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DE102018203114A1 - Bauteilverbund - Google Patents

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DE102018203114A1
DE102018203114A1 DE102018203114.2A DE102018203114A DE102018203114A1 DE 102018203114 A1 DE102018203114 A1 DE 102018203114A1 DE 102018203114 A DE102018203114 A DE 102018203114A DE 102018203114 A1 DE102018203114 A1 DE 102018203114A1
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DE
Germany
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joining partner
partner
bistable spring
spring section
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102018203114.2A
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English (en)
Inventor
Peter Wurster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102018203114.2A priority Critical patent/DE102018203114A1/de
Publication of DE102018203114A1 publication Critical patent/DE102018203114A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/026Connections by glue bonding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B11/00Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding
    • F16B11/006Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16B21/00Means for preventing relative axial movement of a pin, spigot, shaft or the like and a member surrounding it; Stud-and-socket releasable fastenings
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    • F16B21/07Releasable fastening devices with snap-action in which the socket has a resilient part
    • F16B21/071Releasable fastening devices with snap-action in which the socket has a resilient part the socket being integrally formed with a component to be fasted, e.g. a sheet, plate or strip
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/06Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of clamps or clips
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    • F16B5/0621Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of clamps or clips joining sheets or plates to each other in parallel relationship
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bauteilverbund mit zumindest einem ersten Fügepartner (1) und einem zweiten Fügepartner (3), die über eine Anpresskraft (FA) in Druckanlage zueinander sind, insbesondere unter Zwischenlage einer Klebstoffschicht (2), wobei der zweite Fügepartner (3) einen bistabilen Federabschnitt (5) aufweist, der bei noch nicht gefügtem zweiten Fügepartner (3) unter Aufbringen einer Betätigungskraft (FB) von einem Vormontagezustand (V) in einen Endmontagezustand (E) überführbar ist, wobei beim Zusammenfügen der beiden Fügepartner (1, 3) der im Vormontagezustand (V) befindliche bistabile Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) vom ersten Fügepartner (1) mittels der Betätigungskraft (FB) in Richtung seines Endmontagezustand (E) überführt wird, und wobei der erste Fügepartner (1) über einen Mitnehmer (7) mit dem bistabilen Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) bewegungsgekoppelt ist, so dass beim Überführen des bistabilen Federabschnitts (5) vom Vormontagezustand (V) in Richtung Endmontagezustand (E) der erste Fügepartner (1) vom bistabilen Federabschnitt (5) unter Aufbau der Anpresskraft (FA) gegen den zweiten Fügepartner (3) in Druckanlage gezogen wird. Erfindungsgemäß ist der Mitnehmer (7) ein am ersten Fügepartner (1) ausgebildetes Hinterrastelement (7), das mit einer im bistabilen Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) ausgebildeten Rastöffnung (13) zusammenwirkt. Das Hinterrastelement (7) ist in der Fügerichtung in Rastverbindung mit der Rastöffnung (13) bringbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bauteilverbund mit zumindest zwei Fügepartnern nach dem Anspruch 1.
  • Das Fügen von Karosseriebauteilen erfolgt im fahrzeugbauenden Werk oftmals unter Einsatz von Klebtechnik. Diese hat eine Reihe von Vorteilen, nämlich eine homogene Kraftübertragung zwischen den verklebten Fügepartnern, eine homogene Spannungsverteilung (wichtig für kerbempfindliche Hochleistungswerkstoffe) sowie eine strukturversteifende Wirkung. Ferner reduziert die elektrische Isolationswirkung zwischen den Fügepartnern kontaktbedingte Korrosionsvorgänge. Die mittels der Klebstoffschicht erfolgende Abdichtung der Fügestelle verhindert außerdem das Eindringen von Elektrolyten und behindert so ebenfalls Korrosionsvorgänge. Darüber hinaus ergeben sich eine akustische Dämpfungswirkung sowie kein fügebedingter Wärmeeintrag, das heißt es können dünnwandige oder wärmeempfindliche Bauteile gefügt werden.
