DE102014214651A1

DE102014214651A1 - Bauelementeverbund mit Masseanschlussstelle

Info

Publication number: DE102014214651A1
Application number: DE102014214651.8A
Authority: DE
Inventors: Viktor Loresch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-01-28

Abstract

Um einen Bauelementverbund mit Massestelle, umfassend ein erstes flächig ausgebildetes Bauteil und ein als Masseverbindungsmittel ausgebildetes zweites Bauteil derart zu verbessern, dass das erste Bauteil auch mehrschichtig, beispielsweise als Verbundelement ausgebildet sein kann, wird vorgeschlagen, an einer ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils mindestens ein von dieser Fläche vorstehendes Kontaktelement anzuordnen, wobei das mindestens eine Kontaktelement mit dem ersten Bauteil zur Herstellung eines elektrischen Kontakts bei Stromfluss in Kontakt steht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bauelementeverbund mit Masseanschlussstelle, umfassend ein erstes Bauteil und ein mit dem ersten Bauteil klebend verbundenes zweites Bauteil, welches zur Bildung der Masseanschlussstelle als Masseverbindungsmittel ausgebildet ist. Das erste Bauteil weist ein zumindest im Wesentlichen flächig ausgebildetes erstes Bauelement und ein im Wesentlichen flächig ausgebildetes zweites Bauelement sowie eine zumindest bereichsweise zwischen den beiden Bauelementen angeordnete Zwischenschicht auf. Das zweite Bauteil ist auf der Oberfläche des ersten Bauteils aufgeklebt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil zur Herstellung eines Bauelementeverbundes mit Masseanschlussstelle.
Im Automobilbau sind Leichtbaukonzepte, beispielsweise basierend auf Verbundblechbauteilen, bekannt. Verbundbleche bestehen üblicherweise aus dünnen Deckblechen aus Stahl und einer kunststoffaufweisenden Zwischenschicht, beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff. Im Vergleich zu anderen bekannten Karosserieblechen ist das Flächengewicht dabei deutlich geringer. Ein weiterer Vorteil derartiger Verbundblechbauteile ist deren hohe Festigkeit. Die zwischen den beiden dünnen Deckblechen aus Stahl angeordnete Zwischenschicht ist elektrisch isolierend und somit für das Widerstands-, Lichtbogen- und Strahlschweißen nicht geeignet.
Blechförmige Bauteile werden nach heutigem Stand der Technik daher bevorzugterweise mechanisch mit dem Verbundblechbauteil gefügt. Fügeverfahren zum Verbinden von Verbundblechbauteilen mit Funktionselementen, beispielsweise Masseverbindungsmitteln wie Bolzen sind im Stand der Technik noch nicht bekannt. Durch das Vorsehen von Masseverbindungsmitteln an flächig ausgebildeten Karosserieteilen, wie beispielsweise Verbundblechen, können im Fahrzeugbau Masseleitungen vermieden bzw. reduziert werden. Durch das Verbinden eines Masseanschlusses, beispielsweise von einem Scheinwerfer eines Fahrzeuges, mit einem Masseverbindungsmittel, welches leitend mit einem Verbundblechbauteil der Karosserie verbunden ist und somit eine elektrische Verbindung zum Verbundblechbauteil aufweist, können zusätzliche Masseleitungen eingespart werden. Die Masseverbindung kann somit über das erste Bauteil, nämlich über eine Deckschicht des Verbundbleches, bzw. die Oberfläche des ersten Bauteils, hergestellt werden.
Stand der Technik
In der DE 10 2006 018 897 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kleben von Befestigungselementen, insbesondere von Hohlbolzen, beschrieben. Das darin beschriebene Verfahren ermöglicht das vollautomatische Kleben von Befestigungselementen an einer Serienfertigung durchzuführen, ohne mit Klebstoff vorbeschichtete Befestigungselemente verwenden zu müssen.
