DE102010052457A1

DE102010052457A1 - Verbindung zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger und Vorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung der Verbindung

Info

Publication number: DE102010052457A1
Application number: DE102010052457A
Authority: DE
Inventors: Reimer Völz
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-05-24

Abstract

Es wird eine Verbindung zwischen einem Karosserieblech (1) und einem Hohlträger (2) eines Fahrzeugs, sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Karosserieblech (1) und dem Hohlträger (2) beschrieben. Die Verbindung zwischen dem Karosserieblech (1) und dem Hohlträger (2) weist mindestens einen Verbindungsknoten (3) auf. Mindestens das Karosserieblech (1) weist ein elektrisch leitendes durch elektromagnetische Impulsverformung formbares Material (5) auf. In dem Hohlträger (2) ist an einer Position (9) des mindestens einen Verbindungsknotens (3) eine Öffnung (4) vorgesehen. In die Öffnung (4) ragt Karosserieblechmaterial (5) hinein, das mittels elektromagnetischer Impulsverformung einen Formschluss mit dem Material des Hohlträgers (2) im Bereich der Öffnung (4) aufweist.

Description

Verbindung zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger und Vorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung der Verbindung.
Es werden zur Verbindung eines Karosseriebleches und eines Hohlträgers Verbindungsknoten zwischen dem Karosserieblech und dem Hohlträger eines Fahrzeugs sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Verbindungsknoten zwischen dem Karosserieblech und dem Hohlträger beschrieben. Die Verbindung zwischen dem Karosserieblech und dem Hohlträger weist mindestens einen Verbindungsknoten auf, wobei mindestens das Karosserieblech einen elektrisch leitenden Werkstoff aufweist.
Aus der Druckschrift DE 100 45 230 A1 ist ein Herstellungsverfahren für einen Fahrzeughilfsrahmen, insbesondere für einen Achsträger oder einen damit verbundenen Lenker oder dergleichen bekannt. Dieser Fahrzeughilfsrahmen ist aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzt, welche durch Magnetimpulsschweißen derart durch elektromagnetisches Umformen miteinander verbunden werden, dass eine metallurgische Verbindung zwischen diesen Komponenten entsteht. Dazu ist zumindest eine der miteinander zu verbindenden Komponenten rohrförmig und auf oder in einen korrespondierenden Abschnitt der anderen Komponente aufgesteckt oder eingesteckt. In einem so genannten Verbindungsabschnitt der beiden Komponenten kann auch eine der beiden Komponenten konisch geformt sein.
Für derartige rohrförmige Verbindungen hat sich die elektromagnetische Impulsverformung als Verbindungsverfahren bewährt.
Eine Aufgabe der Anmeldung ist es, eine Verbindung zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger zu schaffen, wobei das Karosserieblech im Wesentlichen plattenförmig ist und mit dem Hohlträger über mindestens einen Verbindungsknoten die Verbindung zwischen dem Karosserieblech und dem Hohlträger sichert. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Karosserieblech und dem Hohlträger anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Zunächst wird eine Ausführungsform der Verbindung gezeigt, anschließend eine Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungsknoten offenbart und schließlich ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung beschrieben.
Die Verbindung weist ein plattenförmiges Karosserieblech und einen Hohlträger mit mindestens einem Verbindungsknoten auf. Mindestens das Karosserieblech weist ein elektrisch leitendes, durch elektromagnetische Impulsverformung formbares Material auf. In dem Hohlträger ist an einer Position des mindestens einen Verbindungsknotens eine Öffnung vorgesehen. In die Öffnung ragt Karosserieblechmaterial hinein, das mittels elektromagnetischer Impulsverformung einen Formschluss mit dem Material des Hohlträgers im Bereich der Öffnung aufweist.
Diese Verbindung hat den Vorteil, dass sie nicht lösbar und formschlüssig ist und beispielsweise ein Bodenblech eines Fahrzeugs auf den Längs- und Querträgern des Fahrzeugs über entsprechende Verbindungsknoten verbinden kann. Außerdem können Hauben oder Klappen eines Fahrzeugs, die von einem Hohlträgergerippe getragen werden, mit Hilfe der Verbindungsknoten einer derartigen Verbindung auf dem Hohlträgergerippe fixiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, eine Türverkleidung eines Fahrzeugs, die auf einem Hohlträgergerippe zu fixieren ist, mit einer derartigen Verbindung aus Verbindungsknoten zu versehen.
