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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen dreier Bleche.
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Die deutsche Patentschrift
DE 102 48 551 B3 offenbart ein Verfahren zum Fügen dreier Bleche, bei welchem ein erstes Blech, ein zweites Blech und ein drittes Blech derart aufeinander gelegt werden, dass das zweite Blech zwischen dem ersten Blech und dem dritten Blech angeordnet wird. Im Rahmen des Verfahrens werden zwei Stempel aufeinander zu bewegt und dringen jeweils – quasi von oben – in das erste Blech beziehungsweise – quasi von unten – in das dritte Blech ein, so dass jeweils eine Stärke des ersten Blechs und des dritten Blechs insbesondere durch Materialverdrängung reduziert wird. Anschließend können das erste, das zweite und das dritte Blech miteinander verschweißt werden, wobei insbesondere das zweite Blech durchgeschweißt wird. Dies erfordert insbesondere, dass das erste, das zweite und das dritte Blech zum einen jeweils schweißbar und zum anderen auch miteinander verschweißbar sind, was eine Werkstoffauswahl stark einschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fügen dreier Bleche zu schaffen, bei welchem die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren gemäß Anspruch 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Fügen dreier Bleche geschaffen wird, wobei im Rahmen des Verfahrens ein erstes Blech, ein zweites Blech und ein drittes Blech bereitgestellt werden. Dabei werden das erste Blech und das zweite Blech mittels Schneidclinchen fest miteinander verbunden, sodass ein Halteabschnitt des ersten Blechs eine durch das Schneidclinchen hergestellte Öffnung in dem zweiten Blech zumindest teilweise durchgreift. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das erste Blech an dem Halteabschnitt mit einem dritten Blech derart verschweißt, dass das zweite Blech zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Blech und dem dritten Blech angeordnet wird. Das Verfahren weist Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Dadurch, dass das erste Blech an dem Halteabschnitt mit dem dritten Blech derart verschweißt wird, dass das zweite Blech zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Blech und dem dritten Blech angeordnet wird, können insbesondere unabhängig von einer Schweißbarkeit des zweiten Blechs das erste, das zweite und das dritte Blech gefügt werden. Weiterhin kann eine Reduzierung einer Stärke des ersten Blechs und des dritten Blechs insbesondere im Bereich einer Fügeverbindung der drei Bleche miteinander vermieden werden.
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Beim Schneidclinchen handelt es sich insbesondere um ein Verfahren, bei welchem das erste Blech und das zweite Blech im Bereich zwischen einer ringförmigen Schneidmatrize und einem ring- und/oder kreisförmigen Stempel aufeinander gelegt werden, wobei das erste Blech dem Stempel und das zweite Blech der Schneidmatrize zugewandt ist. Anschließend wird der Stempel auf das erste Blech gepresst, wobei dieses verformt wird und eine Anpresskraft an das zweite Blech weitergibt. Aufgrund einer dadurch wirkenden Scherkraft an einer Schneidkante der Schneidmatrize wird ein insbesondere scheibenförmiger Lochbutzen aus dem zweiten Blech herausgeschnitten, so dass eine Öffnung der beschriebenen Art in dem zweiten Blech geschaffen wird. Der Stempel fährt weiter in Richtung der Schneidmatrize und drängt dabei Material des ersten Blechs durch die Öffnung hindurch, insbesondere gegen eine – hinter der Öffnung angeordnete – Materialführungseinrichtung. Mittels der Materialführungseinrichtung wird ein Fließen des Materials – bezüglich der Öffnung – radial nach außen bewirkt, so dass das Material des zweiten Blechs einen Öffnungsrand der Öffnung an einer dem ersten Blech abgewandten Seite des zweiten Blechs zumindest teilweise hintergreift. Dadurch wird eine feste, vorzugsweise unlösbare Verbindung des ersten Blechs und des zweiten Blechs miteinander hergestellt. Das Grundprinzip des Schneidclinchens kann aber auch in anderer Weise umgesetzt werden, wobei eine Verbindung der beschriebenen Art hergestellt wird.
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Das erste Blech weist im Bereich dieser Verbindung eine im Wesentlichen topfförmige Form auf, wobei ein im Wesentlichen rohrförmiger Teil des ersten Blechs – quasi eine Seitenwand des Topfs – an einer Seitenwand der Öffnung anliegt. Ein im Wesentlichen scheibenförmiger Teil des ersten Blechs – quasi ein Boden des Topfs – durchgreift zumindest teilweise die Öffnung, wobei dieser scheibenförmige Teil – entgegen einer Verfahrrichtung des Stempels gesehen – im Wesentlichen konvex ausgebildet ist.
