DE102015209383A1

DE102015209383A1 - Bauteilverbindung sowie Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung

Info

Publication number: DE102015209383A1
Application number: DE102015209383.2A
Authority: DE
Inventors: Maik Hammer; Johann van Niekerk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2016-11-24

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung mit folgenden Schritten:
– Bereitstellen eines ersten Bauteils,
– Herstellen einer Schwächungslinie oder einer linienartigen Durchbrechung des ersten Bauteils, wobei mindestens zwei klemmzungenartige Elemente gebildet sind,
– Durchdrücken des ersten Bauteils im Bereich der Schwächungslinie oder der linienartigen Durchbrechung, was zu einem Aufbiegen der klemmzungenartigen Elemente führt, wobei sich erst durch das Aufbiegen der klemmzungenartigen Elemente ein Loch oder ein Durchgangsloch in dem ersten Bauteil ergibt,
– Eindrücken eines männlichen Fixierelements in das Loch oder Durchgangsloch, wodurch die klemmzungenartigen Elemente formschlüssig und/oder reibschlüssig elastisch klemmend von außen her zur Anlage an dem männlichen Fixierelement kommen und sich einem Herausziehen des männlichen Fixierelements aus dem Loch widersetzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauteilverbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 2.
Aus der DE 10 2010 028 322 A1 ist eine Bauteilverbindung bekannt, welche aus einem ersten und einem zweiten Bauteil besteht. In dem ersten Bauteil ist ein Loch, z. B. ein Langloch vorgesehen. An den Längsseiten des Langlochs sind zwei nach oben stehende Klemmkrägen vorgesehen. Von dem zweiten Bauteil steht ein männliches Fixierelement in der Form einer Kugel ab, welche auf das zweite Bauteil aufgeschweißt ist. Die Kugel ist durch das Langloch hindurch gesteckt. Die an dem ersten Bauteil vorgesehenen Klemmkrägen liegen klemmend von außen her an der Kugel an, wodurch eine reibschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen erreicht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine modifizierte Bauteilverbindung herzustellen, bei der möglichst kein Materialverschnitt auftritt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Bauteilverbindung mit einem ersten Bauteil, welche ein Loch, insbesondere ein Durchgangsloch, aufweist, von dem mindestens zwei aufgebogene klemmzungenartige Elemente abstehen. Von einem zweiten Bauteil steht ein männliches Fixierelement ab. Das männliche Fixierelement erstreckt sich zumindest ein Stück weit durch das Durchgangsloch hindurch. Die mindestens zwei aufgebogenen, klemmzungenartigen Elemente liegen formschlüssig und/oder reibschlüssig elastisch klemmend von außen her an dem männlichen Fixierelement an und widersetzen sich somit einem Herausziehen des männlichen Fixierelements aus dem Loch.
Ein wesentlicher Unterschied gegenüber der eingangs genannten DE 10 2010 028 322 A1 besteht darin, dass die klemmzungenartigen Elemente in einem in eine Ebene zurückgebogenen Zustand entlang ihres gesamten Randes unmittelbar lochfrei aneinander anliegen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass, wenn man die aufgebogenen, klemmzungenartigen Elemente in eine Ebene zurückfaltet, die klemmzungenartigen Elemente das Durchgangsloch vollständig (d. h. lochfrei) überdecken.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung wird folgendermaßen vorgegangen. Zunächst wird ein erstes Bauteil bereitgestellt, Anschließend wird an bzw. in dem ersten Bauteil eine Schwächungslinie oder eine linienartigen Durchbrechung des ersten Bauteils hergestellt, wodurch mindestens zwei klemmzungenartige Elemente „vordefiniert” sind. Die Kontur der klemmzungenartigen Elemente kann polygonal oder auch gekrümmt oder abschnittsweise gekrümmt sein.
Das erste Bauteil wird dann im Bereich der Schwächungslinie oder der linienartigen Durchbrechung „durchgedrückt”, was zu einem Aufbiegen der vordefinierten klemmzungenartigen Elemente führt, wobei sich – und dies ist ein wesentlicher Gedanke der Erfindung” erst durch das Aufbiegen der klemmzungenartigen Elemente ein Loch oder Durchgangsloch in dem ersten Bauteil ergibt. Die Erfindung ist somit entfernt mit der unter dem Begriff „Origami” bekannten Papierfalttechnik vergleichbar, wobei es sich bei dem ersten Bauteil gemäß der Erfindung nicht um ein Bauteil aus Papier, sondern z. B. um ein Metallbauteil oder ein Kunststoffbauteil handelt.