In einer weiteren Ausführungsform stehen die Materialien des Karosseriebleches und des Hohlträgers im Bereich der Verbindungsknoten mit den Rändern der Öffnungen des Hohlträgers stoffschlüssig in Verbindung. Eine stoffschlüssige Verbindung kann mit der elektromagnetischen Impulsverformung erreicht werden, wenn beide Materialien der zu verbindenden Strukturen elektrisch leitend sind und die von den Stromimpulsen induzierten Wirbelströme in den elektrisch leitenden Materialien für einen Materialaustausch in den Grenzflächen sorgen.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Material des Karosseriebleches an den Positionen der Verbindungsknoten deformiert und aufgerissen ist und durch die Öffnungen in den Hohlträgern hindurchragt und nietenförmig gespreizt ist. Bei dieser Verbindung ist der Formschluss der Verbindungsknoten besonders intensiv, da die Ränder der Öffnungen von Karosserieblechmaterial umgeben sind.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Dicke d_H des Materials des Hohlträgers gleich oder größer als die Dicke d_B des Karosseriebleches mit d_H ≥ d_B ist. Dabei darf die Dicke d_B des Karosseriebleches eine maximale Dicke abhängig von der Stromimpulsgröße, die für die elektromagnetische Impulsverformung aufgewandt wird, nicht überschreiten, um sicherzustellen, dass eine entsprechende Verformung des Karosseriebleches möglich ist.
Darüber hinaus sollte ein Öffnungsdurchmesser der Öffnungen in dem Hohlträger in den Positionen der Verbindungsknoten die zweifache Dicke d_B des Materials des Karosseriebleches nicht unterschreiten, um sicherzustellen, dass bei dem elektromagnetischen Impulsverformen ausreichend Platz zur Anbringung und Anpassung des Karosserieblechmaterials an die Ränder der Öffnungen gewährleistet ist. Die dazu mindestens erforderliche Öffnungsquerschnittsfläche A_H ergibt sich aus der nachfolgenden Ungleichung: A_H ≥ d_H/d_B(2·d_B)², wobei A_H die Querschnittsfläche der Öffnung ist, d_H/d_B das Verhältnis zwischen der Dicke des Hohlträgermaterials und der Dicke des Karosserieblechmaterials ist, und der Ausdruck (2·d_B)² verdeutlicht, dass die Dicke des Karosseriebleches mindestens zweimal von der Öffnung in dem Hohlträger aufzunehmen ist.
Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger weist eine Haltevorrichtung, einen Elektromagneten und einen Stromimpulsgeber auf. Mindestens das Karosserieblech weist ein elektrisch leitendes durch elektromagnetische Impulsverformung formbares Material auf, und in dem Hohlträger sind an Positionen von Verbindungsknoten Öffnungen vorgesehen. Die Haltevorrichtung weist zusätzlich Einspanneinrichtungen für das Karosserieblech und den Hohlträger auf, die in den Positionen der herzustellenden Verbindungsknoten das Karosserieblech und den Hohlträger zueinander ausgerichtet aufeinander pressen.
Mit der Vorrichtung ist ein Elektromagnet auf die Positionen der herzustellenden Verbindungsknoten ausrichtbar. Der Stromimpulsgeber weist eine Auslöseautomatik auf, die Stromimpulse durch eine Elektromagnetspule erzeugt. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich eine Mehrzahl von Verbindungsknoten zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger herzustellen, wenn dieser Hohlträger an den Positionen der Verbindungsknoten entsprechende Öffnungen aufweist.
Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass das zu verbindende Karosserieblech mit dem Hohlträger von einer Verbindungsknotenposition zu der nächsten Verbindungsknotenposition durch die Vorrichtung hindurch gezogen werden kann und die entsprechenden Verbindungsknoten in diesen Verbindungspositionen angeordnet werden können. Die Vorrichtung weist darüber hinaus einen Stromimpulsgeber mit einer Auslöseautomatik auf, die Stromimpulse durch eine Elektromagnetspule erzeugt, sobald das Karosserieblech und der Hohlträger in einer Position über einen Verbindungsknoten in der Vorrichtung angeordnet sind.
In einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung ist lediglich ein einziger Elektromagnet oberhalb des Karosseriebleches in der Position für das Anbringen eines Verbindungsknotens angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung zwei einander gegenüberliegende Elektromagnete an einem klappbaren Gestell auf. Das klappbare Gestell kann eine Schließposition einnehmen, wenn das Karosserieblech und der Hohlträger in einer Verbindungsknotenposition angeordnet sind und kann nach Herstellen des Verbindungsknotens in eine Öffnungsposition auseinander geklappt werden, um die Verbindung zwischen Karosserieblech und Hohlträger aus der Vorrichtung zu entnehmen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger mittels elektromagnetischer Impulsverformung weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst werden Öffnungen in den Hohlträger an Positionen der herzustellenden Verbindungsknoten eingebracht. Danach wird das Karosserieblech und der Hohlträger in einer der Positionen der herzustellenden Verbindungsknoten in Bezug auf einen Elektromagneten ausgerichtet. Dann erfolgt ein Fixieren und Aufeinanderpressen von Karosserieblech und Hohlträger an der ausgerichteten Position des herzustellenden Verbindungsknotens. Schließlich werden Stromimpulse durch eine Elektromagnetspule des mindestens einen Elektromagneten geschickt, wodurch das Karosserieblech aufgerissen und in eine der Öffnungen des Hohlträgers eingeformt wird.
Bei dieser elektromagnetischen Impulsverformung wird die Kraftwirkung eines impulsförmigen Magnetfeldes zur Beschleunigung und anschließender Verformung von einem Deformationselement wie dem Karosserieblech, das aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, benutzt. Da das Magnetfeld auch elektrisch isolierende Materialien durchdringt, kann auch das Karosserieblech mit einer nicht leitenden Beschichtung versehen sein. Die Verformung erfolgt dabei unter Verwölben und Aufreißen der Oberflächen des Karosseriebleches, wobei als Werkzeuge Elektromagnetspulen bzw. Feldübersetzer eingesetzt werden, die von einem Stromimpuls durchflossen ein pulsartiges magnetisches Feld erzeugen, das mittels Induktion und über die Erzeugung von Wirbelströmen in dem Material auf das aufliegende, elektrisch leitfähige Karosserieblech eine impulsartige und abhängig von der Stromstärke entsprechend hohe Kraft ausübt. Dabei erfolgt eine sofortige plastische Verformung des Karosseriebleches, wenn die Kraft die Fließgrenze des Karosserieblechmaterials übersteigt.
Die zum Feldaufbau notwendige Energie kann in großen Kondensatorbänken gespeichert werden, um einen entsprechend hohen Stromimpuls in Bruchteilen von Sekunden auf das zu verformende Karosserieblech einwirken zu lassen. Je nach Konzipierung der Werkzeuge, der Auswahl der Werkstoffe und der Einstellung der Parameter kann mit diesem Verfahren verformt, geschweißt und auch stoffschlüssig gefügt werden. Die elektromagnetische Impulsverformung ermöglicht die Herstellung einer Deformationsstruktur in einer relativ kurzen Prozessdauer, so dass ein Verformungsvorgang jeweils weniger als eine Sekunde, vorzugsweise innerhalb 0,1 Sekunde abgeschlossen ist. Dabei erfolgt eine sehr präzise Formgebung, da aufgrund des explosionsartigen Verformungsvorgangs nur eine minimale Rückfederung an den Verbindungsknoten auftritt.
Gegenüber üblichen mechanischen Verformungsverfahren, bei denen die Hookschen-Verformungskurven mit einem erheblichen Anteil an elastischer Verformung durchlaufen werden und damit eine Rückfederung und ein größeres Spiel zu berücksichtigen sind, ist dieses bei der elektromagnetischen Impulsverformung nicht erforderlich. Somit kann mit geringeren Toleranzen in Bezug auf den Abstand zwischen Verbindungsknoten und in Bezug auf die Öffnungen in dem Hohlträger gearbeitet werden. Außerdem erfolgt kein thermischer Verzug, wie beim Schweißen, und es ist auch kein Nachrichten notwendig. Darüber hinaus stellt das Verfahren eine hohe Genauigkeit sicher.
