DE19748786A1 - Klebeverbindung von Blechteilen - Google Patents
Klebeverbindung von BlechteilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Klebeverbindung von Blechteilen
entlang einer Naht, an der die zu verbindenden Blechteile mit
einer sichtseitigen Oberfläche (Sichtseite) fluchtend aneinan
dergrenzen, wobei von beiden Blechteilen auf deren Rückseite
dem Nahtverlauf folgende Flansche abragen, über die die Blech
teile miteinander verbunden sind.
Es ist allgemein bekannt, daß Blechteile, insbesondere von
Kraftfahrzeugkarosserien, entweder miteinander verschraubt,
verlötet oder im Allgemeinen verschweißt sind. Dem allgemeinen
Trend der Kostenreduzierung folgend wird in zunehmendem Maße
versucht, Blechteile miteinander zu verkleben. Es ist jedoch
auch bekannt, daß die herkömmlichen Flansche, an denen die
Verschweißung durchgeführt wird und die für die aktuellen
Schweißanlagen ausgelegt sind, nicht für eine Klebeverbindung
verwendet werden können. Klebeverbindungen benötigen andere
Flansche, so daß die hergestellte Klebeverbindung auf jeden
Fall die Anforderungen hinsichtlich Crash-Tauglichkeit, Pro
zeßtauglichkeit, der Betriebsdauer und der Alterungsbestän
digkeit erfüllen.
Es hat sich gezeigt, daß hochfeste Klebstoffe zwar für derar
tige Blechkonstruktionen geeignet sind, daß diese Klebstoffe
jedoch sehr spröde sind. Bei ruckartigen Belastungen reißen
derartige Klebeverbindungen auf, da die Belastungsspitzen nicht
elastisch aufgefangen werden können. Auf der anderen Seite wer
den von elastischen Klebeverbindungen zwar die Belastungsspit
zen gekappt, diese Klebeverbindungen führen aber zu einer ge
ringeren Steifigkeit der Blechkonstruktion, insbesondere der
Karosserie. Außerdem müssen hochelastische Klebstoffe in größe
ren Mengen aufgetragen werden, was sich nachteilig auf die Ko
sten auswirkt. Ein-Komponenten-Klebstoffe können zwar einfach
aufgetragen werden, jedoch sind sie nicht sofort haftend, wo
durch der Fügeprozeß erschwert wird. Derartige Klebstoffe be
dürfen in der Regel einer Nachhärtung in einem Ofen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klebever
bindung bereitzustellen, die hinsichtlich der Crash-Tauglich
keit und der Prozeßtauglichkeit bessere Eigenschaften aufweist
als herkömmliche Klebeverbindungen.
Diese Aufgabe wird bei einer Klebeverbindung der eingangs ge
nannten Art durch die Kombination der folgenden Merkmale ge
löst: die Flansche sind im Querschnitt einander entsprechend
profiliert und weisen im Querschnitt jeweils einen ersten und
einen daran anschließenden zweiten Flanschteil auf; der profi
lierte Flansch an dem einen der zu verbindenden Blechteile bil
det eine V-förmige oder U-förmige, dem Nahtverlauffolgende
Rille und der zweite Flansch an dem anderen Blechteil einen V-
förmigen oder U-förmigen Wulst, die beide bezüglich Quer
schnittsform und Längsverlauf einander entsprechen und form
schlüssig derart ineinander steckbar sind, daß die zu ver
bindenden Blechteile mit ihrer Sichtseite oberflächlich zuein
ander fluchten; und die Blechteile sind an den mittelbar an die
Blechteile anschließenden, zweiten Flanschteilen miteinander
verklebt.
Die erfindungsgemäße Klebeverbindung sieht also vor, daß jedes
Blechteil einen Flansch aufweist, daß die Flansche im Quer
schnitt einander entsprechend profiliert sind und daß jeder
Flansch im Querschnitt jeweils einen ersten und einen daran
sich anschließenden zweiten Flanschteil aufweist. Die beiden
Flanschteile stehen winklig zueinander. Erfindungsgemäß bildet
der erste Flansch ein V-förmiges oder U-förmiges Profil in Form
einer Rille und der zweite Flansch bildet ein entsprechendes V-
förmiges oder U-förmiges Profil eines Wulstes. Die beiden pro
filierten Flansche sind so ausgestaltet, daß sie formschlüssig
ineinander steckbar sind, so daß die Steckverbindung Schub
kräfte und/oder ggf. Zugkräfte oder Scherkräfte aufnehmen kann.
