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Die Erfindung betrifft eine Falzverbindung zwischen einem ersten Blechbauteil und wenigstens einem zweiten Blechbauteil.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Bauteilverbund, der wenigstens zwei mit einer Falzverbindung gefügte Blechbauteile umfasst.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Falzverbindung bzw. zur Herstellung eines entsprechenden Bauteilverbunds.
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Falzverbindungen der betreffenden Art und Verfahren zu deren Herstellung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Falzverbindungen der betreffenden Art ist der an der Falzkante des ersten Blechbauteils erzielbare Falzradius (hiermit ist der Falzaußenradius gemeint) unter anderem abhängig von der Dicke des eingelegten zweiten Blechbauteils. Aus dem Stand der Technik sind Falzverbindungen bekannt, die, zumindest dem Anschein nach, dünn bzw. mit kleinem Biege- bzw. Falzradius ausgebildet sind. Zum diesbezüglichen Stand der Technik werden die Patentschriften
DE 198 40 617 A1 und
DE 603 12 506 T2 benannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Falzverbindung betreffender Art anzugeben, die mit kleinem Falzradius hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst von einer erfindungsgemäßen Falzverbindung entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit nebengeordneten Patentansprüchen erstreckt sich die Erfindung auch auf einen erfindungsgemäßen Bauteilverbund und auf ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Patentansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.
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Die erfindungsgemäße Falzverbindung zwischen einem ersten Blechbauteil (Außenblech) und wenigstens einem zweiten Blechbauteil (Innenblech), wobei das erste Blechbauteil einen an einer Falzkante umgeschlagenen Falzabschnitt aufweist, der an einem Randabschnitt des zweiten Blechbauteils anliegt, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt des zweiten Blechbauteils gegenüber der Falzkante am ersten Blechbauteil zurückversetzt und der Falzabschnitt des ersten Blechbauteils an der Falzkante mit einem minimalen Falzradius umgeschlagen ist, wobei der umgeschlagene Falzabschnitt eine eingeformte Stufe aufweist, mit der bzw. an der die Bauteilkante des zurückversetzten Randabschnitts des zweiten Blechbauteils formschlüssig überdeckt ist.
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Indem der eingelegte Randabschnitt des zweiten Blechbauteils gegenüber der Falzkante, an der der Falzabschnitt des ersten Blechbauteils umgebogen bzw. umgelegt ist, zurückversetzt ist, was durch eine entsprechende Ausgestaltung und Anordnung des zweiten Blechbauteils beim Falzen erreicht wird, kann das erste Blechbauteil an der Falzkante mit einem kleinen und insbesondere minimalen Falzradius umgeschlagen werden. Unter einem minimalen Falzradius wird insbesondere der ohne Beschädigung des Blechmaterials herstellbare bzw. technisch machbare kleinstmögliche Falzaußenradius an der Falzkante verstanden. Der minimale Falzradius entspricht insbesondere der Blechdicke des ersten Blechbauteils, zuzüglich einer Bearbeitungszugabe (bspw. zur Ausbildung eines Klebstoffsspalts) von 0,1 mm bis 0,3 mm. Dieser Falzradius ist unabhängig von der Dicke des zweiten Blechbauteils (womit insbesondere die Blechdicke des in die Falztasche eingelegten Randabschnitts gemeint ist). Somit kann auch bei dicken Innenblechen an der Falzkante ein kleiner Falzradius und eine damit einhergehende optisch scharfkantige Anmutung erzielt werden. Mit einem solchen kleinen Falzradius können auch weitere Vorteile einher gehen, wie bspw. eine aus der hohen Kaltverfestigung resultierende große Klemmkraft.
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Der umgeschlagene Falzabschnitt des ersten Blechbauteils weist eine eingeformte Stufe auf, mit der die Bauteilkante des zurückversetzten Randabschnitts des zweiten Blechbauteils formschlüssig überdeckt bzw. übergriffen wird. Unter einer Stufe wird ein in den Falzabschnitt eingeformter bzw. eingeprägter Absatz verstanden, wobei das Blechmaterial an Stufen- bzw. Flächenübergängen in unterschiedliche Richtungen umgebogen ist. Bevorzugt sind die Flächenübergänge knickfrei bzw. mit Verrundungen ausgebildet. Aus der eingeformten Stufe resultiert eine große Klemmkraft, mit der das zweite Blechbauteil festgehalten wird.
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Bevorzugt weist die in den umgeschlagenen Falzabschnitt des ersten Blechformteils eingeformte Stufe einen Abstand von 3 mm bis 6 mm, bevorzugt von 3 mm bis 4 mm, zur Falzkante auf.
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Bevorzugt verläuft der an die Falzkante angrenzende (innere) Teilabschnitt des umgeschlagenen Falzabschnitts des ersten Blechbauteils im Wesentlichen parallel zum korrespondierenden äußeren an die Falzkante angrenzenden Teilabschnitt des ersten Blechbauteils bzw. Außenblechs.
