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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung von zwei Karosseriebauteilen eines Personenkraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.
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Eine derartige Verbindungsanordnung ist beispielsweise der
DE 10 2011 114 801 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei der dortigen Verbindungsanordnung werden zwei flächige Fügepartner an einem gemeinsamen Verbindungsbereich, welcher eine lokale Dickenreduzierung mindestens einer der Fügepartner aufweist, unter Verwendung von Klebstoff und dem Eintreiben eines Fügeelements plastisch verformt und miteinander verbunden. Das Fügeelement kann beispielsweise als Vliesformschraube ausgebildet sein oder alternativ dazu auch als Nietelement oder Nagelelement. Um einen besonderen mechanischen Schutz des Kopfbereichs des Fügeelements bereitzustellen, ist das Fügeelement derart in dem als Auswölbung ausgebildeten Dickenreduktionsbereich versenkt, dass der Kopfbereich des Fügeelements zumindest weitgehend in der Auswölbung versenkt ist. Der Dickenreduktionsbereich (Auswölbung) ist durch Umformverfahren wie Hohlprägen, Prägen oder Tiefziehen hergestellt, weshalb als Fügepartner insbesondere metallische Bleche geeignet sind, welche derartigen Umformverfahren unterworfen werden können. Durch das Umformen entstehen lokal dünnere Materialstärken (Wandstärken) des Fügepartners im Bereich der Auswölbung, wodurch das Fügeelement die Fügepartner unter geringerem Kraft-, bzw. Verformungsaufwand im Bereich der Auswölbung durchdringen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen eine besonders stabile Verbindung von Karosseriebauteilen geschaffen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungsanordnung sowie ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher zwei Karosseriebauteile auf besonders stabile Art und Weise miteinander verbunden sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Eintreibzone des als Gussbauteil ausgebildeten Karosseriebauteils durch eine Deckwand eines Domteils des Gussbauteils ausgebildet ist, welche durch eine Stützwand des Domteils des Gussbauteils abgestützt ist. Das als Gussbauteil ausgebildete Karosseriebauteil weist also mit anderen Worten eine Bauteilerhebung auf, welche als Dom (Domteil) ausgebildet ist und durch welchen die beiden Karosseriebauteile aneinander abgestützt sind. Das Domteil kann dabei einerseits durch eine Materialanhäufung aus dem Gussmaterial, aus welchem das Karosseriebauteil gebildet ist, bestehen und andererseits und alternativ dazu auch schalenförmig ausgebildet sein, wobei diese Schale dann durch die Deckwand und die umlaufende Stützwand des Domteils ausgebildet ist. Da Gussbauteile besonders dazu geeignet sind, Druckbelastungen zu widerstehen, ist es empfehlenswert, die Karosseriebauteile derart mit dem Eintreibelement zu verbinden, dass das Eintreibelement beim Durchdringen durch die Deckwand des Domteils eine Druckkraft auf das Domteil ausübt, wobei demzufolge die Deckwand beim Durchdringen des Eintreibelements einen Druck auf die Stützwand ausübt. Zudem kann der durch das Eintreiben des Eintreibelements auftretende Impuls besonders sanft in das Gussbauteil eingeleitet und abgebaut werden, da das Gussbauteil deutlich günstigere Dämpfungseigenschaften als beispielsweise Blechbauteile aufweist. Im Gegensatz zu Blechbauteilen oder anderen, von Gussbauteilen verschiedenen Bauteilen, welche jeweilige durch Umformverfahren wie Hohlprägen, Prägen oder Tiefziehen ausgebildete Auswölbungen aufweisen, können beim Gießen des Gussbauteils insbesondere im Bereich des Domteils beliebige Wandstärken vorgesehen sein. Während also beim