In einer weiteren Durchführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, eine Mehrzahl von Elektromagneten gleichzeitig an mehreren Positionen von herzustellenden Verbindungsknoten auszurichten und gleichzeitig automatisch die Verbindungsknoten mittels elektromagnetischer Impulsverformung zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger herzustellen. Dabei muss jedoch ein Mindestabstand zwischen den Verbindungsknoten eingehalten werden, um genügend Raum für ein Nebeneinander einer Mehrzahl von Elektromagneten zu ermöglichen.
In einem weiteren Verfahren ist es vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Elektromagneten gleichzeitig an Gitterpunkten eines Gitternetzes ausgerichtet und gleichzeitig automatisch die Verbindungsknoten an den Gitternetzpunkten mittels elektromagnetischer Impulsverformung zwischen einem Karosserieblech und einer Hohlträgerstruktur hergestellt werden. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft bei der Verbindung von Hauben und Klappen eines Fahrzeugs mit einer entsprechenden Gitterstruktur aus stützenden Hohlträgern einsetzbar. Auch lassen sich damit Bodenbleche eines Fahrzeugs auf entsprechenden Quer und Längsträgern des Fahrzeuggestells in Sekundenschnelle fixieren.
Ausführungsformen werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zum Verbinden eines Karosseriebleches mit einem Hohlträger gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt mit den 2A bis 2D Prinzipskizzen zu einem Verfahren zum Herstellen eines Verbindungsknotens zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger;
3 zeigt mit den 3A und 3B Prinzipskizzen einer Verbindung eines Bodenbleches mit Längsträgern eines Fahrzeugs;
4 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zum Verbinden eines Karosseriebleches mit einem Hohlträger gemäß einer zweiten Ausführungsform;
5 zeigt eine Prinzipskizze der Vorrichtung gemäß 4 mit einer weiteren Verbindungsmöglichkeit zwischen einem Karosserieblech und einem Hohlträger;
6 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Schließposition der Vorrichtung;
7 zeigt eine Prinzipskizze der Vorrichtung gemäß 6 in einer Öffnungsposition der Vorrichtung.
1 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung 20 zum Verbinden eines Karosseriebleches 1 mit einem Hohlträger 2 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Hohlträger 2 weist in einer Position 9 eines herzustellenden Verbindungsknotens 3 eine Öffnung 4 auf, in die elektrisch leitendes und elektromagnetisch formbares Material 5 des Karosseriebleches 1 hineinragen kann.
Um diesen in 1 gezeigten Verbindungsknoten 3 in einer Öffnung 4 mit einer Öffnungsfläche A_H herzustellen, ist der Querträger 2 auf einer Arbeitsplatte 19 mit Hilfe einer Haltevorrichtung 7 fixiert, welche auf das Karosserieblech 1 auf die Öffnung 4 des Hohlträgers 2 gepresst ist. In der Position 9 des Verbindungsknotens 3 ist oberhalb des Karosseriebleches 1 ein Elektromagnet 8 angeordnet, der eine Elektromagnetspule 11 aufweist.
Die Elektromagnetspule 11 ist an einen Stromimpulsgeber 10 angeschlossen. Der Stromimpulsgeber 10 leitet einen Stromimpuls durch Elektromagnetspule zur elektromagnetischen Impulsverformung in dem Bereich des zu bildenden Verbindungsknotens 3 zwischen Karosserieblech 1 und Hohlträger 2. Der Stromimpulsgeber 10 weist zur Speicherung der elektrischen Energie des Stromimpulses einen hier nicht gezeigten Kondensatorstapel, der mit einer elektrischen Ladung aufgeladen ist, auf.
Das Karosserieblech 1 kann bereist lackiert sein und eine nicht leitende Grundierung oder Beschichtung aufweisen und wird dennoch bei der elektromagnetischen Impulsverformung im Bereich der Öffnung 4 in den Hohlträger 2 eingepresst, wobei, wie es die nachfolgende 2 zeigt, das Karosserieblech 1 im Bereich der Öffnung 4 aufgerissen und formschlüssig mit dem Randbereich 6 der Öffnung 4 verbunden wird.
Die Dicke d_B des Karosseriebleches kann nicht beliebig sein, sondern ist darauf beschränkt, dass die Verformungskräfte des magnetoelektrischen Impulses ausreichen, um das Karosserieblech in die Öffnung 4 einzupressen und so weit aufzureißen, dass sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Karosserieblechmaterial 5 und dem Randbereich 6 der Öffnung 4 des Hohlträgers 2 bildet.
