DE102012203217A1

DE102012203217A1 - Fixierelement, Verfahren zum Verschweißen eines Fixierelements mit einem Bauteil sowie Bauteilverbindung

Info

Publication number: DE102012203217A1
Application number: DE102012203217A
Authority: DE
Inventors: Johann Niekerk; Hannes Vasold; Stefan Aigner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: WO2013127576A1; US20140294488A1; EP2819801A1; CN103974800A; US9687928B2; DE102012203217B4

Abstract

Fixierelement welches einen Fußbereich, der dazu vorgesehen ist, mit einem Bauteil verschweißt zu werden, und einen von dem Fußbereich abstehenden Funktionskopf aufweist, der durch mindestens ein kugelförmiges oder kugelähnliches Element gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fixierelement gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, ein Verfahren zum Verschweißen eines Fixierelements mit einem Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 2 sowie eine Bauteilverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.
Eine Bauteilverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 3 ist aus der älteren, nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 040 547.7 bekannt. Zum relevanten Stand der Technik zählen ferner die DE 10 2010 028 323 A1 , DE 10 2009 049 602.5 , DE 10 2008 038 747 A1 , DE 10 2009 041 161 A1 , DE 10 2010 028 322 A1 sowie die DE 10 2007 044 635 A1 .
In der Großserienfertigung von Fahrzeugkarosserien werden eine Vielzahl einzelner Karosserieteile sowie Anbauteile, wie z. B. Halterungen etc., weitgehend automatisiert zusammengebaut. Bei einem Fügevorgang werden zwei oder mehrere Karosserieteile zunächst mittels aufwändiger Spann- und Aufnahmetechnik relativ zueinander positioniert und anschließend miteinander verbunden, z. B. durch Schweißen, Clinchen oder andere Fügeverfahren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fixierelement, ein Verfahren zum Verschweißen eines Fixierelements mit einem Bauteil und eine Bauteilverbindung mit einem derartigen Fixierelement zu schaffen, das bzw. die vielseitig zur Verbindung von Bauteilen, insbesondere von Karosserieteilen von Fahrzeugen, einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 2 bzw. 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Fixierelement gemäß der Erfindung weist einen Fußbereich und einen von dem Fußbereich abstehenden Funktionskopf auf, der durch mindestens ein kugelförmiges oder kugelähnliches Element gebildet ist. Die Begriffe ”kugelförmig” bzw. ”kugelähnlich” sind äußerst breit zu interpretieren in dem Sinne, dass das mindestens eine Element ganz oder teilweise Form einer Kugel bzw. einer Kugelkalotte oder eine kugelähnliche Form haben kann. Der Begriff ”kugelähnlich” ist dabei nicht auf den mathematischen Begriff einer Kugelgeometrie beschränkt. Kugelähnlich kann z. B. ganz allgemein ”konvex gewölbt” bedeuten. Vorzugsweise ist das mindestens eine kugelförmig oder kugelähnlich gestaltete Element des Funktionskopfes rotationssymmetrisch bezüglich einer Normalenrichtung des Fußbereichs. Die Begriffe ”kugelförmig” bzw. ”kugelähnlich” umfassen ganz allgemein ”runde” bzw. ”gewölbte”, insbesondere ”konvex gewölbte Geometrien”.
Der Fußbereich eines derartigen Fixierelements ist dazu vorgesehen, mit einem Bauteil verschweißt bzw. auf ein Bauteil aufgeschweißt zu werden, so dass das Fixierelement als ”männliches Fixierelement” von dem Bauteil absteht.
Das Fixierelement kann einstückig hergestellt werden, d. h. der Fußbereich und der Funktionskopf können in ein und demselben Fertigungsprozess hergestellt werden, z. B. durch Kaltfliespressen, elektromagnetisches Umformen etc. Alternativ dazu können der Fußbereich und der Funktionskopf auch in separaten Prozessen hergestellt und anschließend zu dem Fixierelement miteinander verbunden werden, z. B. durch Kondensatorentladungsschweißen, Hubzündungsschweißen, Widerstandsschweißen etc.
Zum Aufschweißen eines derartigen Fixierelements auf ein Bauteil wird zunächst das Fixierelement mit seiner dem Funktionskopf abgewandten (Unter)Seite des Fußbereichs auf das Bauteil aufgesetzt. Anschließend wird der Fußbereich mit dem Bauteil verschweißt. Als Schweißverfahren kommt insbesondere ein Hubzündungsschweißverfahren in Betracht. Denkbar sind aber auch andere Schweißverfahren, z. B. Buckelschweißen.
Ein derartiges Fixierelement kann zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil verwendet werden. Eine solche ”Bauteilverbindung” weist ein erstes Bauteil auf, von dem ein Fixierelement, wie es oben beschrieben wurde, absteht. Der Fußbereich des Fixierelements ist hierbei mit dem ersten Bauteil verschweißt.
