DE102016200703A1

DE102016200703A1 - Method for connecting two components and component assembly

Info

Publication number: DE102016200703A1
Application number: DE102016200703.3A
Authority: DE
Inventors: Dieter Holz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-07-20
Also published as: WO2017125260A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verbinden eines ersten und eines zweiten Bauteiles mittels Durchsetzfügens zugrunde gelegt. Hierbei werden in zumindest einem Fügebereich jeweils erste Bauteilseiten miteinander in Anlagenkontakt gebracht. Den ersten Bauteilseiten sind jeweils entsprechende gegenüberliegende zweite Bauteilseiten zugeordnet. Das erste Bauteil weist dabei im Fügebereich eine Aussparung auf. Durch eine Relativbewegung der Umformelemente zueinander wird Material des zweiten Bauteils in die Aussparung des ersten Bauteils verdrängt und eine spielfreie Verbindung hergestellt. Die spielfreie Verbindung ergibt sich in vorteilhafter Weise durch einen aufgrund des Umformvorganges innerhalb des Fügebereiches erzeugten Form- und/oder Kraftschlusses. Allerdings ist zusätzlich vorgesehen, dass im zweiten Bauteil im Fügebereich in einem vorausgehenden Umformvorgang ein Zapfen vorgeformt wird, welcher in Anlagenkontakt beider Bauteile zumindest teilweise in die Aussparung des ersten Bauteils eindringt.It is based on a method for connecting a first and a second component by means of clinching. In each case, first component sides are brought into contact with each other in at least one joining region. The first component sides are each assigned corresponding opposite second component sides. The first component has a recess in the joining area. By a relative movement of the forming elements to each other material of the second component is displaced into the recess of the first component and made a backlash-free connection. The play-free connection results in an advantageous manner by a generated due to the forming process within the joint area positive and / or frictional connection. However, it is additionally provided that in the second component in the joint area in a previous forming operation, a pin is preformed, which at least partially penetrates system contact of the two components in the recess of the first component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile mittels Durchsetzfügens. Ferner betrifft die Erfindung einen Bauteilverbund, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.The invention relates to a method for connecting two components by means of clinching. Furthermore, the invention relates to a composite component, which is produced by a method according to the invention.

Stand der Technik State of the art

Ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem EP 0 423 544 B1 bekannt. Das bekannte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine im Verbindungsbereich zwischen den beiden Bauteilen einstückig ausgebildete Matrize mit einem Fortsatz in eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung des ihr zugewandten ersten Bauteils hineinragt. Das in Anlagekontakt mit dem ersten Bauteil angeordnete zweite Bauteil wird mittels eines Stempelelements derart im Verbindungbereich verformt, dass das Material des zweiten Bauteils in die Ausnehmung des ersten Bauteils verdrängt wird und an der Stirnfläche des in die Ausnehmung hineinragenden Fortsatzes anliegt. Gleichzeitig wird durch eine spezielle Ausformung bzw. einen speziellen Querschnitt der Ausnehmung in dem ersten Bauteil ein Hinterschnitt erzeugt, der nach dem Ausbilden der Verbindung bzw. dem Entfernen des Formwerkzeugs eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen ausbildet. Ein derartiges, soweit beschriebenes Umformverfahren wird als Durchsetzfügen oder auch Clinchverfahren bezeichnet. Dadurch, dass das Material des zweiten Bauteils jedoch nur teilweise in die Ausnehmung des ersten Bauteils hineinragt, ist die Festigkeit einer derartigen Verbindung zwischen den beiden Bauteilen begrenzt. Darüber hinaus ist es nachteilhaft, dass die Matrize mit ihrem Fortsatz zunächst in die Ausnehmung hineinbewegt werden muss. Eine derartige Bewegung erfolgt aufgrund des Fortsatzes zwangsläufig parallel zur Längsachse der Ausnehmung bzw. in Richtung des Fortsatzes und bedingt daher auf der dem zweiten Bauteil abgewandten Seite genügend Freiraum, damit die Matrize entsprechend aus einer von dem ersten Bauteil beabstandeten Position in eine Position verfahren werden kann, in der der Fortsatz in die Ausnehmung des ersten Bauteils hineinragt. Dadurch sind die Einsatzmöglichkeiten des aus der genannten Schrift bekannten Verfahrens insbesondere bei beengten Raumverhältnissen für die Matrize eingeschränkt.A method for connecting two components according to the preamble of claim 1 is known from EP 0 423 544 B1 known. The known method is characterized in that an integrally formed in the connecting region between the two components die protrudes with an extension into a recess formed as a passage opening of the facing first component. The arranged in abutting contact with the first component second component is deformed by means of a stamp member such in the connection region, that the material of the second component is displaced into the recess of the first component and abuts against the end face of the projecting into the recess extension. At the same time, an undercut is produced by a special molding or a special cross section of the recess in the first component, which forms a positive and non-positive connection between the two components after the formation of the compound or the removal of the mold. Such, as far as described forming method is referred to as clinching or clinching. However, because the material of the second component projects only partially into the recess of the first component, the strength of such a connection between the two components is limited. Moreover, it is disadvantageous that the die first has to be moved into the recess with its extension. Such a movement necessarily takes place due to the extension parallel to the longitudinal axis of the recess or in the direction of the extension and therefore requires on the side facing away from the second component enough clearance so that the die can be moved accordingly from a position spaced from the first component position in one position in that the extension projects into the recess of the first component. As a result, the possible applications of the method known from the cited document are limited, in particular in confined spaces for the die.

Weiterhin ist aus der DE 10 2009 038 896 A1 ein nicht gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem die Matrize aus zwei, relativ zueinander beweglichen Teilelementen besteht, einem ringförmigen bzw. äußeren Teilelement, und einem in dem äußeren Teilelement angeordneten inneren Teilelement, das in Richtung seiner Längsachse verschiebbar ausgebildet ist. Eine derartige Matrize ist konstruktiv relativ aufwendig gestaltet und benötigt aufgrund der Verstellbarkeit der beiden Teilelemente zueinander einen Antrieb, der die Bauhöhe der Matrize vergrößert, so dass bei räumlich beengten Raumverhältnissen für die Matrize der Einsatz der Matrize ebenfalls eingeschränkt ist.Furthermore, from the DE 10 2009 038 896 A1 a non-generic method is known in which the die consists of two relatively movable sub-elements, an annular or outer sub-element, and arranged in the outer sub-element inner sub-element, which is designed to be displaceable in the direction of its longitudinal axis. Such a die is constructively designed relatively expensive and due to the adjustability of the two sub-elements to each other requires a drive that increases the height of the die, so that in space-constrained space for the die, the use of the die is also limited.

Grundsätzlich wirken bei derartigen Fügeverfahren innerhalb eines Fügebereiches hohe Umformkräfte, durch deren Hilfe eine plastische Verformung der Materialien der Fügepartner zur Ausbildung einer definierten form- und kraftschlüssigen Verbindung erst ermöglicht wird. Problematisch dabei ist, dass während der Ausbildung der Verbindung durch die dabei wirkenden Umformkräfte bereits zumindest bereichsweise plastische Umformungen unkontrolliert derart erfolgen können, dass eine definierte Querschnittsform der Verbindung erst gar nicht gefertigt werden kann. Begünstigt wird dies insbesondere dann, wenn die zu fügenden Bauteile zumindest im Fügebereich unterschiedliche Bauteilstärken und/oder unterschiedliche Zugfestigkeiten aufweisen. Gleiches hat zur Folge, wenn während der Ausbildung der Verbindung beider Bauteile Umformkräfte auf einen Teilbereich zumindest eines der Bauteile wirkt, ohne dass diese während des gesamten Umformvorganges durch eine entsprechende Gegenhalterung kontrolliert abgestützt werden. Verdeutlicht ist das Problem beispielsweise beim Durchsetzfügen zweier Blechbauteile unterschiedlicher Bauteilstärken und/oder unterschiedlicher Zugfestigkeiten, bei welchen zumindest das dünnere Blechbauteil als Lochblech ausgeführt ist. Wird beim Umformvorgang mittels geeigneter Umformwerkzeuge Material des anderen Blechbauteils in das Lochblech eingepresst, so wird noch vor der Fertigstellung einer Verbindung beider Blechbauteile die Ausnehmung des Lochbleches durch das verdrängte Material des anderen Blechteiles derart massiv verformt, dass kein definierter Hinterschnitt in der vorgesehenen Verbindung ausgebildet werden kann.In principle, in such joining methods, high forming forces act within a joining region, by means of which plastic deformation of the materials of the joining partners to form a defined positive and non-positive connection is made possible. The problem with this is that during the formation of the compound by the forming forces acting thereby at least partially plastic deformation can take place uncontrollably such that a defined cross-sectional shape of the compound can not be made in the first place. This is favored in particular if the components to be joined, at least in the joining region, have different component thicknesses and / or different tensile strengths. The same has the consequence if during the formation of the connection of both components forming forces on a portion of at least one of the components acts without these are supported in a controlled manner during the entire forming process by a corresponding counter-holder. The problem is clarified, for example, when clinching two sheet metal components of different component thicknesses and / or different tensile strengths, in which at least the thinner sheet metal component is designed as a perforated sheet. If, during the forming process, material of the other sheet metal component is pressed into the perforated sheet by means of suitable forming tools, then the recess of the perforated sheet is massively deformed by the displaced material of the other sheet metal part such that no defined undercut is formed in the intended connection before the completion of a connection of the two sheet metal components can.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteileadvantages

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde bei einem Bauteilverbund, welcher mittels eines Durchsetzfügens erhalten wird, eine definierte Querschnittsform der Verbindung im Fügebereich sicherzustellen, wobei auch die Ausbildung von Hinterschnitten ermöglicht ist. The invention is based on the object in a component composite, which is obtained by means of a clinching, to ensure a defined cross-sectional shape of the compound in the joint area, whereby the formation of undercuts is possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Verbinden eines ersten und eines zweiten Bauteiles mittels Durchsetzfügens und eines mittels des Verfahrens hergestellten Bauteilverbundes mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is achieved by a method for connecting a first and a second component by means of clinching and a component composite produced by the method with the characterizing features of the independent claims.

Es wird ein Verfahren zum Verbinden eines ersten und eines zweiten Bauteiles mittels Durchsetzfügens zugrunde gelegt. Hierbei werden in zumindest einem Fügebereich jeweils erste Bauteilseiten miteinander in Anlagenkontakt gebracht. Die Festlegung der ersten Bauteilseiten ergibt sich zwangsläufig durch die vorgesehene Anordnung der Bauteile innerhalb eines zu fertigenden Bauteilverbundes. Die dadurch festgelegten ersten Bauteilseiten sind bevorzugt zumindest im Fügebereich zueinander komplementär ausgebildet, so dass ein flächiger Anlagenkontakt erreicht werden kann. So ist beispielsweise eine Paarung von zwei ebenen Flächenbereichen oder von einem konkaven mit einem konvexen Flächenbereich hierfür vorteilhaft. Den ersten Bauteilseiten sind jeweils entsprechende gegenüberliegende zweite Bauteilseiten zugeordnet. Diese ergeben sich durch Stellen an dem ersten bzw. zweiten Bauteil, an welchen zur Ausbildung einer Verbindung jeweils Umformelemente eines Werkzeugs in Anlagenkontakt gebracht werden. Das erste Bauteil weist dabei im Fügebereich eine Aussparung auf. Durch eine Relativbewegung der Umformelemente zueinander – also in Richtung der jeweiligen zweiten Bauteilseiten – wird Material des zweiten Bauteils in die Aussparung des ersten Bauteils verdrängt und eine spielfreie Verbindung hergestellt. Die spielfreie Verbindung ergibt sich in vorteilhafter Weise durch einen aufgrund des Umformvorganges innerhalb des Fügebereiches erzeugten Form- und/oder Kraftschlusses. Zusätzlich ist dann vorgesehen, dass im zweiten Bauteil im Fügebereich in einem vorausgehenden Umformvorgang ein Zapfen vorgeformt wird, welcher in Anlagenkontakt beider Bauteile zumindest teilweise in die Aussparung des ersten Bauteils eindringt. Durch die aus dem Stand der Technik bekannten Fügeverfahren mittels Durchsetzfügens wird in vielen Fällen während des Umformvorganges zumindest in einem jeweiligen Umformzustandes beider zu fügenden Bauteile ein Zapfen oder eine zapfenähnliche Ausstülpung ausgeformt. Dieses ergibt sich beispielsweise durch eine Pressstempelbewegung, bei welcher Material des zumindest einen Bauteils in Pressrichtung verdrängt wird, insbesondere in Form eines Tiefziehvorganges. Durch das so verpresste und verdrängte Material des zumindest einen Bauteils wird das in Anlagenkontakt befindliche andere Bauteil ebenfalls Umformkräften ausgesetzt. Indem der Zapfen durch ein gesondertes Umformwerkzeug vorgeformt wird, ergibt sich der Vorteil, dass der vorgeformte Zapfen sehr gleichmäßig und/oder in seiner Außenkontur sehr definiert ausgebildet werden kann. Während die Ausbildung des Zapfens nach herkömmlichen Verfahren beeinflusst ist durch die Nachgiebigkeit bzw. Festigkeit des Materials des ersten Bauteils, kann dies durch das Vorsehen eines vorgeformten Zapfens berücksichtigt werden, indem eine besonders steife und/oder wenig nachgiebige Ausführung des gesonderten Umformwerkzeuges ausgeführt wird. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Kräfte zur Ausformung des Zapfens nicht mehr durch die Aussparung des ersten Bauteiles aufgenommen werden müssen. Auf diese Weise ist eine ansonsten kaum oder wenig kontrollierbare Deformation der Aussparung während der Zapfenbildung im Anlagenkontakt beider Bauteile ausgeschlossen. Schlussendlich ist insgesamt der Umstand berücksichtigt, einen Umformvorgang unter Beteiligung beider Bauteile bis zu dem Zeitpunkt zu verschieben, ab welchem zur Ausbildung einer vorgesehenen Verbindung beider Bauteile ein Anlagenkontakt der Bauteile im Verbund erforderlich ist – beispielsweise wenn Materialien beider Bauteile im Fügebereich verdrängt bzw. umgeformt werden müssen oder beispielsweise bei der Ausbildung eines vorgesehenen Hinterschnittes in der Verbindung. Auf diese Weise ist eine definierte Querschnittsform der Verbindung im Fügebereich sichergestellt. It is based on a method for connecting a first and a second component by means of clinching. In each case, first component sides are brought into contact with each other in at least one joining region. The definition of the first component sides necessarily results from the intended arrangement of the components within a component assembly to be manufactured. The thus defined first component sides are preferably formed complementary to each other at least in the joining region, so that a flat contact with the system can be achieved. For example, a pairing of two flat surface areas or of a concave with a convex surface area is advantageous for this purpose. The first component sides are each assigned corresponding opposite second component sides. These result from locations on the first or second component, to which each forming elements of a tool in plant contact are brought to form a connection. The first component has a recess in the joining area. By a relative movement of the forming elements to each other - ie in the direction of the respective second component sides - material of the second component is displaced into the recess of the first component and made a backlash-free connection. The play-free connection results in an advantageous manner by a generated due to the forming process within the joint area positive and / or frictional connection. In addition, it is then provided that in the second component in the joint area in a previous forming process, a pin is preformed, which at least partially penetrates system contact of the two components in the recess of the first component. By means of clinching known from the prior art by means of clinching a journal or a pin-like protuberance is formed in many cases during the forming process at least in a respective Umformzustandes both components to be joined. This results, for example, from a press punch movement, in which material of the at least one component is displaced in the pressing direction, in particular in the form of a deep-drawing process. Due to the so pressed and displaced material of the at least one component, the other component in contact with the system is also exposed to forming forces. By preforming the pin by a separate forming tool, there is the advantage that the preformed pin can be formed very uniformly and / or very defined in its outer contour. While the design of the spigot is affected by the compliance of the material of the first component according to conventional methods, this can be taken into account by providing a preformed spigot by performing a particularly stiff and / or poorly compliant design of the separate forming tool. Furthermore, it is advantageous that the forces for forming the pin no longer need to be absorbed by the recess of the first component. In this way, an otherwise hardly or little controllable deformation of the recess during the pin formation in the system contact of both components is excluded. Finally, the circumstance is taken into account overall to postpone a forming process with the participation of both components, from which a system contact of the components in the composite is required for the formation of an intended connection of both components - for example, if materials of both components are displaced or reshaped in the joint area or, for example, in the formation of an intended undercut in the connection. In this way, a defined cross-sectional shape of the connection is ensured in the joint area.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the method according to the invention are possible.