  • In der Regel wird im Karosseriebau auf thermisch aushärtende Klebstoffe zurückgegriffen. Diese Klebstoffe härten erst während des KTL-Durchlaufs der Karosserie vollständig aus. Kleben gilt als qualitativ hochwertiges und äußerst günstiges Fügeverfahren.
  • Ein noch umfassenderer Einsatz der Klebtechnik im Karosseriebau wird durch die schwierige Berechenbarkeit der Klebverbindungen gehemmt. Dies liegt insbesondere daran, dass sich häufig sogenannte Mäander in der Klebverbindung ausbreiten. Darunter versteht man Lufteinschlüsse in der Klebverbindung, die durch ein relatives Abheben der Fügepartner zueinander während des Abbindens des Klebstoffes entstehen. Die Bildung derartiger Mäander ist in der Praxis nicht zerstörungsfrei feststellbar.
  • Um diese Mäanderbildung zu hemmen, wird häufig neben der Klebtechnik auf weitere, kombinierende Fügeverfahren wie dem Widerstandspunktschweißen zurückgegriffen. Der Einsatz dieser kombinierenden Fügeverfahren ist in der Praxis aber nicht überall möglich - dies liegt beispielsweise an einer eingeschränkten Zugänglichkeit der Fügestelle, komplexer Material- und Blechdickenpaarungen oder ähnlichen Randbedingungen.
  • Darüber hinaus kostet der Einsatz dieser kombinierenden Fügeverfahren Zeit und Platz in der Fertigung und steht damit dem Wunsch nach einer schlanken Fertigung mit kurzen Taktzeiten im Weg.
  • Aus der DE 20 2014 102 388 U1 ist ein gattungsgemäßer Bauteilverbund bekannt. Dieser weist einen ersten Fügepartner und einen zweiten Fügepartner auf. In der Zusammenbaulage sind die beiden Fügepartner über eine Anpresskraft in Druckanlage zueinander. Der zweite Fügepartner weist einen bistabilen Federabschnitt auf, der unter Aufbringen einer Betätigungskraft von einem Vormontagezustand in einen Endmontagezustand überführbar ist. Beim Zusammenfügen der beiden Fügepartner wird der im Vormontagezustand befindliche bistabile Federabschnitt des zweiten Fügepartners vom ersten Fügepartner in Richtung seines Endmontagezustand überführt.
  • Der erste Fügepartner ist über einen Mitnehmer mit dem bistabilen Federabschnitt des zweiten Fügepartners bewegungsgekoppelt. Das heißt dass beim Überführen des bistabilen Federabschnitts des zweiten Fügepartners vom Vormontagezustand in Richtung Endmontagezustand die beiden Fügepartner unter Aufbau der Anpresskraft aufeinander zu gezogen werden.
  • In der DE 20 2014 102 388 U1 ist der Mitnehmer, mit dem der erste Fügepartner am bistabilen Federabschnitt des zweiten Fügepartners angebunden ist, eine Schraube, mit der der erste Fügepartner am bistabilen Federabschnitt des zweiten Fügepartners festgespannt ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen Bauteilverbund bereitzustellen, der der im Vergleich zum Stand der Technik einen reduzierten Bauteilaufwand aufweist, einfach herstellbar ist und eine hohe Verbindungsfestigkeit aufweist.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbindungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist der Mitnehmer ein am ersten Fügepartner einstückig ausgebildetes Hinterrastelement, das mit einer im bistabilen Federabschnitt des zweiten Fügepartners ausgebildeten Rastöffnung zusammenwirkt. Das Hinterrastelement ist in der Fügerichtung in Rastverbindung mit der Rastöffnung bringbar.
  • Die Erfindung kann generell angewendet werden, wenn Blechteile als Fügepartner miteinander verbunden werden. Im zweiten Fügepartner können an geeigneten Stellen spezielle Beulen (das heißt bistabile Federabschnitte) eingebracht werden. Diese Beulen sind derart umgeformt, dass sie zwei stabile Zustände aufweisen (bistabile Beule). Drückt man diese Beulen entgegen ihrer Ausformungsrichtung, klappen sie in den jeweils anderen Zustand. Die Erzeugung derartiger Beulen ist aus dem Stand der Technik bekannt und nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung. In diese Beulen wird mittig eine geeignete Aussparung (das heißt Rastöffnung) eingebracht.
