DE102020103356A1

DE102020103356A1 - Bauteilanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Bauteilanordnung

Info

Publication number: DE102020103356A1
Application number: DE102020103356.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Rohleder; Georgij Safronov; Alexander Grimm; Stefan Beck; Philipp Engelhardt; Sebastian Raczkowski; Erwin Obermeier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-08-12
Also published as: CN114786864A; CN114786864B; US20230017623A1; WO2021160358A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer Bauteilanordnung. Die Bauteilanordnung weist ein erstes Bauteil (10) und ein zweites Bauteil (20) auf, die in einer Überlappanordnung angeordnet und mittels einer Laserkehlnaht (50) und an zwei seitlich versetzt zur Laserkehlnaht angeordneten Fixierstellen (40) verbunden sind, wobei an einem der Bauteile (10, 20) mindestens ein Vorsprung (12, 14) vorgesehen ist, der in Richtung auf das andere Bauteil vorsteht und der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass bei lagerichtiger Positionierung der Bauteile (10, 20) zueinander und durch Zusammenpressen an den Fixierstellen ein Flanschabschnitt (12, 12A, 12B) des ersten Bauteils (10) im Bereich der auszubildenden Laserkehlnaht schräg angestellt mit der Bauteilkante (11, 11A, 11B) auf das zweite Bauteil (20) gedrückt wird. Zur Abdichtung der Bauteilanordnung sind die Fixierstellen (40) gegenüber der Laserkehlnaht (50) in den Überlappbereich zurückversetzt angeordnet,und zumindest zwischen den Fixierstellen (40) ist ein durchgehender Verklebebereich (30) ausgebildet, in welchem das erste und zweite Bauteil miteinander verklebt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer Bauteilanordnung.
Beim Laserstrahlschweißen wird ein fokussierter Strahl hoher Leistungsdichte auf eine Fügestelle gerichtet, wodurch das bestrahlte Material aufschmilzt. Durch eine Relativbewegung zwischen Laserstrahl und den zu fügenden Bauteilen wird das Schmelzbad bewegt. Die erkaltende Schmelze erstarrt und verbindet die miteinander verschweißten Bauteile stoffschlüssig. Dabei zeichnet sich das Laserstrahlschweißen durch eine hohe Schweißgeschwindigkeit und hohe Bauteilflexibilität aus. Zudem benötigt das Laserstrahlschweißen nur eine einseitige Bauteilzugänglichkeit.
Die Schweißgeschwindigkeiten und die Flexibilität lassen sich noch weiter steigern, wenn das Laserschweißen als Remote-Laserschweißen durchgeführt wird. Hierbei wird der Laserstrahl über ein Scannersystem auf die Bauteile gerichtet und über diese geführt. Das Scannersystem erlaubt eine ein- oder mehrachsige Auslenkung des Laserstrahls. Üblicherweise erfolgt das Remote-Laserstrahlschweißen mit einem großen Arbeitsabstand von z.B. mehr als 0,4 m zur Schweißstelle. Aufgrund des großen Arbeitsabstands und der hohen Schweißgeschwindigkeiten erfolgt das Remote-Laserstrahlschweißen ohne Zusatzmaterial. Hieraus resultiert eine nur geringe Spaltüberbrückbarkeit und die Notwendigkeit am technischen Nullspalt zu schweißen. Dies macht üblicherweise aufwendige Spannsysteme notwendig, mit denen die Bauteile an der Fügestelle aufeinandergepresst werden.
Die im Karosseriebau eingesetzten Bauteile weisen zudem häufig eine Antikorrosionsbeschichtung, wie z.B. eine Zinkbeschichtung auf. Aufgrund der niedrigen Siedetemperatur der Beschichtung kommt es während der Schweißung zur Verdampfung des Beschichtungsmaterials. Ohne hinreichende Vorkehrungen für eine gerichtete Zinkentgasung kommt es zu Spritzern und daraus resultierenden Nahtfehlern bzw. notwendiger Nach-arbeit, was das Laserstrahlschweißen gegenüber z.B. dem Widerstands-punktschweißen ins Abseits stellt.
Aufgrund dieser Problematik und den hohen Anschaffungskosten der Laserschweißanlagen wird das Laserstrahlschweißen im Karosseriebau bislang nur zurückhaltend eingesetzt.
