DE4007161A1 - Verfahren zum verbinden zweier bauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei der Herstellung von Antriebsbauteilen oder Getriebe­ bauteilen ist es häufig erforderlich, plattenförmige Me­ tallbau- oder Blechelemente miteinander zu verbinden. Im Betrieb übertragen derartige Bauteile Kräfte und/oder Mo­ mente, die in eines der Bauelemente, aus dem dieses Bau­ teil besteht, eingeleitet und vom anderen abgegeben wer­ den. Die Verbindungsstelle dieser Bauelemente wird auf Druck und Zug beansprucht.

Es ist bekannt, zur Herstellung eines derartigen Bauteils die plattenförmigen Metallbau- oder Blechbauelemente zu verschweißen, wobei keine bündige Stoßverschweißung durch­ geführt wird. Die Bauelemente werden vielmehr mit Seiten­ flächenabschnitten gegeneinander, beispielsweise mittels einer Buckelverschweißung, verschweißt.

Diese Art der Verbindung von Bauelementen zu einem kräfte­ oder momenteübertragenden Bauteil führt zu einem ungünsti­ gen Kraftverlauf, da die zu übertragenden Kräfte nicht di­ rekt in der Wirklinie des einen Bauelementes auf das ande­ re übertragen werden. Durch die Art der Verschweißung ver­ laufen in den beiden Bauelementen, die zum Bauteil zusam­ mengefügt sind, die Wirkungslinien der Kräfte parallel und im Abstand zueinander. Wird auf diese Weise für eine An­ triebsverbindung eine Hebel-Segment-Verbindung herge­ stellt, so bewirkt dieser Versatz ein Ausweichen bei einem Überlasttest und damit eine Schwergängigkeit des Systems.

Eine Schweißung vorverzinkter Teile führt zu den bekannten Schwierigkeiten. Weiterhin können durch das Verschweißen geforderte Toleranzen nicht immer eingehalten werden.

Die Dickenabmessungen der plattenförmigen Metallbau- oder Blechbauelemente bringen ebenfalls bei der Verschweißung Probleme mit sich. Bei der Prüfung verschweißter Teile müssen häufig Tests vorgenommen werden, bei denen das Bau­ teil zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbindung zweier plattenförmiger Metallbau- oder Blechbauelemente zu einem Bauteil, mit dem in das eine Bauelement eingeleitete und vom anderen Bauelement abgege­ bene Kräfte und/oder Momente übertragen werden, zu schaf­ fen, mit dem eine einfache, sichere und leicht herzustel­ lende Verbindung dieser Bauelemente derart geschaffen wer­ den kann, daß eine Kraftübertragung in einer gemeinsamen Wirklinie der beiden Bauelemente erfolgt.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht ein Verfahren zur Verbindung zweier plattenförmiger Metallbau- oder Blech­ bauelemente zu einem Bauteil, mit dem eine einfache, si­ chere und leicht herzustellende Verbindung dieser Bauele­ mente derart geschaffen werden kann, daß eine Kraftüber­ tragung in einer gemeinsamen Wirklinie der beiden Bauele­ mente erfolgt.

Erfindungsgemäß werden in den Bauelementen komplementäre Verbindungsabschnitte ausgebildet und diese formschlüssig ineinandergefügt und zumindest eines der Bauelemente wird längs wenigstens eines Teiles der gebildeten Stoßfuge kalt verformt, preßgeschweißt, gedrückt oder verstemmt.

Das formschlüssige Ineinandergreifen komplementärer Ver­ bindungselemente der Bauelemente ermöglicht ein derartiges Zusammenfügen, daß die Kraftübertragung in einer gemeinsa­ men Wirklinie oder Wirkebene erfolgt. Durch das Kaltver­ formen, Pressen, Drücken oder Verstemmen der Bauteile an der Stoßfuge wird die formschlüssige komplementäre Verbin­ dung derart kaltverschweißt, daß auch bei erheblichen Be­ anspruchungen ein Aufspringen dieser Verbindungsstelle durch Kraftschluß sicher verhindert wird.

