DE102016004722A1 - Force introduction element for a component formed from a fiber-reinforced plastic, and method for introducing such a force introduction element - Google Patents

Force introduction element for a component formed from a fiber-reinforced plastic, and method for introducing such a force introduction element Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Krafteinleitungselement (10) zum Anbinden wenigstens eines ersten Bauelements (12) an ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes zweites Bauelement (14), mit einem zumindest in einem Längenbereich (18) hohlen Hülsenkörper (16), welcher ein in den faserverstärkten Kunststoff einschraubbares Außengewinde (22) mit einem spitzen Flankenwinkel und ein eine außenseitige Spitze (S) des Hülsenkörpers (16) bildendes Ende (26) aufweist, welches durch über jeweilige erste Teilbereiche (28) miteinander verbundene und in jeweiligen zweiten Teilbereichen (30) voneinander getrennte Endbereiche (32) gebildet ist, welche durch Einbringen eines Verbindungselements (56) in den Hülsenkörper (16) voneinander weg bewegbar sind, um dadurch unter Hintergreifen jeweiliger Wandungsbereiche des zweiten Bauelements (14) einen Hinterschnitt auszubilden.The invention relates to a force introduction element (10) for connecting at least one first component (12) to a second component (14) formed from a fiber reinforced plastic, with a hollow body (16) hollow at least in a longitudinal region (18) Plastic threaded external thread (22) having a sharp flank angle and an outer side tip (S) of the sleeve body (16) forming the end (26) which interconnected by respective first portions (28) and in respective second portions (30) from each other separated end portions (32) is formed, which by moving a connecting element (56) in the sleeve body (16) are movable away from each other to thereby under engaging behind respective wall portions of the second component (14) form an undercut.

Description

Die Erfindung betrifft ein Krafteinleitungselement für ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes Bauelement, insbesondere eines Fahrzeugs, sowie ein Verfahren zum Einbringen eines solchen Krafteinleitungselements in ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes Bauelement.The invention relates to a force introduction element for a component formed from a fiber-reinforced plastic, in particular of a vehicle, and to a method for introducing such a force introduction element into a component formed from a fiber-reinforced plastic.

Die Integration von aus einem jeweiligen faserverstärkten Kunststoff wie beispielsweise aus einem endlosfaserverstärkten Thermoplast gebildeten Bauelementen im Automobilbau ermöglicht die Bewältigung steigender Anforderungen an die Reduktion von CO2-Emissionen durch optimierte Fahrzeuggewichte, Recyclingstrategien sowie ein erhöhtes Funktionsintegrationsvermögen für die steigende Anzahl an Sicherheits- und Assistenzsystemen. Trotz des hohen konstruktiven Freiheitsgrads von Faserverbundwerkstoffen, insbesondere von thermoplastischen Faserverbunden, ist eine Applizierung von Strukturelementen oder Strukturteilen unerlässlich, sodass anfallende Funktionen in ihrer Komplexität simultan von einem Bauteil beziehungsweise Bauelement umgesetzt werden können. Um einen Großserieneinsatz zu gewährleisten, ist eine präzise, hochfrequentierte und sichere Anbindung von Funktionselementen an ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes Strukturbauteil erforderlich.The integration of components formed from a respective fiber-reinforced plastic, such as a continuous fiber-reinforced thermoplastic automotive engineering allows to meet increasing demands on the reduction of CO 2 emissions through optimized vehicle weights, recycling strategies and increased functional integration capacity for the increasing number of safety and assistance systems. Despite the high structural degree of freedom of fiber composites, in particular of thermoplastic fiber composites, an application of structural elements or structural parts is essential, so that resulting functions can be implemented in their complexity simultaneously by a component or component. In order to ensure mass production, a precise, highly frequented and secure connection of functional elements to a structural component formed from a fiber-reinforced plastic is required.

Dabei kommen beispielsweise Krafteinleitungselemente zum Einsatz, welche mit aus einem jeweiligen faserverstärkten Kunststoff gebildeten Bauelementen verbunden werden, um an diese Bauelemente über die Krafteinleitungselemente weitere Bauelemente wie beispielsweise Funktionselemente anzubinden. Die Krafteinleitungselemente werden beispielsweise genutzt, um von den weiteren Bauelementen ausgehende Lasten beziehungsweise Kräfte über die Krafteinleitungselemente in die aus dem jeweiligen faserverstärkten Kunststoff gebildeten ersten Bauelemente einzuleiten. Im Zuge einer Funktionsintegration kann es dabei erforderlich sein, auch auf gekrümmte Oberflächengeometrien zurückzugreifen oder schwer zugängliche Bauelemente mit einer einseitigen Zugänglichkeit einzusetzen. Unter einer solchen einseitigen Zugänglichkeit ist zu verstehen, dass diese Bauelemente von lediglich einer Seite aus, nicht jedoch von einer gegenüberliegenden weiteren Seite aus zugänglich sind, um diese Bauelemente beispielsweise mit weiteren Funktionselementen zu verbinden beziehungsweise mit Krafteinleitungselementen zu versehen. Trotz des werkstoffseitigen Vorteils, unter geringem Energieaufwand schweißbar zu sein, bedingen im Automobilbau Vorgaben für Montage-, Instandhaltungs- und Reparaturkonzepte der jeweiligen Bauelemente und/oder Module eine Mehrfachmontage. Eine solche Mehrfachmontage wird durch die zuvor genannten Krafteinleitungselemente ermöglicht, über welche die weiteren, beispielsweise als Funktionsteile ausgebildeten Bauelemente reversibel lösbar mit den aus einem jeweiligen faserverstärkten Kunststoff gebildeten ersten Bauelementen verbunden werden können. Dadurch können die weiteren Bauelemente über die Krafteinleitungselemente mit den ersten Bauelementen verbunden und wieder von den ersten Bauelementen gelöst werden, ohne dass es zu Beschädigungen beziehungsweise Zerstörungen der jeweiligen Bauelemente kommt.In this case, for example, force introduction elements are used, which are connected to components formed from a respective fiber-reinforced plastic in order to connect to these components via the force introduction elements further components such as functional elements. The force introduction elements are used, for example, to initiate outgoing loads or forces from the other components via the force introduction elements into the first components formed from the respective fiber-reinforced plastic. In the course of functional integration, it may be necessary to resort to curved surface geometries or to use hard-to-access components with one-sided accessibility. Under such a one-sided accessibility is to be understood that these components from only one side, but not accessible from an opposite further side to connect these components, for example, with other functional elements or to provide with force introduction elements. Despite the material-side advantage of being weldable with low energy consumption, require in automotive specifications for assembly, maintenance and repair concepts of the respective components and / or modules a multiple assembly. Such a multiple assembly is made possible by the aforementioned force introduction elements, via which the further, for example, formed as a functional parts components can be reversibly releasably connected to the formed of a respective fiber reinforced plastic first components. As a result, the further components can be connected via the force introduction elements to the first components and released again from the first components, without damaging or destroying the respective components.

Dabei offenbart die DE 10 2012 010 715 A1 ein Blindniet-Element zum Verbinden zumindest zweier Bauteile, mit einem einen Setzkopf aufweisenden Hohlniet, der von einem Nietdorn durchdrungen ist. Ferner ist ein an einem ersten axialen Ende integral mit dem Nietdorn verbundener Dornkopf vorgesehen, der beim Einziehen in den Hohlniet einen Schließkopf bildet. Ferner ist es vorgesehen, dass am Dornkopf eine lochbildende Nagelspitze oder eine Fließloch-formende Spitze angeordnet ist.It reveals the DE 10 2012 010 715 A1 a blind rivet element for connecting at least two components, with a setting head having a hollow rivet, which is penetrated by a rivet mandrel. Further, a mandrel head connected integrally to the rivet mandrel at a first axial end is provided which forms a closing head when drawn into the rivet. Furthermore, it is provided that a hole-forming nail tip or a flow-hole-forming tip is arranged on the mandrel head.

Die DE 19 732 099 A1 offenbart einen selbstvernietenden Bohrniet. Ferner ist aus der DE 10 2012 025 108 A1 eine Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen bekannt, wobei eine zweilagige Niethülse aus einem innenliegenden, hochfesten und metallischen Werkstoff sowie eine deutlich dickere äußere Kunststoffummantelung verwendet werden. Die Kunststoffummantelung dient dabei als elektrischer Isolator. Dabei erfordert die Größe des Fügeelements eine hohe materielle Aufweitung im zu fügenden Grundmaterial, um den Niet einzuführen. Dabei ist eine beidseitige Zugänglichkeit erforderlich, um die Positioniergenauigkeit und Umformung in einem definierten Toleranzbereich zu halten. Es besteht dabei nur eine eingeschränkte Verdrehsicherheit.The DE 19 732 099 A1 discloses a self-clinching drill rivet. Furthermore, from the DE 10 2012 025 108 A1 a joint connection between two components known, with a two-ply rivet sleeve of an internal, high-strength and metallic material and a much thicker outer plastic sheath are used. The plastic sheath serves as an electrical insulator. The size of the joining element requires a high material expansion in the base material to be joined in order to introduce the rivet. In this case, a two-sided accessibility is required to keep the positioning accuracy and forming within a defined tolerance range. There is only a limited security against rotation.

Die DE 10 2013 103 719 A1 offenbart eine Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, mit einem Biegeträger, welcher über ein Fügeelement an einem Fügepartner formschlüssig befestigt ist, wobei der Biegeträger aus einem ersten Werkstoff besteht und benachbart zu dem Fügeelement in im Wesentlichen entgegengesetzter Richtung zu der im Falle eines Aufpralls auf den Biegeträger wirkenden Zugkraft einen Öffnungsbereich aufweist, in welchem ein zweiter Werkstoff mit einer höheren Duktilität als der erste Werkstoff derart angeordnet ist, dass bei Einwirkung der Zugkraft auf den Biegeträger im Falle eines Aufpralls der zweite Werkstoff durch das Fügeelement zur Aufnahme von Verformungsenergie komprimierbar ist. Dabei wird das Fügeelement durch eine Durchgangsbohrung eingesetzt. Folglich wird die Textilstruktur lokal beschädigt und es liegt keine faserverbundgerechte Krafteinleitung vor. Ausschließlich radialformschlüssige Anbindungen führen bei abweichenden Ausdehnungskoeffizienten der Fügepartner über die Anwendungsdauer beziehungsweise Lebenszeit zu abnehmenden Festigkeiten innerhalb der Krafteinleitung.The DE 10 2013 103 719 A1 discloses a support structure of a motor vehicle, with a bending beam, which is positively fastened via a joining element to a joining partner, wherein the bending beam consists of a first material and adjacent to the joining element in substantially opposite direction to the force acting on the bending beam in the event of an impact tensile force an opening region in which a second material with a higher ductility than the first material is arranged such that upon application of the tensile force on the bending beam in the event of an impact, the second material is compressible by the joining element for receiving deformation energy. The joining element is inserted through a through hole. As a result, the textile structure is damaged locally and there is no fiber-composite force introduction. Only radial-form-fitting connections lead with deviating coefficients of expansion of the joining partners over the period of application or lifetime to decreasing strengths within the force application.

