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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anschweißelement, welches ein Anschweißende und einen dazu beabstandet angeordneten Funktionsbereich aufweist.
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Anschweißelemente können zum Beispiel im so genannten Lichtbogen-Schweißverfahren auf Gegenstücke, beispielsweise Bleche stumpfartig aufgeschweißt werden, so dass die Anschweißelemente mit ihrem Funktionsbereich von den Gegenstücken abstehen und so diverse Bauteile bzw. Komponenten halten können. Beispielsweise im Kraftfahrzeugbau können die Anschweißelemente mit ihrem Anschweißende stumpf auf ein Karosserieblech oder dergleichen aufgesetzt werden, mit diesem verscheißt werden und an ihrem Funktionsbereich so ausgeführt sein, dass vielfältige Möglichkeiten gegeben sind, unterschiedliche Bauteile oder Komponenten zu halten. Der Funktionsabschnitt eines jeden Anschweißelementes ist dabei variabel, also korrespondierend zu der jeweils zu haltenden Komponente angepasst konstruiert. Beispielsweise können an dem Funktionsbereich Kabelbäume, einzelne Kabel, Leitungen, Schläuche oder dergleichen gehalten werden, wobei der Funktionsbereich auch zum Halten von Verkleidungen genutzt werden kann. Insofern ist der Funktionsbereich vielfältig ausführbar.
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Als Lichtbogenschweißverfahren kann ein so genanntes Hubzundüngsschweißverfahren, wie dies z. B. in der
DE 199 25 628 A1 beschrieben ist, angewendet werden.
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Bekannt ist auch das WELDFAST® Schweißverfahren, bei welchem Anschweißelemente, also so genannte WELDFAST® Halter mit einem Blech mittels Lichtbogenschweißverfahren verschweißt werden. Die WELDFAST® Halter weisen das Anschweißende und den Funktionsbereich auf. Als nachteilig bei den WELDFAST® Haltern ist aber anzusehen, dass diese an ihren Anschweißenden länglich ausgeführt sind, so dass quasi eine sich lang erstreckende Anschweißkante gebildet ist. Um diese Anschweißelemente mit einem Blech verschweißen zu können bedarf es demnach eines speziellen Schweißgerätes, welches so ausgeführt ist, dass die längliche Anschweißkante sicher verschweißbar ist. Möglich ist allerdings, dass das angeschweißte Anschweißelement mit Schweißfehlern behaftet verschweißt wird, so dass die erforderlichen Festigkeitsparameter nicht erreicht werden können, wobei die Anschweißelemente gegebenenfalls schon bei erforderlichen Prüfverfahren den Prüfbedingungen nicht stand halten. Leicht vorstellbar ist auch, dass die notwendigen Schweißparameter aufgrund der länglichen Schweißkante erheblich variieren, wodurch eine kostengünstige Herstellung erschwert wird, da die Schweißparameter stets erneut festgelegt und überprüft werden sollten. Kosten steigernd wirkt sich auch der Einsatz von Schutzgas aus, welches den Schweißbereich umgebend vor Oxidation schützen soll. Hierzu weist eine an das WELDFAST® Verfahren angepaßte Schweißvorrichtung eine Freiraum einschränkende Schutzgasglocke auf.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Anschweißelement mit Funktionsabschnitt bereitzustellen, welches stets sicher verschweißbar ist, und welches bezüglich der Schweißparameter einfacher hand zu haben ist und auch kostengünstig verschweißbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Anschweißelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß wird ein Anschweißelement, welches ein Anschweißende und einen dazu beabstandet angeordneten Funktionsbereich aufweist bereitgestellt, welches ein zwischen dem Anschweißende und dem Funktionsbereich angeordneten Körper aufweist, welcher als Schweißbolzen ausgeführt ist.
