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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von mindestens zwei zusammengehaltenen Komponenten mit Hilfe eines Verbindungselements, das einen Verbindungskörper umfasst, der mit einer ersten Komponente verbunden ist und sich durch eine zweite Komponente hindurch erstreckt, wobei der Verbindungskörper an einem aus der zweiten Komponente herausragenden Ende einen Haltekopf aufweist, der die beiden Komponenten zusammenhält. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Befestigungssystem mit mindestens zwei zusammengehaltenen Komponenten, die gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren voneinander getrennt werden können.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 101 56 403 C1 ist ein Befestigungssystem zum Befestigen eines Körpers an einem metallischen Bauteil bekannt, insbesondere zum Befestigen eines Körpers an einem Metallblech wie einem Karosserieblech eines Kraftfahrzeugs, mit einem metallischen Gewindebolzen, der mittels Kurzzeit-Lichtbogenschweißen an einem Bauteil befestigt ist, und einer Befestigungsmutter, die auf den Gewindebolzen geschraubt ist, und mittels der der Körper an dem Bauteil befestigt ist, wobei die Festigkeit der Schweißverbindung zwischen dem Bauteil und dem Gewindebolzen und die Festigkeit des Gewindebolzens selbst so aufeinander abgestimmt sind, dass bei einem Aufbringen eines Drehmoments, das jenes Drehmoment übersteigt, das bestimmungsgemäß beim Aufschrauben der Befestigungsmutter auf den Gewindebolzen aufgebracht wird, gewährleistet ist, dass der Gewindebolzen bricht, bevor das Bauteil bricht. Aus der europäischen Patentschrift
EP 1 549 858 B1 ist eine Bolzen-zu-Struktur-Anordnung bekannt, umfassend ein schweißbares Verbindungselement mit einem Befestigungskopf, der einen massiven zylindrischen Zapfen aufweist, wobei eine Mutter ausgelegt ist, bei einer Grenzlast zu brechen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das bedarfsweise Trennen von mindestens zwei zusammengehaltenen Komponenten mit Hilfe eines Verbindungselements, das einen Verbindungskörper umfasst, der mit einer ersten Komponente verbunden ist und sich durch eine zweite Komponente hindurch erstreckt, wobei der Verbindungskörper an einem aus der zweiten Komponente herausragenden Ende einen Haltekopf aufweist, der die beiden Komponenten zusammenhält, zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Trennen von mindestens zwei zusammengehaltenen Komponenten mit Hilfe eines Verbindungselements, das einen Verbindungskörper umfasst, der mit einer ersten Komponente verbunden ist und sich durch eine zweite Komponente hindurch erstreckt, wobei der Verbindungskörper an einem aus der zweiten Komponente herausragenden Ende einen Haltekopf aufweist, der die beiden Komponenten zusammenhält, dadurch gelöst, dass an dem Haltekopf ein Hilfskörper befestigt wird, der zum Lösen des Zusammenhalts der beiden Komponenten mit einer Lösekraft beaufschlagt wird, um den Haltekopf von dem Verbindungskörper zu trennen. Bei den beiden Komponenten handelt es sich um Bauteile, die vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Bei den Bauteilen handelt es sich vorzugsweise um Rohbauteile einer Kraftfahrzeugkarosserie. Der Verbindungskörper ist zum Beispiel als Schaft ausgeführt, der sich von der ersten Komponente durch die zweite Komponente hindurch erstreckt. Der Verbindungskörper hat zum Beispiel die Gestalt eines geraden Kreiszylinders. Der Haltekopf ist zum Beispiel so oder so ähnlich wie ein Nagelkopf oder Schraubenkopf ausgeführt. Der Haltekopf hat zum Beispiel die Gestalt einer Kreisscheibe. Der Haltekopf ist vorzugsweise einstückig mit dem Verbindungskörper verbunden. Der Hilfskörper ermöglicht oder vereinfacht zumindest das Angreifen eines Werkzeugs an einem dem Haltekopf abgewandten Ende des Hilfskörpers. Mit dem Werkzeug wird die Lösekraft aufgebracht, die über den Hilfskörper auf den Haltekopf übertragen wird. Der Hilfskörper hat vorzugsweise eine längliche Gestalt. Bei dem beanspruchten Verfahren werden bewusst ein zusätzliches Bauteil und ein zusätzlicher Arbeitsschritt in Kauf genommen, um ein schnelles und einfaches Lösen des Haltekopfs sicherzustellen, und zwar insbesondere ohne dass eine der Komponenten beim Lösen des Haltekopfs beschädigt wird. Nach dem Lösen des Haltekopfs werden die beiden Komponenten nicht mehr durch den Haltekopf zusammengehalten. So kann zum Beispiel eine beschädigte Komponente im Rahmen einer Reparaturmaßnahme ausgetauscht werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente eine Stahlkomponente ist, wobei die zweite Komponente eine Aluminiumkomponente ist. Bei den beiden Komponenten handelt es sich vorzugsweise um flächig aufeinanderliegende Blechbauteile. Aufgrund der unterschiedlichen Materialien sind die flächig aufeinanderliegenden Blechbauteile nicht so einfach fest miteinander zu verbinden wie Blechbauteile aus dem gleichen Material. Durch das beanspruchte Verfahren wird das Trennen der zusammengehaltenen Komponenten voneinander erheblich vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement ein Reibelement ist. Bei dem Reibelement handelt es sich zum Beispiel um ein Reibschweißelement oder einen Reibnagel. Beim Verbinden des Reibelements mit der ersten Komponente wird durch Reibung Wärme erzeugt, um ein der ersten Komponente zugewandtes Ende des Verbindungskörpers mit der ersten Komponente zu verschweißen. Für einen stabilen Zusammenhalt der beiden Komponenten wird vorzugsweise eine Vielzahl von Reibelementen stoffschlüssig mit der ersten Komponente verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement stoffschlüssig mit der ersten Komponente verbunden ist. Ein freies Ende des Verbindungselements wird, vorzugsweise durch Reibschweißen, mit der ersten Komponente verschweißt. Dieser Schweißvorgang kann vorteilhaft in großen Stückzahlen weitestgehend automatisiert durchgeführt werden. Das Verbindungselement durchdringt die zweite Komponente. Wenn das Verbindungselement ein Reibnagel ist, dann durchdringt das Verbindungselement auch die erste Komponente.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf bedingt lösbar mit dem Verbindungskörper verbunden ist, wobei der Haltekopf zur Darstellung des Zusammenhalts der beiden Komponenten formschlüssig mit der zweiten Komponente verbunden ist. So wird zum einen auf einfache Art und Weise ein stabiler Zusammenhalt von Komponenten aus unterschiedlichen Materialien ermöglicht. Darüber hinaus wird das Trennen der Komponenten erheblich vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskörper stoffschlüssig mit dem Haltekopf verbunden wird. Der Hilfskörper wird vorzugsweise mit dem Haltekopf verschweißt. Dabei wird ein freies Ende des Hilfskörpers vorteilhaft an eine Oberfläche des Haltekopfs geschweißt. Das Anschweißen des Hilfskörpers kann vorteilhaft mit einem herkömmlichen Bolzenschweißgerät durchgeführt werden. Um das Anschweißen des Hilfskörpers zu vereinfachen, ist der Haltekopf vorteilhaft mit einer gut zu schweißenden Geometrie ausgestattet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskörper ein Gewindebolzen ist. Der Gewindebolzen ist einfach und kostengünstig herstellbar. Vorteilhaft wird als Hilfskörper ein Normteil verwendet. Der Gewindebolzen wird mit einer Mutter kombiniert, die vorteilhaft ebenfalls als Normteil ausgeführt ist. Über die auf ein freies Ende des Gewindebolzens aufgeschraubte Mutter kann mit einem einfachen Werkzeug die Lösekraft, insbesondere ein zum Lösen genutztes Drehmoment, auf den Hilfskörper aufgebracht werden. Über die Befestigung des Hilfskörpers an dem Haltekopf, insbesondere die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Hilfskörper und dem Haltekopf wird die Lösekraft, insbesondere das zum Lösen benötigte Drehmoment, auf den Haltekopf übertragen. Dabei ist die bedingt lösbare Verbindung zwischen dem Haltekopf und dem Verbindungskörper des Verbindungselements so ausgelegt, dass der Haltekopf sicher von dem Verbindungskörper abgeschert wird, ohne dass sich der Verbindungskörper von der ersten Komponente löst, und ohne die Komponenten zu beschädigen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Hilfskörper und dem Haltekopf stärker ausgeführt ist als die Verbindung zwischen dem Verbindungskörper und dem Haltekopf. So wird sichergestellt, dass der Haltekopf bei Bedarf, zum Beispiel zu Reparaturarbeiten an oder einem Austausch mindestens einer der Komponenten, von dem Verbindungskörper getrennt werden kann, um die Komponenten beschädigungsfrei voneinander trennen zu können.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskörper mit dem Haltekopf verdreht wird, um den Haltekopf von dem Verbindungskörper abzuscheren. Zum Verdrehen des Hilfskörpers mit dem Haltekopf kann vorteilhaft ein herkömmliches Schraubwerkzeug, wie eine Knarre, eine Ratsche oder ein Schraubenschlüssel verwendet werden. Über einen entsprechend auszulegenden Hebelarm kann die gewünschte Lösekraft beziehungsweise das Drehmoment in einer Reparaturwerkstatt manuell aufgebracht werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Befestigungssystem mit mindestens zwei zusammengehaltenen Komponenten, wobei an einem Haltekopf ein Hilfskörper so befestigt ist, dass die Komponenten gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren voneinander getrennt werden können. Durch das Befestigungssystem wird eine Reparatur oder ein Austausch von mindestens einer der Komponenten erheblich vereinfacht.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch mindestens eine Komponente, ein Verbindungselement und/oder einen Hilfskörper für ein derartiges Befestigungssystem. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Befestigungssystems mit zwei Komponenten, die mit Hilfe eines Verbindungselements zusammengehalten sind beim Befestigen eines Hilfskörpers an einem Haltekopf des Verbindungselements;
- 2 das Befestigungssystem aus 1 mit einer auf den Hilfskörper aufgeschraubten Mutter; und
- 3 das Befestigungssystem aus 2 nach dem Lösen des Hilfskörpers mit dem Haltekopf von einem Verbindungskörper des Verbindungselements.
