DE19538803A1

DE19538803A1 - Verfahren zur Verbindung röhrenförmiger Elemente

Info

Publication number: DE19538803A1
Application number: DE19538803A
Authority: DE
Inventors: Re Mario Da
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1994-10-21
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1996-04-25
Also published as: FR2726055A1; ITTO940844A1; IT1268634B1; ITTO940844A0; FR2726055B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbindung röhrenförmiger Elemente, deren Achsen sich an einem Punkt schneiden.

Im besonderen bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Ver bindung an den Knotenpunkten der röhrenförmigen Elemente, die dazu geeignet sind, ein Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs zu bilden.

Ein erstes Ziel, das sich die Erfindung setzt, besteht darin, eine Verbindung zwischen den röhrenförmigen Elementen zu erzielen, die auch bei komplexen Strukturen leicht auszu führen ist.

Ein zweiter Zweck der Erfindung besteht darin, die Verbin dung zwischen röhrenförmigen Elementen zu ermöglichen, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, wie beispielsweise Aluminium, Kunststoff, eisenhaltiges Material, wobei unter Kunststoff ein beliebiges Material zu verstehen ist, das mit einer Grundmasse aus Kunststoffharz zusammengesetzt ist.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das - im Vergleich zu der Dichtigkeit, die mit den bisher bekannten Systemen erzielt wurde, - eine verbesserte Dichtigkeit der Verbindung zwischen den verschiedenen röhrenförmigen Elementen er möglicht, insbesondere bei den leichten Aufbauten, die mit Profil- oder Kastenelementen aus verschiedenen Materialien hergestellt werden.

Diese und andere Zwecke, die sich aus der folgenden Be schreibung ergeben werden, werden durch ein Verfahren zur Verbindung röhrenförmiger Elemente nach den Merkmalen der vorliegenden Erfindung erzielt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen:

Abb. 1 eine Ansicht eines Knotenpunkts aus röhren förmigen Elementen ist, der nach dem vorliegenden Verfahren zusammengebaut ist;

Abb. 2 eine Explosionszeichnung der Bestandteile des Knotenpunktes ist, der in Abb. 1 dargestellt ist.

Bei den Abbildungen wird mit 1 ein Knotenpunkt röhren förmiger Elemente bezeichnet, insbesondere ein struktureller Knotenpunkt eines aus Rohren zusammengesetzten Rahmens eines Kraftfahrzeuges. Dieser Knotenpunkt 1 besteht in dem darge stellten Fall aus einem röhrenförmigen Element 3, mit recht eckigem Querschnitt, das mit einem seiner senkrechten Enden an einem zweiten röhrenförmigen Körper 4 angeordnet ist, der ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt hat. Es versteht sich jedoch von selbst, daß der Querschnitt der röhren förmigen Elemente unter allen Möglichkeiten gewählt werden kann, die die derzeitige Technik bietet. Das Element 3 kann aus Aluminium bestehen, während das Element 4 aus einem beliebigen Material bestehen kann, das mit einer Grundmasse aus Kunststoffharz zusammengesetzt ist, beispielsweise aus SMC (sheet molding compound) mit folgenden Merkmalen:

Polyesterharz:
Owens Corning fiberglass 600: 100 Teile
Katalysator:
tertiäres Butyl-Perbenzoat: 1 Teil
Trennmittel:
Zinkstearat: 4 Teile
Polyäthylenpulver (Mikrothene): 6 Teile
Füllstoff:
Kalziumkarbonat: 150 Teile
Pigment in Pastenform: 8 Teile
Verdickungsmittel: Magnesiumoxyd: 1 Teil

Der Kunststoff kann erforderlichenfalls außerdem durch Glasfaser verstärkt werden.

Zwei Halbschalen 8 und 9, die ebenfalls aus Kunststoff von der gleichen Art wie das röhrenförmige Element 3 bestehen, mit einem inneren Profil, das - wenn sie miteinander ver bunden sind - mit der äußeren Form übereinstimmt, die von den beiden röhrenförmigen Elementen 3 und 4 im Bereich ihrer Verbindung gebildet wird. Natürlich kann sich das Profil der Halbschalen von Fall zu Fall ändern, je nach der Anzahl, der Form und der Position der röhrenförmigen Elemente, die miteinander verbunden werden sollen.

