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Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Fügeverbindung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift
DE 101 33 976 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine kraftübertragende Verbindung von Bauteilen, insbesondere von Bauteilen aus Holz, mittels einer Klebeverbindung bekannt. Die Erfindung betrifft eine kraftübertragende Verbindung, bei der ein die Bauteile verbindendes Verbindungselement mittels Klebeverbindung an zumindest einem der Bauteile festlegbar ist. Hierbei wird das zumindest abschnittsweise im Wesentlichen plattenförmig ausgebildete Verbindungselement zumindest einseitig mit quer zur Plattenebene sich erstreckenden, einen Hinterschnitt aufweisende Vorsprünge versehen. Das Verbindungselement ist in eine Nut des Bauteiles derart einsetzbar, dass ein in die Nut eingebrachter Klebstoff die Vorsprünge des Verbindungselements im Wesentlichen vollständig umgibt und nach dem Aushärten eine im Wesentlichen als stabiler Klebekörper ausgebildete, mit den Vorsprüngen des Verbindungselementes vielfach verzahnte Verbindung zwischen der Innenwandung und der Nut und dem Verbindungselement bildet.
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Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2014 001 690 A1 ein Verfahren zum Fügen eines Metallbauteils mit einem Kunststoffbauteil bekannt. Es wird ein Verfahren zum Fügen eines Metallbauteils mit einem Kunststoffbauteil vorgeschlagen, aus einem insbesondere faserverstärkten Kunststoff, bei dem die beiden Bauteile in einem ersten Fügeschritt miteinander verklebt werden zur Herstellung einer Stoffschlussverbindung, wobei die beiden Bauteile in einem zweiten Fügeschritt mittels elektromagnetischer Impulsumformung formschlüssig miteinander verbunden werden.
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Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2013 014 002 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, eine Befestigungsanordnung eines Anbauteils an einem Rohbauteil eines Personenkraftwagens bekannt. Es wird eine Befestigungsanordnung eines Anbauteils als einem ersten Bauteil an einem korrespondierenden Rohbauteil als zweitem Bauteil eines Personenkraftwagens vorgeschlagen, bei welcher das Anbauteil mittels wenigstens einer Kleberaupe mit dem Rohbauteil verklebt ist. Die Kleberaupe wirkt formschlüssig mit wenigstens einem der Bauteile zusammen.
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Auch wenn dieser bekannte Stand der Technik keinen offensichtlichen Nachteil aufweist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Befestigungsanordnung nochmals zu verbessern. Primäres Ziel ist es, eine unerwünschte Kleberausspülung in einem KTL-Bad zu verhindern.
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Die KTL-Beschichtung (kathodische Tauchlackierung) ist ein elektrochemisches Verfahren zur Sicherstellung der Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei Fahrzeugkarosserien. Bei der KTL-Beschichtung werden die Bauteile in einem Tauchbad mit elektrisch leitfähigem, wässrigem Tauchlack beschichtet. Die Dicke, mit der der Lack auf dem Bauteil abgeschieden wird, ist zum einen abhängig von der Bauteilgeometrie sowie von der Höhe der angelegten Spannung. Nach dem KTL-Bad, werden die beschichteten Bauteile üblicherweise in einem Durchlaufofen bei Temperaturen zwischen 140 und 240 °C eingebrannt. Durch das KTL-Verfahren bzw. die KTL-Beschichtung, entsteht eine lösemittel- und korrosionsbeständige sowie kratzfeste und gegenüber Säuren und Laugen sehr resistente Oberfläche.
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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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Die Geometrie des zu verklebenden einen Bauteils, bevorzugt ein Kunststoffbauteil, wird so gewählt, dass der Klebstoff beim Verpressen der Bauteile in einen Hinterschnitt gedrückt wird. Das Auswaschen des Klebers in einem KTL-Bad wird in vorteilhafter Weise durch einen Kragen auf der Gegenseite, dem Bund, verhindert. Eine mögliche Ausführungsform ist beispielhaft in den Figuren dargestellt.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2, dass der Steg über die Oberfläche des ersten Bauteils Herausragt, wobei der Überstand des Steges nach dem Fügevorgang den definierten Abstand zu dem zweiten Bauteil bestimmt, ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform. Gleichzeitig ist aufgrund dieser Ausführung in vorteilhafter Weise die Stärke oder Dicke des Klebers zwischen dem einen Bauteil und dem zweiten Bauteil für eine bestmögliche Klebeverbindung definiert einstellbar.
