Falzverbindung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Falzverbindung mit erhöhter Dichtheit zur Vermeidung der Bewegung zwischen einzelnen Blechen nach dem Umfalzen der Blechränder.
Bisheriger Stand der Technik
Derzeit werden im technologischen Herstellungsprozess der Karosserie und weiterer Fahrzeugblechteile für die Verbindung der Ränder von zwei Blechteilen üblich die bekannten technologischen Falzarten verwendet. Beim Transport der gefalzten Blechteile während des Fertigungsprozesses soll die Positionsbeständigkeit des Innenblechteils gegenüber dem Außenblechteil sichergestellt werden. Durch die Fixierung der Position der Blechteile soll deren gegenseitige Bewegung vermieden werden.
Eine von solchen Lösungen ist ansatzweise im Dokument DE102008060547 angeführt. Um bestimmte Eigenschaften des mit dem bekannten technologischen Verfahren des Rollfalzens erstellten Verbunds weiter zu verbessern, wird vor dem eigentlichen Fügen im Fügebereich der Bleche ein Kleber aufgetragen, so dass die Bleche durch das Rollfalzen nicht nur formschlüssig, sondern auch stoffschlüssig verbunden werden. Durch das Kleben wird eine Erhöhung der Verbundfestigkeit erreicht. Es handelt sich um den Blechverbund der Fahrzeugkarosserie oder Karosserieteile. Bei diesem Prozess des Rollfalzens mit Kleber kommt es zu einem partiellen Austritt des Klebers entlang der Falznaht. Dieser Klebstoffaustritt führt zu einer Verunreinigung der an dem Blechflansch abrollenden Falzrolle und diesem muss daher zusätzlich gereinigt werden. Dies erfolgt durch das Einfügen eines zusätzlichen Verfahrens, das im Dokument DE102008060547 beschrieben ist. Aus dem oben Genannten ergibt sich der Nachteil der Verunreinigung des Blechflanschs und der Falzrolle. Dieser zusätzlich in den Fertigungsprozess eingefügte Reinigungsvorgang bringt gewisse Mehrkosten mit sich, was finanziell nachteilig ist.
Derzeit sind für die Verbundsicherung Lösungen bekannt, die verschiedene Kleber und Bindemittel sowie verschiedene Arten der Gelierung basierend auf dem Prinzip der induktiven Erwärmung des Klebstoffes verwenden. Bekannt ist die konkrete Lösung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Blechflansche unter Verwendung der sog. pseudogehärteten Klebstoffe, die aus einem 1 - Komponenten Epoxidleim mit kleinen Acrylpolymerpartikeln bestehen. Diese Klebstoffe können durch induktive Erwärmung nach dem Falzen des Flanschs pseudogehärtet und nachfolgend komplett im Brennofen der Lackiererei ausgehärtet werden (International Journal of Materials and Product Technology, Volume 6, Number 1 , November 1991 , pp. 87-92/6).
Der Nachteil der Gelierung liegt darin, dass der Klebstoff bei der induktiven Erwärmung degradiert, was die Crash-Tests ungünstig beeinflusst. Der weitere Nachteil bei der Verwendung der Gelierung liegt im Konstruktions-, Energie- und Raumaufwand.
Einige Fahrzeughersteller verzichten auf die Gelierung und nutzen für die Falzsicherung die Schweißverbindungen. Zum Beispiel im Dokument WO 2009135938 ist das Verfahren zur Bildung eines festen Verbundes des Bördelflanschs des Bauteils der Fahrzeugkarosserie, bei dem die Fügeelektrode mit einem Fügedruck in eine Wirkrichtung gegen einen Bördelflansch des ersten Bauteils gedrückt wird. Zugleich wird die Masseelektrode in die gleiche Wirkrichtung gegen ein zweites Bauteil gedrückt, das mit einem Bauteilrand in eine von dem ersten Bauteil mittels des Bördelflansches gebildete Falztasche ragt. Beide Teile sind im Bereich des Kontakts mit der Fügeelektrode thermisch stoffschlüssig lokal gefügt, wobei beide Bauteile bei dem stoffschlüssigen Fügen im Bereich des Bördelflansches einen vollflächigen Kontakt haben.
