DE102016212058A1

DE102016212058A1 - Bauteilverbindung

Info

Publication number: DE102016212058A1
Application number: DE102016212058.1A
Authority: DE
Inventors: Clemens Stefanziosa
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-01-04
Anticipated expiration: 2036-07-02
Also published as: DE102016212058B4

Abstract

Bauteilverbindung mit – einem ersten Bauteil (1), welches eine Oberfläche (1a) aufweist, von der eine Kugel (2) absteht, – einem zweiten Bauteil (4), – einem auf die Kugel (2) aufgeclipsten Clipelement (5), wodurch das zweite Bauteil (4) mit dem ersten Bauteil (1) verbunden ist, wobei das Clipelement (5) einen hülsenartigen ersten Abschnitt (5a) mit einem Inneren aufweist, in das im aufgeclipsten Zustand des Clipelements (5) die Kugel (2) hineinragt, wobei von einer Innenseite des hülsenartigen ersten Abschnitts (5a) mindestens ein aus einem ersten Material bestehendes Rastelement (5b, 5c) absteht, das in einen Hinterschnittbereich der Kugel, der sich zwischen einer Äquatorebene (6) der Kugel (2) und der Oberfläche (1a) des ersten Bauteils (1) befindet, ragt, wobei das Clipelement (5) einen zweiten Abschnitt (5d) aufweist, über den das Clipelement (5) mit dem zweiten Bauteil (4) verbunden, insbesondere formschlüssig verbunden, ist, wobei der zweite Abschnitt (5d) aus einem zweiten Material besteht, wobei das erste Material eine größere Härte und/oder einen größeren Elastizitätsmodul als das zweite Material aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauteilverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Bauteilverbindung ist aus der DE 10 2012 212 101 B3 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine weiterentwickelte Bauteilverbindung zu schaffen, die eine hohe Verbindungsfestigkeit und zudem schwingungs- und bzw. geräuschdämpfende Eigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Bauteilverbindung mit einem ersten Bauteil, welches eine Oberfläche aufweist, von der eine Kugel absteht. Der Begriff „Kugel“ ist in der vorliegenden Beschreibung sowie in den Patentansprüchen äußerst breit zu interpretieren und umfassend insbesondere auch kugelähnliche Elemente sowie Teile von Kugeln (Kugelkalotten) oder Teile von kugelähnlichen Elementen. Die Kugel kann unmittelbar auf das erste Bauteil aufgebracht werden, oder z. B. über ein Zwischenelement, wie z. B. ein stiftartiges Zwischenelement, so dass die Kugel einen gewissen Abstand von der Oberfläche des ersten Bauteils haben kann.
Die erfindungsgemäße Bauteilverbindung weist ferner ein zweites Bauteil auf, welches über ein Clipelement, das auf die Kugel aufgeclipst ist, mit dem ersten Bauteil verbunden ist. Das Clipelement weist einen hülsenarten ersten Abschnitt auf. Der hülsenartige erste Abschnitt weist ein Inneres auf, in welches die Kugel hineinragt, wenn das Clipelement auf die Kugel aufgeclipst ist.
Von einer Innenseite des hülsenartigen ersten Abschnitts des Clipelements steht mindestens ein Rastelement nach innen, insbesondere radial nach innen, ab. Das mindestens eine Rastelement besteht aus einem ersten Material.
Wenn das Clipelement auf die Kugel aufgeclipst ist, ragt das Rastelement in einen Hinterschnittbereich der Kugel. Unter dem Begriff „Hinterschnittbereich“ ist ein Bereich zwischen einer Äquatorebene der Kugel und der Oberfläche des ersten Bauteils zu verstehen. Da das Rastelement in diesen Hinterschnittbereich ragt, ergibt sich zwischen dem Rastelement und somit zwischen dem Clipelement und der Kugel ein Formschluss, der sich einer „Abziehkraft“, welche auf das Clipelement ausgeübt wird und das Clipelement von der Kugel abziehen will, widersetzt.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Clipelement einen zweiten Abschnitt aufweist, über den das Clipelement mit dem zweiten Bauteil verbunden ist. Über den zweiten Abschnitt kann das Clipelement insbesondere formschlüssig mit dem zweiten Bauteil verbunden sein.
Gemäß der Erfindung besteht ein wesentliches Merkmal darin, dass der zweite Abschnitt aus einem sich von dem ersten Material unterscheidenden zweiten Material besteht. Das erste Material weist in Bezug auf das zweite Material eine größere Härte und/oder einen größeren Elastizitätsmodul auf. Das Rastelement, welches aus dem ersten Material mit der größeren Härte bzw. dem größeren Elastizitätsmodul besteht, stellt somit sicher, dass es sich im Vergleich zu dem zweiten Material nur relativ schwer verformen lässt, wodurch sehr hohe Abzugskräfte erreicht werden.