In der DE 10 2006 013 919 A1 wird eine Massestelle für Karosseriebauteile insbesondere aus Aluminiumwerkstoffen beschrieben. Dabei ist vorgesehen, einen Massebolzen mittels Press-Klebeverbindung auf vorbereitete Kontaktpunkte am Karosserieblech zu befestigen. Der verwendete Klebstoff ist mit metallisch leitfähigen Partikeln gefüllt.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bauelementeverbund mit Masseanschlussstelle vorzuschlagen, wobei das zur Bildung der Masseanschlussstelle vorgesehene Bauteil als Masseverbindungsmittel ausgebildet ist und mit einem mehrschichtigen Karosseriebauteil leitend verbunden ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Bauelementeverbund mit Masseanschlussstelle gelöst, wobei der Bauelementeverbund ein erstes Bauteil und ein mit dem ersten Bauteil klebend verbundenes zweites Bauteil aufweist. Das zweite Bauteil ist zur Bildung der Masseanschlussstelle als Masseverbindungsmittel ausgebildet. Das erste Bauteil weist mehrere Schichten auf. Dabei weist das erste Bauteil zumindest ein im Wesentlichen flächig ausgebildetes erstes Bauelement, ein im Wesentlichen flächig ausgebildetes zweites Bauelement und eine zumindest bereichsweise zwischen den beiden Bauelementen angeordnete Zwischenschicht auf. Zumindest bereichsweise ist zwischen einer ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils und einer Oberfläche des ersten Bauteils zur Herstellung einer klebenden Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil ein Klebemittel angeordnet.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass an der ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils mindestens ein von dieser Fläche vorstehendes Kontaktelement angeordnet ist. Das mindestens eine Kontaktelement steht zur Herstellung eines elektrischen Kontakts bei Stromfluss mit dem ersten Bauteil in Kontakt.
Das erste Bauteil ist mehrschichtig, beispielsweise als Sandwich-Bauteil oder Verbundblech ausgebildet. Dabei können die beiden Bauelemente, das erste Bauelement und das zweite Bauelement aus Metall ausgebildet bzw. als Metallbleche ausgebildet sein. Die Zwischenschicht ist elektrisch isolierend und kann beispielsweise als Kunststoffschicht ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Kunststoffschicht einen thermoplastischen Kunststoff auf.
Das zweite Bauteil ist als Masseverbindungsmittel zum Anschluss einer Masseleitung ausgebildet. Dabei kann das Masseverbindungsmittel jede geeignete Form aufweisen. Beispielsweise kann das zweite Bauteil die Form eines Bolzens aufweisen und als im Wesentlichen zylinderförmiges Verbindungselement bzw. Anschlusselement mit einem Kopfteil und einem daran anschließenden stiftförmigen Abschnitt zur Kontaktierung bzw. zum Anschluss einer Masseleitung ausgebildet sein. Dabei weist der stiftförmige Abschnitt bevorzugterweise einen geringeren Durchmesser als das Kopfteil des zweiten Bauteils auf. Der stiftförmige Abschnitt kann hohl oder auch massiv ausgebildet sein und ein Innengewinde oder ein Außengewinde zum Hineinschrauben oder Aufschrauben einer Masseleitung aufweisen.
Die erste stirnseitige Fläche des zweiten Bauteils bildet zusammen mit der daran anschließenden Oberfläche des ersten Bauteils die Kontaktstelle und ist somit zum ersten Bauteil hingerichtet. Die erste stirnseitige Fläche des zweiten Bauteils kann beispielsweise durch eine Fläche eines Kopfteils eines bolzen- bzw. zylinderförmigen Masseverbindungsmittels ausgebildet sein. Das Klebemittel ist zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil auf der ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils und dabei bevorzugterweise um das mindestens eine Kontaktelement herum angeordnet. Somit ist vorgesehen, dass durch das Klebemittel die erste stirnseitige Fläche mit der Oberfläche bzw. Außenfläche des ersten Bauteils bzw. des ersten Bauelements verbunden wird. Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das mindestens eine Kontaktelement einstückig mit dem zweiten Bauteil, beispielsweise dem Bolzen, ausgebildet ist.
Bevorzugterweise steht das mindestens eine Kontaktelement zur Herstellung des elektrischen Kontakts mit dem ersten Bauelement des ersten Bauteils und/oder mit dem zweiten Bauelement des ersten Bauteils in Kontakt. Dabei kann das mindestens eine Kontaktelement über die komplette Dicke des ersten und/oder zweiten Bauelements durch dieses hindurch angeordnet sein. Beispielsweise kann das mindestens eine Kontaktelement das erste Bauteil derart vollständig durchstoßen, dass ein Ende des mindestens einen Kontaktelements über die Außenfläche des zweiten Bauelements hinaussteht. In Abhängigkeit davon, wie weit das mindestens eine Kontaktelement in das erste Bauteil (Substrat) hineinragt kann ein elektrischer Kontakt mit dem ersten Bauelement und/oder dem zweiten Bauelement des ersten Bauteils hergestellt werden. Bei Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen dem zweiten Bauelement des ersten Bauteils und dem zweiten Bauteil ist durch das mindestens eine Kontaktelement auch die Zwischenschicht des ersten Bauteils vollständig durchstoßen.
Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das mindestens eine Kontaktelement in das erste Bauelement des ersten Bauteils und/oder in das zweite Bauelement des ersten Bauteils hinein oder hindurchragt, wobei eine Mantelfläche und/oder eine stirnseitige Fläche des Kontaktelements eine Kontaktfläche im Übergangsbereich zwischen dem Kontaktelement und dem ersten Bauelement und/oder dem zweiten Bauelement definiert. Durch die Kontaktfläche wird der Kontaktbereich definiert. Dadurch, dass das mindestens eine Kontaktelement bevorzugterweise nicht nur auf der Oberfläche bzw. Außenfläche des ersten Bauteils aufliegt, sondern auch in dieses hineinragt, wird durch die umlaufende Mantelfläche zumindest bereichsweise ein Kontaktbereich im Übergang zwischen dem Kontaktelement und dem ersten Bauelement und/oder dem zweiten Bauelement des ersten Bauteils definiert, wodurch die effektive Kontaktfläche vergrößert wird. Die Dicke der Schicht des Klebemittels ist bevorzugterweise kleiner oder gleich der Länge des mindestens einem Kontaktelements. Unter der Länge des mindestens einen Kontaktelements ist der Abstand des Endbereichs des Kontaktelements zur ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils zu verstehen.
Das mindestens eine Kontaktelement kann verschiedene geeignete Formen aufweisen. Beispielsweise kann das mindestens eine Kontaktelement kugelförmig, ellipsoidförmig, pyramidenförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig, zylinderförmig, quaderförmig oder würfelförmig ausgebildet sein. Ferner kann das stirnseitige Ende des mindestens einen Kontaktelements flächig oder spitz ausgebildet sein.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das mindestens eine Kontaktelement umlaufend, bevorzugterweise umlaufend ununterbrochen, auf der ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils angeordnet ist sowie im Wesentlichen die Form eines Torus oder Hohlkörpers, insbesondere Hohlzylinders, aufweist. Unter einem Torus ist eine wulstförmige Ausbildung zu verstehen. Das mindestens eine Kontaktelement kann umlaufend kreisförmig, ellipsenförmig sowie auch eckig, beispielsweise quadratisch oder rechteckig, geformt sein. Auch können mehrere torusförmige oder hohlzylinderförmige Kontaktelemente mit unterschiedlichen Durchmessern auf der ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils angeordnet sein. In diesem Fall ist bevorzugterweise vorgesehen, dass zumindest ein erstes torusförmig oder hohlzylinderförmig angeordnetes Kontaktelement um ein anderes Kontaktelement, beispielsweise ebenfalls ein torusförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildetes Kontaktelement, herum angeordnet ist.
Das mindestens eine Kontaktelement weist bevorzugterweise eine oder mehrere schneidförmige Kanten auf. Durch das Vorsehen eines Kontaktelements mit einem spitz ausgebildeten Ende und/oder schneidförmigen Kanten kann das Fügen der beiden Bauteile miteinander erleichtert werden. Ferner wird hierdurch beim Hineindrücken des zweiten Bauteils in das erste Bauteil das erste Bauteil nicht so stark zerstört.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das mindestens eine Kontaktelement als Bohrkopf mit wendelförmigen Nuten oder als Schraubkopf mit Außengewinde ausgebildet ist oder im Wesentlichen die Form eines Korkenziehers aufweist. Bei Vorsehen eines derart ausgebildeten Kontaktelements kann das zweite Bauteil durch Ausübung einer Drehbewegung des zweiten Bauteils in das erste Bauteil hineingetrieben werden.
Des Weiteren kann das mindestens eine Kontaktelement an einem stirnseitigen Ende hakenförmig ausgebildet sein. Bei einer derartigen Ausbildung kann das zweite Bauteil durch Ausübung einer horizontal gerichteten Druckkraft auf das zweite Bauteil in das erste Bauteil hineingetrieben werden. Unter einer horizontal ausgerichteten Druckkraft ist eine im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des ersten Bauteils ausgerichtete Druckkraft zu verstehen.
Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das Klebemittel elektrisch leitfähig ausgebildet ist bzw. elektrisch leitfähige Elemente, beispielsweise Partikel, aufweist.
Bevorzugterweise sind mehrere, besonders bevorzugterweise mindestens vier, Kontaktelemente am zweiten Bauteil vorgesehen. Durch das Versehen von mehreren Kontaktelementen wird die effektive Kontaktfläche vergrößert. Des Weiteren kann hierdurch ein Kippen beim Aufsetzen vermieden und somit ein stabilerer Sitz gewährleistet werden.