Aus der DE 10 2014 203 726 A1 ist eine fließlochformende Schraube für einen mittels der Schraube gefügten Bauteilverbund bekannt. Bei einem bestehenden Mehrfachmontageanspruch führt eine Direktverschraubung im Faserverbund zur Reduktion der Festigkeit innerhalb der Fügeverbindung, wobei eine Verdrehsicherheit ebenfalls nicht sichergestellt ist.From the DE 10 2014 203 726 A1 is a flow-hole-forming screw for a composite by means of the screw component composite known. In an existing Mehrfachmontageanspruch performs a direct screw in fiber composite to reduce the strength within the joint, with a twisting security is also not guaranteed.

Die DE 10 2013 216 039 A1 offenbart einen Halbhohlstanzniet für das vorlauffreie Fügen eines FVK-Bauteils mit einem Metallbauteil. Der halbhohe Stanzniet weist einen hohen Nietschaft, einen am Nietschaft ausgebildeten und als Stanzschneide dienenden Nietfuß und einen am Nietschaft angeformten und in radialer Richtung überstehenden Nietkopf auf. Der Implementierungsprozess erfordert ein Ausschneiden eines Stanzbutzens aus dem Faserverbundteil. Folglich wird der textilinterne Kraftfluss gestört. Die Fügestelle erfordert eine beidseitige Zugänglichkeit und ist für Profile ungeeignet.The DE 10 2013 216 039 A1 discloses a Halbhohlstanzniet for the precursor-free joining of a FRP component with a metal component. The half-height punch rivet has a high rivet shank, a rivet base formed on the rivet shank and serving as a punching edge, and a rivet head formed on the rivet shank and protruding in the radial direction. The implementation process requires cutting out a stamped part from the fiber composite part. Consequently, the textile internal power flow is disturbed. The joint requires accessibility on both sides and is unsuitable for profiles.

Die DE 10 2011 113 436 A1 offenbart einen Dornniet, welcher als Nietelement zur Anbringung von Faserverbundbauteilen ausgebildet ist. Das Nietelement ist bereichsweise durch eine Matrize aufweitbar. Unterhalb der Kopfauflage sind Verdrehsicherungen integriert. Auch hierbei ist eine beidseitige Zugänglichkeit erforderlich. Das Nietelement ist ungeeignet für Hohlprofile und gekrümmte Oberflächen.The DE 10 2011 113 436 A1 discloses a mandrel rivet formed as a rivet member for mounting fiber composite components. The rivet element is partially expandable by a die. Anti-rotation locks are integrated below the head rest. Again, a two-sided accessibility is required. The rivet element is unsuitable for hollow profiles and curved surfaces.

Der DE 10 2011 001 522 A1 ist eine Niethülse mit einem Dornschaft als bekannt zu entnehmen. Dabei erfolgt ein Fügen von sich überlappenden Bauteilen ohne Vorlochen, wobei ein Aufweiten des Schafts beim Herausschrauben erfolgt. Eine Verdrehsicherheit ist hierbei nicht realisiert. Ferner ist eine Umformung der Metallkomponenten erforderlich, welche unlösbar verbunden sind.Of the DE 10 2011 001 522 A1 is a rivet with a mandrel shaft as known to remove. In this case, a joining of overlapping components takes place without pre-punching, wherein an expansion of the shaft takes place when unscrewing. A security against rotation is not realized here. Furthermore, a deformation of the metal components is required, which are permanently connected.

Schließlich offenbart die DE 10 2012 215 905 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vorlauffreien Direktverschrauben. Hierbei wird eine loch- und gewindeformende Schraube implementiert, wobei beim Durchdringen der ersten Komponente eine Drehrichtung zum Fließlochformen genutzt wird und beim Auftreffen auf die zweite Komponente die Drehrichtung gewechselt wird. Beide Komponenten sind im Bereich der Schraube miteinander verklebt. Somit muss zusätzlich geklebt werden. Ferner ist ein Richtungswechsel erforderlich und eine Aufwärmung erfolgt nur per Rotation.Finally, the reveals DE 10 2012 215 905 A1 a method and apparatus for non-lead direct screwing. In this case, a hole- and thread-forming screw is implemented, wherein upon rotation of the first component, a direction of rotation is used for flow-hole forming and the direction of rotation is changed when hitting the second component. Both components are glued together in the area of the screw. Thus, additional gluing must be done. Furthermore, a change of direction is required and a warm-up takes place only by rotation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Krafteinleitungselement und ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen eine faserverbund- und kraftflussgerechte Anbindung von ersten Bauelementen wie beispielsweise Funktionsteilen an aus einem jeweiligen faserverstärkten Kunststoff gebildete zweite Bauelemente, insbesondere für Fahrzeuge, realisierbar ist.It is therefore an object of the present invention to provide a force introduction element and a method by means of which a fiber composite and force flow compatible connection of first components such as functional parts to second components formed from a respective fiber reinforced plastic, in particular for vehicles, can be realized.

Diese Aufgabe wird durch ein Krafteinleitungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a force introduction element having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Das erfindungsgemäße Krafteinleitungselement wird genutzt, um wenigstens ein erstes Bauelement an ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes zweites Bauelement, insbesondere für ein Fahrzeug wie beispielsweise einen Kraftwagen, anzubinden. Dies bedeutet, dass das erste Bauelement über das Krafteinleitungselement mit dem zweiten Bauelement, insbesondere reversibel lösbar, verbunden werden kann. Bei dem ersten Bauelement handelt es sich beispielsweise um ein Funktionsteil, welches auch als Funktionselement bezeichnet wird. Das zweite Bauelement ist beispielsweise eine Strukturkomponente, welche als ein FVK-Bauteil (FVK – Faserverbundkunststoff) ausgebildet ist.The force introduction element according to the invention is used to connect at least one first component to a second component formed of a fiber-reinforced plastic, in particular for a vehicle such as a motor vehicle. This means that the first component can be connected via the force introduction element to the second component, in particular reversibly detachable. The first component is, for example, a functional part, which is also referred to as a functional element. The second component is, for example, a structural component which is designed as an FRP component (FRP-fiber composite plastic).

Das erfindungsgemäße Krafteinleitungselement weist einen Hülsenkörper auf, welcher zumindest in einem Längenbereich, insbesondere vollständig, hohl ist. Der Hülsenkörper weist dabei ein in den faserverstärkten Kunststoff des zweiten Bauelements einschraubbares Außengewinde mit einem spitzen Flankenwinkel auf. Der faserverstärkte Kunststoff ist vorzugsweise ein Thermoplast, in welchem Verstärkungsfasern eingebettet sind, wobei der faserverstärkte Kunststoff beispielsweise ein endlosfaserverstärkter Thermoplast ist. Durch den spitzen Flankenwinkel ist eine besonders vorteilhafte Einschraubbarkeit des Krafteinleitungselements in den faserverstärkten Kunststoff realisierbar.The force introduction element according to the invention has a sleeve body which is hollow, at least in a longitudinal region, in particular completely. In this case, the sleeve body has an external thread which can be screwed into the fiber-reinforced plastic of the second component and has a sharp flank angle. The fiber-reinforced plastic is preferably a thermoplastic in which reinforcing fibers are embedded, wherein the fiber-reinforced plastic is, for example, an endless fiber-reinforced thermoplastic. Due to the sharp flank angle, a particularly advantageous screw-in capability of the force introduction element into the fiber-reinforced plastic can be realized.

Der Hülsenkörper weist ferner ein eine außenseitige Spitze des Hülsenkörpers bildendes Ende auf. Die Spitze ist somit geeignet, schonend in den faserverstärkten Kunststoff einzudringen, ohne dass es zu einer übermäßigen Zerstörung von Verstärkungsfasern kommt, welche in den Kunststoff eingebettet sind.The sleeve body further has an end forming an outside tip of the sleeve body. The tip is thus suitable for gently penetrating into the fiber-reinforced plastic, without resulting in excessive destruction of reinforcing fibers, which are embedded in the plastic.

Das Ende ist durch Endbereiche des Hülsenkörpers gebildet, wobei die Endbereiche über jeweilige erste Teilbereiche miteinander verbunden beziehungsweise aneinander gehalten und in jeweiligen zweiten Teilbereichen voneinander getrennt sind, sodass die Endbereiche durch Einbringen eines beispielsweise als Schraubelement ausgebildeten Verbindungselements in den Hülsenkörper voneinander weg bewegbar sind, um dadurch unter Hintergreifen jeweiliger Wandungsbereiche des zweiten Bauelements beziehungsweise des faserverstärkten Kunststoffs einen Hinterschnitt auszubilden. Mit anderen Worten, ist der Hülsenkörper beispielsweise zumindest teilweise in den faserverstärkten Kunststoff eingebracht und somit mit dem faserverstärkten Kunststoff beziehungsweise mit dem zweiten Bauelement verbunden, und wird daraufhin ein Verbindungselement wie beispielsweise eine Schraube beziehungsweise ein Schraubelement in den Hülsenkörper beziehungsweise in den hohlen Teilbereich des Hülsenkörpers eingebracht, um dadurch beispielsweise das erste Bauelement mittels des Verbindungselements über das Krafteinleitungselement mit dem zweiten Bauelement zu verbinden, so werden die Endbereiche – da sie in den jeweiligen zweiten Teilbereichen voneinander getrennt sind – aufgespreizt beziehungsweise aufgespaltet und dadurch voneinander weg bewegt, indem die Endbereiche beispielsweise elastisch und/oder plastisch relativ zu einem Grundkörper des Hülsenkörpers verformt werden.The end is formed by end regions of the sleeve body, the end regions being connected to one another via respective first subregions and being separated from one another in respective second subregions, so that the end regions can be moved away from one another by inserting a connecting element formed, for example, as a screw element into the sleeve body thereby under grasping respective wall regions of the second component or of the fiber-reinforced plastic to form an undercut. In other words, the sleeve body is for example at least partially introduced into the fiber-reinforced plastic and thus connected to the fiber-reinforced plastic or with the second component, and then a connecting element such as a screw or a screw in the sleeve body or in the hollow portion of the sleeve body introduced to thereby connect, for example, the first component by means of the connecting element via the force introduction element with the second component, the end portions are - since they are separated from each other in the second partial areas - spread or split and thereby moved away from each other by the end portions, for example elastically and / or plastically deformed relative to a main body of the sleeve body.

Durch das Aufspalten beziehungsweise Aufspreizen der Endbereiche werden diese voneinander weg bewegt, wodurch die Endbereiche einen jeweiligen Hinterschnitt mit dem faserverstärkten Kunststoff des zweiten Bauelements ausbilden, da die Endbereiche infolge des Aufspaltens beziehungsweise Aufspreizens jeweilige Wandungsbereiche des faserverstärkten Kunststoffs beziehungsweise des zweiten Bauelements hintergreifen. Hierdurch werden das Krafteinleitungselement und über dieses das erste Bauelement besonders fest mit dem zweiten Bauelement verbunden und an diesem gehalten.By splitting or spreading of the end regions, these are moved away from one another, whereby the end regions form a respective undercut with the fiber-reinforced plastic of the second component, since the end regions engage behind respective wall regions of the fiber-reinforced plastic or of the second component as a result of the splitting or spreading. As a result, the force introduction element and via this the first component are particularly firmly connected to the second component and held on this.

