EP2948684A1 - Verbindungsanordnung und verfahren zum fügen eines bauteils - Google Patents

Verbindungsanordnung und verfahren zum fügen eines bauteils

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Publication number
EP2948684A1
EP2948684A1 EP14700232.3A EP14700232A EP2948684A1 EP 2948684 A1 EP2948684 A1 EP 2948684A1 EP 14700232 A EP14700232 A EP 14700232A EP 2948684 A1 EP2948684 A1 EP 2948684A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
joining
component
joining element
arrangement according
connecting arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14700232.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Wolf
Volker Wagner
Ingolf Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP2948684A1 publication Critical patent/EP2948684A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/08—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of welds or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials

Definitions

  • the present invention relates to a connection arrangement for joining at least one non or only partially available component according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for joining the component according to the closer defined in the preamble of claim 13.
  • the present invention is based on the object to propose a connection arrangement and a method for joining components that are not or only partially available, which realize a connection possibility optimized in terms of space requirements, manufacturing costs and strength and durability.
  • connection arrangement for joining at least one component which is not or only partly available.
  • the component to be joined which may have any dimensions and constructive shapes, at least partially surrounded by at least one joining portion or the like joining element such that in the region or along the joint portion due to past internal joint stresses, in particular thermal bonding stresses , For example, during or after the joining at least one frictional connection between the joining element and the component is provided.
  • the shape and the dimensions of the at least one joining element are chosen such that at least a sectionally or partially surrounding the component to be joined is made possible.
  • the joining element may for example be divided into halves or into further parts or sections, wherein between one or more parting planes of the joining element, a joint gap or a joining region or section is provided, which partially joined thermally for realizing the at least frictional connection, e.g. welded, is.
  • a joint gap or a joining region or section is provided, which partially joined thermally for realizing the at least frictional connection, e.g. welded, is.
  • a corresponding negative contour and positive contour can be provided, which virtually interlock and thus realize a positive connection between the joining element and the component.
  • one of the contours on the joining element and the respective other contour is provided on the component to be joined or vice versa.
  • connection arrangement proposed according to the invention can preferably be used as a guide bearing for leaf springs or so-called elastic handlebars made of fiber composite. Furthermore, the use of adapters for ball joints or the like and their attachment to handlebars made of fiber-reinforced plastics is possible. There are also other purposes conceivable.
  • the object underlying the invention is also achieved by a method for joining a component that can not be welded or only partly welded or joined by at least one of e.g. weldable joining element solved by the component of at least one at least one joining portion having joining element is at least partially enclosed and the joining element at least partially thermally joined along the joint portion, e.g. is welded.
  • At least one joining partner of a not or only partially available material or material is partially enclosed by the joining element, wherein the enclosing joining element in the region of, for example, a parting plane has a joining section, for example a gap or the like, in the region along a sufficiently with respect to the joining partner or the component to be joined spaced boundary curve is closed or deformed with a weld.
  • the welded joining element contracts and thus clamps the enclosed component.
  • Figure 1 is a schematic view of a first embodiment of a connection arrangement according to the invention
  • Figure 1 A is a sectional view along the section line AA of Figure 1;
  • Figure 2 is a schematic view of a second embodiment of the connection arrangement according to the invention.
  • Figure 2 A is a sectional view along the section line A-A according to Figure 2;
  • Figure 3 is a schematic, sectional view of a third embodiment of the connecting arrangement according to the invention in the unattached state;
  • Figure 3 A is a schematic sectional view of the third embodiment in the mounted state after thermal deformation of Figure 3;
  • Figure 4 is a schematic view of a fourth embodiment of the connection arrangement according to the invention.
  • FIG. 4 A shows a sectional view along the section line A - A according to FIG. 4.
  • connection assembly for joining a non o- or only partially available component
  • inventive method for fixing the component by means of at least one joining element are exemplified, resulting from the figures, the inventive method for fixing the component by means of at least one joining element.
  • FIGS. 1 and 1A a first embodiment of the connection arrangement is shown with a joining element 1 of approximately cuboidal or cube-shaped design and a component 2 enveloped by the latter with a bar-shaped structure.
  • the joining element 1 is executed divided, for example, two parts or Halves are provided.
  • the receiving space 3 of the joining element 1 formed between the halves is shaped correspondingly to receive the beam-shaped structure of the component 2, wherein a positive contour 4 is provided, which corresponds to a negative contour 5 on the surface of the component 2, so that a positive connection between the joining element 1 and the component 2 is given.