Nach dem Durchdrücken des ersten Bauteils oder während des Durchdrückens des ersten Bauteils wird ein männliches Fixierelements in das Loch oder Durchgangsloch eingedrückt. Dies führt dazu, dass die klemmzungenartigen Elemente formschlüssig und/oder reibschlüssig elastisch klemmend von außen her zur Anlage an dem männlichen Fixierelement kommen und sich einem Herausziehen des männlichen Fixierelements aus dem Loch widersetzen.
Wie oben bereits angedeutet, kann vorgesehen sein, dass das Durchdrücken des ersten Bauteils im Bereich der Schwächungslinie oder der linienartigen Durchbrechung durch das Eindrücken des männlichen Fixierelements erfolgt, was bedeutet, dass das Loch erst durch das Eindrücken des männlichen Fixierelements entsteht.
Das Herstellen der Schwächungslinie oder der linienartigen Durchbrechung kann z. B. mittels eines spanabhebenden Werkzeugs erfolgen. Alternativ dazu könnte die Schwächungslinie oder die linienartige Durchbrechung auch mittels eines hochenergetischen Lichtstrahls (z B. Laserstrahl) erzeugt werden.
Als männliches Fixierelement kann ein Fixierelement verwendet werden, das mindestens eine Kugel aufweist oder das durch eine Kugel gebildet ist. Beispielsweise kann das männliche Fixierelement durch zwei unmittelbar miteinander verbundene, z. B. zwei unmittelbar miteinander verschweißte Kugeln gebildet sein. Alternativ dazu kann das männliche Fixierelement auch eine Kugel aufweisen, von der ein Funktionselement, wie, z. B. ein Gewindebolzen o ä., absteht.
Sofern ein männliches Fixierelement verwendet wird, das mindestens zwei oder genau zwei unmittelbar miteinander verbundene Kugeln aufweist, kann vorgesehen sein, dass die klemmzungenartigen Elemente während des Eindrückens des männlichen Fixierelements in das Loch oder nach dem Eindrücken des männlichen Fixierelements in das Loch so verformt werden, dass die klemmzungenartigen Elemente in einen zwischen den beiden Kugeln befindlichen Bereich (Hinterschnittbereich) eingreifen. Dadurch kann eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen erreicht werden. Ein Auseinanderziehen der beiden Bauteile ist, wenn überhaupt, dann nur mit sehr hohen „Abzugskräften” möglich.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine mäanderartig geschlungene Schwächungslinie oder einen mäanderartige linienartige Durchbrechung hergestellt wird. Dadurch lassen sich klemmzungenartige Elemente erreichen, die sich besonders gut, d. h. besonders eng an eine konvexe Außengeometrie eines männlichen Fixierelements anschmiegen.
Alternativ oder ergänzend dazu kann die Schwächungslinie oder die linienartige Durchbrechung auch in einer Art hergestellt werden, dass sie mehrere Geradenabschnitte und mindestens eine Ecke aufweist.
Denkbar ist auch, dass die Schwächungslinie oder linienartige Durchbrechung so hergestellt wird, dass sie mehrere einander kreuzende oder aufeinander zulaufende Abschnitte aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schwächungslinie oder linienartige Durchbrechung so hergestellt wird, dass sie mehrere Abschnitte aufweist, wobei alle Abschnitte auf einen Kreuzungspunkt zulaufen.
Vorzugsweise werden die klemmzungenartigen Elemente so aufgebogen, dass sie sich nach dem Eindrücken des männlichen Fixierelements in das Loch flächig an das männliche Fixierelement anschmiegen. Dadurch wird ein besonders guter Reibschluss zwischen den klemmzungenartigen Elementen und dem männlichen Fixierelement erreicht.
Bei dem ersten Bauteil kann es sich beispielsweise um ein aus einem Metall bestehendes Blechbauteil, wie z. B. ein Stahlblech, Aluminiumblech o ä. handeln. Alternativ dazu kann es sich bei dem ersten Bauteil auch um ein aus einem biegsamen, d. h. elastisch verformbaren Kunststoff Bauteil handeln.
Denkbar ist auch, dass als erstes Bauteil ein mehrschichtiges Bauteil verwendet wird, wobei die klemmzungenartigen Elemente durch eine oberste elastische Schicht des mehrschichtigen Bauteils gebildet sind.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine Schwächungslinie 1 bzw. eine linienartige Durchbrechung, die eine mäanderartige bzw. zungenartig geschwungene, bzw. gekrümmte Form aufweist.
Wenn in einem Bauteil 2 (vgl. 2) eine derartige Schwächungslinie bzw. linienartige Durchbrechung hergestellt wird, können entsprechend der Kontur der in 1 gezeigten Schwächungslinie daraus drei klemmzungenartige Elemente 3a, 3b, 3c nach oben gebogen werden. Durch das „Durchdrücken” der klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c, d. h. durch das nach oben Biegen der klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c entsteht in dem ersten Bauteil 2 ein Durchgangsloch 4.