Somit ermöglicht es das Krafteinleitungselement, das beispielsweise als Funktionselement ausgebildete erste Bauelement mit einer hohen Geschwindigkeit sowie faserverbund- und kraftflussgerecht mit dem beispielsweise als Strukturkomponente ausgebildeten zweiten Bauelement zu verbinden. Insbesondere ermöglicht das Krafteinleitungselement eine reversibel lösbare Verbindung der Bauelemente, sodass die Bauelemente, insbesondere unter Zuhilfenahme des Verbindungselements, miteinander verbunden und daran anschließend wieder voneinander gelöst werden können, ohne dass es zu Beschädigungen oder Zerstörung der Bauelemente kommt. Insbesondere ermöglicht das Krafteinleitungselement die Darstellung einer kraft- und/oder formschlüssigen und lösbaren Krafteinleitungsschnittstelle, über welche beispielsweise von dem ersten Bauelement ausgehende Kräfte in das zweite Bauelement eingeleitet werden können. Diese Krafteinleitung eignet sich besonders für dickwandige oder hohlprofilartige Faserverbundstrukturen.Thus, the force introduction element makes it possible to connect the first component designed as a functional element, for example, at a high speed as well as fiber composite and power flow compatible with the second component designed, for example, as a structural component. In particular, the force introduction element allows a reversibly releasable connection of the components, so that the components, in particular with the aid of the connecting element, connected to each other and then can be solved again from each other, without causing damage or destruction of the components. In particular, the force introduction element allows the representation of a non-positive and / or positive and releasable force introduction interface, via which, for example, from the first component outgoing forces can be introduced into the second component. This introduction of force is particularly suitable for thick-walled or hollow-profile fiber composite structures.

Mit anderen Worten ist das erfindungsgemäße Krafteinleitungselement besonders vorteilhaft für aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildete Bauelemente verwendbar, welche dickwandig sind und/oder eine ebene Oberfläche und/oder eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. Insbesondere lässt sich mittels des erfindungsgemäßen Krafteinleitungselements ein vorlochfreies Dornnietverfahren realisieren. Mit anderen Worten ist es möglich, das erfindungsgemäße Krafteinleitungselement, insbesondere über die Spitze beziehungsweise mit der Spitze voran, in den faserverstärkten Kunststoff einzubringen, insbesondere einzutreiben beziehungsweise einzuschrauben, ohne dass ein Vorlochen durchgeführt werden muss. Dadurch kann das erfindungsgemäße Krafteinleitungselement besonders zeit- und somit kostengünstig in das zweite Bauelement eingebracht und mit dem zweiten Bauelement verbunden werden.In other words, the force introduction element according to the invention is particularly advantageously usable for components formed from a fiber-reinforced plastic, which are thick-walled and / or have a flat surface and / or a curved surface. In particular, a pre-punch-free mandrel riveting method can be realized by means of the force introduction element according to the invention. In other words, it is possible to introduce the force introduction element according to the invention, in particular via the tip or with the tip ahead, in the fiber-reinforced plastic, in particular drive or screw without a pre-punching must be performed. As a result, the force introduction element according to the invention can be introduced particularly time-consuming and thus cost-effectively into the second component and connected to the second component.

Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass sich basierend auf prozessoptimierten und montagegerechten Lösungen aus der Metallbauweise und Polymer-Hybrid-Bauweise für Umsetzungen in Faserverbundbauweise vergleichbare Randbedingungen ergeben. Deshalb wurde das Krafteinleitungselement mit einer simplen Grundgeometrie entworfen, um eine schnelle Integration und Anpassung in beziehungsweise an bestehende thermoplastische Faserverbundbauweisen zu ermöglichen.The invention is based in particular on the finding that comparable marginal conditions result based on process-optimized and assembly-compatible solutions from the metal construction and polymer hybrid construction for conversions in fiber composite construction. Therefore, the force introduction element has been designed with a simple basic geometry, in order to enable rapid integration and adaptation in or on existing thermoplastic fiber composite structures.

Um eine besonders vorteilhafte Anbindung des Krafteinleitungselements und über dieses des ersten Bauelements an das zweite Bauelement zu realisieren, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Außengewinde mit wenigstens einem Kleb- und/oder Dichtstoff versehen ist, um dadurch beispielsweise eine Abdichtung von Stützfluiden sowie eine Verbundhaftung zu realisieren.In order to realize a particularly advantageous connection of the force introduction element and this of the first component to the second component, it is provided in one embodiment of the invention that the external thread is provided with at least one adhesive and / or sealant, thereby for example a seal of Support fluids and a composite bond to realize.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Hülsenkörper einen sich an das Ende anschließenden Schaft aufweist, welcher außenumfangsseitig zylindrisch oder konisch geformt ist und demzufolge eine zylindrische oder konische Grundform aufweist. Unter der zylindrischen Form ist zu verstehen, dass der Schaft außenumfangsseitig die Form eines zumindest im Wesentlichen geraden Kreiszylinders aufweist. Durch diese Ausgestaltung des Schafts kann das Krafteinleitungselement besonders vorteilhaft in den faserverstärkten Kunststoff des zweiten Bauelements eingebracht werden, wobei ferner eine besonders vorteilhafte und feste Anbindung des Krafteinleitungselements an das zweite Bauelement darstellbar ist.A further embodiment is characterized in that the sleeve body has a shaft adjoining the end, which outer circumference is cylindrical or conical in shape and consequently has a cylindrical or conical basic shape. The cylindrical shape is to be understood as meaning that the shaft has the shape of an at least substantially straight circular cylinder on the outer peripheral side. As a result of this configuration of the shaft, the force introduction element can be introduced particularly advantageously into the fiber-reinforced plastic of the second component, wherein furthermore a particularly advantageous and firm connection of the force introduction element to the second component can be represented.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Schaft außenumfangsseitig mehreckig, insbesondere vier- oder sechs- oder achteckig, ausgebildet. Hierdurch kann eine besonders effektive Verdrehsicherung realisiert werden, sodass unerwünschte Relativdrehungen zwischen dem Krafteinleitungselement und dem zweiten Bauelement auch dann sicher vermieden werden können, wenn hohe Drehmomente auf das Krafteinleitungselement wirken. Durch die Ausgestaltung des Schafts können auch besonders hohe Drehmomente zwischen dem Krafteinleitungselement und dem zweiten Bauelement übertragen werden, ohne dass es zu einer unerwünschten Relativdrehung zwischen dem zweiten Bauelement und dem Krafteinleitungselement kommt.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the shaft is on the outer peripheral side polygonal, in particular four- or six- or octagonal, formed. This can be a particularly effective anti-rotation can be realized so that unwanted relative rotation between the force application element and the second component can be safely avoided even when high torques act on the force application element. By virtue of the design of the shaft, it is also possible to transmit particularly high torques between the force introduction element and the second component, without there being any undesirable relative rotation between the second component and the force introduction element.

In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Hülsenkörper einen Kopf auf, welcher sich auf einer dem Ende gegenüberliegenden Seite des Schafts an diesen anschließt, sodass der Kopf beispielsweise an einem dem Ende gegenüberliegenden anderen Ende des Hülsenkörpers angeordnet ist. Der Kopf weist beispielsweise einen größeren Außendurchmesser beziehungsweise Außenumfang als der Schaft auf, sodass der Hülsenkörper in seiner Längserstreckungsrichtung über den Kopf besonders gut an dem zweiten Bauelement abgestützt werden kann.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the sleeve body has a head, which adjoins this on an opposite side of the end of the shaft, so that the head is arranged, for example, at one end opposite the other end of the sleeve body. The head has, for example, a larger outer diameter or outer circumference than the shaft, so that the sleeve body in its longitudinal extension direction over the head can be supported particularly well on the second component.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Kopf außenumfangsseitig mehreckig, insbesondere vier- oder sechs- oder achteckig, ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise ein besonders hohes Drehmoment zwischen dem Krafteinleitungselement und dem zweiten Bauelement und/oder zwischen dem Krafteinleitungselement und einem Werkzeug, mittels welchem das Krafteinleitungselement in den faserverstärkten Kunststoff eingeschraubt wird, übertragen werden. Mit anderen Worten kann der außenumfangsseitig mehreckige Kopf, welcher beispielsweise einen mehreckigen Querschnitt aufweist, genutzt werden, um insbesondere während einer Montage des Krafteinleitungselements oder während einer Reparatur ein besonders hohes Drehmoment übertragen und insbesondere in das Krafteinleitungselement einleiten zu können.It has been found to be particularly advantageous if the head on the outer peripheral side polygonal, in particular four- or six- or octagonal, is formed. In this way, for example, a particularly high torque between the force introduction element and the second component and / or between the force introduction element and a tool, by means of which the force introduction element is screwed into the fiber-reinforced plastic, to be transmitted. In other words, the outer peripheral side polygonal head, which for example has a polygonal cross-section, can be used in particular to transmit a particularly high torque during assembly of the force introduction element or during repair and in particular to be able to introduce into the force introduction element.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Kopf auf einer dem Außengewinde zugewandten Seite, insbesondere auf einer dem Außengewinde zugewandten Unterseite, eine vollständig umlaufende Fangnut aufweist. Die Fangnut dient insbesondere der Erhöhung des übertragbaren Drehmoments, der Verstärkung der Kontaktfläche zur Oberfläche des zweiten Bauelements sowie zur Abdichtung.As further particularly advantageous, it has been shown, when the head on a side facing the external thread, in particular on a side facing the external thread underside, has a completely circumferential catch groove. The catching groove serves, in particular, to increase the transmittable torque, to reinforce the contact surface with the surface of the second component and to seal.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum zumindest teilweisen Einbringen des erfindungsgemäßen Krafteinleitungselements in das zweite Bauelement. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Krafteinleitungselements sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt. Unter dem zumindest teilweisen Einbringen des Krafteinleitungselements in das zweite Bauelement ist insbesondere zu verstehen, dass zumindest ein Teilbereich des Krafteinleitungselements, insbesondere des Hülsenkörpers, in dem faserverstärkten Kunststoff des zweiten Bauelements angeordnet wird. Hierzu wird das Krafteinleitungselement beziehungsweise Hülsenkörper beispielsweise in den faserverstärkten Kunststoff eingetrieben.The invention also includes a method for at least partially introducing the force introduction element according to the invention into the second component. Advantages and advantageous embodiments of the force introduction element according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa. The at least partial introduction of the force introduction element into the second component is to be understood in particular as meaning that at least one subregion of the force introduction element, in particular of the sleeve body, is arranged in the fiber reinforced plastic of the second component. For this purpose, the force introduction element or sleeve body is driven, for example, into the fiber-reinforced plastic.