  • the joining element 1 has an approximately U-shaped surrounding joining section 6, which is thermally joined by way of a, for example, V-shaped weld seam 7, so that the welding residual stress occurring during or after the welding takes place realize frictional connection between the joining element 1 and the component 2.
  • FIGS. 2 and 2A A second variant of the proposed connection arrangement is shown in FIGS. 2 and 2A, in which a rotationally symmetrical component 2A, for example a shaft or the like, is joined or fastened to the joining element 1A.
  • the joining element 1 A may, for example, have two ring segments for joining the rotationally symmetrical component 2A, between which the axially extending joining sections 6 are provided on both sides between the ring segments along the parting plane. In this way, the joining element 1 A is divided into two sections.
  • a circumferential projection, flange or the like is provided on the inside or on the inner surface of the joining element 1A as a positive contour 4.
  • the positive contour 4 corresponds to a running on the surface of the component 2A negative contour 5, for example, a circumferential groove or the like.
  • non-positive connection additionally results in a positive connection.
  • FIGS. 3 and 3A show a third embodiment variant of the connection arrangement in which the joining element 1B is likewise used for fastening a rotatable element.
  • the joining element 1 B for example, designed as a sleeve member to which a bend or a
  • the joining element 1 B has a radially outer circumferential joining portion 6, along which the weld seam 7 extends, wherein the joint portion 6 deformed due to the welding residual stresses such that in addition to the non-positive connection and a positive connection is realized by the deformation by a positive contour. 4 on the inside or inside surface of the joining element 1 B is generated.
  • the deformation of the component 1 B or the sleeve member is facilitated or made possible by a radially inwardly encircling predetermined bending section 10.
  • the component 2B has a radially outer circumferential recess as a negative contour 5.
  • FIGS. 4 and 4A show a fourth embodiment variant of the connection arrangement in which the joining element 1C has two clamping jaws for joining a two-dimensional component 2C.
  • the joining element 1 C is divided into two clamping jaws, wherein the clamping jaws clamp an edge portion of the component 2 C in sections, wherein a plurality of partial openings are provided with provided inside the weld nugget 8 as a joint section 6.
  • the welding lenses 8 are each produced by means of resistance spot welding Shen, whereby the component 2 C is clamped between the two clamping jaws of the joining element 1 C.
  • a form-fitting connection between the joining element 1C and the component 2C is also realized by the formed joining section 6 with the welding lenses 8 formed in the openings and the intended positive contour 4 and negative contour 5.
  • the joining element 1, 1 A, 1 B, 1 C is deformed during joining or after joining due to the occurring internal joint stresses such that a frictional connection between the joining element 1, 1 A, 1 B, 1 C and the component 2, 2A, 2B, 2C is formed.
  • the joining element 1, 1 A, 1 B, 1 C can be deformed during joining or after joining such that a positive connection between the joining element 1, 1 A, 1 B, 1 C and the component. 2 , 2A, 2B, 2C.
  • a welding method or a heat-bonding method may preferably be used for thermal joining.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Es wird eine Verbindungsanordnung zum Fügen von zumindest einem nicht oder nur bedingt fügbaren Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) vorgeschlagen, wobei das Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) als Fügepartner von zumindest einem wenigstens einen Fügeabschnitt (6, 6A) aufweisenden Fügeelement (1, 1A, 1B, 1C) zumindest abschnittsweise derart umgeben ist, und wobei im Bereich des Fügeabschnittes (6, 6A) aufgrund von Fügeeigenspannungen zumindest eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement (1, 1A, 1B, 1C) und dem Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) vorgesehen ist..

Description

Verbindunqsanordnunq und Verfahren zum Fügen eines Bauteils
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zum Fügen von zumindest einem nicht oder nur bedingt fügbaren Bauteil gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fügen des Bauteils gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 13 näher definierten Art.
