CN102834626B - 构件连接装置和用于连接构件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种构件连接装置，其包括第一车辆构件(1)和第二车辆构件(3)，第一车辆构件具有从第一车辆构件上突起的公固定元件，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状，第二车辆构件具有由设置在第二车辆构件中的通孔构成的、用于容纳公固定元件的母固定元件，所述公固定元件在插入方向上插入母固定元件中。所述公固定元件基本上横向于插入方向相对于母固定元件具有过盈量，使得这两个车辆构件在固定元件上可拆地相互夹紧，在通孔的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二车辆构件上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，所述夹紧元件从外部向公固定元件的外侧施加基本上横向于插入方向作用的夹紧力。

Description

构件连接装置和用于连接构件的方法
技术领域
本发明涉及一种构件连接装置和一种用于可拆地预安装至少两个车辆构件的方法。
背景技术
由在先的、未公开的德国专利申请DE102009049602.5公开一种构件连接装置。
在汽车车身的大规模生产中，在很大程度上自动化组装许多单个的车身部件以及附件，例如固定装置等。在接合过程中，两个或更多个车身部件首先借助于复杂的夹紧和接纳技术被相对定位并且随后例如通过焊接、咬合连接或其它接合方法相互连接。
上面提到的DE102009049602.5涉及两个待相互固定连接的构件的松散的预固定。为此在一个构件上设置突出的球形的形锁合元件，该球形的形锁合元件嵌入第二构件的例如锁孔状构造的凹口中。这两个待相互连接的构件被放在一起并且随后相对移动，通过该移动形成形锁合。通过形锁合，这两个构件被相对预固定并且这两个构件随后可例如通过焊接相互固定连接。
发明内容
本发明的任务是提供一种构件连接方案，借此能简单地(预)安装构件、尤其是车辆的车身构件以及附件或非车辆构件。
本发明实现一种构件连接装置，其包括第一车辆构件和第二车辆构件，第一车辆构件具有从第一车辆构件上突起的公固定元件，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状，第二车辆构件具有用于容纳公固定元件的母固定元件，所述母固定元件由设置在第二车辆构件中的通孔构成，所述公固定元件在插入方向上插入母固定元件中，所述公固定元件基本上横向于插入方向相对于母固定元件具有过盈量，使得这两个车辆构件在固定元件上相互夹紧，在通孔的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二车辆构件上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，在相互夹紧的状态下，所述夹紧元件从外部向公固定元件的外侧施加基本上横向于插入方向作用的夹紧力。
本发明还实现一种用于可拆地预安装至少两个车辆构件的方法，其特征在于，将两个车辆构件插接在一起，这两个车辆构件通过夹紧连接装置彼此连接，所述夹紧连接装置具有设置在两个车辆构件之一上的公固定元件，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状并且该公固定元件沿插入方向插入设置在所述至少两个车辆构件中的另一个上的母固定元件中并被夹紧在该母固定元件上，所述母固定元件由设置在第二车辆构件中的通孔构成，在通孔的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二车辆构件上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，在相互夹紧的状态下，所述夹紧元件从外部向公固定元件的外侧施加基本上横向于插入方向作用的夹紧力。
本发明还实现一种构件连接装置，其包括第一非车辆构件和第二非车辆构件，第一非车辆构件具有从第一非车辆构件上突起的公固定元件，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状，第二非车辆构件具有用于容纳公固定元件的母固定元件，所述母固定元件由设置在第二非车辆构件中的通孔构成，所述公固定元件在插入方向上插入母固定元件中，所述公固定元件基本上横向于插入方向相对于母固定元件具有过盈量，使得这两个非车辆构件在固定元件上相互夹紧，在通孔的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二非车辆构件上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，在相互夹紧的状态下，所述夹紧元件从外部向公固定元件的外侧施加基本上横向于插入方向作用的夹紧力。