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Vorteilhaft ist der Schweißbolzen ein Körper aus einem schweißbarem Material, bevorzugt aus einem schweißbarem Metall, welcher Körper an seinem Anschweißende eine flanschartige Erweiterung aufweisen kann, welche einen Bolzenschaft in Radialrichtung gesehen überragt, und welcher Bolzenschaft gegenüberliegend zum Anschweißende einen Kopfbereich aufweist. Erfindungsgemäß ist an dem Kopfbereich des Bolzenschaftes der Funktionsbereich angeordnet.
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In günstiger Ausgestaltung ist der Körper, also der Schweißbolzen als Vollkörper ausgeführt, so dass dieser mit seinem Anschweißende, im Vergleich zu einer Aufsetzkantenschweißung sicher mit einem Gegenstück, also z. B. mit einem Karosserieblech verschweißbar ist. Denkbar ist aber auch, den Körper, also den Schweißbolzen als Hohlkörper auszuführen, welcher an seinem Anschweißende verschlossen ist.
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Zielführend ist, dass die effektive Schweißfläche gemäß der Erfindung bezogen auf die längliche, zum Teil mit Richtungsänderungen ausgeführte Schweißkante verkleinert ist. Möglich ist, dass der Körper, also der Schweißbolzen an seinem Anschweißende eben ausgeführt ist. In weiterer Ausgestaltung kann das Anschweißende eine Zündspitze aufweisen. Bevorzugt kann vorgesehen sein, das Anschweißende des Körpers, also des Schweißbolzens im Schnitt gesehen quasi pilzkopfartig auszuführen, wobei das Anschweißende im Schnitt gesehen kreisabschnittsartig ausgeführt ist, wodurch die effektive Schweißfläche bezogen auf eine Kantenschweißung vorteilhaft verkleinert wird. So wird erreicht, dass das Grundmaterial, also das Gegenstück, an welchem das Anschweißelement angeschweißt wird, nur mit einer solchen Wärmeeinwirkung beaufschlagt wird, dass bei genügender Durchschweißung ein schädliches Durchbrennen beispielsweise einer Schweißkante durch das relativ dünne Grundmaterial (Metallblech) vermieden werden kann. Vorteilhaft kann auch auf den Einsatz von Schutzgas verzichtet werden, was sich bei Probeschweißungen herausgestellt hat, wobei die hergestellten Schweißverbindungen den Testanforderungen, aber auch den in diversen Normen hinterlegten Anforderungen entsprochen haben. Dies wirkt sich dahin vorteilhaft aus, als das auf eine Schutzgasglocke verzichtet werden kann, welche Schutzgasglocke einen für den Schweißprozeß notwendigen freizuhaltenden Raum vergrößert. Ist keine Schutzgasglocke erforderlich, hat ein Bauteilkonstrukteur wesentlich mehr Gestaltungsfreiheiten, da der für den Schweißprozeß freizuhaltende Raum verringert ist.
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Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Anschweißelement mit seinem Anschweißende, bezogen auf eine länglich ausgeführte Anschweißkante, welche auch noch Biegungen bzw. Richtungsänderungen aufweisen kann, leichter hand zu haben, insbesondere auch deshalb, weil bisher eine besondere Schweißvorrichtung zu verwenden war, welche an das besonders ausgeführte Anschweißelement in seiner länglichen Ausgestaltung des Anschweißendes angepaßt war.
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Günstig ist, wenn der Funktionsbereich an dem Kopfbereich des Körpers angeordnet ist. In möglicher Ausgestaltung kann der Funktionsbereich als separates Bauteil mit dem Kopfbereich verbunden sein bzw. verbunden werden. Denkbare Materialien für den Funktionsbereich sind z. B. Kunststoffe. In bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, den Funktionsbereich und den Körper, also den Schweißbolzen einstückig herzustellen, so dass eine besondere Verbindungsart des Funktionsbereiches zu dem Körper, also zu dem Schweißbolzen entfallen kann. In besonders günstiger Ausgestaltung kann vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Anschweißelement aus einem Basismaterial herzustellen, z. B. aus einem Blechstreifen auszustanzen, so dass ein einstückiges Stanzteil mit Anschweißende, Schweißbolzen und Funktionsbereich gebildet ist. Das Stanzteil könnte dann weiter bearbeitet werden, um eine gewünschte Form des Schweißbolzens und eine gewünschte Ausgestaltung des Funktionsbereiches zu erhalten. Denkbar ist aber auch, das Anschweißelement aus einzelnen Stäben bzw. aus Stabmaterial zu formen, wobei der Körper, also der Schweißbolzen aber auch der Funktionsbereich entsprechend der jeweiligen, einsatzvorteilhaftesten Ausgestaltung bearbeitbar ist.