Es ist bekannt, dass Leichtbaumaterialien, wie zum Beispiel Kunststoffe insbesondere faserverstärkte Kunststoffe schwer mit anderen Werkstoffen zu verbinden bzw. zu fügen sind. Das Fügen ist insbesondere nach DIN 8593 definiert. Die Materialübergänge bzw. -Verbindungen werden üblicherweise mit Fügestellen erreicht. Im Rahmen von Leichtbaustrategien mit verschiedenen Materialien sowie im Bereich von Krafteinleitungsstellen sind derartige Materialübergänge erforderlich. Schweißverfahren haben sich aufgrund ihrer hohen Wirtschaftlichkeit insbesondere in der Fahrzeugtechnik als Fügeverfahren durchgesetzt. Jedoch sind Werkstoffe aus Fa- serkunststoffverbunden mit duroplastischer Matrix sowie einige Leichtmetallverbindungen nicht oder nur unter aufwändigen Bedingungen schweißbar bzw. fügbar. Bauteile aus den vorgenannten Werkstoffen insbesondere an Krafteinleitungsstellen oder an Materialübergängen zu fügen, ist bezüglich Bauraumbedarf, Kosten, Festigkeit und Beständigkeit ein Problem.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindungsanordnung und ein Verfahren zum Fügen von nicht oder nur bedingt fügbaren Bauteilen vorzuschlagen, welche eine bezüglich Bauraumbedarf, Herstellungskosten und Festigkeit sowie Beständigkeit optimierte Verbindungsmöglichkeit realisieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 13 gelöst, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung zum Fügen von zumindest einem nicht oder nur bedingt fügbaren Bautei- len gelöst, indem das zu fügende Bauteil, welches beliebige Abmessungen und konstruktive Formen aufweisen kann, von zumindest einem wenigstens einen Fügeabschnitt oder dergleichen aufweisenden Fügeelement zumindest abschnittsweise derart umgeben ist, dass im Bereich bzw. entlang des Fügeabschnittes aufgrund von aufgetretenen Fügeeigenspannungen, insbesondere thermischen Fügespannungen, z.B. beim bzw. nach dem Fügen zumindest eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement und dem Bauteil vorgesehen ist.
Die Form und die Abmessungen des zumindest einen Fügeelementes wird derart gewählt, dass zumindest ein abschnittsweise bzw. bereichsweise Umgeben des zu fügenden Bauteils ermöglicht wird. Hierzu kann das Fügeelement beispielsweise in Hälften oder auch in weitere Teile bzw. Sektionen geteilt sein, wobei zwischen einer oder mehreren Trennebenen des Fügeelements ein Fügespalt bzw. ein Fügebereich oder -abschnitt vorgesehen ist, der zum Realisieren der zumindest kraftschlüssigen Verbindung abschnittsweise thermisch gefügt, z.B. geschweißt, ist. Es sind auch mehrteilige zum Beispiel in Sektionen geteilte Fügeelemente insbesondere zum Befestigen von rotationssymmetrischen Bauteilen einsetzbar.
Wenn neben der kraftschlüssigen Verbindung auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement und dem zu fügenden Bauteil realisiert werden soll, kann je nach Ausführung eine korrespondierende Negativkontur und Positivkontur vorgesehen sein, die quasi ineinander greifen und somit einen formschlüssigen Verbund zwischen dem Fügeelement und dem Bauteil realisieren. Hierzu ist es möglich, dass eine der Konturen an dem Fügeelement und die jeweils andere Kontur an dem zu fügenden Bauteil vorgesehen ist oder umgekehrt.
Als nicht fügbare oder nicht schweißbare Bauteile sind vorzugsweise Faser- kunststoffverbunde mit duroplastischer Matrix oder dergleichen zu nennen, während als nur bedingt schwei ßbare Bauteile vorzugsweise Leichtmetalle oder dergleichen Werkstoffe anzugeben sind. Als fügbare oder schweißbare Fügeelemente können vorzugsweise metallische oder nicht metallische Verbindungen oder dergleichen genannt werden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verbindungsanordnung kann vorzugsweise als Führungslager für Blattfedern oder so genannte elastische Lenker aus Faserverbund eingesetzt werden. Ferner ist der Einsatz bei Adaptern für Kugelgelenke oder dergleichen und deren Befestigung an Lenkern aus Faserkunststoffverbunden möglich. Es sind auch andere Einsatzzwecke denkbar.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Fügen eines nicht oder nur bedingt schweißbaren oder fügbaren Bauteils mittels zumindest eines z.B. schweißbaren Fügeelements gelöst, indem das Bauteil von zumindest einem wenigstens einen Fügeabschnitt aufweisenden Fügeelement zumindest abschnittsweise umschlossen wird und das Fügeelement zumindest bereichsweise entlang des Fügeabschnittes thermisch gefügt, z.B. geschweißt wird.
