DE10231099A1

DE10231099A1 - Anordnung eines flächigen Kunststoffelementes auf einem Träger

Info

Publication number: DE10231099A1
Application number: DE2002131099
Authority: DE
Inventors: Thomas Guber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-19

Abstract

Es ist ein aus Kunststoff bestehender Kotflügel eines Kraftfahrzeugs bekannt, der sich in Fahrzeuglängsrichtung gegenüber einem Fahrzeugbau verlagern kann. Dazu greift in die an den beiden Randbereichen des Kunststoff-Kotflügels vorgesehenen Langlöcher jeweils ein am Fahrzeugaufbau festgelegter, rechteckförmiger Befestigungsabschnitt einer Bundbuchse ein. Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Anordnung eines flächigen Kunststoffelementes auf einem Träger zu schaffen, die einen Längenausgleich bei wechselnden Temperaturen sowie einen Toleranzausgleich zwischen dem Kunststoffelement und dem Träger ermöglicht. DOLLAR A Dazu weist das Kunststoffelement (1) zur Befestigung auf dem Träger (2) ein Langloch (5) auf, in das eine Bundbuchse (6) passend eingesteckt ist, die mit dem Bund (7) auf einer Seite des flächigen Kunststoffelementes (1) aufliegt, sodass die Bundbuchse (6) nur in einer Richtung im Langloch (5) verlagerbar ist. Der Schaft der Bundbuchse (6) ist minimal länger als das Langloch (5) tief ist, wobei eine Schraube (8) in die Bundbuchse (6) von der Bundseite her eingesteckt ist, mit der die Bundbuchse (6) auf dem Träger (2) angeschraubt ist. Das Maß der Bohrung der Bundbuchse (6) ist größer als der Außendurchmesser des Schafts der Schraube (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines flächigen Kunststoffelementes auf einem Träger sowie ein Verfahren zur Montage des Kunststoffelementes auf dem Träger.
In der Automobilindustrie gibt es seit einigen Jahren Bestrebungen, Außenhautteile von Fahrzeugen, wie zum Beispiel Kotflügel oder Klappen, aus Kunststoff herzustellen, vor allem um das Gewicht der Fahrzeuge zu reduzieren, oder um größere Designfreiheiten zu haben. Ein Problem, das dabei gelöst werden muss, ist das unterschiedliche Wärmeausdehnungsverhalten des Außenhautteils im Vergleich zum Fahrzeugaufbau, an dem das Außenhautteil befestigt ist. Die meisten Kunststoffe dehnen sich bei Wärme wesentlich stärker aus, als Metalle.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 102 13 168.6 ist ein aus Kunststoff bestehender Kotflügel eines Kraftfahrzeugs beschrieben, der sich in Fahrzeuglängsrichtung gegenüber einem Fahrzeugaufbau verlagern kann. Dazu greift in die an den beiden Randbereichen des Kunststoff-Kotflügels vorgesehenen Langlöcher jeweils ein am Fahrzeugaufbau festgelegter, rechteckigförmiger Abschnitt des Schafts einer Bundbuchse ein. Die Abschnitte sind kürzer als die jeweilige Längserstreckung der Langlöcher, sodass der Kunststoff-Kotflügel bei temperaturbedingten Auslängungen exakt und behinderungsfrei in beiden Längsrichtungen geführt ist.

Bei der Verwendung von Außenhautteilen aus Kunststoff gibt es allerdings über das unterschiedliche Wärmeausdehnungsverhalten hinaus noch ein weiteres Problem: Die Außenhautteile aus Kunststoff weisen gegenüber konventionellen Außenhautteilen aus Blech größere Toleranzen auf. Insbesondere an Spalten zu angrenzenden Bauteilen können diese Toleranzen der Außenhautteile aus Kunststoff deutlich das optische Erscheinungsbild der Fahrzeuge beeinträchtigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Anordnung eines flächigen Kunststoffelementes auf einem Träger zu schaffen, die einen Längenausgleich bei wechselnden Temperaturen sowie einen Toleranzausgleich zwischen dem Kunststoffelement und dem Träger ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein dazu geeignetes Montageverfahren ist im Patentanspruch 14 angegeben.