Dabei werden beispielsweise im Rahmen des Verfahrens eine, insbesondere in Längserstreckungsrichtung des Hülsenkörpers auf diesen wirkende, Vorschubkraft und ein Drehmoment auf das Krafteinleitungselement ausgeübt, um das Krafteinleitungselement in den faserverstärkten Kunststoff einzubringen, insbesondere einzutreiben, und über das Außengewinde in den faserverstärkten Kunststoff einzuschrauben. Mittels der Vorschubkraft wird beispielsweise der Hülsenkörper beim Einbringen in das zweite Bauelement entlang der Längserstreckungsrichtung des Hülsenkörpers in das Bauelement eingebracht, wobei beispielsweise zunächst der Hülsenkörper über die Spitze in den faserverstärkten Kunststoff eingetrieben wird. Durch Ausüben des Drehmoments auf den Hülsenkörper wird der Hülsenkörper relativ zu dem zweiten Bauelement gedreht, wodurch der Hülsenkörper über das Außengewinde in den faserverstärkten Kunststoff eingeschraubt werden kann. Das Drehmoment ist somit ein Furchmoment zur Montage des Krafteinleitungselements in dem faserverstärkten Kunststoff des zweiten Bauelements. Die Vorschubkraft und das Drehmoment werden vorzugsweise gleichzeitig auf das Krafteinleitungselement ausgeübt, um das Krafteinleitungselement an beziehungsweise in dem zweiten Bauelement zu montieren.In this case, for example, in the context of the method, in particular in the longitudinal direction of the sleeve body acting on this, feed force and torque exerted on the force introduction element to introduce the force introduction element in the fiber reinforced plastic, in particular drive, and screwed over the external thread in the fiber reinforced plastic. By means of the feed force, for example, the sleeve body is introduced into the component during insertion into the second component along the longitudinal extension direction of the sleeve body, wherein, for example, the sleeve body is first driven into the fiber-reinforced plastic via the tip. By applying the torque to the sleeve body, the sleeve body is rotated relative to the second component, whereby the sleeve body can be screwed over the external thread in the fiber-reinforced plastic. The torque is thus a rolling moment for mounting the force introduction element in the fiber-reinforced plastic of the second component. The feed force and the torque are preferably applied simultaneously to the force introduction element in order to mount the force introduction element on or in the second component.

Das Krafteinleitungselement, insbesondere die Vorschubkraft und das Drehmoment, kann beziehungsweise können insbesondere auch dazu genutzt werden, mehrere Bauelemente beziehungsweise Bauteile zu fügen.The force introduction element, in particular the feed force and the torque, can or can in particular also be used to add a plurality of components or components.

Um eine besonders vorteilhafte und feste Verbindung des Krafteinleitungselements mit dem zweiten Bauelement, insbesondere mit dem faserverstärkten Kunststoff, zu realisieren, ist es bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Krafteinleitungselement mittels einer Heizeinrichtung, insbesondere mittels einer elektrischen Heizeinrichtung, erwärmt wird. Dadurch kann beispielsweise eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung des Krafteinleitungselements, insbesondere des Hülsenkörpers, mit dem faserverstärkten Kunststoff bewirkt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, durch die Erwärmung des Krafteinleitungselements, insbesondere des Hülsenkörpers, das Krafteinleitungselement auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise mit dem zweiten Bauelement zu verbinden, da das Krafteinleitungselement besonders vorteilhaft in den faserverstärkten Kunststoff eingebracht werden kann.In order to realize a particularly advantageous and firm connection of the force introduction element with the second component, in particular with the fiber-reinforced plastic, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the force introduction element by means of a heater, in particular by means of an electric heater, is heated. As a result, for example, a non-positive and / or cohesive connection of the force introduction element, in particular of the sleeve body, be effected with the fiber-reinforced plastic. Alternatively or additionally, it is possible by the heating of the force introduction element, in particular of the sleeve body, the force introduction element to a particularly simple and thus time and cost Way to connect with the second component, since the force introduction element can be particularly advantageously introduced into the fiber-reinforced plastic.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Krafteinleitungselement auf eine Temperatur erwärmt wird, welche größer oder gleich der Schmelztemperatur des faserverstärkten Kunststoffs ist. Insbesondere wird das Krafteinleitungselement mit dieser Temperatur in den faserverstärkten Kunststoff eingebracht, sodass beispielsweise während des Einbringens des Krafteinleitungselements in den faserverstärkten Kunststoff der faserverstärkte Kunststoff mittels des Krafteinleitungselements zumindest teilweise aufgeschmolzen beziehungsweise angeschmolzen wird, wodurch das Krafteinleitungselement besonders einfach und vorteilhaft in den faserverstärkten Kunststoff eingebracht werden kann.Finally, it has proven to be particularly advantageous if the force introduction element is heated to a temperature which is greater than or equal to the melting temperature of the fiber-reinforced plastic. In particular, the force introduction element is introduced into the fiber-reinforced plastic at this temperature, so that, for example, during the introduction of the force introduction element into the fiber-reinforced plastic, the fiber-reinforced plastic is melted or fused at least partially by means of the force introduction element, whereby the force introduction element is introduced into the fiber-reinforced plastic in a particularly simple and advantageous manner can.

Insbesondere ist eine Erwärmung des als krafteinleitendes Bauteil fungierenden Krafteinleitungselements mittels einer elektrischen Widerstandsheizung vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Heizeinrichtung vorzugsweise als elektrische Widerstandsheizung ausgebildet. Die Erwärmung des Krafteinleitungselements erfolgt beispielsweise direkt vor der Montage, sodass das Krafteinleitungselement beispielsweise während des eigentlichen Einbringens in den faserverstärkten Kunststoff nicht mittels der Heizeinrichtung erwärmt wird.In particular, heating of the force introduction element acting as a force introduction element is provided by means of an electrical resistance heater. In other words, the heating device is preferably designed as an electrical resistance heater. The heating of the force introduction element takes place, for example, directly before assembly, so that the force introduction element is not heated by means of the heater, for example, during the actual introduction into the fiber-reinforced plastic.

Insbesondere kann eine Erwärmung des Krafteinleitungselements mittels wenigstens einer über wenigstens einen Schleifring mit dem Krafteinleitungselement verbundenen beziehungsweise gekoppelten Widerstandsheizung erfolgen, wobei es denkbar ist, dass das Krafteinleitungselement während der Montage, das heißt während das Krafteinleitungselement in den faserverstärkten Kunststoff beziehungsweise in das zweite Bauelement eingebracht wird, mittels der Heizeinrichtung erwärmt wird.In particular, a heating of the force introduction element by means of at least one connected via at least one slip ring with the force introduction element or coupled resistance heating, where it is conceivable that the force introduction element during assembly, that is, while the force introduction element is introduced into the fiber-reinforced plastic or in the second component is heated by means of the heating device.

Weiterhin denkbar ist es, dass eine Erwärmung des Krafteinleitungselements mittels wenigstens einer induktiven Heizeinrichtung erfolgt, sodass eine Erwärmung des Krafteinleitungselements mittels induktiver Erwärmung, insbesondere direkt vor der Montage, denkbar ist. Ferner ist es möglich, eine Erwärmung des Krafteinleitungselements mittels induktiver Erwärmung während der Montage, das heißt während das Krafteinleitungselement in den faserverstärkten Kunststoff beziehungsweise in das zweite Bauelement eingebracht wird, durchzuführen. Infolge einer schnellen Reaktionszeit einer Induktionserwärmung kann eine variotherme Temperaturführung ermöglicht werden.Furthermore, it is conceivable for the force introduction element to be heated by means of at least one inductive heating device, so that heating of the force introduction element by means of inductive heating, in particular directly before assembly, is conceivable. Furthermore, it is possible to carry out a heating of the force introduction element by means of inductive heating during assembly, that is to say while the force introduction element is introduced into the fiber-reinforced plastic or into the second component. As a result of a fast reaction time of induction heating, a variothermic temperature control can be made possible.

Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens eine Ausformung von hinterschneidenden Abstützsegmenten durch Einbringen eines Verbindungselements in den Hülsenkörper, insbesondere in den hohlen Teilbereich, durchgeführt wird. Die hinterschneidenden Abstützsegmente werden beispielsweise durch die zuvor beschriebenen Endbereiche gebildet, welche durch das Einbringen des Verbindungselements in den Hülsenkörper aufgespreizt beziehungsweise aufgespaltet und dadurch voneinander weg bewegt werden. Infolge dieses Wegbewegens hintergreifen die Endbereiche jeweilige Wandungsbereiche des faserverstärkten Kunststoffs beziehungsweise des zweiten Bauelements, sodass die Endbereiche die zuvor genannten hinterschneidenden Abstützsegmente bilden.Furthermore, it is preferably provided that in the context of the method, a shaping of undercut support segments by introducing a connecting element in the sleeve body, in particular in the hollow portion, is performed. The undercut support segments are formed for example by the end regions described above, which are spread or split by the introduction of the connecting element in the sleeve body and thereby moved away from each other. As a result of this movement away, the end regions engage behind respective wall regions of the fiber-reinforced plastic or of the second component, so that the end regions form the aforementioned undercut support segments.

Als das Verbindungselement wird beispielsweise ein Schraubelement, insbesondere eine Schraube, verwendet. Beispielsweise wird die Schraube in den Hülsenkörper beziehungsweise in den hohlen Teilbereich eingeschraubt. Hierzu weist der Hülsenkörper beispielsweise innenumfangsseitig ein Innengewinde auf. Das Innengewinde ist insbesondere in dem hohlen Teilbereich angeordnet. Die Schraube weist beispielsweise ein mit dem Innengewinde korrespondierendes, weiteres Außengewinde auf, über welches die Schraube in den Hülsenkörper eingeschraubt und dabei mit dem korrespondierenden Innengewinde verschraubt werden kann. Durch dieses Einschrauben der Schraube in den Hülsenkörper werden die Endbereiche auf die beschriebene Weise voneinander weg bewegt, wodurch sie jeweilige Hinterschnitte mit dem zweiten Bauelement bilden.As the connecting element, for example, a screw, in particular a screw is used. For example, the screw is screwed into the sleeve body or in the hollow portion. For this purpose, the sleeve body, for example, on the inner peripheral side on an internal thread. The internal thread is arranged in particular in the hollow portion. The screw has, for example, a further external thread corresponding to the internal thread, via which the screw can be screwed into the sleeve body and thereby screwed to the corresponding internal thread. By screwing the screw into the sleeve body, the end portions are moved away from each other in the manner described, whereby they form respective undercuts with the second component.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist am Kopf des Verbindungselementes eine Vertiefung in Form eines Innensechsrundes angeordnet, welche erfindungsgemäß zur mechanischen Ankoppelung eines Schraubwerkzeuges vorgesehen ist. Dadurch wird alternativ vorteilhafterweise das Furchmoment für das Eindrehen übertragen als auch eine Zentrierung des Verbindungselementes während des Fügevorgangs ermöglicht.In a further advantageous embodiment, a depression in the form of a hexalobular ring is arranged at the head of the connecting element, which is provided according to the invention for the mechanical coupling of a screwing tool. As a result, advantageously, the burring torque for screwing is transmitted as well as allows centering of the connecting element during the joining operation.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. 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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. 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 specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Seitenansicht eines Krafteinleitungselements gemäß einer ersten Ausführungsform zum Anbinden wenigstens eines ersten Bauelements an ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes zweites Bauelement; 1 a schematic side view of a force introduction element according to a first embodiment for connecting at least one first component to a formed of a fiber-reinforced plastic second component;

