DE102015008645A1

DE102015008645A1 - Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile

Info

Publication number: DE102015008645A1
Application number: DE102015008645.6A
Authority: DE
Inventors: Konrad Eipper; Michael Kelz; Thomas Rudlaff
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2016-02-18

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (1, 3) vorgeschlagen, wobei an einem ersten Bauteil (1) und an einem zweiten Bauteil (3) der zwei Bauteile (1, 3) jeweils mindestens ein Durchbruch (5, 7) vorgesehen wird, wobei die zwei Bauteile (1, 3) in einer Relativlage zueinander angeordnet werden, in welcher die Durchbrüche (5, 7) miteinander fluchten, wobei die Durchbrüche mit einem Kunststoff (9) durchspritzt werden, wobei an wenigstens dem ersten Bauteil (1) der zwei Bauteile (1, 3) eine Vertiefung (11, 13) vorgesehen wird, in welche der wenigstens eine Durchbruch (5, 7) des ersten Bauteils (1) mündet, und wobei in die Vertiefung (11, 13) ein Klebmaterial eingebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile.
Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 203 10 156 U1 ist ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile bekannt, wobei an einem ersten Bauteil und an einem zweiten Bauteil der zwei Bauteile jeweils mindestens ein Durchbruch vorgesehen wird, wobei die zwei Bauteile in einer Relativlage zueinander angeordnet werden, in welcher die Durchbrüche miteinander fluchten, und wobei die Durchbrüche mit einem Kunststoff durchspritzt werden. Der Kunststoff wird anschließend ausgehärtet, wodurch die Bauteile fest und stabil miteinander verbunden werden. Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 41 134 A1 bekannt.
Die mithilfe eines solchen Verfahrens herstellbare Verbindung zweier Bauteile ist in Hinblick auf eine erreichbare Festigkeit verbesserungswürdig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass an wenigstens dem ersten Bauteil der zwei Bauteile eine Vertiefung vorgesehen wird, in welche der wenigstens eine Durchbruch des ersten Bauteils mündet, wobei – insbesondere beim Durchspritzen der Durchbrüche – in die Vertiefung ein Klebmaterial eingebracht wird. Neben der durch den Kunststoff bewirkten, mechanischen und insbesondere formschlüssigen Verbindung kann so zugleich eine Verklebung der beiden Bauteile miteinander erreicht werden, wodurch die Festigkeit der Verbindung weiter gesteigert wird. Zusätzlich kann mithilfe des Klebmaterials eine Dichtfunktion zwischen den Bauteilen erreicht werden.
Dass mindestens ein Durchbruch an einem Bauteil vorgesehen wird, bedeutet insbesondere eine von folgenden Optionen: Es ist gemäß einer ersten Option möglich, dass zumindest eines der beiden Bauteile mit dem Durchbruch bereitgestellt wird, also den Durchbruch bereits vor Beginn des Verfahrens aufweist. Gemäß einer zweiten Option ist es möglich, dass das Bauteil im Rahmen des Verfahrens insbesondere mit dem Durchbruch erzeugt wird. Gemäß einer dritten Option ist es möglich, dass ein Bauteil ohne Durchbruch bereitgestellt wird, wobei im Rahmen des Verfahrens an dem Bauteil der Durchbruch erzeugt wird. In identischer Weise spricht auch die Formulierung, dass zumindest an dem ersten Bauteil der zwei Bauteile eine Vertiefung vorgesehen wird, eine der zuvor mit Bezug auf die Durchbrüche aufgezeigten Optionen in Hinblick auf die Vertiefung an.
Es ist möglich, dass zumindest an dem ersten Bauteil eine Mehrzahl von Vertiefungen vorgesehen wird.
Beim Durchspritzen der Durchbrüche mit Kunststoff wird vorzugsweise ein nietförmiger Stift, ein Niet oder eine Verbindungsleiste aus dem Kunststoff hergestellt, mittels welchem/welcher eine mechanische Befestigung, insbesondere eine formschlüssige Befestigung, der beiden Bauteile aneinander erreicht wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an jedem Bauteil eine Vertiefung vorgesehen wird.
Insbesondere ist es möglich, dass nur an dem ersten Bauteil eine Vertiefung vorgesehen wird. Es ist auch möglich, dass nur an dem zweiten Bauteil eine Vertiefung vorgesehen ist – was allerdings im Übrigen äquivalent zu der Formulierung ist, dass nur an dem ersten Bauteil eine Vertiefung vorgesehen wird. Weiter ist es möglich, dass an jedem der Bauteile wenigstens eine Vertiefung vorgesehen wird. Besonders bevorzugt fluchten einander zugeordnete Vertiefungen an beiden Bauteilen miteinander, wodurch eine besonders sichere und zugleich dichte Klebverbindung der beiden Bauteile erreicht werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Vertiefung an wenigstens dem ersten Bauteil ein Kanal, eine Sicke oder eine Mulde ausgebildet wird. Diese Formen von Vertiefungen haben sich als besonders günstig für die Verklebung der beiden Bauteile miteinander herausgestellt. Vorzugsweise wird die Vertiefung mit dem Klebmaterial gefüllt. Auf diese Weise wird eine besonders feste und zugleich dichte Verbindung der beiden Bauteile erreicht.
