DE102012222640A1

DE102012222640A1 - Schraubverbund

Info

Publication number: DE102012222640A1
Application number: DE102012222640.0A
Authority: DE
Inventors: Robert Dünisch; Helmut Gottmann; Peter Hirsch; Thomas Klawunn; Benjamin Koch; Dieter Rapp; Norbert Wendland
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-06-12
Also published as: US9670946B2; EP2928760B1; CN104684795A; WO2014090562A1; CN104684795B; US20150275944A1; EP2928760A1

Abstract

Bei einem Schraubverbund, bestehend aus mindestens einem vorgelochten, oberen und einem ungelochten, unteren Bauteil (3, 1), einer zwischen diesen angeordneten Zwischenschicht (2) sowie mehreren, jeweils über ein Vorloch (4) im oberen Bauteil (3) eingeführten und unter Zwischenlage der Zwischenschicht mit dem ungelochten Bauteil (1) verschraubten, selbstbohrenden Befestigungsschrauben (7), wird das beim Eindrehen der Befestigungsschrauben noch unausgehärtete Zwischenschichtmaterial erfindungsgemäß auf fertigungstechnisch einfache Weise dadurch an einem Ausfließen zur oberen Bauteilfläche (5) wirksam gehindert, dass die Vorlöcher (4) im oberen Bauteil (3) als durch einen dünnwandigen Steg (6) verschlossene Sacklöcher ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubverbund, bestehend aus mindestens einem vorgelochten, oberen und einem ungelochten, unteren Bauteil, einer zwischen diesen angeordneten Zwischenschicht sowie mehreren, jeweils über ein Vorloch im oberen Bauteil eingeführten und unter Zwischenlage der Zwischenschicht mit dem ungelochten Bauteil verschraubten Befestigungsschrauben, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 2 311 713 A1 ist ein derartiger Schraubverbund für Kraftfahrzeug-Karosserieteile bekannt, bei welchem ein äußerer, vorgelochter Stahlflansch über selbstschneidende, von Seiten der Vorlöcher im Stahlflansch eingeführte Befestigungsschrauben und eine Klebst1offschicht mit einem innenliegenden Aluminiumrohr lastfest verbunden wird. Dabei werden die Befestigungsschrauben aus Fertigungsgründen häufig im noch unausgehärteten Zustand der Klebstoffschicht festgezogen, mit der Folge, dass sich das Klebstoffmaterial unkontrolliert verlagern kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schraubverbund der beanspruchten Art so auszubilden, dass störende Materialbewegungen der beim Festziehen der Verschraubungen unausgehärteten Zwischen-, also insbesondere Klebstoffschicht auf baulich einfache Weise unterbunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Schraubverbund gelöst.
Erfindungsgemäß wird das Vorloch durch den dünnwandigen Vorlochsteg in Verbindung mit der den Vorlochsteg durchbohrenden Befestigungsschraube auf fertigungstechnisch einfache Weise sicher verschlossen und so wirksam verhindert, dass das Zwischenschichtmaterial aus dem Vorloch austritt und dann Materialpartikel von der sich drehenden Befestigungsschraube nach außen auf die Bauteiloberfläche oder in die Umgebung weggeschleudert werden können, aber dennoch sichergestellt, dass das Eindrehmoment und die Bohrlänge der selbstbohrenden Befestigungsschraube unabhängig von der Wandstärke des schraubkopfseitigen, oberen Bauteils nahezu unverändert innerhalb der durch die Verschraubung mit dem ungelochten, unteren Bauteil vorgegebenen Grenzen verbleiben.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Vorlochsteg an einer von der zwischenschichtseitigen Bauteilfläche entfernten Stelle des Vorlochs angeordnet, wodurch eine durch den Vorlochsteg nach außen begrenzte Ausgleichskammer entsteht, in die überschüssiges Zwischenschicht-, nämlich insbesondere Klebstoffmaterial, beim Eindrehen der Befestigungsschraube zwängungsfrei ausweichen kann.
Im Hinblick auf eine weitere fertigungstechnische Vereinfachung ist das vorgelochte Bauteil zweckmäßigerweise ein Gussteil, vorzugsweise aus Aluminium, so dass der Vorlochsteg ohne nachträgliche spanende Bearbeitung gleich beim Gussvorgang am Bauteil mitangeformt werden kann.
Aus Gründen einer hochfesten und zugleich spänefreien Verschraubung schließlich empfiehlt es sich, als selbstbohrende Befestigungsschrauben Fließlochschrauben zu verwenden.
Die Erfindung wird nunmehr anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung naher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1a, b ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubverbunds vor (a) und nach (b) der Fertigstellung;
