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Die Erfindung betrifft einen Verbund zwischen zumindest einem Bauteil und zumindest einem Bauteilträger, wobei das Bauteil über eine erste Verbindung mit dem Bauteilträger gefügt und zudem zwischen Bauteil und Bauteilträger eine zweite Verbindung vermittels einer Formmasse ausgeführt ist.
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Es ist allgemein bekannt, dass das Fügen von Bauteilen über eine Vielzahl von Verbindungstechniken möglich ist. Hierbei finden insbesondere zur Etablierung von lösbaren Verbindungen, beispielsweise Klettverbindungen, Clipverbindungen, Bajonettverschlüsse oder weitere, Verwendung. Jedoch sind zur Etablierung einer lösbaren Verbindung vor allem Schraubverbindungen erste Wahl. So werden beispielsweise auch Bauteile, wie elektrische und/oder elektronische Bauelemente und/oder Baugruppen, über Schraubverbindungen gefügt.
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Gerade jedoch bei einer dynamischen Belastung der Schraubverbindungen, beispielsweise durch auftretende Schwingungen, insbesondere in Form von Vibrationen, wie sie z. B. bei einem Betrieb in Kraftfahrzeugen auftreten, werden die Schwingungen einerseits, insbesondere aufgrund mangelnder Dämpfung durch die Schraubverbindungen, unmittelbar auf die gefügten Bauteile übertragen. Hierdurch können diese eine fehlerhafte Funktion aufweisen oder eine Schädigung erfahren können. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass sich die Schraubverbindung schwingungsbedingt löst. Um ein solches Lösen der Schraubverbindung zu verhindern, ist es üblich, die Schraubverbindung unmittelbar selbst über eine Verklebung mit einem Klebstoff zu sichern. Hierdurch gelingt es jedoch nicht, dynamische Belastungen auf die Bauteile in großem Maße zu verringern.
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Zur Sicherung der Schraubverbindung selbst ist zudem weiterhin bekannt, auch das über die Schraubverbindung gesicherte Bauteil mittels eines härtbaren Materials wie Klebstoff zusätzlich zu fixieren.
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Zur unterstützenden Sicherung von Bauteilen, hierbei insbesondere von elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen und/oder Baugruppen, sind aus dem Stand der Technik ferner weitere Ausführungen bekannt.
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Beispielsweise ist der
DE 40 23 249 A1 eine Befestigungsvorrichtung für zylindrische Kondensatoren zu entnehmen, wobei die Kondensatoren zur Steigerung der Dämpfung gegenüber dynamischen Kräften in einem in einer Rahmenplatte ausgebildeten Langloch angeordnet sind und mittels zwischen den Kondensatoren eingebrachten elastischen Klemmstücken gegenüber einander und der Rahmenplatte abgestützt werden. Zur Abfederung der wirkenden Kräfte ist vorgesehen, die Rahmenplatte und/oder die Klemmstücke insbesondere an einem Trägergerüst eines Stromschaltschranks zu befestigen.
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Aus der
DE 100 34 012 A1 ist ferner ein insbesondere als Kondensator ausgebildetes elektrisches Bauelement bekannt, welches zur Minimierung der Vibrationsbelastung auf innere Kontakte federelastisch ausgeführte und im rechten Winkel abgebogene Zuleitungen aufweist, welche zwischen dem Bauteil und Klemmkontakten ausgeführt sind. Zur Fixierung des elektrischen Bauelements auf einem die Klemmkontakte aufweisenden Trägerkörper wird dieses in eine Halterung eingerastet.