本发明还实现一种用于可拆地预安装至少两个非车辆构件的方法，其特征在于，将两个非车辆构件插接在一起，这两个非车辆构件通过夹紧连接装置彼此连接，所述夹紧连接装置具有设置在两个非车辆构件之一上的公固定元件，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状并且该公固定元件沿插入方向插入设置在所述至少两个非车辆构件中的另一个上的母固定元件中并被夹紧在该母固定元件上，所述母固定元件由设置在第二非车辆构件中的通孔构成，在通孔的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二非车辆构件上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，在相互夹紧的状态下，所述夹紧元件从外部向公固定元件的外侧施加基本上横向于插入方向作用的夹紧力。
本发明的出发点是一种用于将构件连接的方法，在其中，第一车辆构件或第一非车辆构件与第二车辆构件或与第二非车辆构件连接。
概念“车辆构件”可非常宽泛地理解。它包括各种类型的在车辆制造中需要连接的构件，尤其是、但不仅仅是车身构件，而且也包括其它构件、例如车辆的所谓的“附件”(用于辅助总成的固定装置等)。概念“车辆”既包括轿车又包括营运汽车，如载重汽车或轨道车辆、摩托车等。
概念“非车辆构件”也可非常宽泛地理解。它原则上包括除了用于车辆(制造)领域、尤其是道路运输车辆(制造)领域的构件之外的所有类型的构件。本发明例如可用于下述领域：
-“白色家电”领域，即家用电器制造如冰箱、冰柜、开顶式冰柜、电灶、洗衣机、洗碗机、洗衣干衣机等，尤其是连接用于家用电器的(金属板)壳体构件。
1.壳体构件可插接在一起，“球”不仅用于预固定，而且也有针对性地用作接合元件，其允许日后的拆卸。
2.球作为标准化元件用于安装部件如绝缘材料、覆盖部件、电子装置/控制装置、电缆。
3.根据本发明的构件连接装置例如可在冰箱或干燥机中用作用于换热器或类似物的浮动固定装置。
-家具制造，尤其是连接各个家具部件。本发明例如可能在以下制造中使用：
●住宅和厨房家具、办公家具、实验室家具、街道家具、城市家具、公园家具、花园家具，例如用于定位和预固定结构和安装部件；
●金属板构件，用于预固定构件，以便随后借助少的接合元件(例如螺钉)进行固定；
●用于通过球来几何定位多个家具部件(第二部件/家具件通过球相对于第一部件/家具件“滑入”正确的位置中)。
-建筑行业，尤其是连接房子的各个部件、例如房屋立面元件的连接。建筑的结构领域、例如屋顶结构中的固定－锚定系统；可拆卸的展台。
-飞行器制造、尤其是飞机制造，尤其是连接飞行器的构件。
-玩具领域，尤其是连接各个玩具部件。
本发明应用可能性的上述列举仅仅是示例性的，决不是限制性的。
虽然以下的说明中主要结合“车辆构件”进行，但要明确指出，本发明的所有方面也能适用于“非车辆构件”领域。尤其是本发明包含在涉及用于连接车辆构件的方法的权利要求中的那些方面也可用于涉及“非车辆构件”的方法中。
两个车辆构件中的第一车辆构件或两个非车辆构件中的第一非车辆构件具有从第一车辆构件或第一非车辆构件上突起的“公固定元件”，该公固定元件部分或完全具有球或截球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状。概念“近似于球”也可非常宽泛地理解并且不局限于球几何形状的数学定义。“近似于球”例如可理解为“凸形拱曲的”。优选球形或近似于球构造的公固定元件关于一个或两个车辆构件在公固定元件位置上的法线方向旋转对称。概念“球形”或“近似于球”完全一般性地说包括“圆滑的”或“拱曲的”、尤其是“凸形拱曲”的几何形状。如此构造的公固定元件可极简单地与第二车辆构件或第二非车辆构件插接在一起。通过公固定元件的圆滑的、无棱边的几何形状尽可能降低两个车辆构件或非车辆构件在插接在一起时意外钩住的危险。
第二车辆构件或第二非车辆构件具有用于容纳公固定元件的“母固定元件”。概念“母固定元件”也可非常宽泛地理解。完全一般性地说是指这样的结构造型，它们允许公固定元件能够在插入方向上插入母固定元件中。
本发明的核心在于：公固定元件相对于母固定元件具有过盈量。该过盈量尤其是可以存在于横向于插入方向的方向上。基于所述过盈量，两个车辆构件或非车辆构件在插接在一起时在固定元件上可拆地相互夹紧。
车辆构件或非车辆构件因此可简单地插接在一起并且通过这种方式彼此相对(预)固定。
