Einsatzelement angeordnet ist, wobei das Einsatzelement eine weitere Durchgangsöffnung aufweist, in der ein über eine Formschlussverbindung formschlüssig mit dem Einsatzelement verbundenes Verbindungselement zum Anbinden eines weiteren Bauteils an das Bauteil angeordnet ist;
2 eine schematische Seitenansicht des Bauteils gemäß 1;
3 eine schematische Draufsicht des Bauteils gemäß 1 und 2; und
4 eine schematische Unteransicht des Bauteils gemäß 1 bis 3.
1 bis 4 zeigen ein Bauteil 10, insbesondere für einen Kraftwagen, mit einem aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Grundbauteil 12. Das Grundbauteil 12 kann beispielsweise aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff gebildet sein. Das Grundbauteil 12 ist vorliegend als Profilteil mit einem über zumindest einen Längenbereich des Grundbauteils 12 in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt 14 ausgebildet und weist eine erste Wandung 16 sowie eine der ersten Wandung 16 gegenüberliegend angeordnete, zweite Wandung 18 auf, die von der ersten Wandung 16 beabstandet ist. Die Wandungen 16, 18 sind über seitliche Wandungen 20, 22 des Grundbauteils 12 von einer beabstandet und miteinander verbunden, wobei die Wandungen 16, 18, 20, 22 einstückig miteinander ausgebildet sind. Durch die Wandungen 16, 18, 20, 22 ist der Hohlquerschnitt 14 begrenzt. Dabei überlappen sich die Wandungen 16, 18, gegenseitig.
Die Wandung 18 weist eine erste Durchgangsöffnung 24 auf, während die gegenüberliegend angeordnete Wandung 16 eine zweite Durchgangsöffnung 26 aufweist. Dabei überlappen sich auch die Durchgangsöffnungen 24, 26 gegenseitig zumindest bereichsweise.
In der Durchgangsöffnung 24 der Wandung 18 ist ein erstes Einsatzelement aufgenommen, wobei das erste Einsatzelement als Formschlusshülse 28 bezeichnet ist.
Die Formschlusshülse 28 liegt an die Durchgangsöffnung 24 begrenzenden Wandungsbereichen der Wandung 18 an und ist in das Grundbauteil 12 einlaminiert und stoffschlüssig mit diesem über die Durchgangsöffnung 24 verbunden. Darüber hinaus weist die Formschlusshülse 28 eine unrunde Außenkontur auf, während die Durchgangsöffnung 24 eine damit korrespondierende, unrunde Innenkontur aufweist. Vorliegend ist die Außenkontur der Formschlusshülse 28 als Außensechskant ausgebildet, während die Innenkontur der Durchgangsöffnung 24 als damit korrespondierender Innensechskant ausgebildet ist. Dadurch ist auch eine formschlüssige Verbindung zwischen der Formschlusshülse 28 und dem Grundbauteil 12 realisiert, wodurch auch eine Verdrehsicherung geschaffen ist.
Auch in der Durchgangsöffnung 26 ist ein zweites Einsatzelement angeordnet, welches als Formschlusshülse 30 bezeichnet ist. Auch die Formschlusshülse 30 ist über die Durchgangsöffnung 26 mit dem Grundbauteil 12 verbunden, indem die Formschlusshülse 30 in das Grundbauteil 12 einlaminiert ist. Dabei liegen auch die Durchgangsöffnung 26 begrenzende Wandungsbereiche der Wandung 16 an der Formschlusshülse 30 an. Die Formschlusshülse 30 weist eine unrunde Außenkontur auf, womit eine unrunde Innenkontur der Durchgangsöffnung 26 korrespondiert. Vorliegend ist die unrunde Außenkontur der Formschlusshülse 30 als Außensechskant ausgebildet, während die unrunde Innenkontur der Durchgangsöffnung 26 als Innensechskant ausgebildet ist. Dadurch ist zusätzlich zu der stoffschlüssigen Verbindung eine formschlüssige Verbindung zwischen der Formschlusshülse 30 und dem Grundbauteil 12 und eine Verdrehsicherung geschaffen.
Die Formschlusshülsen 28, 30 sind vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Stahl, gebildet und stabilisieren die jeweiligen Wandungen 16, 18 im Bereich der Durchgangsöffnungen 24, 26 mechanisch.
Die Formschlusshülsen 28, 30 weisen jeweilige Durchgangsöffnungen 32, 34 mit jeweiligen, unrunden Innenkonturen auf. Die unrunden Innenkonturen der Durchgangsöffnungen 32, 34 sind vorliegend als Innensechskant ausgebildet.
In den Durchgangsöffnungen 32, 34 ist nun ein Verbindungselement in Form einer Gewindehülse 36 aufgenommen, wobei die Gewindehülse 36 eine mit der unrunden Innenkontur der Formschlusshülse 28 korrespondierende Außenkontur in Form eines Außensechskants aufweist. Die Gewindehülse 36 weist ferner eine mit der unrunden Innenkontur der Formschlusshülse 30 korrespondierende, unrunde Außenkontur auf, welche als Außensechskant ausgebildet ist. Dadurch ist die zu montierende Gewindehülse 36 über jeweilige Formschlussverbindungen formschlüssig mit den einlaminierten Formschlusshülsen 28, 30 verbunden, wodurch eine Verdrehsicherung sowie eine montagestabile Verbindung geschaffen ist. Diese Verbindung kann auch wasserdicht sein, insbesondere wenn die Gewindehülse 36 mit den Formschlusshülsen 28, 30 verklebt ist. Bei der Montage rastet die zu montierende Gewindehülse 36 ein und weist somit eine sehr hohe Montagesicherheit auf. Die entsprechenden, unrunden Außenkonturen und Innenkonturen gewährleisten eine sehr feste Verdrehsicherung.
Die Gewindehülse 36 weist eine weitere Durchgangsöffnung 38 auf, welche beispielsweise mit einem Innengewinde versehen ist. Über die Gewindehülse 36 kann somit ein weiteres Bauteil an das Grundbauteil 12 und somit an das Bauteil 10 angebunden werden, wobei eine vorteilhafte Krafteinleitung, eine flächige und dichte Anbindung sowie eine Verdrehsicherung geschaffen sind. Es kann auch eine Verklebung vorgesehen sein, um durch die Durchgangsöffnungen 24, 26 zerstörte Fasern des Grundbauteils 12 wieder in einen Kraftfluss zu integrieren und um so Kräfte vom weiteren Bauteil über die Gewindehülse 36 in das Grundbauteil 12 vorteilhaft einleiten zu können.
Die Durchgangsöffnung 32 der Formschlusshülse 28 weist einen geringeren Innendurchmesser auf als die Durchgangsöffnung 34 der Formschlusshülse 30. Entsprechend dazu weist auch die Gewindehülse 36 in dem Bereich, in dem sie in der Formschlusshülse 28 aufgenommen ist, einen geringeren Außendurchmesser auf als in dem Bereich, in dem sie in der Formschlusshülse 30 aufgenommen ist.
Dadurch, dass die Gewindehülse 36 die Durchgangsöffnungen 32, 34 sowie den Hohlquerschnitt 14 durchdringt, ist das Grundbauteil 12 sehr gut stabilisiert, so dass auch relativ hohe Kräfte vom weiteren Bauteil über die Gewindehülse 36 in das Grundbauteil 12 eingeleitet werden können.
Bezugszeichenliste