Das Karosserieblechmaterial ist dazu elektrisch leitend und kann eine Eisenlegierung, eine Aluminiumlegierung oder eine andere Metalllegierung aufweisen. Das Material des Hohlträgers 2 kann beliebig sein und muss lediglich stabil genug sein, um dem Verformungsdruck beim Impulsumformen standzuhalten. Somit kann der Hohlträger auch aus einem isolierenden, faserverstärkten Kunststoffmaterial bestehen.
Das Verhältnis zwischen der Wanddicke d_H des Hohlträgers 2 und der Dicke d_B des Karosseriebleches 1 kann größer als 1 sein. Die Öffnungsfläche A_H der Öffnung 4 muss mindestens A_H ≥ d_H/d_B(2·d_B)² sein, wobei A_H die Querschnittsfläche der Öffnung, d_H die Wanddicke des Hohlträgers und d_B die Dicke des Karosseriebleches 1 ist.
2 zeigt mit den 2A bis 2D Prinzipskizzen zu einem Verfahren zum Herstellen eines Verbindungsknotens 3 zwischen dem Karosserieblech 1 und dem Hohlträger 2. Dazu ist in dem Hohlträger 2 mindestens die Öffnung 4 mit einer Fläche A_H ≥ d_H/d_B(2·d_B)² eingebracht, um sicherzustellen, dass sich bei den nachfolgenden Fertigungsschritten eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Karosserieblech 1 und dem Hohlträger bildet.
In 2B wird gezeigt, dass das Karosserieblech 1 auf dem Hohlträger 2 in Pfeilrichtungen D im Bereich der Öffnung 4 gepresst wird. Danach wird, wie es 2C zeigt, eine elektromagnetische Verformung des Karosserieblechmaterials 5 beim Aufbringen eines elektromagnetischen Verformungsimpulses durchgeführt. Dabei verwölbt sich das Karosserieblech über der Öffnung 4 in dem Hohlträger 2 und zeigt erste Risse.
Mit 2D wird gezeigt, dass durch den elektromagnetischen Verformungsimpuls mindestens eine formschlüssige Verbindung an der Position 9 des Verbindungsknotens 3 zwischen dem Karosserieblech 1 und dem Holträger 2 entsteht. In den Rändern 6 der Öffnung 4 kann es auch bei entsprechend hohem Stromimpuls durch die Elektromagnetspule zu einer stoffschlüssigen Verbindung bzw. Kaltverschweißung zuwischen dem Karosserieblechmaterial 5 und dem Material des Hohlträgers 2 kommen, wenn das Material des Hohlträgers 2 auch elektrisch leitend ist. Die Vorteile dieses Verfahrens wurden bereits oben ausführlich erläutert, so dass sich eine Wiederholung an dieser Stelle erübrigt.
3 zeigt mit den 3A und 3B Prinzipskizzen einer Verbindung eines Bodenbleches 18 mit Längs- oder Querträgern 16 und 17 eines Fahrzeugs. Dazu zeigt 3A eine Prinzipskizze der Vorrichtung 20 gemäß 1, wobei ein U-förmiger Längsträger 16 auf der Arbeitsplatte 19 der Vorrichtung 20 angeordnet ist. Dabei sind in die Basis des U-förmigen Längsträgers 16 Öffnungen 4 eingebracht, in die mit Hilfe der elektromagnetischen Impulsverformung das Bodenblech 18 formschlüssig eingeformt ist.
Dazu zeigt 3B eine perspektivische Ansicht des Bodenbleches 18 und zwei Längs- oder Querträger 16 und 17, auf denen das Bodenblech 18 mit Hilfe von mehreren Verbindungsknoten 3 fixiert ist.
4 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung 30 zum Verbinden eines Karosseriebleches 1 mit einem Hohlträger 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Diese zweite Ausführungsform der Vorrichtung 30 zur Herstellung von Verbindungsknoten 3 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Vorrichtung 20 dadurch, dass oberhalb des mit dem Hohlträger 2 zu verbindenden Karosseriebleches 1 ein erster Elektromagnet 8 und unterhalb des Hohlträgers 2 ein zweiter Elektromagnet 12 angeordnet sind. Die Spulen 11 der Elektromagnete 8 und 12 sind über eine verbindende Stromleitung 21 miteinander gekoppelt und werden von einem einzigen Stromimpulsgeber, wie er in 1 gezeigt wird, versorgt.