Ferner weisen die mehreren Kontaktelemente bevorzugterweise unterschiedliche Längen auf, wobei die Kontaktelemente mit geringerer Länge eine erste Länge aufweisen, welche im Wesentlichen einer Schichtdicke des Klebemittels entspricht. Die Kontaktelemente mit der ersten Länge dienen dabei als Stützelemente. Die Kontaktelemente mit größerer Länge weisen eine zweite Länge auf, wobei diese Kontaktelemente zumindest teilweise in das erste Bauteil hineinragen oder dieses vollständig durchstoßen. Unter Länge des Kontaktelements ist die Länge, mit der das Kontaktelement von der stirnseitigen Fläche vorsteht, zu verstehen. Hierbei handelt es sich somit um den Abstand zwischen der ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils und dem stirnseitigen Ende des Kontaktelements. Die Stützelemente dienen zum Abstützen auf der Oberfläche bzw. Außenfläche des ersten Bauteils. Somit stehen die Kontaktelemente mit der geringeren Länge bzw. mit der ersten Länge, mit deren stirnseitigen Enden in Kontakt mit der Außenfläche des ersten Bauelements des ersten Bauteils. Die Stützelemente liegen somit auf der Außenfläche des ersten Bauelements des ersten Bauteils zum Abstützen des zweiten Bauelements und zur Vergrößerung der effektiven Kontaktfläche zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil auf.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Kontaktelemente nicht nur unterschiedliche Längen sondern auch unterschiedliche Geometrien aufweisen. Beispielsweise kann ein Kontaktelement mit einer größeren Länge ein spitzes Ende oder schneidförmige Kanten aufweisen oder als Bohrkopf, Schraubkopf oder in Form eines Korkenziehers ausgebildet sein. Ein oder mehrere Bauelemente mit geringerer Länge können eine andere Geometrie, beispielsweise die Form einer Halbkugel, eines Ringes welcher um das Kontaktelement mit größerer Länge herum angeordnet ist, oder eine anderweitige Geometrie aufweisen. Dabei ist besonders bevorzugterweise vorgesehen, dass sämtliche Kontaktelemente mit größerer Länge eine erste identische Geometrie und die Kontaktelemente mit geringerer Länge eine zweite identische Geometrie aufweisen.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil zur Herstellung eines Bauelementeverbunds mit Masseanschlussstelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist dabei zumindest die folgenden Schritte auf:

a) Aufsetzen des zweiten Bauteils auf eine Oberfläche des ersten Bauteils, derart, dass das an der ersten stirnseitigen Fläche des zweiten Bauteils angeordnete Klebemittel in Kontakt mit der Oberfläche des ersten Bauteils steht;
b) Erhöhen der Temperatur im Kontaktbereich zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil bis sich eine Klebewirkung zwischen den Bauteilen einstellt. Hierdurch kann das zweite Bauteil bereits mit einem auf der ersten stirnseitigen Fläche angeordneten Klebemittel vorgefertigt sein, wobei das Klebemittel durch Erhöhen der Temperatur bzw. durch Erwärmen nach Aufsetzen des zweiten Bauteils auf das erste Bauteil einen weicheren Zustand einnimmt und eine Klebewirkung zwischen den beiden Bauteilen herstellen kann. In Schritt b) kann die Klebeverbindung zwischen den beiden Bauteilen (10, 11) alternativ oder zusätzlich zum Einwirken mit erhöhter Temperatur auch durch Lichteinwirkung oder mittels anaerober Härtung oder Feuchtigkeitsvernetzung hergestellt werden;
c) Ausüben einer im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des ersten Bauteils gerichteten Druckkraft auf das zweite Bauteil und/oder Ausüben einer Drehbewegung mit dem zweiten Bauteil und/oder Ausüben einer im Wesentlichen waagerecht zur Oberfläche des ersten Bauteils gerichteten Druckkraft auf das zweite Bauteil, wobei die jeweilige Kraft oder die Kräfte bzw. die Drehbewegung solange ausgeübt wird beziehungsweise werden, bis das mindestens eine Kontaktelement zumindest teilweise in das erste Bauteil eingedrungen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen schematisch:
1a bis 1b Schnittdarstellungen eines als Schweißbolzen ausgebildeten Masseverbindungsmittels nach dem Stand der Technik,
2a bis 2b Schnittdarstellungen eines als Klebebolzen ausgebildeten Masseverbindungsmittels gemäß des Standes der Technik,
3a bis 3b Schnittdarstellungen eines als Bolzen ausgebildeten Masseverbindungsmittels mit Kontaktelement,