  • Auf den ersten Fügepartner werden an geeigneten Stellen die Hinterrastelemente aufgebracht, wobei gängige Fügeverfahren wie Kleben, Widerstands- oder Punktschweißen verwendet werden.
  • Der Fügevorgang besteht allgemein aus den folgenden Schritten: Zunächst wird mindestens einer der Fügepartner flächig mit Klebstoff benetzt. Die Fügepartner werden dann unter Nutzung einer Handhabungsvorrichtung (Roboter) einander orthogonal so zugeführt, dass die Hinterrastelemente des ersten Fügepartners auf die Aussparungen (das heißt Rastöffnungen) der Beuten des zweiten Fügepartners treffen. Die Handhabungsvorrichtung führt die beiden Fügepartner einander weiter zu, bis die Hinterrastelemente in den Aussparungen der Beulen hinterrasten.
  • Im weiteren Prozessverlauf führt die Handhabungsvorrichtung die beiden Fügepartner einander noch weiter zu, bis die Fügepartner einander berühren. Nun bewegt sich die Handhabungsvorrichtung kraftgesteuert weiter in Fügerichtung: Die dadurch auf die Beulen ausgeübte Kraft steigt an, bis diese nachgeben und in ihren zweiten Zustand umschlagen. Nach dem Umschlagen ziehen die Beulen den bereits hinterrasteten ersten Fügepartner in Fügerichtung und bewirken so eine Anpresskraft zwischen den beiden zu klebenden Fügepartnern (etwa Bleche).
  • Durch die Erzeugung der oben beschriebenen Anpresskraft wird ein Abheben der Fügepartner wirkungsvoll verhindert und so die Mäanderbildung unterbunden. Die Prozesssicherheit der Klebverbindungen wird erhöht, deren Berechenbarkeit vereinfacht und so der Anwendungsbereich der Klebtechnik im Karosseriebau verbreitert.
  • Darüber hinaus werden die bisher benötigten Hilfsfügeverfahren (zum Beispiel Widerstandspunktschweißen) im Karosseriebau überflüssig, womit eine Zeit- und Platzersparnis in der Fertigung einhergeht.
  • Ferner wird die Prüfbarkeit deutlich vereinfacht, da die Position der Beulen (durchgeschlagen oder nicht durchgeschlagen) leicht optisch erkannt werden kann. Außerdem macht sich das Umschlagen jeder einzelnen Beule in einem Kraftabfall an der Handhabungsvorrichtung (Roboter) bemerkbar. Überwacht man diesen Kraftverlauf etwa mittels einer Kraftmessdose am Roboter, wird die Prüfbarkeit des Fügeverfahrens erneut verbessert.
  • In Hinblick auf die Klebstoffapplikation ist folgendes hervorzuheben: So ist mindestens einer der beiden Fügepartner mit Klebstoff zu benetzen. Hierbei können entweder ein- als auch zweikomponentige Klebstoffe zum Einsatz kommen.
  • Die Fügepartner werden beim Fügevorgang einander soweit zugeführt, bis die Hinterrastelemente des ersten Fügepartners die Aussparungen in den Beulen des zweiten Fügepartners berühren. Die Zuführung erfolgt mittels einer Handhabungsvorrichtung.
  • Das zumindest eine Hinterrastelement kann in unterschiedlichen Ausführungsvarianten realisiert sein: Beispielhaft kann das Hinterrastelement ein Blechteil sein, welches bspw. mittels Stanz-Biegen hergestellt und anschließend auf den ersten Fügepartner geklebt oder geschweißt wird. Alternativ dazu kann das Hinterrastelement ein Kunststoffteil sein, welches etwa durch Druckguss hergestellt und anschließend auf den ersten Fügepartner geklebt wird. Das Hinterrastelement kann auch ein mittels CMT-Schweißen auf den ersten Fügepartner aufgebrachter Draht sein, dessen Gestalt durch anschließendes Umformen derart verändert wurde, dass er eine hinterrastende Wirkung aufweist. Ferner kann das Hinterrastelement eine als integraler Bestandteil aus dem ersten Fügepartner ausgeformte Blechlasche sein, die durch Trenn- und Umformprozesse erzeugt wird. Optional kann das Hinterrastelement auch ein Spritzgussteil aus Aluminium sein, welches mittels Reib- oder Widerstandsschweißen auf den ersten Fügepartner aufgebracht wird, oder ein Dreh- oder Schmiedeteil aus Stahl, welches mittels Reib- oder Widerstandsschweißen auf den ersten Fügepartner aufgebracht wird.
