Anschlusselement

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Bauteils an einem aus einem Faserverbundwerkstoff bestehenden Anschlusselement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem im Wesentli- chen rohrförmigen Grundkörper und mit radial abstehenden Flügeln, mittels derer der Grundkörper in einem an dem Anschlusselement ausgebildeten Schlüsselloch nach Art einer Bajonettverbindung festleg bar ist.

Da im Fahrzeugbau vermehrt Faserverbundmaterialien als Leichtbauwerkstoff zum Einsatz kommen, werden Befestigungsanordnungen benötigt, die zur lösbaren Befestigung von anderen Bauteilen an den Faserverbundbauteilen dienen können. Aufgrund der schlecht möglichen Klemmung des Faserverbundmaterials, ist es aber nur bedingt möglich, klassisch in das Faserverbundbauteil zu verschrauben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diesen Anforderungen gerecht wird. Diese Aufgabe wird bei einer Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Bauteils an einem aus einem Faserverbundwerkstoff bestehenden Anschlusselement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörper und mit radial abstehenden Flügeln, mittels derer der Grundkörper in einem an dem Anschlusselement ausgebildeten Schlüsselloch nach Art einer Bajonettverbindung festlegbar ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in den Grundkörper ein Gewindeelement eingesetzt ist. Infoige der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung wird die klassische Verschraubungsmöglichkeit Im Faserverbundmaterial bereitgestellt. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung besteht das Gewindeelement aus einem in den Grundkörper eingesetzten, insbesondere eingegossenen Metall- einsatz. Diese Ausführungsform verbindet einerseits Leichtigkeit und andererseits Stabilität der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Gewindeelement eine Bohrung auf, in der ein Innengewinde angeordnet ist, in das eine das zu be~ festigende Bauteil durchsetzende Schraube einschraubbar ist. Diese Ausführungsform ist dann besonders vorteilhaft, wenn das anzuschließende Bauteil mittels einer Schraube mit dem Anschlusselement verbunden werden soll.

Alternativ kann das Gewindeelement einen vorstehenden Zapfen aufweisen, auf dem ein Außengewinde angeordnet ist, auf das eine Mutter aufschraubbar ist. Diese Variante eignet sich besonders dann, wenn das anzuschließende Bauteil mittels einer Mutter mit dem Anschlusselemerrt verbunden werden soll.

Alternativ kann das Gewinieelement auch aus einem in den Grundkörper ein- gesetzten Kunststoffeinsatz bestehen. Bevorzugt sind dabei das Gewinde- eiement und der Grundkörp , - ;. »stückig ausgebildet.

In diesem Fall Ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass das Gewindeelement eine Bohrung aufweist, in die eine das zu befestigende Bauteil durchsetzende, selbstfurchende Schraube einschraubbar ist. Die Schraube kann dabei aus Metall oder Kunststoff bestehen. Insbesondere dann, wenn eine leichte Befestigungsanordnung erforderlich ist, kann gem ß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Grundkörper aus Kurtstetoff bestehen, Die Flügel können gemäß einer ersten Ausführungsform einstückig mit dem Gewindeelement ausgebildet sein. Alternativ können sich auch einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet sein.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgesfaltung weisen die Flügel in Draufsicht eine rautenartige oder ovale Form auf. Diese Formgebung ermöglicht eine werkstoffgerechte Ausführung des Schlüsselloches in dem Faserverbundmaterial, de die Fasern bei der Herstellung des Anschlusselements im Formwerkzeug im Bereich des Schlüsselloches verdrängt und zerstörungsfrei um dieses herum geführt werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Fasern sich im Wesentlichen in eine Richtung einer Hauptachse bzw. einer langen Achse des Schlüssellochs erstecken.

Um eine dichte Verbindungsstelle zu ermöglichen und um Dickentoleranzen im Faserverbundwerkstoff ausgleichen zu können, weist der Grundkörper ge- mli einer vorteilhaften Weiterbildung eine teilerartige Auflage auf, an deren zu dem Aufnahme*lem«nt gerichteten Oberfläche ein sich ausdehnendes, klebendes Dichtelement angeordnet ist.