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Möglich ist, den Körper also den Schweißbolzen im Querschnitt gesehen rund oder eckig z. B. viereckig, dreieckig usw. auszuführen, wobei das Anschweißende z. B. die pilskopfartige Ausgestaltung aufweisen kann. Bei dieser Ausgestaltung überragt der Schweißbolzen den bevorzugt flächigen Funktionsbereich. Denkbar ist, den Körper, also den Schweißbolzen von seinem Anschweißende zum Funktionsbereich hin orientiert in seiner Materialstärke sogar bis auf die Materialstärke des Funktionsbereiches zu führen, so dass quasi ein sich in Richtung zum Funktionsbereich verjüngender Körper gebildet ist. Möglich ist, den Schweißbolzen mit einem Abschnitt mit der gleichen Materialstärke herzustellen, wie den Funktionsbereich, wobei dieser Abschnitt bis zum Anschweißende geführt werden könnte, welches den betreffenden Abschnitt mit seiner flanschartigen Erweiterung überregt, wobei das Anschweißende – wie bereits erwähnt – pilskopfartig ausgeführt sein kann.
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Denkbar ist dabei, den Funktionsbereich z. B. mit runden oder eckigem Umfang auszuführen, ohne die umfängliche Ausgestaltung auf die genannten zu beschränken, wobei der Funktionsbereich an vielfältigste Einsatzzwecke angepaßt konstruierbar ist. Beispielsweise könnte der Funktionsbereich eine Bohrung mit einem Innengewinde aufweisen, um z. B. andere Komponenten über das erfindungsgemäße Anschweißelement mittels Schraubverbindungen an dem Karosserieblech zu halten. Denkbar ist auch, den Funktionsbereich zum Halten von Kabeln, Schläuchen, Leitungen oder dergleichen auszuführen, ohne, dass durch die genannten Beispiele Einsatzgrenzen offenbart sein sollen. Vielmehr ist der Funktionsbereich an alle denkbaren und sinnvollen Haltezwecke bzw. Verbindungszwecke ausführbar.
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Vorteilhaft ist, dass der Körper also der Schweißbolzen deutlich dicker hergestellt werden kann, als der Funktionsbereich. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Funktionsbereich so bearbeitbar, dass dieser eine notwendige Wandstärke aufweist, welche an die jeweilige Halteaufgabe angepaßt ist. Mit anderen Worten kann der Funktionsbereich hinsichtlich seiner Materialdicke je nach Einsatzzweck ausgeführt werden. Günstig ist auch, dass der Körper, also der Schweißbolzen losgelöst von der Ausgestaltung des Funktionsbereiches herstellbar ist, wobei Ausgestaltungen erreichbar sind, welche hinsichtlich der Schweißbarkeit besonders vorteilhaft sind. Beispielsweise kann der Schweißbolzen, insbesondere an seinem Anschweißende in seiner Schweißfläche vergrößert sein, was sich positiv auf den Schweißprozeß auswirken kann.
