DE69002330T2 - Verfahren und befestigungsweise zur verbindung von karosserieteilen. - Google Patents

Verfahren und befestigungsweise zur verbindung von karosserieteilen.

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DE69002330T2 DE90915141T DE69002330T DE69002330T2 DE 69002330 T2 DE69002330 T2 DE 69002330T2 DE 90915141 T DE90915141 T DE 90915141T DE 69002330 T DE69002330 T DE 69002330T DE 69002330 T2 DE69002330 T2 DE 69002330T2
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Erhard Steib
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Description

    Anwendungsbereich der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Befestigung zum Zusammenfügen von Karrosseriemodulen, insbesondere von Kunststoff-Karrosseriemodulen für Kraftfahrzeuge.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Aus der EP-A-0 180 554 ist bekannt, daß verschiedene Varianten eines Fahrzeuges im Baukastensystem modular hergestellt werden können. Es wird ein den Varianten gemeinsamer Rahmen hergestellt, und unterschiedliche Module werden zur Schaffung der verschiedenen Varianten an dem Rahmen befestigt z.B. zur Schaffung einer "Hatchback"- oder einer Kombiversion ein und desselben Fahrzeuges.
  • Ebenso ist bekannte daß solche Module aus Kunststoff hergestellt werden können und mittels eines Klebstoffes aneinander gefügt werden können. Solche Klebeverbinduflgen mit Mehrkomponenten-Kunststoffmassen, die dauerelastisch ausgelegt sind, um Geräuschbildung u.ä. zu vermeiden, erfordern eine geeignete Fixierung der miteinander zu verbindenden Karosseriemodule während der Aushärtezeit dieser Mehrkomponenten-Kunststoffmasse.
    • Beschreibung des bekannten bisherigen Standes der Technik
  • Eine Befestigung zum Anschlagen einer Fahrzeugtür an einem Karosserieteil ist aus der DE-C-3 340 634 bekannt, in welcher ein an einem der Bauteile vorgesehener Dorn aus vollem Material mit Spiel in einer in dem anderen Bauteil vorgesehenen Hülse aufgenommen wird. Der Raum zwischen dem Dorn und der Hülse wird anschließend mit einer relativ schnell aushärtenden Mehrkomponenten-Kunststoffmasse gefüllt, die unter Druck von dem Ende der Hülse aus in den Hohlraum eingespritzt wird, das demjenigen Ende gegenüberliegt, von welchem aus der Dorn in die Hülse eingeführt wird.
  • Die vorstehend vorgeschlagene Lösung hat zwei Nachteile. Erstens erfordert sie Zugang zu beiden Enden der Hülse, so daß der Dorn von dem einen Ende aus eingeführt werden kann und die aushärtbare Kunststoffmasse von dem anderen Ende aus eingespritzt werden kann. Zweitens ist es dann, wenn ein Modul mehrere solcher Dorn- und Hülsenverbinder längs einer Klebeverbindung aufweist, schwierig, die Module so zu bewegen, daß alle Dorne gleichzeitig in ihren zugehörigen Hülsen liegen, und zu dieser Schwierigkeit kommt die Tatsache hinzu, daß es zwangsläufig zu Toleranzabweichungen der Lage der Dorne und Hülsen in ihren betreffenden Modulen kommt.
  • DE-C-2 602 433 beschreibt die Befestigung eines Montagedübels einer Wand in einer solchen Wand derart, daß eine Schraube in dieser Wand befestigt werden kann. Der Dübel wird dabei in ein in der Wand vorgebohrtes Loch eingesetzt, und eine aushärtbare Kunststoffmasse wird durch den Dübel hindurch in den Spalt zwischen Dübel und Wand eingespritzt. Auf diese Weise wird der Dübel fest in der Wand gehalten, ohne beim Verspannen in der Wand von der Spreizung abhängig zu sein, die auftritt, wenn eine Schraube in den Dübel eingeschraubt wird.
