DE102010050979A1

DE102010050979A1 - Connection bracket for connecting e.g. profiles of vehicle, has closed cavity formed between components in bracket, where cavity is dimensioned so that cavity accommodates squeezed material of components during insertion of joining element

Info

Publication number: DE102010050979A1
Application number: DE201010050979
Authority: DE
Inventors: Manuel B. 71277 Kaiser; Michael Dipl.-Ing. Ruther (FH), 72108
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2011-06-30

Abstract

The bracket (1') has a joining element (4) for connecting two metallic components (2, 3'), where the joining element has a head (6) arranged at an inlet side (5) of one of the components and a shaft (7) arranged at an outlet side (9) of the other component. The outlet side is turned away from the former component, and a closed cavity (11) is formed between the components in the bracket, where the cavity is dimensioned such that the cavity accommodates squeezed material of the components during insertion of the joining element. An independent claim is also included for a method for joining two components in a connection bracket.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbindungsbereich zweier Bauteile nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fügen zweier Bauteile nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.The invention relates to a connection region of two components according to the features of the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for joining two components according to the preamble of patent claim 8.

In der EP 0 464 071 B1 ist eine Schraube zum Direktverschrauben gezeigt, die eine ballige Reibfläche aufweist und sich ein Loch schafft, indem durch Reibung der balligen Reibfläche gegenüber einem metallischen Fügepartner dieser so erhitzt wird, dass das Material des Fügepartners in seinen plastischen Bereich überführt wird. Dabei wird das Material verdrängt. Wird diese Schraube zum Fügen mehrerer aufeinanderliegender metallischer Fügepartner beispielsweise Fahrzeugrohbaukomponenten, verwendet, so fließt ein Teil des beim Fügen von der Schraube verdrängten Materials in einen Spalt zwischen den Fügepartnern, wodurch sich der Spalt erhöht. Um die Menge des verdrängten Materials zu reduzieren, wird der einem Schraubenkopf zugewandte Fügepartner vorgelocht, d. h. dieser Fügepartner wird mit einem Durchgangsloch versehen. Neben dem Aufwand für die Durchführung des Vorlochens muss auch die Positionierung der Schraube in dem Vorloch gewährleistet werden. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass die Schraube das Durchgangsloch genau trifft und dass ein Kopf der Schraube dieses abdeckt, so dass die Gefahr eines Eindringens eines korrosiven Mediums reduziert wird. Die genaue Positionierung der Schraube im Vorloch muss auch bei der Planung einer automatisierten Serienlösung berücksichtigt werden.In the EP 0 464 071 B1 a screw for direct screwing is shown, which has a crowned friction surface and creates a hole by the latter by friction of the crowned friction surface against a metallic joining partner is heated so that the material of the joining partner is transferred to its plastic region. The material is displaced. If this screw is used to join a plurality of superimposed metallic joining partners, for example vehicle body components, a part of the material displaced during the joining of the screw flows into a gap between the joining partners, which increases the gap. In order to reduce the amount of the displaced material, the joint partner facing a screw head is pre-punched, ie this joining partner is provided with a through-hole. In addition to the expense of performing the pre-punching and the positioning of the screw in the pre-hole must be guaranteed. It must be remembered that the screw hits the through hole accurately and that a head of the screw covers it, thus reducing the risk of corrosive media intrusion. The exact positioning of the bolt in the pre-hole must also be considered when planning an automated series solution.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verbindungsbereich zu schaffen, bei dem auf eine Vorlochung verzichtet werden kann. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbindungsbereiches bereitgestellt werden.Object of the present invention is to provide a connection area in which can be dispensed with a Vorlochung. Furthermore, a method for producing such a connection region is to be provided.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Verbindungsbereich mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.The object is achieved by a connection region with the features of patent claim 1 and a method having the features of patent claim 8.