  • Charakteristisch für derartige Hinterrastelemente ist insbesondere mindestens eine zur Fügerichtung etwa senkrechten Fläche sowie mindestens ein keilförmig in Fügerichtung weisender Deformationsbereich. Das Hinterrasten als solches ist ein gängiges Fügeverfahren und soll hier nicht näher erläutert werden.
  • Beim Hinterrasten der Hinterrastelemente wird eine Kraft auf die Beule des zweiten Fügepartners erzeugt. Bei der Auslegung der Beule bzw. der Hinterrastelemente ist darauf zu achten, dass diese Kraft nicht so hoch wird, dass sie ein Umschlagen der Beule verursachen würde.
  • Maßabweichungen der Bauteile bzw. in der Zuführung können dazu führen, dass die Hinterrastelemente nicht exakt auf die für sie vorgesehenen Aussparungen treffen. Um dennoch ein Hinterrasten zu gewährleisten, wird in einer Variante der vorliegenden Idee vorgeschlagen, die Aussparung trichterförmig umzuformen. Eine derartige trichterförmige Aussparung ist fertigungstechnisch leicht herzustellen, etwa wenn die Aussparung ausgestanzt wird und dabei auf ein entsprechend hohes Spaltmaß zwischen Stempel und Matrize geachtet wird.
  • Wie oben erwähnt werden die beiden Fügepartner im Fügeprozess zunächst aufeinander zugeführt, bis sie sich unmittelbar berühren. Im weiteren Verlauf des Fügeprozesses übt der erste Fügepartner eine Kraft auf die Beule des zweiten Fügepartners aus, die mit zunehmender Zuführung ansteigt.
  • Übersteigt diese Kraft ein kritisches Maß, schlägt die Beule (das heißt bistabiler Federabschnitt) des zweiten Fügepartners aufgrund ihres bistabilen Charakters in ihren zweiten Gleichgewichtszustand um. Dabei zieht sie das Hinterrastelement und damit den ersten Fügepartner in Fügerichtung. Erstmalig hat der erste Fügepartner nun Kontakt zum Klebstoff (sofern der Klebstoff nur auf den zweiten Fügepartner appliziert wurde). Durch die so erzeugte Kraft zwischen den beiden Fügepartnern wird der Klebstoff gleichmäßig verteilt. Abhebungserscheinungen treten nicht auf, Mäanderbildungen bleiben aus.
  • Die exakte Geometrie der Beule hängt insbesondere von Werkstoff und Blechdicke des zweiten Fügepartners ab. Allgemein ist darauf zu achten, dass es im Rahmen der Zustandsüberführung der Beule nicht zu Plastifizierungen in der Beule kommt, da mit einer derartigen Plastifizierung eine Verringerung der Prozesssicherheit einhergeht. Kann eine solche Plastifizierung ausgeschlossen werden, wird nach dem Umschlagen der Beule eine zur ursprünglichen Beule symmetrische Beule in entgegengesetzter Richtung erzeugt. Die Höhe der Beule liegt in der Praxis meist zwischen 5mm und 15mm. Der Abstand zwischen der Wurzel des Hinterrastelements zu dessen Deformationsbereich liegt in der Praxis meist zwischen 6mm und 18mm. Diese Länge ist in der Regel etwas größer als die Beulhöhe der jeweiligen Beule.