    • Ziel der Erfindung
  • Die Erfindung strebt an, ein Verfahren und eine Befestigung zu schaffen, durch welche Kunststoff-Karosseriemodule eines Kraftfahrzeuges einfacher miteinander verbunden werden können, und worin es ausreicht, wenn nur von einer Seite her Zugang zu den miteinander zu verbindenden Modulen besteht.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Einem Aspekt der Erfindung zufolge wird ein Verfahren zur Verbindung von zwei Bauteilen wie z.B. von Karrosseriemodulen aus Kunststoff für Kraftfahrzeuge geschaffen, das gekennzeichnet ist durch die Schritte der Anordnung von in die zusammengehörigen Flächen zwischen den beiden Bauteilen eingelassenen Einsatzhülsen, wobei sich diese Einsatzhülsen gegenüberliegen, wenn sich die Bauteile in der Stellung befinden, in der sie miteinander verbunden werden sollen, wobei jedes Paar sich gegenüberliegender Einsatzhülsen eine erste, nur an einem Ende offene steckbuchsenförmige Einsatzbuchse aufweist, sowie eine zweite, an beiden Seiten offene buchsenförmige Einsatzhülse, der Zusammenhaltung der Bauteile in derjenigen Stellung, in der sie miteinander verbunden werden sollen, der Einführung eines Hohldornes in jedes Paar miteinander fluchtender Einsatzhülsen, welcher mit Spiel in den beiden Einsatzhülsen aufgenommen wird, und des Einspritzens einer aushärtbaren Kunststoffmasse durch den Hohldorn hindurch in den Raum zwischen dem Dorn und den beiden Einsatzhülsen, wobei die Kunststoffmasse von derselben Seite der Module her eingespritzt wird, von welcher auch der Dorn in die miteinander fluchtenden Einsatzhülsen eingeführt wird.
  • Da keinerlei Vorsprünge von den beiden miteinander zu verbindenden Modulen abstehen, können letztere leicht relativ zueinander positioniert werden, nötigenfalls nach Auftragen einer dauerelastischen Füllmasse. Die Einführung der Dorne und die Einspritzung des Kunststoffes in die Einsatzhülsen kann in einer Art und Weise ausgeführt werden, die der Punktschweißung von herkömmlichen Blech-Karosserieteilen entspricht.
  • Einem zweiten Aspekt der Erfindung zufolge wird eine Befestigung zum Verbinden von zwei Bauteilen wie z.B. von Kunststoff-Karosseriemodulen für ein Kraftfahrzeug geschaffen, die gekennzeichnet ist durch zwei Einsatzhülsen, die einander gegenüberliegend entlang der zusammengehörigen Flächen zwischen den beiden Bauteilen in den beiden Bauteilen angeordnet sind, wobei eine erste Einsatzhülse steckbuchsenförmig und nur an einem Ende offen ausgebildet ist, und eine zweite Einsatzhülse buchsenförmig an beiden Enden offen ausgebildet ist, und durch einen Hohldorn mit einem inneren Ende, das mit Spiel in den beiden Einsatzhülsen aufgenommen werden kann, wobei das äußere Ende des Hohldornes so ausgebildet ist, daß es mit einer Kunststoff-Einspritzeinheit verbunden werden kann, so daß eine aushärtbare Kunststoffmasse durch den Hohldorn hindurch in den Raum zwischen dem Dorn und den Einsatzhülsen eingespritzt werden kann.
  • Da hier Spiel zwischen den Dornen und jeder der miteinander fluchtenden Einsatzhülsen gegeben ist, kann ein erheblicher Grad von Versatz zwischen den Einsatzhülsen eines jeden Paares zugelassen werden, ohne dabei die Einführung der Dorne und die Einspritzung des schnell aushärtenden Kunststoffes zu beeinträchtigen.
  • Durch eine geeignete Formgebung des freien Endes des Hohldornes derart, daß eine enge Verbindung mit der Einspritzeinheit möglich ist, kann der Hohldorn direkt als Einspritzdüse verwendet werden, die ein rasches und tiefes Eindringen der Kunststoffmasse in die Einsatzhülsen und die vollständige Füllung derselben erlaubt.