In der nicht vorveröffentlichten älteren deutschen Anmeldung 10 2018 128 402.0 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem durch das gezielte Einbringen von konstruktiven Elementen in einen Fügeabschnitt eines Bauteils bereits durch die Ausgestaltung des Bauteils selbst ein lasergerechtes Spannen mit einem zweiten Bauteil möglich wird. Das beschriebene Verfahren ermöglicht auf einfache Art und Weise den vermehrten wirtschaftlichen Einsatz von Laserschweißverfahren zur Herstellung von Bauteilanordnungen. Gerade im Bereich der Fahrzeugkarosserie und der Bodengruppe besteht ein Bedarf, dass eine derartige Bauteilanordnung an der Fügestelle abgedichtet ist um Feuchtigkeits- und Korrosionsprobleme auszuschließen.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit anzugeben, wie eine verbesserte Bauteilanordnung mit verbesserter Abdichtung und unter Einsatz von Laserschweißprozessen hergestellt werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Bauteilanordnung nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Patentanspruch 13. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Es wird eine Bauteilanordnung angegeben mit einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, die als Oberblech und Unterblech in einer Überlappanordnung angeordnet und mittels einer Laserkehlnaht und an zwei seitlich versetzt zur Laserkehlnaht angeordneten Fixierstellen verbunden sind, wobei an einem der Bauteile ein Vorsprung vorgesehen ist, der in Richtung auf das andere Bauteil vorsteht und der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass bei lagerichtiger Positionierung der Bauteile zueinander und durch Zusammenpressen an den Fixierstellen ein Flanschabschnitt des ersten Bauteils im Bereich der auszubildenden Laserkehlnaht schräg angestellt mit einer Bauteilkante auf das zweite Bauteil gedrückt wird. Hierdurch wird an der Stelle, an der die Laserkehlnaht ausgebildet wird, einerseits ein erzwungener Nullspalt hergestellt und darüber hinaus ein Entgasungshohlraum für den Schweißprozess geschaffen.
Um eine verbesserte Abdichtung der Bauteile zu gewährleisten sind nun die Fixierstellen gegenüber der Laserkehlnaht in den Überlappbereich zurückversetzt angeordnet und zumindest zwischen den Fixierstellen ist ein durchgehender Verklebebereich ausgebildet, in welchem das erste und zweite Bauteil miteinander verklebt sind.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer Bauteilanordnung angegeben, mit den Schritten:

Lagerichtiges Positionieren eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils in einer Überlappanordnung,
Zusammenpressen und Fixieren der beiden Bauteile an mindestens zwei Fixierstellen, wobei ein zwischen den Bauteilen angeordneter Klebstoff die Bauteile in einem sich zwischen den Fixierstellen erstreckenden durchgängigen Verklebebereich miteinander verklebt und wobei an einem der Bauteile ein Vorsprung vorgesehen ist, der in Richtung auf das andere Bauteil vorsteht und der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass durch das Zusammenpressen an den Fixierstellen ein Flanschabschnitt des ersten Bauteils schräg angestellt mit einer Bauteilkante auf das zweite Bauteil gedrückt wird, Ausbilden einer Laserkehlnaht zwischen der Bauteilkante des ersten Bauteils und dem zweiten Bauteil.

Durch das Fixieren der Bauteile an den Fixierstellen wird ein zuvor eingebrachter Klebstoff verpresst und bildet eine durchgehende Klebefläche, welche die beiden Bauteile in einem Verklebebereich dicht miteinander verklebt. Dieser Verklebebereich erstreckt sich zumindest zwischen den beiden Fixierstellen, kann aber auch seitlich darüber hinaus reichen und sich z.B. entlang des gesamten Fügeflansches erstrecken. Der Verklebebereich kann sich z.B. im Wesentlichen parallel zur Bauteilkante erstrecken. Der Verklebebereich reicht vorzugsweise nicht bis an die Bauteilkante heran, sondern ist - wie auch die Fixierstellen - gegenüber der Bauteilkante nach innen in den Überlappbereich der Bauteile zurückversetzt.
