WO2013127576A1 - Fixierelement, verfahren zum verschweissen eines fixierelements mit einem bauteil sowie bauteilverbindung - Google Patents

Fixierelement, verfahren zum verschweissen eines fixierelements mit einem bauteil sowie bauteilverbindung Download PDF

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Definitions

  • Fixing element Method for welding a fixing element to a component and component connection
  • the present invention relates to a fixing element according to the features of claim 1, a method for welding a fixing with a component according to the preamble of claim 2 and a component connection according to the preamble of claim. 3
  • a component connection according to the preamble of claim 3 is known from the earlier, unpublished DE 10 2010 040 547.7.
  • the relevant prior art further includes DE 10 2010 028 323 A1, DE 10 2009 049 602.5, DE 10 2008 038 747 A1, DE 10 2009 041 161 A1, DE 10 2010 028 322 A1 and DE 10 2007 044 635 A1.
  • the object of the invention is to provide a fixing element, a method for welding a fixing element to a component and a component connection with such a fixing element, which or the many on the side for the connection of components, in particular of body parts of
  • a fixing element according to the invention has a foot region and a functional head protruding from the foot region, which is formed by at least one spherical or ball-like element.
  • the terms "spherical” and “spherical” are to be interpreted broadly in the
  • the at least one element may be wholly or partially in the form of a ball or a spherical cap or a sphere-like shape.
  • the term "ball-like” is not limited to the mathematical concept of a spherical geometry. Ball-like can e.g. generally mean “convex”.
  • the at least one spherical or kugeiä Anlagen shaped element of the functional head is rotationally symmetrical with respect to a normal direction of the foot area.
  • the terms "spherical” or “ball-like” generally include “round” or "curved”, in particular "convex curved geometries”.
  • the foot region of such a fixing element is intended to be welded to a component or welded onto a component, so that the fixing element protrudes from the component as a "male fixing element”.
  • the fixing element can be produced in one piece, ie the foot region and the functional head can be produced in one and the same manufacturing process, eg by cold extrusion, electromagnetic forming, etc.
  • the foot region and the functional head can also be manufactured in separate processes and subsequently joined together to form the fixing element be, for example Capacitor discharge welding, lift-arc welding, resistance welding, etc.
  • welding process is considered in particular a stroke ignition welding process , eg projection welding.
  • Such a fixing element can be used for connecting a first component to a second component.
  • Such a “component connection” has a first component, from which a fixing element, as described above, protrudes.
  • the foot region of the fixing element is in this case welded to the first component.
  • the second component to be connected to the first component has a female fixing element provided for receiving the fixing element or the functional head of the fixing element, or it may be provided that the second component is provided with a female fixing element provided for receiving the male fixing element, e.g. as Ciipeiement o.ä. can be formed, cooperates.
  • the male fixing element is inserted in an insertion direction in the female 'fixing.
  • the at least one spherical or ball-like element of the functional head of the fixing element has an upper dimension with respect to the female fixing element substantially transversely to the insertion direction, so that the two components are clamped to one another on the fixing elements or by means of the fixing elements.
  • the foot region may be in the form of a base or a plate or a plate-like element. Since the foot region of the fixing element is welded to the first component, it is advantageous if a (sub) side of the foot region facing away from the functional head tapers in the direction away from the functional head.
  • the (lower) side of the foot region may, for example, be conically tapered, which is advantageous in particular for welding in the lift-and-lift welding process.
  • other geometries may be more advantageous.
  • resistance welding it may be advantageous if at the (bottom of the foot area
  • the first and / or the second component is a sheet metal component, in particular a steel, stainless steel or aluminum sheet component.
  • the fixing element is made entirely of metal, in particular of steel or aluminum.
  • the method is particularly suitable for body construction, so that it may be at the first and / or in the second component to body parts.
  • the method can also be used in a variety of non-automotive applications, e.g. in the field of "white goods", furniture industry, architecture or building construction, etc.
  • the component connection described above can be very advantageous for "pre-fixing” of two permanently firmly connected to each other to be used (body) components.
  • the two components can be very simply “provisionally” put together or clamped together by means of fixing elements and then permanently connected to one another via a further connection, for example via a welded joint, by screwing, riveting, etc.
  • a further connection for example via a welded joint, by screwing, riveting, etc.
  • FIG. 1 shows a fixing element according to the invention
  • FIG. 1 shows a fixing element 1, which has a foot region 2 and a functional head 3.
  • the foot area 2 and the functional head 3 can be made of one and the same material.
  • the foot region 2 and the head region 3 can in particular be made in one piece.
  • the functional head 3 can also be welded onto the foot region 2.
  • the functional head 3 has two spherical portions 3a, 3b intended to be clampingly inserted into a female fixing member (e.g., a through hole or the like).
  • a member (retaining clip) which can be clipped onto the two sections 3a, 3b or onto one of the two sections 3a or 3b can also be formed as a female fixing element.
  • the foot portion 2 is here as a sockeiförmiges element with an upper portion 2a, which is connected to the spherical portion 3a, and a lower portion 2b formed.
  • the bottom of the lower portion 2b is conically tapered, wherein the cone angle is indicated in Figure 1 with the symbol ⁇ .
  • the Fixiereiement shown in Figure 1, for example, in a HubzündungsschweiB compiler be welded to a Biechbauteil 5, which is shown in Figure 2. If, as shown in Figure 1, the bottom of the foot area is tapered, can be achieved particularly high quality welded joints.