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Die gattungsbildende
DE 198 14 156 C1 beschreibt zudem eine SMD-Montage eines elektrischen Bauelements, insbesondere eines Kondensators, welches hierzu in einem Trägerelement über zwei Klemmelemente eingerastet und zudem über eine Klebstoffverbindung mit dem Trägerelement verbunden wird.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verbund der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Sicherung des Bauteils gegenüber einem Ablösen verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verbund gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also ein Verbund zwischen zumindest einem Bauteil - oder einer Baugruppe - und zumindest einem Bauteilträger - oder einem Baugruppenträger - vorgesehen. Hierbei ist das Bauteil über eine - insbesondere form-, kraft- und/oder stoffschlüssig - ausgebildete erste Verbindung mit dem Bauteilträger gefügt. Die erste Verbindung kann demnach unter anderem als eine Klettverbindung, Clipverbindung, als Bajonettverschluss, Nietverbindung, Schraubverbindung, Klebverbindung, Lötverbindung, Schweißverbindung oder auch weitere ausgeführt sein. Zudem ist zwischen Bauteil und Bauteilträger erfindungsgemäß eine zweite Verbindung vermittels einer - insbesondere - ausgehärteten Formmasse ausgeführt, wobei zum Ausführen der zweiten Verbindung zwischen Formmasse und Bauteil und/oder Bauteilträger erfindungsgemäß ein Formschluss ausgebildet ist. Somit kann vorgesehen sein, dass lediglich zwischen Formmasse und Bauteil, zwischen Formmasse und Bauteilträger oder zwischen Formmasse und Bauteil sowie Formmasse und Bauteilträger ein Formschluss ausgebildet ist. Zudem ist es möglich, dass zwischen Formmasse sowie Bauteil und/oder Bauteilträger ausschließlich ein Formschluss ausgebildet ist.
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Die Formmasse selbst kann beispielsweise durch einen Kunststoff, insbesondere ein Polymer, gebildet sein. Bevorzugt sind hierbei Duroplaste wie Epoxidharze oder Elastomere, welche zunächst in insbesondere hochviskosem Zustand vorliegen und durch Einwirkung von Temperatur, Ausdampfen eines Lösungsmittels oder Reaktion mit einem Aktivator aushärten. Denkbar sind jedoch weiterhin auch Thermoplaste, auch thermoplastische Elastomere, TPE, hierbei z. B. thermoplastisches Polyurethan. Unterschiedliche Mischungen sind ebenso möglich. Die Formmasse kann demnach auch mehrkomponentig ausgeführt sein.
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Denkbar ist ferner, dass es sich bei dem Bauteil insbesondere um ein elektrisches Bauelement wie einen Kondensator handelt. Auch weitere passive oder aktive elektrische Bauelemente sind denkbar. Der Bauteilträger könnte als ein Montagerahmen ausgeführt sein, welcher ein oder mehrere elektrische Bauelemente aufnimmt und insbesondere als ein Haupttragelement eines Pulswechselrichters dient. Ein Trennen der zweiten Verbindung kann dabei unter Umständen lediglich unter Verwendung eines Werkzeugs und Zerstörung der zweiten Verbindung unter einem Auftrennen der Formmasse möglich sein. Eine thermische, physikalische und/oder chemische Zerstörung der zweiten Verbindung ist ferner ebenso im Bereich des Möglichen.
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In einer überaus vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zum Ausführen der zweiten Verbindung zwischen Formmasse sowie Bauteil und/oder Bauteilträger ebenfalls ein Stoffschluss ausgebildet. Demzufolge ist denkbar, dass zwischen Formmasse und Bauteil, zwischen Formmasse und Bauteilträger oder zwischen Formmasse und Bauteil sowie Formmasse und Bauteilträger ferner ein Formschluss ausgebildet ist. Dabei sollte bevorzugt zumindest der Bereich der zweiten Verbindung, welcher keinen Formschluss zwischen der Formmasse und dem Bauteil oder dem Bauteilträger aufweist, einen solchen Stoffschluss aufweisen. Beispielsweise könnte in diesem Zusammenhang zwischen Bauteil und Formmasse ein Formschluss sowie ein Stoffschluss vorliegen, wobei zwischen Formmasse und Bauteilträger lediglich ein Formschluss vorliegt. Durch ein Einfügen eines Trennelements oder einer Beschichtung zwischen der Formmasse und dem Bauteil oder dem Bauteilträger ist zudem denkbar, dass die zweite Verbindung zwischen Bauteil und Bauteilträger lediglich einen einzigen Stoffschluss aufweist. Über das eingefügte Trennelement oder die Beschichtung ließe sich dabei eine Adhäsion zwischen Formmasse und Bauteil oder Bauteilträger entsprechend unterbinden.
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In einer praxisgerechten Ausführungsform ist weiterhin vorgesehen, dass die Formmasse ein Klebstoff ist. Durch ein Ausführen der Formmasse als Klebstoff ließe sich aufgrund der viskosen Eigenschaften des noch nicht ausgehärteten Klebstoffs der Formschluss während des Fügens des Verbunds in vorteilhaft einfacher Weise verwirklichen. Zudem ist aufgrund der adhäsiven Eigenschaften des Klebstoffs im gleichen Zuge der Stoffschluss der zweiten Verbindung realisierbar. Der Klebstoff kann dabei auch als Dichtstoff ausgebildet sein.