Wie aus 1 ersichtlich ist, liegen die klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c in ihrem Ausgangszustand, in dem sie sich in einer Ebene befinden, unmittelbar lochfrei aneinander an. Das Durchgangsloch 4 entsteht somit erst durch das Durchdrücken des ersten Bauteils 2 im Bereich der Schwächungslinie 1 bzw. der linienartigen Durchbrechung, d. h. durch das nach oben Biegen der klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c. In das Durchgangsloch 4 kann nun eine Kugel 5, welche als männliches Fixierelement fungiert, eingedrückt werden.
Möchte man mit dem ersten Bauteil 2 ein zweites Bauteil 6 verbinden, so muss in dem zweiten Bauteil 6 zunächst ein Durchgangsloch 7 hergestellt werden. Anschließend werden die beiden Bauteile 2, 6 zusammengesteckt, derart, dass sich die klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c durch das Durchgangsloch 7 hindurch erstrecken. Eine Sicherung bzw. Fixierung der beiden Bauteile kann erreicht werden, wenn die Kugel 5 nach dem Zusammenstecken der beiden Bauteile 2, 6 in das Durchgangsloch 4 eingedrückt wird, so dass die klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c die Kugel 5 von außen her korbartig bzw. fingerartig umgreifen. Die klemmzungenartigen Elemente liegen dann formschlüssig und/oder reibschlüssig elastisch klemmend von außen her an der Kugel 5 an und widersetzen sich somit einem Herausziehen der Kugel 5 aus dem Durchgangsloch 4 und somit auch einem Auseinanderziehen der beiden Bauteile 2, 6.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich gegenüber bereits bekannten Konzepten somit dadurch aus, dass sich erst durch das Aufbiegen der klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c aus dem ersten Bauteil 2 das Durchgangsloch 4 ergibt. Vor dem Aufbiegen der klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c liegen diese, wie in 1 gezeigt, unmittelbar lochfrei aneinander an.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem von einem zweiten Bauteil 6 ein durch zwei Kugeln 5a, 5b gebildetes männliches Fixierelement absteht. Die Kugel 5a kann z. B. auf das Bauteil 6 aufgeschweißt sein. Die Kugel 5b kann ebenfalls mit dem Bauteil 5a verschweißt oder in anderer Weise damit verbunden sein.
In dem ersten Bauteil 2 wurde, wie oben bereits im Zusammenhang mit den 1, 2 beschrieben, eine Schwächungslinie und eine linienartige Durchbrechung hergestellt. Die Schwächungslinie bzw. linienartige Durchbrechung wurde durchgedrückt, wodurch klemmzungenartige, nach oben aufgebogene Elemente entstanden sind, von denen hier lediglich ein klemmzungenartiges Element 3c dargestellt ist. Das klemmzungenartige Element 3c ist hinsichtlich seiner Form so gestaltet, dass es in den Hinterschnittbereich zwischen den beiden Kugeln 5a, 5b eingreift, wodurch sich eine formschlüssige Verbindung ergibt. Ein oberer, gestrichelt dargestellter freier Endabschnittsbereich des klemmzungenartigen Elements 3c kann konkav gestaltet sein, sodass es sich von außen her eng an die Kugel 5b anschmiegt. Dadurch wird zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung ein besonders guter Reibschluss erreicht.
Die 4, 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c im Wesentlichen die Form gleichschenkliger Dreiecke haben. Die klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b, 3c sind ebenfalls nach oben, d. h. aus der Ebene des ersten Bauteils 2 heraus aufgebogen und greifen in einen Hinterschnittbereich zwischen zwei Kugeln 5a, 5b ein. Die beiden Kugeln 5a, 5b sind miteinander verbunden. Die untere Kugel 5a ist fest mit einem zweiten Bauteil 6 verbunden. Beispielsweise kann die Kugel 5a auf das zweite Bauteil 6 aufgeschweißt sein.
Die 6–8 zeigen alternative Ausführungsformen klemmzungenartiger Elemente.
Beim Ausführungsbeispiel der 6 sind vier klemmzungenartige Elemente 3a, 3b, 3c, 3d vorgesehen, die ebenfalls wieder in einen Hinterschnittbereich zwischen zwei Kugeln 5a, 5b eingreifen. Auch hier ist die untere Kugel 5a der „Doppelkugel” 5a, 5b mit dem zweiten Bauteil 6 verbunden.
Beim Ausführungsbeispiel der 7 sind lediglich zwei klemmzungenartige Elemente 3a, 3b vorgesehen, die im Wesentlichen rechteckförmig gestaltet sind und die ebenfalls in einen Hinterschnittbereich zwischen die beiden Kugeln der Doppelkugel ragen, wobei hier in der Draufsicht lediglich die obere Kugel 5b zu erkennen ist.