Kerngedanke der Erfindung ist es, dass bei einer Anordnung eines flächigen Kunststoffelementes auf einem Träger der Ausdehnungskoeffizient des Trägers von dem des Kunststoffelementes abweicht. Das Kunststoffelement weist zur Befestigung auf dem Träger ein Langloch auf, in das eine Bundbuchse passend eingesteckt ist, die mit dem Bund auf einer Seite des flächigen Kunststoffelementes aufliegt, sodass die Bundbuchse nur in einer Richtung im Langloch verlagerbar ist. Der Schaft der Bundbuchse ist minimal länger, als das Langloch tief ist, wobei eine Schraube in die Bundbuchse von der Bundseite her eingesteckt ist, mit der die Bundbuchse auf dem Träger angeschraubt ist. Das Maß der Bohrung der Bundbuchse ist größer, als der Außendurchmesser des Schraubenschafts. Als Bohrung gilt hier jedes Durchgangsloch unabhängig von der Querschnittsform und der Herstellungsart.

Die Schraube kann normalerweise nur an einer bestimmten, dafür vorgesehenen Stelle in den Träger eingeschraubt werden. Da das Maß der Bohrung der Bundbuchse größer als der Außendurchmesser des Schraubenschafts ist, kann die Bundbuchse in unterschiedlichen Positionen mit der Schraube fixiert werden. Die Position ist erst dann festgelegt, wenn der Schraubenkopf auf den Bund der Bundbuchse drückt, bis dahin kann bei der Montage die Bundbuchse positioniert werden. Dabei sind auch unterschiedliche Positionen quer zur Ausrichtung des Langlochs möglich. Durch eine geeignete Positionierung der Bundbuchse beim Anschrauben können so Toleranzen des flächigen Kunststoffelementes ausgeglichen werden. Die unterschiedlichen Temperaturdehnungen können auf schon bekannte Weise in einer Richtung durch das Langloch ausgeglichen werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im folgenden näher beschrieben wird. Die Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:
1 einen Schnitt durch eine erste Anordnung eines flächigen Kunststoffelementes auf einem Träger,
2 einen Schnitt durch die erste Anordnung von 1 in der Ebene des flächigen Kunststoffelementes entlang der Schnittlinie II-II,
3 einen Schnitt durch eine zweite Anordnung eines flächigen Kunststoffelementes auf einem Träger und
4 einen Schnitt durch die zweite Anordnung von 3 in der Ebene des flächigen Kunststoffelementes entlang der Schnittlinie IV-IV.
Die in 1 abgebildete erste Variante zeigt eine Anordnung eines vorderen Kotflügels 1 aus SMC („sheet moulding compount") an einen Träger 2 aus Aluminium der tragenden Fahrzeugstruktur. An den dargestellten oberen Abschnitt des Kotflügels 1 grenzt mit einem Spalt 3 beabstandet eine Motorhaube 4 an. Der Kotflügel 1 weist zumindest ein Langloch 5 auf. In dem Langloch 5 befindet sich eine Bundbuchse 6, die mit dem Bund 7 oben auf dem Kotflügel 1 aufliegt. Unten steht die Bundbuchse 6 um etwa 0 bis 0,2 mm über das Langloch 5 heraus. In der Bundbuchse 6 steckt eine Schraube 8, die mit ihrem Kopf 9 auf dem Bund 7 aufliegt. Die Schraube 8 ist unten in ein Gewindeinsert 10 eingeschraubt, das in dem Träger 2 befestigt ist.
Wie in 2 erkennbar ist, hat die Bundbuchse 6 am Schaft einen rechteckigen Querschnitt, dessen Ecken verrundet sind. Die Bundbuchse 6 hat auf einer Seite in axialer Richtung der Länge nach einen Schlitz 11. Auf der dem Schlitz 11 gegenüberliegenden Seite befindet sich ebenfalls in axialer Richtung über die gesamte Länge eine Verjüngung 12 in Form einer Kerbe. Der Schaft der Bundbuchse 6 ist in X-Richtung kürzer, als das Langloch 5 lang ist, und die Bohrung der Bundbuchse 6 ist in Y-Richtung breiter als der Außendurchmesser des Schafts der Schraube 8.