Zu den Nachteilen der Bördelflanschsicherung mittels der Schweißverbindungen gehört der feste Verbund der Blechbauteile ohne einer Passungsmöglichkeit, die Undefinierten Parameter der Schweißverbindungen, die Gefahr von Auditmängel unter Einfluss der eingebrachten Energie, erhöhtes Korrosionsrisiko an Stellen der Schweißpunkte wegen der Beschädigung der schützenden Zinkschicht. Weitere Nachteile bilden die ungleichmäßige Festigkeit der Schweißpunkte in Abhängigkeit von der Klebstoffmenge, das Risiko des Abzeichnen des Stromflusses im Sichtbereich des Bauteils, hoher Wartungsaufwand und hohe Investitionskosten.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Falzverbindung herzustellen, die den heutigen, praktischen, hohen Anforderungen an die Dichtheit angemessen entspricht. Die erfindungsgemäße Falzverbindung soll die Positionsbeständigkeit des Innenblechteils gegenüber dem Außenblechteil beim Transport während des Fertigungsprozesses sicherstellen.
Die Falzverbindung wird durch den Verbund des Innenblechteils und des Außenblechteils gebildet. Diese Verbindung wird im Randbereich des Innenblechteils durch den gebördelten Außenblechteil ausgebildet. Die Darstellung der Erfindung liegt darin, dass der Innenblechteil mindestens eine im Bereich der Falzlinie ausgebildete Anschlagerhebung aufweist. Diese Erhebung ist an der oberen Fläche des Innenblechteils ausgebildet.
Die Fixierung der Falzverbindung wird durch derartige mechanische Bearbeitung des Innenblechteils erzielt, dass an seinem Umfang technologische Anschlagerhebungen in Richtung Fahrzeuginnere eingeprägt werden. Beim Falzprozess wird ein Teil jeder Anschlagerhebung durch die Falzleiste oder Falzrolle deformiert. Der Rest der Anschlagerhebung bleibt beibehalten und bildet für das gefalzten Außenblechteil einen Anschlag. Die am Umfang des Innenblechteils ausgebildete Anschlagerhebung wird so durch den gefalzten Randbereich des Außenblechteils teilweise deformiert. Das nicht deformierte Teil der Anschlagerhebung bildet den Anschlag für die Kante des gefalzten Flansche des Außenblechteils und verhindert so die gegenseitige Bewegung des Innenblechteils und des Außenblechteils. Am Umfang des Innenblechteils sind in optimaler Anzahl mehrere Anschlagerhebungen angeordnet. Somit wird nach dem Falzen die gegenseitige Bewegung des Innenblechteils gegenüber dem Außenblechteil vollkommen vermieden. So entstandene Baugruppe hat 0 Freiheitsgrade.
Übersicht der Figuren der Zeichnungen
Die Fig. 1 stellt die Ansicht der Fahrzeugtürkonstruktion, die Fig. 2 ein Detail der Falzverbindung aus Fig.1 , die Fig. 3 den Schnitt der Falzverbindung mit der Erhebung, die Fig. 4 ein Detail der eigentlichen Erhebung am Innenblechteil, die Fig. 5 die Bildung der Erhebung dar.
Ausführungsbeispiel der Erfindung
Die Fig. 1 stellt als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Konstruktionsbestandteil der Fahrzeugkarosserie und zwar konkret die Fahrzeugtür dar. Am Umfang der Fahrzeugtüren ist eine Falzverbindung 1 von zwei Blechbauteilen ausgebildet, und zwar des Innenblechteils 2 und des Außenblechteils 3, welche die eigentliche Fahrzeugtürkonstruktion bilden. Die eigentliche Falzverbindung 1 wird also nach Fig. 3 durch die Verbindung des Innenblechteils 2 und des Außenblechteils 3 an den Randbereichen 5, 6 dieser Teile 2, 3 gebildet. Diese Verbindung entsteht am Rande 5 des Innenblechteils 2 und zwar durch Falzen des Randes 6 des Außenblechteils 3.