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Insbesondere befindet sich der Halteabschnitt an diesem im Wesentlichen scheibenförmigen Teil des ersten Blechs.
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Somit können dreilagige Fügeverbindungen von Blechen insbesondere ohne Einsatz von Hilfsfügelementen realisiert werden. Weiterhin können in vorteilhafter Weise Packageprobleme im Fahrzeugrohbau bewältigt werden. Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise eine Gestaltungsfreiheit bezüglich Karosseriestrukturen von Kraftfahrzeugen erhöht werden. Schließlich kann ein Bedarf an Hilfsblechen oder Ausklinkungen beim Herstellen von Fügeverbindungen der beschriebenen Art reduziert werden.
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Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass für das erste Blech ein erstes Material und für das zweite Blech ein zweites Material verwendet wird, wobei das erste Material und das zweite Material nicht miteinander verschweißbar sind. Insbesondere ist dabei das zweite Material nicht schweißbar. Es können also unabhängig von einer Schweißbarkeit des zweiten Materials beziehungsweise einer Verschweißbarkeit des zweiten Materials mit dem ersten Material das erste, das zweite und das dritte Blech gefügt werden.
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Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass für das dritte Blech ein drittes Material verwendet wird, wobei das dritte Material und das zweite Material nicht miteinander verschweißbar sind. Es ist also möglich, unabhängig von einer Verschweißbarkeit des zweiten Materials mit dem dritten Material eine feste, vorzugsweise starre und/oder permanente Verbindung des ersten, des zweiten und des dritten Blechs miteinander zu realisieren.
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Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das erste Blech und das dritte Blech mittels Laserstrahlschweißen oder Widerstandsschweißen miteinander verbunden werden. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden das erste Blech und das dritte Blech mittels eines beliebigen anderen Schweißverfahrens miteinander verbunden. Es können also mittels technologisch reifer und somit kostengünstiger und prozesssicherer Verfahren das erste Blech und das dritte Blech miteinander verbunden werden.
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Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das erste Material und/oder das zweite Material und/oder das dritte Material einen Werkstoff aufweisen oder aus einem Werkstoff bestehen, welcher ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Stahl, und einer Stahllegierung. Es ist also insbesondere möglich, eine Vielzahl von Kombinationen bezüglich der Werkstoffe des ersten, des zweiten und des dritten Materials mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herzustellen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Fügen dreier Bleche und einer Fügeverbindung mit einer mittels Schneidclinchen hergestellten Verbindung eines ersten Blechs mit einem zweiten Blech im Querschnitt, und
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2 eine schematische Darstellung der Fügeverbindung gemäß 1 mit einer mittels Schweißen herstellbaren Verbindung des ersten Blechs mit einem dritten Blech im Querschnitt.
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1 zeigt schematisch eine Fügeverbindung 1 mit einer Verbindung eines ersten Blechs 3 und eines zweiten Blechs 5 miteinander im Querschnitt. Im Rahmen des Verfahrens werden das erste Blech 3 und das zweite Blech 5 mittels Schneidclinchen fest miteinander verbunden, sodass ein Halteabschnitt 7 des ersten Blechs 3 eine durch das Schneidclinchen hergestellte Öffnung 9 in dem zweiten Blech 5 zumindest teilweise durchgreift.
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Insbesondere wird bei dem Schneidclinchen mittels eines Stempels das erste Blech 3 in Richtung eines Pfeils 11 gegen das zweite Blech 5 gepresst. Ein derartiger Stempel ist in 1 nicht dargestellt. Beim Anpressen des Stempels an das erste Blech 3 wird dieses verformt und gibt eine Anpresskraft an das zweite Blech 5 weiter, wobei das zweite Blech 5 – aus Sicht eines Betrachters – von unten insbesondere mittels einer – hier nicht dargestellten – ringförmigen Schneidmatrize gestützt wird. An einer Schneidkante der Schneidmatrize wird aufgrund einer dort wirkenden Scherkraft ein Lochbutzen aus dem zweiten Blech 5 herausgeschnitten, sodass die Öffnung 9 entsteht. Anschließend wird der Stempel weiter – in Richtung des Pfeils 11 – verlagert und drängt dabei Material des ersten Blechs 3 durch die Öffnung 9 hindurch. Dabei wird das erste Blech 3 abschnittsweise insbesondere gegen eine Materialführungseinrichtung gedrückt, welche – aus Sicht des Betrachters gesehen – unterhalb der Öffnung 9 angeordnet ist. Dadurch wird das Material des ersten Blechs 3 bezüglich der Öffnung 9 radial nach außen um einen Öffnungsrand 13 gedrückt, welcher an einer dem ersten Blech 3 abgewandten Seite des zweiten Blechs 5 um die Öffnung 9 herumläuft. Es wird also ein Fließen des Materials des ersten Blechs 3 über den Öffnungsrand 13 bewirkt. Dadurch, dass das erste Blech 3 den Öffnungsrand 13 zumindest teilweise übergreift, wird dort eine formschlüssige Verbindung des ersten Blechs 3 mit dem zweiten Blech 5 realisiert.