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Abstract

Fixierelement welches einen Fußbereich, der dazu vorgesehen ist, mit einem Bauteil verschweißt zu werden, und einen von dem Fußbereich abstehenden Funktionskopf aufweist, der durch mindestens ein kugelförmiges oder kugelähnliches Element gebildet ist.

Description

Fixierelement Verfahren zum Verschweißen eines Fixierelemente mit einem Bauteil sowie Bauteilverbindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fixierelement gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 , ein Verfahren zum Verschweißen eines Fixierelements mit einem Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 2 sowie eine Bauteilverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.
Eine Bauteilverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 3 ist aus der älteren, nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 040 547.7 bekannt. Zum relevanten Stand der Technik zählen ferner die DE 10 2010 028 323 AI , DE 10 2009 049 602.5, DE 10 2008 038 747 A1 , DE 10 2009 041 161 A1 , DE 10 2010 028 322 A1 sowie die DE 10 2007 044 635 A1.
In der Großserienfertigung von Fahrzeugkarosserien werden eine Vielzahl einzelner Karosserieteile sowie Anbauteile, wie z.B. Halterungen etc., weitgehend automatisiert zusammengebaut. Bei einem Fügevorgang werden zwei oder mehrere Karosserieteile zunächst mittels aufwändiger Spann- und Aufnahmetechnik relativ zueinander positioniert und anschließend miteinander verbunden, z.B. durch Schweißen, Clinchen oder andere Fügeverfahren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fixierelement, ein Verfahren zum Verschweißen eines Fixierelements mit einem Bauteil und eine Bauteii- verbindung mit einem derartigen Fixierelement zu schaffen, das bzw. die viel- seitig zur Verbindung von Bauteilen, insbesondere von Karosserieteilen von
Fahrzeugen, einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 2 bzw. 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Fixierelement gemäß der Erfindung weist einen Fußbereich und einen von dem Fußbereich abstehenden Funktionskopf auf, der durch mindestens ein kugelförmiges oder kugelähnliches Element gebildet ist. Die Begriffe "kugelförmig" bzw. "kugelähnlich" sind äußerst breit zu interpretieren in dem
Sinne, dass das mindestens eine Element ganz oder teilweise Form einer Kugel bzw. einer Kugelkalotte oder eine kugelähnliche Form haben kann. Der Begriff "kugelähnlich" ist dabei nicht auf den mathematischen Begriff einer Kugelgeometrie beschränkt. Kugelähnlich kann z.B. ganz allgemein "konvex gewölbt" bedeuten. Vorzugsweise ist das mindestens eine kugelförmig oder kugeiähnlich gestaltete Element des Funktionskopfes rotationssymmetrisch bezüglich einer Normalenrichtung des Fußbereichs. Die Begriffe "kugelförmig" bzw. "kugelähnlich" umfassen ganz allgemein "runde" bzw. "gewölbte", insbesondere "konvex gewölbte Geometrien".
Der Fußbereich eines derartigen Fixierelements ist dazu vorgesehen, mit einem Bauteil verschweißt bzw. auf ein Bauteil aufgeschweißt zu werden, so dass das Fixierelement als "männliches Fixierelement" von dem Bauteil absteht.
Das Fixierelement kann einstückig hergestellt werden, d.h. der Fußbereich und der Funktionskopf können in ein und demselben Fertigungsprozess hergestellt werden, z.B. durch Kaltfliespressen, elektromagnetisches Umformen etc. Alternativ dazu können der Fußbereich und der Funktionskopf auch in separaten Prozessen hergestellt und anschließend zu dem Fixierelement miteinander verbunden werden, z.B. durch Kondensatorentladungsschweißen, Hubzündungsschweißen, Widerstandsschweißen etc.
Zum Aufschweißen eines derartigen Fixierelements auf ein Bauteil wird zunächst das Fixierelement mit seiner dem Funktionskopf abgewandten (Unterseite des Fußbereichs auf das Bauteil aufgesetzt. Anschließend wird der Fußbereich mit dem Bauteil verschweißt. Als Schweißverfahren kommt insbesondere ein Hubzündungsschweißverfahren in Betracht. Denkbar sind aber auch andere Schweißverfahren, z.B. Buckelschweißen.
Ein derartiges Fixierelement kann zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil verwendet werden. Eine solche "Bauteilverbindung" weist ein erstes Bauteil auf, von dem ein Fixierelement, wie es oben beschrieben wurde, absteht. Der Fußbereich des Fixierelements ist hierbei mit dem ersten Bauteil verschweißt.