Der aus dem zweiten Material bestehende zweite Abschnitt verbindet das Clipelement mit dem zweiten Bauteil. Dieser zweite Abschnitt weist erfindungsgemäß eine vergleichsweise geringere Härte und/oder einen geringeren Elastizitätsmodul auf, wodurch eine gewisse Dämpfungswirkung zwischen dem Clipelement und dem zweiten Bauteil erreicht wird. Insgesamt lässt sich dadurch eine relativ gute Schwingungsentkoppelung des ersten Bauteils in Bezug auf das zweite Bauteil bzw. des zweiten Bauteils in Bezug auf das Clipelement erreichen, wodurch insbesondere akustische Schwingungen deutlich verringert werden können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der zweite Abschnitt auf einer radialen Außenseite des hülsenartigen ersten Abschnitts um den hülsenartigen ersten Abschnitt herum. Der zweite Abschnitt kann insbesondere aus Kunststoff bestehen und z. B. durch Spritzgießen an den hülsenartigen ersten Abschnitt angespritzt worden sein.
Gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der hülsenartige erste Abschnitt und das mindestens eine Rastelement, welches von dem hülsenartigen ersten Abschnitt absteht, integral miteinander verbunden sind. Der hülsenartige erste Abschnitt und das mindestens eine Rastelement können also insbesondere aus demselben Material bestehen.
Selbstverständlich können in Umfangsrichtung des hülsenartigen ersten Abschnitts mehrere derartige Rastelemente in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sein, wodurch sich ein noch wesentlich besserer Formschluss als mit nur einem Rastelement erreicht werden kann und dementsprechend wesentlich höhere Abzugskräfte erreicht werden können.
Der hülsenartige erste Abschnitt bzw. das erste Material, aus dem dieser hergestellt ist, kann z. B. Metall oder Kunststoff sein. Wesentlich ist, dass das mindestens eine Rastelement zumindest eine gewisse Mindestelastizität aufweist, so dass der hülsenartige Abschnitt mit dem mindestens einen Rastelement auf die Kugel aufgeclipst werden kann.
Im noch nicht aufgeclipsten Zustand hat die Kugel also ein gewisses „Mindestübermaß“. Beim Aufclipsen verformt sich das mindestens eine Rastelement geringfügig und schnappt bei „Überdrücken“ des Kugeläquators in den Hinterschnittbereich der Kugel hinein, wodurch sich ein Formschluss zwischen dem Clipelement und der Kugel ergibt.
Wie oben bereits angedeutet, kann es sich bei dem Clipelement um ein Spritzgussteil handeln, wobei dann zumindest der zweite (äußere) Abschnitt oder der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Clipelements durch Spritzgießen hergestellt worden sind. Sofern es sich bei dem ersten Abschnitt um ein Metallteil handelt, kann der zweite Abschnitt einfach an den ersten Abschnitt angespritzt werden.
Sofern beide Abschnitte des Clipelements aus Kunststoff bestehen, können diese in einem geeigneten, z. B. mit Schiebern ausgestatteten Spritzgusswerkzeug nacheinander gespritzt werden.
Der erste und der zweite Abschnitt weisen jeweils eine der Oberfläche des ersten Bauteils und somit dem ersten Bauteil zugewandte Stirnseite auf. Die Stirnseite des ersten Abschnitts wird als erste Stirnseite und die Stirnseite des zweiten Abschnitts wird als zweite Stirnseite bezeichnet. Es kann vorgesehen sein, dass, wenn das Clipelement noch nicht auf die Kugel aufgeclipst ist oder auch wenn das Clipelement auf die Kugel aufgeclipst ist, die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite in ein und derselben Ebene liegen.
Dies muss aber nicht so sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass, wenn das Clipelement noch nicht auf Kugel aufgeclipst ist, die zweite Stirnseite in Richtung des ersten Bauteils in Bezug auf die erste Stirnseite (zumindest geringfügig) vorsteht. Insbesondere kann vorgehen sein, dass die zweite Stirnseite soweit über die erste Stirnseite vorsteht, dass, um das mindestens eine Rastelement nach dem Überdrücken des Äquators der Kugel in den Hinterschnittbereich der Kugel zu bringen, der zweite Abschnitt im Bereich der zweiten Stirnseite zumindest etwas komprimiert werden muss. Dadurch kann erreicht werden, dass das Clipelement spielfrei auf die Kugel aufclipbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung liegt im aufgeclipsten Zustand die erste Stirnseite an der Oberfläche des ersten Bauteils an.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das zweite Bauteil ein Durchgangsloch aufweist, durch das sich die von dem ersten Bauteil abstehende Kugel und/oder das Clipelement hindurch erstreckt. Das zweite Bauteil kann insbesondere formschlüssig an dem Clipelement befestigt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt des Clipelements eine Ausnehmung aufweist, in die das zweite Bauteil formschlüssig eingerastet ist. Die Ausnehmung kann beispielsweise durch eine außen am Clipelement bzw. an dem zweiten Abschnitt des Clipelements umlaufende Nut gebildet sein.