Die Fixierstellen bezeichnen Stellen, an denen die Bauteile aneinander fixiert und miteinander verspannt sind. Das Fixieren der Bauteile kann z.B. durch eine Verschraubung oder Vernietung erfolgen. Besonders bevorzugt werden die beiden Bauteile an den Fixierstellen durch eine Punktschweißung verbunden. Die Punktschweißverbindung kann vorzugsweise als herkömmliche Widerstandspunktschweißverbindung ausgebildet sein. Das Widerstandspunktschweißen ist aufgrund der beidseitigen Krafteinwirkung besonders geeignet, Bauteilungenauigkeiten beim Fügen auszugleichen und die Bauteile an den Fixierstellen zusammenzupressen. Zudem sind insbesondere an Karosseriebauteilen üblicherweise eine Vielzahl an Widerstandspunkten vorgesehen. Vorteilhafter Weise können einige dieser Punkte als Fixierstellen dienen, während weitere Widerstandspunkte durch die Laserkehlnaht ersetzt werden können. Das Widerstandpunktschweißen ist als etabliertes Verfahren im Automobilbau günstig und prozesssicher realisierbar.
Die an den Fixierstellen ausgebildeten Fügeverbindungen können als reine Geopunkte konzipiert sein, d.h. sie können zur geometrischen Fixierung der Bauteile zueinander dienen, jedoch alleine nicht zur Realisierung einer hinreichenden Festigkeit ausreichen. Die Lasernaht am Federelementabschnitt ist eine Ausschweißnaht, mittels der eine hinreichend hohe Festigkeit des Bauteilverbundes bewirkt wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorsprung durch den Flanschabschnitt gebildet, d.h. der Flanschabschnitt selbst ist schräg angestellt, so dass die Bauteilkante des Flanschabschnittes gegenüber dem angrenzenden Bauteilabschnitt in Richtung auf das zweite Bauteil vorsteht. Werden die Bauteile an den Fixierpunkten verspannt, so wird der bereits vorher auf dem zweiten Bauteil aufliegende schräg gestellte Kantenabschnitt stärker verspannt und der Kontakt zum darunter liegenden Bauteil ist sichergestellt. Der Flanschabschnitt kann z.B. rampenförmig in Richtung auf das zweite Bauteil verlaufen. Ein derartiger Flanschabschnitt kann z.B. durch einen Tiefzieh- oder Prägeprozess ausgebildet werden und z.B. bereits bei der Herstellung des ersten Bauteils in einem Umformschritt mit realisiert werden. Vorzugsweise endet der als Vorsprung ausgebildete Flanschabschnitt vor dem Verklebebereich. Der als Vorsprung ausgebildete Flanschabschnitt kann sich nur wenige Millimeter, z.B. weniger als 10 mm, weit von der Bauteilkante in das Bauteilinnere erstrecken.
Zur Erzeugung eines definierten Nullspalts hat es sich hierbei als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Bauteilkante in einem mittleren Bereich des Flanschabschnittes am weitesten vorsteht. Dies bewirkt, dass der Kantenabschnitt zunächst im mittleren Kantenbereich auf dem zweiten Bauteil aufsetzt. Beim Verspannen der Bauteile an den Fixierstellen wird auch die restliche vorstehende Kante auf das Bauteil gedrückt. Hierbei lässt sich eine besonders gleichmäßige Auflage über die gesamte schräggestellte Kante realisieren.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der mindestens eine Vorsprung in dem ersten oder in dem zweiten Bauteil ausgebildet ist und so angeordnet ist, dass der Vorsprung in Zusammenbaulage der beiden Bauteile zumindest mit seiner maximalen Erhebung weiter von der zu verschweißenden Bauteilkante beabstandet ist als die Fixierstellen. Mit andere Worten gesagt sind die Fixierstellen näher an der Bauteilkante angeordnet als die höchste Erhebung des Vorsprungs. Hierdurch wird erreicht, dass beim Zusammenpressen der Bauteile an den Fixierstellen das Oberblech bzw. erste Bauteil mit seiner Bauteilkante auf das Unterblech bzw. zweite Bauteil verkippt wird, wodurch wiederum der an die zu verschweißende Bauteilkante angrenzende Flanschabschnitt in einem schrägen Winkel zu dem zweiten Bauteil angeordnet wird und die Bauteilkante gleichzeitig mit definiertem Nullspalt auf dieses gepresst wird.