5 zeigt eine Prinzipskizze der Vorrichtung 30 gemäß 4 mit einer weiteren Verbindungsmöglichkeit zwischen einem Karosserieblech 1 und einem Hohlträger 2. In dieser Ausführungsform werden ein oberes Karosserieblech 22 und ein unteres Karosserieblech 23 auf einer Oberseite 24 und einer Unterseite 25 des Hohlträgers 2 mittels elektromagnetischer Impulsverformung verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind das obere Karosserieblech 22 und das untere Karosserieblech 23 über ein Karosserieblechbogen 26 miteinander verbunden. Mit Hilfe der Vorrichtung 30 werden gleichzeitig ein oberer Verbindungsknoten 3 und ein unterer Verbindungsknoten 33 hergestellt.
6 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung 40 gemäß einer dritten Ausführungsform in einer Schließposition 14 der Vorrichtung 40. Die Vorrichtung 40 weist wiederum zwei Elektromagnete 8 und 12 auf, die mechanisch über ein klappbares Gestell 13 miteinander verbunden sind. Das klappbare Gestell 13 weist ein Schwenkgelenk 27 auf, um das ein oberer Arm 28 des klappbaren Gestells 13 und ein unterer Arm 29 des klappbaren Gestells 13 schwenkbar sind. Mit den schwenkbaren Armen 28 und 29 können die daran fixierten Elektromagnete 8 bzw. 12 aus der hier gezeigten Schließposition 14 in eine in der nächsten 7 gezeigte Öffnungsposition geschwenkt werden.
7 zeigt eine Prinzipskizze der Vorrichtung gemäß 6 in einer Öffnungsposition 15 der Vorrichtung 40. Durch das Aufklappen des klappbaren Gestells 13 um das Schwenkgelenk 27 kann nun das Werkstück aus der Position 9 des Verbindungsknotens 3 mit dem verbundenen Karosseriebleches 1 und dem Hohlträger 2 der Vorrichtung 40 in Pfeilrichtung E entnommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Karosserieblech
2: Hohlträger
3: Verbindungsknoten
4: Öffnung
5: Karosserieblechmaterial
6: Rand der Öffnung
7: Haltevorrichtung
8: erster Elektromagnet
9: Position eines Verbindungsknotens
10: Stromimpulsgeber
11: Elektromagnetspule
12: zweiter Elektromagnet
13: klappbares Gestell
14: Schließposition
15: Öffnungsposition
16: Längs- oder Querträger
17: Längs- oder Querträger
18: Bodenblech
19: Arbeitsplatte
20: Vorrichtung
21: Stromleitung
22: oberes Karosserieblech
23: unteres Karosserieblech
24: Oberseite des Hohlträgers
25: Unterseite des Hohlträgers
26: Karosserieblechbogen
27: Schwenkgelenk
28: oberer Arm
29: unterer Arm
30: Vorrichtung
33: unterer Verbindungsknoten
40: Vorrichtung
A_H: Öffnungsfläche der Öffnungen in dem Hohlträger
d_H: Wanddicke des Hohlträgers
d_B: Dicke des Karosseriebleches

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10045230 A1 [0003]

Claims

Verbindung zwischen einem Karosserieblech (1) und einem Hohlträger (2) aufweisend ein Karosserieblech (1) und einen Hohlträger (2) mit mindestens einem Verbindungsknoten (3), wobei – mindestens das Karosserieblech (1) ein elektrisch leitendes durch elektromagnetische Impulsverformung formbares Material (5) aufweist, – in dem Hohlträger (2) an einer Position des mindestens einen Verbindungsknotens (3) eine Öffnung (4) vorgesehen ist, und wobei in die Öffnung (4) Karosserieblechmaterial (5) hineinragt, das mittels elektromagnetischer Impulsverformung einen Formschluss mit dem Material des Hohlträgers (2) im Bereich der Öffnung (4) aufweist.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Materialien des Karosseriebleches (1) und des Hohlträgers (2) im Bereich der Verbindungsknoten (3) mit den Rändern (6) der Öffnungen (4) stoffschlüssig in Verbindung stehen.