Der eigentliche Falzprozess erfolgt nach üblichen Verfahren und zwar so, dass die Blechteile 2, 3 gegenseitig formschlüssig beim Rollenfalzen zusammengefügt werden, bei dem die Falzrolle entlang des Flansches 6 des Außenblechteils 3 abrollt und auf diese Weise diesen umbiegt. Auf diese Art können die Blechteile 2, 3 verbunden werden. Das Falzen erfolgt meistens in mehreren Falzschritten und zwar in einer oder mehreren Vorfalzstufen und wenigstens einer Fertigfalzstufe, bei der der Rand 6 des Außenblechteils 3 gegen den Rand 5 des Innenblechteils 2 gedrückt wird.
Beim Transport der gefalzten Blechteile während des Fertigungsprozesses soll die Positionsbeständigkeit des Innenblechteils 2 gegenüber dem Außenblechteil 3 sichergestellt werden. Das heißt die höchstmögliche Beständigkeit gegen einem Schub des Innenblechteils 2 gegenüber der Achse„X", „Y" und insbesondere„Z" (natürlich demnach, welches Fahrzeugkarosserieteil gerade gefertigt wird). Dies wird dadurch erzielt, dass das Innenblechteil 2 wenigstens eine Anschlagerhebung 4 aufweist, die gemäß Fig. 1 bis 4 an der oberen Fläche 7 des Innenblechteils 2
ausgebildet ist. Diese Anschlagerhebung 4 ist an der Falzlinie h der Falzverbindung 1 ausgebildet, die zugleich diese Anschlagerhebung 4 überschneidet. Beim Falzprozess wird der Rand 6 des Außenblechteils 3 um die Kante 8 des Innenblechteils 2 so gefalzt, dass an der Stelle des Aufsetzens der Kante 9 des Außenblechs 3 an die Anschlagerhebung 4 ein Anschlag erstellt wird. Somit wird die nicht erwünschte Bewegung des Innenblechteils 2 vermieden. Die Anschlagerhebung 4 hat eine längliche Form und kann im Profil keilförmig, bogenförmig u. ä. sein, wobei die Falzlinie h der Falzverbindung 1 die Anschlagerhebung 4 überschneidet. Beim Falzprozess können bestimmte Schubbewegungen einzelner Bleche 2, 3 auftreten, d.h. eine genaue Falzlinie h der Falzverbindung 1 kann nicht sichergestellt werden. Dies kann durch eine ungleichmäßig und unzureichend bearbeitete Kante des gelieferten Blechteils sowie durch die Fertigungstoleranz und die Ungenauigkeit des Falzverfahrens verursacht sein, bei dem die Kante 9 sich verschieben kann. Aus diesen Gründen erscheint für die Anschlagerhebung 4 als optimal die längliche Ausführung der Anschlagerhebung 4, selbstverständlich bei der Beibehaltung der Bedingung, dass die Falzlinie h der Falzverbindung 1 die Anschlagerhebung 4 überschneiden muss. Bei der konkreten Ausführung der Türen nach Fig.1 wurde eine optimale Anzahl mehrerer Anschlagerhebungen 4 angewendet. Durch die Anordnung mehrerer Anschlagerhebungen 4 am Umfang des Innenblechteils 2 wird nach dem Falzen jegliche gegenseitige Bewegung des Innenblechteils 2 und Außenblechteils 3 vermieden. So entstandene Baugruppe hat 0 Freiheitsgrade.
Der oben beschriebene Prozess der Verbindung der Ränder von Blechteilen 2, 3, d.h. das Falzen erfolgt durch das Umbiegen des Randes 6 des Außenblechteils 3 um die Kante 8 des Innenblechteils 2, wobei die Kante 9 des Außenblechteils 3 entlang der ganzen Falzverbindung 1 die Falzlinie h der Falzverbindung bildet. Dadurch wird die Kante 8 des Randes 6 der Falzverbindung 1 an dem Rand der Anschlagerhebung 4 abgestützt und das Innenblechteil 2 gegen unerwünschte Bewegung in der Richtung der Achse „Z" und „X" nach Fig. 1 fixiert. Die Anschlagerhebung 4 zeichnet sich durch die Form aus, die einen Anschlag für die Kante 9 des Randes 6 des Außenblechteils 3 bilden kann.
