WO2018162629A1 - Method for connecting a sandwich component - Google Patents

Method for connecting a sandwich component Download PDF

Info

Publication number
WO2018162629A1
WO2018162629A1 PCT/EP2018/055731 EP2018055731W WO2018162629A1 WO 2018162629 A1 WO2018162629 A1 WO 2018162629A1 EP 2018055731 W EP2018055731 W EP 2018055731W WO 2018162629 A1 WO2018162629 A1 WO 2018162629A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
support flange
connecting element
sandwich component
component
recess
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/055731
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Azeddine Chergui
Mustafa Al
Jürgen Goldmann
Original Assignee
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp 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 Thyssenkrupp Steel Europe Ag, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Publication of WO2018162629A1 publication Critical patent/WO2018162629A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B23P19/062—Pierce nut setting machines
    • B23P19/063—Deforming the nut only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/025—Setting self-piercing rivets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/04—Riveting hollow rivets mechanically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/14—Riveting machines specially adapted for riveting specific articles, e.g. brake lining machines
    • B21J15/147—Composite articles
    • 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
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F16B37/06—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting
    • F16B37/062—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting
    • F16B37/065—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting by deforming the material of the nut
    • F16B37/067—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting by deforming the material of the nut the material of the nut being deformed by a threaded member generating axial movement of the threaded part of the nut, e.g. blind rivet type
    • 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
    • F16B5/01—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening elements specially adapted for honeycomb panels
    • 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
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/086—Self-piercing rivets
    • 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
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F16B37/06—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting
    • F16B37/062—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting
    • F16B37/068—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting by deforming the material of the support, e.g. the sheet or plate

Definitions

  • the present invention is based on a method for connecting a sandwich component to a connecting element, wherein in a first method step, the connecting element is arranged in a recess of the sandwich component.
  • Sandwich components are multilayered and have, for example between two metallic layers on a plastic intermediate layer.
  • a generic sandwich component with another component, which was previously carried out conventionally by inserting a screw through a perforated openings in the sandwich component and in the component and their non-positive connection by tightening a nut on the thread of the screw shaft, Withstands the connection between the sandwich component and the other component only for a certain time. Due to the temperature-dependent creep behavior of the plastic used in the intermediate layer, the biasing force of the screw can be lost, thereby loosens the connection and a secure connection can no longer be guaranteed.
  • WO 2015/169588 A1 discloses a method for connecting a sandwich component, wherein the sandwich component has an intermediate layer between two outer components.
  • the method consists of a first method step, in which by heating and exerting a compressive force, the intermediate layer of the multilayer component is displaced in the region of the connection point and the two outer components are tacked together by applying an electrical voltage.
  • a recess in the region of the connection point is brought into the sandwich component and a connecting element for receiving a connecting bolt is introduced into the recess.
  • a disadvantage of this method is that it is complicated and time-consuming.
  • the introduction of the connecting element must be preceded by a heating and pressing step in which the plastic layer is pressed out of the connection point. The removal of the plastic layer can lead to a loss of local stiffness and thereby adversely affect the joint. Disclosure of the invention
  • a method for connecting a sandwich component with a connecting element wherein in a first method step, the connecting element is arranged in a recess of the sandwich component, characterized in that in a second method step, at least a first support flange of the connecting element in such Direction of a second support flange is deformed, that an edge region of the recess is positively received between the first and the second support flange and the distance between the first support flange and the second support flange substantially corresponds to the thickness of the sandwich component.
  • the method according to the invention has the advantage over the prior art that the stiffness of the sandwich component is essentially retained globally.
  • the sandwich component is made of a sandwich material.
  • the sandwich component has at least two outer, preferably metallic layers and an intermediate layer arranged between the two outer layers, preferably a plastic intermediate layer.
  • the connecting element is preferably cylindrical, in particular as a metal cylinder.
  • the first and second support flange are preferably annular.
  • the first and second annular support flange are arranged coaxially to the cylinder axis of the connecting element.
  • the first and second support flange on support surfaces for pressurizing.
  • the first support flange is arranged in a first end region of the connection element and the second support flange is arranged in a second end region of the connection element.
  • the first and / or the second support flange are arranged in a middle region of the connecting element formed between the first and second end regions.
  • the connecting component is preferably arranged in the recess of the sandwich component such that the cylinder axis runs perpendicular to the main extension plane of the sandwich component.
  • the recess is attached, for example by drilling, punching or cutting in the sandwich component.
  • the recess has a round cross-section.
  • At least the first supporting flange of the connecting element is deformed in the direction of the second supporting flange such that the edge region of the recess is received in a form-fitting manner between the first and the second supporting flange and the distance between the first supporting flange and the second supporting flange is at least 80%, preferably at least 90%. and particularly preferably at least 100% of the thickness of the sandwich component corresponds.
  • the second support flange is also deformed, preferably in the direction of the first support flange.
  • a cutting edge of the connecting element is arranged on the sandwich component and the second supporting flange of the connecting element is subjected to pressure such that the cutting edge punches the recess into the sandwich component and the connecting element into this recess is pressed.
  • the attachment of the recess of the sandwich component and the arrangement of the connecting element advantageously take place in one method step. This allows for a quick and easy connection process.
  • the dimension of the recess automatically coincides with the cross section of the connecting element. This allows a positive arrangement of the connecting element in the recess, without additional, complicated process and measuring steps would be necessary. This allows a fast, efficient and accurate positioning of the connecting element in the recess.
  • the cutting edge is arranged in an end region, in particular an end region of the connecting element facing the sandwich component before the first process step.
  • the cutting edge extends along the cross section of the connecting element.
  • the cutting edge and the first support flange may be made as one unit.
  • the punching of the recess and the introduction of the connecting element into the punched recess are carried out in a single step in the second method step.