Unter einem Durchbruch wird hier und im Folgenden insbesondere eine Öffnung verstanden, welche sich – insbesondere in Dickenrichtung – durch das gesamte Material erstreckt, dieses also durchbricht. Im Gegensatz dazu wird unter einer Vertiefung hier und im Folgenden eine Ausnehmung oder Aussparung verstanden, welche nur über einen endlichen Abstand in das Material eines Bauteils eindringt und dieses nicht durchbricht. Dass der wenigstens eine Durchbruch in die wenigstens eine Vertiefung mündet, bedeutet insbesondere, dass eine Verbindung zwischen dem Durchbruch und der Vertiefung besteht. Insbesondere kann/können Kunststoff und/oder Klebmaterial aus dem Durchbruch in die Vertiefung oder aus der Vertiefung in den Durchbruch gelangen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Klebmaterial ein Spritzgussmaterial mit Klebeigenschaften verwendet wird. Es ist dann insbesondere möglich, das Klebmaterial im Wege eines Spritzgussverfahrens in die Vertiefung einzubringen. Dies stellt eine ebenso einfache wie sichere und kostengünstige Ausführungsform des Verfahrens dar.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Kunststoff das Klebmaterial verwendet wird, oder dass als Klebmaterial der Kunststoff verwendet wird. Insbesondere wird im Rahmen des Verfahrens ein und dasselbe Material einerseits als Kunststoff zum Durchspritzen der Durchbrüche und andererseits als Klebmaterial zum Einbringen in die Vertiefung verwendet. Besonders bevorzugt wird als Kunststoff und als Klebmaterial ein Spritzgussmaterial mit Klebeigenschaften verwendet. Die gesamte Verbindung der beiden Bauteile aneinander, also insbesondere die formschlüssige Verbindung und die stoffschlüssige Verbindung durch Kleben, kann dann in einem Schuss, insbesondere durch Spritzgießen, erreicht werden. Dabei wird ein Spritzgussmaterial verwendet, das nach der Aushärtung auf den Bauteiloberflächen verklebt. Es wird insbesondere eine Vernietung bei gleichzeitiger Verklebung in einem Schuss möglich. Insbesondere bei einer Verwendung von Bauteilen, welche faserverstärkten Kunststoff umfassen oder aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, können mittels geeigneter Wahl des Spritzgussmaterials gleiche Ausdehnungskoeffizienten für den Kunststoff/das Klebmaterial und die beiden Bauteile erreicht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Durchbrüche Bohrungen oder Löcher bereitgestellt werden. Dabei kann es sich um Kreisbohrungen, Langlochbohrungen, Rechteckbohrungen, quadratische Bohrungen, ovale Bohrungen, sternförmige Bohrungen, oder andere, beliebige Formen von Bohrungen oder Löchern handeln. Insbesondere kann eine Form der Durchbrüche bedarfsgerecht an einen Anwendungsfall angepasst werden, um eine günstige Befestigung der beiden Bauteile aneinander zu bewirken.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung der beiden Bauteile im Spritzgussverfahren hergestellt wird. Dabei ist es möglich, dass ein Einkomponenten-Spritzgussverfahren angewendet wird, insbesondere wenn als Kunststoff und als Klebmaterial ein gleiches Spritzgussmaterial verwendet wird. Es ist aber auch möglich, dass ein Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren angewendet wird, insbesondere wenn als Kunststoff einerseits und als Klebmaterial andererseits verschiedene Materialien verwendet werden. Dabei ist es in vorteilhafter Weise möglich, miteinander mischbare und gemeinsam aushärtbare Materialien zu verwenden, die sich insbesondere im Mündungsbereich der Durchbrüche in die Vertiefung mischen können. Dabei verbinden sich vorteilhafterweise bevorzugt der Kunststoff und das Klebmaterial fest und stabil miteinander.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Durchbrüchen an jedem der Bauteile vorgesehen wird, wobei die Durchbrüche mit einem Band aus Kunststoff verbunden werden. Im Bereiche eines jeden Durchbruchs wird quasi ein Einzelniet aus Kunststoff erzeugt, wobei diese Einzelnieten jedoch über ein Band von Kunststoff miteinander verbunden sind, was der Verbindung zusätzliche Stabilität verleiht.