Für die Erfindung gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Bei dem ersten und/oder dem zweiten Bauteil kann es sich beispielsweise um ein Blechbauteil, insbesondere um ein Stahl- oder Aluminiumblechbauteil, insbesondere um ein Fahrzeugkarosseriebauteil handeln. Alternativ dazu kann es sich bei dem ersten und/oder dem zweiten Bauteil auch um ein Kunststoffbauteil, insbesondere um ein faserverstärktes Kunststoffbauteil, insbesondere um ein kohlefaserverstärktes Kunststoffbauteil handeln.
Die Kugel kann z. B. auf erste Bauteil aufgeschweißt oder in anderer Weise mit dem ersten Bauteil verbunden sein.
Bei dem Material des ersten Abschnitts des Clipelements kann es sich beispielsweise um einen thermoplastischen Kunststoff, wie z. B. um ein Polyamid oder Polypropylen handeln. Bei dem Material des zweiten Abschnitts des Clipelements kann es sich beispielsweise um ein Elastomer handeln.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Bauteil mit einer aufgeschweißten Kugel;
2 eine Bauteilverbindung gemäß der Erfindung;
3 eine Variante des in 2 gezeigten Clipelements.
1 zeigt ein erstes Bauteil 1, bei dem es sich beispielsweise um ein Stahl- oder Aluminiumblechbauteil handeln kann. Von dem ersten Bauteil 1 steht eine Kugel 2 ab. Die Kugel 2 ist hier auf eine Oberfläche 1a des ersten Bauteils 1 aufgeschweißt. Die Kugel 2 kann beispielsweise über eine umlaufende Schweißnaht 3 mit dem ersten Bauteil 1 verbunden sein. Die Schweißnaht 3 kann z. B. durch Laserstrahlschweißen, insbesondere durch gepulstes Laserstrahlschweißen, hergestellt werden.
2 zeigt eine Bauteilverbindung bestehend aus dem ersten Bauteil 1, von dem die Kugel 2 absteht und einem zweiten Bauteil 4, das über ein Clipelement 5 an der von dem ersten Bauteil 1 abstehenden Kugel festgeclipst ist. Das Clipelement 5 weist einen hülsenartigen ersten bzw. inneren Abschnitt 5a auf, von dem radial nach innen in Umfangsrichtung verteilt mehrere Rastelemente 5b, 5c abstehen.
Die Rastelemente 5b, 5c ragen in einen Hinterschnittbereich der Kugel 2. Als Hinterschnittbereich der Kugel 2 wird der Bereich zwischen einer Äquatorebene 6 der Kugel 2 und der Oberseite 1a des ersten Bauteils 1 bezeichnet. Da die Rastelemente 5b, 5c in den Hinterschnittbereich ragen, ergibt sich zwischen dem Clipelement 5 und der Kugel 2 ein Formschluss (vgl. 2). Beim Aufdrücken bzw. Aufclipsen des Clipelements 5 müssen sich die Rastelemente 5b, 5c zumindest soweit elastisch verformen können, dass die Äquatorebene 6 der Kugel 2 „überdrückt“ werden kann. Nach Überdrücken der Äquatorebene 6 schnappen die Rastelemente 5b, 5c in den Hinterschnittbereich, wodurch sich der in 2 gezeigte Formschluss zwischen dem Clipelement 5 und der Kugel 2 ergibt.
Der erste Abschnitt 5a des Clipelements 5 kann z. B. aus einem relativ harten und festen Kunststoffmaterial, wie z. B. aus einem Polyamid oder aus Polypropylen, bestehen. Außen an den ersten Abschnitt 5a ist ein zweiter Abschnitt 5d angespritzt. Das Material des zweiten Abschnitts 5d weist im Vergleich zu dem Material des ersten Abschnitts 5a eine geringere Härte und/oder einen geringeren Elastizitätsmodul auf.
Wie aus 2 ersichtlich ist, weist der zweite Abschnitt 5d an seiner Außenseite eine umlaufende Nut 5e auf, in die formschlüssig das zweite Bauteil 4 eingreift. Das zweite Bauteil 4 weist dementsprechend ein Durchgangsloch auf, durch das sich die Kugel 2 und das Clipelement 5 hindurch erstrecken.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel liegen Stirnseiten des ersten Abschnitts 5a und des zweiten Abschnitts 5d unmittelbar auf der Oberfläche 1a des ersten Bauteils auf. Die Stirnseiten der beiden Abschnitt 5a, 5d liegen somit in ein und derselben Ebene, nämlich in der Ebene der Oberseite 1a des ersten Bauteils 1.
3 zeigt ein Clipelement 5 in vergrößerter Darstellung im nicht aufgeclipsten Zustand. Bei diesem Clipelement 5 steht eine Stirnseite 5f des zweiten Abschnitts 5d in Bezug auf eine Stirnseite 5g des ersten Abschnitts 5a zumindest ein Stück weit, nämlich um die Länge s, vor. Wenn das in 3 gezeigte Clipelement 5 auf die Kugel 2 aufgeclipst wird, kommt also zunächst oder ausschließlich die Stirnseite 5f zur Anlage an der Oberseite 1a des ersten Bauteils 1. Je nach Dimensionierung der Strecke s kann für ein Aufclipsen des in 3 gezeigten Clipelements 5 erforderlich sein, dass der zweite Abschnitt 5d im Bereich der Stirnseite 5f zumindest ein Stück weit komprimiert wird, um die Rastelemente 5b, 5c in den Hinterschnittbereich der Kugel zu bringen. Dadurch kann ein spielfreier formschlüssiger Sitz des Clipelements 5 erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012212101 B3 [0002]