Auf diese Weise wird von dem fügbaren Fügeelement zumindest ein Fügepartner aus einem nicht oder nur bedingt fügbaren Material oder Werkstoff bereichsweise eingeschlossen, wobei das umschließende Fügeelement im Bereich zum Beispiel einer Trennebene ein Fügeabschnitt, zum Beispiel ein Spalt oder dergleichen aufweist, im Bereich dessen entlang einer ausreichend gegenüber dem Fügepartner bzw. dem zu fügenden Bauteil beabstandeten Berandungskurve mit einer Schweißnaht verschlossen oder verformt wird. Beim Abkühlen der Schweißnaht zieht sich das verschweißte Fügeelement zusammen und klemmt somit das umschlossene Bauteil ein.
Je nachdem, ob bei dem Fügeelement und dem Bauteil eine korrespondierende Positiv- und Negativkontur vorgesehen ist, kann neben der Kraftschlussverbindung auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement und dem Bauteil realisiert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung; Figur 1 A eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß Figur 1 ;
Figur 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung;
Figur 2 A eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß Figur 2;
Figur 3 eine schematische, geschnittene Ansicht einer dritten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung im unbefestigten Zustand;
Figur 3 A eine schematische geschnittene Ansicht der dritten Ausführungsvariante im befestigten Zustand nach thermischer Verformung gemäß Figur 3;
Figur 4 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung; und
Figur 4 A eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß Figur 4.
In den Figuren 1 bis 4A sind verschiedene Ausführungsvarianten und Ansichten der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung zum Fügen von einem nicht o- der nur bedingt fügbaren Bauteil beispielhaft dargestellt, wobei sich aus den Figuren auch die erfindungsgemäße Verfahrensweise zum Befestigen des Bauteils mittels zumindest eines fügbaren Fügeelements ergibt.
In Figur 1 und 1 A ist eine erste Ausführungsvariante der Verbindungsanordnung mit einem etwa quaderförmig oder würfelförmig ausgeführten Fügeelement 1 und einem von diesem umhüllten Bauteil 2 mit einer balkenförmigen Struktur dargestellt. Das Fügeelement 1 ist geteilt ausgeführt, wobei beispielsweise zwei Teile bzw. Hälften vorgesehen sind. Der zwischen den Hälften gebildete Aufnahmeraum 3 des Fügeelements 1 ist entsprechend zur Aufnahme der balkenförmigen Struktur des Bauteils 2 geformt, wobei eine Positivkontur 4 vorgesehen ist, die mit einer Negativkontur 5 an der Oberfläche des Bauteils 2 korrespondiert, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement 1 und dem Bauteil 2 gegeben ist.
Wie insbesondere aus Figur 1 A ersichtlich ist, weist das Fügeelement 1 einen etwa U-förmig umlaufenden Fügeabschnitt 6 auf, der über eine zum Beispiel v-förmig ausgeführte Schweißnaht 7 thermisch gefügt ist, so dass die während bzw. nach der Schweißung auftretenden Schweißeigenspannung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement 1 und dem Bauteil 2 realisieren.
In Figur 2 und 2A ist eine zweite Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Verbindungsanordnung dargestellt, bei der mit dem Fügeelement 1 A ein rotationssymmetrisches Bauteil 2A, beispielsweise eine Welle oder dergleichen, gefügt bzw. befestigt ist. Das Fügeelement 1 A kann zum Fügen des rotationssymmetrischen Bauteiles 2A beispielsweise zwei Ringsegmente aufweisen, zwischen denen entlang der Trennebene die axial verlaufenden Fügeabschnitte 6 beidseitig zwischen den Ringsegmenten vorgesehen sind. Auf diese Weise ist das Fügeelement 1 A in zwei Sektionen geteilt.
Wie beispielsweise aus Figur 2A ersichtlich ist, ist als Positivkontur 4 ein umlaufender Vorsprung, Flansch oder dergleichen an der Innenseite bzw. an der Innenoberfläche des Fügeelements 1 A vorgesehen. Die Positivkontur 4 korrespondiert mit einer an der Oberfläche des Bauteiles 2A verlaufenden Negativkontur 5, zum Beispiel einer umlaufenden Nut oder dergleichen. Auf diese Weise ergibt sich neben der durch die Schweißnaht 7 resultierenden kraftschlüssigen Verbindung zusätzlich eine formschlüssige Verbindung. Somit wird das als Welle ausgeführte Bauteil 2A nach dem Abkühlen der Schweißnaht 7, also nach dem thermischen Fügen von dem Fügeelement 1 A also den beiden Ringsegmenten eingeklemmt werden.
