EP1787738B1

EP1787738B1 - Joining method

Info

Publication number: EP1787738B1
Application number: EP20050025086
Authority: EP
Inventors: Fabrice Kaczmarek; Klaus Dipl.-Ing. Röhm (BA)
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Behr France Hambach SARL
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr France Hambach SAS
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: EP1787738A1; DE502005009688D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fixieren von aufeinander liegenden oder aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen, insbesondere Blechteilen, relativ zueinander, wobei die Fixierabschnitte durch einen Stempel verformt werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (siehe z.B. DE-A-103 09 381 ).The invention relates to a method for fixing superimposed or adjoining fixing sections of at least two parts, in particular sheet metal parts, relative to each other, wherein the fixing sections are deformed by a punch, according to the preamble of claim 1 (see eg DE-A-103 09 381 ).

Es ist bekannt, Fixierabschnitte von Blechteilen zu verschweißen, zu vernieten oder zu verstemmen. Darüber hinaus ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 29 375 A1 ein Verfahren zum Durchsetzfügen aufeinander liegender dünner Platten oder Plattenabschnitte bekannt. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 150 518 B1 ist es bekannt, Fixierabschnitte von Blechteilen durch Thermofließbohren aneinander zu befestigen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 15 718 A1 ist eine Vorrichtung mit einem an einer Pressenvorrichtung angeordneten, eine Tiefziehöffnung aufweisenden Gesenk und mit einem in Richtung Gesenk angetriebene Formstempel zum nietartigen Verbinden von Bauteilen mit mindestens einer Platte bekannt.It is known to weld, rivet or caulk fixing sections of sheet metal parts. In addition, from the German patent application DE 199 29 375 A1 a method for enforcing joining successive thin plates or plate sections known. From the European patent EP 0 150 518 B1 It is known to fix fixing sections of sheet metal parts by Thermofließbohren together. From the German Offenlegungsschrift DE 103 15 718 A1 is a device with a arranged on a press device, a deep-drawn opening having die and with a driven in the direction of die forming die for rivet-like joining of components with at least one plate known.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Fixieren von aufeinander liegenden oder aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen, insbesondere Blechteilen, relativ zueinander zu vereinfachen, wobei die Fixierabschnitte durch einen Stempel verformt werden.The object of the invention is to simplify the fixing of superimposed or adjoining fixing sections of at least two parts, in particular sheet metal parts, relative to each other, wherein the fixing sections are deformed by a punch.

Die Aufgabe ist durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert den Vorteil, dass der Fixierabschnitt ohne Loch auch nach dem Verformen eine hohe Dichtigkeit aufweist. Das Loch liefert unter anderem den Vorteil, dass ein dem Stempel gegenüberliegender Gegenhalter, der auch als Matrize bezeichnet wird, mit einer ebenen Oberfläche ohne Vertiefungen ausgestattet sein kann.The object is achieved by a method according to claim 1. The method according to the invention provides the advantage that the fixing section without a hole also has a high degree of impermeability after being deformed. The hole provides, inter alia, the advantage that a counter-holder opposite the punch, which is also referred to as a die, can be provided with a flat surface without depressions.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Loch vor dem Verformen der Fixierabschnitte auf der dem anderen Fixierabschnitt zugewandten Seite mit einer Fase versehen wird. Durch die Fase wird die Lagefindung mit dem Stempel vereinfacht. Dadurch wird die Prozesssicherheit erhöht.A preferred embodiment of the method is characterized in that the hole is provided with a chamfer on the side facing the other fixing section prior to the deformation of the fixing sections. The chamfer makes finding the position with the punch easier. This increases the process reliability.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt mit dem Loch eine größere Dicke aufweist als der andere Fixierabschnitt. Das Fügen der Fixierabschnitte erfolgt durch Verstemmen des dünneren Fixierabschnitts in das Loch in dem dickeren Fixierabschnitt.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the fixing section with the hole has a greater thickness than the other fixing section. The joining of the fixing sections takes place by caulking the thinner fixing section into the hole in the thicker fixing section.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt mit dem Loch etwa zweimal bis dreimal so dick wie der andere Fixierabschnitt ist. Vorzugsweise ist der Fixierabschnitt mit dem Loch etwa 2,5 mal so dick wie der andere Fixierabschnitt.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the fixing portion with the hole is about twice to three times as thick as the other fixing portion. Preferably, the fixing portion with the hole is about 2.5 times as thick as the other fixing portion.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Loch einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Das Loch wird zum Beispiel mit einer herkömmlichen Bohrmaschine hergestellt. Mit einem kreisrunden Querschnitt wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die besten Ergebnisse erzielt.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the hole has a circular cross-section. The hole is made, for example, with a conventional drilling machine. With a circular cross section in the context of the present invention, the best results were achieved.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1: eine perspektivische Darstellung eines rohrförmigen Sammelkastens, an dem ein Halter befestigt ist;
Figur 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 und
Figur 3: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Fixieren von zwei Fixierabschnitten aneinander.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail. Show it:

FIG. 1: a perspective view of a tubular collecting tank to which a holder is attached;
FIG. 2: an enlarged section FIG. 1 and
FIG. 3: a schematic representation of an apparatus for fixing two fixing portions together.

In Figur 1 ist ein Teil eines rohrförmigen Sammelkastens 1 eines Wärmeübertragers dargestellt. Wegen seiner Gestalt wird der rohrförmige Sammelkasten 1 auch als Sammelrohr bezeichnet. Der Sammelkasten 1 weist einen Boden 3 auf, der im Wesentlichen die Gestalt eines Halbkreiszylindermantels aufweist. In dem Boden 3 sind eine Vielzahl von Durchgangslöchern 4, 5 ausgespart, die zum Einstecken von Verbindungsrohren dienen, durch welche der Sammelkasten 1 mit einem weiteren Sammelkasten verbindbar ist.In FIG. 1 a part of a tubular header 1 of a heat exchanger is shown. Because of its shape, the tubular collection box 1 is also referred to as a manifold. The collecting box 1 has a bottom 3, which essentially has the shape of a semicircular cylinder jacket. In the bottom 3, a plurality of through holes 4, 5 are recessed, which serve for the insertion of connecting pipes, through which the collecting box 1 is connectable to a further collecting box.

Der Sammelkasten 1 weist des Weiteren einen Deckel 8 auf, der, wie der Boden 3, ebenfalls die Gestalt eines Halbkreiszylindermantels aufweist. Der Boden 3 und der Deckel 8 sind aus Aluminiumblech gebildet und werden miteinander verlötet. An dem Deckel 8 ist ein Halter 10 fixiert, der ebenfalls aus Aluminiumblech gebildet ist. Der Halter 10 weist einen Fuß 12 auf, der im Wesentlichen die Gestalt eines Teilkreiszylinderabschnitts aufweist und einen Fixierabschnitt bildet, der an einem zugehörigen Fixierabschnitt des Deckels 8 anliegt. An den Fixierabschnitten wird der Halter 10 vor dem Verlöten an dem Sammelkasten 1 fixiert.The collecting box 1 further comprises a lid 8, which, like the bottom 3, also has the shape of a semicircular cylinder jacket. The bottom 3 and the cover 8 are formed of aluminum sheet and are soldered together. On the lid 8, a holder 10 is fixed, which is also formed of aluminum sheet. The holder 10 has a foot 12, which essentially has the shape of a partial circular cylindrical section and forms a fixing section, which bears against an associated fixing section of the lid 8. At the fixing portions of the holder 10 is fixed to the collection box 1 before soldering.

Von dem Fuß 12 des Halters 10 erstreckt sich ein Verbindungssteg 14 in radialer Richtung, von dem eine Befestigungslasche 15 mit einem Durchgangsloch 16 ausgeht. Das Durchgangsloch 16 dient zum Durchführen von einem Befestigungsmittel, wie einer Schraube, mit deren Hilfe der Sammelkasten 1 an einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist.From the foot 12 of the holder 10, a connecting web 14 extends in the radial direction, from which a fastening tab 15 with a through hole 16 extends. The through hole 16 is used to perform a fastening means, such as a screw, with the aid of the collecting box 1 can be fastened to a support structure of a motor vehicle.