Das zweite, mit dem ersten Bauteil zu verbindende Bauteil weist ein zur Aufnahme des Fixierelements bzw. des Funktionskopfes des Fixierelements vorgesehenes weibliches Fixierelement auf bzw. es kann vorgesehen sein, dass das zweite Bauteil mit einem zur Aufnahme des männlichen Fixierelements vorgesehenen weiblichen Fixierelements, das z. B. als Clipelement o. ä. ausgebildet sein kann, zusammenwirkt.
Zum Verbinden der beiden Bauteile wird das männliche Fixierelement in einer Einführrichtung in das weibliche Fixierelement eingeführt. Das mindestens eine kugelförmige oder kugelähnliche Element des Funktionskopfes des Fixierelements hat im Wesentlichen quer zur Einführrichtung ein Übermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement, so dass die beiden Bauteile an den Fixierelementen bzw. mittels der Fixierelemente aneinander geklemmt sind.
Der Fußbereich kann die Form eines Sockels oder einer Platte oder eines plattenartigen Elements haben. Da der Fußbereich des Fixierelements mit dem ersten Bauteil verschweißt wird, ist es von Vorteil, wenn sich eine dem Funktionskopf abgewandte (Unter-)Seite des Fußbereichs in Richtung von dem Funktionskopf weg verjüngt. Die (Unter-)Seite des Fußbereichs kann z. B. sich konisch verjüngend ausgebildet sein, was insbesondere für ein Verschweißen im Hubzündungsschweißverfahren von Vorteil ist. Für anderere Schweißverfahren können andere Geometrien vorteilhafter sein. Zum Widerstandsschweißen kann es von Vorteil sein, wenn an der (Unter)Seite des Fußbereichs ein
Nach einer Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Bauteil um ein Blechbauteil, insbesondere um ein Stahl-, Edelstahl- oder Aluminiumblechbauteil. Vorzugsweise besteht auch das Fixierelement vollständig aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium.
Das Verfahren ist insbesondere für den Karosseriebau geeignet, so dass es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Bauteil um Karosseriebauteile handeln kann. Das Verfahren kann aber auch in einer Viezahl von Anwendungen außerhalb der Autoindustrie eingesetzt werden, z. B. im Bereich „Weiße Ware”, Möbelindustrie, Architektur bzw. Gebäudebau, etc.
Die oben beschriebene Bauteilverbindung kann sehr vorteilhaft zum ”Vorfixieren” zweier dauerhaft fest miteinander zu verbindender (Karosserie)Bauteile verwendet werden. Die beiden Bauteile können mittels der Fixierelemente sehr einfach ”provisorisch” zusammengesteckt bzw. zusammengeklemmt und anschließend über eine weitere Verbindung, z. B. über eine Schweißverbindung, durch Verschrauben, Vernieten etc. dauerhaft fest miteinander verbunden werden.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 Ein Fixierelement gemäß der Erfindung; und
2 das in 1 gezeigte Fixierelement aufgeschweißt auf ein Blechbauteil.
1 zeigt ein Fixierelement 1, welches einen Fußbereich 2 und einen Funktionskopf 3 aufweist. Der Fußbereich 2 und der Funktionskopf 3 können aus ein und demselben Material hergestellt sein. Der Fußbereich 2 und der Kopfbereich 3 können insbesondere einstückig hergestellt sein. Alternativ dazu kann der Funktionskopf 3 auch auf den Fußbereich 2 aufgeschweißt sein.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist der Funktionskopf 3 zwei kugelförmige Abschnitte 3a, 3b auf, die dazu vorgesehen sind, in ein weibliches Fixierelement (z. B. in ein Durchgangsloch o. ä.) klemmend eingeführt zu werden. Alternativ dazu kann als weibliches Fixierelement auch ein auf die beiden Abschnitte 3a, 3b oder auf einen der beiden Abschnitte 3a oder 3b aufclipbares Element (Halteclip) gebildet sein.
Mittelpunkte der kugelförmigen Abschnitte 3a, 3b liegen bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auf einer Mittel- bzw. Symmetrieachse des Fußbereichs 2. Der Fußbereich 2 ist hier als sockelförmiges Element mit einem oberen Abschnitt 2a, welcher mit dem kugelförmigen Abschnitt 3a verbunden ist, und einem unteren Abschnitt 2b gebildet. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Unterseite des unteren Abschnitts 2b sich konisch verjüngend ausgebildet, wobei der Konuswinkel in 1 mit dem Symbol a angegeben ist.
Das in 1 gezeigte Fixierelement kann z. B. in einem Hubzündungsschweißverfahren auf ein Blechbauteil 5 aufgeschweißt werden, was in 2 dargestellt ist. Wenn, wie in 1 dargestellt ist, die Unterseite des Fußbereichs sich verjüngend ausgebildet ist, lassen sich qualitativ besonders hochwertige Schweißverbindungen erzielen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010040547 [0002]
DE 102010028323 A1 [0002]
DE 102009049602 [0002]
DE 102008038747 A1 [0002]
DE 102009041161 A1 [0002]
DE 102010028322 A1 [0002]
DE 102007044635 A1 [0002]