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In einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Patentanspruch 3, wobei die Öffnung eine Durchgangsöffnung ist, vergrößert die Kleberdicke in der Öffnung, wodurch die Gefahr eines Auswaschens des Klebers, z. B. Sikapower®-498, in einem KTL-Bad minimiert ist.
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Dieser gewünschte Effekt wird mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4, dass an die Öffnung, auf der dem zweiten Bauteil abgewandten Seite zumindest abschnittsweise ein radial umlaufender Bund angeformt ist, nochmals vergrößert.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5, dass ein Mittensteg vorgesehen ist, der bis in den Bund ragt, vergrößert die Stabilität sowie die Festigkeit des einen Bauteils. Eine Deformation des einen Bauteils beim Fügevorgang wird somit in vorteilhafter Weise verhindert.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6, dass das eine Bauteil aus einem Kunststoff ist, reduziert die Herstellkosten wesentlich. Dieser Kunststoff kann beispielsweise. Polyamid (PA) oder Plexiglas oder ein Verbundwerkstoff wie CFK (Kohlefaserverstärkter Kunststoff) oder GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) sein.
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Bevorzugt wird das eine Bauteil gemäß Patentanspruch 7 mit einem Spritzgussverfahren hergestellt, was die Herstellkosten nochmals deutlich senkt, bei bestmöglicher Maßhaltigkeit.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8, dass das zweite Bauteil aus einem Metall ist, und gemäß Patentanspruch 9 vorzugsweise ein Blechbauteil ist, ermöglicht die Anwendung der Erfindung im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 9, dass das Bauteil und der Steg einstückig und materialeinheitlich sind, vereinfacht das Herstellverfahren gemäß Patentanspruch 7.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von einem beispielhaften Ausführungsbeispiel in fünf Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt eine Aufsicht auf ein erstes, dreidimensional dargestelltes Bauteil.
- 2 zeigt eine Unteransicht auf das erste, dreidimensional dargestellte Bauteil.
- 3 zeigt eine Aufsicht auf das erste, zweidimensional dargestellte Bauteil.
- 4 zeigt eine Unteransicht auf das erste, zweidimensional dargestellte Bauteil.
- 5 zeigt einen Schnitt durch das erste 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 eine Aufsicht auf ein erstes, dreidimensional dargestelltes Bauteil 1 für eine Fügeverbindung. Die erfindungsgemäße Fügeverbindung wird insbesondere im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
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Die Fügeverbindung besteht aus dem Bauteil 1 und einem zweiten, in 5 dargestellten zweiten Bauteil 2, wobei das Bauteil 1 eine Öffnung 3 und, in diesem Ausführungsbeispiel zwei, in 2 dargestellten Hinterschnitten 4 aufweist. Bei einem Fügevorgang von dem einen Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 2 ist in den Hinterschnitt 4 ein in 1 nicht dargestellter Kleber 5 einbringbar. Nach dem Fügevorgang weist das zweite Bauteil 2 einen definierten Abstand zu dem Bauteil 1 auf. Vor dem Fügevorgang kann der Kleber 5 entweder auf das Bauteil 1 und/oder das zweite Bauteil 2 aufgetragen werden. Der Kleber 5 kann beispielsweise der Kleber 5 mit dem Handelsnamen Sikapower®-498 sein.