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In den 1 bis 3 ist ein Befestigungssystem 10 mit zwei Komponenten 1 und 2 in verschiedenen Zuständen dargestellt. Bei der ersten Komponente 1 handelt es sich um ein Rohbauteil 11 eines Kraftfahrzeugs. Das Rohbauteil 11 ist aus einem Stahlmaterial gebildet. Bei der zweiten Komponente 2 handelt es sich um ein Rohbauteil 12 des Kraftfahrzeugs. Das Rohbauteil 12 ist aus einem Aluminiummaterial gebildet.
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Die beiden Komponenten sind mit Hilfe eines Verbindungselements 5 zusammengehalten. Das Verbindungselement 5 steht beispielhaft für eine Vielzahl von Verbindungselementen, mit denen die beiden vorzugsweise flächigen Rohbauteile 11 und 12 des Kraftfahrzeugs zusammengehalten sind.
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Das Verbindungselement 5 umfasst einen Verbindungskörper 4, der sich durch ein Durchgangsloch 3 in der zweiten Komponente 2 hindurch erstreckt. Der Verbindungskörper 4 ist mit einem der ersten Komponente 1 zugewandten Ende stoffschlüssig mit der ersten Komponente 1 verbunden, vorzugsweise verschweißt.
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An einem in den 1 und 2 oberen Ende des Verbindungskörpers 4 ist ein Haltekopf 6 angebracht. Der Haltekopf 6 des Verbindungselements 5 ist bedingt lösbar, zum Beispiel einstückig, mit dem Verbindungskörper 4 des Verbindungselements 5 verbunden.
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Bedingt lösbar bedeutet zum einen, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungskörper 4 und der ersten Komponente 1 stärker oder stabiler ausgeführt ist als die zum Beispiel einstückige Verbindung zwischen dem Haltekopf 6 und dem Verbindungskörper 4 des Verbindungselements 5. So verbleibt der Verbindungskörper 4 an der ersten Komponente 1, wenn der Haltekopf 6 später abgeschert wird.
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Der Haltekopf 6 liegt, in den 1 und 2 von oben, an der zweiten Komponente 2 an. So werden die beiden Komponenten 1 und 2 mit Hilfe des Haltekopfs 6 und des stoffschlüssig mit der ersten Komponente 1 verbundenen Verbindungskörpers 4 stabil zusammengehalten.
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Bei dem Verbindungselement 5 handelt es sich um ein Reibschweißelement oder einen Reibnagel. Das Verbindungselement 5 wird im Karosserierohbau im Rahmen einer unlösbaren Fügetechnik beim Reibelementschweißen oder Reibnageln zum Verbinden der beiden Komponenten 1 und 2 genutzt.
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Beim Reibelementschweißen oder Reibnageln durchdringt das Verbindungselement 5 mit dem Verbindungskörper 4 zunächst das in den 1 und 2 oben oder kopfseitig angeordnete Aluminiummaterial der zweiten Komponente 2. Anschließend verschweißt das freie Ende des Verbindungskörpers 4 mit der in den 1 und 2 unten angeordneten ersten Komponente 1, die aus einem Stahlmaterial gebildet ist.
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Beim Reibnageln durchdringt der Verbindungskörper 4 auch die unten angeordnete erste Komponente 1. Nach dem Fügeverfahren ist das Reibschweißelement beziehungsweise der Reibnagel mit der unten angeordneten ersten Komponente 1 verschweißt. Die oben oder kopfseitig angeordnete zweite Komponente 2 ist nach dem Fügeverfahren zwischen der ersten Komponente 1 und dem Haltekopf 6 des Verbindungselements 5 angeordnet und dadurch formschlüssig an der ersten Komponente 1 befestigt.