Claims

Fixierelement welches einen Fußbereich, der dazu vorgesehen ist, mit einem Bauteil verschweißt zu werden, und einen von dem Fußbereich abstehenden Funktionskopf aufweist, der durch mindestens ein kugelförmiges oder kugelähnliches Element gebildet ist.
Verfahren zum Verschweißen eines Fixierelements gemäß Patentanspruch 1 mit einem Bauteil, gekennzeichnet durch folgende Schritte: • Bereitstellen eines solchen Fixierelements, • Aufsetzen des Fußbereichs des Fixierelements auf das Bauteil und zwar mit einer dem Funktionskopf abgewandten Seite des Fußbereichs, • Verschweißen des Fußbereichs mit dem Bauteil, insbesondere in einem Hubzündungsschweißverfahren.
Bauteilverbindung, mit – einem ersten Bauteil, insbesondere einem ersten Fahrzeugbauteil, das ein von dem ersten Bauteil abstehendes, männliches Fixierelement aufweist, – einem zweiten Bauteil, insbesondere einem zweiten Fahrzeugbauteil, das ein zur Aufnahme des männlichen Fixierelements vorgesehenes weibliches Fixierelement aufweist oder das mit einem zur Aufnahme des männlichen Fixierelements vorgesehenen weiblichen Fixierelements zusammenwirkt, wobei das männliche Fixierelement in einer Einführrichtung in das weibliche Fixierelement eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das männliche Fixierelement • einen Fußbereich, der mit dem ersten Bauteil verschweißt ist, und • einen von dem Fußbereich abstehenden Funktionskopf aufweist, der durch mindestens ein kugelförmiges oder kugelähnliches Element gebildet ist, das im Wesentlichen quer zur Einführrichtung ein Übermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement aufweist, so dass die beiden Bauteile an den Fixierelementen aneinander geklemmt sind.
Fixierelement bzw. Verfahren bzw. Bauteilverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußbereich durch ein sockelartiges oder plattenartiges Element gebildet ist.
Fixierelement bzw. Verfahren bzw. Bauteilverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Funktionskopf abgewandte Seite des Fußbereichs sich in Richtung von dem Funktionskopf weg verjüngend, insbesondere sich konisch verjüngend, ausgebildet ist.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Bauteil um ein Blechbauteil, insbesondere um ein Stahl- oder Aluminiumblechbauteil, handelt.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Bauteil um ein Karosseriebauteil handelt.
Fixierelement bzw. Verfahren bzw. Bauteilverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem männlichen Fixierelement um ein vollständig aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, bestehendes Element handelt.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile zusätzlich zu der Klemmverbindung über eine weitere Verbindung, insbesondere über eine Schweißverbindung, unmittelbar fest miteinander verbunden sind.