Ein solcher Verbindungsbereich umfasst zwei metallische Bauteile, wobei das erste Bauteil eine Eintrittsseite und das zweite Bauteil eine Austrittsseite aufweist. Die zwei Bauteile sind durch ein Fügeelement, das einen Kopf und einen strukturierten, konisch zulaufenden Schaft aufweist, verbunden. Der Kopf des Fügeelements ist auf der Eintrittsseite des ersten Bauteils angeordnet und liegt mit seiner Unterseite auf dem ersten Bauteil auf, und der Schaft tritt auf der dem ersten Bauteil abgewandten Austrittsseite des zweiten Bauteils aus. Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Bauteilen im Verbindungsbereich ein geschlossener Hohlraum ausgebildet. Der Hohlraum nimmt das vom Fügeelement verdrängte Material zumindest teilweise auf und verhindert, dass das Material in einen Spalt zwischen den beiden Bauteilen des Verbindungsbereiches fließt und den Spalt erhöht. Somit kann auf das Vorlochen des ersten Bauteils verzichtet werden, was zu einer Reduzierung der Herstellkosten des Verbindungsbereiches führt, da das Vorlochen als vorbereitender Verfahrensschritt nicht mehr durchgeführt werden muss. Die Größe des Vorlochs wird durch den Durchmesser des Schafts des Fügeelements und dessen Kopf bestimmt, wobei der Kopf des Fügeelements das Vorloch abdecken muss. Das bedeutet, dass das Vorloch kleiner als der Hohlraum dimensioniert ist. Deshalb besteht für die exakte Positionierung des Fügeelements relativ zu den Bauteilen verschärfte Anforderungen. Da diese im Vergleich zum Vorloch für den Hohlraum nicht gewährleistet werden müssen, reduziert sich die Fertigungszeit und somit auch die Herstellkosten. Auch die Gefahr des Eindringens eines korrosiven Mediums, z. B. Wasser oder Luftfeuchtigkeit, in den Verbindungsbereich wird reduziert, da nicht mehr sichergestellt werden muss, dass der Kopf des Fügeelements das Vorloch exakt abdeckt.Such a connection region comprises two metallic components, wherein the first component has an inlet side and the second component has an outlet side. The two components are connected by a joining element having a head and a structured, tapered shank. The head of the joining element is arranged on the inlet side of the first component and lies with its underside on the first component, and the shaft exits on the side facing away from the first component exit side of the second component. According to the invention, a closed cavity is formed between the two components in the connection region. The cavity at least partially absorbs the material displaced by the joining element and prevents the material from flowing into a gap between the two components of the connecting area and increasing the gap. Thus, it is possible to dispense with the pre-punching of the first component, which leads to a reduction in the production costs of the connection region, since the pre-punching does not have to be carried out as a preparatory method step. The size of the pilot hole is determined by the diameter of the shaft of the joining element and its head, wherein the head of the joining element must cover the pre-hole. This means that the pre-hole is smaller than the cavity dimensioned. Therefore, there are stricter requirements for the exact positioning of the joining element relative to the components. Since these need not be guaranteed in comparison to the pre-hole for the cavity, the production time and thus also the manufacturing costs are reduced. The risk of the penetration of a corrosive medium, eg. As water or humidity, in the connection area is reduced because it no longer has to be ensured that the head of the joining element covers the pre-hole exactly.

In den Einsatzfällen, in denen zwischen den Bauteilen zusätzlich noch ein Klebstoff zur Abdichtung oder zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindung eingesetzt wird, ist der im Verbindungsbereich zwischen den Bauteilen gebildete Hohlraum vorteilhaft, da durch diesen Hohlraum verhindert wird, dass es zu einer Überschreitung eines maximal zulässigen Klebespaltes kommt, der entstehen könnte, wenn das beim Eindringen des Fügeelements verdrängte Material in den Spalt zwischen den beiden Bauteilen eindringt und den ohnehin vorliegenden Spalt erhöht. Ein ausreichend großer Hohlraum zwischen den Bauteilen stellt dann sicher, dass das verdrängte Material von diesem Hohlraum aufgenommen werden kann und keine Spaltvergrößerung verursacht. Des Weiteren bringt ein solcher Verzicht auf das Vorlochen den weiteren Vorteil, dass der Klebstoff durchgehend, d. h. ohne Absetzen einer Kleberaupe aufgebracht werden kann.In applications in which an additional adhesive is used between the components for sealing or increasing the strength of the connection, the cavity formed in the connection area between the components is advantageous because it prevents this cavity from exceeding a maximum permissible adhesive gap comes, which could occur if the displaced during penetration of the joining element material penetrates into the gap between the two components and increases the already existing gap. A sufficiently large cavity between the components then ensures that the displaced material can be absorbed by this cavity and causes no gap enlargement. Furthermore, such a renunciation of pre-punching has the further advantage that the adhesive is continuous, i. H. can be applied without settling an adhesive bead.