  • Nachfolgend sind weitere Aspekte der Erfindung detailliert beschrieben: So kann das Hinterrastelement mit einem Elementschaft ausgebildet sein, an dessen freiem Ende eine Rastkontur vorhanden ist. Der Elementschaft kann bevorzugt mit Lochspiel durch die Rastöffnung des bistabilen Federabschnittes des zweiten Fügepartners geführt sein. Demgegenüber kann die am freien Schaftende ausgebildete Rastkontur die Rastöffnung quer Fügerichtung übergreifen und entsprechend größer als der Rastöffnungs-Querschnitt ausgebildet sein. Um einen leichtgängigen Zusammenbau der beiden Fügepartner zu gewährleisten, ist es bevorzugt, wenn die Rastkontur elastisch nachgiebig ausgeführt ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Rastkontur unter elastisch nachgiebiger Querschnittsreduzierung durch die Rastöffnung des bistabilen Federabschnittes des zweiten Fügepartners hindurchgeführt werden kann.
  • Bevorzugt kann der erste Fügepartner eine Betätigungskontur aufweisen, die beim Fügevorgang die oben erwähnte Betätigungskraft auf den noch im Vormontagezustand befindlichen bistabilen Federabschnitt des zweiten Fügepartners aufbringt.
  • Die Rastkontur des am ersten Fügepartner ausgebildeten Hinterrastelementes kann, in der Fügerichtung betrachtet, über eine Rasthöhe von der Betätigungskontur des ersten Fügepartners beabstandet sein. In einer ersten Ausführungsvariante kann die Rasthöhe in etwa der Materialstärke des zweiten Fügepartners entsprechen. Alternativ dazu kann die Rasthöhe um ein freies Fügespiel größer bemessen sein als die Materialstärke des zweiten Fügepartners. In diesem Fall kann das beim Fügevorgang erfolgende Umschlagen des bistabilen Federabschnittes vom Vormontagezustand in Richtung des Endmontagezustands zunächst unter Aufbrauch dieses freien Fügespaltes erfolgen, und zwar bewegungsentkoppelt vom Hinterrastelement des ersten Fügepartners. Die für die Druckanlage erforderliche Bewegungskopplung zwischen beiden Fügepartners kann in diesem Fall erst nach dem Aufbrauch des freien Fügespalts einstellen.
  • Eine einwandfreie Anpresskraft im Zusammenbauzustand der beiden Fügepartner ist von erheblicher Bedeutung für die Verbindungsqualität der miteinander verklebten Fügepartner. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn der bistabile Federabschnitt des zweiten Fügepartners (in einer vom ersten Fügepartner separaten Alleinstellung) über einen Deformationsweg von seinem stabilen Vormontagezustand in seinen stabilen Endmontagezustand umschlägt. Dieser Deformationsweg ist bevorzugt größer bemessen als der oben erwähnte freie Fügespalt, der dem bistabilen Federabschnitt des zweiten Fügepartners in der Zusammenbausituation zum Umschlagen vom Vormontagezustand in Richtung des Endmontagezustands zur Verfügung steht.
  • In dem erfindungsgemäßen Bauteilverbund können bevorzugt die beiden Fügepartner flächige Blech-Bauteile sein.
  • Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 in einer schematischen Schnittdarstellung einen Bauteilverbund aus zwei Fügepartnern, die beide als flächige Blech-Bauteile realisiert sind;
    • 2 der zweite Fügepartner mit darin ausgebildetem bistabilen Federabschnitt in Alleinstellung;
    • 3 bis 7 jeweils Ansichten entsprechend der 1, anhand derer ein Fügevorgang zur Herstellung des in der 1 gezeigten Bauteilverbunds beschrieben ist; und
    • 8 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Ansicht entsprechend der 3.
  • In der 1 ist in schematischer Teilschnittdarstellung ein Bauteilverbund gezeigt, bei dem als erster Fügepartner ein oberes Blechteil 1 und als zweiter Fügepartner ein unteres Blechteil 3 unter Zwischenlage einer Klebstoffschicht 2 in Klebeverbindung sind. Der Bauteilverbund kann beispielhaft Bestandteil einer Fahrzeugkarosserie sein, die nach erfolgtem Zusammenbau einem KTL-Prozess unterworfen wird, bei der eine Tauchlackierung auf die Fahrzeugkarosserie aufgebracht wird, die anschließend in einem KTL-Ofen thermisch ausgehärtet wird. Die in der 1 gezeigte Klebstoffschicht 2 kann nach erfolgtem Zusammenbau der Fahrzeugkarosserie ebenfalls erst im KTL-Ofen ausgehärtet werden.