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Die Blechbauteile können an der Falzverbindung, bspw. mittels Strukturkleber, zusätzlich miteinander verklebt sein (so genanntes Falzkleben), so dass neben der formschlüssigen Fügung auch eine stoffschlüssige Fügung besteht (so genanntes Hybridfügen). Durch die in den Falzabschnitt des ersten Blechbauteils eingeformte Stufe kann eine gute Verteilung des Klebstoffs erreicht werden.
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Ein erfindungsgemäßer Bauteilverbund umfasst ein erstes Blechbauteil (Außenblech) und wenigstens ein zweites Blechbauteil (Innenblech), wobei die Blechbauteile mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Falzverbindung gefügt sind. Bei dem Bauteilverbund handelt es sich bevorzugt um ein Kraftfahrzeug-Karosseriebauteil (bspw. eine Türe, Frontklappe, Heckklappe oder dergleichen) oder um einen in eine übergeordnete Karosseriestruktur eingebunden Karosserie-Bestandteil (bspw. eine Bodengruppe, eine Dachstruktur oder dergleichen).
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Das erste Blechbauteil ist bevorzugt aus einem Metallflachmaterial, wie insbesondere einem Stahl- oder Aluminiumblech, gebildet.
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Das zweite Blechbauteil (Innenblech) kann aus einem Aluminiumblech gebildet sein. Im Fahrzeugkarosseriebau weist ein aus Aluminium gebildetes Innenblech häufig die doppelte Dicke eines aus Stahl gebildeten Innenblechs auf, was bei einer herkömmlichen Falzverbindung zu einem großen Falzradius führt. Die Erfindung ermöglicht hier eine Falzverbindung mit kleinem Falzradius.
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Das zweite Blechbauteil (Innenblech) kann auch aus einem Sandwichblech gebildet sein. Ein Sandwichblech ist ein Verbundblech, das insbesondere aus zwei dünnen Deckblechen, bspw. aus Stahl- oder Aluminiumblech, und einem Kunststoffkern, bspw. aus einem Polymer, besteht. Bei solchen Sandwichblechen ist problematisch, dass sich der beim Falzvorgang komprimierte Kunststoff des Kunststoffkerns wieder ausdehnt, was zu einer Aufweitung an der Falzkante und einem damit einhergehenden großen Falzradius führt. Zudem besteht die Gefahr des Aufreißens. Die Erfindung ermöglicht hier eine fehlerfreie Falzverbindung mit kleinem Falzradius.
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Das zweite Blechbauteil (Innenblech) kann auch aus einem nicht-metallischen Werkstoff, wie bspw. CFK, GFK oder dergleichen, gebildet sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Falzverbindung bzw. eines erfindungsgemäßen Bauteilverbunds sieht vor, dass zunächst der Falzabschnitt des ersten Blechbauteils (Außenblech) mit einem minimalen Falzradius umgebogen wird, was bspw. in einem oder mehreren Falzschritten (bspw. Vorfalzen und Fertigfalzen mit entsprechenden Falzwerkzeugen, wie an und für sich aus dem Stand der Technik bekannt) erfolgen kann. Erst danach wird in den umgeschlagenen und auf dem Randabschnitt des zweiten Blechbauteils (Innenblech) aufliegenden Falzabschnitt die Stufe eingeformt. Das Einformen bzw. Einprägen der Stufe kann mit einer Falzrolle oder Falzbacke erfolgen, die mit einem der einzuformenden Stufe entsprechenden Formabsatz ausgebildet ist. Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann das Entstehen von Aufrauungen am ersten Blechbauteil und/oder ein Aufreißen des ersten Blechbauteils verhindert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die einzige Figur näher erläutert. Die in der Figur gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.
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1 zeigt in einer schematischen und nicht maßstabsgerechten Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Falzverbindung und eine Falzbacke zu deren Herstellung.
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Der nur ausschnittsweise dargestellte Bauteilverbund 100 umfasst ein erstes Blechbauteil bzw. Außenblech 110 und ein zweites Blechbauteil bzw. Innenblech 120, die mittels Falzverbindung gefügt sind. Die Falzverbindung weist eine Längserstreckung senkrecht zur Darstellungsebene auf.