  • Sind die Wände der Einsatzhülsen mit ringförmigen oder gewindeartigen Nuten oder sonstigen Formschluß-Ausbildungen versehen, wird nicht nur die gemeinsame Fläche zwischen Hülse und Kunststoffmasse im Sinne einer erhöhten Haftung verbessert, sondern auch ein effektiver Formschluß hergestellt.
  • Der Hohldorn ist vorteilhaft ebenfalls mit Ringnuten, gewindeartigen Nuten oder Queröffnungen versehen, um die Haftung der Kunststoffmasse und die Verteilung derselben in den Einsatzhülsen zu verbessern.
  • Die Einsatzhülsen sind in geeigneter Weise als Rohrbüchsen aus Metall oder Kunststoff ausgebildet, die in die Kunststoff-Karosseriemodule eingegossen sind. In diesem Falle können sie in der gewünschten Weise konstruiert werden, ohne daß dabei Kerne in den Kunststoff-Karosseriemodulen nötig wären.
  • Wird in dem Bereich zwischen den beiden Einsatzhülsen eine Ringdichtung vorgesehen, kann unerwünschtes Austreten von aushärtendeTn Kunststoffmaterial vermieden werden.
  • Die Mehrkomponenten-Kunststoffmasse kann in geeigneter aus einem Reaktionskunststoff (warm aushärtender Mehrkomponenten-Kunststoff) bestehen, welcher in lasttragender Weise nach einem bestimmten kurzen Zeitraum aushärtet, oder sie kann aus einem schmelzbaren Kunststoff (thermoplastischer Kunststoff) bestehen, der in lasttragender Weise nach einem bestimmten kurzen Zeitraum erstarrt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun beispielartig mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, worin:
  • Figur 1 einen Teilschnitt durch eine Verbindung zwischen einem Kunststoff-Dachmodul und einem Kunststoff-Seitenwandmodul in dem Moment der Einspritzung der aushärtbaren Kunststoffmasse zeigt,
  • Figur 2 eine ähnliche Verbindung wie Figur 1 zeigt und zwar in einer unterschiedlichen Lage und ohne eingespritzte Kunststoff-Füllmasse, nach Abschluß der Einspritzung der aushärtbaren Kunststoffmasse,
  • Figur 3 eine Explosionszeichnung einer Verbindung zwischen einem Kunststoff-Bodenwannenmodul und dem Türschwellenbereich eines Kunststoff-Seitenwandmoduls zeigt, mit den erforderlichen Einzelteilen, vor der Montage, und
  • Figur 4 einen Teilschnitt durch die Verbindung zwischen dem Kunststoff-Bodenwannenmodul und dem Türschwellenbereich des Kunststoff-Seitenwandmoduls zeigt.
    • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Verbindung zwischen zwei Kunststoff-Karosseriemodulen ist ein Kunststoff-Dachmodul 1 als Sandwichbauteil mit einer Außendeckschicht 2, einer Innendeckschicht 3 und einem Füllkern 4 konstruiert.
  • Ein Kunststoff-Seitenwandmodul 5 ist in ähnlicher Weise aufgebaut als ein Sandwichbauteil mit einer äußeren Deckschicht 6, einer inneren Deckschicht 7 und einer Kernschicht 8.
  • Eine Fahrzeugtür 9, die ebenfalls als Kunststoffbauteil konstruiert ist, wirkt über eine Dichtung 10 in herkömmlicher Weise mit dem Kunststoff-Seitenwandmodul 5 zusammen.
  • Die beiden Kunststoff-Karosseriemodule, d.h. das Dachmodul 1 und das Seitenwandmodul 5, haben Überlappungen 11 und 12 sowie 13 und 14, in welche eine dauerelastische Kunststoff-Füllmasse 15, die eine relativ lange Aushärtezeit erfordert, eingeleitet wird.