Der Hohlraum ist vorteilhafterweise in einer solchen Weise dimensioniert, dass er das beim Eindringen des Fügeelements verdrängte Material der beiden Bauteile aufnimmt. Der Hohlraum sollte so groß sein, dass das beim Fügen verdrängte Material aufgenommen wird, ohne dass es zu einer Erhöhung des Spaltes zwischen den Bauteilen kommt. Die Breite des Hohlraums sollte so groß sein, dass sichergestellt ist, dass der Schaft des Fügeelements – unabhängig von Lage- und Formungenauigkeiten der zu fügenden Bauteile – sich prozesssicher innerhalb des Hohlraums befindet und diesen durchdringt. Für die Dimensionierung des Hohlraums muss in einer Serienfertigung der Fügeverbindung die Toleranzkette zwischen Bauteilgenauigkeit und Positionsgenauigkeit des Fügeelements zu den Bauteilen berücksichtigt werden. Des Weiteren ist die Tiefe des Hohlraums in Abhängigkeit der Materialdicke der Bauteile im Verbindungsbereich so zu wählen, dass das beim Fügen verdrängte Material frei fließen kann.The cavity is advantageously dimensioned in such a way that it receives the displaced during penetration of the joining element material of the two components. The cavity should be so large that the material displaced during the joining is absorbed without an increase in the gap between the components. The width of the cavity should be so large that it is ensured that the shaft of the joining element - regardless of position and shape inaccuracies of the components to be joined - is reliably within the cavity and penetrates it. For the dimensioning of the cavity in a series production of the joint connection, the tolerance chain between component accuracy and Position accuracy of the joining element to the components are taken into account. Furthermore, the depth of the cavity in dependence of the material thickness of the components in the connection region is to be chosen so that the material displaced during joining can flow freely.

Damit in dem Verbindungsbereich ein Hohlraum gebildet werden kann, muss mindestens eines der Bauteile im Verbindungsbereich eine Ausnehmung aufweisen. Diese Ausnehmung muss im verbundenen Zustand der beiden Bauteile so festgelegt werden, dass sie auf der dem anderen Bauteil zugewandten Seite angeordnet ist und zusammen mit dem anderen Bauteil den geschlossenen Hohlraum bildet, der das beim Eindringen des Fügeelements verdrängte Material aufnimmt.So that a cavity can be formed in the connection region, at least one of the components must have a recess in the connection region. This recess must be set in the connected state of the two components so that it is arranged on the side facing the other component and forms the closed cavity together with the other component, which receives the displaced upon penetration of the joining element material.

Die Ausnehmung kann durch eine lokale Reduzierung der Materialdicke des ersten und/oder des zweiten Bauteils gebildet sein. Wird eines der Bauteile mit Hilfe eines Gießverfahrens hergestellt, so kann die Ausnehmung kostengünstig im Zuge des Gießverfahrens in das Bauteil eingebracht werden. In einem mehrstufigen Herstellungsverfahren kann die Ausnehmung in einem separaten Arbeitsschritt, beispielsweise durch Fräsen, in das Bauteil eingebracht werden.The recess may be formed by a local reduction of the material thickness of the first and / or the second component. If one of the components is produced by means of a casting method, then the recess can be inexpensively introduced into the component in the course of the casting process. In a multi-stage production process, the recess can be introduced into the component in a separate working step, for example by milling.

