DE102011116196B3

DE102011116196B3 - Fügeverbindung und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102011116196B3
Application number: DE201110116196
Authority: DE
Inventors: Markus Streitenberger; Jose D. Martin Rodriguez
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-10-15
Filing date: 2011-10-15
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-10-16

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fügeverbindung zwischen einem ersten und mindestens einem zweiten Bauteil (1, 2), bestehend aus einer Klebeverbindung (10, 11) und mindestens einem mit dem ersten Bauteil (1) über eine Klebe- oder Schweißverbindung (4) verbundenen und eine Öffnung (5) des zweiten Bauteiles (2) durchsetzenden Bolzen. Eine kostengünstige und geringe Taktzeiten erforderlich machende Fügeverbindung ist erfindungsgemäß dadurch möglich, dass der Bolzen ein einen segmentierten Schaft (6) aufweisender Spreizbolzen (3) ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fügeverbindung zwischen einem ersten und mindestens einem zweiten Bauteil, bestehend aus einer Klebeverbindung und mindestens einem mit dem ersten Bauteil über eine Klebe- oder Schweißverbindung verbundenen und eine Öffnung des zweiten Bauteiles durchsetzenden Bolzen. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zur Herstellung der Fügeverbindung.
Bauteile-Fügeverbindungen, insbesondere Verbindungen von Fahrzeug-Karosseriebauteilen, gibt es in mannigfaltigen Gestaltungsvarianten. So beschreibt die DE 103 14 544 A1 eine formschlüssige Fügeverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Körper, wobei an den ersten Körper ein längliches Verbindungselement angeformt ist, welches eine daran angepasste längliche Öffnung des zweiten Körpers durchdringt und wobei zur Herstellung der Formschlussverbindung über ein als Schneidkeil ausgebildetes Formwerkzeug das Verbindungselement aufgespreizt wird, so dass es den zweiten Körper im Bereich der Öffnung hintergreift.
Bei einer Fügeverbindung nach der DE 10 2004 025 492 A1 kommt ein im Wesentlichen T-förmiger Bolzen zur Anwendung, der mindestens eine Schneide und/oder Spitze aufweist. Diese wird durch mindestens eines der Fügeteile hindurch getrieben und gelangt in mechanischen Kontakt zu dem mindestens einen weiteren Fügeteil. Dort erfolgt dann durch Verschweißen oder durch Herstellen einer Ausformung mit Hinterschnitt eine Verbindung zwischen dem Bolzen und dem besagten weiteren Fügeteil. In der DE 10 2005 048 863 A1 wird eine Nietverbindung aus wenigstens einer dünnen Platte und einem Stanzniet mit einem Schaft und einem an dessen Eindringende nach dem Durchdringen der dünnen Platte angeformten Schließkopf beschrieben. Die Nietverbindung ist in einem Arbeitsgang herstellbar, wobei neben einer tonnenförmigen Form eines Schließkopfes es auch möglich ist, durch Spreizen eine nach außen öffnende Form des Schließkopfes zu erreichen.
Die DE 198 00 038 A1 beschreibt ein Verfahren zum Fügen von mindestens zwei Karosseriebauteilen, die form- und kraftschlüssig ausgeführt ist. Die Karosseriebauteile weisen zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Kunststoff auf und sind sowohl durch eine Klebeverbindung als auch eine ergänzende Nietverbindung miteinander gefügt. Zur Aufnahme geeignet dimensionierter Niete sind die Karossiebauteile mit entsprechenden Öffnungen versehen.
Auch in der DE 37 37 210 C2 wird ein Verfahren zum Verbinden von Karosserieteilen einer Fahrzeugkarosserie beschrieben, wobei neben einer Klebenaht zum Fixieren eines der Karosserieteile bis zum Aushärten des Klebers Blindniete zum Einsatz kommen. Diese Blindniete bestehen aus einem fest mit dem verwendeter Kleber verklebenden Kunststoff.
In der DE 10 2010 007 945 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteiles aus mehreren miteinander zu verbindenden Bauteilkomponenten beschrieben, wobei neben einer Klebenaht mindestens ein weiterer Kontaktpunkt gesetzt wird, der sowohl im Bereich der klebstoffbeschichteten Kontaktflächen als auch außerhalb davon liegen kann und wobei der mindestens eine Kontaktpunkt durch Punktschweißen oder Durchsetzfügen hergestellt wird.
In der EP 1 296 068 B1 ist ebenfalls eine form- und kraftschlüssige Fügeverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil beschrieben, bestehend aus einer Klebeverbindung und einem mit dem ersten Bauteil über eine Klebe- oder Schweißverbindung verbundenen und eine Ausnehmung des zweiten Bauteiles durchsetzenden Bolzen. Zur Herstellung der Formschlussverbindung ist es erforderlich, als letzten Arbeitsschritt einen Fixierclip auf das freie Ende des Bolzens aufzustecken. Der Bolzen dient primär der Positionierung des ersten Bauteiles relativ zum zweiten Bauteil, um z. B. ein ungewolltes Verschieben der beiden Bauteile zueinander zu verhindern, bevor der Klebstoff ausreichend ausgehärtet ist. Der Fixierclip wird auch nach dem Aushärten des Klebstoffs nicht mehr vom Bolzen abgezogen. Dies kann insbesondere im Kraftfahrzeugbau von Vorteil sein, da aufgrund der geringen Taktzeiten in der Fertigung und aufgrund des hohen Kostendrucks eine möglichst effiziente Montage ohne unproduktive Arbeitsschritte erforderlich ist. Nachteilig ist aber, dass mit dem Fixierclip ein weiteres Montagehilfsteil vorgehalten werden muss.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorgenannte Fügeverbindung dahingehend weiter zu optimieren, dass sie ohne ein solches Montagehilfsteil realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer solchen Fügeverbindung ist mit Patentanspruch 3 beansprucht.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Fügeverbindung ist darin zu sehen, dass bei deren Herstellung kein separat zu handhabendes Fügeelement (wie beispielsweise Fixierclip oder Niet gemäß der oben genannten DE 198 00 038 A1 bzw. EP 1 296 068 B1 ) verwendet werden muss. Dies erleichtert den Fügeprozess und dient darüber hinaus der Optimierung von Taktzeiten. Je nach Anwendungsfall und daran gekoppelter Stabilität/Festigkeit bzw. Abmaße des Spreizbolzens kann die Abspreizung der Schaftsegmente von Hand oder über eine geeignete Vorrichtung erfolgen.
Vorteilhafterweise können erstes und zweites Bauteil, beispielsweise Fahrzeug-Karosserieelemente, aus gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Auch der Spreizbolzen kann aus einem wiederum anderen Werkstoff bestehen, Voraussetzung ist lediglich, dass er (ggf. auch von Hand) bleibend verformbar (spreizbar) ist. Je nach der im Einzelnen gewählten Werkstoffkombination bietet sich beispielsweise für die Befestigung des Spreizbolzens auf dem ersten Bauteil eine Klebe- oder Schweißverbindung an. Im Falle einer Schweißverbindung ist naturgemäß das Bolzenschweißverfahren besonders einfach und preiswert im Vergleich zu anderen Schweißverfahren anwendbar. Auch ist die Gefahr von Verzug ausgesprochen gering, da nur ein relativ geringer Wärmeeintrag in das Bauteil erfolgt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben und in der zugehörigen Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen:
1 eine Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen in Schnittdarstellung und
2 eine abschnittsweise Draufsicht auf die Darstellung nach 1
Wie aus der Zusammenschau der beiden Figuren hervorgeht sind zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Fügeverbindung ein erstes Bauteil 1 und ein zweites Bauteil 2 einander überlappend zugeordnet. Im Überlappungsbereich sind in geeignetem Abstand zueinander zwei Spreizbolzen 3 vorgesehen und dabei mittels Schweißverbindung 4 mit dem ersten Bauteil 1 verbunden. Jeder der beiden (je nach Anwendungsfall können es auch mehrere sein) Spreizbolzen 3 ragt mit seinem Schaft 6 durch eine Öffnung 5 im zweiten Bauteil 2 hindurch, wobei der Schaft 6 über einen bis nahe an die Schweißverbindung 4 reichenden Einschnitt 7 in zwei Segmente 8, 9 geteilt ist (auch mehr als zwei Segmente denkbar).
Zu beiden Seiten eines jeden Spreizbolzens 3 sind ebenfalls im Überlappungsbereich zwischen erstem und zweiten Bauteil 1, 2 unterschiedlich lange Klebenähte 10, 11 angeordnet, um eine beanspruchungsgerechte Klebeverbindung zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 herstellen zu können. Dabei kann ein Klebstoff zur Anwendung kommen, der unter erhöhten Temperaturen aushärtet. Hierfür kann ein Aushärteofen zum Einsatz kommen.
Zur Herstellung der Fügeverbindung werden nun zunächst die Spreizbolzen 3 auf das erste Bauteil 1 aufgeschweißt. Nach Aufbringen der Klebenähte 10, 11 können dann erstes und zweites Bauteil 1, 2 in teilweise Überdeckung (Überlappung) gebracht werden, wobei über die zuvor in das zweite Bauteil 2 eingearbeiteten Öffnungen 5 im Zusammenwirken mit den Spreizbolzen 3 die exakte Positionierung der beiden Bauteile 1, 2 zueinander vorgeben.
Nach dem dies geschehen ist können, von Hand oder mittels geeigneter Vorrichtungen, die Segmente 8, 9 gespreizt und zur Anlage an eine Oberfläche 12 des zweiten Bauteiles 2 gebracht werden. In den 1 und 2 ist dies beispielhaft jeweils am rechten Spreizbolzen 3 gezeigt. Danach kann der Klebstoff aushärten und während dieser Zeit auch der Bauteileverbund transportiert u. s. w. werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass aufgrund der noch nicht vollständig ausgehärteten Klebeverbindung die relative Lage der beiden Bauteile 1, 2 zueinander eine unerwünschte Veränderung erfährt.