Beim Ausführungsbeispiel der 8 sind die beiden klemmzungenartige Elemente 3a, 3b im Wesentlichen trapezartig gestaltet und zusätzlich in sich gebogen, wodurch die vorderen Kanten der klemmzungenartigen Elemente 3a, 3b gekrümmt sind.
Allen in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen ist gemein, dass die klemmzungenartigen Elemente in einem in eine Ebene zurückgebogenen Zustand entlang ihres gesamten Randes unmittelbar lochfrei aneinander anliegen. Anders ausgedrückt entsteht ein Durchgangsloch in dem ersten Bauteil 2 erst durch das Aufbiegen der klemmzungenartigen Elemente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010028322 A1 [0002, 0006]

Claims

Bauteilverbindung mit – einem ersten Bauteil (2), welches ein Loch (4), insbesondere ein Durchgangsloch, aufweist, von dem mindestens zwei aufgebogene klemmzungenartige Elemente (3a, 3b, 3c, 3d) abstehen, – einem zweiten Bauteil (6), von dem ein männliches Fixierelement (5) absteht, welches sich durch das Durchgangsloch (4) hindurch erstreckt, wobei – die mindestens zwei klemmzungenartigen Elemente (3a–3d) formschlüssig und/oder reibschlüssig elastisch klemmend von außen her an dem männlichen Fixierelement (5) anliegen und sich einem Herausziehen des männlichen Fixierelements (5) aus dem Loch (4) widersetzen, dadurch gekennzeichnet, dass – die klemmzungenartigen Elemente (3a–3d) in einem in eine Ebene zurückgebogenen Zustand entlang ihres gesamten Randes unmittelbar lochfrei aneinander anliegen.
Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Bauteils (2), – Herstellen einer Schwächungslinie (1) oder einer linienartigen Durchbrechung des ersten Bauteils (2), wobei mindestens zwei klemmzungenartige Elemente (3a–3d) gebildet sind, – Durchdrücken des ersten Bauteils (2) im Bereich der Schwächungslinie (1) oder der linienartigen Durchbrechung, was zu einem Aufbiegen der klemmzungenartigen Elemente (3a–3d) führt, wobei sich erst durch das Aufbiegen der klemmzungenartigen Elemente (3a–3d) ein Loch (4) oder ein Durchgangsloch in dem ersten Bauteil (2) ergibt, – Eindrücken eines männlichen Fixierelements (5) in das Loch oder Durchgangsloch, wodurch die klemmzungenartigen Elemente formschlüssig und/oder reibschlüssig elastisch klemmend von außen her zur Anlage an dem männlichen Fixierelement (5) kommen und sich einem Herausziehen des männlichen Fixierelements (5) aus dem Loch (4) widersetzen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchdrücken durch das Eindrücken des männlichen Fixierelements (5) erfolgt und das Loch (4) somit erst durch das Eindrücken des männlichen Fixierelements (5) entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der Schwächungslinie (1) oder der linienartigen Durchbrechung mittels eines spanabhebenden Werkzeugs oder mittels eines Hochenergielichtstrahls, insbesondere eines Laserlichtstrahls, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein männliches Fixierelement (5) verwendet wird, welches mindestens eine Kugel aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein männliches Fixierelement verwendet wird, welches mindestens zwei unmittelbar miteinander verbundene Kugeln (5a, 5b) aufweist, wobei die klemmzungenartigen Element (3a–3d) in einen zwischen den beiden Kugeln (5a, 5b) befindlichen Bereich eingreifen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine mäanderartig geschlungene Schwächungslinie (1) oder linienartige Durchbrechung hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwächungslinie (1) oder linienartige Durchbrechung hergestellt wird, die mehrere Geradenabschnitte und mindestens eine Ecke aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwächungslinie (1) oder linienartige Durchbrechung hergestellt wird, die mehrere einander kreuzende oder aufeinander zulaufende Abschnitte aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwächungslinie (1) oder linienartige Durchbrechung hergestellt wird, die mehrere Abschnitte aufweist, wobei alle Abschnitte auf einen Kreuzungspunkt zulaufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die klemmzungenartigen Elemente so aufgebogen werden, dass sie sich nach dem Eindrücken des männlichen Fixierelements (5) in das Loch flächig an das männliche Fixierelement (5) anschmiegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Bauteil (2) ein aus einem Metall bestehendes Blechbauteil verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Bauteil ein aus einem biegsamen Kunststoff bestehendes Bauteil verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Bauteil ein mehrschichtiges Bauteil verwendet wird, wobei die klemmzungenartigen Elemente durch eine oberste elastische Schicht des mehrschichtigen Bauteils gebildet sind.