Claims

Bauteilverbindung mit – einem ersten Bauteil (1), welches eine Oberfläche (1a) aufweist, von der eine Kugel (2) absteht, – einem zweiten Bauteil (4), – einem auf die Kugel (2) aufgeclipsten Clipelement (5), wodurch das zweite Bauteil (4) mit dem ersten Bauteil (1) verbunden ist, wobei das Clipelement (5) einen hülsenartigen ersten Abschnitt (5a) mit einem Inneren aufweist, in das im aufgeclipsten Zustand des Clipelements (5) die Kugel (2) hineinragt, wobei von einer Innenseite des hülsenartigen ersten Abschnitts (5a) mindestens ein aus einem ersten Material bestehendes Rastelement (5b, 5c) absteht, das in einen Hinterschnittbereich der Kugel, der sich zwischen einer Äquatorebene (6) der Kugel (2) und der Oberfläche (1a) des ersten Bauteils (1) befindet, ragt, dadurch gekennzeichnet, dass das Clipelement (5) einen zweiten Abschnitt (5d) aufweist, über den das Clipelement (5) mit dem zweiten Bauteil (4) verbunden, insbesondere formschlüssig verbunden, ist, wobei der zweite Abschnitt (5d) aus einem zweiten Material besteht, wobei das erste Material eine größere Härte und/oder einen größeren Elastizitätsmodul als das zweite Material aufweist.
Bauteilverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Abschnitt (5d) auf einer radialen Außenseite des hülsenartigen ersten Abschnitts (5a) um den hülsenartigen ersten Abschnitt (5a) herum erstreckt.
Bauteilverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige erste Abschnitt (5a) und das mindestens eine Rastelement (5b, 5c) aus dem ersten Material bestehen.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material aus Metall besteht.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material aus Kunststoff besteht.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material aus einem Kunststoff besteht.
Bauteilverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Clipelement (5) ein Spritzgussteil ist, wobei zumindest der zweite Abschnitt (5d) oder der erste Abschnitt (5a) und der zweite Abschnitt (5d) durch Spritzgießen hergestellt worden sind.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige erste Abschnitt (5a) eine dem ersten Bauteil (1) zugewandte erste Stirnseite (5g) und der zweite Abschnitt (5d) eine dem ersten Bauteil (1) zugewandte zweite Stirnseite (5f) aufweist, wobei die erste und die zweite Stirnseite (5f, 5g) in einer Ebene liegen.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenartige erste Abschnitt (5a) eine dem ersten Bauteil (1) zugewandte erste Stirnseite (5g) und der zweite Abschnitt (5d) eine dem ersten Bauteil (1) zugewandte zweite Stirnseite (5f) aufweist, wobei, in einem Zustand, in dem das Clipelement (5) noch nicht auf die Kugel (2) aufgeclipst ist, die zweite Stirnseite (5f) in Richtung des ersten Bauteils (1) in Bezug auf die erste Stirnseite (5g) um eine vorgegebene Strecke (s) vorsteht.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im aufgeclipsten Zustand des Clipelements (5) die erste Stirnseite (5g) und/oder die zweite Stirnseite (5f) an der Oberfläche (1a) des ersten Bauteils anliegt.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (4) ein Durchgangsloch aufweist, durch das sich die Kugel (2) und/oder das Clipelement (5) hindurch erstreckt.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (5d) des Clipelements (5) eine Ausnehmung (5e) aufweist, in die das zweite Bauteil (4) formschlüssig eingerastet ist.
Bauteilverbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5e) eine umlaufende Nut ist.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (2) auf das erste Bauteil (1) aufgeschweißt ist.