Im Hinblick auf den Zweck, eines der Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird es jedoch von Nutzen sein, das Material, aus dem die Halbschalen bestehen, immer unter den Materialien zu wählen, aus denen die zu verbindenden röhren förmigen Elemente bestehen, wobei den Kunststoffen der Vorzug zu geben ist. So werden beispielsweise, wenn man drei röhrenförmige Elemente aus verschiedenen Materialien wie Eisen, Aluminium und Kunststoff hat, die Halbschalen 8 und 9 vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.

Die Innenwände der Halbschalen werden anschließend, ebenso wie die ihnen gegenüberliegenden Wände der röhrenförmigen Elemente, gegen die sie sich stützen werden, mit einem Polurethan- oder Epoxyd-Zweikomponentenstrukturkleber von einer Art bestrichen, die für die zusammenzufügenden Materialien geeignet ist.

Der Kleber kann beispielsweise wie folgt zusammengesetzt sein:

Harz A
(komplexe Mischung, Gewichts-%)
- Glykole: 50%
- Kalziumkarbonat: 40%
- amorphes Siliziumdioxyd: 0,2%
- aliphatische Amine: 0,8%
- Zeolith (Silikate): 7%
- Titanoxyd: 2%

Harz B
(komplexe Mischung, Gewichts-%)
- aromatische MDI-Isozyanate: 30%
- Aluminiumsilikat: 15%
- Kalziumkarbonat: 50%
- Phthalatweichmacher: 5%

Nach der Herstellung der Halbschalen 8 und 9 ist in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß Bundringe 20 in einer Anzahl, die der Anzahl der Enden entspricht, die die Halbschalen in zusammengefügtem Zustand aufweisen, - und zwar in diesem Falle drei - auf die zu verbindenden röhrenförmigen Elemente aufgebracht werden. Diese Bundringe 20 werden aus thermoplastischem und thermo schrumpfendem Harz gefertigt, das beispielsweise aus Vinyliden-Polyfluorid mit den folgenden technischen Merk malen bestehen könnte:

Schmelzpunkt 168°C
- Prozeßtemperatur (Einspritzung): 200/220°C
- Dauerbetriebstemperatur: 150°C
- Brüchigkeitstemperatur: -60°C
- Dichte: 1,76/1,78 g/cm³
- Zugfestigkeit: 40/60 N/mm²
- Bruchdehnung: 25/400%
- Spannungsmodul: 1000/300 N/mm²
- Biegegrenze: 55 N/mm²
- Charpy-Schlagfestigkeit (ohne Kerbe) bei 20°C: 22 KJ/mm²
- Izod-Schlagfestigkeit (ohne Kerbe)
bei 20°C: 200 J/m
bei -10°C: 100 J/m
- Brennbarkeit selbstlöschend
- Bearbeitungsschwindmaß: 3%
- E-Modul (Zug): 800/900 N/mm²
- Shore-D-Härte: 80

Die Bundringe weisen eine Stärke zwischen 0,5 und 1,5 mm auf, vorzugsweise von 1 mm.

Weitere Materialien, die für die Herstellung der Bundringe 20 gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind bei spielsweise Fluorcarbonharze, ein Polyolefinharz mit Netz struktur oder aber thermoplastische Polyestersorten. Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht ferner vor, daß die Bundringe 20 so verschoben werden, daß sie auf den Enden der Halbschalen 8 und 9 aufgebracht werden, die in der Zwischen zeit gegenüber den röhrenförmigen Elementen 3 und 4 in eine Position gebracht worden sind, bei der die beiden Kleber schichten aneinander haften.

Die Breite der Öffnung der Bundringe 20 wird so gehalten werden, daß eine leichte Blockierwirkung eintritt, sobald diese auf die entsprechenden Enden der Halbschalen aufge bracht worden sind, die sich bereits in der endgültigen Position befinden.

Nun wird man den auf diese Weise erhaltenen Knotenpunkt einer thermischen Belastung aussetzen, die zwei ganz be stimmten Zwecken dient.

