DE102015205784A1 - Connecting element, reinforcing element and connection arrangement - Google Patents
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Abstract
Ein Verbindungselement (10) zur Befestigung an einem Trägerelement (22) ist beschrieben, wobei das Verbindungselement (10) einen Verbindungsabschnitt (12) aufweist, über den das Verbindungselement (10) mit dem Trägerelement (22) mittels eines Stanz- oder eines Nietprozesses koppelbar ist. Zudem weist das Verbindungselement (10) zumindest einen Sicherungsabschnitt (14) auf, über den das Verbindungselement (10) zusätzlich am Trägerelement (22) gesichert werden kann. Ferner sind ein Verstärkungselement sowie eine Verbindungsanordnung (25) beschrieben.A connecting element (10) for attachment to a carrier element (22) is described, wherein the connecting element (10) has a connecting portion (12) via which the connecting element (10) can be coupled to the carrier element (22) by means of a punching or riveting process is. In addition, the connecting element (10) has at least one securing section (14) via which the connecting element (10) can additionally be secured to the carrier element (22). Furthermore, a reinforcing element and a connection arrangement (25) are described.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur Befestigung an einem Trägerelement, ein Verstärkungselement zur Anlage an einem Trägerelement sowie eine Verbindungsanordnung.The invention relates to a connecting element for attachment to a carrier element, a reinforcing element for abutment with a carrier element and a connection arrangement.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verbindungselemente bekannt, die mit einem Trägerelement mittels eines Fügeverfahrens gekoppelt werden. Hierbei kann es sich um Stanz- und Einpresselemente wie Muttern, Bolzen oder Ähnlichen handeln, die mit dem Trägerelement über einen Stanz- oder Nietprozess gekoppelt werden.Various connecting elements are known from the prior art, which are coupled to a carrier element by means of a joining method. These may be punching and press-fitting elements such as nuts, bolts or the like, which are coupled to the carrier element via a punching or riveting process.
Typischerweise werden derartige Verbindungselemente in der Fahrzeugtechnik verwendet, wobei sie mit einem Trägerblech verbunden werden, das Teil der Fahrzeugkarosserie ist.Typically, such fasteners are used in automotive engineering, where they are connected to a carrier sheet that is part of the vehicle body.
Um eine feste und sichere Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Trägerelement herzustellen, besteht ein hoher Abstimmungsaufwand beim Stanz- oder Nietprozess. Da die Festigkeit der Verbindung lediglich über den Stanz- oder Nietprozess sichergestellt wird, ist die Prozesssicherheit entsprechend verringert, da eine Abweichung von der vordefinierten Abstimmung zu einer verminderten Verbindungsqualität führt. Des Weiteren müssen die Verbindungselemente sowie das Trägerblech eine gewisse Materialstärke aufweisen, um die beim Fügeprozess erforderlichen Kräfte aufnehmen zu können.In order to establish a firm and secure connection between the connecting element and the carrier element, there is a high coordination effort in the punching or riveting process. Since the strength of the connection is ensured only by the punching or riveting process, the process reliability is reduced accordingly, since a deviation from the predefined vote leads to a reduced quality of connection. Furthermore, the connecting elements and the carrier plate must have a certain material thickness in order to be able to absorb the forces required during the joining process.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit einfachen Mitteln eine prozesssicherere Verbindung zu ermöglichen.The object of the invention is to enable a more reliable connection with simple means.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verbindungselement zur Befestigung an einem Trägerelement gelöst, wobei das Verbindungselement einen Verbindungsabschnitt aufweist, über den das Verbindungselement mit dem Trägerelement mittels eines Stanz- oder eines Nietprozesses koppelbar ist, und wobei das Verbindungselement zumindest einen Sicherungsabschnitt aufweist, über den das Verbindungselement zusätzlich am Trägerelement gesichert werden kann.The object of the invention is achieved by a connecting element for attachment to a carrier element, wherein the connecting element has a connecting portion, via which the connecting element can be coupled to the carrier element by means of a punching or a riveting process, and wherein the connecting element has at least one securing portion over which the connecting element can be additionally secured to the support element.
Der Grundgedanke der Erfindung ist es, eine zusätzliche Verbindungsmöglichkeit zu schaffen, wodurch der herkömmliche Fügeprozess wie ein Stanz- oder ein Nietprozess vereinfacht werden kann. Die Ansprüche an den herkömmlichen Fügeprozess können entsprechend reduziert werden, wodurch dieser mit weniger Aufwand und somit kostengünstiger durchgeführt werden kann. Die Güte der Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Trägerelement hängt erfindungsgemäß nicht mehr allein vom Fügeprozess ab, sondern kann, insbesondere nachträglich, über den zusätzlichen Sicherungsabschnitt verbessert werden. Aufgrund der zusätzlichen Verbindung kann eine erhöhte Festigkeit des Verbindungselements am Trägerelement erreicht werden. Dementsprechend kann das Verbindungselement an sich oder das Trägerelement aus einem dünneren Material ausgebildet sein, sodass Material und Gewicht eingespart werden kann.The basic idea of the invention is to provide an additional connection possibility, whereby the conventional joining process such as a punching or a riveting process can be simplified. The demands on the conventional joining process can be correspondingly reduced, whereby it can be carried out with less effort and thus more cost-effectively. The quality of the connection between the connecting element and the carrier element according to the invention no longer depends solely on the joining process, but can, in particular subsequently, be improved on the additional securing portion. Due to the additional connection, an increased strength of the connecting element on the carrier element can be achieved. Accordingly, the connecting element per se or the support member may be formed of a thinner material, so that material and weight can be saved.
Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Verbindungsabschnitt eine Anlagefläche aufweist, über die das Verbindungselement am Trägerelement anliegt, die insbesondere kreisförmig ausgebildet ist. Über die Anlagefläche wird die Kraft beim Fügeprozess auf das Trägerelement übertragen. Je größer die Anlagefläche ist, desto verteilter kann die Kraft eingeleitet werden. Eine kreisförmige Anlagefläche kann zudem zur homogenen Krafteinleitung dienen. Insgesamt kann über die Ausgestaltung der Anlagefläche die Krafteinleitung und somit die Festigkeit der Verbindung beeinflusst werden.One aspect of the invention provides that the connecting portion has a contact surface, via which the connecting element bears against the carrier element, which is in particular circular. The contact surface transfers the force to the carrier element during the joining process. The larger the contact surface, the more distributed the force can be introduced. A circular contact surface can also serve for the homogeneous application of force. Overall, the application of force and thus the strength of the connection can be influenced by the configuration of the contact surface.
Ferner kann das Verbindungselement eine Hauptachse haben, die im gekoppelten Zustand im Wesentlichen senkrecht zum Trägerelement ist, wobei der Sicherungsabschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Hauptachse ausgebildet ist, und wobei insbesondere die Hauptachse durch einen Bolzenabschnitt oder eine Öffnung definiert ist. Diese Geometrie stellt einerseits sicher, dass der Sicherungsabschnitt vom üblicherweise zur Befestigung dienenden Verbindungsabschnitt räumlich getrennt ist. Andererseits ist hierdurch gewährleistet, dass der Sicherungsabschnitt nach dem Fügeprozess flächig am Trägerelement anliegen kann.Furthermore, the connecting element may have a main axis, which is in the coupled state substantially perpendicular to the carrier element, wherein the securing portion is formed substantially perpendicular to the main axis, and wherein in particular the major axis is defined by a bolt portion or an opening. On the one hand, this geometry ensures that the securing section is spatially separated from the connecting section usually used for attachment. On the other hand, this ensures that the securing portion can lie flat on the carrier element after the joining process.
Ferner kann der Sicherungsabschnitt vom Verbindungsabschnitt seitlich vorstehen, insbesondere eine Fahne oder ein tellerartiger Abschnitt sein. Je nach Ausbildung des Sicherungsabschnitts sowie dessen Größe kann die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Trägerelement beeinflusst werden. Des Weiteren kann je nach Ausbildung des seitlich vorstehenden Sicherungsabschnitts eine größere räumliche Trennung erfolgen, sodass das Verbindungselement über den Sicherungsabschnitt in einiger Distanz zum Verbindungsabschnitt am Trägerelement gesichert ist. Dies kann bei typischerweise zu erwartenden einseitigen Belastungen des Verbindungselements von Vorteil sein.Furthermore, the securing portion may project laterally from the connecting portion, in particular be a flag or a plate-like portion. Depending on the design of the securing portion and its size, the strength of the connection between the connecting element and the carrier element can be influenced. Furthermore, depending on the design of the laterally projecting securing portion, a greater spatial separation can take place, so that the connecting element is secured by the securing portion at some distance from the connecting portion on the carrier element. This can be advantageous for typically expected unilateral loads of the connecting element.
Der Sicherungsabschnitt kann eine Sicherungsfläche aufweisen, mit der das Verbindungselement am Trägerelement zusätzlich gesichert werden kann, insbesondere verschweißbar ist. Der Sicherungsabschnitt kann über die Sicherungsfläche mittels eines Schweißpunktes mit dem Trägerelement gekoppelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Sicherungsfläche auch als Klebefläche dienen, sodass ein Klebstoff zwischen dem Trägerelement und dem Verbindungselement zur zusätzlichen Sicherung verwendet wird. Je nach Größe der Sicherungsfläche können auch mehrere Schweißpunkte oder Sicherungsanbindungspunkte vorgesehen sein, über die der Sicherungsabschnitt mit dem Trägerelement zusätzlich gesichert ist.The securing portion may have a securing surface, with which the connecting element can be additionally secured to the carrier element, in particular weldable. The securing section can be coupled via the securing surface by means of a welding point with the carrier element. Alternatively or additionally, the securing surface can also serve as an adhesive surface, so that an adhesive is used between the carrier element and the connecting element for additional security. Depending on the size of the backup surface and multiple welds or fuse connection points can be provided over which the securing portion is additionally secured to the support member.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungselement einteilig ausgebildet ist. Dies stellt sicher, dass zwischen dem Sicherungsabschnitt und dem Verbindungsabschnitt eine feste Verbindung vorliegt. Des Weiteren ist hierdurch gewährleistet, dass keine zu großen Fertigungstoleranzen zwischen dem Sicherungsabschnitt und dem Verbindungsabschnitt auftreten, die einen negativen Einfluss auf die gesamte Festigkeit haben würden.Another aspect of the invention provides that the connecting element is integrally formed. This ensures that there is a firm connection between the securing section and the connecting section. Furthermore, this ensures that there are no excessive manufacturing tolerances between the securing portion and the connecting portion, which would have a negative impact on the overall strength.
