EP0936011A1 - Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen - Google Patents

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EP0936011A1
EP0936011A1 EP98124147A EP98124147A EP0936011A1 EP 0936011 A1 EP0936011 A1 EP 0936011A1 EP 98124147 A EP98124147 A EP 98124147A EP 98124147 A EP98124147 A EP 98124147A EP 0936011 A1 EP0936011 A1 EP 0936011A1
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Arno Jambor
Volker Prof. Dr. Thomas
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DaimlerChrysler AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/04—Casting in, on, or around objects which form part of the product for joining parts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12229—Intermediate article [e.g., blank, etc.]
    • Y10T428/12264—Intermediate article [e.g., blank, etc.] having outward flange, gripping means or interlocking feature

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting at least two components, in particular body components of motor vehicles, according to the in the preamble Art defined by claim 1.
  • DE-OS 1 811 010 describes a mutual method Connecting two metal parts known at which the metal parts on their abutting surfaces with each other opposite, expanding inwards Recesses are provided. Form these recesses in the case of joined metal parts, a coherent Cavity. To connect the two parts heated metal is introduced into this cavity, the shrinks on cooling and thus contracts the metal parts.
  • US Pat. No. 982,265 describes a method for binding a rod to a pipe, with metal in the pipe is poured and thus the rod with the tube is connected.
  • the object of the present invention is a method to connect two components to create which a simple, safe one, particularly in body construction and represents a suitable connection for series production.
  • this task is characterized by Features mentioned in claim 1 solved.
  • the core which has recently solidified, runs through the connecting part in the area around the undercut of the first component when it solidifies, that there is a tension with very high Forces results when the connecting part is completely solidified to an extremely stable connection between the first component and the connecting part leads.
  • connection part attaches to the connecting part, which ultimately the two components together in a simple manner get connected.
  • connection part Depending on the selected form of the Connection part thus creates a connection of the second component to the first component in any Way.
  • Figures 1 and 2 each show one as a longitudinal beam 1 formed first component in its entirety not shown vehicle body.
  • Side member 1 runs in the longitudinal direction of the vehicle body, e.g. on a roof side, and points on one Side surface an undercut 2, which in in this case as a known dovetail guide is trained.
  • undercut 2 can only be in a partial area the length of the longitudinal beam 1 may be provided, runs mostly for manufacturing reasons over its entire length.
  • a not shown Cast mold in which then liquid metal is cast to form a connecting part 3.
  • the mold can vary depending on the one used Casting process in a manner known per se as Sand, mold or die casting mold.
  • the connecting part 3 and the undercut 2 are designed or coordinated so that in the case of solidification, a core area that solidifies last 4 of the connecting part 3 in the undercut 2 located part of the connecting part 3 contracts, so that by the result arising voltages the connecting part 3 with the Component 1 firmly connects.
  • a second component 6 in this case a Cross member 6 of the vehicle body attached.
  • This can be established using proven connection methods, e.g. Screwing or welding is done.
  • welding of the cross member 6 to the connecting part 3 are far fewer and smaller weld seams required, than with a direct welding of the cross member 6 on the longitudinal beam 1, as is the case with the Technology is the case. This results in a lot less tension and a lot less Delay in both components 1 and 6.
  • the component 6 abuts in the cases shown Component 1 T-shaped. It can through the connecting part 3 Depending on requirements also components with any other angles are connected to each other, whereby the connecting part 3 can also be bent.
  • the second component 6 can be cylindrical, rectangular or of any other cross section. Of course then the area 5 of the connecting part 3 to the corresponding cross section of the second Component 6 adapted.
  • negative undercut 2 is a according to FIG. 2 Side member 1 with a so-called positive undercut 2 shown.
  • the connecting part 3 fits in both cases when casting to the corresponding one Undercut 2 and it results as already set out above by the last solidifying core area 4 a firm connection between component 1 and the connecting part 3.
  • a casting mold with which it is also conceivable two or more connecting parts 3 with one single cast can be cast onto a side member 1 can.
  • Several cross members 6 could then also be used in this way be attached to a side member 1.
  • the method described is known for all Casting process and alloys or materials feasible.
  • the type of attachment of the cross member 6 the connecting part 3 can vary depending on the material.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen, insbesondere Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen, weist das erste Bauteil an einer dem zweiten Bauteil zugewandten Seite eine Hinterschneidung (2) auf. Im Bereich der Hinterschneidung (2) wird ein Verbindungsteil (3) an das erste Bauteil (1) angegossen. Das Verbindungsteil wird so ausgelegt, daß das Verbindungsteil (3) bei seiner Erstarrung durch das Zusammenziehen eines zuletzt erstarrenden Kernbereichs (4) des Verbindungsteils (3) fest mit dem ersten Bauteil (1) verbunden wird. Anschließend wird das zweite Bauteil an dem Verbindungsteil angebracht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen, insbesondere Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Beim Karosseriebau von Kraftfahrzeugen werden gemäß einem aus der Praxis bekannten Stand der Technik zwei Bauteile, insbesondere T-förmig aneinanderstoßende Längs- und Querträger, durch Schweißen miteinander verbunden. Diese sehr gebräuchlichen Schweißverbindungen haben jedoch den Nachteil, daß dafür sehr große Schweißnähte notwendig sind und die beiden miteinander zu verbindenden Teile sich durch Wärmeeinwirkung extrem verziehen können, wodurch die Maßgenauigkeit der gesamten Karosseriestruktur, die durch das Verbinden mehrerer Bauteile miteinander entsteht, nicht auf ein hohes Niveau gebracht werden kann.