Für eine ausreichende Festigkeit des Verbindungsbereiches ist die Ausnehmung vorteilhaft in demjenigen Bauteil vorgesehen, das im Verbindungsbereich eine größere Wandstärke hat. Des Weiteren kann in das Bauteil, das im Verbindungsbereich eine größere Wandstärke aufweist, eine tiefere Ausnehmung eingebracht werden, als in das Bauteil, das im Verbindungsbereich eine geringere Wandstärke aufweist. Durch die so dimensionierte Ausnehmung kann sichergestellt werden, dass sämtliches beim Eindringen des Fügeelements verdrängte Material der Bauteile aufgenommen werden kann.For sufficient strength of the connection region, the recess is advantageously provided in that component which has a greater wall thickness in the connection region. Furthermore, a deeper recess can be introduced into the component, which has a greater wall thickness in the connection region, than into the component, which has a smaller wall thickness in the connection region. The recess dimensioned in this way can ensure that all material of the components displaced during the penetration of the joining element can be received.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Ausnehmung durch ein lokales Hohlprägen des zweiten Bauteils gebildet werden. Das Hohlprägen stellt ein partielles Tiefziehen eines Bauteils zwischen einem Stempel und einem Gegenwerkzeug dar.In an alternative embodiment, the recess may be formed by a local hollow embossing of the second component. The hollow embossing represents a partial deep drawing of a component between a punch and a counter tool.

Durch das Hohlprägen wird auf einer Rückseite des Bauteils eine Erhebung erzeugt. Das bedeutet, dass im Verbindungsbereich auf der Austrittsseite des zweiten Bauteils eine Erhebung ausgebildet wird, während die Seite des zweiten Bauteils, die dem ersten Bauteil zugewandt ist, eine Ausnehmung aufweist. Wird das zweite Bauteil mit Hilfe eines Tiefziehverfahrens hergestellt, so kann die Hohlprägung im Zuge des Herstellungsverfahrens des Bauteils kostengünstig eingebracht werden. Die Ausnehmung ist im verbundenen Zustand der beiden Bauteile auf der dem ersten Bauteil zugewandten Seite angeordnet und bildet mit dem ersten Bauteil den geschlossenen Hohlraum.Hollow embossing produces an elevation on a rear side of the component. This means that an elevation is formed in the connection region on the outlet side of the second component, while the side of the second component, which faces the first component, has a recess. If the second component is produced by means of a deep drawing process, then the hollow embossing can be inexpensively introduced in the course of the manufacturing process of the component. The recess is arranged in the connected state of the two components on the side facing the first component and forms with the first component the closed cavity.

Vorteilhafterweise ist das Verbindungselement in einer solchen Weise gestaltet, dass der Kopf auf seiner dem ersten Bauteil zugewandten Unterseite in einem schaftnahen Bereich eine ringförmige Ausnehmung aufweist, die während des Fügens das nach oben, in Richtung der Eintrittseite, austretende Material des ersten Bauteils aufnimmt. Dadurch liegt die Unterseite des Kopfes des Fügeelements auf dem ersten Bauteil gut an, so dass eine zu große Spaltbildung zwischen der Unterseite des Kopfes und dem ersten Bauteil vermieden wird. So wird verhindert, dass ein korrosives Medium wie Wasser oder Luftfeuchtigkeit im Verbindungsbereich in einen Spalt zwischen Fügeelement und erstem Bauteil eindringt und diesen schwächt.Advantageously, the connecting element is designed in such a way that the head has an annular recess on its bottom side facing the first component in a region close to the shaft, which receives the material of the first component exiting upward, in the direction of the inlet side, during the joining. As a result, the underside of the head of the joining element rests well on the first component, so that excessive gap formation between the underside of the head and the first component is avoided. This prevents that a corrosive medium such as water or humidity in the connection area penetrates into a gap between the joining element and the first component and weakens it.

Bei einem Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile werden die zwei Bauteile in einem Verbindungsbereich flach aufeinander positioniert und werden mit Hilfe eines Fügeelements, das einen Kopf und einen strukturierten, konisch zulaufenden Schaft aufweist, gefügt. In einem vor der Fügeoperation stattfindenden ersten Prozessschritt wird eine Ausnehmung in den Verbindungsbereich des ersten oder des zweiten Bauteils eingebracht. In einem weiteren Prozessschritt werden die zwei Bauteile in einer solchen Weise zueinander positioniert, dass die Ausnehmung auf der dem anderen Bauteil zugewandte Seite angeordnet ist und zwischen den beiden Bauteilen ein geschlossener Hohlraum ausgebildet wird. Anschließend wird das Fügeelement in einer solchen Weise in den Verbindungsbereich eingebracht, dass der Schaft des Fügeelements auf einer Eintrittsseite des ersten Bauteils in den Verbindungsbereich eintritt, den geschlossenen Hohlraum durchdringt und zumindest abschnittsweise auf einer Austrittseite des zweiten Bauteils wieder austritt.In a method for connecting two components, the two components are positioned flat on one another in a connection region and are joined by means of a joining element which has a head and a structured, tapered shaft. In a first process step taking place before the joining operation, a recess is introduced into the connection region of the first or the second component. In a further process step, the two components are positioned relative to one another in such a manner that the recess is arranged on the side facing the other component and a closed cavity is formed between the two components. Subsequently, the joining element is introduced into the connection region in such a manner that the shaft of the joining element enters the connection region on an inlet side of the first component, penetrates the closed cavity and exits again at least in sections on an exit side of the second component.

Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.In the following, the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine Schnittansicht eines gefügten Verbindungsbereiches ohne den erfindungsgemäßen Hohlraum, 1 a sectional view of an assembled connection area without the cavity according to the invention,

2 eine Schnittansicht eines gefügten Verbindungsbereiches mit einem geschlossenen Hohlraum, 2 a sectional view of an assembled connection area with a closed cavity,

3 eine Schnittansicht eines gefügten Verbindungsbereiches mit einer alternativen Ausführungsform des geschlossenen Hohlraums und 3 a sectional view of a joined connecting portion with an alternative embodiment of the closed cavity and

4 eine Schnittansicht eines gefügten Verbindungsbereiches mit drei Bauteilen. 4 a sectional view of an assembled connection area with three components.

In 1 ist ein Verbindungsbereich 1 zweier metallischer Bauteile 2 und 3 mit einem unter Verwendung des Fließlochverfahrens in den Verbindungsbereich 1 eingebrachten Fügeelement 4 gezeigt. Das Fügeelement 4 weist einen Kopf 6 auf, der auf einer Unterseite in einem Bereich, in dem der Kopf 6 an einen Schaft 7 grenzt, eine ringförmige Ausnehmung 8 besitzt. Der Schaft 7 des Fügeelements 4 läuft konisch zu und ist mit einem Gewinde 13 oder mit weiteren lokalen Strukturen versehen. Die Bauteile 2 und 3 sind zwei Fahrzeugrohbaukomponenten, beispielsweise Profile, Bleche oder Gußteile. Das erste Bauteil 2 ist flächig auf dem zweiten Bauteil 3 angeordnet, wobei das erste Bauteil 2 eine Eintrittsseite 5 aufweist, die dem Kopf 6 des Fügeelements 4 zugewandt ist. Das zweite Bauteil 3 weist auf seiner dem ersten Bauteil 2 abgewandten Seite eine Austrittsseite 9 auf, auf der der Schaft 7 des Fügeelements 4 zumindest abschnittsweise wieder austritt. Beim Fließlochverfahren wird zum Verbinden der Bauteile 2 und 3 das Fügeelement 4 in Rotation mit einer Umdrehungszahl von etwa 5000 U/min versetzt und in den Verbindungsbereich 1 eingebracht. Durch die dabei entstehende Reibungswärme wird der Verbindungsbereich 1 lokal erwärmt, so dass das Material teigig wird. Das Fügeelement 4 durchdringt den Verbindungsbereich 1; hierbei wird ein Durchzug ausgeformt. Wird dabei eine zur Plastifizierung der Bauteile 2, 3 benötigte Temperatur erreicht, so wird spanlos ein Gewinde 13 ausgeformt. Dabei wird das teigige Material aus dem Verbindungsbereich 1 hinausgedrängt. Das auf der Eintrittsseite 5 austretende Material wird dort von der ringförmigen Ausnehmung 8 in der Unterseite des Kopfes 6 des Fügeelements 4 aufgenommen. Des Weiteren dringt auch teigiges Material zwischen die Bauteile 2 und 3 und es kommt, wie in 1 gezeigt, zu der Bildung eines Spaltes 10. Weiterhin wurde in 1 das beim Eindringen des Fügeelements 4 nach oben verdrängte Material des Bauteils 2 nicht komplett von der ringförmigen Ausnehmung 8, die auf der Unterseite des Kopfes 6 angeordnet ist, aufgenommen. Dadurch lässt sich das Fügeelement 4 nicht bis zu der Auflage des Kopfes 6 in den Verbindungsbereich 1 eindrehen, wobei sich ein Spalt 14 zwischen dem Kopf 6 des Fügeelements 4 und dem ersten Bauteil 2 bildet. Durch diesen Spalt 14 kann ein korrosives Medium, z. B. Wasser oder Luftfeuchtigkeit, in den Verbindungsbereich 1 eindringen und so das Korrosionsrisiko erhöhen.In 1 is a connection area 1 two metallic components 2 and 3 with one using the flow-hole method in the joint area 1 introduced joining element 4 shown. The joining element 4 has a head 6 on top of a base in an area where the head is 6 to a shaft 7 borders, an annular recess 8th has. The shaft 7 of the joining element 4 runs conically and is threaded 13 or provided with further local structures. The components 2 and 3 are two vehicle body components, such as profiles, sheets or castings. The first component 2 is flat on the second component 3 arranged, wherein the first component 2 an entrance side 5 that has the head 6 of the joining element 4 is facing. The second component 3 points to his the first component 2 opposite side of an exit side 9 on, on the shaft 7 of the joining element 4 at least in sections again exits. The flow-hole method is used to connect the components 2 and 3 the joining element 4 placed in rotation at a speed of about 5000 rpm and in the connection area 1 brought in. Due to the resulting frictional heat of the connection area 1 heated locally, so that the material is doughy. The joining element 4 penetrates the connection area 1 ; In this case, a draft is formed. Is doing one for plasticizing the components 2 . 3 reached reached temperature, so is a thread without cutting 13 formed. In this case, the doughy material from the connection area 1 forced out. The on the entrance side 5 escaping material is there from the annular recess 8th in the bottom of the head 6 of the joining element 4 added. Furthermore, doughy material also penetrates between the components 2 and 3 and it comes as in 1 shown to the formation of a gap 10 , Furthermore, in 1 that during penetration of the joining element 4 displaced upwards material of the component 2 not completely from the annular recess 8th on the bottom of the head 6 is arranged, recorded. This allows the joining element 4 not up to the edition of the head 6 in the connection area 1 screw in, leaving a gap 14 between the head 6 of the joining element 4 and the first component 2 forms. Through this gap 14 can a corrosive medium, eg. As water or humidity, in the connection area 1 penetrate and thus increase the risk of corrosion.