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Besonders vorteilhaft ist auch, dass das erfindungsgemäße Anschweißelement auch an dünnen Blechen oder dergleichen dünnem Material anschweißbar ist, ohne dass die Gefahr des Durchbrennens gegeben ist, wie dies z. B. bei länglichen Schweißkanten auf ebenem Material beobachtet wird. Dünnes Material hat im Sinne der Erfindung eine Stärke von 0,75mm oder weniger, kann natürlich auch etwas dicker sein. Mit dem erfindungsgemäßen Anschweißelement wird so die Qualität der Schweißung bzw. der Lichtbogenschweißung aber auch deren Wiederholbarkeit, im Vergleich zu länglichen Kantenschweißungen auf ebenem Material erheblich verbessert.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 beispielhaft ein Anschweißelement in einer perspektivischen Ansicht,
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2 ein Anschweißelement in einer zweiten Ausgestaltung, und dessen Herstellung aus einem Blechstreifen,
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3 ein Anschweißelement in einer weiteren Ausgestaltung, und dessen Herstellung aus einem Stabmaterial,
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4 eine vergrößerte Darstellung des Anschweißendes in einer Seitenansicht, und
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5 ein Anschweißelement in einer weiteren Ausgestaltung in verschiedenen Ansichten.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt ein Anschweißelement 1, welches ein Anschweißende 2, und einen dazu beabstandet angeordneten Funktionsbereich 3 aufweist. Zwischen dem Anschweißende 2 und dem Funktionsbereich 3 ist ein Körper 4 angeordnet, welcher als Schweißbolzen 4 ausgeführt ist.
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Das Anschweißelement 1 kann mittels Lichtbogenschweißverfahren an ein Gegenstück, zum Beispiel an ein Karoserieblech angeschweißt werden, wobei an dem Funktionsbereich 3 unterschiedlichste Komponenten gehalten werden können.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Körper 4 eine viereckige Ausgestaltung auf. Denkbar ist natürlich auch eine runde Ausführung, oder eine dreieckige Ausführung des Körpers 4, ohne dass die genannten Ausführungsbeispiele beschränkend sein sollen. Wie 1 zu entnehmen ist, hat der Schweißbolzen 4 dieselbe Materialstärke wie der Funktionsbereich 3. Das Anschweißende 2 ist kreisförmig ausgeführt, wobei in 1 ein pilskopfartiges Anschweißende 2 angedeutet ist, welches in 4 deutlicher erkennbar ist.
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Der Funktionsbereich 3 hat bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einen polygonalen Grundkörper 6, welcher mittig eine Bohrung 7 mit einem Innengewinde 8 aufweist. Die Bohrung 7 mit dem Innengewinde 8 kann dazu dienen, eine Komponente damit zu verschrauben. Natürlich können auch andere Ausführungen des Funktionsbereiches 3 vorgesehen sein, um die unterschiedlichsten Komponenten mit dem Funktionsbereich 3 halten zu können. Der Funktionsbereich 3 ist so ausführbar, dass die unterschiedlichsten Komponenten ohne Zwischenschaltung beispielsweise von Hilfselementen direkt an bzw. mit dem Funktionsbereich (3) gehalten bzw. verbunden werden können.
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Der Funktionsbereich 3 erstreckt sich in 1 in der Ebene des Körpers 4 bzw. des Schweißbolzens 4. Denkbar ist auch eine abgewinkelte Anordnung des Funktionsbereiches 3 zum Schweißbolzen 4.
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Vorteilhaft ist, dass das Anschweißelement 1 einstückig hergestellt sein kann. In 2 ist angedeutet, dass das Anschweißelement 1 aus einem rechteckigen Blechstreifen ausstanzbar ist (2 unten). Der Körper 4, also der Schweißbolzen 4 weist dabei zunächst einen polygonalen, bzw. viereckigen Grundkörper auf, welcher durch Formgebung zu einem runden Grundkörper umgeformt wurde. Der Funktionsbereich 3 weist eben falls einen polygonalen, bzw. viereckigen Grundkörper auf, welcher mittig der Einfachheit halber lediglich die zuvor beispielhaft genannte Bohrung 7 aufweist.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Anschweißelement 1 aus einem runden Stabmaterial geformt. Der Funktionsbereich 3 hat nach der Bearbeitung einen runden Grundkörper mit der eingebrachten Bohrung 7. In 3 ist angedeutet, dass der Funktionsbereich 3 winklig zum Schweißbolzen 4 angestellt ist. Der Körper 4 bzw. der Schweißbolzen 4 ist an seinem Anschweißende 2 rund ausgeführt, wobei der Schweißbolzen 4 in Richtung zum Funktionsbereich 3 orientiert quasi keilförmig sich zum Funktionsbereich 3 verjüngend ausgeführt ist. Anstelle der in 3 dargestellten eckigen Ausgestaltung des Keils kann natürlich auch eine runde Ausführung vorgesehen sein.