Insbesondere kann es sich bei dem Verbindungselement um ein Einnietelement oder ein Stanzelement handeln. Gerade diese Elemente eignen sich besonders für eine zusätzliche Sicherung, da sie mittels eines klassischen Fügeprozesses an einem Trägerelement gekoppelt werden.In particular, the connecting element may be a rivet element or a stamped element. Especially these elements are particularly suitable for additional security, since they are coupled by means of a classical joining process to a support element.
Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verstärkungselement zur Anlage an einem Trägerelement gelöst, wobei das Verstärkungselement ein Verbindungselement der zuvor genannten Art aufweist, welches insbesondere einstückig mit dem Verstärkungselement ausgebildet ist. Dementsprechend kann das Verstärkungselement ebenfalls prozesssicherer hergestellt werden. Zudem kann das Verstärkungselement zusätzlich am Trägerelement gesichert werden, wie bereits beschrieben. Das im Verstärkungselement bzw. am Verstärkungselement vorgesehene Verbindungselement kann insbesondere eingestanzt sein. Hierdurch können die Fertigungstoleranzen ebenfalls minimiert werden.Furthermore, the object of the invention is achieved by a reinforcing element for abutment on a carrier element, wherein the reinforcing element has a connecting element of the aforementioned type, which is in particular formed integrally with the reinforcing element. Accordingly, the reinforcing element can also be manufactured more reliable. In addition, the reinforcing element can be additionally secured to the carrier element, as already described. The connecting element provided in the reinforcing element or on the reinforcing element may in particular be stamped. As a result, the manufacturing tolerances can also be minimized.
Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Verbindungsanordnung gelöst, mit zumindest einem Trägerelement und einem Verbindungselement der zuvor genannten Art und/oder einem Verstärkungselement der zuvor genannten Art. Diese Verbindung kann eine entsprechend höhere Festigkeit aufweisen, da das Verbindungselement und/oder das Verstärkungselement zusätzlich am Trägerelement gesichert werden können bzw. kann. Der Fügeprozess, welcher insbesondere ein Stanz- oder ein Nietprozess ist, kann vereinfacht werden, da die Festigkeitsansprüche an den Fügeprozess reduziert werden können. Die Festigkeit der Verbindung kann teilweise aufgrund der zusätzlichen Sicherung erhöht werden, insbesondere nachher positiv beeinflusst werden.Furthermore, the object of the invention is achieved by a connection arrangement, with at least one carrier element and a connecting element of the aforementioned type and / or a reinforcing element of the aforementioned type. This compound may have a correspondingly higher strength, since the connecting element and / or the reinforcing element can additionally be secured to the support element or can. The joining process, which is in particular a punching or a riveting process, can be simplified since the strength requirements of the joining process can be reduced. The strength of the connection can be partially increased due to the additional assurance, in particular be subsequently positively influenced.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description and the drawings, to which reference is made. In the drawings show:
In
In der gezeigten Ausführungsform ist das Verbindungselement
Das Verbindungselement
Der Verbindungsabschnitt
Der Verbindungsabschnitt
Der Sicherungsabschnitt
Ferner weist der Sicherungsabschnitt
Aus der
In
Das Verbindungselement
Wie aus
Zusätzlich liegt das Verbindungselement
Das Verbindungselement
Ergänzend oder alternativ können bzw. kann eine Laserschweiß- und/oder eine SG-Naht
Ferner kann die Sicherungsfläche
Die Sicherungsfläche
In den
Die beiden Varianten unterscheiden sich darin, dass in
Die Sicherungsabschnitte
Generell kann hierdurch die Sicherungsfläche
In
In dieser gestrichelten Variante ist der Sicherungsabschnitt
Hierdurch ist eine maximale Sicherungsfläche
In
Der Bolzenabschnitt
Das Verbindungselement
Der Sicherungsabschnitt
Der Sicherungsabschnitt
Alternativ kann die Sicherungsfläche
In analoger Weise zu den beiden Varianten der ersten Ausführungsform des Verbindungselements
Generell kann der wenigstens eine Sicherungsabschnitt
In
Das Verbindungselement
Bei dem Verstärkungselement
Das Verstärkungselement
Alternativ kann das Verstärkungselement
Ferner kann eine Verbindungsanordnung
Generell ist es möglich, die Verbindungsanordnung
Die Verbindungselemente
Ferner können auch die Trägerelemente
Die Prozesssicherheit beim Herstellen der Verbindungsanordnung
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