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Es zeigt sich in 1 eine im Wesentlichen topfförmige Ausbildung des ersten Blechs 3 im Bereich der Öffnung 9, wobei der Halteabschnitt 7 quasi an einem Boden des Topfs angeordnet ist, welcher hier in Richtung des Pfeils 11 ein wenig ausgebeult ist.
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Insgesamt kann mittels Schneidclinchen eine vorzugsweise form- und kraftschlüssige, insbesondere starre und/oder permanente Verbindung zwischen dem ersten Blech 3 und dem zweiten Blech 5 realisiert werden.
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2 zeigt schematisch die Fügeverbindung 1 mit einer mittels Schweißen herstellbaren Verbindung des ersten Blechs 3 mit einem dritten Blech 15 im Querschnitt. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Im Rahmen des Verfahrens wird das erste Blech 3 an dem Halteabschnitt 7 mit dem dritten Blech 15 derart verschweißt, dass das zweite Blech 5 zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Blech 3 und dem dritten Blech 15 angeordnet wird. Insbesondere wird das zweite Blech 5 im Bereich außerhalb der Öffnung 9 zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Blech 3 und dem dritten Blech 15 angeordnet.
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Optional wird im Rahmen des Verfahrens für das erste Blech 3 ein erstes Material und für das zweite Blech 5 ein zweites Material verwendet, wobei das erste Material und das zweite Material nicht miteinander verschweißbar sind. Insbesondere ist dabei das zweite Material nicht schweißbar.
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Optional wird im Rahmen des Verfahrens für das dritte Blech 15 ein drittes Material verwendet, wobei das dritte Material und das zweite Material nicht miteinander verschweißbar sind.
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Optional werden im Rahmen des Verfahrens das erste Blech 3 und das dritte Blech 15 mittels Laserstrahlschweißen oder Widerstandsschweißen oder mittels eines anderen Schweißverfahrens miteinander verbunden.
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In 2 sind exemplarisch eine erste Schweißelektrode 17 und eine zweite Schweißelektrode 19 dargestellt, mittels welcher insbesondere durch Widerstandsschweißen das erste Blech 3 und das dritte Blech 15 miteinander verbunden werden können. Die erste Schweißelektrode 17 wird im Wesentlichen in Richtung des Pfeils 11 auf das erste Blech 3 aufgesetzt. Die erste Schweißelektrode 17 setzt hier insbesondere im Bereich des Halteabschnitts 7 auf dem ersten Blech 3 auf, wobei sie zumindest teilweise die Öffnung 9 durchgreift. Die zweite Schweißelektrode 19 setzt an einer dem ersten Blech 3 abgewandten Seite des dritten Blechs 15 an dem dritten Blech 15 an. Das erste Blech 3 und das dritte Blech 15 werden insbesondere durch eine Verlagerung der ersten Schweißelektrode 17 und der zweiten Schweißelektrode 19 aufeinander zu verlagert, sodass insbesondere eine Berührung des ersten Blechs 3 an dem Halteabschnitt 7 mit dem dritten Blech 15 herstellbar ist. Durch Einleiten eines Schweißstroms in das erste Blech 3 und das zweite Blech 15 über die erste Schweißelektrode 17 und die zweite Schweißelektrode 19 wird hier eine Schweißverbindung zwischen dem ersten Blech 3 und dem dritten Blech 15 hergestellt.
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Optional weisen das erste Material und/oder das zweite Material und/oder das dritte Material jeweils einen Werkstoff auf oder bestehen aus einem Werkstoff, wobei der Werkstoff ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Stahl und einer Stahllegierung.
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Insgesamt zeigt sich, dass mittels des Verfahrens zum Fügen dreier Bleche insbesondere unabhängig von einer Schweißbarkeit des zweiten Blechs 5 das erste Blech 3, das zweite Blech 5 und das dritte Blech 15 gefügt werden können, wobei insbesondere eine Reduzierung der Stärke des ersten Blechs 3 und des dritten Blechs 15 entfallen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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