Der erste Zweck ist derjenige, die Schrumpfung der Bundringe 20 zu bewirken, die dadurch anschließend die Enden der Halbschalen fest umschließen, wodurch diese einerseits einen festen Halt an den röhrenförmigen Elementen bekommen und andererseits die vom Kleber hervorgerufene Wirkung kräftig unterstützt wird, so daß innerhalb kurzer Zeit die an schließende Verwendung des auf diese Weise entstandenen Gebildes möglich wird, ohne die Gefahr, daß sich die ver klebten Teile lösen.

Die thermische Belastung begünstigt außerdem auch den Beginn der Polymerisation des Klebers.

Die obengenannten Bundringe werden, bei einer thermischen Belastung von 120-180°C, die nach der Erfindung für eine Zeit zwischen 5 und 30 Minuten erfolgt, vorzugsweise ein Schrumpfmaß zwischen 20 und 50% aufweisen.

Die Halbschalen 8 und 9 können mit Führungsstiften 25 ver sehen werden, die zur Einführung in einen Sitz 26 geeignet sind, der in den röhrenförmigen Elementen geschaffen wird, um ihre einwandfreie Positionierung zu begünstigen.

Claims

1. Verfahren zur Verbindung röhrenförmiger Elemente (3, 4) im Bereich des Schnittpunkts ihrer Achsen, und im be sonderen von röhrenförmigen Elementen aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien, die normalerweise aus Kunststoffen, eisenhaltigen Materialien oder Aluminium gefertigt werden, zur Herstellung struktureller Knoten punkte (1) von Fahrgestellen, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Vorgänge umfaßt:

a) die Fertigung eines Paares von Halbschalen (8, 9) aus einem Stück oder aus mehreren Teilen, aus einem Material, das zumindest einem der Materialien ent spricht, aus dem die zu verbindenden Elemente bestehen, und deren inneres Profil, wenn sie miteinander ver bunden sind, dem äußerem Profil des Knotenpunktes (1) entspricht, den man zusammenbauen will,
b) Aufbringung einer Schicht von Kleber, der für die zusammenzufügenden Materialien geeignet ist, auf der Innenfläche dieser Halbschalen (8, 9) und auf den ent sprechenden Teilen der zu verbindenden röhrenförmigen Elemente (3, 4),
c) Herstellung von Bundringen aus thermoplastischem und thermoschrumpfbarem Harz, deren innerer Umfang etwas größer ist als der äußere Umfang der genannten Halb schalen in zusammengefügtem Zustand,
d) Aufbringung einer Anzahl von Bundringen, die der Anzahl der Enden der genannten Halbschalen entspricht, auf die betreffenden röhrenförmigen Elemente (3, 4),
e) Positionierung der Halbschalen (8, 9) auf den röhren förmigen Elementen (3, 4) und Aufbringung der Bundringe auf ihren Enden,
f) Durchführung einer thermischen Behandlung bei dem auf diese Weise erhaltenen Knotenpunkt (1), um die Schrumpfung der Bundringe (20) auf den Halbschalen (8, 9) und den Beginn der Polymerisation des Klebers herbeizuführen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Kunststoffe von der Art mit einer Grundmasse aus Kunststoffharz sind.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe mit Glasfasern verstärkt sein können.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kleber um einen Polyurethan-Zwei komponentenstrukturkleber handelt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kleber um einen Epoxyd-Zweikomponenten strukturkleber handelt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (8, 9) vorzugsweise aus Kunststoff her gestellt sind.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz, aus dem die Bundringe (20) gefertigt sind, aus Vinyliden-Polyfluorid besteht.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem thermoplastischen Harz, aus dem die Bundringe (20) bestehen, um ein Fluorcarbonharz han delt.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem thermoplastischen Harz, aus dem die Bundringe (20) bestehen, um ein Polyolefinharz mit Netzstruktur handelt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem thermoplastischen Harz, aus dem die Bundringe (20) bestehen, um ein thermoplastisches Poly mer handelt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bundringe (20) eine Stärke zwischen 0,5 und 1,5 mm aufweisen, vorzugsweise von 1 mm.

12. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bundringe (20) ein Schrumpfmaß zwischen 20 und 50% aufweisen.

13. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung eine Dauer zwischen 5 und 30 Minuten hat, bei einer Temperatur zwischen 120° und 180°C.