2 eine der 1a entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einer werkstoffmäßig anderen Bauteilkombination und einem etwa in der Vorlochmitte positionierten Vorlochsteg; und
3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem nochmals unterschiedlich positionierten Vorlochsteg und einer wiederum anderen Werkstoffkombination des Bauteilverbunds.
Der in 1 gezeigte Schraubverbund besteht aus einem ungelochten, unteren Stahlblech 1, einer auf dieses aufgebrachten Klebstoff-Zwischenschicht 2 und einem vorgelochten, oberen Bauteil 3 in Form eines Aluminium-Gussteils, dessen Vorlöcher 4 als Sacklöcher ausgebildet und auf Seiten der äußeren Bauteiloberfläche 5 durch einen dünnwandigen Vorlochsteg 6 verschlossen sind. Bei der Herstellung des Bauteils 3 werden die Vorlöcher 4 einschließlich der Vorlochstege 6 in der Gussform mitgeformt.
Verschraubt wird der zuvor (durch eine nicht gezeigte Spannvorrichtung) zusammengespannte Mehrschichtstapel 1, 2, 3 mit Hilfe von Fließlochschrauben 7, welche über den Vorlochsteg 6 und die Klebstoffschicht 2 in das ungelochte, untere Stahlblech 1 eingeschraubt werden. Dabei befindet sich der Klebstoff im noch unausgehärteten Zustand, und durch den Vorlochsteg 6 wird sichergestellt, dass Klebstoff aus der Zwischenschicht 2 nicht über das Vorloch 4 austreten und dann von der mit hoher Drehzahl angetriebenen Fließlochschraube 7 nach außen weggeschleudert werden kann. Wie 1 weiterhin zeigt, begrenzt der Vorlochsteg 6 eine zur Klebstoffschicht 2 hin geöffnete Ausgleichskammer 8, in welche der Klebstoff beim Festziehen der Verschraubung ausweichen kann, wie dies aus 1b, in der der Schraubverbund im fertiggestellten Zustand dargestellt ist, ersichtlich ist.
2, wo die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Komponenten durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, zeigt die Möglichkeit, den Vorlochsteg 6 an einer anderen Stelle, nämlich z. B. in der Mitte des Vorlochs 4 zu positionieren und für den Schraubverbund in weiten Grenzen beliebige Bauteilkombinationen zu verwenden. So besteht – umgekehrt wie beim ersten Ausführungsbeispiel – das untere, ungelochte Bauteil 1 aus einem Aluminiumblech und das obere, vorgelochte Bauteil 3 aus einem Stahlblech, in welches die Vorlöcher 4 einschließlich des dünnwandigen Vorlochstegs 6 beim Walzvorgang oder durch spanende Bearbeitung eingeformt werden. Im Übrigen ist die Fertigungs- und Bauweise die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Nach 3, in der die den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechenden Komponenten wiederum durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, ist der Vorlochsteg 6 an dem zwischenschichtseitigen Ende des Vorlochs 4 angeordnet, so dass eine klebstoffaufnehmende Ausgleichskammer fehlt und daher das Klebstoffvolumen beim Eindrehen der Fließlochschraube 7 vollständig in der Klebstoffschicht 2 verbleibt. Nach 3 ist für die Bauteile 1, 3 eine nochmals andere Werkstoffkombination gewählt, nämlich Aluminium für das vorgelochte, obere Bauteil 3 und ein Organoblech aus einem thermoplastischen Faserverbundwerkstoff für das ungelochte, untere Bauteil 1. Ansonsten ist die Herstellungs- und Bauweise die gleiche wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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

EP 2311713 A1 [0002]

Claims

Schraubverbund, bestehend aus mindestens einem vorgelochten, oberen und einem ungelochten, unteren Bauteil (3, 1), einer zwischen diesen angeordneten Zwischenschicht (2) sowie mehreren, jeweils über ein Vorloch (4) im oberen Bauteil (3) eingeführten und im unausgehärteten Zustand der Zwischenschicht mit dem ungelochten Bauteil (1) verschraubten, selbstbohrenden Befestigungsschrauben (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlöcher (4) im oberen Bauteil (3) als durch einen Steg (6) verschlossene Sacklöcher ausgebildet sind.
Mehrblechverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6) an einer von der zwischenschichtseitigen Bauteilfläche entfernten Stelle des Vorlochs (4) angeordnet ist.
Mehrblechverbund nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgelochte Bauteil (3) ein Aluminiumgussteil ist.
Mehrblechverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Zwischenschicht (2) eine die Bauteile (1, 3) korrosions- und/oder lastfest verbindende Klebstoffschicht ist.
Mehrblechverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass als selbstbohrende Befestigungsschrauben (7) Fließlochschrauben vorgesehen sind.