Diese Formausführung der Falzverbindung 1 von Blechteilen 2, 3 unter Verwendung der Erhebungen 4 zeichnet sich mit einer Steigerung des Widerstandsmoments an der oberen Fläche 7 des Außenblechteils 3, der eine
Stärkung der Festigkeit und Steifigkeit der Blechverbindung bewirkt. Die optimale Höhe der Anschlagerhebungen 4 beträgt 0,2 bis 2 Millimeter.
Das eigentliche Verfahren zur Bildung der Erhebungen im Fertigungsprozess geht dem Falzprozess voraus, gemäß Fig. 5, wobei die Erstellung der Erhebung 4 oder Erhebungen 4 mit einem Werkzeug 10 ausgeführt wird. In die Schweißstraße wird eine Vorrichtung mit Prägewerkzeugen 10 in vorgegebener Anzahl angeordnet. Deren Lage kann mit Abstimmplatten nach aktuellen Anforderungen auf die Anordnung der Erhebungen 4 geändert werden. Der Roboter nimmt das Innenblechteil 2 mit dem Greifer und legt es in die Vorrichtung ab, die Spannklemmen fixieren es und die Erhebungen 4 werden eingeprägt. Danach wird das Teil in die Falzanlage transportiert.
Als weiterer Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Erhebungen im Bereich der A, B -Säule, im Schwellenbereich und im Bereich der sog. Schacht, wo die Positionsbeständigkeit des Bauteils der Fahrzeugkarosserie auch sichergestellt werden muss.
In diesem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel befinden sich optimal zwei Erhebungen, gemäß Fig. 1 , die an jedem Ende der jeweiligen Falzverbindung angeordnet sind. Diese Erhebungen weisen eine längliche Form auf und liegen im Idealfall orthogonal zur Falzlinie. Selbstverständlich können nach Anforderungen an die Konstruktion und Festigkeit der Falzverbindung auch mehrere Erhebungen in einer Falzverbindung verwendet werden. Sollten die Bedingungen des technologischen Prozesses sowie die Anforderungen an die Falzverbindung andere Lösung erfordern, besteht hier auch die Möglichkeit, die Erhebungen in einer Schräglage gegenüber der Falzlinie zu verwenden. Wenn die Bedingungen es erfordern, kann analog eine Erhebung mit viereckiger, rechteckiger Form usw. verwendet werden. Wird aus Festigkeitsgründen notwendig sein, einen möglichst langen Anschlag herzustellen, dann kann hier auch eine Erhebung mit viereckiger Form mit einer längeren im Wesentlichen parallel mit der Falzlinie der Falzverbindung verlaufenden Seite verwendet werden. Wenn die Bedingungen es erfordern, können analog auch kegelförmige, pyramidenförmige oder bogenförmige Keilerhebungen verwendet werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Formausführung der Falzverbindung von zwei Blechteilen mit Verwendung von erfindungsgemäßen Erhebungen können im beliebigen technologischen Prozess des Fügens von zwei Blechteilen verwendet werden, wo höhere Positionsbestäpdigkeit dieser Teile gegen gegenseitige Bewegung sichergestellt werden muss.
Bezugszeichenliste
1 - Falzverbindung der Fahrzeugkarosserie
2 - Innenblechteil
3 - Außenblechteil
4 - Anschlagerhebung des Innenblechteils
5 - Rand des Innenblechteils
6 - Rand des Außenblechteils
7 - obere Fläche des Innenblechteils
8 - Kante des Innenblechteils
9 - Kante des Außenblechteils
10 - Werkzeug zur Bildung der Erhebung h - Falzlinie der Falzverbindung