Zur besonders zuverlässigen Erzeugung eines technischen Nullspaltes auch über große zu verschweißende Kantenlängen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Vorsprung in der Draufsicht eine langgestreckte Form aufweist, und der Vorsprung im Längsprofil seine maximale Erhebung in einem mittleren Bereich aufweist. Das Längsprofil kann z.B. bogenförmig oder beidseitig rampenförmig ausgebildet sein. Der Vorsprung ist vorzugsweise so angeordnet, dass seine Längserstreckung im Wesentlichen in Längsrichtung der Bauteilkante verläuft. Beispielsweise kann der Vorsprung parallel zur zu verschweißenden Bauteilkante ausgebildet sein. Durch die Überhöhung des Vorsprungs im mittleren Bereich kann auch bei großen Kantenlängen sichergestellt sein, dass die zu verschweißende Bauteilkante über die gesamte Länge anliegt.
Der Vorsprung ist vorzugsweise auf Höhe der Laserschweißnaht ausgebildet, d.h. seitlich versetzt neben dem Abschnitt der Bauteilkante, an der die Laserschweißnaht ausgebildet ist bzw. wird. Mit Blick von der Bauteilkante auf den Überlappbereich ist der Vorsprung vorzugsweise hinter der Schweißnaht angeordnet. Die Fixierstellen sind aus dieser Richtung betrachtet ebenfalls hinter, aber zusätzlich noch seitlich versetzt zur Laserschweißnaht, nämlich nach rechts und links versetzt, angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Vorsprung im Querschnitt eine rampenförmig zur Bauteilkante abfallende Form auf. Diese Formgebung begünstigt das voranstehend beschriebene Kippen des oberen Bauteils beim Zusammenpressen der Bauteile an den Fixierstellen.
Für den Kippvorgang vorteilhaft kann es auch sein, wenn der Vorsprung in der Draufsicht eine sichelförmige, mit den Enden zur Bauteilkante weisende Form aufweist. Dies ist insbesondere in Kombination mit einem mittig überhöhten Längsprofil des Vorsprungs gegeben.
Für das Anpressverhalten an der Bauteilkante kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn sich der Vorsprung über eine Länge erstreckt, die mindestens der Länge der Laserschweißnaht entspricht oder aber länger ist als diese.
Zur Unterstützung der Kippfuktion des voranstehend beschriebenen Vorsprungs kann in einer Ausgestaltung benachbart zu oder an den Fixierstellen jeweils ein weiterer Vorsprung vorgesehen sein, der im Querschnitt eine rampenförmig zur Bauteilkante abfallende Form aufweist. Die weiteren Vorsprünge können z.B. gegenüber der Bauteilkante hinter die Fixierstellen zurückversetzt und gegenüber der auszubildenden Laserschweißnaht von den Fixierstellen nach außen versetzt angeordnet sein.
Die Vorsprünge können auf einfache Art und Weise und ohne Zusatzaufwand direkt bei der Bauteilherstellung mit erzeugt werden, z.B. bei einem Blechbauteil durch Tiefziehen oder als Einprägung im Presswerk oder beim Gießen eines Gussbauteils. Die notwendigen Genauigkeiten beim Überstand sind dabei problemlos abbildbar.
Zusätzlich zu dem voranstehend beschriebenen Vorsprung, der eine Kippbewegung des ersten Bauteils bewirkt, kann in einer Ausgestaltung am ersten Bauteil zusätzlich ein schräg angestellter Flanschabschnitt vorgesehen sein, wie er zu der ersten Ausgestaltung beschrieben wurde. Dieser ist gegenüber dem angrenzenden ersten Bauteil schräg angestellt, so dass die Bauteilkante des Flanschabschnittes in Richtung auf das zweite Bauteil vorsteht.
Um die Entgasung während des Ausbildens der Laserschweißnaht zu verbessern kann zusätzlich in einer Ausgestaltung rechts und links neben der Laserschweißnaht jeweils eine Sicke ausgebildet sein, die einen Entgasungshohlraum zwischen den Bauteilen formt.