车辆构件如各个车身构件或非车辆构件可通过一个或多个这种构件连接装置彼此连接，即(预)安装。在此只需将各个构件“插接在一起”。根据车辆构件或非车辆构件的类型以及在结构上规定的“夹紧力”，这两个车辆构件或非车辆构件仅通过根据本发明的构件连接装置彼此连接或附加地通过一个或多个其它连接技术例如焊接、螺纹连接、铆接、咬合连接等彼此连接。在此尤其考虑使用可从唯一的构件侧形成的连接技术(“单侧连接方法”)。在此作为例子列举激光焊接，与点焊方法不同，在激光焊接中，无须从两侧借助焊钳接近“构件复合体”，而可从唯一一侧进行加工。
可在所述固定元件之间插入方向上设置形锁合。但并非必须设置这种形锁合。换句话说，并非必须设置公的和母的固定元件的侧凹。
母固定元件可由设置在第二车辆构件或非车辆构件中的“通孔”构成。概念“通孔”可宽泛地理解并且本身并不局限于特定的孔几何形状。通孔例如可以是圆形的或具有非圆的几何形状，例如大致正方形的几何形状、三角形、四边形或更多边形的几何形状，在此可将“角”倒圆。
由于公固定元件横向于插入方向相对于母固定元件具有一定的过盈量，所以两个固定元件或两个固定元件中的至少一个必须具有一定的“最小弹性”，从而允许插接在一起并且在插接在一起后可保持足够的夹紧力。
公固定元件例如可以是由实心材料制成的球、尤其是钢球或铝球。作为替换方案，公固定元件也可由其它材料、例如塑料制成。这种“实心球”具有相对小的弹性。因此可通过母固定元件的相应造型来达到对于插接在一起所需的最小弹性。
可规定，两个车辆构件或非车辆构件在插接在一起后在固定元件上在横向于插入方向的各方向上无间隙地彼此连接、即不可彼此相对移动地固定。
如上所述，两个车辆构件或非车辆构件可通过多个这种构件连接装置或类似的构件联接装置彼此相对(预)固定。与此相应，可在两个车辆构件或非车辆构件之一上设置至少一个另外的公固定元件，其同样部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状，并且其在一个插入方向上或在与第一公固定元件相同的插入方向上插入或可插入相配的另外的母固定元件中，该另外的母固定元件设置在有关的另一车辆构件或非车辆构件上。
所述至少一个另外的母固定元件可由缝槽或长形通孔构成，在该缝槽或长形通孔中所述另外的公固定元件可在缝槽或长形通孔的纵向方向上移动。
因此形象地说，一个“构件连接装置”构成“固定支座”并且所述至少一个另外的构件连接装置构成“浮动支座”。其优点在于：两个待彼此连接的车辆构件可“浮动”地并且因此基本上无应力地插接在一起或相互固定。
根据本发明的一种扩展方案，在构成母固定元件的通孔的边缘上设置至少一个从第二车辆构件或非车辆构件上突起的、弯曲弹性的夹紧元件。该夹紧元件从外部向公固定元件的外侧施加基本上横向于插入方向作用的夹紧力。夹紧元件可从背后接合在公固定元件上。但并非必须如此。在有侧凹的情况下，在两个固定元件相互接合即在插接在一起时会出现“过压”并且因此使得公固定元件可听到地卡入母固定元件中。
夹紧元件可以是沿通孔的整个边缘延伸的夹紧凸缘。作为替换方案，也可仅设置一个在周边区段上延伸的夹紧凸缘元件。另外可沿通孔设置多个在周边方向上彼此间隔开的夹紧凸缘，它们分别在一个周边区段上或分别在一个周边位置上从外部接触公固定元件。也可规定，仅一部分设置的夹紧凸缘从外部压紧到公固定元件上。
可规定，所述夹紧凸缘在插入方向上或逆着插入方向从第二车辆构件上突起。所述至少一个夹紧凸缘无须完全相对于第二车辆构件垂直地弯曲，而是可略微倾斜地压靠。例如可规定，所述至少一个夹紧凸缘与第二车辆构件或第二非车辆构件的表面形成80°至90°范围中的角度。
第一和/或第二车辆构件或非车辆构件可以是金属板构件。在车辆构件的情况下，第一和/或第二车辆构件尤其可以是车身构件。可从第二车辆构件或非车辆构件冲裁出构成母固定元件的通孔。夹紧凸缘可以是冲裁出的通孔的“弯曲”或“竖起”的区段。
两个车辆构件或非车辆构件之一或两个尤其可以是深冲部件。所述至少一个母固定元件——其例如可由通孔构成——可直接在深冲工具中冲裁出或在接着的制造步骤中形成。
两个车辆构件或非车辆构件之一或两个尤其可以是由金属制成的构件(金属板构件)，或由塑料、尤其是由纤维增强塑料制成的构件(例如碳纤维构件、玻璃纤维构件等)。
综上所述可确定，按本发明的方法能够在如今已经高度自动化的汽车制造领域中实现显著的成本节约。但即使是在汽车制造以外的领域或在自动化迄今还显得过于昂贵的领域中，本发明也提供从基础上重新设计迄今尚未或几乎没有自动化的制造过程并且使其自动化的可能性，这带来巨大的成本降低潜力。因此根据本发明的方法可在许多领域中被建立为成本非常低廉的、几何形状不特定的、无需装置的“标准连接方法”。
附图说明
下面借助附图详细说明本发明。附图如下：
图1为焊有钢球的金属板；
图2、3为具有带有环绕的夹紧凸缘的通孔的金属板；
图4－6为带有不同夹紧凸缘的各实施例；
图7为根据本发明两个彼此浮动地固定的构件。
具体实施方式
图1示出第一金属板1，在其上焊接一个钢球2。