Claims

Fügeverbindung zwischen einem ersten und mindestens einem zweiten Bauteil, bestehend aus einer Klebeverbindung und mindestens einem mit dem ersten Bauteil über eine Klebe- oder Schweißverbindung verbundenen und eine Öffnung des zweiten Bauteiles durchsetzenden Bolzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen ein einen segmentierten Schaft (6) aufweisender Spreizbolzen (3) ist.
Fügeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizbolzen (3) mit mindestens einem über nahezu seine gesamte Länge reichenden Einschnitt (7) versehen ist, der den Schaft (6) in eine Anzahl von Segmenten (8, 9) teilt.
Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung nach Anspruch 1, bestehend aus den folgenden Schritten: – Anbringen von mindestens einem Spreizbolzen (3) auf dem ersten Bauteil (1), – Einarbeiten von mindestens einer dem Spreizbolzen (3) zugeordneten Öffnung (5) im zweiten Bauteil (2), – Aufbringen von Klebstoff (Klebenaht 10, 11) auf mindestens eines der beiden Bauteile (1, 2) im Überdeckungsbereich, – Fügen der beiden Bauteile (1, 2) – Umlegen der Spreizbolzen-Segmente (8, 9) und in Anlage bringen derselben mit einer Oberfläche (12) des zweiten Bauteiles (2) und – Aushärten des Klebstoffes (Klebenähte 10, 11).