2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Krafteinleitungselements gemäß 1 in einem Bereich B; 2 Partly a schematic sectional view of the force introduction element according to 1 in a region B;

3 eine schematische Schnittansicht des Krafteinleitungselements; 3 a schematic sectional view of the force introduction element;

4a–c jeweils eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Krafteinleitungselements entlang einer in 3 gezeigten Schnittlinie A-A; 4a C is a schematic sectional view of a further embodiment of the force introduction element along a in 3 shown section line AA;

5 eine weitere schematische Schnittansicht des Krafteinleitungselements; 5 a further schematic sectional view of the force introduction element;

6a–c jeweils eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Krafteinleitungselements entlang einer in 5 gezeigten Schnittlinie B-B; 6a C is a schematic sectional view of a further embodiment of the force introduction element along a in 5 shown section line BB;

7 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Krafteinleitungselements gemäß einer weiteren Ausführungsform; 7 a sectional view of a schematic sectional view of the force introduction element according to a further embodiment;

8 eine schematische Seitenansicht und ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Krafteinleitungselements; 8th a schematic side view and a detail of a schematic sectional view of another embodiment of the force introduction element;

9 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Einbringen des Krafteinleitungselements in das zweite Bauelement; und 9 a schematic representation of a method for introducing the force introduction element in the second component; and

10a–e jeweils eine schematische Schnittansicht einer Heizeinrichtung, mittels welcher das Krafteinleitungselement erwärmt wird. 10a Each a schematic sectional view of a heater, by means of which the force introduction element is heated.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine erste Ausführungsform eines Krafteinleitungselements 10 zum Anbinden wenigstens eines aus 9 ausschnittsweise erkennbaren und beispielsweise als Funktionselement ausgebildeten ersten Bauelements 12 an ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes zweites Bauelement 14. Der faserverstärkte Kunststoff ist beispielsweise ein endlosfaserverstärkter Thermoplast, sodass das Bauelement 14 einen Kunststoff als Matrix sowie Verstärkungsfasern aufweist, welche in die Matrix eingebettet sind. Beispielsweise ist die Matrix aus einem Thermoplast gebildet. 1 shows a schematic perspective view of a first embodiment of a force introduction element 10 for connecting at least one of 9 partially recognizable and designed, for example, as a functional element first component 12 to a second component formed of a fiber-reinforced plastic 14 , The fiber-reinforced plastic is for example a continuous fiber reinforced thermoplastic, so that the component 14 a plastic as a matrix and reinforcing fibers embedded in the matrix. For example, the matrix is formed from a thermoplastic.

Das Krafteinleitungselement 10 weist – wie besonders gut in Zusammenschau mit 3 und 5 erkennbar ist – einen beispielsweise einstückig ausgebildeten Hülsenkörper 16 auf, welcher zumindest in einem Längenbereich 18 (3 beziehungsweise 5) hohl ausgebildet ist. Der Hülsenkörper 16 kann mit oder ohne Innengewinde ausgeführt sein. Bei der in 1, 3 und 5 gezeigten ersten Ausführungsform ist der Hülsenkörper 16 innengewindefrei. Dies bedeutet, dass in dem Längenbereich 18 kein Innengewinde vorgesehen ist. Alternativ ist es denkbar, dass der Hülsenkörper 16 innenumfangsseitig, insbesondere in dem Längenbereich 18, ein Innengewinde aufweist. Alternativ ist zumindest im oberen Abschnitt des Längenbereichs 18 ein Innensechsrund zur Ankoppelung des Schraubwerkzeuges vorgesehen.The force introduction element 10 shows - how well in cooperation with 3 and 5 can be seen - an example integrally formed sleeve body 16 on, which at least in a length range 18 ( 3 respectively 5 ) is hollow. The sleeve body 16 can be designed with or without internal thread. At the in 1 . 3 and 5 the first embodiment shown is the sleeve body 16 female thread free. This means that in the length range 18 no internal thread is provided. Alternatively, it is conceivable that the sleeve body 16 inside circumference, especially in the length range 18 , has an internal thread. Alternatively, at least in the upper portion of the length range 18 a hexalobular for coupling the screwing provided.

Der Hülsenkörper 16 weist an seiner außenumfangsseitigen Mantelfläche 20 ein Außengewinde 22 mit einem spitzen Flankenwinkel auf. Das Außengewinde 22 kann somit in einzelne, aus 9 erkennbare Faserlagen 24 des zweiten Bauelements 14 beziehungsweise des faserverstärkten Kunststoffs eindringen und sorgt für einen festen Sitz des Krafteinleitungselements 10 an beziehungsweise in dem zweiten Bauelement 14. Durch den spitzen Flankenwinkel wird eine Faserschädigung beim Einbringen, insbesondere Einschrauben, des Krafteinleitungselements 10 in den faserverstärkten Kunststoff beziehungsweise in das zweite Bauelement 14 minimiert. Zudem werden Kräfte, welche beispielsweise über das Bauelement 12 auf das Krafteinleitungselement 10 und von diesem auf das zweite Bauelement 14 wirken, großflächig über mehrere Faserschichten in das Bauelement 14 eingeleitet. Zusätzlich kann das Außengewinde 22 ein schlagartiges Entweichen von Stützfluiden oder Spritzgussmaterial von der anderen Seite des Bauelements 14 verhindern. Das Außengewinde 22 kann dabei zusätzlich mit einem Klebstoff und/oder mit Polyurethan benetzt werden, falls eine zusätzliche Haftung erforderlich ist.The sleeve body 16 has at its outer peripheral side surface 20 an external thread 22 with a sharp flank angle. The external thread 22 can thus in single, out 9 recognizable fiber layers 24 of the second component 14 or the fiber-reinforced plastic penetrate and ensures a tight fit of the force introduction element 10 on or in the second component 14 , Due to the sharp flank angle is a fiber damage during insertion, in particular screwing, the force introduction element 10 in the fiber-reinforced plastic or in the second component 14 minimized. In addition, forces which, for example, about the device 12 on the force introduction element 10 and from this to the second component 14 act over a large area over several fiber layers in the device 14 initiated. In addition, the external thread 22 a sudden escape of support fluids or injection molding material from the other side of the device 14 prevent. The external thread 22 can be additionally wetted with an adhesive and / or polyurethane, if additional liability is required.

Der Hülsenkörper 16 weist ferner – wie besonders gut aus 1, 3 und 5 erkennbar ist – ein eine außenseitige Spitze S des Hülsenkörpers 16 bildendes Ende 26 auf, welches durch – wie besonders gut aus 8 erkennbar ist – über jeweilige erste Teilbereiche 28 miteinander verbundene und in jeweiligen zweiten Teilbereichen 30 voneinander getrennte und vorliegend voneinander beabstandete Endbereiche 32 des Hülsenkörpers 16 gebildet ist. Dabei sind beispielsweise die Endbereiche 32 über die Teilbereiche 28 miteinander verbunden, wobei die Endbereiche 32 einstückig miteinander ausgebildet sind. Über die Teilbereiche 30 jedoch sind die Endbereiche 32 voneinander beabstandet, sodass die Teilbereiche 30 jeweilige Schlitze zwischen den Endbereichen 32 bilden.The sleeve body 16 also shows - how very good 1 . 3 and 5 can be seen - an outside tip S of the sleeve body 16 forming end 26 on which by - how very good 8th is recognizable - over respective first sub-areas 28 interconnected and in respective second subareas 30 separated and presently spaced end portions 32 of the sleeve body 16 is formed. For example, the end regions 32 about the subareas 28 interconnected, with the end portions 32 are integrally formed with each other. About the subareas 30 however, the end areas are 32 spaced apart, so that the subregions 30 respective slots between the end regions 32 form.

Die Endbereiche 32 sind durch Einbringen eines beispielsweise als Schraube ausgebildeten Verbindungselements in den Hülsenkörper 16, insbesondere durch Hindurchstecken des Verbindungselements durch den Hülsenkörper 16, voneinander weg bewegbar, um dadurch unter Hintergreifen jeweiliger Wandungsbereiche des zweiten Bauelements 14 einen jeweiligen Hinterschnitt auszubilden. The end areas 32 are by introducing a trained example as a screw connecting element in the sleeve body 16 in particular by passing the connecting element through the sleeve body 16 , movable away from each other to thereby engage behind respective wall regions of the second component 14 to form a respective undercut.

Aus 1 ist erkennbar, dass der Hülsenkörper 16 beziehungsweise das Krafteinleitungselement 10 insgesamt eine durch einen Doppelpfeil 34 veranschaulichte Längserstreckungsrichtung aufweist, entlang welcher eine Höhe oder Länge des Krafteinleitungselements 10, insbesondere des Hülsenkörpers 16, verläuft. Diese Höhe beziehungsweise Länge des beispielsweise als Hülse ausgebildeten Hülsenkörpers 16 kann zumindest nahezu beliebige Werte, insbesondere größer als Null, annehmen und bestimmt je nach Zielbauteil die Anzahl an Wandungen, welche von dem Hülsenkörper 16 durchdrungen, insbesondere durchdornt, werden. Über die Höhe des Hülsenkörpers 16 besteht die Möglichkeit, eine leicht kegelige Form über einen definierten Winkel zu erzeugen. Aus 1 ist erkennbar, dass sich das Außengewinde 22 an das Ende 26 anschließt, sodass das Ende 26 gewindefrei ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass das Ende 26 beziehungsweise die Endbereiche 32 das Außengewinde 22 nicht aufweist beziehungsweise aufweisen. Dabei weist der Hülsenkörper 16 einen sich an das Ende 26 anschließenden Schaft 36 auf, welcher das Außengewinde 22 aufweist. Der Schaft 36 ist dabei außenumfangsseitig zylindrisch oder aber konisch geformt.Out 1 it can be seen that the sleeve body 16 or the force introduction element 10 total one by a double arrow 34 illustrated longitudinal direction along which a height or length of the force introduction element 10 , in particular of the sleeve body 16 , runs. This height or length of the sleeve body formed as a sleeve, for example 16 can assume at least almost any desired values, in particular greater than zero, and determines, depending on the target component, the number of walls that are accessible from the sleeve body 16 permeated, in particular, pervaded. About the height of the sleeve body 16 it is possible to create a slightly tapered shape over a defined angle. Out 1 it can be seen that the external thread 22 to the end 26 connects, so the end 26 is formed thread-free. This means that the end 26 or the end areas 32 the external thread 22 do not have or have. In this case, the sleeve body 16 one to the end 26 adjoining shaft 36 on which the external thread 22 having. The shaft 36 is cylindrical or conical outside circumference.