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Erfindungsgemäß ist die Öffnung 3 auf der dem zweiten Bauteil 2 zugewandten Seite zumindest abschnittsweise von zumindest einem Steg 6 abgedeckt, der den Hinterschnitt 4 bildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich zwei Stege 6 über die Öffnung 3. In anderen Ausführungsbeispielen kann auch nur ein Steg 6 oder mehr als zwei Stege 6 vorgesehen sein. Weiter erstrecken sich die Stege 6 komplett über die Öffnung 3, in anderen Ausführungsbeispielen können sich die Stege 6 auch nur abschnittsweise über die Öffnung 3 erstrecken. Weiter sind die Stege 6 nach oben halbrund ausgeführt, in anderen Ausführungsbeispielen können die Stege 6 auch beliebige Querschnitte oder unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
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Nach dem Fügevorgang des ersten Bauteils 1 und des zweiten Bauteils 2 definiert ein Überstand der Stege 6 über eine Oberfläche des ersten Bauteils 1 einen definierten Abstand zu dem zweiten Bauteil 2. Durch diesen definierten Abstand ist auch eine Dicke oder Stärke des Klebers 5 definiert für eine bestmögliche Verbindung der Fügepartner.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Öffnung 3 als eine Durchgangsöffnung ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird die Dicke des Klebers 5 in der Öffnung 3 erhöht, und ein Auswaschen des Klebers ist in einem KTL-Bad verhindert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an die Öffnung 3, auf der dem zweiten Bauteil 2 abgewandten Seite zumindest abschnittsweise ein radial um die Öffnung 3 umlaufender Bund 7 angeformt, wie er beispielsweise in den 2 und 5 dargestellt ist. Durch diese Maßnahme wird die Dicke des Klebers 5 nochmals erhöht, wodurch einerseits die Klebeverbindung verbessert wird und andererseits die Dicke des Klebers 5 nochmals erhöht wird, um ein Auswaschen in einem KTL-Bad sicher zu verhindern. Der Bund 7 kann beispielsweise auch durch sich um die Öffnung 3 erstreckende erhabene Bereiche dargestellt sein.
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Bevorzugt ist das Bauteil 1 aus einem Kunststoff und wird besonders bevorzugt in einem Spritzgussverfahren hergestellt, wodurch die Fertigungskosten einerseits sehr niedrig gehalten werden, bei einer gleichzeitig optimalen Maßhaltigkeit des fertigen einen Bauteils 1. Darüber hinaus können durch das Spritzgussverfahren das Bauteil 1 und der Steg 6 einstückig und materialeinheitlich sein, was ebenfalls die Herstellkosten deutlich reduziert. Als Kunststoffe können beispielsweise Polyamid (PA) sowie glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) oder kohlefaserverstärkte Werkstoffe (CFK) usw. Verwendung finden.
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Dem gegenüber ist das zweite Bauteil 2 bevorzugt aus einem Metall, insbesondere einem Blechbauteil, wie es im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Hierbei kann es sich um einen Stahlwerkstoff oder ein Leichtmetall wie z. B. Aluminium handeln.
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Selbstverständlich kann in weiteren Ausführungsbeispielen auch das Bauteil 1 aus einem Metall und das zweite Bauteil 2 aus einem Kunststoff sein. Auch Mischstrukturen sind möglich.
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2 zeigt eine Unteransicht auf das erste, dreidimensional dargestellte Bauteil 1. Wie in 2 erkennbar ist, sind benachbart zu dem Bund 7 Bauteilversteifungen 8 dargestellt, um die Eigenstabilität des ersten Bauteils 1 zu erhöhen. Weiter erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu den Stegen 6 ein Mittensteg 9 von einer Seite des Bundes 7 zu der anderen Seite des Bundes 7. Durch diese Maßnahme kann die Festigkeit der Klebverbindung nochmals erhöht werden. Wie die Stege 6 kann auch der Mittensteg 9 einen beliebigen Querschnitt aufweisen.
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3 zeigt nochmals eine Aufsicht auf das erste, zweidimensional dargestellte Bauteil 1. Es gilt das gleiche wie zu 1 ausgeführte. Weiter ist in 3 ein Schnitt E - E eingezeichnet, der in 5 dargestellt ist.
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4 zeigt nochmals eine Unteransicht auf das erste, zweidimensional dargestellte Bauteil 1. Zu 4 gilt das gleiche wie zu 2 ausgeführte.
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5 zeigt den Schnitt E - E durch das eine Bauteil 1 aus 3. Dargestellt ist ebenfalls das zweite Bauteil 2, welches auf den Stegen 6 aufliegt. Mit einem Pfeil ist ein Raum zwischen dem ersten Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 2 dargestellt, in den der Kleber 5 mit seiner definierten Dicke oder Stärke einbringbar ist.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Fügeverbindung wird ein Auswaschen des Klebers 5 in einem KTL-Bad verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- ein Bauteil
- 2.
- zweites Bauteil
- 3.
- Öffnung
- 4.
- Hinterschnitt
- 5.
- Kleber
- 6.
- Steg
- 7.
- Bund
- 8.
- Bauteilversteifung
- 9.
- Mittensteg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10133976 A1 [0002]
- DE 102014001690 A1 [0003]
- DE 102013014002 A1 [0004]