Schließlich ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die wenigstens eine Vertiefung so vorgesehen ist, dass sie eine Mehrzahl von Durchbrüchen miteinander verbindet. Dies bedeutet insbesondere, dass in die Vertiefung mehrere Durchbrüche einmünden. Auch auf diese Weise kann die Stabilität der Verbindung weiterverbessert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eine Verbindung zweier Bauteile, die mit einer Ausführungsform des Verfahrens hergestellt ist.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Verbindung zweier Bauteile, nämlich eines ersten Bauteils 1 und eines zweiten Bauteils 3, wobei an dem ersten Bauteil 1 und an dem zweiten Bauteil 3 jeweils mindestens ein Durchbruch vorgesehen ist, wobei hier ein erster Durchbruch 5 des ersten Bauteils und ein zweiter Durchbruch 7 des zweiten Bauteils 3 erkennbar sind. Es ist möglich, dass die Durchbrüche 5, 7 als Kreisbohrungen ausgebildet sind. Vorzugsweise sind entlang einer hier schematisch dargestellten Verbindungslinie L eine Mehrzahl solcher Durchbrüche 5, 7 voneinander beabstandet vorgesehen.
Die Bauteile 1, 3 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass die Durchbrüche 5, 7 miteinander fluchten. Die Durchbrüche sind mit einem Kunststoff 9 durchspritzt.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist an beiden Bauteilen 1, 3 jeweils eine Vertiefung vorgesehen, nämlich an einem ersten Bauteil 1 eine erste Vertiefung 11 und an dem zweiten Bauteil 3 eine zweite Vertiefung 13, wobei die Durchbrüche 5, 7 in die Vertiefungen 11, 13 münden. Dabei ist in die Vertiefungen 11, 13 ein Klebmaterial eingebracht, wobei hier der Kunststoff 9 zugleich als Klebmaterial dient.
Die Vertiefungen 11, 13 sind vorzugsweise in Form von Kanälen ausgebildet, die sich durchgängig in Richtung der Verbindungslinie L erstrecken. Somit münden bevorzugt die beabstandet voneinander vorgesehenen Durchbrüche 5, 7 sämtlich in die Vertiefungen 11, 13.
Die Verbindung ist vorzugsweise im Spritzgussverfahren bewirkt, wobei der Kunststoff, der zugleich als Klebmaterial verwendet wird, beim Spritzgießen in die Durchbrüche 5, 7 und in die Vertiefungen 11, 13 eingebracht worden ist. Dabei ist es insbesondere möglich, dass ein Einkomponenten-Spritzgussverfahren Anwendung findet, insbesondere wenn ein und dasselbe Spritzgussmaterial einerseits als Kunststoff und andererseits als Klebmaterial verwendet wird. Es ist aber auch möglich, dass ein Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren verwendet wird, insbesondere wenn verschiedene Materialien als Kunststoff einerseits und als Klebmaterial andererseits verwendet werden.
Es zeigt sich, dass im Bereich der Durchbrüche 5, 7 quasi Nieten aus Kunststoff gebildet werden, wobei diese einerseits im Bereich der Vertiefungen 11, 13 und andererseits aber auch bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel oberhalb und unterhalb der beiden Bauteile 1, 3 jeweils durch ein Band 15 von Kunststoff miteinander verbunden sind, wobei sich die Bänder 15 in Richtung der Verbindungslinie L erstrecken. Auf diese Weise wird die Stabilität der Verbindung erhöht.
Insgesamt wird im Rahmen des Verfahrens zugleich eine mechanische, insbesondere formschlüssige, Verbindung der beiden Bauteile 1, 3 miteinander und eine Verklebung der beiden Bauteile bewirkt, und dies vorzugsweise in einem Schuss, insbesondere in einem Spritzgussverfahren.
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 20310156 U1 [0002]
DE 10341134 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (1, 3), wobei – an einem ersten Bauteil (1) und an einem zweiten Bauteil (3) der zwei Bauteile (1, 3) jeweils mindestens ein Durchbruch (5, 7) vorgesehen wird, wobei – die zwei Bauteile (1, 3) in einer Relativlage zueinander angeordnet werden, in welcher die Durchbrüche (5, 7) miteinander fluchten, und wobei – die Durchbrüche mit einem Kunststoff (9) durchspritzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass – an wenigstens dem ersten Bauteil (1) der zwei Bauteile (1, 3) eine Vertiefung (11, 13) vorgesehen wird, in welche der wenigstens eine Durchbruch (5, 7) des ersten Bauteils (1) mündet, und dass – in die Vertiefung (11, 13) ein Klebmaterial eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der Bauteile (1, 3) eine Vertiefung (11, 13) vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11, 13) in Form eines Kanals, einer Sicke oder einer Mulde vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebmaterial ein Spritzgussmaterial mit Klebeigenschaften verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff als Klebmaterial verwendet wird, oder dass das Klebmaterial als Kunststoff verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche in Form von Bohrungen oder Löchern vorgesehen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Bauteile (1, 3) in einem Spritzgussverfahren bewirkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Durchbrüchen (5, 7) vorgesehen wird, wobei die Durchbrüche (5, 7) mit einem Band (15) aus Kunststoff verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11, 13) so vorgesehen wird, dass sie eine Mehrzahl von Durchbrüchen (5, 7) miteinander verbindet.