Generell ist der Werkstoff des Fügeelements 4 so auf die Werkstoffeigenschaften der zu fügenden Bauteile 2 und 3 abgestimmt, dass das in den Verbindungsbereich 1 eingebrachte Gewinde 13 beim Abkühlen stärker schrumpft als das Fügeelement 4 und sich spielfrei um den strukturierten Schaft 7 des Fügeelements 4 legt.Generally, the material of the joining element 4 so on the material properties of the components to be joined 2 and 3 matched that in the connection area 1 introduced thread 13 shrinks more when cooling than the joining element 4 and play around the structured shaft 7 of the joining element 4 sets.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verbindungsbereichs 1' der beiden Bauteile 2 und 3', die flach aufeinanderliegen. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Gestaltung ist hier im Verbindungsbereich 1' zwischen den beiden Bauteilen 2 und 3' ein geschlossener Hohlraum 11 ausgebildet, der vom Schaft 7 des Fügeelements 4 durchdrungen wird. Dieser Hohlraum 11 nimmt das beim Eindringen des Fügeelements 4 verdrängte Material der Bauteile 2 und 3' auf, so dass die in 1 gezeigte Bildung des Spaltes 10 vermieden wird. Um den geschlossenen Hohlraum 11 zu bilden, ist in dem Bauteil 3', das im Verbindungsbereich 1' im Vergleich zu dem ersten Bauteil 2 eine größere Wandstärke hat, eine Ausnehmung 21 vorgesehen, die durch eine lokale Reduzierung der Materialstärke des zweiten Bauteils 3' gebildet wird. Das zweite Bauteil 3' ist mit Hilfe des Gießverfahrens hergestellt, und die Ausnehmung 21 ist im Zuge des Gießverfahrens in das zweite Bauteil 3' eingebracht worden. 2 shows an inventive embodiment of the connection area 1' of the two components 2 and 3 ' that lie flat on each other. Unlike the in 1 shown design is here in the connection area 1' between the two components 2 and 3 ' a closed cavity 11 formed by the shaft 7 of the joining element 4 is penetrated. This cavity 11 This takes on the penetration of the joining element 4 displaced material of the components 2 and 3 ' on, so that in 1 shown formation of the gap 10 is avoided. Around the closed cavity 11 to form is in the component 3 ' that in the connection area 1' compared to the first component 2 has a larger wall thickness, a recess 21 provided by a local reduction of the material thickness of the second component 3 ' is formed. The second component 3 ' is produced by means of the casting process, and the recess 21 is in the course of the casting process in the second component 3 ' been introduced.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Verbindungsbereichs 1'' zweier Bauteile 2 und 3''. Im Unterschied zu 2 wird die Ausnehmung 21' durch Hohlprägen des zweiten Bauteils 3'' gebildet. Beim Hohlprägen wird das zweite Bauteil 3'' zwischen einem Stempel und einem Gegenwerkzeug partiell tiefgezogen, so dass eine lokale Sicke in das Bauteil 3'' eingebracht wird. Um den geschlossenen Hohlraum 11 zu bilden, ist die Ausnehmung 21' im verbundenen Zustand der beiden Bauteile 2 und 3'' auf der dem ersten Bauteil 2 zugewandten Seite angeordnet. 3 shows an alternative embodiment of a connection area 1'' two components 2 and 3 '' , In contrast to 2 becomes the recess 21 ' by hollow embossing of the second component 3 '' educated. In hollow embossing, the second component 3 '' Partially deep drawn between a punch and a counter tool, so that a local bead in the component 3 '' is introduced. Around the closed cavity 11 to form is the recess 21 ' in the connected state of the two components 2 and 3 '' on the first component 2 arranged facing side.