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der Zapfen im zweiten Bauteil durch einen Umformstempel und eine Gegenmatrize vorgeformt wird, wodurch die Außenkontur des Zapfens durch die Gegenmatrize als zur ersten Bauteilseite abstehend abgeformt wird und wodurch von der zweiten Bauteilseite her ein durch den Stempel geformte Vertiefung ausgeformt wird. In die auf diese Weise erhaltene geformte Vertiefung kann dann während der Ausbildung der Verbindung zwischen beiden Bauteilen mittels dem Durchsetzfügens das dem zweiten Bauteil zugewandte Umformelement einfach eingreifen, um einen weiteren Umformvorgang im Fügebereich auszuführen. Die Gegenmatrize kann hier beispielsweise als massive Lochmatrize vorliegen, wobei durch deren Innenkontur eine Außenkontur des Zapfens entsprechend abgeformt wird. Es können für die Gegenmatrize bzw. den daraus vorgeformten Zapfen unterschiedliche Querschnittsformen gewählt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Zapfen mit einer Außenkontur korrelierend zu einer Innenkontur der Aussparung ausgebildet wird. Auf diese Weise können beide Bauteile innerhalb des Fügebereiches einfach zueinander ausgerichtet werden, indem die Aussparung im ersten Bauteil als Aufnahme und/oder Zentrierung des Zapfens des zweiten Bauteils dient. Dabei können für ein einfaches Durchdringen des Zapfens in die Aussparung diese bei Anlagekontakt beider Bauteile zumindest ein geringes Spiel aufweisen. Eine einfache Fertigung ergibt sich durch Vorsehen einer Aussparung und eines vorgeformten Zapfens mit insbesondere einem kreisrunden Querschnitt. Der Zapfen ist hierbei dann als zylinderförmiger Dom ausgebildet, wobei fertigungsbedingt die Außenkontur Abschrägungen aufweisen kann. Insgesamt lässt sich somit eine sehr gleichmäßige Verbindung der beiden Bauteile erreichen.It is particularly advantageous if the pin is preformed in the second component by a forming die and a counter-die, whereby the outer contour of the pin is formed by the counter-die as projecting to the first component side and thereby from the second component side a recess formed by the punch is formed. In the thus obtained molded recess can then easily engage during the formation of the connection between the two components by means of clinching the second component facing forming element to perform a further forming operation in the joining region. The counter-die can be present here, for example, as a solid perforated die, wherein an outer contour of the pin is shaped accordingly by the inner contour. Different cross-sectional shapes can be selected for the counter-die or the cone molded therefrom. It is advantageous if the pin is formed with an outer contour correlating to an inner contour of the recess. In this way, both components within the joint area can be easily aligned with each other by the recess in the first component serves as a receptacle and / or centering of the pin of the second component. In this case, for a simple penetration of the pin into the recess, these can have at least a slight clearance when the two components contact each other. A simple manufacturing results by providing a recess and a preformed pin with in particular a circular cross-section. The pin is in this case formed as a cylindrical dome, wherein production-related outer contour may have bevels. Overall, can be thus achieve a very uniform connection of the two components.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird während der Ausbildung der Verbindung zwischen den beiden Bauteilen das in Anlagenkontakt mit dem ersten Bauteil gebrachte Umformelement als ortsfeste Anschlagmatrize vorgesehen. Dabei wird die Aussparung durch die Anschlagmatrize vollständig überdeckt. Zusätzlich liegt das erste Bauteil über seine zweite Bauteilseite zumindest im Bereich um die Aussparung auf der Anschlagmatrize, insbesondere flächig, auf. Dadurch ist ein Gegenlager zur Aufnahme von Umformkräften bereitgestellt, welches sich zumindest während der Ausbildung der Verbindung beider Bauteile relativ zum ersten Bauteil nicht bewegt. Dadurch ist erreicht, dass Material des zweiten Bauteils im Fügebereich bis zur Ebene der zweiten Bauteilseite des ersten Bauteils verdrängt wird. In vorteilhafter Weise weist die Verbindung des dabei gefertigten Bauteilverbundes eine hohe Festigkeit auf, indem das Ausfüllen der gesamten Aussparung mit Material des zweiten Bauteiles genutzt werden kann. Darüber hinaus ist die Verbindung im gefertigten Bauteilverbund sehr kompakt ausgebildet, da keine Bereiche über die jeweiligen zweiten Bauteilseiten hinaus abstehen. Ferner ergeben sich Vorteile bei Fertigungssituationen, bei welchen aufgrund von Bauteilgeometrien zur Fertigung des Bauteilverbundes der Bauraum für eine Matrize sehr begrenzt ist. Durch eine ortsfeste Anschlagsmatrize muss für eine ansonsten vorgesehene Hubbewegung der Matrize zur Einleitung eines Umformvorgangs kein zusätzlicher Bauraum vorgehalten werden. Gerade bei Verbindungen von Blechbauteilen in Bereichen von gebogenen Falzen steht zwischen diesen und begrenzenden anderen Blechbereichen nur wenig Bauraum für eine Matrize bereit. Der gefertigte Bauteilverbund kann in einer zur Relativbewegung der Umformelemente verschiedenen Richtung, insbesondere in einer hierzu senkrechten Richtung, außerhalb des Wirkbereiches der Anschlagmatrize gebracht werden. Optional ist in weniger kritischen Fertigungssituationen weiterhin vorgesehen, dass die Anschlagsmatrize zumindest vor und/oder nach der Ausbildung einer Verbindung beider Bauteile beweglich ausgeführt wird. Auf diese Weise kann die Anschlagmatrize vor der Ausbildung der Verbindung in Anlagenkontakt zur zweiten Bauteilseite des ersten Bauteils gebracht werden. Ferner kann nach der Ausbildung einer solchen Verbindung die Anschlagmatrize von dem ersten Bauteil entfernt werden. In an advantageous embodiment of the method, the forming element brought into contact with the first component forming element is provided as a stationary stop die during the formation of the connection between the two components. The recess is completely covered by the stop die. In addition, the first component is located on its second component side, at least in the area around the recess on the stop die, in particular flat. As a result, an abutment for accommodating forming forces is provided which does not move, at least during the formation of the connection between the two components relative to the first component. It is thereby achieved that material of the second component is displaced in the joining region up to the plane of the second component side of the first component. In an advantageous manner, the connection of the component composite produced thereby has a high degree of strength, in that the filling of the entire recess with material of the second component can be used. In addition, the connection in the manufactured component composite is very compact, since no regions protrude beyond the respective second component sides. Furthermore, there are advantages in production situations in which, due to component geometries for the production of the component composite of the space for a die is very limited. By a stationary stop die no additional space must be maintained for an otherwise provided lifting movement of the die to initiate a forming process. Especially with compounds of sheet metal components in areas of curved folds is between these and limiting other sheet metal areas only little space for a die ready. The fabricated component composite can be brought in a direction different from the relative movement of the Umformelemente direction, in particular in a direction perpendicular thereto, outside the effective range of the stop die. Optionally, in less critical production situations, it is further provided that the abutment matrix is designed to be movable at least before and / or after the formation of a connection between the two components. In this way, the stop die can be brought into contact with the second component side of the first component prior to the formation of the connection. Furthermore, after the formation of such a connection, the stop die can be removed from the first component.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich dadurch, dass die Aussparung zumindest zur zweiten Bauteilseite hin mit einem Absatz vorgesehen wird. Durch einen solchen Absatz ist es vorteilhaft ermöglicht, dass in der Verbindung ein Hinterschnitt ausgebildet wird. Dieser ergibt sich dadurch, dass Material des zweiten Bauteils während des Umformvorganges in den durch den Absatz seitlich weggehenden Raum verdrängt wird. Derartige mit einem Hinterschnitt gebildete Verbindungen ermöglichen, dass der gefertigte Bauteilverbund hohe Belastungskräfte in der späteren Verwendung aufzunehmen vermag. Der Absatz kann bevorzugt konisch und/oder stufig – ein- oder mehrstufig – ausgeführt sein. Im Falle einer kreisrunden Aussparung wird der Absatz demnach in Form einer Fase oder einer Senkung eingebracht, beispielsweise durch ein spanendes oder prägendes Verfahren. A further improvement results from the fact that the recess is provided at least to the second component side with a paragraph. Such a shoulder advantageously makes it possible for an undercut to be formed in the connection. This results from the fact that material of the second component is displaced during the forming process in the space laterally outgoing through the paragraph. Such compounds formed with an undercut allow the manufactured composite component is able to absorb high loading forces in later use. The heel may preferably be conical and / or stepped - one or more stages. In the case of a circular recess of the paragraph is therefore introduced in the form of a chamfer or a reduction, for example by a cutting or embossing process.

