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Die Erfindung betrifft einen Bauteilverbund mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Beim Verbinden von beispielsweise Karosseriebauteilen, z. B. aus Aluminium, wie Stranggussprofile, Aluminiumdruckguss usw., werden oft Blindnieten, Hohlstanznieten oder auch z. B. Fließlochschrauben verwendet.
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Nachteilig an diesen Technologien sind die hohen Kosten für die Werkzeuge der Verbindungstechnik sowie die hohen Kosten für die Verbindungselemente.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2018 212 054 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ein Bauteilverbund vorgeschlagen, mit einem Blechteil und einem Fügepartner, mit dem das Blechteil in Schnappverbindung ist. Bei der Schnappverbindung ist zumindest ein Blechteilschnappelement in einer Fügepartneraussparung verrastet, wobei das Blechteilschnappelement einen Blechsteg aufweist, dessen Blechstegfußabschnitt in einem Blechteilgrundkörper des Blechteils übergeht. Das Blechteil und der Fügepartner werden in einer Fügerichtung zusammengefügt, wobei der Fügepartner in einem Fügevorgang den Blechsteg unter Aufbau einer elastischen Rückstellkraft in eine Entriegelungsstellung drückt und mit Erreichen einer Fügeposition der Blechsteg unter Aufbau einer Rückstellkraft in seine Verriegelungsstellung schnappt, in der eine Rastkontur des Schnappelements formschlüssig in die Fügepartneraussparung eingreift. Erfindungsgemäß weist das Blechteilschnappelement ein Zusatzelement auf, an dem die Rastkontur ausgebildet ist. Das Zusatzelement ist als ein separates Anbauteil am Blechsteg angebunden.
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Auch wenn dieser Stand der Technik keinen direkten Nachteil aufweist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Bauteilverbund derart weiterzubilden, dass eine noch höhere Passgenauigkeit erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei der vorgeschlagenen Technik helfen sich in vorteilhafter Weise die bauteilintegrierten Merkmale gegenseitig. Darüber hinaus werden keine Werkzeuge und Verbindungselemente benötigt, da diese bereits implizit in den Bauteilen integriert sind. Aufgrund des weitgehend rechten Winkels beim Übergang der Rastnase in das erste Bauteil wird eine extrem genaue Passgenauigkeit erzielt.
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Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 wird das Aufschieben des zweiten Bauteils auf das erste Bauteil erleichtert, wobei eine maximale Lagefixierung gewährleistet ist.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 sind besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 erhöht die mechanische Stabilität des zweiten Bauteils.
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Da über die Rastnasen und die Aussparungen eine extrem exakte Lagefixierung ermöglicht ist, kann zwischen dem Flansch und der korrespondierenden Fläche gemäß Patentanspruch 5 ein Spalt dargestellt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann in diesem Spalt gemäß Patentanspruch 6 ein Kleber angeordnet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Klebeverbindung die eigentliche mechanische Festigkeit des Bauteilverbundes darstellt. In diesem Fall kann der Kleber ohne Zug- oder Druckspannungen aushärten und anschließend eine gewünschte tragende Funktion übernehmen.
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Bevorzugt ist das erste Bauteil gemäß Patentanspruch 7 ein Strukturbauteil, wie z. B. ein Längs- oder ein Querträger einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges.
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Weiter ist gemäß Patentanspruch 8 das zweite Bauteil bevorzugt aus einem Blech. Aber auch Kunststoffe, wie z. B. GFK oder CFK (Glasfaser oder Kohlefaser verstärkte Kunststoffe) können zum Einsatz kommen. Diese weisen eine hinreichende Flexibilität auf, sodass das zweite Bauteil problemlos über das erste Bauteil geschoben und verrastet werden kann.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von fünf Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil vor einer Montage.
- 2 zeigt das erste Bauteil und das zweite Bauteil während einer Montage.
- 3 zeigt das erste Bauteil und das zweite Bauteil nach erfolgter Montage.
- 4 zeigt das erste Bauteil und das zweite Bauteil nach erfolgter Montage mit einer Verklebung.
- 5 zeigt beispielhaft eine konstruktive Ausführung für das erste Bauteil und das zweite Bauteil.