Es werden somit eine bessere Überlastbeständigkeit bzw. geringere Materialdicken erzielt. Dies führt zu einer Gewichts- und Kostenreduktion der aus den verbundenen Bauelementen hergestellten Bauteile. Das Schweißen mit den damit verbundenen Toleranz- und Qualitätsproblemen insbe­ sondere bei beschichtetem Material entfällt und die Ver­ bindung schlecht schweißender Materialien wird ermöglicht.

Da bei der Kraft- und/oder Momentenübertragung keinerlei Kippmomente entstehen, werden mit dem hergestellten Bau­ teil in Verbindung stehende Bauteile wie Lagerstütznasen und dergleichen ebenfalls entlastet und damit der gesamte Drehmomentverlauf bzw. Wirkungsgrad verbessert.

Da in den Bauelementen komplementäre Verbindungsabschnitte ausgebildet und diese formschlüssig ineinandergefügt wer­ den, ist die genaue Positionierung der zu verbindenden Bauelemente wie bei einem Puzzlespiel eindeutig vorbe­ stimmt. Ein Zusammenbau von nicht zusammengehörigen Ein­ zelteilen wird somit in sicherer Weise ausgeschaltet.

Ein besonders einfaches Verfahren wird dadurch geschaffen, daß in den Bauteilen formschlüssig ineinandergreifende konvexe und/oder konkave Verbindungsabschnitte ausgebildet werden. Durch eine Kaltverschweißung bzw. -verstemmung an den Stoßfugen dieser Verbindungsabschnitte ergeben sich sehr günstige Verhältnisse für die Aufnahme von an diesen Verbindungsabschnitten auftretenden Zug- und Druckbela­ stungen.

Mit besonderem Vorteil werden beide Bauelemente längs der gebildeten Stoßfuge verstemmt.

Besonders vorteilhaft dabei ist es, nicht nur längs der Stoßfuge in den Flächen der Bauelemente zu verstemmen, sondern auch an der Stoßfuge zu verstemmen, die sich senk­ recht zu den Flächen der Bauelemente erstreckt.

Eine besonders vorteilhafte Gestaltung wird dadurch er­ zielt, daß an oder in einem Bauelement zumindest ein schwalbenschwanzförmiger Kopf und an oder in dem anderen Bauelement zumindest eine komplementäre schwalbenschwanz­ förmige Aussparung ausgebildet werden.

Eine besonders günstige Verteilung der an der Verbindungs­ stelle auftretenden Zug- und Druckspannungen wird dadurch erreicht, daß an dem einen Bauelement zumindest neben ei­ nem schwalbenschwanzförmigen Kopf ein T-förmiger Ansatz und in dem anderen komplementäre Aussparungen ausgebildet werden.

Bei Antriebs- und Getriebelementen ist es häufig erforder­ lich, einen Hebel mit einem Segment am Rand dieses Segmen­ tes zu verbinden. Ein Beispiel hierfür ist die Hebel-Seg­ ment-Verbindung für einen Kreuzarm-Fensterheber. Mit be­ sonderem Vorteil wird in diesem Fall am Ende des Hebels zumindest ein schwalbenschwanzförmiger Kopf und am Randab­ schnitt des Segmentes zumindest eine komplementäre Ausspa­ rung ausgebildet. Nach dem Zusammenfügen werden längs der Stoßfuge im Hebel und im Segment Verstemmungen vorgenom­ men.