Aufgrund der voranstehend beschriebenen integrierten Entgasungsmöglichkeiten eignet sich die Bauteilanordnung insbesondere zum Verbinden von Bauteilen, die mit einer Beschichtung versehen sind. In einer Ausgestaltung kann daher das erste Bauteil oder das zweite Bauteil oder es können sowohl das erste als auch das zweite Bauteil mit einer Beschichtung versehen sein, wie z.B. einer Antikorrosionsbeschichtung. Als Bauteile können sowohl Blechbauteile als auch Gussbauteile verwendet werden. Die Begriffe Oberblech und Unterblech sind so zu verstehen, dass sie lediglich die Anordnung der Bauteile zueinander kennzeichnen. Als Oberblech wird hierbei das dem Laserstrahl zugewandte Bauteil bezeichnet, als Unterblech entsprechend das dem Laserstrahl abgewandte Bauteil.
Als Materialien eignen sich alle laserschweißbaren Materialien, wie z.B. Stahl- oder Aluminiumwerkstoffe. Bei den Bauteilen kann es sich z.B. um Karosseriebauteile oder Karosserieanbauteile, wie z.B. Türen oder Klappen, handeln. Es ist möglich Ausschweißpunkte, die bislang durch Widerstandsschweißpunkte gebildet werden, durch Remote-Laserstrahlschweißnähte zu ersetzen. Bereits jetzt werden die Geopunkte im Karosseriebau als Widerstandspunkte geheftet, so dass diese als Fixierstellen genutzt werden können und das Verfahren mit nur geringen Änderungen an den Bauteilen in bestehende Verfahrensabläufe integriert werden kann.
Das Laserstrahlschweißen ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt. Aufgrund des mit dem Verfahren erzeugten definierten technischen Nullspalts und der Möglichkeit, definierte Entgasungsmöglichkeiten vorzusehen, wird vorzugsweise das Remote-Laserstrahlschweißen eingesetzt.
Die voranstehend beschriebene Lösung bietet die Möglichkeit eine dichte Bauteilanordnung unter Verwendung eines Laserschweißverfahrens herzustellen, die gleichzeitig nur einen geringen Bauraumbedarf aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

1 bis 6 schematische Darstellungen von beispielhaften Bauteilverbunden in der Draufsicht, und
1A bis 6A sowie 1B bis 6B schematische Darstellungen der Bauteile aus den 1 bis 6 vor dem Zusammenbau zum jeweiligen beispielhaften Bauteilverbund in einer Vorderansicht bzw. Seitenansicht.

Die in den 1 bis 6 gezeigten Bauteilverbunde 1A bis 1F beinhalten jeweils ein erstes Bauteil bzw. Oberblech 10 sowie ein zweites Bauteil bzw. Unterblech 20, die in einer Überlappanordnung angeordnet sind.
Zur Herstellung der Bauteilverbunde 1A bis 1F werden die Bauteile 10, 20 lagerichtig zueinander positioniert, wobei in einem Verklebebereich 30 ein Klebstoff zwischen den Bauteilen angeordnet wird. Die Bauteile werden zunächst an den Fixierstellen 40 kraftschlüssig zusammengepresst und aneinander fixiert, vorzugsweise durch Widerstandschweißpunkte. Anschließend wird eine Laserschweißnaht 50 ausgebildet, die als Kehlnaht entlang einer Bauteilkante 11, 11A, 11B des ersten Bauteils 10 verläuft und dieses mit dem zweiten Bauteil 20 verbindet. Durch das Aneinanderpressen und Fixieren werden die Bauteile zudem im Verklebebereich 30 miteinander verklebt. Der Verklebebereich 30 erstreckt sich zumindest zwischen den Fixierpunkten 40 und vorzugsweise über die gesamte Länge des Überlappbereichs. Der Klebebereich 30 verläuft im Wesentlichen parallel zu der Bauteilkante 11, 11A, 11B, aber - ebenso wie die Fixierpunkte 40 - von der Bauteilkante nach innen versetzt.
Zur Erzeugung der Lasernaht 50 wird ein technischer Nullspalt zwischen den Bauteilen 10, 20 gefordert. Um diesen ohne weitere Spanntechnik zu realisieren, ist bei dem Ausführungsbeispiel von 1 ein an die Bauteilkante 11A angrenzender Flanschabschnitt 12A schräg in Richtung auf das untere Bauteil 20 angestellt und steht gegenüber dem restlichen ersten Bauteil 10 vor. Dies ist in den 1A und 1B zu erkennen, in denen die beiden Bauteile vor dem Zusammenbau zur Bauteilanordnung dargestellt sind. Vorzugsweise steht die Bauteilkante 11A in einem mittleren Bereich am weitesten in Richtung auf das zweite Bauteil 20 vor und fällt zu beiden Seiten wieder in Richtung und bis auf das Niveau des ersten Bauteils zurück.