  • the pressurization during punching and insertion of the connecting element can be effected by the same device through which the pressurization takes place in the second process step.
  • the first support flange between the first and second method step is bent from an insertion position in which the first support flange bears against an outer wall of the connecting element in the direction of the second support flange in a deformation position.
  • the connecting element preferably has at least one area with a first and an area with a second, different from the first cross-section.
  • the diameter of the first region is greater than the diameter of the second region. In this case, the difference between the diameter of the first region and the diameter of the second region substantially corresponds to the thickness of the first support flange.
  • the first support flange is in the insertion position in the second region on the outer wall of the connecting element.
  • the first support flange is bent in the direction of the second support flange in a deformation position. From the deformation position, at least the first support flange is deformed by pressurization in the second method step.
  • the first support flange is bent into a deformation position, which allows a simple and efficient pressurization and deformation of the first support flange in the second method step.
  • the connecting element has a third region with a third cross section.
  • the third region has a diameter different from the first and second regions.
  • the third region has a diameter that is greater than the diameter of the first and second regions.
  • the second support flange is formed as a third region.
  • the bending of the insertion position into the deformation position and the pressurization of the second method step take place in one step.
  • the bending of insertion position in the deformation position and the pressurization of the second process step are performed by the same device.
  • the sandwich component is deformed before the first method step such that a connection region is vertically spaced from the main extension plane of the sandwich component.
  • the connection region is the region of the sandwich component in which the recess is arranged.
  • the deformation of the sandwich component takes place prior to the first method step such that the vertical distance between the connection region and main extension plane of the sandwich component corresponds to the height of the connecting element to be arranged in the recess.
  • the connecting element in the recess in such a way that an upper or lower side of the connecting element lies in a plane with the main extension plane of the sandwich component.
  • the sandwich component is deformed in the connection region such that an upper or lower side of the connection element projects beyond the main extension plane of the sandwich component.
  • the connecting element has a bore, for example with an internal thread, and a connecting bolt, for example with an external thread, is arranged in the bore.
  • the sandwich component can advantageously be connected to a second component, in particular screwed.
  • the bore is made coaxial with the cylinder axis of the connecting element and extends substantially perpendicular to the main extension plane of the sandwich component.
  • the connecting bolt is designed for example as a screw.
  • the internal thread of the connecting element is designed to match the external thread of the connecting bolt.
  • the bore can preferably be designed without an internal thread.
  • a second component above or below the sandwich component is arranged such that a recess of the second component is above or below the bore of the connecting element.
  • the connecting bolt is arranged in the bore and the recess of the second component.
  • sandwich component and second component are connected to one another by means of connecting element, in particular screwed.
  • the connecting bolt is fixed above or below the second component with a second connecting element, for example a nut.
  • a second connecting element for example a nut.
  • a support surface of the first support flange is disposed within the bore.
  • the first support flange is advantageously protected against unwanted deformations.
  • a bending of the first support flange in a deformed position before the second method step is advantageously avoided.
  • the first support flange may be designed with the cutting edge as a unit.
  • the support surface is inclined relative to the cylinder axis of the connecting element.
  • the first support flange is preferably deformed by pressurization in the direction of the second support flange in such a way that the support surface of the first support flange originally arranged inside the bore emerges outwardly. In this case, the first support flange contacts the edge region of the recess of the sandwich component. The edge region of the recess of the sandwich component is received in a form-fitting manner in particular by the first support flange and the second support flange.
  • a support surface of the first support flange is arranged on the outside of the connecting element.
  • a simple pressurization of the first support flange is possible.
  • length and angle of inclination the support surface of the first support flange are adapted to the dimensions of the sandwich component and to the requirements of the connection.
  • the support surface is annular.
  • Another object of the invention is an arrangement produced in a method according to one of claims 1-7, comprising the sandwich component and the connecting element, wherein the connecting element is arranged in a recess of the sandwich component, characterized in that an edge region of the recess is positively received between the first and the second support flange and the distance between the first support flange and the second support flange substantially corresponds to the thickness of the sandwich component.
  • a sandwich component is advantageously provided, which can be connected stably and firmly to at least one further component, in particular screwed, without there being any local loss of stiffness in the sandwich component. This advantageously prevents a reduction in the tightening torque of the screw.
  • the arrangement according to the invention enables a connection, in particular screwing, of the sandwich component with a second component without loss of the tightening torque of the screw. This makes it possible to produce a stable component composite with at least one sandwich component.
  • the connecting element has a bore, for example with an internal thread, and a connecting bolt arranged in the bore, for example with an external thread.
  • a screwing of the sandwich component with a second component is possible.
  • the bore can preferably be designed without an internal thread.
  • a loss of tightening torque of the connecting bolt is avoided by the inventive arrangement of the connecting element in the recess of the sandwich component.
  • the arrangement has a second component with a recess, wherein the sandwich component and the second component are connected by a connecting bolt arranged in a recess of the second component and in a bore of the connecting element.
  • the second component can be arranged above or below the sandwich component.
  • the second component is bolted to the sandwich component.
  • the screw connection can be fixed by a further connecting element, for example a nut, above or below the second component.
  • FIGS. 1 a, 1 b, 1 c schematically illustrate a method and an arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figures 2a, 2b, 2c, 2d show schematically a method and an arrangement according to an alternative exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 a to 1 c schematically illustrate a method and an arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the connecting element 6 is arranged on the sandwich component 2, see FIG. 1 a.
  • FIG. 1 a shows the arrangement of the connecting element 6 on the sandwich component 2 and the pressurization 16 of the connecting element 6.
  • the connecting element 6 is cylindrical and has a center along the cylinder axis Z extending bore 9 for receiving a connecting pin 18, in particular a screw on.
  • the connecting element 6 is made of a heat-resistant material, for example metal.