Der Vorteil derart ausgebildeter profilierter Flansche wird
darin gesehen, daß die durch Ineinanderstecken der Flansche
miteinander verbundenen Blechteile bereits eine gewisse Eigen
stabilität bzw. Steckstabilität besitzen, so daß die gesteckten
Blechteile zumindest handhabbar sind, ohne daß die Steck
verbindung gelöst wird. Der an dem dem Blechteil entfernt lie
genden Flanschteil aufgetragene Klebstoff bzw. Haftvermittler
unterstützt die Stabilität der gesteckten Blechteile und ver
hindert ein Verrutschen bzw. ein bösen der Steckverbindung.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die unmittelbar an
die zu verbindenden Blechteile angrenzenden ersten Flanschteile
kleberfrei sind. Über diese nicht miteinander verbundenen er
sten Flanschteile wird ein elastischer Bereich in der Klebever
bindung bzw. in den Flanschen geschaffen, der zumindest in ge
ringfügigen Grenzen elastisch und falls erforderlich auch pla
stisch verformbar ist, ohne daß die Verklebung der zweiten
Flanschteile nachteilig beeinflußt wird, d. h. aufgebrochen
wird. Ruckartige Belastungen werden von den ersten Flansch
teilen durch elastische Verformung abgefangen, bevor sie als
Scherkräfte auf die eigentliche Verklebung einwirken. Die bei
den ersten Flanschteile bilden eine elastische Anbindung des
geklebten Flanschteiles an das zugehörige Blechbauteil.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform stoßen die Sichtseiten
der Blechteile im Nahtverlauf aneinander. Bei einem anderen
Ausführungsbeispiel weisen die Sichtseiten der Blechteile im
Nahtverlauf einen Abstand zueinander auf. Mit der erfindungs
gemäßen Klebeverbindung können die miteinander zu verklebenden
Blechteile so miteinander verbunden werden, daß sie entweder
aneinander anstoßen oder einen Abstand zueinander aufweisen.
Dieser Abstand bzw. die Naht kann dann mit einer dauerelasti
schen Dichtung, z. B. einer Silikondichtung, einer Gummidich
tung oder dergleichen verschlossen werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß sich
die ersten Flanschteile berühren. Auf diese Weise können Druck
kräfte unmittelbar vom einen Blechteil auf das andere übertra
gen werden, ohne daß diese Flanschteile elastisch beansprucht
werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die
ersten Flanschteile über ein elastisches Verbindungsmittel mit
einander verbunden sind. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß
die Übertragung von Körperschall vom einen Blechteil zum
anderen zumindest gedämpft wird, wenn nicht sogar unterbunden
wird. Auch hier können Druck- bzw. Schubkräfte vom einen Blech
teil unter vernachlässigbar geringer elastischer Beanspruchung
der ersten Flanschteile auf das andere Blechteil übertragen
werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die ersten
und/oder die zweiten Flanschteile entlang des Nahtverlaufes
durchgehend ausgeführt sind. Die Klebeverbindung ist demnach
eine durchgehende Verbindung der beiden Flansche, wodurch eine
hochstabile Verbindung der beiden Blechteile erzielt wird. Es
ist jedoch auch denkbar, insbesondere in Fällen, wo derart
hochstabile Verbindungen nicht erforderlich sind, daß die er
sten und/oder die zweiten Flanschteile entlang des Nahtverlau
fes Unterbrechungen aufweisen. Die Klebeverbindungen befinden
sich demnach lediglich an Abschnitten des Blechteilrandes, wo
durch die Blechteile auf jeden Fall sicher miteinander verbun
den werden, und zudem Material und Gewicht durch die ab
schnittsweise Ausbildung der Flansche eingespart wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß
das zweite Flanschteil sich spitzwinklig an das erste Flansch
teil anschließt. Durch die spitzwinklige Zuordnung des zweiten
Flanschteils zum ersten Flanschteil können nicht nur Schubkräf
te vom ersten Blechteile zum zweiten Blechteil und umgekehrt
sondern auch Scherkräfte übertragen werden, ohne daß die Kle
beverbindung an sich beansprucht wird. Dies hat den wesentli
chen Vorteil, daß im alltäglichen Gebrauch und bei üblichen
Belastungen die Verklebung nicht belastet wird, so daß deren
Alterung wesentlich langsamer voranschreitet. Eine spitzwinklig
ausgeführte V-förmige Nut und ein darin formschlüssig einge
paßter Wulst bieten eine optimale Verkeilung in insgesamt drei
Richtungen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Klebstoff
ein Ein-Komponent-Klebstoff, z. B. ein Rohbau-Klebstoff ist.