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Im Folgenden gelten in den 1 bis 5 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
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1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Bauteilverbund 1, der durch ein erstes Bauteil 2 und ein zweites Bauteil 4 dargestellt wird. Ein derartiger gattungsgemäßer Bauteilverbund 1 kann beispielsweise im Karosseriebau für Kraftfahrzeuge Verwendung finden.
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Das erste Bauteil 2 ist ein weitgehend formstabiles Bauteil, wie beispielsweise ein Aluminiumstrangpressprofil, und weist zumindest zwei, weitgehend diametral zueinander versetzte Rastnasen 3 auf. Unter weitgehend diametral wird verstanden, dass die Rastnasen 3 exakt gegenüberliegend angeordnet sein können, aber auch bis zu 90° abweichend von den 180° liegen können, sodass ein Einrasten der Rastnasen 3 immer gewährleistet ist.
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Das zweite Bauteil 4 ist gegenüber dem ersten Bauteil 2 aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise einem Blech oder Kunststoff. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zweite Bauteil 4 in etwa U-förmig gebogen und weist auf der dem ersten Bauteil 2 zugewandten Seite einen Flansch 6 auf. Dieser Flansch 6 ist beidseitig des U-förmigen zweiten Bauteils 4 angeordnet, wobei nur ein Flansch 6 beziffert ist. Weiter weist das zweite Bauteil 4 Aussparungen 5 auf, die zu den Rastnasen 3 in einem montierten Zustand, im Bauteilverbund 1, korrespondierend sind. Eine Aufschieberichtung des zweiten Bauteils 4 auf das erste Bauteil 2 ist mit einem Pfeil dargestellt.
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Erfindungsgemäß weisen die Rastnasen 3 in einer Positionierrichtung vorne und hinten einen weitgehend rechten Winkel im Übergang in das erste Bauteil 2 auf. Weitgehend rechter Winkel bedeutet, dass es sich um plus oder minus 10 Grad ausgehend von 90 Grad handeln kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel haben beide Rastnasen 3 die erfindungsgemäße Ausgestaltung. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch nur eine Rastnase 3 die erfindungsgemäße Ausgestaltung aufweisen. Zur Kenntlichmachung ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung durch nicht bezifferte, gepunktete Kreise hervorgehoben.
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Eine Höhe des rechtwinkligen Abschnitts entspricht zumindest der halben Materialstärke des zweiten Bauteils 4 im Bereich der Aussparung 5. Besonders bevorzugt liegt die Höhe des rechtwinkligen Abschnitts zwischen der halben Materialstärke des zweiten Bauteils 4 im Bereich der Aussparung 5 und der vollen Materialstärke des zweiten Bauteils 4 im Bereich der Aussparung 5. Hierdurch ist eine besonders exakte Lagepositionierung in einem verbauten Zustand, als Bauteilverbund 1, möglich.
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Weiter ist das zweite Bauteil 4 vorzugsweise U- oder V-förmig ausgebildet, wodurch das Aufschieben des zweiten Bauteils 4 auf das erste Bauteil 2 wesentlich erleichtert wird. Wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist bevorzugt an den Enden des U- oder V-förmigen Querschnitts zumindest ein Flansch 6 angeordnet, zu dem eine korrespondierende Fläche 7 vorgesehen ist. Dieser Flansch 6 gibt dem zweiten Bauteil 4 eine sehr gute Formstabilität. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das erste Bauteil 2 und die korrespondierende Fläche 7 als separate Bauteile dargestellt, sie können jedoch auch einstückig ausgeführt sein.
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Da die exakte Lagefixierung mit den Rastnasen 3 und den Aussparungen 5 erfolgt, kann in der montierten Endposition, als Bauteilverbund 1, zwischen dem Flansch 6 und der korrespondierenden Fläche 7 ein in 3 und 4 dargestellter Spalt 8 ausgebildet werden. Dieser Spalt ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zwischen dem Flansch 6 und der korrespondierenden Fläche 7, wie in 4 dargestellt, ein Kleber 9 angeordnet wird. In diesem Fall wird vor der Endmontage zum Bauteilverbund 1 der Kleber 9 im Bereich des Flansches 6 auf die korrespondierende Fläche 7 und/oder auf den Flansch 6 aufgetragen, das erste Bauteil 2 auf das zweite Bauteil 4 aufgeschoben und verrastet. In diesem Zustand kann nun der Kleber frei von Zug- oder Scherkräften aushärten und eine tragende Rolle für den gesamten Bauteilverbund 1 übernehmen.