图2、3示出第二金属板3，在其中冲裁出一个通孔4，该通孔具有一个弯曲的凸缘5，该凸缘用作夹紧凸缘。通孔4或夹紧凸缘5具有略小于球2的直径。但夹紧凸缘5的弹性足以使球能插入通孔4中。
如图2、3所示，通孔4可具有近似四边形或正方形的形状。在通孔几何形状近似正方形的情况下，夹紧凸缘5在四个彼此间隔开大约90°的位置上从外部呈点状压紧到球2上。
图4示出处于插接在一起的状态中的两个金属板1、3。固定在金属板1上的球从下侧穿过通孔4。夹紧凸缘5基本上横向于插入方向6从外部压紧到球2上。因此，两个金属板1、3在横向于插入方向6的各方向上牢固且基本上无间隙地彼此相对定位。
图5示出一种实施例，在其中，代替一个环绕的夹紧凸缘5，在周边方向上均匀分布地设置多个齿状的夹紧凸缘元件5a、5b、5c。
在图6的实施例中仅设置两个这种齿状的夹紧凸缘元件5a、5b，它们在周边方向上彼此间隔开大约180°。这两个夹紧凸缘元件5a、5b设置在球2的彼此相对置的两侧上。
图7示出一种实施例，在其中，在第一金属板1上彼此间隔开地设置第一球2a和第二球2b。这两个球2a、2b可焊接在金属板1上。
在第二金属板3中设置配置给球2a的第一长方形或正方形的通孔4a，该通孔具有一个环绕的夹紧凸缘5，其类似于如图2－4所示的。在球2a的区域中，两个金属板1、3因此牢固地横向于插入方向彼此相对固定。
相反，第二通孔4b为长形通孔，其带有两个在孔纵向方向上延伸的夹紧凸缘5a、5b，这两个夹紧凸缘从彼此相对置的两侧压紧到球2b的外侧上。在图7所示的布置中，金属板“浮动”地相互固定。通过长孔4b避免固定位置之间的应力。
两个金属板1、3可简单地插接在一起并且随后例如通过焊接彼此持久固定地连接。在焊接时出现的热膨胀基于两个金属板的浮动的设置“自动”得到补偿。

Claims (23)

1.构件连接装置，其包括第一车辆构件(1)和第二车辆构件(3)，第一车辆构件具有从第一车辆构件(1)上突起的公固定元件(2)，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状，第二车辆构件(3)具有用于容纳公固定元件(2)的母固定元件，所述母固定元件由设置在第二车辆构件(3)中的通孔(4、4a、4b)构成，所述公固定元件(2)在插入方向(6)上插入母固定元件中，所述公固定元件(2)基本上横向于插入方向(6)相对于母固定元件具有过盈量，使得这两个车辆构件(1、3)在固定元件上相互夹紧，其特征在于，在通孔(4、4a、4b)的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二车辆构件(3)上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，在相互夹紧的状态下，所述夹紧元件从外部向公固定元件(2、2a、2b)的外侧施加基本上横向于插入方向(6)作用的夹紧力。
2.根据权利要求1的构件连接装置，其特征在于，所述通孔(4)具有非圆的形状。
3.根据权利要求2的构件连接装置，其特征在于，所述通孔(4)的形状近似于正方形或三角形。
4.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述两个车辆构件(1、3)在两个固定元件的区域中在横向于插入方向(6)的各方向上不可彼此相对移动地固定。
5.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，设有另外的公固定元件(2b)，所述另外的公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状并且在一个另外的插入方向上或在同一个插入方向(6)上插入相配的另外的母固定元件中。
6.根据权利要求5的构件连接装置，其特征在于，所述另外的母固定元件由缝槽或长形通孔构成，在该缝槽或长形通孔中，所述另外的公固定元件(2b)能在缝槽或长形通孔的纵向方向上移动。
7.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述夹紧元件从背后接合在公固定元件(2、2a、2b)上。
8.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述夹紧元件是沿通孔(4)的整个边缘延伸的夹紧凸缘(5)；或者
沿通孔(4)的边缘设置多个在周边方向上彼此间隔开的夹紧凸缘元件(5a、5b、5c)，这些夹紧凸缘元件在周边区段上从外部接触公固定元件(2、2a、2b)。
9.根据权利要求8的构件连接装置，其特征在于，所述夹紧凸缘(5)或所述夹紧凸缘元件(5a、5b、5c)在插入方向(6)上或逆着插入方向(6)从第二车辆构件(3)上突起。
10.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述第一和/或第二车辆构件为金属板构件。