4a bis 4j Schnittdarstellungen von bolzenförmigen Masseverbindungsmitteln mit unterschiedlichen Geometrien für die Kontaktelemente, wobei die Masseverbindungsmittel auf der Oberfläche des ersten Bauteils aufsetzen,
5a bis 5o Schnittdarstellungen eines bolzenförmigen Masseverbindungsmittels mit verschiedenen Geometrien für die Kontaktelemente, wobei die Kontaktelemente in das erste Bauelement des ersten Bauteils hineinragen,
5p eine perspektivische Ansicht einer Spitzengeometrie eines Kontaktelements,
6a bis 6g Schnittdarstellungen von bolzenförmigen Masseverbindungsmitteln mit unterschiedlichen Geometrien für die Kontaktelemente, wobei die Kontaktelemente sowohl das erste Bauelement sowie auch das zweite Bauelement des ersten Bauteils durchstoßen,
7a bis 7l Schnittdarstellungen von bolzenförmigen Masseverbindungsmitteln mit unterschiedlichen Geometrien der Kontaktelemente, wobei die Kontaktelemente das erste Bauelement des ersten Bauteils durchstoßen und derart ausgebildet sind, dass das zweite Bauteil mittels Drehbewegung in das erste Bauteil hineingetrieben wird,
8a bis 8o Schnittdarstellungen von bolzenförmigen Masseverbindungsmitteln mit unterschiedlichen Geometrien der Kontaktelemente, wobei die Kontaktelemente zumindest teilweise das erste Bauelement sowie das zweite Bauelement des ersten Bauteils durchstoßen und derart ausgebildet sind, dass das zweite Bauteil durch Drehbewegung in das erste Bauteil hineingetrieben wird,
9a bis 9c Schnittdarstellungen von bolzenförmigen Masseverbindungsmitteln mit unterschiedlichen Geometrien für die Kontaktelemente, wobei die Kontaktelemente derart ausgebildet sind, dass diese zumindest teilweise das erste Bauelement durchstoßen sowie durch Ausübung einer horizontalen Druckbewegung auf das zweite Bauteil in das erste Bauteil hineingetrieben werden, und
10a bis 10c Schnittdarstellungen von bolzenförmigen Masseverbindungsmitteln mit unterschiedlichen Geometrien der Kontaktelemente, wobei die Kontaktelemente derart ausgebildet sind, dass diese zumindest teilweise das erste Bauelement sowie auch das zweite Bauelement des ersten Bauteils durchstoßen und mittels horizontal gerichteter Druckkraft auf das zweite Bauteil in das erste Bauteil hineingetrieben werden können.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
In den 1a bis 2b sind Schnittdarstellungen von aus dem Stand der Technik bekannten Bauelementverbünden mit einer durch ein Masseverbindungsmittel ausgebildeten Massestelle gezeigt. Das Masseverbindungsmittel ist bolzenförmig ausgebildet und auf die Oberfläche eines einschichtigen metallischen Bauteils aufgeschweißt. In den 2a und 2b ist ebenfalls ein bolzenförmiges Masseverbindungsmittel gezeigt, welches mittels eines Klebemittels auf die Oberfläche eines einschichtigen metallischen Bauteils aufgeklebt ist.
In den 3a und 3b ist ein Bauelementverbund 100 mit einem mehrschichtigen ersten Bauteil 10 und einem darauf angeordneten und mit diesem verbundenen zweiten Bauteil 11 gezeigt. Das zweite Bauteil 11 ist als Masseverbindungsmittel in Form eines Bolzens ausgebildet. Das zweite Bauteil 11 weist einen Kopfteil 24 und einen daran anschließenden stiftförmigen Abschnitt 25 auf. Am stiftförmigen Abschnitt 25 ist ein Außengewinde 26 zum Aufschrauben eines Masseanschlusses vorgesehen. An der ersten stirnseitigen Fläche 16 des zweiten Bauteils 11 ist ein von der ersten stirnseitigen Fläche 16 hervorstehendes Kontaktelement 18 angeordnet. Bereichsweise um das Kontaktelement 18 herum ist auf der ersten stirnseitigen Fläche 16 ein Klebemittel 15 angeordnet.
Das erste Bauteil 10 ist als Verbundblech ausgebildet und besteht dabei aus drei Schichten, nämlich einem flächig ausgebildeten ersten Bauelement 12, einem flächig ausgebildeten zweiten Bauelement 13 und einer zwischen den beiden Bauelementen 12, 13 angeordneten Zwischenschicht 14. Die beiden Bauelemente 12, 13 sind als Metallbleche ausgebildet. Die dazwischen angeordnete Zwischenschicht 14 ist als Kunststoffschicht ausgebildet. Nach Fügen des ersten Bauteils 10 mit dem zweiten Bauteil 11 steht das zweite Bauteil 11 über das Kontaktelement 18 in Verbindung mit dem ersten Bauteil 10. Durch diese Verbindung zwischen Kontaktelement 18 und erstem Bauteil 10 wird ein elektrischer Kontakt bei Stromfluss zwischen dem ersten Bauelement 12 des ersten Bauteils 10 und dem zweiten Bauteil 11 hergestellt.