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Wie bereits erwähnt ist das erste Bauteil 2 bevorzugt ein Strukturbauteil, wie z. B. ein Längsträger oder ein Querträger einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges, wobei das zweite Bauteil bevorzugt aus einem flexiblen Blech ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann das zweite Bauteil 4 auch aus einem Kunststoff hergestellt werden.
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2 zeigt nochmals den Bauteilverbund 1 aus 1, jedoch während einer Montage des ersten Bauteils 2 und des zweiten Bauteils 4 zum Bauteilverbund 1.
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Wie in 2 erkennbar ist, sind die U-förmigen Schenkel des zweiten Bauteils 4 an den Rastnasen 3 leicht aufgespreizt und werden anschließend über die Rastnasen 3 bis zum Einrasten geschoben.
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3 zeigt nochmals den Bauteilverbund 1 aus den 1 und 2, in einer Endmontagenlage. Nach dem Aufschieben des zweiten Bauteils 4 auf das erste Bauteil 2 klappen die Schenkel des U-förmigen zweiten Bauteils 4 aufgrund ihrer Flexibilität auf das erste Bauteil 2 runter, wobei die Rastnasen 3 durch die Aussparungen 5 exakt lagearretiert sind. Eine Zuklappbewegung des zweiten Bauteils 4 auf das erste Bauteil 2 ist durch vier Pfeile symbolisch dargestellt. Wie weiter aus 3 ersichtlich ist, ist zwischen den Flanschen 6 und der korrespondierenden Fläche 7 ein Spalt 8 nach der Endmontage offen geblieben.
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Wie in 4 erkennbar ist, kann vor einer Montage des Bauteilverbundes 1 im Bereich der Flansche 6 ein Kleber aufgebracht werden, der mit 9 beziffert ist. Dieser Kleberauftrag kann entweder auf der korrespondierenden Fläche 7 und/oder den Flanschen 6 erfolgen.
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Wie bereits erwähnt, helfen sich bei der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Technik die bauteilintegrierten Merkmale gegenseitig. In vorteilhafter Weise werden keine Werkzeuge und Verbindungselemente benötigt, da diese bereits in den Bauteilen integriert sind.
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5 zeigt schematisch ein konstruktives Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Bauteilverbund 1. In diesem Ausführungsbeispiel sind sieben erste Bauteile 2 mit jeweils zwei Rastnasen 3 vorgesehen, die an die korrespondierende Fläche 7 angeordnet sind. Aufgrund der Darstellung ist jeweils nur die obere Rastnase 3 erkennbar. Die korrespondierende Fläche 7 und die ersten Bauteile 2 können in einem anderen Ausführungsbeispiel auch einstückig ausgeführt sein. Auf der korrespondierenden Fläche 7 sind zwei strichpunktierte Linien dargestellt, die sich parallel zu den sieben zweiten Bauteilen 2 erstrecken. Diese strichpunktierten Linien stehen symbolisch dafür, dass in diesen Bereichen vor einer Endmontage des ersten Bauteils 2 und des zweiten Bauteils 4 ein Kleber aufgebracht werden kann.
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Das zweite Bauteil 4 weist entsprechend zu den sieben ersten Bauteilen 2 vierzehn korrespondierende Durchbrüche 5 auf, von denen wiederum nur sieben obere Durchbrüche 5 erkennbar sind. Weiter weist das zweite Bauteil 4 beidseitig der U-förmigen Schenkeln Flansche 6 auf, von denen nur einer beziffert ist.
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Wie bereits beschrieben, wird bei einer Montage zu einem Bauteilverbund 1 das zweite Bauteil 4 auf das erste Bauteil 2 geschoben, bis die Durchbrüche 5 um die Rastnasen 3 herum einrasten und eine exakte Lagefixierung des Bauteilverbundes 1 ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Bauteilverbund
- 2.
- erstes Bauteil
- 3.
- Rastnase
- 4.
- zweites Bauteil
- 5.
- Aussparung
- 6.
- Flansch
- 7.
- Korrespondierende Fläche
- 8.
- Spalt
- 9.
- Kleber
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018212054 A1 [0004]