  • a second support flange 8 is arranged at the side facing away from the sandwich component 2 front side of the connecting element 6. This serves to receive the pressurization 16.
  • the first support flange 7 is annular and has an inclined support surface 10 for pressurizing.
  • the wall thickness of the connecting element 6 increases from the cutting edge 11 to the end of the first support flange 7, which faces away from the sandwich component 2.
  • the first support flange 7 essentially has an inwardly directed circumferential projection.
  • the first support flange 7 has a support nose 12.
  • the geometry of the first support flange 7 is designed such that the first support flange can deform under pressure in the direction of the second support flange 8.
  • the sandwich component 2 has a first and a second, preferably metallic, outer layer 3, 4 and a plastic intermediate layer 5 arranged between the first and second outer layer 3, 4.
  • the cutting edge 11 of the connecting element 6 is arranged on the sandwich component 2.
  • the second support flange 8 is acted upon from above with pressure 16. Under the pressure 16 pierces the cutting edge 11 a recess 13 in the sandwich component 2, in which the connecting element 6 is pressed positively, see Figure lb.
  • the diameter of the recess 13 substantially corresponds to the diameter of the connecting element 6.
  • the outer wall of the connecting element 6 may be in contact with all layers 3, 4, 5 of the sandwich component 2 in the region of the recess 13.
  • the second support flange 8 and the support surface 10 of the first support flange 7 are pressurized with pressure 16.
  • both the sandwich component 2 and the first support flange 7 of the connecting element 6 are deformed simultaneously, see FIG. 1c.
  • the first support flange 7 is deformed in the direction of the second support flange 8.
  • First and second support flange 7, 8 form after the deformation step a positive reception for the edge region of the recess 13.
  • First and second support flange 7, 8 are substantially spaced so that the edge region of the sandwich component 2 in its original and complete thickness of the first and second support flange 7, 8 is enclosed.
  • the distance 20 between the first and second support flange 7, 8 corresponds essentially to the thickness, preferably at least 80%, preferably at least 90% and particularly preferably at least 100% of the thickness of the sandwich component 2.
  • a displacement of the plastic interlayer 5 from the sandwich Component 2 in the edge region of the recess 13 is not necessary. Instead, the connecting element 6 is in contact with the outer layers 3, 4 of the edge region of the recess 13 in the region of the receptacle formed by the first and second supporting flanges 7, 8. This provides a method for connecting a sandwich component 2 to a connecting element 6 provided that simply, quickly and efficiently the joining, in particular screwing, allows the sandwich component 2 with a second component 14.
  • the connecting element 6 according to the illustrated embodiment ensures a stable connection, in particular a screw connection, between the sandwich component 2 and the second component 14.
  • the method according to the embodiment shown here makes possible the production of a stable component composite, comprising at least one sandwich component 2. Component 2 is also deformed by the pressurization 16 in the second process step.
  • the sandwich component 2 is deformed such that a connection region 15 of the sandwich component 2 is vertically spaced from the main extension plane H of the sandwich component 2.
  • a second component 14 is arranged below the sandwich component 2.
  • the minimum distance 17 between the sandwich component 2 and the second component 14 is determined by the geometry of the first support flange 7, in particular the support nose 12.
  • the illustrated arrangement 1 advantageously provides a sandwich component 2 with connecting element 6, which can be connected stably and firmly to a second component 14, in particular screwed.
  • the support nose 12 provides a contact surface 12.1 for contacting the second component 14 ready, via which the force respectively the biasing force, symbolized by the double arrow shown, is taken when tightening the nut 18.1 and thereby the edge region of the sandwich component 2 remains free of forces through the screw connection.
  • the first and / or the second support flange 7, 8 may at least partially have lugs, which are designed such that they after the deformation step of the first and second support flange 7, 8 a positive reception for the edge region of the recess 13th partially deform the outer layer or layers 3, 4, in order to effectively prevent twisting of the connecting element 6 to form a region-wise adhesion.
  • FIGS. 2 a to 2 d schematically illustrate a method and an arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the sandwich component 2 is provided with recess 13, see Figure 2a, and deformed, see Figure 2b.
  • the sandwich component 2 is deformed in a connection region 15.
  • the connecting region 15 is the region of the sandwich component 2 in which the sandwich component 2 is to be joined to a second component 14, for example by introducing a connecting bolt 18.
  • the connection region 15 is given by the edge region of the recess 13.
  • the sandwich component 2 has a first and a second, preferably metallic, outer layer 3, 4 and a plastic intermediate layer 5 arranged between the first and second outer layer 3, 4.
  • the connecting element 6 is arranged in the recess 13, see Figure 2c.
  • the connecting element 6 is cylindrical and has a center along the cylinder axis Z extending bore 9 for receiving a connecting pin 18, in particular a screw on.
  • the connecting element 6 is made of a heat-resistant material, for example metal.
  • the connecting element 6 has a second supporting flange 8. This serves to receive the pressurization 16.
  • the connecting element 6 has a first supporting flange 7.
  • the first support flange 7 is annular.
  • the first support flange 7 is not shown in an insertion position on the outer wall of the connecting element 6 at.
  • the first support flange 7 is bent from the insertion position into the deforming position.
  • the first support flange 7 is bent away from the outer wall.
  • a support surface 10 for pressure absorption 16 is advantageously provided.
  • the first and second support flange 7, 8 are subjected to pressure 16 in the second method step.
  • pressurization 16 is the first support flange 7 is deformed in the direction of the second support flange 8 such that the first and second support flange 7, 8 receive the edge region of the recess 13 in a form-fitting manner, see FIG. 2d.
  • the distance 20 between the first and second support flange 7, 8 corresponds substantially to the thickness, preferably at least 80%, preferably at least 90% and particularly preferably at least 100% of the thickness of the sandwich component 2.