Das Dichtelement ist vorteiihatterweise als vorzugsweise doppelseitiges Kle- bebend oder als Schaum ausgebildet. Ferner kann es bei einem Kontakt mit Luft oder Wärme vorzugsweise eine physikalische oder chemische Reaktion ausführen, welche zu einer Expansion des Dichtelementes führt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteil« der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung, Figur 2 die Verfahrensschritte, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen

Befestigungsanordnung erforderlich sind,

Figur 3 einen Schnitt durch die erste Ausführungsform gemäß Figur 1 ,

Figur 4 eine zweite Ausführungsfonn der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung,

Figur 5 eine dritte Ausführungeform der erfindungsgemäßen Befestigung sanordnung,

Figur 6 eine vierte Ausführungsfonn der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung,

Figur 7 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigung sanordnung,

Figur 8 eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung,

Figur 8 eine siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befesti- gungsanordnurvg,

Figur 10 eine achte Ausführungsform der erfindungsgemaßen Befestigungsanordnung,

Figur 11 eine neunte Ausführungsform der erfindungsgemaßen Befestigungsanordnung,

Figur 12 eine zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung, Figur 13 den sich infolge der fasergerechten Form des Bajonetteiementes einstellenden Faserverlauf in dem Anschlusselement,

Figur 14 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Befestigungsanord- nung, bei welcher das Dichtelement noch nicht expandiert ist, und

Figur 15 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung mit expandiertem Dichtelement. In den Figuren sind nur die hier interessierenden Teile der Befestigungsanordnung dargestellt, alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halbe weggelassen, in Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung dargestellt.

Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung weist einen Im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörper 1 auf, an dem eine im Wesentlichen tellerartige Auflage 2 angeordnet ist. Die Auflage 2 stützt sich über Rippen 3 an dem Grundkörper 1 ab. in dem Grundkörper 1 ist ein Gewindeelement 4 gelagert, das im Wesentlichen stabförmig ausgebildet ist und zwei in entgegengesetzten Richtungen radial von dem Gewindeelement 4 abstehende Flügel 5 aufweist.

An dem Grundkörper 1 bzw. an der tellerartigen Auflage 2 sind zwei elastische Rastnasen 1a angeordnet, welche in Ausnehmungen 2a des Dichtelementes 6 liegen und über dieses überstehen. Die Rastnasen 1a und die Ausnehmungen 2a sind beispielsweise um 90° zu den Flügeln 5 des Gewindeelementes 4 verdreht und dienen zur Positionierung und Sicherung gegen Demontage des Grundkörpers 1, Der Grundkörper 1 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid, in den das vorzugsweise aus Metall, insbesondere V4-Stahl bestehende Gewindeelement 4 eingesetzt, insbesondere eingegossen ist. Auf der zu den Flügeln 5 gerichteten Oberseite der tellerartigen Auflege 2 ist ein Dichtelement 8 angeordnet, das vorzugsweise bei einem Kontakt mit Luft oder Wärmt mm physikalische oder Ohemische Reaktion aueführt und sich dabei ausdehnt. Bei dem Dichtelement 6 kann es sich um ein doppelseitiges Struktur-Klebeband, einen Schaum, einen Strukturschaum o, dg], handeln.

In Figur 2 sind die Verfahrensschritte, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung erforderlich sind, schematisch dargestellt. Das aus Metall bestehende Gewindeelement 5 wird mit dem Grundkörper 1 umspritzt, anschließend wird das Dichtelement 6, beispielsweise im 2- Komponenten-Spritzguse, auf die Auflage 2 aufgebracht.

Bei der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung ist das Gewindeeiement 4 mit einer Bohrung 7 versehen, in welcher ein Innengewinde angeordnet ist, in das eine Schraube 8 ein- geschraubt werden kann. in Figur 3 ist die in Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigte Befestigungsanordnung in einem Längsschnitt dargestellt. Man erkennt den Grundkörper 1 mit der Auflage 2, den Rippen 3, das Gewindeelement 4, die Flügel 5, das Dichtelement 6, die Bohrung 7 und die Schraube 8. Außerdem ist dort ein aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere Kohtenstofffaserver- bundwerkstoff bestehendes Anschlusselement 9 zu sehen, das mit einem Schlüsselloch 10 und mit beispielsweise um 90° dazu versetzten Ausnehmungen (Figur 13 bis 15) versehen ist, in welche» die Flügel 5 bzw. die Rastnasen 1a zu liegen kommen, wenn der Grundkörper 1 nach Art einer Bajonettverbindung an dem Anschlusselement 9 befestigt wird. Aufgrund dieser Anordnung kann der Grundkörper 1 mit einer Vierteldrehung an dem Anschlusselement 9 festgelegt werden, wobei die elastischen Rastnasen 1a aufgrund einer Biege- beweg ung mit einem hörbaren Klicken einrasten und so mit einer akustischen Rückmeldung eine lagerichtige Positionierung anzeigen.