Um den Halter 10 vor dem Verlöten des Fußes 12 mit dem Deckel 8 an dem Deckel 8 zu fixieren, ist der Fuß 12 an zwei Befestigungsstellen 21, 22 mit dem Deckel 8 verstemmt.To fix the holder 10 before soldering the foot 12 to the lid 8 on the lid 8, the foot 12 is caulked at two attachment points 21, 22 with the lid 8.

In Figur 2 ist der Bereich mit der Befestigungsstelle 21 vergrößert dargestellt. Der Fuß 12 des Halters 10 weist ein Durchgangsloch 24 auf. In das Durchgangsloch 24 ist ein Teil des dahinter befindlichen Materials des Deckels 8 hinein verformt. Bei dem Verformungsvorgang wurde sowohl das Material des Deckels 8 als auch das Material des Fußes 12 im Bereich des Durchgangslochs 24 plastisch verformt.In FIG. 2 the area with the attachment point 21 is shown enlarged. The foot 12 of the holder 10 has a through hole 24. In the through hole 24, a part of the underlying material of the lid 8 is deformed into it. In the deformation process, both the material the lid 8 and the material of the foot 12 in the region of the through hole 24 plastically deformed.

In Figur 3 ist eine Vorrichtung 30 zum Fixieren von aufeinander liegenden oder einander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen relativ zueinander schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 30 gleicht im Aufbau einer Standbohrmaschine mit einem Maschinengestell 31. An dem Maschinengestell 31 ist ein Tisch 32 mit einer ebenen Auflagefläche 33 angebracht. Des Weiteren ist an dem Maschinengestell 31 eine Antriebsstange 35 mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung 36 in Richtung einer Längsachse 38 hin und her bewegbar angebracht. An der Antriebsstange 35 ist eine Aufnahme 40 für einen Stempel 42 befestigt. Der Stempel 42 hat die Gestalt eines Kreiszylinders mit einer abgerundeten Spitze 43.In FIG. 3 a device 30 for fixing superimposed or adjacent fixing portions of at least two parts relative to each other is shown schematically. The device 30 is similar in construction to a drill press with a machine frame 31. On the machine frame 31, a table 32 is mounted with a flat support surface 33. Furthermore, a drive rod 35 is mounted on the machine frame 31 by means of a feed device 36 in the direction of a longitudinal axis 38 movable back and forth. On the drive rod 35, a receptacle 40 is attached to a punch 42. The punch 42 has the shape of a circular cylinder with a rounded tip 43.

Auf der Auflagefläche 33 des Tischs 32, der auch als Matrize oder Gegenhalter bezeichnet wird, liegen zwei Aluminiumbleche 50, 51 übereinander. Das untere Aluminiumblech 50 ist mit einem Durchgangsloch 54 ausgestattet, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Das Durchgangsloch 54 ist koaxial zu der Längsachse 35 der Antriebsstange 35 und des Stempels 42 angeordnet. Das Aluminiumblech 50 weist eine Dicke von 3 mm auf. Das Aluminiumblech 51 weist eine Dicke von 1,2 mm auf. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das unten angeordnete Aluminiumblech 50 dicker als das oben liegende Aluminiumblech 51. Gemäß einem weiteren Aspekt weist der Stempel 42 einen größeren Durchmesser als das Durchgangsloch 54 auf. Das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Durchgangslochs 54 und dem Durchmesser des Stempels 42 beträgt 0,73. Die beiden Aluminiumbleche 50 und 51 werden verstemmt, indem das dünnere Aluminiumblech 50 in das Durchgangsloch 54 in dem dickeren Aluminiumblech gefügt beziehungsweise verformt wird. Das Verstemmen erfolgt nur durch die von dem Stempel 42 aufgebrachte Druckkraft. Ein Verdrehen des Stempels 42 ist nicht erforderlich.On the support surface 33 of the table 32, which is also referred to as a die or counter-holder, are two aluminum sheets 50, 51 one above the other. The lower aluminum sheet 50 is provided with a through hole 54 having a circular cross section. The through hole 54 is disposed coaxially with the longitudinal axis 35 of the drive rod 35 and the punch 42. The aluminum sheet 50 has a thickness of 3 mm. The aluminum sheet 51 has a thickness of 1.2 mm. According to an advantageous aspect of the present invention, the aluminum sheet 50 arranged below is thicker than the aluminum sheet 51 located above. In another aspect, the punch 42 has a larger diameter than the through hole 54. The ratio between the diameter of the through-hole 54 and the diameter of the punch 42 is 0.73. The two aluminum sheets 50 and 51 are caulked by the thinner aluminum sheet 50 is inserted or deformed into the through hole 54 in the thicker aluminum sheet. The caulking takes place only by the pressure applied by the punch 42. A rotation of the punch 42 is not required.