In den 4 bis 10 sind Bauelementverbünde 100 gezeigt, wobei ein erstes mehrschichtiges Bauteil 10 mit einem als Masseverbindungsmittel ausgebildeten zweiten Bauteil 11 mittels eines Klebemittels 15 und Kontaktelementen 18 verbunden ist. Dabei sind die in den 4 bis 10 gezeigten zweiten Bauteile 11 als Bolzen ausgebildet und teilweise derart miteinander verbunden, dass die Kontaktelemente 18 mit dem ersten Bauelement 12 und/oder dem zweiten Bauelement 13 des ersten Bauteils 10 einen elektrischen Kontakt bei Stromfluss bilden. In den 4 bis 10 sind unterschiedliche Geometrien von Kontaktelementen 18 gezeigt.
In den 4a bis 4j sind die zweiten Bauteile 11 auf die Oberfläche 17 des ersten Bauteils 10 aufgeklebt, derart, dass die Kontaktelemente 18 stirnseitig mit der Oberfläche 17 des ersten Bauteils 10 in direktem Kontakt stehen und einen elektrischen Kontakt bei Stromfluss bilden.
In den 4a und 4f sind die Kontaktelemente 18 kugelförmig oder ellipsoidförmig ausgebildet. In den 4b und 4g sind die Kontaktelemente 18 pyramidenförmig ausgebildet. In den 4c und 4h sind die Kontaktelemente 18 torusförmig ausgebildet, wobei in 4h ein Torus mit einem größeren Durchmesser um einen Torus mit einem kleineren Durchmesser herum angeordnet ist. In den 4d und 4i sind die Kontaktelemente 18 hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei in 4i ein erster Hohlzylinder mit einem größeren Durchmesser um einen zweiten Hohlzylinder mit einem kleineren Durchmesser herum angeordnet ist. In den 4e und 4j sind die Kontaktelemente 18 quaderförmig ausgebildet.
In den 5a bis 5o sind die zweiten Bauteile 11 derart mit dem ersten Bauteil 10 verbunden, dass die Kontaktelemente 18 zumindest teilweise in die erste Schicht, nämlich in das erste Bauelement 12, des ersten Bauteils 10 hineinragen. Somit stehen die in das erste Bauelement 12 hineinragenden Kontaktelemente 18 teilweise mit deren Mantelfläche in direktem Kontakt mit dem ersten Bauelement 12, wodurch die effektive Kontaktfläche erhöht wird. In den 5a bis 5j sind dieselben Geometrien für die Kontaktelemente 18 gezeigt wie in den 4a bis 4j. In 5k weisen die Kontaktelemente 18 eine kegelförmige Geometrie auf. In 5l ist das mittig angeordnete Kontaktelement 18 länger ausgebildet, bzw. weist eine größere Länge auf als die anderen beiden Kontaktelemente 18. Die Kontaktelemente 18 mit geringerer Länge dienen dabei als Stützelemente und ragen nicht in das erste Bauelement 12 des ersten Bauteils 10 hinein. In 5m weisen die Kontaktelemente 18 eine multikegelförmige Geometrie auf. In den 5n und 5o weisen die Kontaktelemente 18 schneidförmige Geometrien auf. Eine derartige schneidförmige Geometrie ist auch in einer perspektivischen Ansicht in 5p gezeigt. Das an der ersten stirnseitigen Fläche 16 des zweiten Bauteils 11 angeordnete Kontaktelement 18 weist dabei vier schneidförmig ausgebildete Kanten auf.
In den in 6a bis 6g gezeigten Bauelementverbünde 100 sind die zweiten Bauteile 11 derart mit dem ersten Bauteil 10 verbunden, dass die Kontaktelemente 18 teilweise durch beide Bauelemente 12, 13 des ersten Bauteils 10 vollständig hindurchragen. Die kürzer ausgebildeten Kontaktelemente 18 dienen wieder als Stützelemente und ragen nicht in das erste Bauelement 12 und das zweite Bauelement 13 hinein.