Dabei kann der Klebstoff wärmeaushärtbar sein, wobei er vor dem
Aushärten, d. h. nach dem Auftragen bereits eine zumindest
geringfügige Klebewirkung entfalten kann. Es sind aber auch
Klebstoffe denkbar, die in Form eines Lackes aufgetragen
werden, und die erst nach dem Erhitzen eine Klebewirkung ent
falten.
Eine optimale Steckstabilität wird dadurch erzielt, daß die
Naht entlang einer von der Geraden abweichenden Linie, insbe
sondere einer Kurve oder Biegung, verläuft. Auf diese Weise
wird eine Stabilisierung der ineinander gesteckten Blechteile
in einer dritten Dimension geschaffen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er
geben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen darge
stellt sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten
und in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merk
male jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination
erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine perspektivische Darstellung
dreier Blechteile mit einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Klebeverbindung;
Fig. 2 eine perspektivische Schnittansicht einer zweiten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klebeverbin
dung; und
Fig. 3 eine mögliche Versagensform der in der Fig. 2 darge
stellten Verbindung.
Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine perspektivische An
sicht einer Verbindung von drei Blechteilen 1, 2 und 3, wobei
die Blechteile 1, 2 und 3 jeweils über eine Klebeverbindung 4,
5 miteinander verbunden sind. Nachfolgend wird im Detail die
Klebeverbindung 4 beschrieben, wobei die Beschreibung in glei
cher Weise auch für die Klebeverbindung 5 zutrifft.
Das erste Blechteil 1 ist auf seiner Rückseite 22 mit einem
ersten Flansch 6 versehen, wobei dieser erste Flansch 6 von
einem ersten Flanschteil 7 und einem zweiten Flanschteil 8
gebildet wird. Das zweite Blechteil 2 weist auf seiner Rück
seite 22 einen zweiten Flansch 9 auf, der ebenfalls von einem
ersten Flanschteil 10 und einem Flanschteil 11 gebildet wird.
Die beiden Flansche 6 und 9 folgen dem Verlauf einer Naht 12,
der gekrümmt ist. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel stoßen die beiden Blechteile 1 und 2 im Bereich
des Nahtverlaufs 12 nicht aneinander an sondern weisen einen
geringfügigen Abstand zueinander auf. Diese Nut kann z. B. mit
einem elastischen Dichtmittel ausgefüllt werden. Die Oberflä
chen bzw. Sichtseiten 23 der beiden Blechteile 1 und 2 fluchten
zueinander.
Die Klebeverbindung 1, über welche die beiden Flansche 6 und 9
miteinander verbunden werden, wird von einem zwischen den bei
den zweiten Flanschteilen 7 und 11 vorgesehenen Klebstoff 13
erzeugt, der entweder vollflächig zwischen den beiden Flansch
teilen 8 und 11 oder aber auch punktförmig zwischen diesen auf
getragen sein kann. Hervorzuheben ist jedoch, daß die beiden
Flansche 6 und 9 lediglich über ihre beiden zweiten Flansch
teile 8 und 11 miteinander verbunden sind. Die beiden ersten
Flanschteile 7 und 10 liegen entweder aneinander an oder sind
über eine elastische Zwischenschicht (in der Fig. 1 nicht dar
gestellt) miteinander verbunden und sind klebstofffrei.
Die erfindungsgemäße Klebeverbindung 4 hat den wesentlichen
Vorteil, daß nach dem Fügen der beiden Blechteile 1 und 2 ein
optimaler Formschluß zum einen aufgrund des gebogenen Nahtver
laufes 12, zum Anderen aufgrund des Z-förmigen Verlaufes des
Randes des Blechteils 1 und des V-förmigen Verlaufes des Randes
des Blechteils 2, wodurch die beiden Flansche 6 und 9 gebildet
werden, die außerdem formschlüssig ineinander greifen, erzeugt
wird. Aufgrund dieses Formschlusses können vertikale Kräfte in
Richtung des Doppelpfeils 14 vom einen Blechteil auf das andere
Blechteil übertragen werden. Außerdem können Schubkräfte in
Richtung des Pfeils 15 vom Blechteil 1 auf das Blechteil 2 und
entgegen der Richtung des Pfeils 15 vom Blechteil 2 auf das
Blechteil 1 übertragen werden, ohne daß die Klebeverbindung 4
beansprucht wird. Diese Kräfte werden nahezu vollständig über
die beiden ersten Flanschteile 7 und 10 aufgefangen, abgestützt
und auf das andere Blechteil übertragen.
