DE102013005881A1 - Schraubverbindung zwischen einem metallischen Bauteil und einem kohlefaserverstärkten Bauteil - Google Patents

Schraubverbindung zwischen einem metallischen Bauteil und einem kohlefaserverstärkten Bauteil Download PDF

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Abstract

Schraubverbindung (10) zwischen einem metallischen Bauteil (12) und einem kohlefaserverstärkten Bauteil (14), bei welcher die Bauteile (12, 14) mittels einer durch jeweilige Durchgangsöffnungen (16, 18) der Bauteile (12, 14) hindurchgeführte Schraube (20) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet dass die Schraube (20) zumindest im Bereich (28) der Durchgangsöffnung (18) des kohlefaserverstärkten Bauteils (14) von einer Kunststoffhülse (26) umgeben ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung zwischen einem metallischen Bauteil und einem kohlefaserverstärkten Bauteil, bei welcher die Bauteile mittels einer durch jeweilige Durchgangsöffnungen der Bauteile hindurchgeführte Schraube miteinander verbunden sind.
  • Bei einer Schraubverbindung zwischen einem metallischen Bauteil und einem kohlefaserverstärkten Bauteil besteht eine erhöhte Gefahr einer Kontaktkorrosion, wenn als Verbindungselement eine herkömmliche Stahlschraube verwendet wird. Bei einer Direktverschraubung der besagten Bauteile können in die Durchgangsöffnung des kohlefaserverstärkten Bauteils offen liegende Kohlenstofffasern hineinragen und mit der Schraube in Berührung kommen. Aufgrund eines nicht unerheblichen Potentialunterschieds hinsichtlich der elektrochemischen Spannungsreihe kann dies zu einer auf Kontaktkorrosion beruhenden Korrosion an der Schraube führen. Um diesen Problem entgegenzuwirken, ist es üblich, statt herkömmlichen Stahlschrauben Schrauben aus Titan- oder Nickelbasislegierungen zu verwenden, welche jedoch relativ teuer sind.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schraubverbindung zwischen einem metallischen und einem kohlefaserverstärkten Bauteil bereitzustellen, bei welcher die Gefahr der Kontaktkorrosion verhindert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schraubverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Um eine Kontaktkorrosion bei einer Schraubverbindung zwischen einem metallischen Bauteil und einem kohlefaserverstärkten Bauteil zu vermeiden, ist es bei der erfindungsgemäßen Schraubverbindung vorgesehen, dass die Schraube zumindest im Bereich der Durchgangsöffnung des kohlefaserverstärkten Bauteils von einer Kunststoffhülse umgeben ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann vorzugsweise eine Schraube aus Stahl eingesetzt werden, da durch die Kunststoffhülse eine Trennung zwischen der Schraube und dem kohlefaserverstärkten Bauteil gegeben ist, so dass es zu keiner Kontaktkorrosion an der Schraube aufgrund einer Berührung mit den Kohlenstofffasern kommen kann. Insbesondere beim Eindringen von Kondenswasser in den Verschraubungsbereich der Schraubverbindung kann durch die erfindungsgemäße Vorsehung der Kunststoffhülse eine Kontaktkorrosion verhindert werden. Somit können kostenintensive Schrauben auf Titan- oder Nickelbasislegierungen eingespart und stattdessen konventionelle und somit wesentlich günstigere Stahlschrauben für die Schraubverbindung verwendet werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kunststoffhülse aus Polypropylen, Polyethylen, oder Polytetraflurethylen ausgebildet ist. Es wird also ein thermoplastischer, inerter Kunststoff für die Kunststoffhülse vorgesehen, um die Schraube dichtend gegenüber den Kohlenstofffasern des kohlefaserverstärkten Bauteils innerhalb der Durchgangsöffnung abzuschirmen.
  • Gemäß einer weiteren Vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass im Bereich der Durchgangsöffnung des faserverstärkten Bauteils die Fasern frei liegen. Es muss also keine gesonderte Behandlung der Durchgangsöffnung des kohlefaserverstärkten Bauteils vorgenommen werden, da aufgrund der vorgesehenen Kunststoffhülse kein Kontakt zwischen den freiliegenden Fasern des kohlefaserverstärkten Bauteils und der Schraube zustande kommen kann. Somit muss die Durchgangsöffnung innerhalb des kohlefaserverstärkten Bauteils keinerlei Nachbehandlungen erfahren.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schraube eine Schaftschraube mit Schlitz ist. Solche Schrauben sind Massenartikel und können besonders günstig bezogen werden, was sich positiv auf die Kosten der Schraubverbindung auswirkt.