Werden die beiden Bauteile 10, 20 nun in Zusammenbaulage zusammengebracht, so setzt die vorstehende Bauteilkante 11A auf dem darunter befindlichen zweiten Bauteil 20 auf. Durch das Zusammenpressen und Fixieren an den Fixierpunkten 40 wird der Druck noch verstärkt. Der erhöhte Anpressdruck im Bereich der Bauteilkante 11A garantiert einen technischen Nullspalt. Die Bauteilkante 11A kann dabei teilweise zurückgebogen werden. Indem der Flanschabschnitt 12A schräg angestellt ist, wird zudem ein Entgasungshohlraum geschaffen. Hierbei kann bereits ein Überstand im Millimeterbereich genügen um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Der schräg angestellte Flansch 12A kann sehr schmal ausgebildet sein und von der Bauteilkante 11 A nur wenige Millimeter weit ins Bauteilinnere ragen. Der Verklebebereich 30 ist in dieser Ausgestaltung von der Bauteilkante 11A betrachtet hinter dem Flanschabschnitt 12A angeordnet. Es ergibt sich eine dichte Bauteilanordnung, die nur einen geringen Bauraum erfordert.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dieses unterscheidet sich von der Ausgestaltung von 1 dadurch, dass der Flanschabschnitt 12B mit der Bauteilkante 11B nicht nur in Richtung auf das zweite Bauteil 20 umgeformt ist und vorsteht, sondern dass der Flanschabschnitt 12B zunächst nach oben (vom zweiten Bauteil 20 weg) und erst dann schräg angestellt auf das zweite Bauteil 20 zu verläuft. Dies ist in 2A und 2B zu erkennen. Derart umgeformt bildet der Flanschabschnitt 12B ein Federelement, das beim Aufsetzen auf das zweite Bauteil 20 elastisch zurückfedern kann. Die zu verschweißende Bauteilkante 11B steht vorzugsweise gleichmäßig gegenüber dem zweiten Bauteil 20 vor. Der Kontakt zwischen Bauteilkante 11 B und zweitem Bauteil 20 wird durch das Federelement sichergestellt. Der vergrößerte Hohlraum zwischen den Bauteilen verbessert eine Entgasung während des Laserschweißprozesses. Zusätzlich sind in dem ersten Bauteil 10 noch zwei, seitlich an die zu verschweißende Bauteilkante angrenzende Entgasungsöffnungen 13 vorgesehen, durch die Gas aus dem Hohlraum zwischen den Bauteilen gezielt entweichen kann.
Die 3 bis 6 zeigen Ausgestaltungen, die einen anderen, aber gleichwirkenden Ansatz wählen. Bei diesen Ausgestaltungen ist in dem ersten Bauteil 10 ein Vorsprung 14 ausgebildet, der in Richtung auf das zweite Bauteil 20 vorsteht und mit Bezug auf die Bauteilkante 11 hinter den Fixierstellen 40 angeordnet ist. Werden nun die Bauteile 10, 20 in Zusammenbaulage aufeinander aufgesetzt und an den Fixierstellen 40 aneinander gepresst, so kippt das Oberblech 10 mit seiner Kante 11 in Richtung auf das zweite Bauteil 20 und kommt in Anlage mit diesem. Hierdurch wird der an die gekippte Bauteilkante 11 angrenzende Flanschabschnitt 12 schräg angestellt, wodurch der erwähnte Entgasungshohlraum geschaffen und gleichzeitig ein technischer Nullspalt an der Bauteilkante erzeugt wird.
In 3 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem der Vorsprung 14 in der Draufsicht eine langgestreckte sichelförmige Form aufweist. Die Enden des Vorsprungs 14 weisen zur Bauteilkante, zwischen den Enden verläuft der Vorsprung 14 sichelförmig von der Bauteilkante 11 weg und wieder auf diese zu. Im Längsschnitt betrachtet steht der Vorsprung 14 im mittleren Bereich am weitesten vor und fällt zu den Enden hin rampenförmig ab, siehe 3A. 3B zeigt den Querschnitt des Vorsprungs 14, der in Richtung auf die Bauteilkante 11 rampenförmig ausgebildet ist und flach ausläuft.