Die in 3 gezeigten Bauteile 2 und 3'' des Verbindungsbereichs 1'' können beispielsweise aus einer AlMgSi-Legierung hergestellt und mit einem Fügeelement 4, dessen Schaft die Dimension einer M5-Schraube aufweist, gefügt sein. Beide Bauteile 2 und 3'' weisen im Verbindungsbereich 1'' eine Materialstärke von 2 mm auf. Damit der Hohlraum 11 das vom Fügeelement 4 verdrängte Material vollständig aufnehmen kann, sollte die runde Hohlprägung nach Berücksichtigung der Toleranzkette zwischen Bauteilgenauigkeit und Positionsgenauigkeit des Fügeelements 4' zu den Bauteilen 2, 3'' einen Prägedurchmesser d von mindestens 10 mm aufweisen. Die Tiefe t der Hohlprägung 21 sollte mindestens 1,5 mm betragen.In the 3 shown components 2 and 3 '' of the connection area 1'' For example, they can be made from an AlMgSi alloy and a joining element 4 , whose shaft has the dimension of an M5 screw, be joined. Both components 2 and 3 '' point in the connection area 1'' a material thickness of 2 mm. So that the cavity 11 that of the joining element 4 If the displaced material can absorb completely, the round hollow embossing should take into account the tolerance chain between component accuracy and position accuracy of the joining element 4 ' to the components 2 . 3 '' have an embossing diameter d of at least 10 mm. The depth t of the hollow embossing 21 should be at least 1.5 mm.

Hat der Schaft des Fügeelements 4 die Dimension einer M6-Schraube, so müssen, da mehr Material durch das Fügeelement 4 verdrängt wird, der Prägedurchmesser d und die Prägetiefe t der Ausnehmung 21' angepasst werden. Damit das verdrängte Material von dem Hohlraum 21' aufgenommen werden kann, sollte der Prägedurchmesser d größer als 12 mm und die Prägetiefe t größer als 2 mm sein.Has the shaft of the joining element 4 the dimension of an M6 screw, so need more material through the joining element 4 is displaced, the embossing diameter d and the embossing depth t of the recess 21 ' be adjusted. So that the displaced material from the cavity 21 ' can be recorded, the embossing diameter d should be greater than 12 mm and the embossing depth t greater than 2 mm.