In den 7a bis 7l sind Bauelementeverbünde 100 gezeigt, wobei die zweiten Bauteile 11 derart auf dem ersten Bauteil 10 angeordnet sind, dass die Kontaktelemente 18 zumindest teilweise das erste Bauelement 12 des ersten Bauteils 10 durchstoßen. Die Kontaktelemente 18 mit geringerer Länge dienen wieder als Stützelemente und durchstoßen die Bauelemente 12, 13 des ersten Bauteils 10 nicht. Die Kontaktelemente 18 mit größerer Länge, welche das erste Bauelement 12 des ersten Bauteils 10 durchstoßen, sind in den 7a bis 7f bohrkopfförmig ausgebildet. Die Kontaktelemente 18 weisen hierzu auf der Mantelfläche zumindest bereichsweise wendelförmige Nuten auf. In den 7g bis 7l sind die Kontaktelemente 18 mit größerer Länge schraubkopfförmig, das heißt mit Außengewinde, ausgebildet. Die Kontaktelemente 18 in den 7d bis 7f und 7j bis 7l sind des Weiteren konisch ausgebildet. Durch das Vorsehen eines als Bohrkopf oder als Schraubkopf ausgebildeten Kontaktelements 18 kann das zweite Bauteil 11 nicht nur mittels einer senkrecht gerichteten Druckkraft 27 sondern durch eine zusätzliche Drehbewegung 29 in das erste Bauteil 10 hingetrieben werden.
In den 8a bis 8l sind dieselben grundlegenden Geometrien für die Kontaktelemente 18 wie in den 7a bis 7l gezeigt. Die Kontaktelemente 18 mit größerer Länge sind in 8 allerdings derart ausgebildet, dass diese sowohl das erste Bauelement 12 sowie auch das zweite Bauelement 13 des ersten Bauteils 10 durchstoßen. In den 8m bis 8o sind korkenzieherförmige Geometrien für die Kontaktelemente 18 mit größerer Länge gezeigt.
9a bis 9c sowie 10a bis 10c zeigen teilweise hakenförmig ausgebildete Kontaktelemente 18. Dabei sind die Kontaktelemente 18 mit größerer Länge jeweils hakenförmig ausgebildet und durchdringen in den 9a bis 9c das erste Bauelement 12 des ersten Bauteils 10 und in den 10a bis 10c beide Bauelemente 12, 13 des ersten Bauteils 10. Die Kontaktelemente 18 mit geringerer Länge sind als Stützelemente ausgebildet. Durch die hakenförmige Ausbildung der Kontaktelemente 18 kann das zweite Bauteil 11 nicht nur durch eine senkrecht gerichtete Druckkraft 27 sondern durch gleichzeitige bzw. zusätzliche horizontal gerichtete Druckkraft 28 in das erste Bauteil 10 hineingetrieben werden.
Bei sämtlichen Ausgestaltungen, wobei die Kontaktelemente 18 ausschließlich in Kontakt mit dem ersten Bauelement 12 des ersten Bauteils 10 stehen oder ausschließlich das erste Bauelement 12 durchdringen, wird ein leitfähiger Kontakt für eine Masseverbindung zwischen dem ersten Bauelement 12 des ersten Bauteils 10 und dem zweiten Bauteil 11 ausgebildet. Bei sämtlichen Ausgestaltungen der Kontaktelemente 18, wobei die Kontaktelemente 18 sowohl das erste Bauelement 12 sowie auch das zweite Bauelement 13 des ersten Bauteils 10 durchdringen oder zumindest auch mit dem zweiten Bauelement 13 des ersten Bauteils 10 in Verbindung stehen, wird ein elektrischer Kontakt bei Stromfluss sowohl mit dem ersten Bauelement 12 sowie auch mit dem zweiten Bauelement 13 des ersten Bauteils 10 und dem zweiten Bauteil 11 ausgebildet.
Bezugszeichenliste

100: Bauelementverbund
10: erstes Bauteil
11: zweites Bauteil
12: Erstes Bauelement des ersten Bauteils
13: Zweites Bauelement des ersten Bauteils
14: Zwischenschicht zwischen ersten und zweitem Bauelement
15: Klebemittel
16: erste stirnseite Fläche des zweiten Bauteils
17: Oberfläche des ersten Bauteils
18: Kontaktelement
19: Mantelfläche des Kontaktelements
20: stirnseitige Fläche des Kontaktelements
21: erste Länge eines Kontaktelements
22: zweite Länge eines Kontaktelements
23: Schichtdicke des Klebemittels
24: Kopfteil des zweiten Bauteils
25: Stiftförmiger Abschnitt des zweiten Bauteils
26: Außengewinde
27: senkrecht gerichtete Druckkraft
28: horizontal gerichtete Druckkraft
29: Drehbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006018897 A1 [0005]
DE 102006013919 A1 [0006]

Claims

Bauelementverbund (100) mit Masseanschlussstelle, umfassend ein erstes Bauteil (10) und ein mit dem ersten Bauteil (10) klebend verbundenes zweites Bauteil (11), wobei das erste Bauteil (10) zumindest ein im Wesentlichen flächig ausgebildetes erstes Bauelement (12), ein im Wesentlichen flächig ausgebildetes zweites Bauelement (13), und eine zumindest bereichsweise zwischen den beiden Bauelementen (12, 13) angeordnete Zwischenschicht (14) aufweist, wobei das zweite Bauteil (11) zur Bildung der Masseanschlussstelle als Masseverbindungsmittel ausgebildet ist, wobei ein Klebemittel (15) zumindest bereichsweise zwischen einer ersten stirnseitigen Fläche (16) des zweiten Bauteils (11) und einer Oberfläche (17) des ersten Bauteils (10) zur Herstellung der klebenden Verbindung des ersten Bauteils (10) mit dem zweiten Bauteil (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten stirnseitigen Fläche (16) des zweiten Bauteils (11) mindestens ein von dieser Fläche (16) vorstehendes Kontaktelement (18) angeordnet ist, wobei das mindestens eine Kontaktelement (18) mit dem ersten Bauteil (10) zur Herstellung eines elektrischen Kontakts bei Stromfluss in Kontakt steht.