4 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform. Der Vorsprung 14A ist wiederum (von der Bauteilkante 11 aus betrachtet) hinter den Fixierstellen 40 angeordnet und hat in der Draufsicht eine langgestreckte gerade Form. Im Längsschnitt ist er bogenförmig ausgebildet, wobei der Vorsprung 14A die größte Höhe im mittleren Bereich aufweist. Weiterhin sind an den Fixierstellen 40 im ersten Bauteil zwei weitere Vorsprünge 15A vorgesehen, die in Richtung auf das zweite Bauteil 20 vorstehen. Die weiteren Vorsprünge 15A sind in ihrer Gesamthöhe flacher ausgebildet als der mittlere Vorsprung 14A. Die Vorsprünge 15A sind rampenförmig ausgebildet und bilden je eine zur Bauteilkante 11 abfallende Rampe.
Bei der Ausgestaltung gemäß 5, 5A und 5B ist der schräg angestellte Flanschabschnitt 12A aus 1 mit drei hinter den Fixierstellen angeordneten Vorsprüngen 14B und 15B kombiniert. Der Vorsprung 14 B ist in der Draufsicht als langgestreckter gerader Körper ausgebildet, der im wesentlichen parallel zur Bauteilkante 11 angeordnet ist. Im Längsschnitt betrachtet, steht der Vorsprung 14B im mittleren Bereich am weitesten gegenüber dem restlichen ersten Bauteil 10 vor und seine Höhe nimmt zu den Seiten rampenförmig ab. Benachbart zu den Fixierstellen 40 sind zwei weitere Vorsprünge 15B angeordnet, die jeweils als auf die Bauteilkante abfallende Rampen ausgebildet sind. Die Vorsprünge 15B sind mit Bezug auf die Schweißnaht 50 bzw. Bauteilkante 11 hinter die Fixierstellen 40 zurückversetzt.
6 zeigt eine Ausgestaltung bei der ein Vorsprung 14C vorgesehen ist, der zwischen sich als in der Draufsicht gerader Körper zwischen den Fixierstellen 40 erstreckt und bis über diese hinausragt. Der Vorsprung 14C ist im Querschnitt betrachtet rampenförmig ausgebildet, wobei seine größte Höhe mit Bezug auf die Bauteilkante 11 hinter den Fixierstellen 40 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung auch in dem Verklebebereich 30 abgeordnet. Zur Verbesserung der Entgasung ist an der Bauteilkante 11 rechts und links seitlich neben der Lasernaht 50 jeweils eine Sicke 16 angeordnet, durch die eine Entgasungsmöglichkeit quer zur Bauteilkante geschaffen wird.
Die in den 3 bis 6 gezeigten Vorsprünge 14, 14A, 14B, 14C,15A und 15B können anstelle im ersten Bauteil (10) auch im zweiten Bauteil (20) ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1A - 1F: Bauteilverbund
10: Bauteil
11, 11A, 11B: Bauteilkante
12, 12A, 12B: Flanschabschnitt
13: Entgasungsöffnung
14, 14A, 14B, 14C: Vorsprung
15A, 15B: Vorsprung
16: Sicke
20: Bauteil
30: Verklebebereich
40: Fixierstellen
50: Laserschweißnaht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018128402 [0006]

Claims

Bauteilanordnung mit : einem ersten Bauteil (10) und einem zweiten Bauteil (20), die in einer Überlappanordnung angeordnet und mittels einer Laserkehlnaht (50) und an zwei seitlich versetzt zur Laserkehlnaht angeordneten Fixierstellen (40) verbunden sind, wobei an einem der Bauteile (10, 20) mindestens ein Vorsprung (12, 14) vorgesehen ist, der in Richtung auf das andere Bauteil vorsteht und der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass bei lagerichtiger Positionierung der Bauteile (10, 20) zueinander und durch Zusammenpressen an den Fixierstellen ein Flanschabschnitt (12, 12A, 12B) des ersten Bauteils (10) im Bereich der auszubildenden Laserkehlnaht schräg angestellt mit der Bauteilkante (11, 11A, 11B) auf das zweite Bauteil (20) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierstellen (40) gegenüber der Laserkehlnaht (50) in den Überlappbereich zurückversetzt angeordnet sind, und zumindest zwischen den Fixierstellen (40) ein durchgehender Verklebebereich (30) ausgebildet ist, in welchem das erste und zweite Bauteil miteinander verklebt sind.