  • Wie in der 1 gezeigt ist, weist der zweite Fügepartner 3 einen bistabilen Federabschnitt 5 auf, der mit einem am ersten Fügepartner 1 ausgebildeten Hinterrastelement 7 zusammenwirkt und dadurch den ersten Fügepartner 1 mit einer Anpresskraft FA gegen den unteren zweiten Fügepartner 3 zieht. Das Hinterrastelement 7 wirkt in der 1 als ein Hilfsfügeelement, das einer sogenannten Mäanderbildung in der noch nicht ausgehärteten Klebstoffschicht 2 entgegenwirkt und dadurch ein prozesssicheres Aushärten der in der 1 gezeigten Klebstoffschicht im KTL-Ofen ermöglicht.
  • Gemäß der 1 weist das Hinterrastelement 7 einen querschnittsreduzierten Elementschaft 9 auf, der fußseitig am ersten Fügepartner 1 angebunden ist und an seiner freien Stirnseite eine Rastkontur 11 (in den Figuren durch Pfeilform angedeutet) aufweist. Der Elementschaft 9 durchsetzt in der 1 eine querschnittsgrößere Rastöffnung 13, die unmittelbar an einer Scheitelstelle des bistabilen Federabschnittes 5 des zweiten Fügepartners 3 ausgebildet ist, mit einem Lochspiel I. Demgegenüber untergreift die Rastkontur 11 des Hinterrastelementes 7 den Öffnungsrand der im bistabilen Federabschnitt 5 ausgebildeten Rastöffnung 13. In der 1 übt der bistabile Federabschnitt 5 unter Aufbau der oben erwähnten Anpresskraft FA eine nach unten gerichtete Federvorspannung auf die Unterseite der Rastkontur 11 des Hinterrastelementes 7 des ersten Fügepartners 1 aus. Der bistabile Federabschnitt 5 ist dabei von seinem Vormontagezustand V (2) in Richtung auf seinen in der 1 gestrichelt angedeuteten Endmontagezustand E verstellt.
  • In der 2 ist der zweite Fügepartner 3 in Alleinstellung separat vom ersten Fügepartner 1 gezeigt. Der bistabile Federabschnitt 5 des zweiten Fügepartners 3 kann beispielhaft als eine geschlossenflächige, kalottenförmige Ausformung in den zweiten Fügepartner 3 eingeprägt sein, um einen sogenannten Springbeuleneffekt zu erzielen. Demzufolge kann der bistabile Federabschnitt 5 durch Beaufschlagung einer Betätigungskraft FB von seinem in der 2 mit durchgezogenen Linie gezeigten stabilen Vormontagezustand V in einen ebenfalls stabilen Endmontagezustand E (in der 2 gestrichelt gezeigt) umschlagen, wodurch sich der bistabile Federabschnitt an seiner mittigen Scheitelstelle um einen Deformationsweg d quer zur Blechbasisfläche des zweiten Fügepartners 3 verstellt.
  • Nachfolgend wird anhand der 3 bis 7 ein Fügeprozess erläutert: Beim Fügevorgang werden zunächst die beiden Fügepartner 1, 3 in der 3 zueinander zentriert und planparallel ausgerichtet. Auf einer dem ersten Fügepartner 1 zugewandten Seite wird angrenzend an den bistabilen Federabschnitt 5 des zweiten Fügepartners 3 die Klebstoffschicht 2 aufgetragen. Anschließend werden die beiden noch voneinander separaten Fügepartner 1, 3 in einer Fügerichtung aufeinander zu bewegt, wodurch die Rastkontur 11 unter elastischer Verformung durch die Rastöffnung 13 im bistabilen Federabschnitt 5 geführt wird (4). Hierzu ist die Rastkontur 11 elastisch nachgiebig ausgeführt, um durch die an sich querschnittskleinere Rastöffnung 13 des bistabilen Federabschnittes 5 des zweiten Fügepartners 3 geführt zu werden.