Der Kotflügel 1 aus SMC hat einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Träger 2 aus Aluminium. Aufgrund der 0 bis 0,2 mm Überstand des Schafts der Bundbuchse 6 und des Langlochs 5, das länger als die Erstreckung der Bundbuchse 6 in X-Richtung ist, kann der Kotflügel 1 sich bei Temperaturschwankungen in X-Richtung relativ zum Träger 2 verlagern. Der dabei maximal mögliche Weg ergibt sich aus der Differenz der Länge des Langlochs 5 und der Erstreckung des Schafts der Bundbuchse 6 in X-Richtung. So kann vermieden werden, dass in dem Kotflügel 1 temperaturbedingt Spannungen entstehen können, die zu einer unerwünschten Verformung oder gar Zerstörung des Kotflügels 1 führen würden. Um sicherzustellen, dass die Verlagerung auch wirklich ungehindert erfolgen kann, besteht die Bundbuchse 6 aus einem Material, das gegenüber dem SMC des Kotflügels 1 gute Gleiteigenschaften aufweist.
Die Position der Bundbuchse 6 auf dem Träger 2 kann in Y-Richtung um den Differenzbetrag zwischen der Länge in Y-Richtung der Bohrung der Bundbuchse 6 und dem Außendurchmesser des Schafts der Schraube 8. Toleranzen des Kotflügels 1 oder der Position des Gewindeinserts 10 im Träger 1 können innerhalb dieses Differenzbetrages bei der Montage in Y-Richtung ausgeglichen werden. Dadurch kann das Sollmaß des Spaltes 3 zwischen dem Kotflügel 1 und der Motorhaube 4 auch bei Toleranzen relativ gut erreicht werden.
Zur Montage wird zunächst die Bundbuchse 6 in das Langloch 5 des Kotflügels 1 eingesteckt. Dazu lässt sich die Bundbuchse 6 aufgrund des Schlitzes 11 und der Verjüngung 12 etwas zusammendrücken und so leicht montieren. Dann wird die Schraube 8 durch die Bundbuchse 6 gesteckt und in das Gewindeinsert 10 eingeschraubt. Anschließend wird der Kotflügel 1 relativ zum Träger 2 in der Sollposition gehalten und die Schraube 8 fest angezogen. Die rechteckige Querschnittsform des Schafts der Bundbuchse 6 verhindert dabei, dass sich die Bundbuchse 6 im Langloch 5 mitdrehen kann.
Bei der beschriebenen ersten Anordnung liegt die Bundbuchse 6 nur mit einer kleinen Fläche auf dem Träger 2 auf, sodass es nachteiligerweise bei Unebenheiten der Auflagefläche des Trägers 1 leicht zu einem Verkippen der Bundbuchse 6 kommen kann. Dieses Verkippen ist bei der zweiten Anordnung praktisch nicht mehr möglich.
Die in den 3 und 4 gezeigte Bundbuchse 6 weist am dem Bund 7 gegenüberliegenden Ende einen Flansch 13 in Form eines weiteren Bundes auf. Form und Größe des Flansches 13 sind dabei so gewählt, dass der Flansch 13 in einer ausgerichteten Stellung noch durch das Langloch 5 passt. Der Schaft der Bundbuchse 6 weist ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt auf, bei dem allerdings nur zwei einander diagonal gegenüberliegende Ecken außen abgerundet sind.
Zur Montage wird zunächst der Flansch 13 der Bundbuchse 6 durch das Langloch 5 gesteckt. Anschließend wird die Bundbuchse 6 um 90° verdreht. Dies ist aufgrund der beiden abgerundeten und der beiden nicht abgerundeten Ecken nur in einer Richtung und auch nicht weiter als um 90° möglich. In der 4 ist eine um 45° verdrehte Zwischenstellung dargestellt. In der um 90° verdrehten Stellung ist die Bundbuchse 6 klemmend im Langloch 5 gehalten. Dadurch ist es denkbar, die Bundbuchsen 6 bereits beim Hersteller des Kotflügels 1 montieren zu lassen. Der Kotflügel würde dann als Vormontageeinheit geliefert werden.