Bauteilanordnung nach Patentanspruch 1, bei der das erste und das zweite Bauteil an den Fixierstellen (40) jeweils durch eine Widerstandspunktschweißung miteinander verbunden sind.
Bauteilanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, bei der der Vorsprung durch den Flanschabschnitt (12A, 12B) gebildet wird, und der Flanschabschnitt gegenüber dem umgebenden ersten Bauteil (10) schräg angestellt ist, so dass die Bauteilkante (11A, 11B) des Flanschabschnittes (12A, 12B) in Richtung auf das zweite Bauteil (20) vorsteht.
Bauteilanordnung nach Patentanspruch 3, wobei die Bauteilkante (11A) in einem mittleren Bereich des Flanschabschnittes (12A) am weitesten vorsteht.
Bauteilanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, bei der der mindestens eine Vorsprung (14, 14A, 14B, 14C) in dem ersten Bauteil (10) oder in dem zweiten Bauteil (20) ausgebildet ist und so angeordnet ist, dass der Vorsprung in Zusammenbaulage der beiden Bauteile (10, 20) zumindest mit seiner maximalen Erhebung weiter von der zu verschweißenden Bauteilkante (11) beabstandet ist als die Fixierstellen (40).
Bauteilanordnung nach Patentanspruch 5, bei der der Vorsprung (14, 14A, 14B) in der Draufsicht eine langgestreckte Form aufweist, und der Vorsprung im Längsprofil seine maximale Erhebung in einem mittleren Bereich aufweist.
Bauteilanordnung nach Patentanspruch 5 oder 6, bei der der Vorsprung (14, 14B) im Querschnitt eine rampenförmig zur Bauteilkante (11) abfallende Form aufweist.
Bauteilanordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, bei der der Vorsprung (14)in der Draufsicht eine sichelförmige, mit den Enden zur Bauteilkante (11) weisende Form aufweist.
Bauteilanordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, bei der sich der Vorsprung (14, 14A, 14C) über eine Länge erstreckt, die mindestens der Länge der Laserschweißnaht (50) entspricht.
Bauteilanordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 9, bei der benachbart zu oder an den Fixierstellen (40) jeweils ein weiterer Vorsprung (15A, 15B) vorgesehen ist, der im Querschnitt eine rampenförmig zur Bauteilkante abfallende Form aufweist.
Bauteilanordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 10, bei der zusätzlich ein Flanschabschnitt (12A) gegenüber dem angrenzenden ersten Bauteil (10) schräg angestellt ist, so dass die Bauteilkante (11) des Flanschabschnittes (12A) in Richtung auf das zweite Bauteil (20) vorsteht.
Bauteilanordnung nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei der rechts und links neben der Laserschweißnaht (50) jeweils eine Sicke (16) an der Bauteilkante (11) ausgebildet ist, die einen Entgasungshohlraum zwischen den Bauteilen formt.
Verfahren zur Herstellung einer Bauteilanordnung nach einem der vorangehenden Patentansprüche mit den Schritten: Lagerichtiges Positionieren eines ersten Bauteils (10) und eines zweiten Bauteils (20) in einer Überlappanordnung, Zusammenpressen und Fixieren der beiden Bauteile (10, 20) an mindestens zwei Fixierstellen (40), wobei ein zwischen den Bauteilen angeordneter Klebstoff die Bauteile in einem sich zwischen den Fixierstellen (40) erstreckenden durchgängigen Verklebebereich (30) miteinander verklebt und wobei an einem der Bauteile (10, 20) ein Vorsprung (12A, 12B, 14, 14A, 14B, 14C) vorgesehen ist, der in Richtung auf das andere Bauteil vorsteht und der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass durch das Zusammenpressen an den Fixierstellen (40) ein Flanschabschnitt (12, 12A, 12B) des ersten Bauteils (10) schräg angestellt mit einer Bauteilkante (11, 11A, 11B) auf das zweite Bauteil (20) gedrückt wird, Ausbilden einer Laserkehlnaht (50) zwischen der Bauteilkante (11, 11A, 11B) des ersten Bauteils (10) und dem zweiten Bauteil (20).