4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des Verbindungsbereichs 1'''. Im Unterschied zu 1, 2 und 3 weist der Verbindungsbereich drei Bauteile 2, 3, 16 auf. Das Bauteil 16 ist zwischen dem ersten Bauteil 2 und dem zweiten Bauteil 3 angeordnet und weist eine Ausnehmung 21'' in Form eines Durchgangslochs auf. Der Hohlraum 21'' wird durch die zwischen den Bauteilen 2 und 3 liegende Ausnehmung 21'' des Bauteils 16 gebildet. 4 shows a further alternative embodiment of the connection area 1''' , In contrast to 1 . 2 and 3 the connection area has three components 2 . 3 . 16 on. The component 16 is between the first component 2 and the second component 3 arranged and has a recess 21 '' in the form of a through hole. The cavity 21 '' is through the between the components 2 and 3 lying recess 21 '' of the component 16 educated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0464071 B1 [0002]

Claims

Connection area ( 1 . 1' . 1'' . 1''' ) of two components ( 2 . 3 . 3 ' . 3 '' ), in which the first component ( 2 ) an entrance side ( 5 ) and the second component ( 3 . 3 ' . 3 '' ) an exit side ( 9 ), wherein the two components ( 2 . 3 . 3 '; 3 '' ) by a joining element ( 4 ) with a head ( 6 ) and a structured, tapered shaft ( 7 ), the head ( 6 ) of the joining element ( 4 ) on the entry side ( 5 ) of the first component ( 2 ) is arranged, and the shaft ( 7 ) on the first component ( 2 ) facing away from the exit side ( 9 ) of the second component ( 3 . 3 ' . 3 '' ), characterized in that between the two components ( 2 . 3 . 3 ' . 3 '' ) in the connection area ( 1 . 1' . 1'' . 1''' ) a closed cavity ( 11 ) is trained.

Connecting region according to claim 1, characterized in that the cavity ( 11 ) is dimensioned in such a way that it during the penetration of the joining element ( 4 ) displaced material of the components ( 2 . 3 . 3 ' . 3 '' ).

Connecting region according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the components ( 2 . 3 . 16 ) in the connection area a recess ( 21 . 21 ' . 21 '' ), which in the connected state of the two components ( 2 . 3 ) on the other component ( 2 . 3 ) is arranged facing side and with this the closed cavity ( 11 ).

Connecting region according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 21 ) by a local reduction of the material thickness of the first component ( 2 ) and / or the second component ( 3 ' ) is formed.

Connecting region according to claim 4, characterized in that the recess ( 21 ) in that component ( 2 . 3 ' ) provided in the connection area ( 1 ) has a greater wall thickness.

Connecting region according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 21 ' ) by hollow embossing of the second component ( 3 '' ) is formed.

Connecting region according to one of the preceding claims, characterized in that the joining element ( 4 ) on a first component ( 2 ) facing the underside of the head ( 6 ) in an area close to the shaft an annular recess ( 8th ) having.

Method for joining two components ( 2 . 3 . 3 ' . 3 '' ) in a connection area ( 1 . 1' . 1'' . 1''' ), in which the two components ( 2 . 3 . 3 ' . 3 '' ) lie flat on one another, with the aid of a joining element ( 4 ) with a head ( 6 ) and a structured, tapered shaft ( 7 ) with the process steps (A) introducing a recess ( 21 . 21 ' . 21 '' ) in the connection area ( 1 ) of the first or the second component ( 2 . 3 ), (B) positioning of the two components ( 2 . 3 . 3 ' . 3 '' ) to each other in such a way that the recess ( 21 . 21 ' . 21 '' ) on the other component ( 2 . 3 . 3 ' . 3 '' ) facing side and between the components ( 2 . 3 . 3 ' . 3 '' ) a closed cavity ( 11 ), (C) introducing the joining element ( 4 ) in such a way that the joining element ( 4 ) on an entrance side ( 5 ) of the first component ( 2 ) in the connection area ( 1 . 1' . 1'' . 1''' ) and the stem ( 7 ) the closed cavity ( 11 ) penetrates and at least partially on an exit side ( 9 ) of the second component ( 3 . 3 ' . 3 '' ) exit.

Method according to claim 8, characterized in that at least one of the components ( 2 . 3 . 3 ' ) produced by means of a casting process and the recess ( 21 ) in the course of the casting process in the component ( 2 . 3 ) is introduced.

Method according to claim 8, characterized in that the recess ( 21 ' ) is produced by hollow stamping.