Aus der DE-OS 1 811 010 ist ein Verfahren zum gegenseitigen Verbinden von zwei Metallteilen bekannt, bei welchem die Metallteile an ihren Stoßflächen mit einander gegenüberliegenden, sich nach innen erweiternden Ausnehmungen versehen sind. Diese Ausnehmungen bilden bei zusammengefügten Metallteilen einen zusammenhängenden Hohlraum. Zur Verbindung der beiden Teile wird in diesen Hohlraum erwärmtes Metall eingebracht, das beim Erkalten schrumpft und somit die Metallteile zusammenzieht.
Das dort beschriebene Verfahren mag bei einfachen Bauteilen durchaus für eine Verbindung geeignet sein, im Karosseriebau kann es jedoch aufgrund der dort auftretenden komplizierten Strukturen nicht in geeigneter Weise eingesetzt werden.
Die US-PS 982,265 beschreibt ein Verfahren zum Anbinden einer Stange an ein Rohr, wobei in das Rohr Metall eingegossen wird und somit die Stange mit dem Rohr verbunden wird.
Des weiteren ist aus der US-PS 1,021,437 eine Verbindung für zwei Rohre bekannt, die durch das Eingießen von flüssigem Metall in den Verbindungsbereich der beiden T-förmig aneinanderstoßenden Rohre zustande kommt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile zu schaffen, welches insbesondere im Karosseriebau eine einfache, sichere und für die Serienfertigung geeignete Verbindung darstellt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch den zuletzt erstarrenden Kernbereich zieht sich das Verbindungsteil in dem Bereich um die Hinterschneidung des ersten Bauteiles beim Erstarren so zusammen, daß sich eine Spannwirkung mit sehr hohen Kräften ergibt, welche bei vollständig erstarrtem Verbindungsteil zu einer äußerst stabilen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem Verbindungsteil führt.
Anschließend wird erfindungsgemäß das zweite Bauteil an dem Verbindungsteil angebracht, wodurch letztendlich die beiden Bauteile in einfacher Weise miteinander verbunden werden. Je nach der gewählten Form des Verbindungsteiles entsteht somit eine Anbindung des zweiten Bauteils an das erste Bauteil in beliebiger Art und Weise.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig.1
Zwei durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verbundene Bauteile; und
Fig.2
zwei durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verbundene Bauteile.
Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils ein als Längsträger 1 ausgebildetes erstes Bauteil einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie. Der Längsträger 1 verläuft in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie, z.B. an einer Dachseite, und weist an einer Seitenfläche eine Hinterschneidung 2 auf, die in diesem Fall als an sich bekannte SchwalbenschwanzFührung ausgebildet ist. Dabei sind auch andere Ausbildungen der Hinterschneidung 2 möglich, z.B. als T-Nut. Die Hinterschneidung 2 kann nur in einem Teilbereich der Länge des Längsträgers 1 vorgesehen sein, verläuft aber aus fertigungstechnischen Gründen meist über seine gesamte Länge.
Im Bereich der Hinterschneidung 2 wird über einen Teil der Länge des Längsträgers 1 eine nicht dargestellte Gießform angesetzt, in welche dann flüssiges Metall zur Bildung eines Verbindungsteils 3 eingegossen wird. Die Gießform kann dabei je nach dem zum Einsatz kommenden Gießverfahren in an sich bekannter Weise als Sand-, Kokillen- oder Druckgießform ausgebildet sein.
Das Verbindungsteil 3 und die Hinterschneidung 2 sind dabei so ausgelegt bzw. aufeinander abgestimmt, daß bei der Erstarrung ein zuletzt erstarrender Kernbereich 4 des Verbindungsteils 3 den in der Hinterschneidung 2 sich befindlichen Anteil des Verbindungsteils 3 zusammenzieht, so daß sich durch die daraus entstehenden Spannungen das Verbindungsteil 3 mit dem Bauteil 1 fest verbindet.
Mit anderen Worten, die durch das Zusammenziehen des zuletzt erstarrenden Kernbereichs 4 entstehenden Kräfte verlaufen genau so, daß eine sehr große Spannwirkung zwischen dem Verbindungsteil 3 und dem Längsträger 1 zustande kommt. Die entsprechende Auslegung der Hinterschneidung 2 und des Verbindungsteils 3 können z.B. durch Versuche oder Computersimulation ermittelt werden.