Eine zusätzliche Verbesserung ist damit gegeben, dass in der Stirnfläche des Zapfens eine Vertiefung eingebracht wird. Bevorzugt wird diese Vertiefung in dem vorausgehendem Umformvorgang eingebracht, insbesondere durch eine entsprechende Formgestaltung der Gegenmatrize. Während der Ausbildung der Verbindung beider Bauteile werden dann Randbereiche des Zapfens, welche die Vertiefung umgeben, durch das dem ersten Bauteil zugewandte Umformelement – beispielsweise in Form einer ortsfesten Anschlagmatrize oder einer beweglichen Gegenmatrize – radial nach außen gespreizt. Dadurch erhält die Stirnfläche des Zapfens wieder zumindest bereichsweise, bevorzugt vollständig eine Abflachung, wobei die gespreizten Randbereiche des Zapfens zumindest einen Randbereich der Aussparung hintergreifen. Die Randbereiche der Aussparung können hierbei einen oben genannten Absatz und/oder anteilig einen die Fügezone angrenzenden Flächenbereich auf der zweiten Bauteilseite des ersten Bauteils umfassen. Durch Vorsehen einer solchen Vertiefung in der Stirnfläche wird insbesondere die Ausbildung eines Hinterschnittes im Fügebereich erleichtert.An additional improvement is given by the fact that in the end face of the pin a recess is introduced. Preferably, this recess is introduced in the preceding forming process, in particular by a corresponding shaping of the counter-die. During the formation of the connection between the two components, edge regions of the journal which surround the depression are then spread radially outward by the forming element facing the first component-for example in the form of a stationary stop die or a movable counter die. This gives the end face of the pin again at least partially, preferably completely a flattening, wherein the splayed edge regions of the pin engage behind at least one edge region of the recess. In this case, the edge regions of the cutout can comprise an abovementioned shoulder and / or a proportionately adjacent surface region adjoining the joining zone on the second component side of the first component. By providing such a depression in the end face, in particular the formation of an undercut in the joint area is facilitated.

Bei einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird eine Zapfenlänge vorgesehen, bei welcher der vorgeformte Zapfen in Anlagenkontakt beider Bauteile zumindest teilweise aus der Aussparung herausragt. Dies eignet sich insbesondere für eine belastungsschonende Ausbildung eines Hinterschnittes in der Verbindung. In Ausbildung des Hinterschnittes wird durch Anlage des Zapfens an dem dem ersten Bauteil zugewandten Umformelement, beispielsweise der Anschlagmatrize, in einer ersten Umformphase Material seitlich in Richtung einer Hinterschneidung verdrängt, ohne dass bereits daraus resultierende Umformkräfte auf die Außenkontur der Aussparung einwirken. Dies ist insbesondere bei der Fertigung von Bauteilverbunden sehr vorteilhaft, bei welchen das erste Bauteil zumindest in der Fügezone eine gegenüber dem zweiten Bauteil verminderte Bauteilstärke oder eine verminderte Zugfestigkeit aufweist, bei welchen ansonsten eine nachteilige Deformation der Aussparung bereits derart erfolgt, dass die Ausbildung eines Hinterschnittes verhindert oder zumindest nicht definiert ermöglicht ist. Erst in einer folgenden zweiten Umformphase wird verdrängtes Material des zweiten Bauteils dann verpressend gegen Konturflächen des ersten Bauteils, insbesondere innerhalb der Aussparung, gedrückt. Hierbei kann der Hinterschnitt bis in eine Endform gebracht werden, bei welcher insgesamt ein definierter Querschnitt der spielfreien Verbindung ausgebildet wird. In an advantageous embodiment of the method, a spigot length is provided, in which the preformed spigot protrudes at least partially out of the recess in contact of the two components. This is particularly suitable for a load-saving training of an undercut in the connection. In the formation of the undercut, by applying the pin to the first component facing forming element, such as the stop die, displaced laterally in the direction of an undercut in a first Umformphase material, without already resulting forming forces acting on the outer contour of the recess. This is particularly advantageous in the production of component composites, in which the first component, at least in the joining zone, has a component thickness which is reduced compared to the second component or a reduced tensile strength, in which otherwise a disadvantageous deformation of the recess already takes place such that the formation of an undercut prevented or at least not defined is possible. Only in one Following second forming phase, displaced material of the second component is then pressed against contour surfaces of the first component, in particular within the recess. Here, the undercut can be brought into a final shape, in which a total of a defined cross-section of the play-free connection is formed.

In Weiterbildung des Verfahrens werden die Querschnittsmaße des dem zweiten Bauteil zugewandten Umformelements, des vorgeformten Zapfens und der im vorausgegangenen Umformvorgang durch einen Stempel ausgeformten Vertiefung in Richtung der Relativbewegung zueinander korrelierend ausgebildet. Dabei ist vorteilhaft zu berücksichtigen, dass ein Querschnittsmaß des dem zweiten Bauteil zugewandten Umformelements zwischen dem Querschnittsmaß der Vertiefung und dem Querschnittsmaß des Zapfens vorgesehen wird. Auf diese Weise kann eine Massivumformung bei der Ausbildung der Verbindung beider Bauteile mittels des Durchsetzfügens sichergestellt werden, da eine maximale Menge an Material des zweiten Bauteiles verdrängt werden kann. Besonders bevorzugt beziehen sich die Querschnittsmaße auf kreisrunde Querschnitte. Ferne ist vorteilhaft das Querschnittsmaß des dem zweiten Bauteil zugewandten Umformelements und der im vorausgegangenen Umformvorgang durch einen Stempel ausgeformten Vertiefung derart vorgesehen, dass das in die Vertiefung eingreifende Umformelement nur ein geringes Spiel zu der Vertiefung aufweist. In a further development of the method, the cross-sectional dimensions of the forming element facing the second component, the preformed pin and the recess formed by a punch in the previous forming process are correlated to one another in the direction of the relative movement. It is advantageous to take into account that a cross-sectional dimension of the second component facing forming element between the cross-sectional dimension of the recess and the cross-sectional dimension of the pin is provided. In this way, a massive forming in the formation of the connection between the two components by means of the clinching can be ensured, since a maximum amount of material of the second component can be displaced. Particularly preferably, the cross-sectional dimensions relate to circular cross-sections. Furthermore, the cross-sectional dimension of the forming element facing the second component and the depression formed by a punch in the preceding forming process are advantageously provided in such a way that the forming element engaging in the recess has only a slight clearance to the depression.