In Figur 3 und 3A ist eine dritte Ausführungsvariante der Verbindungsanordnung dargestellt, bei der das Fügeelement 1 B ebenfalls zum Befestigen eines rotati- onssymmetrischen Bauteils 2B eingesetzt wird. Hierfür ist das Fügeelement 1 B beispielsweise als Hülsenelement ausgeführt, an dem eine Abwinklung bzw. ein
Flansch 9 zum weiteren Befestigen vorgesehen bzw. angeformt ist. Das Fügeelement 1 B weist einen radial außen umlaufenden Fügeabschnitt 6 auf, entlang dessen die Schweißnaht 7 verläuft, wobei sich der Fügeabschnitt 6 infolge der Schweißeigenspannungen derart deformiert, dass neben der kraftschlüssigen Verbindung auch eine formschlüssige Verbindung realisiert wird, indem durch die Deformation eine Positivkontur 4 an der Innenseite bzw. Innenoberfläche des Fügeelements 1 B erzeugt wird. Die Verformung des Bauteiles 1 B bzw. des Hülsenelements wird durch einen radial innen umlaufenden Sollbiegeabschnitt 10 erleichtert bzw. ermöglicht. Das Bauteil 2B weist eine radial außen umlaufende Ausnehmung als Negativkontur 5 auf.
Schließlich ist in den Figuren 4 und 4A eine vierte Ausführungsvariante der Verbindungsanordnung dargestellt, bei der das Fügeelement 1 C zum Fügen eines flächigen Bauteils 2C zwei Spannbacken aufweist. Das Fügeelement 1 C ist in zwei Spannbacken geteilt, wobei die Spannbacken einen Randabschnitt des Bauteiles 2C abschnittsweise flächig einspannen, wobei mehrere partielle Durchbrüche mit im Inneren vorgesehener Schweißlinse 8 als Fügeabschnitt 6 vorgesehen sind. Die Schweißlinsen 8 werden jeweils mittels Widerstandpunktschwei ßen erzeugt, wodurch das Bauteil 2C zwischen den beiden Spannbacken des Fügeelements 1 C verklemmt wird. Andererseits kann als weiterer Fügeabschnitt 6A entlang der Trennebene zwischen den Spannbacken eine zum Beispiel U-förmig umlaufende Schweißnaht 7 am Rand des Fügeelement 1 C vorgesehen sein.
Wie insbesondere aus Figur 4A ersichtlich ist, wird durch den gebildeten Fügeabschnitt 6 mit den in den Durchbrüchen gebildeten Schweißlinsen 8 und der vorgesehenen Positivkontur 4 und Negativkontur 5 zudem eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement 1 C und dem Bauteil 2C realisiert.
Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsvarianten wird deutlich, dass im Rahmen des ebenfalls beanspruchten Verfahrens zum Fügen eines nicht oder nur bedingt fügbaren Bauteils 2, 2A, 2B, 2C mittels zumindest eines Füge- elements 1 , 1 A, 1 B, 1 C das zu fügende Bauteil 2, 2A, 2B, 2C von zumindest einem wenigstens einen Fügeabschnitt 6, 6A aufweisenden Fügeelement 1 , 1 A, 1 B, 1 C zumindest abschnittsweise umschlossen wird und dass das Fügeelement 1 , 1 A, 1 B, 1 C zumindest abschnittsweise entlang des Fügeabschnittes 6, 6A thermisch gefügt wird.
Das Fügeelement 1 , 1 A, 1 B, 1 C wird während des Fügens bzw. nach dem Fügen aufgrund der auftretenden Fügeeigenspannungen derart verformt wird, dass eine Kraftschlussverbindung zwischen dem Fügeelement 1 , 1 A, 1 B, 1 C und dem Bauteil 2, 2A, 2B, 2C gebildet wird. Zudem oder auch ausschließlich kann das Fügeelement 1 , 1 A, 1 B, 1 C während des Fügens bzw. nach dem Fügen derart verformt werden, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement 1 , 1 A, 1 B, 1 C und dem Bauteil 2, 2A, 2B, 2C gebildet wird.
Gemäß des vorgeschlagenen Verfahrens kann zum thermischen Fügen vorzugsweise ein Schweißverfahren oder ein Heißklebeverfahren verwendet werden.