4a–c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Krafteinleitungselements 10, insbesondere des Hülsenkörpers 16. Diese unterschiedlichen, in 4a–c gezeigten Ausführungsformen unterscheiden sich insbesondere in der außenumfangsseitigen Form des Schafts 36 voneinander. Gemäß 4a ist der Schaft 36 außenumfangsseitig rund ausgebildet, wobei der Schaft 36 zylindrisch oder konisch beziehungsweise kegelförmig ausgebildet sein kann. 4a C show different embodiments of the force introduction element 10 , in particular of the sleeve body 16 , These different, in 4a C embodiments differ in particular in the outer peripheral side shape of the shaft 36 from each other. According to 4a is the shaft 36 Outer circumference formed round, wherein the shaft 36 can be cylindrical or conical or cone-shaped.

Gemäß 4b ist der Schaft 36 außenumfangsseitig mehreckig und vorliegend sechseckig ausgebildet. Gemäß 4c weist der Schaft 36 außenumfangsseitig eine von einer kreisrunden Form unterschiedliche Form auf, wobei der Schaft 36 vier abgerundete Ecken aufweist. Die außenumfangsseitige Mantelfläche 20 ist somit durch eine Hülsenaußenwandung gebildet, welche rund, insbesondere kreisrund, oder aber eckig beziehungsweise mehreckig ausgebildet sein kann. Zur Optimierung eines Formschlusses zwischen dem Hülsenkörper 16 und dem Bauelement 14 ist die Hülsenaußenwandung beispielsweise mit planaren Flächen zu einem vier-, sechs-, oder achtkantigen Außenquerschnitt weitergebildet beziehungsweise optimiert. Somit ist die Hülsenaußenwandung beziehungsweise die außenumfangsseitige Mantelfläche 20 gemäß 4b als Außensechskant und gemäß 4c als Außenvierkant ausgebildet. Über diese Ausführung der Hülsenaußenwandung und somit der Außengeometrie des Hülsenkörpers 16, insbesondere des Schafts 36, kann ein zusätzlicher Formschluss zwischen dem Krafteinleitungselement 10 und dem Bauelement 14 realisiert werden, um dadurch auch besonders hohe Anzugsmomente beziehungsweise Torsionsmomente zu generieren und zwischen dem Krafteinleitungselement 10 und dem Bauelement 14 zu übertragen, ohne dass es dabei zu einer unerwünschten Relativdrehung zwischen dem Krafteinleitungselement 10 und dem Bauelement 14 kommt.According to 4b is the shaft 36 on the outer peripheral side polygonal and in this case hexagonal. According to 4c has the shaft 36 Outside circumference of a different shape of a circular shape, wherein the shaft 36 has four rounded corners. The outer peripheral side surface 20 is thus formed by a sleeve outer wall, which may be round, in particular circular, or square or polygonal. To optimize a positive connection between the sleeve body 16 and the device 14 For example, the sleeve outer wall is further developed or optimized with planar surfaces to form a four-, six-, or octagonal outer cross section. Thus, the sleeve outer wall or the outer peripheral side lateral surface is 20 according to 4b as external hexagon and according to 4c designed as an external square. About this embodiment of the sleeve outer wall and thus the outer geometry of the sleeve body 16 , in particular of the shaft 36 , Can an additional positive connection between the force introduction element 10 and the device 14 be realized to thereby generate particularly high torques or torsional moments and between the force application element 10 and the device 14 to transfer, without causing an undesirable relative rotation between the force application element 10 and the device 14 comes.

Ferner weist der Hülsenkörper 16 einen Kopf 38 auf, welcher sich auf einer dem Ende 26 gegenüberliegenden Seite des Schafts 36 an den Schaft 36 anschließt. Dabei zeigen 6a–c unterschiedliche Ausführungsformen, welche sich insbesondere hinsichtlich der außenumfangsseitigen Gestaltung beziehungsweise Geometrie des Kopfes 38 voneinander unterscheiden. Gemäß 6a ist der Kopf 38 außenumfangsseitig zumindest im Wesentlichen rund, insbesondere kreisrund, ausgebildet. Mit anderen Worten weist der Kopf 38 eine außenumfangsseitige Mantelfläche 40 auf, welche zumindest im Wesentlichen kreisrund ausgebildet ist. Gemäß 6b ist der Kopf 38 außenumfangsseitig mehreckig und dabei sechseckig ausgebildet. Gemäß 6c ist der Kopf 38 außenumfangsseitig viereckig ausgebildet und weist dabei vier abgerundete Ecken auf. Somit kann alternativ oder zusätzlich der Kopf 38 außenumfangsseitig als Mehrkant, insbesondere als Vier- oder Sechskant, ausgebildet sein, um dadurch beispielsweise auch besonders hohe Drehmomente zwischen dem Kopf 38 und dem Bauelement 14 beziehungsweise zwischen dem Kopf 38 und einem Werkzeug, mittels welchem das Krafteinleitungselement 10 beispielsweise in das Bauelement 14 eingeschraubt wird, übertragen zu können.Furthermore, the sleeve body 16 a head 38 on which is on the end 26 opposite side of the shaft 36 to the shaft 36 followed. Show 6a C different embodiments, which in particular with regard to the outer peripheral side design or geometry of the head 38 differ from each other. According to 6a is the head 38 outside circumference at least substantially round, in particular circular, formed. In other words, the head points 38 an outer peripheral side surface 40 on, which is at least substantially circular. According to 6b is the head 38 outside circumference polygonal and hexagonal. According to 6c is the head 38 formed on the outside circumference quadrangular and has four rounded corners. Thus, alternatively or additionally, the head 38 Outside peripheral side as a polygon, in particular as a four- or hexagon, be formed, thereby for example, particularly high torques between the head 38 and the device 14 or between the head 38 and a tool, by means of which the force introduction element 10 for example, in the device 14 is screwed in, to be able to transfer.

Aus 2 ist erkennbar, dass der Kopf 38 auf einer dem Außengewinde 22 zugewandten Seite 42 ein in Umfangsrichtung des Hülsenkörpers 16 vollständig umlaufende Fangnut 44 aufweisen kann. Mit anderen Worten kann der Kopf 38 des Krafteinleitungselements 10 in einer Ausführung mit der umlaufenden Fangnut 44 versehen sein. Diese Fangnut 44 dient einerseits dem Abstützen des Krafteinleitungselements 10 auf einer Seite 47 (9) des Bauelements 14, wobei das Krafteinleitungselement 10 von der Seite 47 her in das Bauelement 14 eingebracht wird. Somit wird die Seite 47 auch als Bauteileinbringseite oder Einbringseite bezeichnet. Beim Einbringen des Krafteinleitungselements 10 in das Bauelement 14 entsteht beispielsweise auf der Seite 47 eine Wulst aus verdrängtem Material mit erhöhtem Faservolumengehalt. Diese Wulst kann beispielsweise in der Fangnut 44 aufgenommen werden, sodass das Krafteinleitungselement 10 trotz des Entstehens dieser Wulst vorteilhaft auf der Seite 47 abgestützt werden kann. Andererseits kann durch Verwendung der Fangnut 44 eine besonders große Kontaktfläche zwischen dem Krafteinleitungselement 10 und dem Bauelement 14, insbesondere auf dessen Oberfläche, realisiert werden, wobei auch ein besonders großer Reibradius geschaffen werden kann, sodass auch hohe Torsionsbelastungen aufgenommen werden können. Die optionale Ausgestaltung des Kopfes 38 mit einem vier-, sechs- oder achtkantigem Querschnitt, insbesondere Außenquerschnitt, ermöglicht eine Torsionsbelastung im Montageprozess oder ein Gegenhalten im Reparaturprozess. Die Fangnut 44 dient auch als Schutz gegen etwaig entweichende Fluide.Out 2 is recognizable that the head 38 on one external thread 22 facing side 42 in the circumferential direction of the sleeve body 16 completely circumferential fishing groove 44 can have. In other words, the head can 38 of the force introduction element 10 in a version with the circumferential catch groove 44 be provided. This fishing groove 44 serves on the one hand to support the force introduction element 10 on one side 47 ( 9 ) of the device 14 , wherein the force introduction element 10 of the page 47 forth in the component 14 is introduced. Thus, the page becomes 47 also referred to as component insertion side or insertion side. When introducing the force introduction element 10 in the device 14 arises, for example, on the page 47 a bead of displaced material with elevated Fiber volume content. This bead can, for example, in the Fangnut 44 be absorbed, so that the force introduction element 10 despite the emergence of this bead advantageous on the side 47 can be supported. On the other hand, by using the catch groove 44 a particularly large contact area between the force introduction element 10 and the device 14 , in particular on its surface, can be realized, wherein a particularly large friction radius can be created, so that even high torsional loads can be absorbed. The optional design of the head 38 with a four-, six- or octagonal cross-section, in particular external cross-section, allows a torsional load in the assembly process or counteracting in the repair process. The fishing groove 44 also serves as protection against any escaping fluids.

7 veranschaulicht eine mögliche Dichtwirkung des Außengewindes 22. Dabei ist das Außengewinde 22 beispielsweise mit einem Dichtmittel 46 versehen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Außengewinde 22 mit wenigstens einem Klebstoff 48 versehen, insbesondere benetzt, ist. 7 illustrates a possible sealing effect of the external thread 22 , Here is the external thread 22 for example with a sealant 46 Mistake. Alternatively or additionally, it is conceivable that the external thread 22 with at least one glue 48 provided, in particular wetted, is.

Die Spitze S des Krafteinleitungselements 10 dient der schonenden Auslegung der Verstärkungsfasern bei einem Implementierungsprozess, in dessen Rahmen das Krafteinleitungselement 10 zumindest teilweise in das Bauelement 14 eingebracht wird. Ein allmählicher Übergang zum Gewindeansatz auf dem als Hülsenabschnitt ausgebildeten Schaft 36 ermöglicht ein Eingleiten des Außengewindes 22 in das zähflüssige Verbundmaterial des Bauelements 14. Die Spitze S beziehungsweise das Ende 26 ist dabei axial in mehreren teilbaren Segmenten in Form der Endbereiche 32 ausgestaltet.The tip S of the force introduction element 10 serves the gentle design of the reinforcing fibers in an implementation process, in whose framework the force introduction element 10 at least partially in the device 14 is introduced. A gradual transition to the threaded neck on the shaft portion designed as a sleeve portion 36 allows an insertion of the external thread 22 in the viscous composite material of the device 14 , The top S or the end 26 is axially in several divisible segments in the form of the end regions 32 designed.