Bauelementverbund (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (18) zur Herstellung des elektrischen Kontakts mit dem ersten Bauelement (12) des ersten Bauteils (10) und/oder mit dem zweiten Bauelement (13) des ersten Bauteils (10) in Kontakt steht.
Bauelementverbund (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (18) in das erste Bauelement (12) des ersten Bauteils (10) und/oder in das zweite Bauelement (13) des ersten Bauteils (10) hinein oder durch dieses hindurch ragt, wobei eine Mantelfläche (19) und/oder eine stirnseitige Fläche (20) des Kontaktelements (18) eine Kontaktfläche im Übergang zwischen dem Kontaktelement (18) und dem ersten Bauelement (12) und/oder dem zweiten Bauelement (13) definiert.
Bauelementverbund (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (18) kugelförmig, ellipsoidförmig, pyramidenförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig, zylinderförmig, quaderförmig oder würfelförmig ausgebildet ist.
Bauelementverbund (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (18) umlaufend, bevorzugterweise umlaufend ununterbrochen, auf der ersten stirnseitigen Fläche (16) des zweiten Bauteils (11) angeordnet ist, und im Wesentlichen die Form eines Torus oder Hohlkörpers, insbesondere Hohlzylinders, aufweist.
Bauelementverbund (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (18) eine oder mehrere schneidförmige Kanten aufweist.
Bauelementverbund (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (18) als Bohrkopf mit wendelförmigen Nuten oder als Schraubkopf mit Außengewinde ausgebildet ist oder im Wesentlichen die Form eines Korkenziehers aufweist.
Bauelementverbund (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kontaktelement (18) an einem stirnseitigen Ende hakenförmig ausgebildet ist.
Bauelementverbund (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebemittel (15) elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
Bauelementverbund (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, bevorzugterweise mindestens vier, Kontaktelemente (18) vorgesehen sind.
Bauelementverbund (100) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (18) unterschiedliche Längen (21, 22) aufweisen, wobei die Kontaktelemente (18) mit geringerer Länge eine erste Länge (21) aufweisen, welche im Wesentlichen einer Schichtdicke des Klebemittels (15) entspricht und diese Kontaktelemente (18) als Stützelemente dienen, wobei die Kontaktelemente (18) mit größerer Länge eine zweite Länge (22) aufweisen und diese Kontaktelemente (18) zumindest teilweise in das erste Bauteil hineinragen.
Bauelementverbund (100) gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (18) unterschiedliche Geometrien aufweisen.
Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils (10) mit einem zweiten Bauteil (11) zur Herstellung eines Bauelementverbunds (100) mit Masseanschlussstelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend die folgenden Schritte: a) Aufsetzen des zweiten Bauteils (11) auf eine Oberfläche (17) des ersten Bauteils (10), derart, dass das an der ersten stirnseitigen Fläche (16) des zweiten Bauteils (11) angeordnete Klebemittel (15) in Kontakt mit der Oberfläche (17) des ersten Bauteils (10) steht; b) Herstellen einer Klebeverbindung zwischen den beiden Bauteilen (10, 11), insbesondere durch Erhöhen der Temperatur oder Lichteinwirkung im Kontaktereich zwischen erstem Bauteil (10) und zweitem Bauteil (11) bis sich eine Klebewirkung einstellt, oder mittels anaerober Härtung oder Feuchtigkeitsvernetzung; c) Ausüben einer im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche (17) des ersten Bauteils gerichteten Druckkraft (27) auf das zweite Bauteil (11) und/oder Ausüben eine Drehbewegung (29) mit dem zweiten Bauteil (11) und/oder Ausüben einer im Wesentlichen waagerecht zur Oberfläche (17) des ersten Bauteils (10) gerichteten Druckkraft (28) auf das zweite Bauteil (11), bis das mindestens eine Kontaktelement (18) zumindest teilweise in das erste Bauteil (10) eingedrungen ist.