In einer alternativen Ausführungsform wird eine Zapfenlänge vorgesehen, bei welcher der Zapfen in Anlagenkontakt beider Bauteile mit einer Mindestbeabstandung zur oder abschließend bis zur zweiten Bauteilseite des ersten Bauteils vollständig innerhalb der Aussparung angeordnet wird. Dabei ergibt sich das Abschließen des Zapfenendes mit der zweiten Bauteilseite bei Vorliegen von toleranzbedingten minimalen Bauteilstärken innerhalb des Fügebereiches, wobei die Mindestbeabstandung durch das Vorliegen von toleranzbedingten maximalen Bauteilstärken festgelegt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das dem ersten Bauteil zugewandte Umformelement bereits frühzeitig zu Beginn eines Umformvorganges an der Verdrängung von Material des zweiten Bauteils beteiligt ist, insbesondere um die Ausbildung eines Hinterschnittes sicherzustellen. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Querschnittsmaße des dem zweiten Bauteil zugewandten Umformelements, des vorgeformten Zapfens und der im vorausgegangenen Umformvorgang durch einen Stempel ausgeformten Vertiefung in Richtung der Relativbewegung zueinander korrelierend ausgebildet sind. Dabei ist beispielsweise zu berücksichtigen, dass ein Querschnittsmaß des dem zweiten Bauteil zugewandten Umformelements kleiner als das Querschnittsmaß der Vertiefung und kleiner als das Querschnittsmaß des Zapfens vorgesehen wird. Auf diese Weise wird ein Abscheren des vorgeformten Zapfens während der Ausbildung der Verbindung beider Bauteile verhindert.In an alternative embodiment, a spigot length is provided in which the spigot is arranged completely in contact with the system of both components with a minimum spacing to or finally up to the second component side of the first component within the recess. This results in the completion of the pin end with the second component side in the presence of tolerance-related minimum component thicknesses within the joining region, wherein the minimum spacing is determined by the presence of tolerance-related maximum component thicknesses. In this way, it is ensured that the forming element facing the first component is involved in the displacement of material of the second component at an early stage at the beginning of a forming operation, in particular to ensure the formation of an undercut. In this case, it is advantageous if the cross-sectional dimensions of the forming element facing the second component, of the preformed pin and of the depression formed in the previous forming process by a punch are correlated to one another in the direction of the relative movement. It should be noted, for example, that a cross-sectional dimension of the second component facing forming element is smaller than the cross-sectional dimension of the recess and smaller than the cross-sectional dimension of the pin is provided. In this way, a shearing of the preformed pin during the formation of the connection between the two components is prevented.

Die Erfindung führt auch zu einem Bauteilverbund hergestellt nach einem der Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Bauteilverbund weist hierbei zwei in einem Fügebereich miteinander verbundenen Bauteilen auf, wobei Material des zweiten Bauteils die Aussparung des ersten Bauteils zumindest teilweise ausfüllt und wobei das erste Bauteil im Fügebereich eine gegenüber dem zweiten Bauteil verminderte Bauteilstärke oder eine verminderte Zugfestigkeit aufweist. Es ergibt sich der große Vorteil, dass entgegen der ansonsten ungünstigen Rahmenbedingungen aufgrund unterschiedlicher Bauteilverhalten weiterhin eine definierte Querschnittsform der Verbindung im Fügebereich ausgebildet ist. The invention also leads to a composite component manufactured according to one of the embodiments of the method according to the invention. In this case, the component composite has two components connected to one another in a joining region, wherein material of the second component at least partially fills the recess of the first component and wherein the first component in the joining region has a component thickness which is reduced compared to the second component or a reduced tensile strength. This results in the great advantage that, contrary to the otherwise unfavorable conditions due to different component behavior, a defined cross-sectional shape of the connection in the joining region continues to be formed.

Die Fertigung ist besonders einfach bei einem vorgesehenen Bauteilverbund, bei welchem zumindest eines der Bauteile, bevorzugt beide Bauteile, als Blechbauteile ausgebildet sind.The production is particularly simple in the case of an intended component assembly in which at least one of the components, preferably both components, are designed as sheet-metal components.

Eine bevorzugte Ausführungsform liegt vor, wenn der Bauteilverbund im Fügebereich auf der zweiten Bauteilseite des ersten Bauteils eine durch das Material des zweiten Bauteils gebildete, ebene Bauteiloberfläche aufweist. Auf diese Weise ist ein Bauteilverbund erreicht, welches eine kompakte Verbindung im Fügebereich zeigt bei gleichzeitig hoher mechanischer Belastbarkeit der Verbindung in einer Verwendung des Bauteilverbundes.A preferred embodiment is when the component composite in the joining region on the second component side of the first component has a planar component surface formed by the material of the second component. In this way, a composite component is achieved, which shows a compact connection in the joining area while high mechanical strength of the compound in a use of the component composite.

Eine sehr hohe mechanische Belastbarkeit ist insbesondere dann erreichbar, wenn sich der Querschnitt der Aussparung von der ersten Bauteilseite in Richtung zur zweiten Bauteilseite des ersten Bauteils zur Ausbildung eines Hinterschnitts zumindest beginnend ab einem Abschnitt innerhalb der Aussparung zumindest bereichsweise vergrößert. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn von der zweiten Bauteilseite in die Aussparung hineinlaufend ein Absatz vorgesehen ist, welcher beispielsweise konisch und/oder stufig ausgebildet ist. Ein konischer Absatz kann hierbei auch durch die gesamte Aussparung hindurch bis abschließend mit der ersten Bauteilseite auslaufen.A very high mechanical load capacity can be achieved, in particular, if the cross-section of the recess at least partially increases from the first component side in the direction of the second component side of the first component to form an undercut starting at a section within the recess. This is the case, for example, if a shoulder is provided running from the second component side into the recess, which step is configured conically and / or in steps, for example. A conical shoulder can also run out through the entire recess until finally with the first component side.

Grundsätzlich weist die zweite Bauteilseite des zweiten Bauteils im Fügebereich zumindest eine erste Vertiefung und eine innerhalb der ersten Vertiefung abgesetzte zweite Vertiefung auf. Dabei ist die erste Vertiefung als Abdruck des Stempels zur Ausbildung eines innerhalb eines ersten Umformvorgangs vorgeformten Zapfens im zweiten Bauteil ausgebildet und die zweite Vertiefung als Abdruck des während der Ausbildung der Verbindung beider Bauteil mittels dem Durchsetzfügens dem zweiten Bauteil zugewandten Umformelements ausgebildet.In principle, the second component side of the second component has at least one first depression in the joining region and one second depression deposited within the first depression. In this case, the first recess is formed as an impression of the punch for forming a preformed in a first forming operation pin in the second component and the second recess as an impression of the during the formation of the compound both Component formed by means of the clinching the second component facing Umformelements.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. This shows in:

1a: die Ausbildung eines vorgeformten Zapfens in einem Bauteil mittels eines ersten Umformvorgangs. 1a : the formation of a preformed pin in a component by means of a first forming operation.

1b: eine schematische zeitliche Abfolge eines weiteren Umformvorgangs zur Ausbildung einer spielfreien Verbindung zwischen dem Bauteil aus 1a und einem weiteren Bauteil. 1b a schematic time sequence of a further forming operation to form a play-free connection between the component 1a and another component.

2a: die Ausbildung eines vorgeformten Zapfens mit stirnseitiger Vertiefung in einem Bauteil mittels eines ersten Umformvorgangs. 2a : the formation of a preformed pin with frontal depression in a component by means of a first forming process.

2b: eine schematische zeitliche Abfolge eines weiteren Umformvorgangs zur Ausbildung einer spielfreien Verbindung zwischen dem Bauteil aus 2a und einem weiteren Bauteil. 2 B a schematic time sequence of a further forming operation to form a play-free connection between the component 2a and another component.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In the figures, functionally identical components are each identified by the same reference numerals.