  • Die dabei erforderliche Fügekraft ist so ausgelegt, dass es nicht zu einem vorzeitigen Umschlagen des bistabilen Federabschnittes 5 von seinem in der 3 und 4 gezeigten Vormontagezustand V in seinen Endmontagezustand E kommt.
  • Nach Überwindung der Rastöffnung 13 kehrt die elastische Rastkontur 11 wieder in ihre pfeilförmige Ausgangslage zurück (5). Im weiteren Verlauf des Fügeprozesses werden die beiden Fügepartner 1, 3 weiter aufeinander zugeführt, bis der Scheitelbereich des bistabilen Federabschnittes 5 in Anschlag mit dem ersten Fügepartner 1 kommt (6). Die Kontaktfläche 15 (3 oder 6) des ersten Fügepartners 1 wirkt in diesem Fall als eine Betätigungskontur, mittels der die oben erwähnte Betätigungskraft FB (2) auf den bistabilen Federabschnitt 5 des zweiten Fügepartners 3 ausgeübt wird.
  • Wie aus der 5 hervorgeht, ist die pfeilförmige Rastkontur 11 über eine Rasthöhe r von der Betätigungskontur 15 beabstandet. Die Rasthöhe r ist um ein später beschriebenes freies Fügespiel f (5 oder 6) größer bemessen als eine Blechdicke b des zweiten Fügepartners 2.
  • Nach Ausübung der Betätigungskraft FB vom ersten Fügepartner 1 auf den bistabilen Federabschnitt 5 des zweiten Fügepartners 3 (6) schlägt der bistabile Federabschnitt 5 von seinem Vormontagezustand V (6) in Richtung auf seinen Endmontagezustand E (2) um, und zwar unter Aufbrauch des freien Fügespaltes f. Dadurch wird der umschlagende bistabile Federabschnitt 5 des zweiten Fügepartners 3 mit einer Federvorspannung gegen die Rastkontur-Unterseite des Hinterrastelelements 7 des ersten Fügepartners 1 gedrückt (7). Durch das Umschlagen in Richtung seiner Endmontagestellung E wird daher der bistabile Federabschnitts 5 mit dem Hinterrastelement 7 des ersten Fügepartners 1 bewegungsentkoppelt, so dass der erste Fügepartner 1 in Druckkontakt mit dem zweiten Fügepartner 3 gezogen wird.
  • Um den obigen Prozessverlauf zu gewährleisten, ist der Deformationsweg d zwischen dem Vormontagezustand V und dem Endmontagezustand (2) größer bemessen ist als der freie Fügespalt f, der dem bistabilen Federabschnitt 5 zum Umschlagen vom Vormontagezustand V in Richtung des Endmontagezustands E zur Verfügung steht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass bei gefügtem Bauteilverbund (1 oder 7) das Hinterrastelement 7 permanent mit einer in Richtung auf den Endmontagezustand E gerichteten Federkraft beaufschlagt wird.