Greifen am Blechteil 1 Kräfte an, die entgegengesetzt zur Rich
tung des Pfeils 15 wirken, so wird zunächst der erste Flansch
teil 7 des Blechteils 1 elastisch beansprucht, so daß Bela
stungsspitzen auf diese Weise abgebaut werden. Die Übertragung
der Zugkräfte erfolgt in Form von Scherkräften über die Klebe
verbindung 4, d. h. vom zweiten Flanschteil 8 über den Kleb
stoff 13 auf das zweite Flanschteil 11 des zweiten Flansches 9.
Derartige Scherkräfte können jedoch problemlos übertragen wer
den, zumal deren Belastungsspitzen über die ersten Flanschteile
7 bzw. 10 bereits abgebaut worden sind.
Die obige Erläuterung zur Klebeverbindung 4 gilt selbstver
ständlich auch für die Klebeverbindung 5, bei der lediglich
zwischen den beiden ersten Flanschteilen 7 und 10 ein elasti
sches Verbindungsmittel 16 vorgesehen ist, d. h. die beiden
Flanschteile 7 und 10 nicht direkt aneinander liegen.
In der Fig. 2 sind ebenfalls zwei Blechteile 1 und 2 mitein
ander verbunden, wobei auch hier die Sichtseiten 17 und 18 im
Verlauf der Naht 12 einen geringen Abstand zueinander aufwei
sen. Das Blechteil 1 ist an seiner Rückseite 22 mit einem er
sten Flansch 6 versehen, welcher ein erstes Flanschteil 7 und
ein zweites Flanschteil 8 aufweist. Das erste Flanschteil 7
schließt sich in einem stumpfen Winkel an den ebenen Abschnitt
des Blechteils 1 an, wohingegen das zweite Flanschteil 8 in
einem spitzen Winkel mit dem ersten Flanschteil 7 verbunden ist
und die Flanschteile 7 und 8 somit eine V-förmige Rille bilden.
In diese Rille greift der zweite Flansch 9 des zweiten Blech
teils 2 ein, wobei der erste Flanschteil 10 des zweiten Flan
sches 9 am ersten Flanschteil 7 des ersten Flansches 6 kleb
stofffrei anliegt. Zwischen dem zweiten Flanschteil 11 des
zweiten Flansches 9 und dem zweiten Flanschteil 8 des ersten
Flansches 6 befindet sich der Klebstoff 13, über den die Kle
beverbindung 4 hergestellt wird. In der Fig. 2 ist ein gerader
Abschnitt der Naht 12 gezeigt, wobei der Verlauf der Naht 12
Abschnitte aufweist, die von einem geraden Verlauf abweichen,
wie es in der Fig. 1 dargestellt ist.
Werden die beiden Blechteile 1 und 2 auf Zug beansprucht, wie
es in der Fig. 3 dargestellt ist, d. h. werden Zugkräfte in
Richtung der Pfeile 19 und 20 angelegt, dann werden zunächst
die beiden ersten Flanschteile 7 und 10 elastisch und dann pla
stisch beansprucht, wobei sich diese Flanschteile 7 und 10
derart verformen, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Ins
besondere wird der erste Flanschteil 10 vom ersten Flanschteil
7 abgehoben, so daß das Blechteil 2 über eine Dehnstrecke 21
vom Blechteil 1 entfernt werden kann. Durch Verformung der bei
den Flansche 6 und 9 wird Energie verbraucht, die nicht von der
Klebeverbindung 4 aufgenommen werden muß. Die Klebeverbindung
4 wird nur minimal beansprucht. Erst nach Erreichen der Dehn
grenze der Naht 12 wird die Klebeverbindung 4 mit der ganzen
Zugkraft auf Scherung beansprucht.