Claims

Anordnung eines flächigen Kunststoffelementes (1) auf einem Träger (2), dessen Ausdehnungskoeffizient von dem des Kunststoffelementes (1) abweicht, wobei das Kunststoffelement (1) zur Befestigung auf dem Träger (2) ein Langloch (5) aufweist, in das eine Bundbuchse (6) passend eingesteckt ist, sodass die Bundbuchse (6) nur in einer Richtung im Langloch (5) verlagerbar ist, wobei die Bundbuchse (6) mit dem Bund (7) auf einer Seite des flächigen Kunststoffelementes (1) aufliegt und ihr Schaft minimal länger ist, als das Langloch (5) tief ist, und eine Schraube (8) in die Bundbuchse (6) von der Bundseite her eingesteckt ist, mit der die Bundbuchse (6) auf dem Träger (2) angeschraubt ist, wobei das Maß der Bohrung der Bundbuchse (6) größer ist, als der Außendurchmesser des Schafts der Schraube (8).
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundbuchse (6) quer zur Ausrichtung des Langlochs (5) in verschiedenen Positionen auf dem Träger (2) anschraubbar ist, da das Maß der Bohrung entsprechend größer ist, als der Außendurchmesser des Schafts der Schraube (8).
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundbuchse (6) aus einem Material ist, das gegenüber dem Kunststoffelement (1) gute Gleiteigenschaften aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Form des Schaftes der Bundbuchse (6) im Querschnitt außen eine nicht runde Form aufweist, sodass die Bundbuchse (6) im Langloch (5) verdrehsicher gehalten ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft der Bundbuchse (6) außen im Querschnitt eine rechteckige Form aufweist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken der rechteckigen Form zumindest teilweise abgerundet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundbuchse (6) zumindest einen Schlitz (11) und/oder eine Verjüngung (12) in axialer Richtung zumindest in der Mantelfläche des Schafts aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundbuchse (6) am dem Bund (7) gegenüberliegenden Ende einen Flansch (13) in Form eines Bundes aufweist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Form und Größe des Flansches (13) so gewählt sind, dass der Flansch (13) in einer ausgerichteten Stellung noch durch das Langloch (5) passt.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft der Bundbuchse (6) im Querschnitt rechteckig ist, wobei zwei diagonal einander gegenüberliegende Ecken so abgerundet sind, dass die Bundbuchse (6) im Langloch (5) gegenüber der Stellung, in der der Flansch (13) durch das Langloch (5) passt, um 90° in einer Richtung verdrehbar ist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundbuchse (6) in der um 90° verdrehten Stellung im Langloch (5) klemmend gehalten ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstoffelement (1) Teil einer Fahrzeugkarosserie ist.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement (1) ein Kotflügel ist.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach Anspruch 1, bestehend aus zumindest folgenden Schritten: – Einstecken der Bundbuchse (6) in das Langloch (5), – Einstecken der Schraube (8) in die Bundbuchse (6), – Ausrichten des Kunststoffelementes (1) zum Träger (2) und Bundbuchse (6) mit Schraube (8) am Träger (2) anschrauben.