  • the connecting element 6 can with all layers of the edge region of the sandwich component 2 are in contact. Displacement of the plastic intermediate layer 5 is not necessary.
  • a method for joining a sandwich component 2 with a connecting element 6, which allows simple, fast and efficient joining, in particular screwing, of the sandwich component 2 with a second component 14.
  • the connecting element 6 ensures a stable connection, in particular screw connection, between the sandwich component 2 and the second component 14.
  • the second component 14 is arranged below the sandwich component 2, for example.
  • a recess 14.1 of the second component 14 is brought below the bore 9 of the connecting element 6.
  • the distance between the first support flange 7 and the end face of the connecting element 6 facing the second component 14 and the deformation of the sandwich component 2 determine the minimum distance 17 between the sandwich component 2 and the second component 14.
  • the minimum distance 17 can be determined by the arrangement of the first support flange 7 and the geometry of the deformation of the sandwich component 2 can be adjusted. Via a contact surface 12.1 on the connecting element 6, the second component 14 is contacted, via which a force, symbolized by the double arrow shown, is received in the connecting region 15 and thereby the edge region of the sandwich component 2 remains free of forces.
  • the first and / or the second support flange 7, 8 may at least partially have lugs, which are designed such that they after the deformation step of the first and second support flange 7, 8 a positive reception for the edge region of the recess 13th partially deform the outer layer or layers 3, 4, in order to effectively prevent twisting of the connecting element 6 to form a region-wise adhesion.
  • the sandwich component 2 and the second component 14 are connected via an inserted into the bore 9 and into the recess of the second component 14 connecting pin 18, not shown.
  • the arrangement 1 enables a stable and fixed connection of a sandwich component 2 with at least one second component 14.
  • screwing of the sandwich component 2 with at least one second component 14 is possible without the tightening torque of the connecting screw being reduced by creep of the plastic becomes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for connecting a sandwich component (2) by means of a connection element (6). In a first method step, the connection element (6) is arranged in a recess (13) of the sandwich component. The invention is characterized in that in a second method step, at least one first support flange (7) of the connection element is deformed in the direction of a second support flange (8) such that an edge region of the recess (13) is received in a form-fitting manner between the first and the second support flange (7, 8) and the distance between the first support flange (7) and the second support flange (8) substantially corresponds to the thickness of the sandwich component (2). The invention additionally relates to an assembly produced using the method according to the invention.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Titel title
Verfahren zum Verbinden eines Sandwich-Bauteils  Method for connecting a sandwich component
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Verbinden eines Sandwich-Bauteils mit einem Verbindungselement, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Verbindungselement in einer Ausnehmung des Sandwich-Bauteils angeordnet wird . The present invention is based on a method for connecting a sandwich component to a connecting element, wherein in a first method step, the connecting element is arranged in a recess of the sandwich component.
Verfahren zum Verbinden von Sandwich-Bauteilen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sandwich-Bauteile sind mehrschichtig ausgeführt und weisen beispielsweise zwischen zwei metallischen Schichten eine Kunststoffzwischenschicht auf. Beim Verbinden, insbesondere Verschrauben, eines gattungsgemäßen Sandwich-Bauteils mit einem weiteren Bauteil, welches bisher konventionell durch Einschieben einer Schraube durch eine gelochte Öffnungen im Sandwich-Bauteil und im Bauteil und deren kraftschlüssige Verbindung mittels Festziehens einer Mutter auf dem Gewindegang des Schraubschaftes durchgeführt wurde, hält die Verbindung zwischen Sandwich-Bauteil und dem weiteren Bauteil nur für eine gewisse Zeit stand . Aufgrund des temperaturabhängigen Kriechverhaltens des eingesetzten Kunststoffes in der Zwischenschicht kann die Vorspannkraft der Verschraubung verloren gehen, dadurch lockert sich die Verbindung und eine sichere Verbindung kann nicht mehr gewährleistet werden . Aus der WO 2015/169588 AI ist ein Verfahren zum Verbinden eines Sandwich-Bauteils bekannt, wobei das Sandwich-Bauteil zwischen zwei äußeren Bauelementen eine Zwischenschicht aufweist. Das Verfahren besteht aus einem ersten Verfahrensschritt, in dem durch Erwärmen und Ausüben einer Druckkraft die Zwischenschicht des mehrschichtigen Bauteils im Bereich der Verbindungsstelle verdrängt wird und die beiden äußeren Bauelemente durch Anlegen einer elektrischen Spannung aneinander geheftet werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Ausnehmung im Bereich der Verbindungsstelle in das Sandwich-Bauteil gebracht und ein Verbindungselement zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens in die Ausnehmung eingebracht. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass es aufwendig und zeitintensiv ist. Insbesondere muss dem Einbringen des Verbindungselements ein Erwärmungs- und Verpressungsschritt vorausgehen, in dem die Kunststoffschicht aus der Verbindungsstelle gepresst wird . Das Entfernen der Kunststoffschicht kann zu einem lokalen Steifig- keitsverlust führen und sich dadurch auch negativ auf die Verbindungsstelle auswirken . Offenbarung der Erfindung Methods for joining sandwich components are known in the art. Sandwich components are multilayered and have, for example between two metallic layers on a plastic intermediate layer. When connecting, in particular screwing, a generic sandwich component with another component, which was previously carried out conventionally by inserting a screw through a perforated openings in the sandwich component and in the component and their non-positive connection by tightening a nut on the thread of the screw shaft, Withstands the connection between the sandwich component and the other component only for a certain time. Due to the temperature-dependent creep behavior of the plastic used in the intermediate layer, the biasing force of the screw can be lost, thereby loosens the connection and a secure connection can no longer be guaranteed. WO 2015/169588 A1 discloses a method for connecting a sandwich component, wherein the sandwich