11.根据权利要求10的构件连接装置，其特征在于，所述第一和/或第二车辆构件为钢板构件或铝板构件。
12.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述第一和/或第二车辆构件为车身构件。
13.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述通孔(4、4a、4b)从第二车辆构件(3)冲裁出。
14.根据权利要求8的构件连接装置，其特征在于，所述夹紧凸缘(5)或所述夹紧凸缘元件(5a、5b、5c)是第二车辆构件(3)的弯曲的区段。
15.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述公固定元件是完全由金属制成的元件。
16.根据权利要求15的构件连接装置，其特征在于，所述公固定元件是完全由钢或铝制成的元件。
17.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述公固定元件(2、2a、2b)与第一车辆构件(1)材料锁合地连接。
18.根据权利要求17的构件连接装置，其特征在于，所述公固定元件(2、2a、2b)焊接在第一车辆构件(1)上。
19.根据权利要求1至3之一的构件连接装置，其特征在于，所述两个车辆构件(1、3)除了通过所述至少一个可拆的夹紧连接装置之外还通过另外的连接而直接彼此固定连接。
20.根据权利要求19的构件连接装置，其特征在于，所述另外的连接是焊接连接。
21.用于可拆地预安装至少两个车辆构件(1、3)的方法，其特征在于，将两个车辆构件(1、3)插接在一起，这两个车辆构件通过夹紧连接装置彼此连接，所述夹紧连接装置具有设置在两个车辆构件之一(1)上的公固定元件(2、2a、2b)，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状并且该公固定元件沿插入方向(6)插入设置在所述至少两个车辆构件中的另一个(3)上的母固定元件中并被夹紧在该母固定元件上，所述母固定元件由设置在第二车辆构件(3)中的通孔(4、4a、4b)构成，其特征在于，在通孔(4、4a、4b)的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二车辆构件(3)上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，在相互夹紧的状态下，所述夹紧元件从外部向公固定元件(2、2a、2b)的外侧施加基本上横向于插入方向(6)作用的夹紧力。
22.构件连接装置，其包括第一非车辆构件(1)和第二非车辆构件(3)，第一非车辆构件具有从第一非车辆构件(1)上突起的公固定元件(2)，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状，第二非车辆构件(3)具有用于容纳公固定元件(2)的母固定元件，所述母固定元件由设置在第二非车辆构件(3)中的通孔(4、4a、4b)构成，所述公固定元件(2)在插入方向(6)上插入母固定元件中，所述公固定元件(2)基本上横向于插入方向(6)相对于母固定元件具有过盈量，使得这两个非车辆构件(1、3)在固定元件上相互夹紧，其特征在于，在通孔(4、4a、4b)的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二非车辆构件(3)上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，在相互夹紧的状态下，所述夹紧元件从外部向公固定元件(2、2a、2b)的外侧施加基本上横向于插入方向(6)作用的夹紧力。
23.用于可拆地预安装至少两个非车辆构件(1、3)的方法，其特征在于，将两个非车辆构件(1、3)插接在一起，这两个非车辆构件通过夹紧连接装置彼此连接，所述夹紧连接装置具有设置在两个非车辆构件之一(1)上的公固定元件(2、2a、2b)，该公固定元件部分或完全具有球的形状或者部分或完全具有近似于球的形状并且该公固定元件沿插入方向(6)插入设置在所述至少两个非车辆构件中的另一个(3)上的母固定元件中并被夹紧在该母固定元件上，所述母固定元件由设置在第二非车辆构件(3)中的通孔(4、4a、4b)构成，其特征在于，在通孔(4、4a、4b)的边缘上设置至少一个预制的、在所述相互夹紧之前就已经从第二非车辆构件(3)上突起的、弯曲弹性的夹紧元件，在相互夹紧的状态下，所述夹紧元件从外部向公固定元件(2、2a、2b)的外侧施加基本上横向于插入方向(6)作用的夹紧力。
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