Das Durchgangsloch 54 ist an seinem dem oben liegenden Aluminiumblech 51 zugewandten Ende mit einer Fase versehen. Bei dem Aluminiumblech 50 handelt es sich zum Beispiel um den Fuß 12 des Halters 10 (siehe Figur 1).The through-hole 54 is provided with a chamfer at its end facing the upper aluminum sheet 51. The aluminum sheet 50 is, for example, the foot 12 of the holder 10 (see FIG FIG. 1 ).

Bei dem Aluminiumblech 51 handelt es sich zum Beispiel um den Deckel 8 des Sammelkastens 1 (siehe Figur 1). Die beiden Aluminiumbleche 50, 51 werden vor einem anschließenden Verlöten in einem Lötofen durch Lochverstemmen miteinander verbunden. Dazu wird zunächst in dem einen Aluminiumblech 50 das Durchgangsloch 54 gebohrt. Anschließend werden die beiden Aluminiumbleche 50, 51 übereinander gelegt, wie es in Figur 3 im Schnitt dargestellt ist. Dann wird das Material des Aluminiumblechs 51 mit Hilfe des Stempels 42 so in beziehungsweise durch das Durchgangsloch 54 gedrückt, dass sich sowohl das Aluminiumblech 51 als auch das darunter befindliche Aluminiumblech 50 im Wirkungsbereich des Stempels 42 plastisch verformen.The aluminum sheet 51 is, for example, the lid 8 of the header tank 1 (see FIG. 1 ). The two aluminum sheets 50, 51 are connected together before a subsequent soldering in a brazing furnace by Lochverstemmen. For this purpose, first in the one aluminum sheet 50, the through hole 54 is drilled. Subsequently, the two aluminum sheets 50, 51 are superposed, as in FIG. 3 is shown in section. Then, the material of the aluminum sheet 51 is pressed by means of the punch 42 into or through the through-hole 54 such that both the aluminum sheet 51 and the aluminum sheet 50 underneath deform plastically in the area of action of the punch 42.

Claims

A method for joining the joining sections, which are disposed on top of one another or next to one another, of at least two parts (12, 8), in particular sheet metal parts, relative to one another, the joining sections being deformed by a plunger (42), one of the joining sections being provided with a hole (24; 54), in particular a through hole, into which the other joining section is deformed by way of the plunger (42), characterized in that the other joining section is deformed into the hole (24; 54) by way of the plunger (42) such that both joining sections are partially plastically deformed.
The method according to claim 1, characterized in that, prior to deforming the joining sections, the hole (24; 54) is provided with a chamfer on the side facing the other joining section.
A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the joining section having the hole (24; 54) has a greater thickness than the other joining section.
The method according to claim 3, characterized in that the joining section having the hole (24; 54) is approximately two to three times as thick as the other joining section
A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hole (24; 54) has a circular cross-section.