DE102007036416A1

DE102007036416A1 - Hilfsfügeteil

Info

Publication number: DE102007036416A1
Application number: DE102007036416A
Authority: DE
Inventors: Virginio Dipl.-Ing. Buonaccorso (FH); Herwig Laue; Sven Dipl.-Ing. Dickes
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2009-02-05

Abstract

Hilfsfügeteil aus Stahl zum Verbinden eines Aluminiumblechs (2) mit einem Stahlteil (3) durch Widerstandsschweißen, mit einem Schaft (6), der durch das Aluminiumblech (2) hindurchführbar ist und an seinem freien Ende mit dem Stahlteil (3) verschweißbar ist, und mit einem den Schaft (6) radial überragenden Kopf (8), der im montierten Zustand an einer vom Stahlteil (3) abgewandten Seite (9) am Aluminiumblech (2) anliegt und an dem eine Schweißelektrode anlegbar ist.
Um den Fügeprozess zu vereinfachen, weist der Schaft (6) eine Spitze (10) auf, mit welcher er durch das Aluminiumblech (2) durchschlagbar oder durchdrückbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hilfsfügeteil aus Stahl zum Verbinden eines Aluminiumblechs mit einem Stahlteil durch Widerstandsschweißen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 42 37 361 C2 ist ein Hilfsfügeteil dieser Art bekannt. Es umfasst einen Schaft, der durch das Aluminiumblech hindurchführbar ist und an seinem freien Ende mit dem Stahlteil verschweißbar ist, sowie einen den Schaft radial überragenden Kopf, der im montierten Zustand an einer vom Stahlteil abgewandten Seite am Aluminiumblech anliegt und an dem eine Schweißelektrode anlegbar ist. Beim bekannten Hilfsfügeteil ist am Schaft außerdem eine als Schneidkante ausgestaltete Außenkante vorgesehen, die beim Montieren als Stanzwerkzeug zum Stanzen einer Durchführungsöffnung im Aluminiumblechteil verwendet wird. Ferner trägt der Schaft an seinem freien Ende eine Schweißwarze oder einen Schweißbuckel, der beim Durchführen des Schafts durch die Durchführungsöffnung mit dem Stahlteil in Kontakt kommt und das Widerstandsschweißen, bei dem es sich insbesondere um ein Widerstandsbuckelschweißen handelt, ermöglicht. Beim bekannten Hilfsfügeteil entsteht somit bei der Montage Abfall, nämlich das beim Stanzen der Durchführungsöffnung freigeschnittene Aluminiumblechteil. Dieses muss separat entsorgt werden.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Hilfsfügeteil der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch ausgezeichnet, dass der damit durchführbare Fügeprozess vereinfacht ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Hilfsfügeteil nach Art eines Nagels zu gestalten, so dass der Schaft durch das Aluminiumblech durchschlagbar oder durchdrückbar ist. Hierzu ist der Schaft mit einer Spitze ausgestattet, die ein Durchdrücken bzw. Durchschlagen des Aluminiumblechs ermöglicht. Beim Durchdrücken bzw. Durchschlagen wird das Material des Aluminiumblechs verdrängt, ohne dass dabei Abfall entsteht. Dementsprechend muss beim Montieren des Hilfsfügeteils kein Abfall entsorgt werden, was den Fügeprozess vereinfacht.