1a zeigt ein Bauteil 20, welches in Vorbereitung zur Ausbildung einer Verbindung mit einem weiteren Bauteil 10 einem ersten Umformvorgang unterzogen wird. Insbesondere ist eine Stelle des Bauteiles gezeigt, welche den späteren Fügebereich Z umfasst. Die zweigeteilte Schnittdarstellung zeigt in der linken Ansicht einen Ausschnitt des Bauteils 20 an der später zu fügenden Stelle zu einem Zeitpunkt vor der Umformung. Dabei weist das Bauteil 20 eine erste Bauteilseite 20.1 und eine zweite Bauteilseite 20.2 auf, zwischen denen sich das dann umzuformende Material befindet und an dieser Stelle zuvor eine bestimmte Bauteilstärke t20 ausbildet. Die rechte Ansicht zeigt das Bauteil 20‘ an der gleichen Stelle während oder nach der Umformung, wobei durch einen Umformvorgang ein Zapfen 21 mittels eines Umformstempels 5 und einer Gegenmatrize 6 vorgeformt wird (gestrichelt dargestellt). Während der Umformung bewegen sich der Umformstempel 5 und die Gegenmatrize 6 mit einer Presskraft F relativ zueinander. Die Gegenmatrize 6 ist beispielsweise als massive Lochmatrize gebildet. Bevorzugt ist die Gegenmatrize 6 ortsfest angeordnet. Die Außenkontur des Zapfens 21 wird durch die Gegenmatrize 6 als zur ersten Bauteilseite 20.1 hin abstehend abgeformt. Durch den Umformstempel 5 wird von der zweiten Bauteilseite 20.2 her eine entsprechend ausgeformte Vertiefung 5.1 ausgebildet. Das Tiefenmaß und das Querschnittsmaß dieser Vertiefung 5.1 erfolgt in Anlehnung an die fertigungstechnisch eindeutige Abformung des Zapfens an der abformenden Innenkontur der Gegenmatrize 6. Bevorzugt ist für die Innenkontur und/oder für den Umformstempel 5 ein kreisrunder Querschnitt vorgesehen, womit dann ein zylindrischer Domzapfen 21 vorgeformt wird. 1a shows a component 20 , which is in preparation for forming a connection with another component 10 subjected to a first forming process. In particular, a location of the component is shown, which includes the later joining region Z. The two-part sectional view shows in the left view a section of the component 20 at the point to be joined later at a time before forming. In this case, the component 20 a first component side 20.1 and a second component side 20.2 on, between which is then the material to be reshaped and at this point previously forms a certain component thickness t20. The right view shows the component 20 ' at the same point during or after the forming, wherein by a forming operation a pin 21 by means of a forming punch 5 and a countermatrix 6 preformed (shown in dashed lines). During forming, the forming die moves 5 and the countermatrix 6 with a pressing force F relative to each other. The countermatrix 6 is formed, for example, as a massive perforated die. The countermatrix is preferred 6 fixedly arranged. The outer contour of the pin 21 gets through the countermatrix 6 as the first component side 20.1 shaped down protruding. Through the forming die 5 is from the second component side 20.2 a correspondingly shaped recess 5.1 educated. The depth dimension and the cross-sectional dimension of this depression 5.1 Based on the manufacturing technology unique impression of the pin on the forming inner contour of the counter-die 6 , Preferred is for the inner contour and / or for the forming die 5 provided a circular cross-section, which then a cylindrical dome 21 is preformed.

In 1b ist schematisch ein zeitliche Abfolge eines weiteren Umformvorgangs gezeigt. Die wiederum zweigeteilte Schnittdarstellung zeigt in der linken Ansicht eine Anordnung 100 eines ersten Bauteils 10 zusammen mit einem zweiten Bauteil 20‘, welches dem Bauteil aus 1a mit dem vorgeformten Zapfen 21 entspricht. Das erste Bauteil 10 weist an einer Stelle, welche auch einen mit dem zweiten Bauteil 20‘ gemeinsamen Fügebereich Z umfasst, eine Aussparung 15 auf. Die Aussparung 15 durchbricht sowohl eine erste Bauteilseite 10.1 als auch eine zweite Bauteilseite 10.2 des ersten Bauteils und ist durchgehend materialfrei. Zusätzlich ist in einem Übergangsbereich von der zweiten Bauteilseite 10.2 in die Aussparung 15 ein Absatz 16 vorgesehen. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen konischen Absatz 16, wobei auch ein zumindest einstufiger Absatz oder Kombinationen davon zur Ausbildung eines vorgesehenen Hinterschnitts H in der Verbindung denkbar sind. Die Aussparung 15 kann beispielsweise durch einen Stanzvorgang, ein Laserschneidverfahren oder ein spanendes Fertigungsverfahren in das erste Bauteil 10 eingebracht werden. Zur Ausbildung einer Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 10, 20‘ sind diese in einer solcher Anordnung 100 zueinander, bei welcher die jeweils ersten Bauteilseiten 10.1, 20.1 in Anlagenkontakt zueinander gebracht sind – insbesondere flächig aufliegend, zumindest im Fügebereich Z. Zusätzlich dringt der vorgeformte Zapfen 21 in dieser Anordnung 100 zumindest teilweise in die Aussparung 15 ein. Dargestellt ist ein Grenzfall, bei welchen die Stirnfläche des vorgeformten Zapfens 21 aufgrund einer gefertigten Zapfenlänge L dabei mit der zweiten Bauteilseite 10.2 des ersten Bauteils 10 abschließt. Unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen für das erste und das zweite Bauteil 10, 20‘ betreffend deren Bauteilstärken t10, t20 zumindest im Fügebereich Z, sollte eine solche Anordnung 100 mit nur einem geringen Mindestabstandsmaß A1 vorliegen (gestrichelt angedeutet). Bevorzugt weist der Zapfen 21 zur Innenkontur der Aussparung 15 nur ein geringes Spielmaß auf. Die Außenkontur des Zapfens 21 ist weiterhin bevorzugt korrelierend zu einer Innenkontur der Aussparung 15 ausgebildet. Beispielsweise weisen sowohl der Zapfen 21, als auch die Aussparung 15 eine in Wesentlichen kreisrunde Querschnittsform auf. Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt nur eine Auswahl von verschiedenen Ausführungsbeispielen von Bauteilen 10, 20‘. So kann eine solche Auswahl ein erstes Bauteil 10 mit einer zumindest im Fügebereich kleineren Bauteilstärke t10 gegenüber einer Bauteilstärke t20 des zweiten Bauteiles 20‘ umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Auswahl ein erstes Bauteil 10 mit einer zumindest im Fügebereich verringerten Zugfestigkeit im Vergleich zu der Zugfestigkeit des zweiten Bauteils 20‘ umfassen. Eine Auswahl kann in anderen Ausführungen davon abweichende Bauteilstärken t10, t20 und/oder Zugfestigkeitswerte der entsprechenden Bauteile 10, 20 umfassen. Um einen Umformvorgang an den Bauteilen 10, 20‘ zu beginnen, werden die jeweiligen zweiten Bauteilseiten 10.1, 10.2 mit entsprechenden Umformelementen 51, 52 eines Umformwerkzeuges 50 in Anlagenkontakt gebracht. So ist beispielsweise dem zweiten Bauteil 20‘ ein Pressstempel zugewandt, welcher in die durch den vorangegangenen Umformvorgang des zweiten Bauteils 20‘ gebildete Vertiefung 5.1 eingreift. Dagegen liegt das erste Bauteil 10 über dessen zweite Bauteilseite 10.2 auf einer Matrize 52 insbesondere flächig auf, wobei durch die Matrize 52 die Aussparung 15 vollständig überdeckt ist. Der Umformvorgang erfolgt durch eine Relativbewegung des Pressstempels 51 und der Matrize 52 zueinander. Bevorzugt ist zumindest während des Umformvorgangs die Matrize 52 als ortsfeste Anschlagmatrize ausgebildet. Dabei ist ein Querschnittsmaß d51 des Pressstempels 51 vorgesehen, welcher sowohl kleiner gewählt ist als das Querschnittsmaß der Vertiefung 5.1, als auch kleiner ist als das Querschnittsmaß des vorgeformten Zapfens 21. Infolge der Fügekraft F wird mittels des Pressstempels 51 Material 25 des zweiten Bauteils 20‘ in noch zwischen dem Zapfen 21, der Aussparung 15 und der Anschlagsmatrize 52 verbliebenen Hohlraum verdrängt. Hierbei wird zum einen durch den Pressstempel 51 eine weitere Vertiefung 51.1 ausgebildet, welche zu der bereits zuvor ausgebildeten Vertiefung 5.1 abgesetzt ist. Ferner wird ein Hinterschnitt H ausgebildet, welcher sich durch verdrängtes Material 25 im Bereich des Absatzes 16 ergibt. Insgesamt wird dadurch auch ein weiter verformter Zapfen 21‘ innerhalb des dann gefügten zweiten Bauteils 20‘‘ erhalten. Der Umformvorgang ist dann abgeschlossen, wenn ein Bauteilverbund 100‘ mit einer spielfreien Verbindung im Fügebereich Z hergestellt ist. Nach der Entnahme des Bauteilverbundes 100‘ aus dem Umformwerkzeug 50 zeigt sich eine an die Ebene der zweiten Bauteilseite 10.2 des ersten Bauteils 10 abschließende Stirnfläche des verformten Zapfens 21‘. In 1b schematically a temporal sequence of a further forming operation is shown. The turn split in two sections shows an arrangement in the left view 100 a first component 10 together with a second component 20 ' , which is the component of 1a with the preformed pin 21 equivalent. The first component 10 indicates at one point, which also one with the second component 20 ' common joining area Z includes, a recess 15 on. The recess 15 breaks through both a first component side 10.1 as well as a second component side 10.2 of the first component and is completely free of material. In addition, in a transition region from the second component side 10.2 in the recess 15 a paragraph 16 intended. The embodiment shows a conical paragraph 16 , Wherein also at least one-stage paragraph or combinations thereof for forming a provided undercut H in the connection are conceivable. The recess 15 For example, by a punching process, a laser cutting process or a machining process in the first component 10 be introduced. To form a connection between the first and the second component 10 . 20 ' these are in such an arrangement 100 to each other, in which the respective first component sides 10.1 . 20.1 are brought into contact with each other - in particular flat, at least in the joining area Z. In addition, the preformed pin penetrates 21 in this arrangement 100 at least partially in the recess 15 one. Shown is a borderline case, in which the end face of the preformed pin 21 due to a manufactured journal length L thereby with the second component side 10.2 of the first component 10 concludes. Taking into account manufacturing tolerances for the first and the second component 10 . 20 ' concerning their component thicknesses t10, t20 at least in the joining region Z, such an arrangement should 100 with only a small minimum distance A1 present (indicated by dashed lines). Preferably, the pin 21 to the inner contour of the recess 15 only a small measure of play. The outer contour of the pin 21 is furthermore preferably correlated to an inner contour of the recess 15 educated. For example, both the pin 21 , as well as the recess 15 a substantially circular cross-sectional shape. The present embodiment shows only a selection of different embodiments of components 10 . 20 ' , So such a selection can be a first component 10 with a smaller component thickness t10, at least in the joining region, compared to a component thickness t20 of the second component 20 ' include. Alternatively or additionally, such a selection may be a first component 10 with a reduced tensile strength, at least in the joining region, in comparison to the tensile strength of the second component 20 ' include. A selection may in other embodiments deviate component thicknesses t10, t20 and / or tensile strength values of the corresponding components 10 . 20 include. To a forming process on the components 10 . 20 ' to begin, the respective second component sides 10.1 . 10.2 with corresponding forming elements 51 . 52 a forming tool 50 brought into plant contact. For example, the second component is 20 ' facing a ram, which in by the previous forming operation of the second component 20 ' formed depression 5.1 intervenes. In contrast, lies the first component 10 via its second component side 10.2 on a mold 52 in particular flat on, wherein by the die 52 the recess 15 completely covered. The forming process is carried out by a relative movement of the press ram 51 and the matrix 52 to each other. Preferably, at least during the forming process, the die 52 designed as a stationary stop die. Here is a cross-sectional dimension d51 of the press ram 51 provided, which is chosen both smaller than the cross-sectional dimension of the recess 5.1 , as well as smaller than the cross-sectional dimension of the preformed pin 21 , As a result of the joining force F is by means of the press ram 51 material 25 of the second component 20 ' in between the cone 21 , the recess 15 and the stop-die 52 remaining cavity displaced. This is on the one hand by the punch 51 another depression 51.1 formed, which to the previously formed recess 5.1 is discontinued. Further, an undercut H is formed, which is displaced by material 25 in the area of the paragraph 16 results. Overall, this is also a further deformed pin 21 ' within the then joined second component 20 '' receive. The forming process is completed when a composite component 100 ' is made with a play-free connection in the joining area Z. After removal of the component composite 100 ' from the forming tool 50 shows one to the level of the second component side 10.2 of the first component 10 final face of the deformed pin 21 ' ,