Die Form der Rastnasen 1a kann - wie auch das Schlüsselloch 10 - ebenfalls rautenförmig oder oval sein. Die Rastnasen 1a können auch um 45° zu den Flügeln 5 versetzt sein, wenn beispielsweise eine Verrastung nach einer Achteldrehung gewünscht wird. Auch jeder andere Winkel ist denkbar.

An der so an dem Anschlusselement 9 befestigten Bofestkjungsanordnung kann dann ein weiteres Bauteil 11 befestigt werden, Indem die Schraube 8 durch ein Loch in dem Bauteil 11 gesteckt und in das Innengewinde dos Gewindeelementes 4 eingeschraubt wird. Dieser Zustand ist in Figur 3 gezeigt.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, welche sich von der Ausführung s- form nach Figur 3 dadurch unterscheidet, dass diese Befestigungsanordnung nur eiivi einseitige Zugänglichkeit gewährleistet, während die Befestigungsanordnung gemäß Figur 3 eine zweiseitige Zugänglichkeit ermöglicht.

Figur 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befesti- gungsanordnung. Bei dieser Ausführungsform ist in dem Gewindeelement 4 keine Bohrung 7 mit Innengewinde vorgesehen, vielmehr ist an dem Gewindeelement 4 ein vorstehender Zapfen 12 angeordnet, der mit einem Außengewinde versehen ist. Dieser Zapfen 12 kann in das in dem Bauteil 11 befindlich© Loch gesteckt werden. Anschließend kann das Bauteil 11 mit einer nicht dargestellten Mutter gesichert werden.

Die in Figur 6 dargestellte vierte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform, ermöglicht aber nur eine einseitige Zugänglichkeit, während die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform eine zweiseitige Zugänglichkeit ermöglicht.

In Figur 7 ist eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung gezeigt, bei der die Flügel 5 nicht wie in den zuvor beschrie- benen Ausführungsbeispielen an dem Gewindeelement 4, sondern an dem

Grundkörper 1 angeordnet sind. Somit sind Grundkörper 1 und Flügel 5 einstückig ausgebildet und bestehen aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Polyamid.

Auch bei dieser Ausführungsform erkennt man den Grundkörper i mit der Auflage 2, den Rippen 3, das Gewindeelement 4, die an dem Grundkörper 1 angeordneten Flügel 5, das Dichtelement 6, die Bohrung 7 und die Schraube 8. in der Bohrung 7 ist wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispie- len ein Innengewinde angeordnet, in das eine Schraube 8 eingeschraubt werden kann.

Der Grundkörper 1 besteht auch bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid, in den das vorzugsweise aus Metall, insbesondere V4-Stahl bestehende Gewindeelement 4 eingesetzt, insbesondere eingegossen ist.

Unabhängig davon, ob die Flügel 5 an dem Gewindeelement 4 oder an dem Grundkörper 1 angeordnet sind, kann an der zu der Auflage 2 gerichteten Un- terseite der Flügel 5 eine Einfühnschräge ausgebildet sein, welche die bei einer Bajonettverbindung notwendige Verdrehung des Grundkörpers 1 um beispielsweise 90° erleichtert.

Die in Figur 8 dargestellte sechste Ausführungsform entspricht im Wesentli- chen der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform, ermöglicht aber nur eine einseitige Zuging lichtet, während die in Figur 7 dargestellte Ausführungsform eine zweiseitige Zugängltehkeit ermöglicht.