Die Spitze zum Durchschlagen bzw. Durchdrücken des Aluminiumblechs kann an einem freien Ende des Schafts ausgebildet sein. Alternativ kann der gesamte Schaft als Spitze ausgestaltet sein. Die unterschiedlichen Varianten können auf unterschiedliche Blechstärken des Aluminiumblechs abgestimmt sein. Bei relativ dünnen Aluminiumblechen kann auf einen zylindrischen Schaftabschnitt verzichtet werden. Bei dickeren Aluminiumblechen kann ein zylindrischer Schaft erforderlich sein, um das Aluminiumblech vollständig durchdringen zu können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine stark vereinfachte, prinzipielle Schnittansicht durch eine mit Hilfe eines Hilfsfügeteils hergestellte Verbindung,
2 bis 4 Seitenansichten des Hilfsfügeteils bei unterschiedlichen Ausführungsformen.
Entsprechend 1 lässt sich eine Verbindung 1 zwischen einem Aluminiumblech 2 und einem Stahlteil 3 mit Hilfe eines Hilfsfügeteils 4 realisieren. Hierzu durchsetzt das Hilfsfügeteil 4 das Aluminiumblech 2 und ist mit dem Stahlteil 3 verschweißt. Eine entsprechende Schweißzone ist in 1 mit 5 bezeichnet. Die Verbindung 1 realisiert somit eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Hilfsfügeteil 4 und dem Stahlteil 3 durch eine direkte Verschweißung des Hilfsfügteils 4 mit dem Stahlteil 3. Im Unterschied dazu wird das Aluminiumblech 2 durch Formschluss und ggf. durch Kraftschluss über das Hilfsfügeteil 4 am Stahlteil 3 fixiert.
Entsprechend den 1 bis 4 umfasst das Hilfsfügeteil 4 zu diesem Zweck einen Schaft 6, der bezüglich einer Längsmittelachse 7 des Hilfsfügteils 4 axial verläuft und der im montierten Zustand gemäß 1 durch das Aluminiumblech 2 hindurchgeführt ist und der an seinem freien Ende, also an dem dem Stahlblech 3 zugewandten Ende mit dem Stahlblech 3 verschweißt ist. Desweiteren weist das Hilfsfügeteil 4 einen Kopf 8 auf, von dem der Schaft 6 ausgeht. Der Kopf 8 überragt den Schaft 6 in radialer Richtung und kann dadurch im montierten Zustand am Aluminiumblech 2 axial zur Anlage kommen, und zwar an einer vom Stahlteil 3 abgewandten Seite 9 des Aluminiumblechs 2. Der Kopf 8 ist so ausgestaltet, dass daran eine Schweißelektrode anlegbar ist.
Entsprechend den 2 bis 4 weist der Schaft 6 des erfindungsgemäßen Hilfsfügeteils 4 eine Spitze 10 auf. Die Spitze 10 ist dabei so dimensioniert, insbesondere hinsichtlich eines Spitzenwinkels 11, dass der Schaft 6 durch das Aluminiumblech 2 hindurchdrückbar bzw. hindurchschlagbar ist, ohne dass das Aluminiumblech 2 zuvor mit einer Öffnung versehen werden muss. Beim Durchdrücken bzw. Durchschlagen des Schafts 6 durch das Aluminiumblech 2 entsteht eine in 1 erkennbare Durchgangsöffnung 12 im Aluminiumblech 2, ohne dass dabei Abfall gebildet wird. Die Spitze 10 verdrängt das Material des Aluminiumblechs 2 radial und ermöglicht dadurch die Durchführung des Schafts 6 durch das Aluminiumblech 2.
Das beim Erzeugen der Durchgangsöffnung 12 verdrängte Aluminium kann gemäß 1 an einem Rand 13 der Durchgangsöffnung 12 einen axial abstehenden Wulst oder Kragen ausbilden, der sich ringförmig erstreckt. In vorteilhafter Weise kann der Kopf 8 die Ausbildung dieses Wulstes 14 berücksichtigen. Dementsprechend besitzt der Kopf 8 bei den hier gezeigten Ausführungsformen radial außen einen axial in Richtung zum Stahlteil 3 hin abstehenden Ringkragen 15, der ringförmig geschlossen umläuft oder in der Umfangsrichtung durch mehrere umfangsmäßig verteilt angeordnete Segmente gebildet sein kann. Dieser Ringkragen 15 übergreift radial den Wulst 14 und hintergreift diesen in axialer Richtung, so dass der Wulst 14 in dem in 14 gezeigten Montagezustand formschlüssig in einen radial zwischen dem Ringkragen 15 und dem Schaft 6 ausgebildeten Ringraum 16 eingreift. Hierdurch kann die formschlüssige bzw. kraftschlüssige Fixierung des Aluminiumblechs 2 an Stahlteil 3 über das Hilfsfügeteil 4 verbessert werden.