Das zweite, mit dem ersten Bauteil zu verbindende Bauteil weist ein zur Aufnahme des Fixierelements bzw. des Funktionskopfes des Fixierelements vorgesehenes weibliches Fixierelement auf bzw. es kann vorgesehen sein, dass das zweite Bauteil mit einem zur Aufnahme des männlichen Fixierelements vorgesehenen weiblichen Fixierelements, das z.B. als Ciipeiement o.ä. ausgebildet sein kann, zusammenwirkt.
Zum Verbinden der beiden Bauteile wird das männliche Fixierelement in einer Einführrichtung in das weibliche' Fixierelement eingeführt. Das mindestens eine kugelförmige oder kugelähnliche Element des Funktionskopfes des Fixierelements hat im Wesentlichen quer zur Einführrichtung ein Obermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement, so dass die beiden Bauteile an den Fixierelementen bzw. mittels der Fixierelemente aneinander geklemmt sind. Der Fußbereich kann die Form eines Sockels oder einer Platte oder eines plattenartigen Elements haben. Da der Fußbereich des Fixierelements mit dem ersten Bauteil verschweißt wird, ist es von Vorteil, wenn sich eine dem Funktionskopf abgewandte (Unter-)Seite des Fußbereichs in Richtung von dem Funktionskopf weg verjüngt. Die (Unter-)Seite des Fußbereichs kann z.B. sich konisch verjüngend ausgebildet sein, was insbesondere für ein Verschweißen im Hubzündungsschweißverfahren von Vorteil ist. Für anderere Schweißverfahren können andere Geometrien vorteilhafter sein. Zum Widerstandsschweißen kann es von Vorteil sein, wenn an der (Unterseite des Fußbereichs ein
Nach einer Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Bauteil um ein Blechbauteil, insbesondere um ein Stahl-, Edelstahl- oder Aluminiumblechbauteil. Vorzugsweise besteht auch das Fixierelement vollständig aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium.
Das Verfahren ist insbesondere für den Karosseriebau geeignet, so dass es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Bauteil um Karosseriebauteile handeln kann. Das Verfahren kann aber auch in einer Viezahl von Anwendungen außerhalb der Autoindustrie eingesetzt werden, z.B. im Bereich„Weiße Ware", Möbelindustrie, Architektur bzw. Gebäudebau, etc.
Die oben beschriebene Bauteilverbindung kann sehr vorteilhaft zum "Vorfixieren" zweier dauerhaft fest miteinander zu verbindender (Karosserie- ) Bauteile verwendet werden. Die beiden Bauteile können mittels der Fixierelemente sehr einfach "provisorisch" zusammengesteckt bzw. zusammengeklemmt und anschließend über eine weitere Verbindung, z.B. über eine Schweißverbindung, durch Verschrauben, Vernieten etc. dauerhaft fest miteinander verbunden werden. im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Ein Fixierelement gemäß der Erfindung; und
Figur 2 das in Figur 1 gezeigte Fixierelement aufgeschweißt auf ein
Blechbauteil.
Figur 1 zeigt ein Fixierelement 1 , welches einen Fußbereich 2 und einen Funktionskopf 3 aufweist. Der Fußbereich 2 und der Funktionskopf 3 können aus ein und demselben Material hergestellt sein. Der Fußbereich 2 und der Kopfbereich 3 können insbesondere einstückig hergestellt sein. Alternativ dazu kann der Funktionskopf 3 auch auf den Fußbereich 2 aufgeschweißt sein.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weist der Funktionskopf 3 zwei kugelförmige Abschnitte 3a, 3b auf, die dazu vorgesehen sind, in ein weibliches Fixierelement (z.B. in ein Durchgangsloch o.a.) klemmend eingeführt zu werden. Alternativ dazu kann als weibliches Fixierelement auch ein auf die beiden Abschnitte 3a, 3b oder auf einen der beiden Abschnitte 3a oder 3b aufclipbares Element (Halteclip) gebildet sein.
Mittelpunkte der kugelförmigen Abschnitte 3a, 3b liegen bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auf einer Mittel- bzw. Symmetrieachse des Fußbereichs 2. Der Fußbereich 2 ist hier als sockeiförmiges Element mit einem oberen Abschnitt 2a, welcher mit dem kugelförmigen Abschnitt 3a verbunden ist, und einem unteren Abschnitt 2b gebildet. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die Unterseite des unteren Abschnitts 2b sich konisch verjüngend ausgebildet, wobei der Konuswinkel in Figur 1 mit dem Symbol α angegeben ist. Das in Figur 1 gezeigte Fixiereiement kann z.B. in einem HubzündungsschweiBverfahren auf ein Biechbauteil 5 aufgeschweißt werden, was in Figur 2 dargestellt ist. Wenn, wie in Figur 1 dargestellt ist, die Unterseite des Fußbereichs sich verjüngend ausgebildet ist, lassen sich qualitativ besonders hochwertige Schweißverbindungen erzielen.