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4 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des Anschweißendes 2 in vergrößerter Darstellung. Erkennbar ist eine flanschartige Erweiterung 9, an welcher sich die kreisabschnittsartige Ausgestaltung anschließt, so dass quasi ein pilskopfartiges Anschweißende 2 gebildet ist, welches von dem Schweißbolzen 4 wegorientiert gewölbt ist. Natürlich kann das Anschweißende 2, wie in 2 angedeutet auch eben ausgeführt sein, und/oder eine Zündspitze aufweisen, welche nicht dargestellt ist, wobei die kreisabschnittartige Ausgestaltung auch als verrundete Zündspitze angesehenen werden könnte..
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In 5 ist eine zu 3 ähnliche Ausgestaltung des Anschweißelementes 1 insbesondere bezüglich des Schweißbolzens 4 gezeigt. Der Schweißbolzen 4 gemäß 5 weist ein oval ausgeführtes Anschweißende 2 auf, wobei der Schweißbolzen sich in Richtung zum Funktionsbereich 3 verjüngt. Natürlich muß der Schweißbolzen nicht auf die Materialstärke des Funktionsbereiches 3 geführt werden. Denkbar ist auch, dass die Kanten des Schweißbolzens 4 über die Oberfläche des Funktionsbereiches 3 überstehen. Die in 5 erkennbare Einkerbung an dem Funktionsbereich hat lediglich beispielhaften Charakter, und soll weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten des Funktionsbereiches 3 z. B. hinsichtlich Gewichtseinsparungen aufzeigen.
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Zielführend ist, dass das Anschweißende 2 bezogen auf den Funktionsbereich 3 dicker ist, wie in der mittigen Darstellung der 5 erkennbar ist.
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Grundsätzlich sind dem Konstrukteur des Anschweißelementes 1 bezüglich der unterschiedlichen Ausgestaltung keine Grenzen gesetzt, auch wenn in den 1 bis 5 lediglich wenige Ausführungsbeispiele beschrieben und erkennbar sind. Der Körper 4, also der Schweißbolzen 4 kann in seiner Ausgestaltung losgelöst von der Ausführung des Funktionsbereiches 3 z. B. hinsichtlich statischer Erfordernisse und/oder schweißtechnischer Anforderungen ausgelegt werden. Der Funktionsbereich 3 wird losgelöst davon bevorzugt hinsichtlich des jeweiligen Einsatzzweckes ausgeführt werden.
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Zielführend bei der Erfindung ist, dass das erfindungsgemäße Anschweißelement 1 aufgrund der Anordnung des Schweißbolzens 4 zwischen dem Anschweißende 2 und dem Funktionsbereich 3 mit einem einfachen Bolzenschweißverfahren an das entsprechende Gegenstück, also z.B. an eine Fahrzeugkarosserie anschweißbar ist, wobei auf eine Freiraum beschränkende Schutzgasglocke bzw. auf einen Schutzgaseinsatz selbst bei dem Schweißprozeß verzichtet werden kann, was bei Probeschweißungen bestätigt wurde. Der Funktionsbereich 3 ist dabei vielfältig an die jeweilige Halteaufgabe anpaßbar konstruierbar.
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Insofern wird ein leicht mit dem Bolzenschweißverfahren hand zu habendes Anschweißelement 1 bereitgestellt, welches komplikationslos und kostengünstig verschweißbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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