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So werden die beiden Komponenten 1 und 2 stabil zusammengehalten. Bei einer Reparatur oder einem Kundendienst kann es nötig sein, dass die beiden Komponenten 1 und 2 voneinander getrennt werden, wobei die stoffschlüssige Verbindung, insbesondere die Reibschweißverbindung oder Reibnagelverbindung, gelöst werden muss.
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In 1 ist durch ein Blitzsymbol 13 angedeutet, dass ein Hilfskörper 8 an der Oberseite des Haltekopfs 6 befestigt wird. Bei dem Hilfskörper 8 handelt es sich um einen Gewindebolzen 9, der mit einem in 1 unten angeordneten Ende auf den Haltekopf 6 aufgeschweißt wird. Der Gewindebolzen 9 weist einen Bund 7 auf, der einen Anschlag für eine in 2 dargestellte Mutter 14 darstellt, die auf den Gewindebolzen 9 aufgeschraubt wird.
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Vor dem Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Hilfskörper 8 und dem Haltekopf 6 des Verbindungselements 5 wird der Haltekopf 6 vorteilhaft blank geschliffen. Dann wird der auch als Massebolzen bezeichnete Hilfskörper 8 zum Beispiel mit einem Bolzenschweißgerät auf den blankgeschliffenen Haltekopf 6 aufgeschweißt.
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In 2 ist dargestellt, dass zum Lösen der beiden Komponenten 1 und 2 voneinander zunächst die Mutter 14 auf den Gewindebolzen 9 aufgeschraubt wird, bis sie an dem Bund 7 zur Anlage kommt. Die so gekonterte Mutter 14 kann dann mit Hilfe eines Werkzeugs, wie einem Schraubenschlüssel oder eine Knarre mit einer passenden Nuss mit einer Lösekraft beziehungsweise einem Drehmoment zum Lösen beaufschlagt werden.
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Durch die Lösekraft beziehungsweise das Drehmoment zum Lösen wird die Mutter 14 verdreht, bis der Haltekopf 6 des Verbindungselements 5 von dem Verbindungskörper 4 abschert, wie man in 3 sieht. Der Verbindungskörper 4 verbleibt dabei fest mit der ersten Komponente 1 verbunden.
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Ohne den Haltekopf 6 kann die zweite Komponente 2 von der ersten Komponente 1 gelöst werden. Der an der ersten Komponente 1 verbleibende Verbindungskörper 4 kann in einem weiteren Bearbeitungsschritt, zum Beispiel spanend, entfernt werden. Ein beim Reibnageln verbleibender Elementschaft kann in der unteren Komponente 1 verbleiben, wobei vorteilhaft die Oberseite der ersten Komponente 1 plangeschliffen wird.
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Das Verbindungselement 5, also das Reibschweißelement oder der Reibnagel, ist vorteilhaft aus dem gleichen Stahlmaterial wie die erste Komponente 1 gebildet. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass bei einer Bearbeitung, insbesondere einer spanenden Bearbeitung, der ersten Komponente 1 zum Entfernen des nach dem Abscheren des Haltekopfs 6 verbliebenen Verbindungskörper 4 von der ersten Komponente 1 nur sortenreine Stahlspäne entstehen.
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Der Haltekopf 6 des Verbindungselements 5 ist vorteilhaft bedingt lösbar mit dem Verbindungskörper 4 des Verbindungselements 5 verbunden. Die bedingt lösbare Verbindung kann einstückig ausgeführt sein. Die bedingt lösbare Verbindung zwischen dem Haltekopf 6 und dem Verbindungskörper 4 des Verbindungselements 5 ist schwächer ausgeführt als die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Hilfskörper und dem Haltekopf 6. Das kann zum Beispiel durch entsprechende Auslegung des Durchmessers des Verbindungskörpers 4 und der Größe beziehungsweise Stärke der Schweißverbindung zwischen dem Haltekopf 6 und dem Hilfskörper 8 erreicht werden.
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Darüber hinaus ist die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungskörper 4 und der ersten Komponente 1 vorteilhaft stärker ausgeführt als die bedingt lösbare Verbindung zwischen dem Verbindungskörper 4 und dem Haltekopf 6 des Verbindungselements 5. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Verbindungskörper 4 beim Abscheren des Haltekopfs 6 nicht von der ersten Komponente 1 löst. So können Beschädigungen an der ersten Komponente 1 und gegebenenfalls auch an der zweiten Komponente 2 sicher vermeiden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10156403 C1 [0002]
- EP 1549858 B1 [0002]