component has an intermediate layer between two outer components. The method consists of a first method step, in which by heating and exerting a compressive force, the intermediate layer of the multilayer component is displaced in the region of the connection point and the two outer components are tacked together by applying an electrical voltage. In a further method step, a recess in the region of the connection point is brought into the sandwich component and a connecting element for receiving a connecting bolt is introduced into the recess. A disadvantage of this method is that it is complicated and time-consuming. In particular, the introduction of the connecting element must be preceded by a heating and pressing step in which the plastic layer is pressed out of the connection point. The removal of the plastic layer can lead to a loss of local stiffness and thereby adversely affect the joint. Disclosure of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vergleichsweise einfaches, schnelles und kostengünstiges Verfahren zum Verbinden eines Sandwich-Bauteils zur Verfügung zu stellen. It is an object of the present invention to provide a comparatively simple, quick and inexpensive method for joining a sandwich component.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Verbinden eines Sandwich-Bauteils mit einem Verbindungselement, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Verbindungselement in einer Ausnehmung des Sandwich-Bauteils angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt zumindest ein erster Stützflansch des Verbindungselements derart in Richtung eines zweiten Stützflanschs verformt wird, dass ein Randbereich der Ausnehmung formschlüssig zwischen dem ersten und dem zweiten Stützflansch aufgenommen wird und der Abstand zwischen dem ersten Stützflansch und dem zweiten Stützflansch im Wesentlichen der Dicke des Sandwich-Bauteils entspricht. This object is achieved by a method for connecting a sandwich component with a connecting element, wherein in a first method step, the connecting element is arranged in a recess of the sandwich component, characterized in that in a second method step, at least a first support flange of the connecting element in such Direction of a second support flange is deformed, that an edge region of the recess is positively received between the first and the second support flange and the distance between the first support flange and the second support flange substantially corresponds to the thickness of the sandwich component.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Steifigkeit des Sandwich-Bauteils im Wesentlichen global erhalten bleibt. Insbesondere ist ein Verschließen des Randbereichs der Ausnehmung, beispielsweise durch ein Erwärmen und Verpressen des Sandwich-Bauteils im Bereich der Verbindungsstelle, nicht mehr notwendig . Es wird somit vorteilhaft ein einfaches, schnelles und kostengünstiges Verfahren zum Verbinden eines Sandwich-Bauteils zur Verfügung gestellt. The method according to the invention has the advantage over the prior art that the stiffness of the sandwich component is essentially retained globally. In particular, a closing of the edge region of the recess, for example by heating and pressing of the sandwich component in the region of the connection point, no longer necessary. It is thus advantageous to provide a simple, fast and inexpensive method for connecting a sandwich component.
Das Sandwich-Bauteil ist aus einem Sandwich-Material ausgeführt. Insbesondere weist das Sandwich- Bauteil mindestens zwei äußere, bevorzugt metallische Schichten und eine zwischen den beiden äußeren Schichten angeordnete Zwischenschicht, bevorzugt eine Kunststoffzwischenschicht, auf. Das Verbindungselement ist bevorzugt zylinderförmig, insbesondere als Metallzylinder, ausgeführt. Der erste und zweite Stützflansch sind bevorzugt ringförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt sind der erste und zweite ringförmige Stützflansch koaxial zur Zylinderachse des Verbindungselements angeordnet. Insbesondere weisen der erste und zweite Stützflansch Stützflächen zur Druckbeaufschlagung auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Stützflansch in einem ersten Endbereich des Verbindungselements und der zweite Stützflansch in einem zweiten Endbereich des Verbindungselements angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform sind der erste und/oder der zweite Stützflansch in einem zwischen dem ersten und zweiten Endbereich ausgebildeten mittleren Bereich des Verbindungselements angeordnet. Das Verbindungsbauteil wird bevorzugt so in der Ausnehmung des Sandwich- Bauteils angeordnet, dass die Zylinderachse senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Sandwich- Bauteils verläuft. Die Ausnehmung wird beispielsweise durch Bohren, Stanzen oder Schneiden in dem Sandwich-Bauteil angebracht. Bevorzugt weist die Ausnehmung einen runden Querschnitt auf. Durch Druckbeaufschlagung wird zumindest der erste Stützflansch des Verbindungselements in Richtung des zweiten Stützflanschs verformt, so dass der erste und zweite Stützflansch die Seitenkanten der Aus- nehmung umschließen. Hierbei bleiben alle Schichten des Sandwich-Bauteils im Randbereich der Ausnehmung erhalten. Zumindest der erste Stützflansch des Verbindungselements wird derart in Richtung des zweiten Stützflanschs verformt, dass der Randbereich der Ausnehmung formschlüssig zwischen dem ersten und dem zweiten Stützflansch aufgenommen wird und der Abstand zwischen dem ersten Stützflansch und dem zweiten Stützflansch insbesondere mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% und besonders bevorzugt mindestens 100% der Dicke des Sandwich-Bauteils entspricht. In einer weiteren Ausführungsform wird im zweiten Verfahrensschritt auch der zweite Stützflansch, bevorzugt in Richtung des ersten Stützflanschs, verformt. The sandwich component is made of a sandwich material. In particular, the sandwich component has at least two outer, preferably metallic layers and an intermediate layer arranged between the two outer layers, preferably a plastic intermediate layer. The connecting element is preferably cylindrical, in particular as a metal cylinder. The first and second support flange are preferably annular. Particularly preferably, the first and second annular support flange are arranged coaxially to the cylinder axis of the connecting element. In particular, the first and second support flange on support surfaces for pressurizing. In a preferred embodiment, the first support flange is arranged in a first end region of the connection element and the second support flange is arranged in a second end region of the connection element. In an alternative embodiment, the first and / or the second support flange are arranged in a middle region of the connecting element formed between the first and second end regions. The