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Es stellt sich ferner als überaus günstig dar, wenn in einer Ausgestaltung der Erfindung die erste Verbindung eine Schraubverbindung ist. Diese kraft- und formschlüssige Verbindung eignet sich in überdurchschnittlich guter Weise zur Etablierung der ersten Verbindung zwischen Bauteil und Bauteilträger, sodass diese, insbesondere unter Verwirklichung einer Soll-Relativposition gegenüber einander gefügt sind. Dies vereinfacht das Fügen des Bauteils und des Bauteilträgers über die zweite Verbindung.
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In einer vielversprechenden Ausbildung der Erfindung ist zudem im Bauteil und/oder im Bauteilträger eine Ausnehmung oder eine Durchbrechung ausgebildet, welche von der Formmasse durchdrungen ist. Hierdurch wäre entsprechend mit Begrenzungsflächen der Ausnehmung und/oder der Durchbrechung ein Kontakt ausgebildet. Aufgrund des Durchdringens respektive des Ausfüllens der Ausnehmung oder der Durchbrechung lässt sich in recht einfacher Weise der Formschluss zwischen der Formmasse sowie dem Bauteil und/oder dem Bauteilträger etablieren.
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Als besonders Erfolg versprechend ist eine Weiterbildung der Erfindung ferner dann anzusehen, wenn die Formmasse die Ausnehmung und/oder die Durchbrechung zumindest abschnittsweise hinterschneidet. Hierfür könnte insbesondere die Ausnehmung eine Öffnung und quer zu dieser Öffnung ausgeformte Hinterschneidungen aufweisen. Im Falle der Durchbrechung ist denkbar, dass die Formmasse auf einer Seite von Bauteil oder Bauteilträger quer zu einer Längsrichtung der Durchbrechung ausgeformt ist, sodass die Formmasse die Durchbrechung hinterschneidet. Diese Seite wäre hierbei dem sich gegenüberliegenden Bauteil und Bauteilträger abgewandt.
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In mit Vorteil behafteter Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Verbindung zudem ein Dämpfungsmittel auf. Über das Dämpfungsmittel kann insbesondere neben der Abstützung des Bauteils am Bauteilträger durch die zweite Verbindung über die Formmasse auch eine Dämpfung von insbesondere belastungsbedingten Relativschwingungen des Bauteils gegenüber dem Bauteilträger erreicht und somit die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung oder gar Zerstörung des Bauteils minimiert werden.
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In gewinnbringender Weise ist hierbei das Dämpfungsmittel die Formmasse, wodurch sich ein Einbringen eines eigenständigen Dämpfungsmittels in die zweite Verbindung vorteilhaft vermeiden lässt. Dies senkt insbesondere die Fertigungskosten des Verbunds. Hierbei sollte das in Form der Formmasse ausgeführte Dämpfungsmittel zumindest in eine Raumrichtung respektive zumindest einen Freiheitsgrad eine Dämpfungswirkung, insbesondere auf das Bauteil, ausüben. Denkbar ist somit je nach Ausgestaltung der zweiten Verbindung durch die Formmasse auch eine Dämpfungswirkung in zwei Raumrichtungen respektive zwei Freiheitsgrade oder gar in alle Raumrichtungen respektive drei Freiheitsgrade. Auch mehr als drei Freiheitgrade, beispielsweise zur Dämpfung von Drehbewegungen, sind möglich.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein in einem Bereich zwischen dem Bauteil und dem Bauteilträger vorliegender Abschnitt des aus der Formmasse gebildeten Dämpfungsmittels abhängig von - insbesondere richtungsabhängigen oder richtungsunabhängigen - Soll-Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmittels ausgebildet. Insbesondere könnte hierbei ein Querschnitt des Abschnitts und/oder die Länge respektive Höhe des Abschnitts in Abhängigkeit der Soll-Dämpfungseigenschaften ausgebildet sein. Denkbar ist hierbei eine Gestaltung des Abschnitts in der Art, dass die Dämpfungseigenschaften, hierbei insbesondere die Dämpfungskonstante, in alle Raumrichtungen gleichartig und somit richtungsunabhängig ausgebildet ist. Eine weitere Möglichkeit besteht in der richtungsabhängigen Ausgestaltung der Dämpfungseigenschaften des Abschnitts des Dämpfungsmittels, sodass sich diese in zumindest zwei Raumrichtungen respektive zwei Freiheitsgraden unterscheiden. Hierdurch kann es entsprechend ermöglicht werden, eine Hauptdämpfungsrichtung zu realisieren, welche nicht parallel zu einer der Raumrichtungen respektive Hauptraumrichtungen verläuft. Neben der genannten geometrischen Ausgestaltung des Abschnitts ist es weiterhin möglich, dass die Dämpfungseigenschaften zudem über den Verlauf des Abschnitts, somit entsprechend der Formmasse, zwischen dem Bauteil und dem Bauteilträger beeinflusst werden.