  • An strategischen Punkten im Dachmodul 1 sowie in dem Seitenwandmodul 5 sind Dübel-und-Steckbuchsen-Verbinder vorgesehen. Die Buchsen der Verbinder sind als zwei ursprünglich getrennte Teile ausgebildet, die von Einsatzhülsen gebildet werden, welche in den Kunststoffmodulen angeordnet sind. Insbesondere sind in dem Dachmodul 1 Einsatzhülsen 18 eingeformt, welche durchgehende Bohrungen aufweisen, die an beiden Enden offene Hohlräume 16 bilden, und im Seitenwandmodul 5 sind Einsatzhülsen 19 eingeformt, welche nur an einem Ende offene Hohlräume 17 bilden.
  • In der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind die Einsatzhülsen 18 und 19 zusätzlich mit ringartigen oder gewindeartigen Nuten 20 und 21 ausgebildet. Die Einsatzhülsen können aus Metall oder aus Kunststoff vorgefertigt sein und an den strategischen Punkten vollständig in die Kunststoff- Karosseriemodule mit eingeformt sein, so daß es nicht notwendig ist, auf Ausziehkerne zur Vorbereitung der Hohlräume zurückzugreifen.
  • Ein Hohldorn 22 mit einer gewellten Außenkontur 23, einer offenen Spitze 24 an seinem inneren Ende und einem offenen äußeren Ende 25, welches vorzugsweise derart konstruiert ist, daß es mit dem rasch aushärtenden Mehrkomponentenkunststoff 27 direkt von einer Einspritzeinheit 26 aus beschickt werden kann, ist in die miteinander fluchtenden Hohlräume 16 und 17 eingesetzt. Das äußere Ende 25 des Hohldornes 22 ist vorzugsweise so konstruiert, daß es mit darauf aufgesetzten Bauteilen, z.B. mittels eines Verschlußstopfens 37 oder eines (in strichpunktierten Linien dargestellten) Handgriffes 38, verschlossen werden kann.
  • Wie Figur 2 zeigt, können die Verbinder an den verschiedenen strategischen Punkten zwischen dem Dachmodul 1 und dem Seitenwandmodul 5 unterschiedliche Abmessungen aufweisen, um den örtlichen Gegebenheiten Rechnung zu tragen. In dem dargestellten Schnitt durch den Dachrahmen einer Kraftfahrzeug- Kunststoff-Karosserie, ist der Hohlraum 16' relativ kurz, während der Hohlraum 17' im Seitenwandmodul 5 weiter gehalten ist. Der entsprechende Hohldorn 22' ist dementsprechend ausgebildet.
  • In der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Verbindung zwischen einem Kunststoff-Bodenwannenmodul 28 und dem Türschwellenbereich des Seitenwandmoduls 5 sind andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu erkennen.
  • Das Kunststoff-Bodenwannenmodul 28 ist wieder als Sandwichbauteil mit einer äußeren Deckschicht 29, einer inneren Deckschicht 30 und einer Kernschicht 31 ausgebildet, wobei in diesem Falle in anderen Bereichen je nach Bedarf noch Verstärkungsschichten 32 und 33 hinzukommen.
  • Das Kunststoff-Seitenwandmodul 5 hat auch hier eine äußere Deckschicht 6, eine innere Deckschicht 7 und eine Kernschicht 8, es ist jedoch zusätzlich mit Verstärkungsschichten 34 und 35 versehen.
  • Die Verstärkungsschichten 32 und 33 bzw. 34 und 35 können durch entsprechende verstärkende Gewebeeinlagen oder durch Blecheinlagen gebildet werden. Der in das Bodenwannenmodul 28 eingeformte Sackloch-Hohlraum 17'' wird in diesem Falle von einer Einsatzhülse 19'' gebildet, und der in dem Seitenwandmodul 5 vorgesehene durchgehende Hohlraum 16'' wird von einer eingesetzten Rohrhülse 18'' gebildet. Das wesentliche Kennzeichen in dieser Anordnung jedoch ist, daß diese Rohrhülsen- Einsätze 19'' und 18'' in geeigneter Weise von den entsprechenden Verstärkungsschichten 32 und 33 bzw. 34 und 35 umgeben sind und von diesen getragen werden.