Aus Fig. 3 wird deutlich, daß zum einen geringfügige Lagever
änderungen der beiden Blechteile 1 und 2 durch elastische Ver
formung der ersten Flanschteile 7 und 10 aufgefangen werden und
daß zum anderen Belastungsspitzen von diesen Flanschteilen 7
und 10 abgebaut werden. Größere Lageveränderungen der Blech
teile 1 und 2 verursachen eine plastische Verformung der ersten
Flanschteile 7 und 10, wobei außerdem die Winkel der einzelnen
Flanschteile 7 und 8 sowie 10 und 11 zueinander verändert wer
den, wodurch Verformungsenergie abgebaut wird. Erst nach Errei
chen der Dehngrenze wird die Klebeverbindung 4 zwischen den
beiden Flanschteilen 8 und 11 mit der ganzen auftretenden Zug
kraft auf Scherung beansprucht.
Die erfindungsgemäße Klebeverbindung hat somit den wesentlichen
Vorteil, daß sie eine hohe lokale Elastizität und daß sie eine
globale Steifigkeit der beiden Blechteile 1 und 2 erfüllt, daß
ein kompakter Klebstoff, insbesondere ein Ein-Komponenten-Kleb
stoff verwendet werden kann, und daß nach dem Fügen der Blech
teile 1 und 2 eine Sofort-Stabilität, insbesondere eine Steck
stabilität vorherrscht.
Claims (13)
1. Klebeverbindung von Blechteilen (1, 2) entlang einer Naht
(12), an der die zu verbindenden Blechteile (1, 2) mit
einer sichtseitigen Oberfläche (Sichtseite 17, 18, 23)
fluchtend aneinandergrenzen, wobei von beiden Blechteilen
(1, 2) auf deren Rückseite (22) dem Nahtverlauf folgende
Flansche (6, 9) abragen, über die die Blechteile (1, 2)
miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch die Kom
bination folgender Merkmale:
- - die Flansche (6, 9) sind im Querschnitt einander ent sprechend profiliert und weisen im Querschnitt je weils einen ersten und einen sich daran anschließen den zweiten Flanschteil (7, 10 und 8, 11) auf,
- - der profilierte erste Flansch (6) an dem einen der zu verbindenden Blechteile (1) bildet eine V-förmige oder U-förmige, dem Nahtverlauf folgende Rille und der zweite Flansch (9) an dem anderen Blechteil (2) einen V-förmigen oder U-förmigen Wulst, die beide bezüglich Querschnittsform und Längsverlauf einander entsprechen und formschlüssig derart ineinander steckbar sind, daß die zu verbindenden Blechteile (1, 2) mit ihrer Sichtseite (17, 18, 23) oberflächlich zueinander fluchten,
- - die Blechteile (1, 2) sind an den mittelbar an die Blechteile (1, 2) anschließenden, zweiten Flansch teilen (8, 11) miteinander verklebt.
2. Klebeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die unmittelbar an die zu verbindenden Blechteile (1,
2) angrenzenden ersten Flanschteile (7, 10) kleberfrei
sind.
3. Klebeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar an die zu
verbindenden Blechteile (1, 2) angrenzenden ersten
Flanschteile (7, 10) eine elastische Anbindung des ge
klebten Flanschteiles (8, 11) an das zugehörige Blechteil
(1, 2) bilden.
4. Klebeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtseiten (17, 10, 23)
der Blechteile (1, 2) im Nahtverlauf aneinander anstoßen.
5. Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sichtseiten (17, 18, 23) der
Blechteile (1, 2) im Nahtverlauf einen Abstand zueinander
aufweisen.
6. Klebeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die ersten Flanschteile
(8, 11) berühren.
7. Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten Flanschteile (8, 11) über
ein elastisches Verbindungsmittel (16) miteinander verbun
den sind.
8. Klebeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder die zwei
ten Flanschteile (7, 10) und/oder (8, 11) entlang des
Nahtverlaufes durchgehend ausgeführt sind.
9. Klebeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder die zwei
ten Flanschteile (7, 10) und/oder (8, 11) entlang des
Nahtverlaufes Unterbrechungen aufweisen.
10. Klebeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Flanschteil (8, 11)
sich spitzwinklig an das erste Flanschteil (7, 10) an
schließt.
11. Klebeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff (13) ein Ein-
Komponenten-Klebstoff, z. B. ein Rohbau-Klebstoff, ist.
12. Klebeverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Klebstoff (13) wärmeaushärtbar ist.
13. Klebeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Naht (12) entlang einer von
der Geraden abweichenden Linie, insbesondere einer Kurve oder
Biegung, verläuft.
Priority Applications (1)
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DE1997148786 DE19748786C2 (de) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | Klebeverbindung von Blechteilen |
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