Aus 8 ist erkennbar, dass die Spitze S beziehungsweise das Ende 26 an ihrer beziehungsweise seiner Innenkontur 50 mit wenigstens einem Fließgelenk 52 versehen ist, welches in einem Bereich C angeordnet ist. Mithilfe des Fließgelenks 52 ist ein schonendes Ausklappen beziehungsweise Umformen der als einzelne Blätter ausgebildeten Endbereiche 32 ermöglicht. Das Fließgelenk 52 ermöglicht es, dass der Hülsenkörper 16 beim Einbringen des Verbindungselements in den Hülsenkörper 16 derart elastisch und/oder plastisch verformt wird, dass die Endbereiche 32 relativ zu dem Schaft 36 bewegt und dabei auseinander beziehungsweise voneinander weg bewegt werden, sodass die Endbereiche 32 aufgespaltet beziehungsweise aufgespreizt werden. Das Fließgelenk 52 ist beispielsweise durch eine Wanddickenreduzierung geschaffen, sodass der Hülsenkörper 16 im Bereich des Fließgelenks 52 eine geringere Wanddicke als in sich an das Fließgelenk 52 beidseitig anschließenden Wandungsbereichen aufweist. Das Fließgelenk 52 ermöglicht somit ein gezieltes Bewegen der Endbereiche 32 voneinander weg und relativ zu dem Schaft 36.Out 8th it can be seen that the tip S or the end 26 on its or its inner contour 50 with at least one flow joint 52 is provided, which is arranged in a region C. Using the flow joint 52 is a gentle unfolding or reshaping of the formed as individual leaves end portions 32 allows. The flow joint 52 allows the sleeve body 16 during insertion of the connecting element in the sleeve body 16 is elastically and / or plastically deformed so that the end portions 32 relative to the shaft 36 moved while being moved apart or away from each other, so that the end portions 32 be split or spread. The flow joint 52 is created for example by a wall thickness reduction, so that the sleeve body 16 in the area of the flow joint 52 a smaller wall thickness than in itself to the flow joint 52 Has on both sides adjoining wall areas. The flow joint 52 thus allows a targeted movement of the end areas 32 away from each other and relative to the shaft 36 ,

Um dabei eine definierte Auslenkung ohne Niederhalter auf der Gegenseite zu gewährleisten, weist die Innenkontur 50 einen Vorsprung 54 auf, welcher in einem Bereich D angeordnet ist und sich beispielsweise in Längserstreckungsrichtung des Hülsenkörpers 16 beziehungsweise des Krafteinleitungselements 10 in Richtung des Schafts 36 erstreckt und dabei entlang der Längserstreckungsrichtung in Richtung des Schafts 36 Wandungsbereiche, welche sich an den Vorsprung 54 anschließen, überragt. Der Vorsprung 54 wird dabei als Kontaktknie bezeichnet, mit welchem das Verbindungselement in Stützanlage kommt, wenn das Verbindungselement, insbesondere in Längserstreckungsrichtung des Hülsenkörpers 16, in diesen eingebracht, insbesondere eingesteckt oder eingeschraubt, wird. Dies bedeutet, dass das Verbindungselement – wenn es in den Hülsenkörper 16 eingesteckt wird – zunächst in Stützanlage mit dem Vorsprung 54 kommt. Wird das Verbindungselement weiter in den Hülsenkörper 16 eingesteckt und insbesondere durch den Hülsenkörper hindurchgesteckt, so übt das Verbindungselement, insbesondere in radialer Richtung des Hülsenkörpers 16, eine Kraft auf die jeweiligen Endbereiche 32 aus, wodurch die Endbereiche 32 voneinander weg bewegt werden. Dabei verläuft die radiale Richtung des Hülsenkörpers 16 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckungsrichtung.In order to ensure a defined deflection without hold-down on the opposite side, has the inner contour 50 a lead 54 on, which is arranged in a region D and, for example, in the longitudinal direction of the sleeve body 16 or of the force introduction element 10 in the direction of the shaft 36 extends and thereby along the longitudinal direction in the direction of the shaft 36 Wall areas, which adhere to the projection 54 connect, towering over. The lead 54 is referred to as a contact knee, with which the connecting element comes into support system when the connecting element, in particular in the longitudinal direction of the sleeve body 16 , in this inserted, in particular plugged or screwed, is. This means that the connecting element - when in the sleeve body 16 is inserted - initially in support system with the projection 54 comes. If the connecting element continues into the sleeve body 16 plugged and inserted in particular through the sleeve body, so exercises the connecting element, in particular in the radial direction of the sleeve body 16 , a force on the respective end areas 32 out, making the end areas 32 be moved away from each other. In this case, the radial direction of the sleeve body runs 16 at least substantially perpendicular to the longitudinal direction.

Das Kontaktknie fungiert somit als definierte Krafteinleitungsstelle an der Innenseite beziehungsweise im Inneren des Hülsenkörpers 16, insbesondere des Endes 26. Über das Verbindungselement werden über das einen Kontaktpartner darstellende Kontaktknie Kräfte, insbesondere Radialkräfte, definiert in die beispielsweise als Flügel ausgebildeten Endbereiche 32 eingeleitet. Dabei ermöglicht die Geometrie des Kontaktknies eine Spezifikation des Auslenkwinkels, um welchen die Endbereiche 32 ausgelenkt, das heißt voneinander weg bewegt werden, wenn das Verbindungselement in den Hülsenkörper 16 eingesteckt beziehungsweise durch diesen hindurchgesteckt werden. Dabei dient das Fließgelenk 52 der Realisierung eines definierten Auslenkens beziehungsweise Umformens einzelner Flanken, das heißt der Endbereiche 32 der vorliegend zumindest im Wesentlichen kegelförmigen Spitze S.The contact knee thus acts as a defined force introduction point on the inside or in the interior of the sleeve body 16 , especially the end 26 , About the connecting element are represented by a contact partner performing contact knee forces, in particular radial forces, defined in the example designed as a wing end portions 32 initiated. The geometry of the contact knee allows a specification of the deflection angle, around which the end regions 32 deflected, that is, moved away from each other when the connecting element in the sleeve body 16 plugged or inserted through this. This serves the flow joint 52 the realization of a defined deflection or reshaping of individual flanks, that is the end regions 32 the present at least substantially conical tip S.

In 9 ist ein Verfahren erkennbar, bei welchem das Krafteinleitungselement 10 in das Bauelement 14 eingebracht wird. Im Rahmen des Verfahrens werden sowohl eine Vorschubkraft F als auch ein Drehmoment T als Furchmoment auf das Krafteinleitungselement 10 ausgeübt. Die Vorschubkraft F wirkt dabei in Längserstreckungsrichtung des Hülsenkörpers 16 und dabei zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Seite 47, wobei das Drehmoment T um die Längserstreckungsrichtung des Hülsenkörpers 16 wirkt. Mittels des Drehmoments T wird das Krafteinleitungselement 10, insbesondere der Hülsenkörper 16, relativ zu dem Bauelement 14 gedreht, um dadurch den Hülsenkörper 16 über das Außengewinde 22 in das Bauelement 14 einschrauben und dadurch einbringen zu können, ohne das Bauelement 14 vorlochen zu müssen. Insbesondere nach Einbringen des Krafteinleitungselements 10 in das Bauelement 14 wird das in 9 mit 56 bezeichnete Verbindungselement in den Hülsenkörper 16 eingestellt und insbesondere durch diesen hindurchgesteckt, indem beispielsweise eine Kraft F2 auf das Verbindungselement 56 ausgeübt wird.In 9 a method can be seen in which the force introduction element 10 in the device 14 is introduced. As part of the process, both a feed force F and a torque T as a rolling moment on the force application element 10 exercised. The feed force F acts in the longitudinal direction of the sleeve body 16 and at least substantially perpendicular to the page 47 , wherein the torque T about the longitudinal direction of the sleeve body 16 acts. By means of the torque T is the force introduction element 10 , in particular the sleeve body 16 , relative to the device 14 rotated to thereby the sleeve body 16 over the external thread 22 in the device 14 screw in and thereby be able to bring in, without the component 14 to have to poke. In particular after introduction of the force introduction element 10 in the device 14 will that be in 9 With 56 designated connecting element in the sleeve body 16 set and in particular inserted therethrough, for example by a force F2 on the connecting element 56 is exercised.

Das Verbindungselement 56 ist beispielsweise eine Schraube, mittels welcher das Bauelement über das Krafteinleitungselement 10 mit dem Bauelement 14 verbunden wird. Aus 9 ist besonders gut erkennbar, dass sich durch das Einbringen des Verbindungselements 56 in den Hülsenkörper 16 die Endbereiche 32 voneinander weg bewegen und dabei insbesondere umklappen, um das Bauelement 14 zu hintergreifen.The connecting element 56 is for example a screw, by means of which the component via the force introduction element 10 with the component 14 is connected. Out 9 is particularly well recognizable that by introducing the fastener 56 in the sleeve body 16 the end areas 32 move away from each other and in particular fold over to the device 14 to reach behind.

Um ein besonders leichtes und wenig schädigendes Einbringen des als Befestigungselement fungierenden Krafteinleitungselements 10 in das Bauelement 14 zu ermöglichen, wird das Krafteinleitungselement 10 vor dem und/oder während des Fügens, das heißt vor dem und/oder während des Einbringens auf eine Temperatur erwärmt, welche vorzugsweise über Schmelztemperatur des faserverstärkten Kunststoffs, insbesondere dessen Kontaktmatrix, liegt, wobei vorgesehen sein kann, dass das Krafteinleitungselement 10 variotherm erwärmt wird. Die Schmelztemperatur liegt beispielsweise bei Polyamid bei 280 Grad Celsius.To a particularly easy and little damaging introduction of acting as a fastener force introduction element 10 in the device 14 to enable, is the force introduction element 10 heated before and / or during the joining, that is, before and / or during the introduction to a temperature which is preferably above the melting temperature of the fiber-reinforced plastic, in particular its contact matrix, wherein it may be provided that the force introduction element 10 is heated variotherm. The melting temperature is, for example polyamide at 280 degrees Celsius.

Beispielsweise wird eine Bauteilaufnahme zum Aufnehmen des Krafteinleitungselements 10 und/oder das Krafteinleitungselement 10 selbst elektrisch erwärmt. In einer einfachen Ausgestaltung wird eine elektrische Spannung über eine Schleifring-Übertragung auf ein Widerstands-Heizelement geleitet.For example, a component receptacle for receiving the force introduction element 10 and / or the force introduction element 10 even electrically heated. In a simple embodiment, an electrical voltage is conducted via a slip ring transmission to a resistance heating element.