  • Ein Rohrdorn 22'' von geeigneter Länge ist zur Verbindung der beiden Einsatzhülsen miteinander vorgesehen. In den Bereichen zwischen den beiden Kunststoff-Karosseriemodulen, welche unter bestimmten Umständen nicht vollständig aneinander anliegen können, kann eine ringförmige Dichtung 36 angeordnet sein, welche das unerwünschte Austreten von aushärtbarer Kunststoffmasse 27 verhindert. Das freie Ende des Hohldornes 22'' kann auch hier von einem Verschlußstopfen 37'' verschlossen werden.
  • Wie es insbesondere die Figuren 2 und 4 zeigen, ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die beiden miteinander zu verbindenden Kunststoff-Karosseriemodule auch großflächig über eine dauerelastische Kunststoff-Füllmasse miteinander verbunden werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen wie z.B. von Karosseriemodulen eines Kraftfahrzeuges, gekennzeichnet durch die Schritte, wonach
a) in die zusammengehörigen Flächen zwischen den beiden Bauteilen eingelassene Einsatzhülsen vorgesehen werden, wobei sich diese Einsatzhülsen gegenüberliegen, wenn sich die Bauteile in der Stellung befinden, in der sie miteinander verbunden werden sollen, wobei jedes Paar sich gegenüberliegender Einsatzhülsen eine erste, nur an einem Ende offene steckbuchsenförmige Einsatzhülse aufweist sowie eine zweite, an beiden Enden offene buchsenförmige Einsatzhülse,
b) die Bauteile in derjenigen Stellung, in der sie miteinander verbunden werden sollen, zusammengehalten werden,
c) ein Hohldorn in jedes Paar fluchtender Einsatzhülsen eingeführt wird, der mit Spiel in den beiden Einsatzhülsen aufgenommen wird, und
d) eine aushärtbare Kunststoffmasse durch den Hohldorn hindurch in den Raum zwischen dem Dorn und den beiden Einsatzhülsen eingespritzt wird, wobei die Kunststoffmasse von derselben Seite der Module her eingespritzt wird, von welcher auch der Dorn in die miteinander fluchtenden Einsatzhülsen eingeführt wird.
2. Befestigung zum Verbinden von zwei Bauteilen wie z.B. von Kunststoff-Karosseriemodulen eines Kraftfahrzeuges, gekennzeichnet durch
a) zwei Einsatzhülsen (18, 19), die einander gegenüberliegend entlang der zusammengehörigen Flächen zwischen den beiden Bauteilen in den beiden Bauteilen (1, 5) angeordnet sind, wobei eine erste Einsatzhülse (19) steckbuchsenförmig und nur an einem Ende offen ausgebildet ist, und eine zweite Einsatzhülse (18) buchsenförmig an beiden Enden offen ausgebildet ist.
3. Befestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Einsatzhülsen (18, 19) mit ringförmigen oder gewindeartigen Nuten (20, 21) versehen sind.
4. Befestigung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohldorn (22) an seinen Wänden mit Feder- und-Nut-Ausbildungen (23) versehen ist.
5. Befestigung nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzhülsen (18, 19) vollständig in die Kunststoff-Karosseriemodule eines Kraftfahrzeuges eingelassen sind.
6. Befestigung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzhülsen (18'', 19'') von Verstärkungsschichten (32 und 33 oder 34 und 35) der Module umgeben sind.
7. Befestigung nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringabdichtung (36) zwischen den beiden Einsatzhülsen angeordnet ist, um unerwünschtes Entweichen der eingespritzten Kunststoffmasse zu vermeiden
8. Befestigung nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschlußkappe (37'') zum Verschließen des äußeren Endes (25) des Hohldornes (22) nach dem Einspritzen der Kunststoffmasse vorgesehen ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Raum zwischen dem Dorn und den beiden Einsatzhülsen eingespritzte Kunststoffmasse ein warm aushärtender Mehrkomponenten-Kunststoff ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Raum zwischen dem Dorn und den beiden Einsatzhülsen eingespritzte Kunststoffmasse aus einem schmelzbaren thermoplastischen Kunststoff besteht.
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