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In diesem Zusammenhang ist eine Ausführungsform der Erfindung als vorteilhaft anzusehen, bei welcher der Abschnitt eine rechteckförmige, x-förmige, kreisförmige, ringförmige, dreiecksförmige oder pfeilförmige Querschnittsform aufweist, wobei sich über eine solche Ausgestaltung der Querschnittsform gewinnbringend richtungsabhängige oder richtungsunabhängige Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmittels einstellen lassen.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnungen zeigen hierbei in
- 1 eine erste Weiterbildung des Verbunds;
- 2 eine zweite Weiterbildung des Verbunds;
- 3a, 3b mögliche Ausgestaltungsformen des Dämpfungsmittels;
- 4a bis 4d Querschnittsformen eines Abschnitts des Dämpfungsmittels.
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1 zeigt eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbunds aus dem Bauteil 1 und dem als Montagerahmen ausgeführten Bauteilträger 2. Hierbei ist das Bauteil 1 über die erste Verbindung 3 mit dem Bauteilträger 2 gefügt, wobei diese erste Verbindung 3, in sehr schematischer Darstellung aufgezeigt, als Schraubverbindung ausgeführt ist. Hierfür ist das Bauteil 2, welches insbesondere als ein elektrisches Bauelement, wie beispielsweise ein Kondensator, ausgeführt ist, über die Schrauben 11 mit dem Bauteilträger 2 verschraubt. Neben der ersten Verbindung 3 ist zwischen dem Bauteil 1 und dem Bauteilträger 2 zudem die zweite Verbindung 4 vermittels der hierbei als Klebstoff ausgebildeten Formmasse 5 ausgeführt. Hierbei sowie im Allgemeinen ist im Rahmen einer Montagereihenfolge vorzusehen, dass die noch nicht ausgehärtete Formmasse 5 vor der Etablierung der ersten Verbindung 3 in den Bereich 8 zwischen Bauteil 1 und Bauteilträger 2 einzubringen wäre. Dies liegt darin begründet, dass in dieser Weiterbildung der Bauteilträger 1 einen im Wesentlichen u-förmigen Querschnitt aufweist und das Bauteil 1 innerhalb des Bauteilträgers 2 angeordnet ist, sodass eine Unzugänglichkeit der zweiten Verbindung 4 von außen vorliegt. Die zweite Verbindung 4 zwischen Bauteil 1 und Bauteilträger 2 ist ferner derart ausgeführt, dass zwischen dem Bauteil 1 und der Formmasse 5 ein Formschluss vorliegt. Zur Etablierung des Formschlusses ist im Bauteil 1 die Ausnehmung 6 ausgebildet, welche von der Formmasse 5 durchdrungen ist, wobei die Formmasse 5 hierbei ebenfalls die in der Ausnehmung 6 vorhandenen Hinterschnitte 12 ausfüllt. Somit wird die Ausnehmung 6 abschnittsweise hinterschnitten. Neben dem Formschluss ist, aufgrund der Ausbildung der Formmasse 5 als Klebstoff, zwischen Bauteil 1 und Formmasse 5 zudem ein Stoffschluss ausgebildet. Ein solcher Stoffschluss liegt zudem zwischen der Formmasse 5 und dem Bauteilträger 2 vor, wobei der Stoffschluss im Kontaktbereich der Formmasse 5 mit der dem Bauteil 1 zugewandten Oberfläche des Bauteilträgers 2 im Bereich 8 zwischen Bauteil 1 und Bauteilträger 2 ausgebildet ist.