Figur 9 zeigt eine siebte Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausfüh- rungsform nach Figur 7 entspricht mit dem einzigen Unterschied, dass gemäß Figur 7 das Gewindeelement 4 die Bohrung 7 mit dem Innengewinde aufweist, während das Gewindeelement 4 gemäß Figur 9 mit dem Zapfen 12 versehen ist, auf den eine nicht dargestellte Mutter aufgeschraubt werden kann. Figur 10 zeigt eine achte Ausführungsform, weiche sich von der Ausführungsform nach Figur 9 dadurch unterscheidet, dass diese Befestig unflsanordnung nur eine einseitig» ZugängJfehkeit gewährleistet, wahrend die Befestigungsan- Ordnung gemäß Figur 9 eine zweiseitige Zugänglich keit ermöglicht.

Figur 11 zeigt eine neunte Ausführungsform, die im Wesentlichen der Ausführungsform nach Figur 3 entspricht mit dem einzigen Unterschied, dass gemäß. Figur 3 das gesamte Gewindeelement 4 aus Metall besteht, während es ge- maß Figur 1 vollständig aus Kunststoff besteht und einstückig mit dem Grundkörper 1 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsvariante wird eine selbstfurchende Schraube 8 verwendet _» welche beim Einschrauben ein Gewinde in das aus Kunststoff bestehenden Gewindeelement 4 schneidet. Dabei kann die Schraube 8 aus Metall oder auch aus Kunststoff bestehen.

Figur 12 zeigt eine zehnte Ausführungsform, welche sich von der Ausführungsform nach Figur 11 dadurch unterscheidet, dass diese Befestigungsanordnung nur eine einseitige Zugänglichkeit gewährleistet, während die Befestigungsanordnung gemäß Figur 11 eine zweiseitige ZugänglichkeH ermöglicht.

Aus Figur 13 ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Flügel 5 und die daraus folgende werkstoffgerechte Formgebung des Schlüsselloches 10 zu erkennen. Da die beiden Flügel 5 in der Draufsicht die Form einer Raute oder eines Ovals haben, kann das Schlüsselloch 11 durch Werkstoffverdrängung hergestellt werden, wodurch die Fasern 13 ohne Unterbrechung um das Schlüsselloch 10 herum geführt werden können, wie in Figur 13 zu sehen ist.

In den Figuren 14 und 15 ist die Wirkungsweise des bei der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung verwendeten Dichtelementes 6 zu erkennen.

In Figur 14 besteht zwischen dem Dichtelement 6 und dem Anschlusselement 9 ein Spalt 14, der beispielsweise durch Bauteiltole ranzen hervorgerufen sein kann. Um diesen auszugleichen ist das Dichtelement 6 vorgesehen. Das Dichteiement 6 kann als doppelseitiges Klebeband, als Schaum, als Strukturschaum o. dgl. ausgebildet sein und bei einem Kontakt mit Luft oder Wirme eine physikalische oder chemische Reaktion in Form einer Ausdeh- nung ausführen. Wird daher das in Figur 14 noch in seinem ursprünglichen Zustand befindliche Dichteiement 6 mit Luft oder Wärme beaufschlagt, kommt es EU der beschriebenen chemischen oder physikalischen Reaktion, bei der sich das Dichteiement 6 ausdehnt, bis es dichtend an dem Anschiusselement 9 anliegt und so das Anschlusselement 9 einseitig abdichtet. Dieser Zustand ist in Figur 15 dargestellt. Da durch das Dichtelement 6 auch eine Verklebung mit dem Anschlusselement 9 stattfindet, kann die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung nicht nur Zug- und Druckkräfte, sondern auch Momente übertragen. Das Dichtelement weist darüber hinaus eine gewisse Steifigkeit auf, um nach dem Expandieren neben der Dichtfunktion auch mechanische Lasten vom Anschiusselement 9 auf das Gewindeetement 4 bzw. den Grundkörper 1 zu übertragen.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

Bezugszelchonlista

1 Grundkörper

1a Rastnasen

2 Auflage

2a Ausnehmungen

3 Rippen

4 Gewindeelement

5 Flügel

6 Dichtelement

7 Bohrung

8 Seh raube

9 Anschlusselement

10 Schlüsselloch

11 Bauteil

12 Zapfen

13 Faser

14 Spalt