Umformen eine Wandstärkenreduktion eintritt, also die Wandstärke des umgeformten Bauteilbereichs im Vergleich zum nicht umgeformten Bereich dünner ist, kann das Gussbauteil im Gegensatz dazu derart gegossen sein, dass Teile des Domteils also zum Beispiel die Deckwand und zusätzlich oder alternativ die Stützwand beliebige Wandstärken aufweisen und dementsprechend mit dickeren Wänden als davon verschiedene Bereiche des Gussbauteils versehen sein. Es ist klar, dass dementsprechend das Domteil bzw. die Domteile des Gussbauteils auch besonders hohe Impulse, welche beim Eintreiben des Eintreibelements auftreten, aufnehmen können, wohingegen durch Umformen erzeugte Auswölbungen aufgrund ihrer geringeren Wandstärke lediglich deutlich geringere Impulse aufnehmen können, ohne dabei unzulässig deformiert zu werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung von zwei Karosseriebauteilen eines Personenkraftwagens wird das eine Karosseriebauteil als Gussbauteil ausgebildet und mit dem anderen Karosseriebauteil unter Ausbildung einer Trägerstruktur mittels wenigstens eines Eintreibelements verbunden. Das Eintreibelement wird im Bereich einer jeweiligen Eintreibzone in das jeweilige Karosseriebauteil eingetrieben. Die Eintreibzone des als Gussbauteil ausgebildeten Karosseriebauteils wird durch eine Deckwand eines Domteils des Gussbauteils ausgebildet, welche durch eine Stützwand des Domteils des Gussbauteils abgestützt wird. Durch das Angießen des Domteils, bzw. mehrerer Domteile kann eine besonders beanspruchungsgerechte Versteifung des als Gussbauteil ausgebildeten Karosseriebauteils geschaffen werden, wobei das Domteil, bzw. die Domteile eine Doppelfunktion erfüllen und dabei einerseits dazu dienen, die Kräfte beim Fügen, also beim Eintreiben des jeweiligen Eintreibelements aufzunehmen und andererseits als Versteifungselement der gesamten Trägerstruktur dienen. Zur weiteren Versteifung können zusätzliche Versteifungsrippen angebracht werden, jedoch wird durch derartige Domteile bereits ein hohes Maß an Steifigkeit erreicht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in:
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1a eine Seitenansicht eines als Längsträger eines Personenkraftwagens ausgebildeten Karosseriebauteils, welches unter Ausbildung einer Trägerstruktur mit einem anderen Karosseriebauteil mittels mehrerer Eintreibelemente verbunden ist;
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1b eine vergrößerte Ansicht eines Details D, welches in 1a umrandet dargestellt ist;
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2a eine weitere Seitenansicht des in 1a gezeigten Karosseriebauteils;
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2b eine vergrößerte Ansicht eines Details E, welches in 2a umrandet dargestellt ist; und in
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2c eine Schnittansicht eines der in 2b dargestellten Domteile, welches eine Eintreibzone aufweist, an welcher eines der Eintreibelemente eingetrieben ist.
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1a zeigt in einer Seitenansicht eine Verbindungsanordnung 10 von zwei Karosseriebauteilen 20, 40 eines hier nicht weiter dargestellten Personenkraftwagens. Das Karosseriebauteil 20 ist vorliegend als Gussbauteil ausgebildet und mit dem anderen Karosseriebauteil 40, welches beispielsweise als Blechbauteil ausgebildet sein kann, unter Ausbildung einer Trägerstruktur 12 mittels vorliegend mehrerer Eintreibelemente 50 verbunden. Bei den Eintreibelementen 50 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um sogenannte Setzbolzen, welche nach dem sogenannten IMPACT-Fügeverfahren in die miteinander zu fügenden Karosseriebauteile 20. 40 eingetrieben sind.