Verbindung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei das Material des Karosseriebleches (1) an den Positionen der Verbindungsknoten (3) deformiert und aufgerissen ist und durch die Öffnungen (4) in den Hohlträgern (2) hindurchragt und nietenförmig gespreizt ist.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke d_H des Materials des Hohlträgers (2) und die Dicke d_B des Karosseriebleches (1) mit d_H ≥ d_B ist.
Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Öffnungsquerschnitt A_H der Öffnungen (4) in dem Hohlträger (2) in den Positionen der Verbindungsknoten (3) und die Dicke d_B des Materials des Karosseriebleches (1) A_H ≥ d_H/d_B(2·d_B)² ist.
Bodenblech eines Fahrzeugs, das auf Längs- und Querträgern des Fahrzeugs über Verbindungsknoten (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 fixiert ist.
Haube oder Klappe eines Fahrzeugs, die auf einem Hohlträgergerippe über Verbindungsknoten (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 fixiert sind.
Türverkleidung eines Fahrzeugs, die auf einem Hohlträgergerippe über Verbindungsknoten (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 fixiert ist.
Vorrichtung zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Karosserieblech (1) und einem Hohlträger (2) aufweisend eine Haltevorrichtung (7), einen Elektromagneten und einen Stromimpulsgeber (10), wobei – mindestens das Karosserieblech (1) ein elektrisch leitendes durch elektromagnetische Impulsformgebung formbares Material aufweist, – in dem Hohlträger (2) an Positionen von Verbindungsknoten (3) Öffnungen (4) vorgesehen sind, – die Haltevorrichtung (7) Einspanneinrichtungen für das Karosserieblech (1) und den Hohlträger (2) aufweist, die in den Positionen (9) der herzustellenden Verbindungsknoten (3) das Karosserieblech (1) und den Hohlträger (2) zueinander ausgerichtet aufeinanderpressen, – der Elektromagnet (8) auf die Positionen (9) der herzustellenden Verbindungsknoten (3) ausrichtbar ist, und wobei der Stromimpulsgeber (10) eine Auslöseautomatik aufweist, die Stromimpulse durch eine Elektromagnetspule (11) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein einziger Elektromagnet (8) oberhalb des Karosseriebleches (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung zwei einander gegenüberliegende Elektromagnete (8, 12) aufweist, zwischen denen die Positionen (9) der herzustellenden Verbindungsknoten (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Vorrichtung zwei einander gegenüberliegende Elektromagnete (8, 12) auf einem klappbaren Gestell (13) aufweist, die in eine der Positionen (9) der herzustellenden Verbindungsknoten (3) in eine Schließposition (14) aufeinander zu geklappt sind und nach einem Herstellen des Verbindungsknoten (3) in eine Öffnungsposition (15) auseinander klappbar sind.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Karosserieblech (1) und einem Hohlträger (2) mittels elektromagnetischem Impulsverformens, das nachfolgende Verfahrensschritte aufweist: – Einbringen von Öffnungen (4) in den Hohlträger (2) an Positionen der herzustellenden Verbindungsknoten (3), – Ausrichten des Karosseriebleches (1) und des Hohlträgers (2) in einer der Positionen (9) der herzustellenden Verbindungsknoten (3) an mindestens einem Elektromagneten (8), – Fixieren und Aufeinanderpressen von Karosserieblech (1) und Hohlträger (2) an der ausgerichteten Position des herzustellenden Verbindungsknotens (3), – Auslösen eines Stromimpulses in einer Elektromagnetspule (11) des mindestens einen Elektromagneten (8).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei eine Mehrzahl von Elektromagneten (8) gleichzeitig an mehreren Positionen (9) von herzustellenden Verbindungsknoten (3) ausgerichtet werden und gleichzeitig automatisch die Verbindungsknoten (3) mittels elektromagnetischer Impulsverformung zwischen einem Karosserieblech (1) und einem Hohlträger (2) hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei eine Mehrzahl von Elektromagneten (8) gleichzeitig an Gitterpunkten eines Gitternetzes ausgerichtet und gleichzeitig automatisch die Verbindungsknoten (3) an den Gitterpunkten mittels elektromagnetischer Impulsverformung zwischen einem Karosserieblech (1) und einer Hohlträgerstruktur hergestellt werden.