Eine besonders sichere Verbindung mit ausgezeichneten Ver­ hältnissen der Kraft- bzw. Momentenübertragung wird da­ durch erreicht, daß am Ende des Hebels neben mindestens einem schwalbenschwanzförmigen Kopf ein T-förmiger Ansatz und im Segment eine komplementäre Aussparung ausgebildet wird. Durch diese Ausbildung werden die zu übertragendenen Zug- und Druckbelastungen auf vergrößerte Flächenabschnit­ te übertragen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu­ sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Verbindung eines Hebels mit einem Segment,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine andere Aus­ führungsform einer Verbindung eines Hebels mit einem Segment,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III/III gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt an der Stelle IV gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist schematisch die Verbindung eines Segmentes 1 mit einem Hebel 2 dargestellt. Das Segment 1 kann bei­ spielsweise über ein Ritzel von einem Motor angetrieben werden und beim Antrieb dem Hebel 2 eine hin- und herge­ hende Schwenkbewegung erteilen. Ein derartiges Bauteil kann beispielsweise in der Antriebsverbindung eines Kraft­ fahrzeug-Scheibenhebers vorgesehen sein. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind am Ende des Hebels 2 ein schwalbenschwanzförmiger Kopf 3 und im Segment 1 ei­ ne zur Form des Kopfes 3 komplementäre schwalbenschwanz­ förmige Aussparung 4 ausgebildet.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeipiel ist schematisch eine zweite Aussparung 4 vorgesehen, die einen zweiten, am Hebel 2 ausgebildeten Kopf aufnehmen kann, der die gleiche Form aufweist wie der in Fig. 1 dargestellte Kopf 3.

Zwischen dem schwalbenschwanzförmigen Kopf 3 und der Aus­ sparung 4 wird beim formschlüssigen Zusammenfügen der Tei­ le eine Stoßfuge gebildet. Längs dieser Stoßfuge werden, wie schematisch bei 5 gezeigt, Verstemmungen vorgenommen, die durch Kaltpressen oder Kaltdrücken hervorgerufen wer­ den und ein Kaltverschweißen der miteinander verbundenen Teile bewirken, so daß diese formschlüssige Verbindung auch kraftschlüssig zusammengefügt ist. Bei 6 ist schema­ tisch eine Verstemmung angedeutet, die längs der Stoßfuge erfolgt, die sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Zeichenebene erstreckt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist der Hebel 2 neben dem schwalbenschwanzförmigen Kopf 3 einen T- förmigen Ansatz 7 auf. Es ist zu erkennen, daß durch die­ sen T-förmigen Ansatz 7 die Fläche erhöht wird, an der längs der Stoßfuge Druck- und Zugspannungen übertragen werden.

In den bei 6 dargestellten Bereichen werden durch ein Ver­ stemmen an den Stoßfugen verbesserte Abstützverhältnisse erzielt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verbinden zweier plattenförmiger Me­ tallbau- oder Blechbauelemente zu einem Bauteil, mit dem in das eine Bauelement eingeleitete und vom anderen abge­ gebene Kräfte und/oder Momente übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bauelementen (1, 2) komplementäre Verbindungs­ abschnitte (3, 4) ausgebildet und diese formschlüssig in­ einandergefügt werden und zumindest eines der Bauelemente (1 bzw. 2) längs wenigstens eines Teiles (5) der gebilde­ ten Stoßfuge kaltverformt, preßgeschweißt, gedrückt oder verstemmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Bauelementen (1, 2) formschlüssig ineinandergreifende konvexe und/oder konkave Verbindungsabschnitte (3, 4) ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bauelemente (1, 2) längs der gebildeten Stoßfuge verstemmt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an oder in einem Bauelement (1 bzw. 2) zumindest ein schwalben­ schwanzförmiger Kopf (3 bzw. 4) und an oder in dem anderen Bauelement (2 bzw. 1) zumindest eine komplementäre schwal­ benschwanzförmige Aussparung (4 bzw. 3) ausgebildet wer­ den.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am einen Bauelement (2) zu­ mindest neben einem schwalbenschwanzförmigen Kopf (3) ein T-förmiger Ansatz (7) und im anderen Bauelement (1) kom­ plementäre Aussparungen (4) ausgebildet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 zum Verbinden eines Hebels mit einem Segment, vorzugsweise einem Scheibenheberseg­ ment, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Hebels (2) zumindest ein schwalbenschwanzförmiger Kopf (3) und an einem Randabschnitt des Segments (1) zu­ mindest eine komplementäre Aussparung (4) ausgebildet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Ende des Hebels (2) zu­ mindest neben einem schwalbenschwanzförmigen Kopf (3) ein T-förmiger Ansatz (7) und im Segment (1) eine komplementä­ re Aussparung (4) ausgebildet ist.