DE202017106877U1

DE202017106877U1 - System zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil

Info

Publication number: DE202017106877U1
Application number: DE202017106877.3U
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2027-11-14
Also published as: DE102018128311A1

Abstract

System zum Verbinden eines ersten Bauteils (1) mit einem zweiten Bauteil (2), umfassend:- ein aus Kunststoffmaterial gebildetes erstes Bauteil (1), und- ein Verbindungselement (3) zur Verbindung des ersten Bauteils (1) mit dem zweiten Bauteil (2),wobei das Verbindungselement (3) eine Sockelplatte (3a) und einen von der Sockelplatte (3a) abstehenden und mit der Sockelplatte (3a) verbundenen Schaft (3b) aufweist,wobei das erste Bauteil (1) einen flächigen Verbindungsabschnitt (4) mit einer Dicke D aufweist und der Schaft (3b) des Verbindungselementes (3), im mit dem ersten Bauteil (1) verbundenen Zustand des Verbindungselementes (3), in einem Langloch (5) des Verbindungsabschnitts (4) aufgenommen ist, wobei das Langloch (5) an einer ersten Seite (6) eine seitliche Einführöffnung (7) für den Schaft (3b) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassim Bereich einer der ersten Seite (6) gegenüberliegenden zweiten Seite (8) des Langlochs (5) ein Rastelement (9) mit einem auslenkbaren Rastfinger (10) auf dem Verbindungsabschnitt (4) ausgebildet ist, wobei der Rastfinger (10) von dem Verbindungsabschnitt (4) beabstandet ist und sich entlang des Langlochs (5) in Richtung der Einführöffnung (7) erstreckt,wobei von dem Endbereich (11) des Rastfingers (10) ein Rastvorsprung (12) absteht, der auf das Langloch (5) weist,wobei in dem verbundenen Zustand die Sockelplatte (3a) des Verbindungselements (3) zwischen dem flächigen Verbindungsabschnitt (4), dem Rastfinger (10) und dem Rastvorsprung (12) zumindest formschlüssig gehalten ist, sodass bei einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung des ersten Bauteils (1) in Relation zu dem zweiten Bauteil (2) die Sockelplatte (3a) verschiebbar bleibt, indem der Rastfinger (10) mittels des Rastvorsprungs (12) erneut durch das Verbindungselement (3) auslenkbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, umfassend ein aus Kunststoffmaterial gebildetes erstes Bauteil, und ein Verbindungselement zur Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil, wobei das Verbindungselement ein Sockelplatte und einen von der Sockelplatte abstehenden und mit der Sockelplatte verbundenen Schaft aufweist, wobei das erste Bauteil einen flächigen Verbindungsabschnitt mit einer Dicke D aufweist und der Schaft des Verbindungselementes, im mit dem ersten Bauteil verbundenen Zustand des Verbindungselementes, in einem Langloch des Verbindungsabschnittes aufgenommen ist, wobei das Langloch an einer ersten Seite eine seitliche Einführöffnung für den Schaft aufweist.
Ein derartiges System ist im Stand der Technik beispielsweise aus dem Dokument DE 601 27 893 T2 vorbekannt.
Problematisch an Systemen des Stands der Technik ist, dass bei der Herstellung eines aus Kunststoffmaterial gebildeten ersten Bauteils Schwankungen hinsichtlich der Bauteiltoleranzen unvermeidlich sind. Zudem weisen Kunststoffmaterialien einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizient auf, sodass ein mit dem ersten Bauteil verbundenes Verbindungselement aufgrund der thermischen Ausdehnung des ersten Bauteils und oder des zweiten Bauteils sich von dem ersten Bauteil löst und nicht in seine ursprünglich vorgesehene Position zurückkehrt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein gattungsgemäßes System anzugeben, dass einem lösen der Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem Verbindungselement zu dem zweiten Bauteil aufgrund von thermischer Ausdehnung vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, umfassend:

- ein aus Kunststoffmaterial gebildetes erstes Bauteil, und
- ein Verbindungselement zur Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil,

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Systems ermöglicht es dem Verbindungselement bei auftretenden Wärmeausdehnungen, und hiermit verbundenen Spannungen, diesen Dehnungen bzw. Spannungen auszuweichen, und bei Wegfall der Wärmeausdehnung in den Verbauzustand zurückzukehren. Der Rastfinger des Systems dient hierbei im Verbauzustand der Sicherung der gewünschten Verbauposition des Verbindungselementes in Relation zu dem ersten Bauteil. Gleichzeitig kann der auslenkbaren Rastfinger bei einer wärmebedingten Verlagerung des Verbindungselementes ausweichen, um der Wärmeausdehnung bzw. den Wärmespannungen zu folgen.
Die Sockelplatte liegt im verbundenen Zustand mit einer Seite auf dem Verbindungsabschnitt auf, und mit der gegenüberliegenden Seite auf dem Rastfinger an. Die kurze Seite des Langlochs ist hierbei schmaler dimensioniert als die Sockelplatte in der entsprechenden Raumrichtung, sodass die Sockelplatte nicht durch das Langloch fallen kann.
Vorteilhaft kann der Schaft des Verbindungselementes zusätzlich an einem Anschlag auf wenigstens einer der Seitenränder des Langlochs anliegen. Ein entsprechender Anschlag lässt sich in der Abstimmungsphase (zum Beispiel zwischen verschiedenen Prototypen) relativ einfach in der Position verschieben, um die optimale spätere Verbauposition des Verbindungselementes zu ermitteln. Selbiger Anschlag kann punktförmig oder linienförmig ausgebildet sein.
Die Dicke der Sockelplatte kann dem Abstand zwischen dem Rastfinger und dem flächigen Verbindungsabschnitt entsprechen. Selbstredend ist auch ein größerer Abstand als die Dicke der Sockelplatte möglich.
Der Rastvorsprung kann eine Aufgleitrampe für die Sockelplatte aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass beim Einführen des Schafts des Verbindungselements in das Langloch die Sockelplatte den Rastfinger von dem Verbindungsabschnitt weg auslenkt, sodass die Sockelplatte in den Raum zwischen dem Rastfinger und dem Verbindungsabschnitt gleiten kann.
Bevorzugt kann das erste Bauteil eine Verstärkungsstruktur für das zweite Bauteil ausbilden oder umfassen. Das erste Bauteil kann ein Heckspoiler, eine Stoßfängerverkleidung, eine Kotflügelverkleidung, eine Seitenschutzleiste, eine Türverkleidung oder eine Klappenverkleidung sein, oder kann Teil eines Heckspoilers, einer Stoßfängerverkleidung, einer Kotflügelverkleidung, einer Seitenschutzleiste, einer Türverkleidung oder einer Klappenverkleidung sein.
Das Verbindungselement kann ferner eine mit dem Schaft verbundene Klemmplatte aufweisen, wobei die Klemmplatte von der Sockelplatte in einem Abstand angeordnet ist, der größer oder gleich der Dicke D des Verbindungsabschnitts ist und, wobei im verbundenen Zustand die Sockelplatte und die Klemmplatte den Verbindungsabschnitt bereichsweise zwischen sich einfassen. Auf der Klemmplatte kann ein Dichtelement vorgesehen sein, das in Richtung des zweiten Bauteils orientiert ist und zu diesem hin abdichtet.
An dem Rastfinger ist bevorzugt wenigstens eine Versteifungsrippe einstückig angebunden. Über die Versteifungsrippe wird die Federsteifigkeit des Rastfingers beeinflusst.
Das erste Bauteil kann in einem Spritzgussverfahren oder in einem generativen Verfahren (beispielsweise im 3D Druck) hergestellt sein.
Bevorzugt weist die Sockelplatte eine rechteckige Geometrie auf. Weiter bevorzugt eine viereckige oder eine quadratische Geometrie.
Wenigstens ein Rand der Sockelplatte kann zusätzlich an wenigstens einer Anschlagsrippe anliegen, die auf dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist. Hierdurch wird eine weitere Zentrierung und Führung der Sockelplatte und somit des Verbindungselementes in Montagerichtung erzielt.
Das System kann ferner ein zweites Bauteil umfassen, wobei das zweite Bauteil ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges oder ein Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeuges ist.
Das Kunststoffmaterial des ersten Bauteils kann Polysulfon (PSU), Poly(ethersulfon) (PES), Polyetherimid (PEI), Poly(phenylensulfid) (PPS), Polyphenylensulfon (PPSU), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketone (PEK), Polyamidimid (PAI), Poly-m-phenylenisophthalamid (PMI), Polyphthalamide (PPA), Polybenzimidazole (PBI), Polytetrafluorethylen (PTFE), Perfluoralkoxylalkan (PFA), Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephtalat (PBT), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Syndiotaktisches Polystyrol (sPS), Polycarbonat (PC), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polyphenylenether (PPE), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polylactat (PLA), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Copolymere (ASA) oder Mischungen der vorgenannten Materialen umfassen. Wobei bevorzugt ein Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Copolymere (ASA) Verwendung findet. Sämtliche vorgenannten Kunststoffmaterialien oder Mischungen von Kunststoffmaterialien können zudem Verstärkungsfasern oder Verstärkungspartikel aufweisen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:

1 bis 3: verschiedene Ansichten des Systems in unterschiedlichen Montagezuständen des Verbindungselementes mit dem ersten Bauteil;
4: Querschnittsdarstellungen des Systems gemäß den 1 bis 3 in unterschiedlichen Montagezuständen des Verbindungselementes mit dem ersten Bauteil und ein zweites Bauteil.

In den 1 bis 3 sind jeweils verschiedene Ansichten des gleichen Systems zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil dargestellt. Die 3 zeigt die den 1 und 2 gegenüberliegende Seite des Systems.
In sämtlichen Figuren stellt die Abfolge a bis c die folgenden Montagezustände dar:
Verbindungselement nicht montiert - Verbindungselement während der Montage - Verbindungselement in Verbauposition bzw. Verbindungszustand zwischen dem ersten Bauteil und dem Verbindungselement
Die 1 und 2 zeigen von einer ersten Seite verschiedene Ansichten des Systems zum Verbinden eines ersten Bauteils 1 mit einem zweiten Bauteil 2, umfassend:

- ein aus Kunststoffmaterial gebildetes erstes Bauteil 1, und
- ein Verbindungselement 3 zur Verbindung des ersten Bauteils 1 mit dem zweiten Bauteil 2,

3

3a

3b

4

Das erste Bauteil 1 weist einen flächigen Verbindungsabschnitt 4 mit einer Dicke D auf und der Schaft 3b des Verbindungselementes 3 ist, im mit dem ersten Bauteil 1 verbundenen Zustand des Verbindungselementes 3, in einem Langloch 5 des Verbindungsabschnitts 4 aufgenommen, wobei das Langloch 5 an einer ersten Seite 6 eine seitliche Einführöffnung 7 für den Schaft 3b aufweist.
Im Bereich einer der ersten Seite 6 gegenüberliegenden zweiten Seite 8 des Langlochs 5 ist ein Rastelement 9 mit einem auslenkbaren Rastfinger 10 auf dem Verbindungsabschnitt 4 ausgebildet, wobei der Rastfinger 10 von dem Verbindungsabschnitt 4 beabstandet ist und sich entlang des Langlochs 5 in Richtung der Einführöffnung 7 erstreckt. Von dem Endbereich 11 des Rastfingers 10 steht ein Rastvorsprung 12 ab, der auf das Langloch 5 weist.
In dem verbundenen Zustand ist die Sockelplatte 3a des Verbindungselements 3 zwischen dem flächigen Verbindungsabschnitt 4, dem Rastfinger 10 und dem Rastvorsprung 12 zumindest formschlüssig gehalten, sodass bei einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung des ersten Bauteils 1 in Relation zu dem zweiten Bauteil 2 die Sockelplatte 3a verschiebbar bleibt, indem der Rastfinger 10 mittels des Rastvorsprungs 12 erneut durch das Verbindungselement 3 auslenkbar ist. Die Sockelplatte 3a liegt im verbundenen Zustand mit einer Seite auf dem Verbindungsabschnitt 4 auf, und mit der gegenüberliegenden Seite auf dem Rastfinger 10 an.
