DE69001347T2 - Verfahren zum verbinden von zwei bauteilen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile.
• Ein solches Verfahren ist beispielsweise beschrieben in dem Dokument EP-A-0 155 619, das als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird.
• Bei der Herstellung zahlreicher Gegenstände, wobei hier nur Haushaltsgeräte und Kraftfahrzeuge genannt werden, müssen zwei Bauteile, die in ebener Weise in einem Bereich des Fügepunktes aneinanderliegen, miteinander verbunden werden. Beispielsweise soll eine Schelle an einer Kraftfahrzeugkarosserie befestigt werden, oder eine Lagerbuchse an einer Waschmaschinenwandung oder dergleichen. In solchen Fällen bedient man sich meistens des sogenannten Buckelschweißens, aber auch Vernieten oder Verschrauben sind üblich.
• Im Vergleich mit den anderen Techniken hat das Buckelschweißen den Vorteil, daß die Bauteile fluiddicht bleiben, was in vielen Fällen erwünscht oder sogar notwendig ist. Es hat jedoch den Nachteil, daß bei oberflächenbeschichteten Teilen je nach dem Beschichtungstyp entweder das Schweißen ohne Vorbehandlung gar nicht möglich ist, oder insbesondere im Falle galvanisierter Stahlteile die Zinkbeschichtung in dem Bereich der Schweißstelle beschädigt wird.
• Die US-A-3,828,517 offenbart ein Verfahren zum Verbinden eines relativ dünnen ersten Bauteils mit einem relativ dicken zweiten Bauteil, bei welchem Verfahren in ersten getrennten Arbeitsgängen das dünne Bauteil gelocht wird und, falls erforderlich, mit einer Abphasung versehen wird, das dicke Bauteil einer Extrusionsbearbeitung so unterworfen wird, daß ein in das Loch passender Niet integral angeformt wird, und schließlich beim eigentlichen Verbinden der Niet in das Loch gesteckt und auf der dem dicken Bauteil abgewandten Seite des dünnen Bauteils zum Nietkopf geformt wird. Wenn bei der Verbindung zweier Komponenten unterschiedlicher Dicke gewünscht wird, die Vertiefung nicht in dem dicken Bauteil sondern in dem dünnen Bauteil vorzusehen, beispielsweise aus ästhetischen Gründen, kann dieses bekannte Verfahren nicht angewandt werden, da nicht genug Material für die Bildung des Nietkopfes durchgesetzt werden kann.
• Dies trifft auch zu auf das Verfahren, bei dem eine Vorrichtung gemäß der Druckschrift EP-A-0 155,619 verwendet wird.
• Die Deutsche Patentschrift 918 090 offenbart ein Verbindungsverfahren zweier Werkstücke, bei dem ein äußeres Positioniermittel vorgesehen ist, um die Werkstücke zu halten, von denen eines plastisch in ein sich verjüngendes Loch des anderen deformiert wird. Das zu deformierende Material muß von der Außenseite des Werkstückes in Richtung des anderen Werkstückes überführt werden, mit dem Ergebnis, daß extrem hohe Verformungskräfte erforderlich sind.
• Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für das Verbinden von Werkstücken zu schaffen, bei denen die Nachteile des Standes der Technik, wie oben erwähnt, überwunden werden.
• Kurz gesagt, umfaßt das Verfahren gemäß der Erfindung eine Verbindung eines ersten dickeren Werkstückes und eines zweiten dünneren Werkstückes. Das erste Werkstück hat ein abgestuftes Loch mit dem kleineren Querschnitt nahe dem zweiten Werkstück. Ein Support erstreckt sich in den größeren Querschnitt des Loches, jedoch nur bis zu einer Tiefe, daß die Abstufung frei bleibt. Mittels eines Stempels, der mittels eines einzigen Pressenhubes bewegt wird, wird Material des zweiten Werkstücks gegenüber dem Loch in den kleineren Lochquerschnitt tiefgezogen, um so einen topfförmigen Vorsprung ohne Schnitte zu bilden. Der Topfboden trifft bei weiterer Stempelverlagerung auf den Support und wird seitlich extrudiert, so daß er formschlüssig hinter die Lochstufe greift.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform, die in der Zeichnung dargestellt ist.