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1b zeigt in einer Detailansicht eines in 1a umrandet hervorgehobenen Bereichs D, dass die jeweiligen Eintreibelemente 50 in jeweilige Eintreibzonen 22 des als Gussbauteil ausgebildeten Karosseriebauteils 20 sowie in jeweilige Eintreibzonen 42 des als Schließblech ausgebildeten Karosseriebauteils 40 eingetrieben sind. Ein Schließblech eignet sich in besonderem Maße zur Verbindung mit Gussbauteilen, da die Dämpfung des Eintreibimpulses, welcher durch das Eintreiben des Eintreibelementes 50 hervorgerufen wird, im Wesentlichen durch das Gussbauteil erfolgt. Somit kann das Schließblech besonders einfach und kostengünstig ausgeführt sein, ohne besondere Vorkehrungen hinsichtlich dessen Steifigkeit treffen zu müssen. Die Eintreibzone 22 des als Gussbauteil ausgebildeten Karosseriebauteils 20 ist dabei durch eine Deckwand eines Domteils 30 des Gussbauteils ausgebildet, welche durch eine Stützwand 34 des Domteils 30 des Gussbauteils abgestützt ist.
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Eine in 2a dargestellte, weitere Seitenansicht der Verbindungsanordnung 10 bzw. der Trägerstruktur 12 zeigt, dass die jeweiligen als Setzbolzen ausgebildeten Eintreibelemente 50 in einem jeweiligen Zentrum 24 der Eintreibzone 22 und damit der Deckwand des Domteils eingetrieben ist. Mit anderen Worten ist also das jeweilige Eintreibelement 50 zumindest im Wesentlichen mittig in das jeweilige Domteil 30 eingetrieben, wodurch beim Eintreiben des Eintreibelements 50 eine besonders gleichmäßige Kraft bzw. Impulsverteilung in das Karosseriebauteil 20, also das Gussbauteil, erfolgt. Die jeweiligen Eintreibelemente 50, welche an den jeweiligen Zentren 24 eingetrieben sind, sind insbesondere in 2b, einer vergrößerten Detailansicht eines Details E, welches in 2a umrandet dargestellt ist, gezeigt.
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2c zeigt eine Schnittansicht des in 2b vergrößert dargestellten Details E, wobei eines der Domteile 30 vorliegend geschnitten dargestellt ist. Dementsprechend geht aus 2c hervor, dass das Eintreibelement 50 mit einem freien Eintreibende 52 des Eintreibelements 50 in einen Hohlraum 32 des Domteils 30 hineinragt. Mit anderen Worten ist also das freie Eintreibende 52 des Eintreibelements 50 nach dem Eintreiben des Eintreibelements 50 freiliegend und somit nicht in unmittelbarer Anlage mit dem Werkstoff des Gussbauteils, also des Karosseriebauteils 20. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass das freie Eintreibende 52, welches in den Hohlraum 32 hineinragt, besonders schwer zugänglich ist und dementsprechend besonders gut vor einer Berührung geschützt ist. Da das freie Eintreibende 52 aufgrund seiner spitz zulaufenden Kontur ein hohes Verletzungsrisiko mit sich bringt, ist durch dessen Aufnahme in dem Hohlraum ein besonders einfacher und weitreichender Schutz des im Bereich der Trägerstruktur 12 arbeitenden Personals vor dem freien Eintreibende 52 gegeben. Es ist somit nicht erforderlich, weitere Sicherheitsvorkehrungen vorzusehen, wie beispielsweise ein Umkapseln oder Abrunden der Spitze des freien Eintreibendes 52, um das Personal vor Verletzungen zu schützen. Das Vorsehen domartig ausgebildeter Domteile 30 ist in besonderem Maße dazu geeignet, Fügekräfte in Gussbauteilen, wie sie beispielsweise im sogenannten IMPACT-Fügeverfahren auftreten, aufzunehmen. Durch das IMPACT-Fügeverfahren treten relativ hohe Kräfte in den zu fügenden Bauteilen auf, die unter anderem zu Bauteilverformungen führen können. Während es aus dem Stand der Technik bekannt ist, in der Nähe der Fügestellen im Basisbauteil Dreieckrippen oder ähnliche Zusatzelemente