Der Schaft 3b liegt zusätzlich an einem Anschlag 13 auf wenigstens einer der Seitenränder 14, 15 des Langlochs 5 an. Die Dicke x der Sockelplatte 3a entspricht dem Abstand y zwischen dem Rastfinger 10 und dem flächigen Verbindungsabschnitt 4. Der Rastvorsprung 12 weist eine Aufgleitrampe 12 a für die Sockelplatte 3a auf, die derart ausgebildet ist, das beim Einführen des Schafts des 3b des Verbindungselements 3 in das Langloch 5 die Sockelplatte 3a den Rastfinger 10 von dem Verbindungsabschnitt 4 weg auslenkt, sodass die Sockelplatte 3a in den Raum zwischen dem Rastfinger 10 und dem Verbindungsabschnitt 4 gleiten kann.
Das erste Bauteil 1 umfasst oder bildet eine Verstärkungsstruktur für das zweite Bauteil 2 aus.
Das Verbindungselement 3 weist ferner eine mit dem Schaft 3b verbundene Klemmplatte 3c auf, wobei die Klemmplatte 3c von der Sockelplatte 3a in einem Abstand z angeordnet ist, der größer oder gleich der Dicke D des Verbindungsabschnitts 4 ist und, wobei im verbundenen Zustand die Sockelplatte 3a und die Klemmplatte 3c den Verbindungsabschnitt 4 bereichsweise zwischen sich einfassen.
An dem Rastfinger 10 ist wenigstens eine Versteifungsrippe 20 einstückig angebunden (vergleiche insbesondere auch Querschnittsdarstellungen gemäß 4). Über die Dimensionierung und Erstreckung der Versteifungsrippe 20 kann das Federungsverhaltens des Rastfingers 10 in der Abstimmungsphase des Systems sehr einfach eingestellt werden.
Das erste Bauteil 1 ist in einem Spritzgussverfahren oder in einem generativen Verfahren (zum Beispiel in einem 3-D Druckverfahren) hergestellt.
Die Sockelplatte 3a weist eine rechteckige Geometrie, im konkreten Fall eine quadratische Geometrie auf.
Zwei Ränder der Sockelplatte 3a liegen zusätzlich an Anschlagsrippe um 21, 22 an, die auf dem Verbindungsabschnitt 4 angeordnet sind.
In 4 umfasst das wie vorstehend beschriebene System ein zweites Bauteil 2 (schematisch dargestellt), wobei das zweite Bauteil 2 ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges oder ein Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeuges ist. Selbiges zweites Bauteil 2 ist über eine Schraube 3d, die einstückig an den Schaft 3b des Verbindungselements 3 anschließt, und eine Mutter mit dem Verbindungselement 3 und hierüber mit dem ersten Bauteil 1 verbunden.
Bevorzugt kann das erste Bauteil 1 eine Verstärkungsstruktur für das zweite Bauteil 2 ausbilden oder umfassen.
Das erste Bauteil 1 kann ein Heckspoiler, eine Stoßfängerverkleidung, eine Kotflügelverkleidung, eine Seitenschutzleiste, eine Türverkleidung oder eine Klappenverkleidung sein, oder kann Teil eines Heckspoilers, einer Stoßfängerverkleidung, einer Kotflügelverkleidung, einer Seitenschutzleiste, einer Türverkleidung oder einer Klappenverkleidung sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60127893 T2 [0002]