Bezuqszeichen ,1 A,1 B,1 C Fügeelement
,2A,2B,2C zu fügendes Bauteil
Aufnahmeraum des Fügeelements
Positivkontur
Negativkontur
,6A Fügeabschnitt
Schweißnaht
Schweißlinse
Abwinklung bzw. Flansch
0 Sollbiegeabschnitt

Claims

Patentansprüche
1 . Verbindungsanordnung zum Fügen von zumindest einem nicht oder nur bedingt fügbaren Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) als Fügepartner von zumindest einem wenigstens einen Fügeabschnitt (6, 6A) aufweisenden Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) zumindest abschnittsweise derart umgeben ist, dass im Bereich des Fügeabschnittes (6, 6A) aufgrund von Fü- geeigenspannungen zumindest eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) und dem Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) vorgesehen ist.
2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) von zumindest einem schweißbaren Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) zumindest abschnittsweise umgeben ist, wobei die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) und dem Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) durch eine zumindest abschnittsweise entlang des Fügeabschnittes (6, 6A) verlaufende Schweißnaht (7) vorgesehen ist.
3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügeabschnitt (6, 6A) bei einem mehrteiligen Fügeelement (1 , 1 A, 1 C) entlang zumindest einer Trennebene vorgesehen ist.
4. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fügeelement (1 A) zum Fügen eines rotationssymmetrischen Bauteiles (2A) mehrere Ringsegmente vorgesehen sind, zwischen denen axial verlaufende Fügeabschnitte (6) vorgesehen sind.
5. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fügeelement (1 B) zum Fügen eines rotationssymmetrischen Bauteiles (2B) zumindest ein Hülsenelement vorgesehen ist, welches einen radial außen umlaufenden Fügeabschnitt (6) als Schweißnaht (7) zum Bilden einer Positivkontur (4) und einen radial innen umlaufenden Sollbiegeabschnitt (10) aufweist, wobei das Bauteil (2B) eine radial außen umlaufende Ausnehmung als Ne- gativkontur aufweist, so dass zwischen der Positivkontur (4) und der Negativkontur (5) eine kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung vorgesehen ist.
6. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fügeelement (1 C) zwei Spannbacken zum Fügen eines flächigen Bauteiles (2C) vorgesehen sind, wobei die Spannbacken einen Randabschnitt des Bauteiles (2C) abschnittsweise flächig einspannen, wobei mehrere partielle Durchbrüche mit im Inneren vorgesehener Schweißlinse (8) als Fügeabschnitte (6) vorgesehen sind.
7. Verbindungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Trennebene zwischen den Spannbacken ein weiterer Fügeabschnitt (6 A) als Schweißnaht (7) vorgesehen ist.
8. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche des Fügeelementes (1 , 1 A, 1 B, 1 C) und die Oberfläche des Bauteils (2, 2A, 2B, 2C) jeweils mit einer Negativkontur (5) oder einer Positivkontur (4) zum Realisieren einer formschlüssigen Verbindung zwischen Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) und Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) versehen sind.
9. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht fügbare oder nur bedingt fügbare Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) aus Werkstoffen von Faserkunststoffverbunde mit duroplastischer Matrix und aus Werkstoffen von nur bedingt schweißbaren Leichtmetallverbindungen hergestellt ist.
10. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) aus Werkstoffen von schweißbaren metallischen oder nichtmetallischen Verbindungen hergestellt ist.
1 1 . Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu fügende Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) als Führungslager für Blattfedern oder für einen elastischen Lenker verwendbar ist.
12. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu fügende Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) als Adapter für ein Kugelgelenk oder zur Befestigung des Kugelgelenkes an einem Lenker verwendbar ist.
13. Verfahren zum Fügen eines nicht oder nur bedingt fügbaren Bauteils (2, 2A, 2B, 2C) mittels zumindest eines Fügeelements (1 , 1 A, 1 B, 1 C), dadurch gekennzeichnet, dass das zu fügende Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) von zumindest einem wenigstens einen Fügeabschnitt (6, 6A) aufweisenden Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) zumindest abschnittsweise umschlossen wird und dass das Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) zumindest abschnittsweise entlang des Fügeabschnittes (6, 6A) thermisch gefügt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement aufgrund von Fügeeigenspannungen derart verformt wird, dass eine Kraftschlussverbindung zwischen dem Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) und dem Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) gebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement während des Fügens derart verformt wird, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügeelement (1 , 1 A, 1 B, 1 C) und dem Bauteil (2, 2A, 2B, 2C) gebildet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum thermischen Fügen Schweißverfahren, Heißklebeverfahren und/oder Reaktionsklebstoffe verwendet werden.
EP14700232.3A 2013-01-25 2014-01-07 Verbindungsanordnung und verfahren zum fügen eines bauteils Withdrawn EP2948684A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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