connecting component is preferably arranged in the recess of the sandwich component such that the cylinder axis runs perpendicular to the main extension plane of the sandwich component. The recess is attached, for example by drilling, punching or cutting in the sandwich component. Preferably, the recess has a round cross-section. By pressurizing at least the first support flange of the connecting element is deformed in the direction of the second support flange, so that the first and second support flange, the side edges of the Aus¬ enclose. In this case, all layers of the sandwich component are retained in the edge region of the recess. At least the first supporting flange of the connecting element is deformed in the direction of the second supporting flange such that the edge region of the recess is received in a form-fitting manner between the first and the second supporting flange and the distance between the first supporting flange and the second supporting flange is at least 80%, preferably at least 90%. and particularly preferably at least 100% of the thickness of the sandwich component corresponds. In a further embodiment, in the second method step, the second support flange is also deformed, preferably in the direction of the first support flange.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird vor dem ersten Verfahrensschritt eine Schneidkante des Verbindungselements auf dem Sandwich-Bauteil angeordnet und der zweite Stützflansch des Verbindungselements derart mit Druck beaufschlagt, dass die Schneidkante die Ausnehmung in das Sandwich-Bauteil stanzt und das Verbindungselement in diese Ausnehmung gedrückt wird. Die Anbringung der Ausnehmung des Sandwich-Bauteils und das Anordnen des Verbindungselements erfolgen vorteilhaft in einem Verfahrensschritt. Dies ermöglicht einen schnellen und einfachen Verbindungsprozess. Weiterhin stimmt vorteilhaft die Abmessung der Ausnehmung automatisch mit dem Querschnitt des Verbindungselements überein . Dies erlaubt ein formschlüssiges Anordnen des Verbindungselements in der Ausnehmung, ohne dass zusätzliche, aufwendige Verfahrens-und Messschritte notwendig wären . Dies erlaubt ein schnelles, effizientes und passgenaues Anordnen des Verbindungselements in der Ausnehmung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schneidkante in einem Endbereich, insbesondere einem vor dem ersten Verfahrensschritt dem Sandwich-Bauteil zugewandten Endbereich des Verbindungselements, angeordnet. Bevorzugt verläuft die Schneidkante entlang des Querschnitts des Verbindungselements. Die Schneidkante und der erste Stützflansch können als eine Einheit ausgeführt sein . In einer bevorzugten Ausführungsform werden das Stanzen der Ausnehmung und Einbringen des Verbindungselements in die gestanzte Ausnehmung mit dem zweiten Verfahrensschritt in einem Schritt ausgeführt. Die Druckbeaufschlagung beim Stanzen und Einbringen des Verbindungselements kann dabei durch dieselbe Vorrichtung erfolgen, durch die die Druckbeaufschlagung im zweiten Verfahrensschritt erfolgt. In a preferred embodiment of the present invention, prior to the first method step, a cutting edge of the connecting element is arranged on the sandwich component and the second supporting flange of the connecting element is subjected to pressure such that the cutting edge punches the recess into the sandwich component and the connecting element into this recess is pressed. The attachment of the recess of the sandwich component and the arrangement of the connecting element advantageously take place in one method step. This allows for a quick and easy connection process. Furthermore, advantageously the dimension of the recess automatically coincides with the cross section of the connecting element. This allows a positive arrangement of the connecting element in the recess, without additional, complicated process and measuring steps would be necessary. This allows a fast, efficient and accurate positioning of the connecting element in the recess. In a preferred embodiment, the cutting edge is arranged in an end region, in particular an end region of the connecting element facing the sandwich component before the first process step. Preferably, the cutting edge extends along the cross section of the connecting element. The cutting edge and the first support flange may be made as one unit. In a preferred embodiment, the punching of the recess and the introduction of the connecting element into the punched recess are carried out in a single step in the second method step. The pressurization during punching and insertion of the connecting element can be effected by the same device through which the pressurization takes place in the second process step.
In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der erste Stützflansch zwischen dem ersten und zweiten Verfahrensschritt aus einer Einführposition, in der der erste Stützflansch an einer Außenwand des Verbindungselements anliegt, in Richtung des zweiten Stützflanschs in eine Verformungsposition gebogen. Hierdurch wird ein passgenaues und formschlüssiges Anordnen des Verbindungselements in der Ausnehmung, insbesondere bei beliebiger Länge und Dicke des ersten Stützflanschs, ermöglicht. Bevorzugt weist das Verbindungselement mindestens einen Bereich mit einem ersten und einen Bereich mit einem zweiten, von dem ersten verschiedenen Querschnitt auf. Insbesondere ist der Durchmesser des ersten Bereichs größer als der Durchmesser des zweiten Bereichs. Dabei entspricht die Differenz aus dem Durchmesser des ersten Bereichs und dem Durchmesser des zweiten Bereichs im Wesentlichen der Dicke des ersten Stützflanschs. Bevorzugt liegt der erste Stützflansch in der Einführposition im zweiten Bereich an der Außenwand des Verbindungselements an . Der erste Stützflansch wird in Richtung des zweiten Stützflanschs in eine Verformposition gebogen. Aus der Verformposition erfolgt das Verformen zumindest des ersten Stützflanschs durch Druckbeaufschlagung im zweiten Verfahrensschritt. Insbesondere wird der erste Stützflansch in eine Verformposition gebogen, die eine einfache und effiziente Druckbeaufschlagung und Verformung des ersten Stützflansches im zweiten Verfahrensschritt erlaubt. Bevorzugt weist der erste Stützflansch in der Verformposition einen Neigungswinkel gegenüber dem Verbindungselement auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verbindungselement einen dritten Bereich mit einem dritten Querschnitt auf. Insbesondere weist der dritte Bereich einen von dem ersten und zweiten Bereich verschiedenen Durchmesser auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der dritte Bereich einen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des ersten und zweiten Bereichs. Bevorzugt ist der zweite Stützflansch als dritter Bereich ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgen das Biegen von Einführposition