An das Verbindungsteil 3 wird anschließend in einem dem Bauteil 1 abgewandten Bereich 5 des Verbindungsteils 3 ein zweites Bauteil 6, in diesem Fall ein Querträger 6 der Fahrzeugkarosserie angebracht. Dies kann durch bewährte Verbindungsverfahren, wie z.B. Schrauben oder Schweißen erfolgen. Beim Anschweißen des Querträgers 6 an das Verbindungsteil 3 sind weitaus weniger und auch kleinere Schweißnähte erforderlich, als bei einer direkten Anschweißung des Querträgers 6 an den Längsträger 1, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Dadurch ergeben sich weitaus weniger Verspannungen und ein sehr viel geringerer Verzug in den beiden Bauteilen 1 und 6.
Das Bauteil 6 stößt in den abgebildeten Fällen an das Bauteil 1 T-förmig an. Es können durch das Verbindungsteil 3 je nach Bedarf auch Bauteile mit beliebigen anderen Winkeln zueinander verbunden werden, wobei das Verbindungsteil 3 auch gebogen sein kann. Das zweite Bauteil 6 kann dabei zylinderförmig, rechteckig oder von beliebigem anderen Querschnitt sein. Selbstverständlich wird dann der Bereich 5 des Verbindungsteils 3 an den entsprechenden Querschnitt des zweiten Bauteils 6 angepaßt.
Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten sogenannten negativen Hinterschneidung 2 ist gemäß Fig. 2 ein Längsträger 1 mit einer sogenannten positiven Hinterschneidung 2 dargestellt. Das Verbindungsteil 3 paßt sich in beiden Fällen beim Gießen an die entsprechende Hinterschneidung 2 an und es ergibt sich wie bereits oben dargelegt durch den zuletzt erstarrenden Kernbereich 4 eine feste Verbindung zwischen dem Bauteil 1 und dem Verbindungsteil 3.
In nicht dargestellter Art und Weise können gemäß beiden beschriebenen Ausführungsformen auch mehrere Gießformen an einen Querträger 1 angebracht werden, wodurch mehrere gleichartige Verbindungsteile 3 hergestellt und mehrere Querträger 6 an einen Längsträger 1 angebracht werden können.
Alternativ wäre auch eine Gießform denkbar, mit welcher zwei oder mehrere Verbindungsteile 3 mit einem einzigen Abguß an einen Längsträger 1 angegossen werden können. Auch so könnten dann mehrere Querträger 6 an einen Längsträger 1 angebracht werden.
Das beschriebene Verfahren ist bei allen bekannten Gießverfahren und Legierungen bzw. Materialien durchführbar. Die Art der Anbringung des Querträgers 6 an dem Verbindungsteil 3 kann dabei je nach Material variieren.
In jedem Fall ist beim Gießen bzw. beim Herstellen der Gießform zu beachten, daß auch bei gebogenem Verbindungsteil 3 die Gießform nach dem Gießen wieder getrennt werden kann.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen, insbesondere Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen, wobei das erste Bauteil an einer dem zweiten Bauteil zugewandten Seite eine Hinterschneidung aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    im Bereich der Hinterschneidung (2) ein Verbindungsteil (3) an das erste Bauteil (1) angegossen wird, wobei das Verbindungsteil (3) so ausgelegt wird, daß das Verbindungsteil (3) bei seiner Erstarrung durch das Zusammenziehen eines zuletzt erstarrenden Kernbereichs (4) des Verbindungsteils (3) fest mit dem ersten Bauteil (1) verbunden wird, und daß anschließend das zweite Bauteil (6) an dem Verbindungsteil (3) angebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das zweite Bauteil (6) an einem der Hinterschneidung (2) abgewandten Bereich (5) des Verbindungsteils (3) angebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    mehrere Verbindungsteile (3) mit derselben Gießform nacheinander an das erste Bauteil (1) angegossen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Hinterschneidung (2) durch eine Schwalbenschwanz-Führung gebildet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Hinterschneidung (2) durch eine T-Nut gebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als Gießform eine Sandgießform verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als Gießform eine Kokille verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als Gießform eine Druckgießform verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der der Hinterschneidung (2) abwandte Bereich (5) des Verbindungsteils (3) beim Gießen zylinderförmig ausgebildet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der der Hinterschneidung (2) abwandte Bereich (5) des Verbindungsteils (3) beim Gießen quaderförmig ausgebildet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das zweite Bauteil (6) an das Verbindungsteil (3) angeschraubt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das zweite Bauteil (6) an das Verbindungsteil (3) angeschweißt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das zweite Bauteil als Querträger (6) ausgebildet ist, welcher T-förmig an das als Längsträger (1) ausgebildete erste Bauteil anstößt.
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