  • Nachfolgend ist anhand der 8 ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, dessen grundsätzlicher Aufbau sowie deren Funktionsweise weitgehend identisch mit dem vorangegangen Ausführungsbeispiel sind. Im Unterschied zu dem vorangegangen Ausführungsbeispiel ist in der 8 die Rastöffnung 13 mit einem Durchzug ausgebildet, bei dem eine Rastöffnungskante unter Bildung eines trichterförmig zulaufenden Einführbereiches für das Hinterrastelement 7 in der Fügerichtung vom angrenzenden Blechumfang hochgezogen ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass ein geringfügiger Querversatz Δx zwischen dem ersten und zweiten Fügepartner 1, 3 ausgeglichen wird und trotzdem das Hilfsrastelement 7 des ersten Fügepartners 1 beim Fügevorgang gegenüber der Rastöffnung 13 des zweiten Fügepartners 3 zentriert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202014102388 U1 [0007, 0009]

Claims (7)

  1. Bauteilverbund mit zumindest einem ersten Fügepartner (1) und einem zweiten Fügepartner (3), die über eine Anpresskraft (FA) in Druckanlage zueinander sind, insbesondere unter Zwischenlage einer Klebstoffschicht (2), wobei der zweite Fügepartner (3) einen bistabilen Federabschnitt (5) aufweist, der bei noch nicht gefügtem zweiten Fügepartner (3) unter Aufbringen einer Betätigungskraft (FB) von einem Vormontagezustand (V) in einen Endmontagezustand (E) überführbar ist, wobei beim Zusammenfügen der beiden Fügepartner (1, 3) der im Vormontagezustand (V) befindliche bistabile Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) vom ersten Fügepartner (1) mittels der Betätigungskraft (FB) in Richtung seines Endmontagezustand (E) überführt wird, und wobei der erste Fügepartner (1) über einen Mitnehmer (7) mit dem bistabilen Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) bewegungsgekoppelt ist, so dass beim Überführen des bistabilen Federabschnitts (5) vom Vormontagezustand (V) in Richtung Endmontagezustand (E) der erste Fügepartner (1) vom bistabilen Federabschnitt (5) unter Aufbau der Anpresskraft (FA) gegen den zweiten Fügepartner (3) in Druckanlage gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (7) ein am ersten Fügepartner (1) ausgebildetes Hinterrastelement (7) ist, das mit einer im bistabilen Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) ausgebildeten Rastöffnung (13) zusammenwirkt, und dass das Hinterrastelement (7) in der Fügerichtung in Rastverbindung mit der Rastöffnung (13) bringbar ist.
  2. Bauteilverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterrastelement (7) einen mit Lochspiel (I) durch die Rastöffnung (13) des bistabilen Federabschnittes (5) des zweiten Fügepartners (3) führbaren Elementschaft (9) aufweist, an dessen freiem Ende eine die Rastöffnung (13) quer zur Fügerichtung (F) übergreifende Rastkontur (11) ausgebildet ist.
  3. Bauteilverbund nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fügepartner (1) eine Betätigungskontur (15) aufweist, die beim Fügevorgang die Betätigungskraft (FB) auf den noch im Vormontagezustand (V) befindlichen bistabilen Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) aufbringt.
  4. Bauteilverbund nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (11) des Hinterrastelements (7), in der Fügerichtung betrachtet, über eine Rasthöhe (r) von der Betätigungskontur (15) beabstandet ist, und dass die Rasthöhe (r) um ein freies Fügespiel (f) größer bemessen ist als eine Materialstärke (b) des zweiten Fügepartners (3), so dass das beim Fügevorgang erfolgende Umschlagen des bistabilen Federabschnitts (5) vom Vormontagezustand (V) in Richtung des Endmontagezustands (E) zunächst unter Aufbrauch des freien Fügespalts (f) erfolgt, und zwar bewegungsentkoppelt vom Hinterrastelement (7) des ersten Fügepartners (1), und dass die Bewegungskopplung zwischen dem umschlagenden bistabilen Federabschnitt (5) und der Rastkontur (11) des Hinterrastelements (7) erst nach Aufbrauch des freien Fügespalts (f) erzeugt wird.
  5. Bauteilverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vom ersten Fügepartner (1) separaten Alleinstellung der bistabile Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) über eine Deformationsweg (d) von seinem Vormontagezustand (V) in seinen Endmontagezustand (E) umschlägt, und dass insbesondere der Deformationsweg (d) größer bemessen ist als der freie Fügespalt (f), der dem bistabilen Federabschnitt (5) zum Umschlagen vom Vormontagezustand (V) in Richtung des Endmontagezustands (E) zur Verfügung steht.
  6. Bauteilverbund nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im bistabilen Federabschnitt (5) des zweiten Fügepartners (3) ausgebildete Rastöffnung (13) einen Durchzug aufweist, bei dem eine Rastöffnungskante unter Bildung eines konisch oder trichterförmig zulaufenden Einführbereiches für das Hinterrastelement (7) in der Fügerichtung hochgezogen ist.
  7. Bauteilverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fügepartner (1, 3) flächige Blech-Bauteile sind.
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