in Verformposition und die Druckbeaufschlagung des zweiten Verfahrensschritts in einem Schritt. Bevorzugt werden das Biegen von Einführposition in Verformposition und die Druckbeaufschlagung des zweiten Verfahrensschritts durch dieselbe Vorrichtung ausgeführt. In a further, preferred embodiment of the present invention, the first support flange between the first and second method step is bent from an insertion position in which the first support flange bears against an outer wall of the connecting element in the direction of the second support flange in a deformation position. In this way, a precise fit and positive arrangement of the connecting element in the recess, in particular at any length and thickness of the first support flange, allows. The connecting element preferably has at least one area with a first and an area with a second, different from the first cross-section. In particular, the diameter of the first region is greater than the diameter of the second region. In this case, the difference between the diameter of the first region and the diameter of the second region substantially corresponds to the thickness of the first support flange. Preferably, the first support flange is in the insertion position in the second region on the outer wall of the connecting element. The first support flange is bent in the direction of the second support flange in a deformation position. From the deformation position, at least the first support flange is deformed by pressurization in the second method step. In particular, the first support flange is bent into a deformation position, which allows a simple and efficient pressurization and deformation of the first support flange in the second method step. Preferably, the first support flange in the deformation position on an inclination angle relative to the connecting element. In a further preferred embodiment, the connecting element has a third region with a third cross section. In particular, the third region has a diameter different from the first and second regions. In a preferred embodiment, the third region has a diameter that is greater than the diameter of the first and second regions. Preferably, the second support flange is formed as a third region. In a preferred embodiment, the bending of the insertion position into the deformation position and the pressurization of the second method step take place in one step. Preferably, the bending of insertion position in the deformation position and the pressurization of the second process step are performed by the same device.
In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Sandwich-Bauelement vor dem ersten Verfahrensschritt derart verformt, dass ein Verbindungsbereich vertikal von der Haupterstreckungsebene des Sandwich-Bauteils beabstandet ist. Hierdurch wird eine einfache, formschlüssige Anordnung eines zweiten Bauteils oberhalb oder unterhalb des Sandwich-Bauteils ermöglicht. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Verbindungsbereich der Bereich des Sandwich-Bauteils, in dem die Ausnehmung angeordnet ist. Insbesondere erfolgt die Verformung des Sandwich- Bauteils vor dem ersten Verfahrensschritt derart, dass der vertikale Abstand zwischen Verbindungsbereich und Haupterstreckungsebene des Sandwich-Bauteils der Höhe des in der Ausnehmung anzuordnenden Verbindungselements entspricht. Insbesondere ist hierdurch ein Anordnen des Verbindungselements in der Ausnehmung derart möglich, dass eine Ober- oder Unterseite des Verbindungselements in einer Ebene mit der Haupterstreckungsebene des Sandwich-Bauteils liegt. In einer alternativen Ausführungsform wird das Sandwich-Bauteil im Verbindungsbereich derart verformt, dass eine Ober- oder Unterseite des Verbindungselements über die Haupterstreckungsebene des Sandwich- Bauteils herausragt. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, einen minimalen Abstand zwischen dem Sandwich-Bauteil und einem oberhalb oder unterhalb des Sandwich-Bauteils angeordneten zweiten Bauteils durch die Ausführung und Verformung des ersten Stützflanschs einzustellen. In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungselement eine Bohrung, beispielsweise mit einem Innengewinde, auf und ein Verbindungsbolzen, beispielsweise mit einem Außengewinde, wird in der Bohrung angeordnet. Durch das Anordnen des Verbindungsbolzens in der Bohrung kann das Sandwich-Bauteil vorteilhaft mit einem zweiten Bauteil verbunden, insbesondere verschraubt, werden. Bevorzugt ist die Bohrung koaxial zur Zylinderachse des Verbindungselements ausgeführt und verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Sandwich-Bauteils. Der Verbindungsbolzen ist beispielsweise als Schraube ausgeführt. Beispielsweise ist das Innengewinde des Verbindungselements passend zu dem Außengewinde des Verbindungsbolzens ausgeführt. Alternativ kann die Bohrung bevorzugt ohne Innengewinde ausgeführt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in einem weiteren Verfahrensschritt ein zweites Bauteil oberhalb oder unterhalb des Sandwich-Bauteils derart angeordnet, dass eine Ausnehmung des zweiten Bauteils oberhalb oder unterhalb der Bohrung des Verbindungselements liegt. Der Verbindungsbolzen wird in der Bohrung und der Ausnehmung des zweiten Bauteils angeordnet. Hierdurch werden Sandwich-Bauteil und zweites Bauteil mittels Verbindungselement miteinander verbunden, insbesondere verschraubt. In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform wird der Verbindungsbolzen oberhalb oder unterhalb des zweiten Bauteils mit einem zweiten Verbindungselement, beispielsweise einer Mutter, fixiert. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine stabile und feste Verbindung zwischen Sandwich-Bauteil und zweiten Bauteil herzustellen. Insbesondere können Sandwich-Bauteil und zweites Bauteil aufgrund des in der Ausnehmung des Sandwich-Bauteils erfindungsgemäß angeordneten Verbindungselements verschraubt werden, ohne dass es durch die Kunststoffschicht des Sandwich- Bauteils zu Beeinträchtigungen der Vorspannkraft der Schraubverbindung kommt. In a further preferred embodiment of the present invention, the sandwich component is deformed before the first method step such that a connection region is vertically spaced from the main extension plane of the sandwich component. As a result, a simple, positive-locking arrangement of a second component above or below the sandwich component is made possible. For the purposes of the present invention, the connection region is the region of the sandwich component in which the recess is arranged. In particular, the deformation of the sandwich component takes place prior to the first method step such that the vertical distance between the connection region and main extension plane of the sandwich component corresponds to the height of the connecting element to be arranged in the recess. In particular, this