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Die Blechbauteile 110 und 120 sind beispielhaft mit unterschiedlichen Blechdicken ausgebildet, wobei das zweite innere Blechbauteil 120 in etwa die doppelte Dicke des ersten äußeren Blechbauteils 110 aufweist. Beide Blechbauteile 110 und 120 sind, zumindest im Bereich der dargestellten Falzverbindung, mit konstanter bzw. gleichmäßiger Blechdicke ausgebildet. Das erste Blechbauteil 110 weist einen an einer Falzkante 112 umgeschlagenen Falzabschnitt 115 auf, der an einem Randabschnitt 125 des zweiten Blechbauteils 120 anliegt. Das zweite Blechbauteil 120 ist sozusagen mit seinem Randabschnitt 125 formschlüssig in eine durch den umgeschlagenen Falzabschnitt 115 des ersten Blechbauteils bzw. Außenblechs 110 gebildete Falztasche (bzw. Umschlag) eingelegt. Ferner sind die Blechbauteile 110 und 120 im Bereich der Falzverbindung mit einem Klebstoff 130 verklebt. In analoger Weise kann der Bauteilverbund 100 auch mehrere zweite Blechbauteile umfassen.
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Erfindungsgemäß ist der Randabschnitt 125 des zweiten Blechbauteils 120 gegenüber der Falzkante 112 zurückversetzt. Damit ist insbesondere gemeint, dass die Bauteilkante 126 des Innenblechs 120 nicht bis in die Falzwurzel (dies ist der innenseitige Bereich der Falzkante 112) hineinreicht. Der Falzabschnitt 115 des ersten Blechbauteils 110 ist an der Falzkante 112 mit einem minimalen Falzradius R umgeschlagen, so dass die Falzkante 112 dünn bzw. schmal ausgebildet ist. Der umgeschlagene Falzabschnitt 115 weist eine eingeformte bzw. eingeprägte Stufe 119 auf, mit der die der Falzkante 112 zugewandte Bauteilkante 126 des zurückversetzten Randabschnitts 125 des Innenblechs 120 formschlüssig und insbesondere formfolgend überdeckt ist. Der an der Falzkante 112 umgeschlagene Falzabschnitt 115 des ersten Blechformteils 110 weist also einen stufenartigen Übergriff für die Bauteilkante 126 des zurückversetzten Randabschnitts 125 des zweiten Blechbauteils 120 auf.
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Der an die Falzkante 112 angrenzende innere Teilabschnitt 116 des umgeschlagenen Falzabschnitts 115 des Außenblechs 110 verläuft im Wesentlichen parallel zum korrespondierenden äußeren Teilabschnitt 111 des Außenblechs 110, wie mit den Hilfslinien L1 und L2 veranschaulicht. Auch der am Randabschnitt 125 des Innenblechs 120 anliegende Teilabschnitt 118 des Falzabschnitts 115 ist hierzu parallel.
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An der eingeformten bzw. eingeprägten Stufe 119 ist das Blechmaterial des Falzabschnitts 115 doppelt umgebogen, wodurch die Bauteilkante 126 des Innenblechs 120 formschlüssig übergriffen bzw. überdeckt ist. Gemäß Darstellung ist die Stufe 119, ausgehend von der Falzkante 112, durch den waagrechten Teilabschnitt 116, einen sich daran anschließenden im Wesentlichen vertikalen Teilabschnitt 117 und einen sich daran anschließenden, wieder waagrechten Teilabschnitt 118 gebildet. Der mittlere Teilabschnitt 117 erstreckt sich somit im Wesentlichen senkrecht oder mir nur geringer Schräge (< 30° und bevorzugt < 20° gegenüber der Senkrechten) zu den benachbarten Teilabschnitten 116 und 118. An den Biegestellen bzw. Stufenübergängen A und B der Stufe 119 sind die Flächenübergänge verrundet ausgebildet. Der mittlere Abstand D zwischen der Falzkante 112 und der Stufe 119 beträgt bevorzugt 3 mm bis 6 mm.
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Die Stufe 119 wird mit Hilfe einer Falzbacke 200 eingeformt, die hierzu auf den bereits mit minimalem Falzradius R umgebogenen bzw. umgelegten Falzabschnitt 115 (wie strichliniert dargestellt) gedrückt wird. Die Falzbacke 200 ist mit einem Formabsatz 210 ausgebildet. Beim Einpressen des Absatzes 210 wird auch der Klebstoff 130 verdichtet und gleichmäßig verteilt. Anstelle der Falzbacke 200 kann auch eine Falzrolle bzw. -walze verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Bauteilverbund
- 110
- erstes Blechbauteil, Außenblech
- 111
- Teilabschnitt
- 112
- Falzkante
- 115
- Falzabschnitt
- 116
- Teilabschnitt
- 117
- Teilabschnitt
- 118
- Teilabschnitt
- 119
- Stufe, Absatz
- 120
- zweites Blechbauteil, Innenblech
- 125
- Randabschnitt
- 126
- Bauteilkante
- 130
- Klebstoff
- 200
- Falzwerkzeug (Falzbacke)
- 210
- Formabsatz
- A
- Stufenübergang
- B
- Stufenübergang
- D
- Abstand
- R
- Falzradius (Falzaußenradius)
- L1
- Hilfslinie
- L2
- Hilfslinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19840617 A1 [0004]
- DE 60312506 T2 [0004]