Am Ringkragen 15 können gemäß den 2 und 4 umfangsmäßig verteilt angeordnete Spitzen 17 bzw. eine ringförmig umlaufende Spitze 17 ausgebildet sein. Die jeweilige Spitze 17 kann beim Anbringen des Hilfsfügeteils 4 zusätzlich in das Material des Aluminiumblechs 2 eindringen, um so den Formschluss zu verbessern.
Gemäß 2 kann der ganze Schaft 6 als Spitze 10 ausgestaltet sein. Eine derartige Ausführungsform ist dann von Vorteil, wenn ein vergleichsweise spitzer Spitzenwinkel 11 erforderlich ist, um das jeweilige Aluminiumblech 2 durchdringen bzw. durchschlagen zu können. Ferner kann eine derartige Ausführungsform bei vergleichsweise kleinen Blechstärken des Aluminiumblechs 2 vorteilhaft sein.
Bei den Ausführungsformen der 3 und 4 ist die Spitze 10 an einem axial freien Ende des Schafts 6 ausgebildet. Die Spitze 10 geht somit in einen zylindrischen Abschnitt des Schafts 6 über. Eine derartige Ausführungsform kann bei größeren Blechstärken des Aluminiumblechs 2 hilfreich sein.
Die Spitze 10 ist bei den Ausführungsformen der 2 bis 4 kegelförmig ausgestaltet. Bei 2 geht die kegelförmige Spitze 10 unmittelbar in den Kopf 8 über, wodurch sie gleichzeitig den Schaft 6 bildet. Im Unterschied dazu geht die kegelförmige Spitze 10 bei den Ausführungsformen der 3 und 4 in den zylindrischen Schaft 6 über.
Bei den 2 und 4 ist die Spitze 10 so geformt, dass die Mantellinie der Kegelgeometrie geradlinig verläuft. Im Unterschied dazu verläuft die Mantellinie bei der Ausführungsform gemäß 3 konkav gekrümmt, was für bestimmte Konfigurationen vorteilhaft sein kann.
Das Hilfsfügeteil 4 ist mit Kopf 8, Schaft 6 und Spitze 10 aus einem Stück hergestellt, wodurch es vergleichsweise preiswert realisierbar ist.
Bemerkenswert ist außerdem, dass die Spitze 10 für das Widerstandsschweißen als Schweißwarze oder Schweißbuckel verwendbar ist. Das Widerstandsschweißen, bei dem es sich bevorzugt um ein Widerstandsbuckelschweißen handelt, kann insbesondere auch als Kondensatorentladungsschweißen ausgeführt sein.
Nach dem Widerstandsschweißen ist die Spitze 10, zumindest ihr freies Ende, aufgeschmolzen und mit dem Stahlteil 3 zur Ausbildung der Schweißzone 5 verschmolzen bzw. stoffschlüssig verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4237361 C2 [0002]

Claims

Hilfsfügeteil aus Stahl zum Verbinden eines Aluminiumblechs (2) mit einem Stahlteil (3) durch Widerstandsschweißen, – mit einem Schaft (6), der durch das Aluminiumblech (2) hindurchführbar ist und an seinem freien Ende mit dem Stahlteil (3) verschweißbar ist, – mit einem den Schaft (6) radial überragenden Kopf (8), der im montierten Zustand an einer vom Stahlteil (3) abgewandten Seite (9) am Aluminiumblech (2) anliegt und an dem eine Schweißelektrode anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (6) eine Spitze (10) aufweist, mit welcher er durch das Aluminiumblech (2) durchschlagbar oder durchdrückbar ist.
Hilfsfügteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (10) am freien Ende des Schafts (6) ausgebildet ist.
Hilfsfügeteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (6) als Spitze (10) ausgestaltet ist.