zur Abstützung anzubringen, um die verfahrensbedingten Bauteilverformungen zu verhindern, werden etwaige Bauteilverformungen beim Fügen vorliegend durch die Domteile 30 unterbunden. Die Domteile 30 sind besonders einfach herzustellen, indem eine entsprechende domartige Auswölbung am Gießkern des Gussbauteils (Karosseriebauteil 20) vorgesehen ist. Anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten Umformverfahren, wie beispielsweise dem Tiefziehen, wird dabei eine Dickenreduktion des Domteils 30 wirksam unterbunden. Stattdessen können beim Gießen des Karosseriebauteils 20 sowohl die Deckwand als auch die Stützwand 34 des Domteils 30 mit beliebigen Wandstärken versehen werden. Dementsprechend kann beim Gießverfahren zur Herstellung des Gussbauteils (Karosseriebauteil 20) die Eintreibzone 22, also die Deckwand des Domteils 30 ebenso wie dessen Stützwand 34 mit einer beliebigen Wandstärke versehen werden. Dies ist vor allem deshalb von Vorteil, da die Stützwand 34 sozusagen als umlaufende Wand des Domteils 30 die Deckwand mit dem Rest des Gussteils verbindet und die Stützwand 34 dementsprechend besonders stabilisierend zu gestalten ist. Des Weiteren können auch jeweilige Radien zwischen der Deckwand und der Stützwand 34 beliebig ausgebildet werden, wodurch eine besonders gleichmäßige Krafteinleitung beim Vorsehen bzw. Eintreiben der Eintreibelemente 50 in das Gussbauteil erfolgt. Dadurch können bauteilschädigende Spannungsspitzen besonders weitreichend unterbunden werden.
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Um also die Steifigkeit der Fügestelle zu erhöhen und die auftretenden IMPACT-Fügekräfte optimal in die Bauteilstruktur des Gussbauteils (Karosseriebauteil 20) einzuleiten, stellen die Domteile 30 eine Abstützung unmittelbar an der Fügestelle dar. Dadurch können die Fügekräfte beim Eintreiben der jeweiligen Eintreibelemente 50 ideal in die Bauteilstruktur eingeleitet werden und zudem die Domteile 30 besonders einfach in das Rippenbild des Karosseriebauteils 20 integriert werden. Durch die Domteile 30 wird ein besonders hohes Maß an Steifigkeit der Fügestelle bei geringem Materialeinsatz und niedrigen Kosten erzielt. Sofern die beiden Karosseriebauteile 20, 40 – beispielsweise an ihren in gegenseitigem Kontakt stehenden Eintreibzonen 22, 42 – zusätzlich miteinander verklebt werden sollen, wird durch diese besonders die Steifigkeit erhöhenden Domteile die Qualität der Klebeverbindung aufrecht erhalten und ist dementsprechend besonders langlebig.
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Eine besonders gleichmäßige Einleitung der Fügekräfte in das Karosseriebauteil 20 ist dadurch möglich, dass eine Eintreibstelle 54 des Eintreibelements 50 zumindest im Wesentlichen in dem Zentrum 24 der Deckwand des Domteils 30 vorgesehen ist. Je nach Anforderung könnte beispielsweise an dieser Eintreibstelle 54 eine Körnung, bzw. Markierung vorgesehen sein, um eine exakte Platzierung des Eintreibelements 50 beim Eintreiben sicherzustellen. Alternativ dazu könnte jedoch an der Eintreibstelle 54 auch eine Materialanhäufung vorgesehen sein, um eine Führung des Eintreibelements 50 in den zu fügenden Karosseriebauteilen 20, 40 über einen besonders langen Weg, über welchen das Eintreibelement 50 mit dem jeweiligen Werkstoff der Karosseriebauteile 20, 40 kontaktiert ist, zu realisieren. Durch diese lange Führung innerhalb des jeweiligen Werkstoffes (Vollmaterial) kann die Verbindungsanordnung 10 der Karosseriebauteile 20, 40 besonders widerstandsfähig gegenüber einem relativen Verschieben der Karosseriebauteile 20, 40 zueinander ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011114801 A1 [0002]