Die 2a und 2b ähneln in vielen Punkten der 1a und 1b, so dass hierfür im Wesentlichen die gleiche Erläuterung wie zu den 1a und 1b zugrunde gelegt werden kann, wobei nachfolgend nur auf die besonderen Unterschiede eingegangen wird. In 2a ist eine veränderte Ausführung des vorgeformten Zapfens 21 gezeigt. Dieser weist nun in seiner Stirnfläche eine zusätzliche Vertiefung 21.1 auf. Diese kann bei einem zylindrischen Zapfens 21 beispielsweise in Form einer Kalotte abgeprägt sein. Die Vertiefung 21.1 ergibt sich durch die Abformung eines entsprechend komplementär geformten Bereiches in der Gegenmatrize 6. Im Vergleich zu der Ausführung aus den 1a und 1b ist eine vergrößerte Zapfenläge L ausgebildet, so dass in einem Anlagenkontakt beider Bauteile 10, 20‘ der vorgeformte Zapfen 21 die Aussparung 15 mit einem Überstehmaß A2 überragt. In der Darstellung der Bauteilanordnung 100 nach 2b, zeigt sich das Überstehmaß A2 allerdings als ein Abstandsmaß der jeweiligen ersten Bauteilseiten 10.1, 20.1. Der Grund liegt darin, dass weiterhin bespielhaft eine Anschlagmatrize 52 dargestellt ist, welche an der zweiten Bauteilseite 10.2 des ersten Bauteils 10 aufliegt. Somit stoßt der vorgeformte Zapfen 21 mit seiner geformten Stirnseite bereits auf die Anschlagmatrize, bevor die jeweiligen ersten Bauteilseiten 10.1, 20.1 in einen Anlagenkontakt gelangen. Ist statt einer ortsfesten Anschlagmatrize eine bewegliche Gegenmatrize vorgesehen, so kann der vorgeformte Zapfen 21 bei einer entsprechenden – zumindest anfänglichen Beabstandung der Gegenmatrize 52 zum ersten Bauteil 10 – auch vollständig die Aussparung 15 durchdringen und überragen. Sobald eine Fügekraft F wirksam ist, werden in einer ersten Umformphase zumindest die seitlichen Randbereiche des Zapfens 21 durch das dem ersten Bauteil 10 zugewandte Umformelement 52, beispielsweise in Form einer Anschlagmatrize, radial nach außen gespreizt, beispielsweise in Richtung des Pfeiles S21. Dabei bewegen sich die gespreizten Randbereiche des Zapfens 21‘ in Richtung des in der Aussparung 15 vorliegenden Absatzes 16. In einer weiteren Umformphase wird dann weiteres Material 25 des zweiten Bauteils 20‘ in noch verbliebene Hohlräume verdrängt. Bei einem insgesamt fertiggestellten Baueilverbund 100‘ kann die ursprüngliche Vertiefung 21.1 in der Stirnfläche des Zapfens 21‘‘ zumindest noch teilweise sichtbar sein. Ist allerdings Material 25 des zweiten Bauteiles 20‘ vollständig bis an das Umformelement 51 verpresst worden, kann die Stirnfläche auch eben mit der zweiten Bauteilseite 10.2 des ersten Bauteils 10 abschließen.The 2a and 2 B are similar in many ways to the 1a and 1b so for this essentially the same explanation as for the 1a and 1b basis, with only the specific differences being discussed below. In 2a is a modified version of the preformed pin 21 shown. This now has an additional recess in its end face 21.1 on. This can be done with a cylindrical pin 21 be imprinted for example in the form of a dome. The depression 21.1 results from the impression of a correspondingly complementarily shaped area in the counter-die 6 , Compared to the execution of the 1a and 1b is an enlarged Zapfenläge L formed so that in a system contact of both components 10 . 20 ' the preformed pin 21 the recess 15 surmounted by a Überstehmaß A2. In the representation of the component arrangement 100 to 2 B However, the Überstehmaß A2 shows, however, as a distance measure of the respective first component sides 10.1 . 20.1 , The reason is that continue to be exemplary a stop die 52 which is shown on the second component side 10.2 of the first component 10 rests. Thus, the preformed pin bumps 21 with its shaped end face already on the stop die, before the respective first component sides 10.1 . 20.1 get into a system contact. If, instead of a stationary stop die, a movable counter die is provided, the preformed pin can 21 at a corresponding - at least initial spacing of the Gegenmatrize 52 to the first component 10 - also completely the recess 15 penetrate and overshadow. As soon as a joining force F is effective, at least the lateral edge regions of the pin become in a first forming phase 21 through the first component 10 facing forming element 52 , For example, in the form of a stop die, spread radially outwards, for example in the direction of the arrow S21. In this case, the spread edge areas of the pin move 21 ' in the direction of the recess 15 this paragraph 16 , In a further forming phase then more material 25 of the second component 20 ' displaced into remaining cavities. For a complete construction project 100 ' can the original recess 21.1 in the face of the pin 21 '' at least partially visible. Is however material 25 of the second component 20 ' completely up to the forming element 51 been pressed, the end face can also just with the second component side 10.2 of the first component 10 to lock.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Bauteilverbundes 100‘ umfassen zumindest eines der Bauteile 10, 20‘‘, bevorzugt beide Bauteile, als ausgebildete Blechbauteile. So kann zum Beispiel das erste Bauteil 10 als Teil eines Blechgehäuses und/oder das zweite Bauteil 20‘‘ als ein Blechhalter für das Blechgehäuse ausgebildet sein. Insbesondere bildet ein solcher Bauteilverbund 100‘ das Gehäuse eines Steuergerätes aus.Preferred embodiments of a composite component 100 ' comprise at least one of the components 10 . 20 '' , Preferably both components, as trained sheet metal components. For example, the first component 10 as part of a sheet metal housing and / or the second component 20 '' be designed as a sheet holder for the sheet metal housing. In particular, such a composite component 100 ' the housing of a control unit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0423544 B1 [0002]
DE 102009038896 A1 [0003]