10: Bauteil
12: Grundbauteil
14: Hohlquerschnitt
16: Wandung
18: Wandung
20: Wandung
22: Wandung
24: Durchgangsöffnung
26: Durchgangsöffnung
28: Formschlusshülse
30: Formschlusshülse
32: Durchgangsöffnung
34: Durchgangsöffnung
36: Gewindehülse
38: Durchgangsöffnung

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

DE 9115292 U1 [0002]

Claims

Bauteil (10), insbesondere für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem, aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Grundbauteil (12), welches mit wenigstens einem Verbindungselement (36) versehen ist, über welches ein weiteres Bauteil am Grundbauteil (12) anbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbauteil (12) wenigstens eine erste Durchgangsöffnung (24) aufweist, in welcher ein Einsatzelement (28) angeordnet ist, das eine zweite Durchgangsöffnung (32) aufweist, in der das über wenigstens eine Formschlussverbindung formschlüssig mit dem Einsatzelement (28) verbundene Verbindungselement (36) angeordnet ist.
Bauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (36) mit dem Einsatzelement (28) verrastet ist.
Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussverbindung eine unrunde Innenumfangskontur der zweiten Durchgangsöffnung (32) und eine damit korrespondierende, unrunde Außenumfangskontur des Einsatzelements (28) umfasst.
Bauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (36) ein ein Innengewinde aufweisendes Schraubelement (36), insbesondere eine Gewindehülse (36), ist.
Bauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (28) durch Einlaminieren dieses in das Grundbauteil (12) mit diesem verbunden ist.
Bauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (28) stoffschlüssig mit dem Grundbauteil (12) verbunden ist.
Bauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (28) stoffschlüssig mit dem Verbindungselement (36) verbunden, insbesondere verklebt, ist.
Bauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchgangsöffnung (24) in einer ersten Wandung (18) des Grundbauteils (12) vorgesehen ist, wobei das Grundbauteil (12) eine zweite, von der ersten Wandung (18) beabstandete Wandung (16) umfasst, welche eine dritte, die erste Durchgangsöffnung (24) wenigstens teilweise überlappende Durchgangsöffnung (26) aufweist, und wobei in der dritten Durchgangsöffnung (26) ein mit dem Grundbauteil (12) verbundenes, weiteres Einsatzelement (30) angeordnet ist, mit welchem das Verbindungselement (36) über wenigstens eine Formschlussverbindung formschlüssig verbunden ist.
Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Einsatzelement (30) über die dritte Durchgangsöffnung (26) mit dem Grundbauteil (12) verbunden, insbesondere in das Grundbauteil einlaminiert, ist.