• Die linke Seite der Zeichnung zeigt im Schnitt, die Werkstücke und Verformungsmittel vor dem Verbindungsschritt, während der rechte Teil der Zeichnung die Teile zeigt, nachdem die Presse ihr Hubende erreicht hat.
• Das erste Werkstück oder Komponente 10 ist mit einer abgestuften Bohrung 12 versehen, dessen kleinere Mündung dem zweiten Werkstück oder der Komponente 14 zugekehrt ist. Die Deformation erfolgt mittels zweier Preßstempel. Der bodenseitige Preßstempel oder Support 16 umfaßt eine Auflageplatte 18 mit einem vorstehenden Zentrierkopf 20, dessen Querschnitt komplementär ist zu dem größeren Querschnitt der Bohrung 12 (es sollte festgehalten werden, daß der Begriff "Bohrung" alle vorstellbaren Querschnittsformen umfassen soll, d.h. nicht nur zylindrisch abgebohrte Löcher, sondern auch dreieckige, hexagonale, rechteckige Löcher und so weiter). Auf diese Weise wird die erste Komponente relativ zu dem oberen Werkzeug 22 positioniert, das aus einem Stempel 26 mit einem Kragen 24 besteht. Der Kragen begrenzt die Eindringtiefe des Stempels, wie man in der rechten Hälfte der Figur erkennt. Der Querschnitt des Stempels 26 ist so bemessen, daß die zweite Komponente nicht eingeschnitten wird, aber hinreichend Material durchgesetzt wird, daß bei Erreichen der Eindringtiefe durchgesetztes Material seitlich hinter die Bohrungsschulter fließt und eine formschlüssige feste Verbindung resultiert. Der Zentrierkopf 20 ist in Axialrichtung so dimensioniert, daß bei Erreichen der Eindringtiefe des Stempels ein minimaler Abstand verbleibt zwischen einem gewölbten Vorsprung 28 des Zentrierkopfes und der Endfläche 30 des Stempels, so daß die Fügestelle fluiddicht wird. Die fertiggestellte Fügung hat auf jeder Seite eine Einsenkung regelmäßiger Form, die beispielsweise aufgefüllt und überlackiert werden kann.
• Es ist festzuhalten, daß eine Mehrzahl von Verbindungen zwischen zwei Komponenten unter Verwendung von Mehrfachwerkzeugen mittels eines einzigen Pressenhubes erzeugt werden kann.

Claims (2)

1. Ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Werkstücks mit, in einem Fügebereich, einer ersten Dicke mit einem zweiten Werkstück, das in dem Fügebereich eine zweite Dicke besitzt, die kleiner ist als die erste Dicke, wobei das erste Werkstück mit einem Loch versehen ist mit einem ersten kleineren Querschnitt nahe dem zweiten Werkstück und einem zweiten größeren Querschnitt entfernt von den zweiten Werkstück, wobei die Abschnitte durch eine Stufe voneinander getrennt sind, welches Verfahren den Schritt umfaßt der Deformation von Material des zweiten Werkstückes in das Loch mittels eines Stempels, der von einem einzigen Pressenhub bewegt wird, und ohne durch das zweite Werkstück zu schneiden, wodurch das deformierte Material extrudiert wird für den Eingriff mit dem Loch, wobei das erste Werkstück mittels eines Supportgliedes positioniert wird mit einer Querschnittsform komplementär zu dem Querschnitt des zweiten Loches, und das sich in das Loch in einem Maße derart erstreckt, daß die Stufe freibleibt und das deformierte Material über die Stufe hinaus extrudiert wird.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem mindestens eines der Werkstücke eine 0berflächenbeschichtung aufweist.