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Der 2 ist eine zweite Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbunds aus Bauteil 1 und Bauteilträger 2 zu entnehmen, wobei in dieser Weiterbildung die zweite Verbindung 4 derart ausgeführt ist, dass sowohl zwischen dem Bauteil 1 und der Formmasse 5 als auch zwischen dem Bauteilträger 2 und der Formmasse 5 ein Formschluss sowie ein Stoffschluss vorliegt. Zur Etablierung des Formschlusses ist im Bauteil 1 wiederum die Ausnehmung 6 und im Bauteilträger 2 zudem die Durchbrechung 7 ausgebildet, wobei diese von der Formmasse 5 durchdrungen sind. Die Formmasse 5 füllt dabei erneut die in der Ausnehmung 6 vorhandenen und bereits in 1 aufgezeigten Hinterschnitte 12 aus, sodass die Formmasse 5 die Ausnehmung 6 abschnittsweise hinterschneidet. Hierneben wird zur Etablierung des Formschlusses zwischen dem Bauteilträger 2 und der Formmasse 5 zudem die Durchbrechung 7 von der Formmasse 5 hinterschnitten. Die erste Verbindung 3 ist nochmalig als Schraubverbindung ausgebildet, welche durch Verschraubung über die Schrauben 11 etabliert wird. Die als Klebstoff ausgeführte Formmasse 5 dient, neben der Verwirklichung der zweiten Verbindung 4, zudem als Dämpfungsmittel. Hierbei ist der in dem Bereich 8 zwischen dem Bauteil 1 und dem Bauteilträger 2 vorliegender Abschnitt 9 des aus der Formmasse 5 gebildeten Dämpfungsmittels abhängig von Soll-Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmittels ausgebildet. Dabei ist die Geometrie des Abschnitts 9 derart bestimmt, sodass sich die Dämpfungseigenschaften der als Dämpfungsmittel fungierenden Formmasse 5 in die drei Raumrichtungen X, Y, Z unterscheiden und somit richtungsabhängig ausgebildet sind. Mögliche Ausgestaltungen der Geometrie des Abschnitts 9 sind in den 3a und 3b sowie in der 4 dargestellt, wobei die 4 sich bei Schnitt A-A durch den Abschnitt 9 ergebende, mögliche Querschnittsformen 10 aufzeigt.
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Die 3a und 3b beschreiben in diesem entsprechenden Zusammenhang eine detailliertere Ansicht möglicher Ausgestaltungsformen des über die Formmasse 5 ausgeführten Dämpfungsmittels. Hierbei weist das Dämpfungsmittel aufgrund einer Änderung der Geometrie des - quaderförmigen und somit eine rechteckförmige Querschnittsform 10 aufweisenden - Abschnitts 9 unterschiedliche Dämpfungseigenschaften auf. Dies liegt darin begründet, dass das in 3b dargestellte Dämpfungsmittel in die Raumrichtung X eine größere Breite aufweist als das in 3a dargestellte Dämpfungsmittel. Die Länge in Raumrichtung Y sowie die Höhe in Raumrichtung Z sind hingegen unverändert. Die Dämpfungseigenschaften, hierbei insbesondere die Dämpfungskonstante, sind jedoch in alle Raumrichtungen X, Y, Z erhöht. Den 4a bis 4d sind verschiedene Querschnittsformen 10 des beispielsweise in 2 dargestellten Abschnitts 9 zu entnehmen. Hierbei ist der 4a eine rechteckförmige, der 4b eine pfeilförmige, der 4c eine ringförmige und der 4d ein x-förmige Querschnittsform 10 zu entnehmen. Alle Querschnittsformen 10 sind hierbei derart gestaltet, dass die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmittels richtungsabhängig ausgebildet sind. Dies ist durch die Abwinkelung des rechteckförmigen Abschnitts 9 gegenüber den Raumrichtungen X, Y in 4a, der Anordnung der beiden Schenkel des pfeilförmigen Abschnitts 9 in 4b sowie der elliptischen Grundform des ringförmigen Abschnitts 9 in 4c bedingt. Zudem weisen alle Ausführungsformen in die in 2 aufgezeigte Raumrichtung Z sich von den Raumrichtungen X, Y unterscheidende Dämpfungseigenschaften auf, sodass auch der in 4d symmetrisch ausgeführte, x-förmige Abschnitt 9 richtungsabhängige Dämpfungseigenschaften aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil
- 2
- Bauteilträger
- 3
- erste Verbindung
- 4
- zweite Verbindung
- 5
- Formmasse
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Durchbrechung
- 8
- Bereich
- 9
- Abschnitt
- 10
- Querschnittsform
- 11
- Schrauben
- 12
- Hinterschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4023249 A1 [0006]
- DE 10034012 A1 [0007]
- DE 19814156 C1 [0008]