Claims

System zum Verbinden eines ersten Bauteils (1) mit einem zweiten Bauteil (2), umfassend: - ein aus Kunststoffmaterial gebildetes erstes Bauteil (1), und - ein Verbindungselement (3) zur Verbindung des ersten Bauteils (1) mit dem zweiten Bauteil (2), wobei das Verbindungselement (3) eine Sockelplatte (3a) und einen von der Sockelplatte (3a) abstehenden und mit der Sockelplatte (3a) verbundenen Schaft (3b) aufweist, wobei das erste Bauteil (1) einen flächigen Verbindungsabschnitt (4) mit einer Dicke D aufweist und der Schaft (3b) des Verbindungselementes (3), im mit dem ersten Bauteil (1) verbundenen Zustand des Verbindungselementes (3), in einem Langloch (5) des Verbindungsabschnitts (4) aufgenommen ist, wobei das Langloch (5) an einer ersten Seite (6) eine seitliche Einführöffnung (7) für den Schaft (3b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer der ersten Seite (6) gegenüberliegenden zweiten Seite (8) des Langlochs (5) ein Rastelement (9) mit einem auslenkbaren Rastfinger (10) auf dem Verbindungsabschnitt (4) ausgebildet ist, wobei der Rastfinger (10) von dem Verbindungsabschnitt (4) beabstandet ist und sich entlang des Langlochs (5) in Richtung der Einführöffnung (7) erstreckt, wobei von dem Endbereich (11) des Rastfingers (10) ein Rastvorsprung (12) absteht, der auf das Langloch (5) weist, wobei in dem verbundenen Zustand die Sockelplatte (3a) des Verbindungselements (3) zwischen dem flächigen Verbindungsabschnitt (4), dem Rastfinger (10) und dem Rastvorsprung (12) zumindest formschlüssig gehalten ist, sodass bei einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung des ersten Bauteils (1) in Relation zu dem zweiten Bauteil (2) die Sockelplatte (3a) verschiebbar bleibt, indem der Rastfinger (10) mittels des Rastvorsprungs (12) erneut durch das Verbindungselement (3) auslenkbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (3b) zusätzlich an einem Anschlag (13) auf wenigstens einer der Seitenränder (14, 15) des Langlochs (5) anliegt.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (x) der Sockelplatte (3a) dem Abstand (y) zwischen dem Rastfinger (10) und dem flächigen Verbindungsabschnitt (4) entspricht.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastvorsprung (12) eine Aufgleitrampe (12a) für die Sockelplatte (3a) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass beim Einführen des Schafts (3b) des Verbindungselements (3) in das Langloch (5) die Sockelplatte (3a) den Rastfinger (10) von dem Verbindungsabschnitt (4) weg auslenkt, sodass die Sockelplatte (3a) in den Raum zwischen dem Rastfinger (10) und dem Verbindungsabschnitt (4) gleiten kann.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) eine Verstärkungsstruktur für das zweite Bauteil (2) ausbildet oder umfasst.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (3) ferner eine mit dem Schaft (3b) verbundene Klemmplatte (3c) aufweist, wobei die Klemmplatte (3c) von der Sockelplatte (3a) in einem Abstand (z) angeordnet ist, der größer oder gleich der Dicke D des Verbindungsabschnitts (4) ist und, wobei im verbundenen Zustand die Sockelplatte (3a) und die Klemmplatte (3c) den Verbindungsabschnitt (4) bereichsweise zwischen sich einfassen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rastfinger (10) wenigstens eine Versteifungsrippe (20) einstückig angebunden ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) in einem Spritzgussverfahren oder in einem generativen Verfahren hergestellt ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sockelplatte (3a) eine rechteckige Geometrie aufweist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rand der Sockelplatte (3a) zusätzlich an wenigstens einer Anschlagsrippe (21, 22) anliegt, die auf dem Verbindungsabschnitt (4) angeordnet ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem zweiten Bauteil (2), wobei das zweite Bauteil (2) ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges oder ein Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeuges ist.