Claims

Method for connecting a first and a second component ( 10 . 20 , 20 ' . 20 '' ) by means of clinching, wherein in at least one joining region (Z) in each case first component sides ( 10.1 . 20.1 ) are brought into contact with each other and in each case the first component sides ( 10.1 . 20.1 ) opposite second component sides ( 10.2 . 20.2 ) with forming elements ( 51 . 52 ) of a tool ( 50 ) are brought into plant contact, wherein the first component ( 10 ) in the joint area (Z) has a recess ( 15 ) and by a relative movement of the forming elements ( 51 . 52 ) to each other material ( 25 ) of the second component ( 20 ' ) in the recess ( 15 ) of the first component ( 10 ) is displaced and a play-free connection is produced, characterized in that in the second component ( 20 ) in the joining region (Z) in a preliminary forming process a pin ( 21 ) is preformed, which in plant contact of both components ( 10 . 20 ' ) at least partially into the recess ( 15 ) of the first component ( 10 ) penetrates.

Method according to claim 1, characterized in that the pin ( 21 ) in the second component ( 20 . 20 ' ) by a forming die ( 5 ) and a counter-die ( 6 ) is preformed, whereby the outer contour of the pin ( 21 ) through the counter-die as the first component side ( 10.1 ) is formed and projecting from the second component side ( 10.2 ) ago by the forming die ( 51 ) shaped recess ( 5.1 ), in which during the formation of the connection between the two components ( 10 . 20 . 20 ' . 20 '' ) by means of the clinching that the second component ( 20 ' . 20 '' ) facing forming element ( 52 ) intervenes.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the preformed pin ( 21 ) with its outer contour correlating to an inner contour of the recess ( 15 ) is formed, in particular with a circular cross-section.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the formation of the connection between the two components ( 10 . 20 . 20 ' . 20 '' ) in plant contact with the first component ( 10 ) converted forming element ( 52 ) is provided as a stationary stop die, which the recess ( 15 ) completely covered so that material ( 25 ) of the second component ( 20 ' . 20 '' ) in the joining region (Z) to the plane of the second component side ( 10.2 ) of the first component ( 10 ) is displaced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 15 ) at least to the second component side ( 10.2 ) with a paragraph ( 16 ), in particular a conical and / or stepped shoulder, is provided, whereby an undercut (H) is formed in the connection.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the end face of the pin ( 21 ) a recess ( 21.1 ) is introduced, preferably in the preceding forming process, so that during the formation of the compound of both components ( 10 . 20 ) Edge areas of the pin ( 21 ), which the depression ( 21.1 ), through which the first component ( 10 ) facing forming element ( 52 ) are spread radially outwards, whereby in particular the formation of an undercut (H) in the joining region (Z) is facilitated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a pin length (L) is provided, wherein the pin ( 21 ) in plant contact of both components ( 10 . 20 . 20 ' ) at least partially from the recess ( 15 ) stands out.

Method according to one of claims 2 to 7, characterized in that the cross-sectional dimensions of the second component ( 20 ' . 20 '' ) facing forming element ( 51 ), the preformed pin ( 21 ) and the previous forming process by a stamp ( 5 ) formed recess ( 5.1 ) in the direction of the relative movement are correlated with each other, wherein a cross-sectional dimension of the second component ( 20 ' . 20 '' ) facing forming element ( 51 ) between the cross-sectional dimension of the recess ( 5.1 ) and the cross-sectional dimension of the pin ( 21 ) is provided.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a pin length (L) is provided, wherein the pin ( 21 ) in plant contact of both components ( 10 . 20 . 20 ' . 20 '' ) with a minimum spacing (A1) to or finally up to the second component side (A1) 10.2 ) of the first component ( 10 ) completely within the recess ( 15 ) is arranged.

Method according to claim 9, characterized in that the cross-sectional dimensions of the second component ( 20 ' . 20 '' ) facing forming element ( 51 ), the preformed pin ( 21 ) and the previous forming process by a stamp ( 5 ) formed recess ( 5.1 ) in the direction of the relative movement are correlated with each other, wherein a cross-sectional dimension of the second component ( 20 ' . 20 '' ) facing forming element ( 51 ) smaller than the cross-sectional dimension of the recess ( 5.1 ) and smaller than the cross-sectional dimension of the pin ( 21 ) is provided.

Component composite ( 100 ' ) produced by a process according to one of claims 1 to 10, comprising two components joined together in a joining region (Z) ( 10 . 20 . 20 ' . 20 '' ), whereby material ( 25 ) of the second component ( 20 ' . 20 '' ) the recess ( 15 ) of the first component ( 10 ) at least partially and wherein the first component ( 10 ) in the joining area ( 15 ) one opposite the second component ( 20 . 20 ' . 20 '' ) has reduced component strength (t10, t20) or reduced tensile strength.

Component composite ( 100 ' ) according to claim 11, characterized in that at least one of the components ( 10 . 20 . 20 ' . 20 '' ), preferably both components are formed as sheet metal components.

Component composite ( 100 ' ) according to one of claims 11 or 12, characterized in that the component composite ( 100 ' ) in the joining region (Z) on the second component side ( 10.2 ) of the first component ( 10 ) one through the material ( 25 ) of the second component ( 20 ' . 20 '' ) formed, planar component surface.

Component composite ( 100 ' ) according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the cross-section of the recess ( 15 ) from the first component side ( 10.2 ) in the direction of the second component side ( 10.2 ) of the first component ( 10 ) for forming an undercut (H) at least starting from a section inside the recess ( 15 ) at least partially enlarged.

Component composite ( 100 ' ) according to one of claims 11 to 14, characterized in that the second component side ( 10.2 ) of the second component ( 20 ' . 20 '' ) in the joining region (Z) at least one first depression ( 5.1 ) and one within the first well ( 5.1 ) second well ( 51.1 ), wherein the first recess ( 5.1 ) as an impression of the stamp ( 5 ) for forming a pre-formed in a first forming operation pin ( 21 ) in the second component ( 20 . 20 ' ) and the second recess ( 51.1 ) as an impression of during the formation of the connecting both components ( 10 . 20 . 20 ' . 20 '' ) by means of the clinching the second component ( 20 ' . 20 '' ) facing forming element ( 51 ) is trained.