Claims

Patentansprüche
1. Fixierelement welches einen Fußbereich, der dazu vorgesehen ist, mit einem Bauteil verschweißt zu werden, und einen von dem Fußbereich abstehenden Funktionskopf aufweist, der durch mindestens ein kugelförmiges oder kugelähnliches Element gebildet ist.
2. Verfahren zum Verschweißen eines Fixierelements gemäß Patentanspruch 1 mit einem Bauteil, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
• Bereitsteilen eines solchen Fixierelements,
• Aufsetzen des Fußbereichs des Fixierelements auf das Bauteil und zwar mit einer dem Funktionskopf abgewandten Seite des Fußbereichs,
• Verschweißen des Fußbereichs mit dem Bauteil, insbesondere in einem Hubzündungsschweißverfahren.
3. Bauteilverbindung, mit
einem ersten Bauteil, insbesondere einem ersten Fahrzeugbauteil, das ein von dem ersten Bauteil abstehendes, männliches Fixierelement aufweist,
einem zweiten Bauteil, insbesondere einem zweiten Fahrzeugbauteil, das ein zur Aufnahme des männlichen Fixierelements vorgesehenes weibliches Fixierelement aufweist oder das mit einem zur Aufnahme des männlichen Fixierelements vorgesehenen weiblichen Fixierelements zusammenwirkt, wobei das männliche Fixierelement in einer Einführrichtung in das weibliche Fixierelement eingeführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das männliche Fixierelement • einen Fußbereich, der mit dem ersten Bauteil verschweißt ist, und
• einen von dem Fußbereich abstehenden Funktionskopf aufweist, der durch mindestens ein kugelförmiges oder kugelähnliches Element gebildet ist, das im Wesentlichen quer zur Einführrichtung ein Übermaß in Bezug auf das weibliche Fixierelement aufweist, so dass die beiden Bauteile an den Fixierelementen aneinander geklemmt sind.
Fixierelement bzw. Verfahren bzw. Bauteilverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Fußbereich durch ein sockelartiges oder plattenartiges Element gebildet ist.
Fixierelement bzw. Verfahren bzw. Bauteilverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Funktionskopf abgewandte Seite des Fußbereichs sich in Richtung von dem Funktionskopf weg verjüngend, insbesondere sich konisch verjüngend, ausgebildet ist.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Bauteil um ein Blechbauteil, insbesondere um ein Stahloder Aluminiumblechbauteil, handelt.
Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet dass es sich bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Bauteil um ein Karosseriebauteil handelt.
Fixierelement bzw. Verfahren bzw. Bauteilverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem männlichen Fixierelement um ein vollständig aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, bestehendes Element handelt.
9. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile zusätzlich zu der Klemmverbindung über eine weitere Verbindung, insbesondere über eine Schweißverbindung, unmittelbar fest miteinander verbunden sind.
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