10a zeigt eine beispielsweise als Spule, insbesondere als außenliegende Spule, ausgebildete Heizeinrichtung 58, mittels welcher das Krafteinleitungselement 10, insbesondere elektrisch, erwärmt wird. Dabei ist die Spule in axialer Richtung über dem Krafteinleitungselement 10 positioniert beziehungsweise positionierbar. Insbesondere ist es denkbar, eine induktive Erwärmung beziehungsweise Übertragung zu verwenden, um das Krafteinleitungselement 10 zu erwärmen. Hierzu kommt die als Induktionsspule ausgebildete Spule zum Einsatz, welche in Abhängigkeit von einem Aufbau eines Werkzeugs, mittels welchem das Krafteinleitungselements in das Bauelement 14 eingebracht wird, mehrere Optionen bietet. In 10a ist dabei eine radial umlaufende Spule gezeigt, wobei der Energieeintrag gezielt per Strahlung erfolgt, welche in 10a durch gestrichelte Linien 60 veranschaulicht ist. 10a shows a heating device formed, for example, as a coil, in particular as an external coil 58 , by means of which the force introduction element 10 , in particular electrically, is heated. The coil is in the axial direction above the force introduction element 10 positioned or positionable. In particular, it is conceivable to use an inductive heating or transmission to the force introduction element 10 to warm up. For this purpose, the coil designed as an induction coil is used, which in dependence on a structure of a tool, by means of which the force introduction element into the component 14 introduced, offers several options. In 10a In this case, a radially rotating coil is shown, wherein the energy input takes place selectively by radiation, which in 10a by dashed lines 60 is illustrated.

10b zeigt eine rückseitige Positionierung der Spule, welche ebenfalls eine außenliegende Spule ist und sich in axialer Richtung hinter dem Krafteinleitungselement 10 befindet beziehungsweise positioniert ist. Auch hier erfolgt der Energieeintrag per induktiver Strahlung sowie per Wärmeeinleitung durch ein die Spule tragendes Element 62 des Werkzeugs. 10b shows a rear-side positioning of the coil, which is also an external coil and in the axial direction behind the force introduction element 10 is located or positioned. Again, the energy input by inductive radiation as well as by heat input through a coil-carrying element 62 of the tool.

Bei 10c kommt eine innenliegende, einfahrbare Spule für kleine Querschnitte zum Einsatz. Mit anderen Worten ist bei 10c die Spule (Heizeinrichtung 58) nicht außerhalb des Krafteinleitungselements 10, sondern innerhalb des Krafteinleitungselements 10, insbesondere in dem hohlen Längenbereich 18, angeordnet. Durch den geringen Energieeintrag sollten im Werkzeug nur lokal abschirmende Materialien verwendet werden. Die Spule ist beispielsweise mit einer inneren und äußeren Leiterkontaktierung ausführbar. Zur Implementierung ist eine Aktorik in Form einer Translation und Rotation des Krafteinleitungselements 10 vorgesehen.at 10c comes an internal, retractable coil for small cross sections used. In other words, at 10c the coil (heating device 58 ) not outside the force application element 10 but within the force introduction element 10 , especially in the hollow length region 18 arranged. Due to the low energy input only locally shielding materials should be used in the tool. The coil is executable, for example, with an inner and outer conductor contacting. For implementation is an actuator in the form of translation and rotation of the force introduction element 10 intended.

10d veranschaulicht die Erwärmung des Krafteinleitungselements 10 mittels außenliegender Leiter 64, das heißt mittels einer außen liegenden Spannungsversorgung. Im Gegensatz dazu veranschaulicht 10c eine Induktionsspule mit im Werkzeugschacht 66 mitgeführter Spannungsversorgung in Form von innenliegenden Leitern 64. 10d illustrates the heating of the force introduction element 10 by means of external ladder 64 that is, by means of an external power supply. In contrast illustrated 10c an induction coil with in the tool shaft 66 entrained power supply in the form of internal conductors 64 ,

Insgesamt lassen sich durch die Verwendung des Krafteinleitungselements 10 und des Verfahrens folgende Vorteile realisieren: geringe Energiekosten durch Erwärmung des Krafteinleitungselements 10 mittels wenigstens einer Induktionsspule; schnelle Aufwärmung des Krafteinleitungselements 10; hochfrequente Implementierung garantiert eine hohe Stückzahl und kurzzeitige thermische Belastung des als Faserverbundbauteil ausgebildeten Bauelements 14; das Krafteinleitungselement 10 und das Verfahren sind unabhängig von der Faserverbundtemperatur und können deshalb variabel in der Prozesskette positioniert werden; in Abhängigkeit von der Länge des Hülsenkörpers 16 ist eine einschnittige oder zweischnittige Krafteinleitung möglich; es genügt eine einseitige Zugänglichkeit, sowohl im Prozess als auch in der Einbausituation, sodass das Krafteinleitungselement 10 auch dann mit dem Bauelement 14 verbunden werden kann, wenn das Bauelement 14 lediglich einseitig, das heißt von genau einer Seite aus zugänglich ist; durch die Erfahrungen aus Nietprozessen weist der Prozess eine hohe Toleranzgenauigkeit auf; die beschriebene Prozesskette ermöglicht eine werkzeugspezifische Integration; das Krafteinleitungselement 10 und das Verfahren bieten die Kombination einer außenliegenden Bearbeitung mit innerer Kraftübertragung; das Krafteinleitungselement 10 ist mit beliebiger Kopfform ausführbar, wodurch eine gezielte Steigerung des Reibdurchmessers im eingebauten Zustand ermöglicht wird; die Wulst an der Kopfauflage ist geometrisch so ausgeführt, sodass eine Delamination reduziert sowie das Entweichen von vorhandenen Füll- oder Durchflussmedien präventiv verhindert wird.Overall, can be through the use of the force introduction element 10 and the process realize the following advantages: low energy costs due to heating of the force introduction element 10 by means of at least one induction coil; rapid warming up of the force introduction element 10 ; High-frequency implementation guarantees a high number of pieces and short-term thermal load of the formed as a fiber composite component 14 ; the force introduction element 10 and the method are independent of the fiber composite temperature and can therefore be positioned variably in the process chain; depending on the length of the sleeve body 16 is an incision or two-section force application possible; it is sufficient one-sided accessibility, both in the process and in the installation situation, so that the force introduction element 10 even with the component 14 can be connected when the device 14 only one-sided, that is accessible from exactly one side; through the experience of riveting processes, the process has one high tolerance accuracy; the process chain described enables tool-specific integration; the force introduction element 10 and the method provide the combination of external machining with internal power transmission; the force introduction element 10 is executable with any head shape, whereby a targeted increase in the friction diameter when installed is enabled; The bead on the head rest is geometrically designed so that delamination is reduced and the escape of existing fill or flow media is preventively prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102012215905 A1 [0011] DE 102012215905 A1 [0011]

Claims (10)

Krafteinleitungselement (10) zum Anbinden wenigstens eines ersten Bauelements (12) an ein aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes zweites Bauelement (14), mit einem zumindest in einem Längenbereich (18) hohlen Hülsenkörper (16), welcher ein in den faserverstärkten Kunststoff einschraubbares Außengewinde (22) mit einem spitzen Flankenwinkel und ein eine außenseitige Spitze (S) des Hülsenkörpers (16) bildendes Ende (26) aufweist, welches durch über jeweilige erste Teilbereiche (28) miteinander verbundene und in jeweiligen zweiten Teilbereichen (30) voneinander getrennte Endbereiche (32) gebildet ist, welche durch Einbringen eines Verbindungselements (56) in den Hülsenkörper (16) voneinander weg bewegbar sind, um dadurch unter Hintergreifen jeweiliger Wandungsbereiche des zweiten Bauelements (14) einen Hinterschnitt auszubilden.Force introduction element ( 10 ) for connecting at least one first component ( 12 ) to a formed of a fiber-reinforced plastic second component ( 14 ), with at least one length range ( 18 ) hollow sleeve body ( 16 ), which can be screwed into the fiber-reinforced plastic external thread ( 22 ) with a sharp flank angle and an outside tip (S) of the sleeve body ( 16 ) forming end ( 26 ), which by way of respective first subregions ( 28 ) and in respective second sub-areas ( 30 ) separated end regions ( 32 ) is formed, which by introducing a connecting element ( 56 ) in the sleeve body ( 16 ) are movable away from each other to thereby engage behind engaging respective wall regions of the second component ( 14 ) to form an undercut. Krafteinleitungselement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (22) mit wenigstens einem Kleb- und/oder Dichtstoff (46, 48) versehen ist.Force introduction element ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the external thread ( 22 ) with at least one adhesive and / or sealant ( 46 . 48 ) is provided. Krafteinleitungselement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkörper (16) einen sich an das Ende (26) anschließenden Schaft (36) aufweist, welcher außenumfangsseitig zylindrisch oder konisch geformt ist.Force introduction element ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve body ( 16 ) one to the end ( 26 ) adjoining shaft ( 36 ), which is cylindrical or conically shaped on the outer peripheral side. Krafteinleitungselement (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (36) außenumfangsseitig mehreckig, insbesondere vier- oder sechs- oder achteckig, ausgebildet ist.Force introduction element ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the shaft ( 36 ) on the outer peripheral side polygonal, in particular four- or six- or octagonal, is formed. Krafteinleitungselement (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf einer dem Ende (26) gegenüberliegenden Seite des Schafts (36) an diesen ein Kopf (38) des Hülsenkörpers (16) anschließt.Force introduction element ( 10 ) according to claim 3 or 4, characterized in that on one end ( 26 ) opposite side of the shaft ( 36 ) to this a head ( 38 ) of the sleeve body ( 16 ). Krafteinleitungselement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (38) außenumfangsseitig mehreckig, insbesondere vier-, sechs- oder achteckig ausgebildet ist.Force introduction element ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the head ( 38 ) on the outer peripheral side polygonal, in particular four, six or octagonal is formed. Krafteinleitungselement (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (38) auf einer dem Außengewinde (22) zugewandten Seite (42) eine vollständig umlaufende Fangnut (44) aufweist.Force introduction element ( 10 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the head ( 38 ) on a male thread ( 22 ) facing side ( 42 ) a completely circumferential catch groove ( 44 ) having. Verfahren zum zumindest teilweisen Einbringen eines Krafteinleitungselements (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in das zweite Bauelement (14), bei welchem eine Vorschubkraft (F) und ein Drehmoment (T) auf das Krafteinleitungselement (10) ausgeübt wird, um das Krafteinleitungselement (10) in den faserverstärkten Kunststoff einzubringen und über das Außengewinde (22) in den faserverstärkten Kunststoff einzuschrauben.Method for the at least partial introduction of a force introduction element ( 10 ) according to one of the preceding claims in the second component ( 14 ), in which a feed force (F) and a torque (T) on the force introduction element ( 10 ) is applied to the force application element ( 10 ) in the fiber-reinforced plastic and over the external thread ( 22 ) in the fiber-reinforced plastic screw. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungselement (10) mittels wenigstens einer Heizeinrichtung (58), insbesondere mittels einer elektrischen Heizeinrichtung (58), erwärmt wird.A method according to claim 8, characterized in that the force introduction element ( 10 ) by means of at least one heating device ( 58 ), in particular by means of an electric heater ( 58 ), is heated. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungselement (10) auf eine Temperatur erwärmt wird, welcher größer oder gleich der Schmelztemperatur des faserverstärkten Kunststoffs ist.Method according to claim 8 or 9, characterized in that the force introduction element ( 10 ) is heated to a temperature which is greater than or equal to the melting temperature of the fiber-reinforced plastic.
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