  • 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 nachfolgenden 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.
  • Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Schraubverbindung zwischen einem als Blech ausgebildeten metallischen Bauteil und einem kohlefaserverstärkten Bauteil, bei welcher die Bauteile mittels einer durch jeweilige Durchgangsöffnungen der Bauteile hindurchgeführte Schraube miteinander verbunden sind.
  • Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Schraubverbindung zwischen einem als Blech 12 ausgebildeten metallischen Bauteil und einem kohlfaserverstärkten Bauteil 14 ist in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht in der einzigen Figur gezeigt. Die beiden Bauteile 12, 14 sind mittels einer durch jeweilige Durchgangsöffnungen 16, 18 der Bauteile 12, 14 hindurchgeführte Schraube 20 miteinander verbunden. Die Schraube 20 ist als Schaftschraube mit Schlitz aus Stahl ausgebildet und ist somit ein kostengünstiger Massenartikel. Alternativ sind aber auch andere Ausführungen der Schraube 20 aus unterschiedlichsten Materialien, wie beispielsweise Aluminium und dergleichen möglich. An die Schraube 20 ist eine Mutter 21 aufgeschraubt, um das kohlefaserverstärkte Bauteil 14 mit dem Blech 12 zu verbinden.
  • Des Weiteren umfasst das kohlefaserverstärkte Bauteil 14 neben einzelnen Kohlefasern 22 und einer hier nicht näher bezeichneten Kunststoffmatrix an seiner Ober- und Unterseite jeweils eine Glasschicht 24.
  • Die Schraube 20 ist im Bereich der beiden Durchgangsöffnungen 16, 18 des kohlefaserverstärkten Bauteils und des Blechs 12 von einer Kunststoffhülse 26 umgeben. Alternativ kann die Schraubverbindung 10 auch derart ausgebildet sein, dass die Schraube 20 nur im Bereich der Durchgangsöffnung 18 des kohlefaserverstärkten Bauteils 14 von der Kunststoffhülse 26 umgeben ist.
  • Die Kunststoffhülse 26 weist eine Wandstärke von ca. 0,5 mm auf und kann beispielsweise aus Polypropylen, Polyethylen oder Polytetraflurethylen ausgebildet sein. In einem Bereich 28 der Durchgangsöffnung 18 des kohlefaserverstärkten Bauteils 14 liegen die einzelnen Fasern 22 frei. Mit anderen Worten ragen die Fasern 22, was in der schematischen Zeichnung nicht zu erkennen ist, innerhalb des Bereichs 28 etwas in die Durchgangsöffnung 18 hinein.
  • Dadurch dass die Schraube 20 von der Kunststoffhülse 26 umgeben ist, können die freiliegenden Fasern 22 innerhalb des Bereichs 28 gar nicht erst in Kontakt mit der Schraube 20 kommen. Selbst wenn in den Bereich der Durchgangsöffnung 18 Kondenswasser eindringen sollte wird durch das Vorsehen der Kunststoffhülse 26 eine Kontaktkorrosion der Schraube 20 vermieden, da diese durch die Kunststoffhülse 26 von den freiliegenden Fasern des kohlefaserverstärkten Bauteils 14 abgeschirmt ist.

Claims (5)

  1. Schraubverbindung (10) zwischen einem metallischen Bauteil (12) und einem kohlefaserverstärkten Bauteil (14), bei welcher die Bauteile (12, 14) mittels einer durch jeweilige Durchgangsöffnungen (16, 18) der Bauteile (12, 14) hindurchgeführte Schraube (20) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet dass die Schraube (20) zumindest im Bereich (28) der Durchgangsöffnung (18) des kohlefaserverstärkten Bauteils (14) von einer Kunststoffhülse (26) umgeben ist.
  2. Schraubverbindung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (20) aus Stahl ist.
  3. Schraubverbindung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülse (26) aus Polypropylen, Polyethylen oder Polytetrafluorethylen ausgebildet ist.
  4. Schraubverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern (22) des kohlefaserverstärkten Bauteils (14) frei in den Bereich (28) der Durchgangsöffnung (18) ragen.
  5. Schraubverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (20) eine Schaftschraube mit Schlitz ist.
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