makes it possible to arrange the connecting element in the recess in such a way that an upper or lower side of the connecting element lies in a plane with the main extension plane of the sandwich component. In an alternative embodiment, the sandwich component is deformed in the connection region such that an upper or lower side of the connection element projects beyond the main extension plane of the sandwich component. As a result, it is advantageously possible to set a minimum distance between the sandwich component and a second component arranged above or below the sandwich component by the design and deformation of the first support flange. In a further, preferred embodiment of the present invention, the connecting element has a bore, for example with an internal thread, and a connecting bolt, for example with an external thread, is arranged in the bore. By arranging the connecting bolt in the bore, the sandwich component can advantageously be connected to a second component, in particular screwed. Preferably, the bore is made coaxial with the cylinder axis of the connecting element and extends substantially perpendicular to the main extension plane of the sandwich component. The connecting bolt is designed for example as a screw. For example, the internal thread of the connecting element is designed to match the external thread of the connecting bolt. Alternatively, the bore can preferably be designed without an internal thread. In a preferred embodiment, in a further method step, a second component above or below the sandwich component is arranged such that a recess of the second component is above or below the bore of the connecting element. The connecting bolt is arranged in the bore and the recess of the second component. As a result, sandwich component and second component are connected to one another by means of connecting element, in particular screwed. In a further preferred embodiment, the connecting bolt is fixed above or below the second component with a second connecting element, for example a nut. As a result, it is advantageously possible to produce a stable and firm connection between the sandwich component and the second component. In particular, the sandwich component and the second component can be screwed together due to the connecting element arranged according to the invention in the recess of the sandwich component, without the biasing force of the screw connection being impaired by the plastic layer of the sandwich component.
In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Stützfläche des ersten Stützflanschs innerhalb der Bohrung angeordnet. Hierdurch ist der erste Stützflansch vorteilhaft vor ungewollten Verformungen geschützt. Ein Umbiegen des ersten Stützflansches in eine Verformpo- sition vor dem zweiten Verfahrensschritt wird vorteilhaft vermieden. Insbesondere kann der erste Stützflansch mit der Schneidkante als Einheit ausgeführt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützfläche gegenüber der Zylinderachse des Verbindungselements geneigt. Im zweiten Verfahrensschritt wird bevorzugt durch Druckbeaufschlagung der erste Stützflansch in Richtung des zweiten Stützflanschs derart verformt, dass die ursprünglich innerhalb der Bohrung angeordnete Stützfläche des ersten Stützflanschs nach außen tritt. Dabei kontaktiert der erste Stützflanschs den Randbereich der Ausnehmung des Sandwich-Bauteils. Der Randbereich der Ausnehmung des Sandwich-Bauteils wird insbesondere von dem ersten Stützflansch und dem zweiten Stützflansch formschlüssig aufgenommen. In a further preferred embodiment of the present invention, a support surface of the first support flange is disposed within the bore. As a result, the first support flange is advantageously protected against unwanted deformations. A bending of the first support flange in a deformed position before the second method step is advantageously avoided. In particular, the first support flange may be designed with the cutting edge as a unit. In a preferred embodiment, the support surface is inclined relative to the cylinder axis of the connecting element. In the second method step, the first support flange is preferably deformed by pressurization in the direction of the second support flange in such a way that the support surface of the first support flange originally arranged inside the bore emerges outwardly. In this case, the first support flange contacts the edge region of the recess of the sandwich component. The edge region of the recess of the sandwich component is received in a form-fitting manner in particular by the first support flange and the second support flange.
In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Stützfläche des ersten Stützflanschs außen an dem Verbindungselement angeordnet. Hierdurch ist eine einfache Druckbeaufschlagung des ersten Stützflansches möglich. Insbesondere können Länge und Neigungswinkel der Stützfläche des ersten Stützflansches an die Abmessungen des Sandwich-Bauteils und an die Anforderungen an die Verbindung angepasst werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützfläche ringförmig ausgebildet. In a further preferred embodiment of the present invention, a support surface of the first support flange is arranged on the outside of the connecting element. As a result, a simple pressurization of the first support flange is possible. In particular, length and angle of inclination the support surface of the first support flange are adapted to the dimensions of the sandwich component and to the requirements of the connection. In a preferred embodiment, the support surface is annular.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung hergestellt in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, aufweisend das Sandwich-Bauteil und das Verbindungselement, wobei das Verbindungselement in einer Ausnehmung des Sandwich-Bauteils angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Randbereich der Ausnehmung formschlüssig zwischen dem ersten und dem zweiten Stützflansch aufgenommen ist und der Abstand zwischen dem ersten Stützflansch und dem zweiten Stützflansch im Wesentlichen der Dicke des Sandwich-Bauteils entspricht. Hierdurch wird vorteilhaft ein Sandwich-Bauteil zur Verfügung gestellt, dass stabil und fest mit mindestens einem weiteren Bauteil verbunden, insbesondere verschraubt, werden kann, ohne dass es zu lokalen Steifigkeitsverlusten im Sandwich-Bauteil kommt. Hierdurch wird vorteilhaft eine Verminderung des Anzugsdrehmoments der Schraube verhindert. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht ein Verbinden, insbesondere Verschrauben, des Sandwich-Bauteils mit einem zweiten Bauteil ohne einen Verlust des Anzugsdrehmoments der Schraube. Hierdurch wird die Herstellung eines stabilen Bauelementverbunds mit mindestens einem Sandwich-Bauteil ermöglicht. Another object of the invention is an arrangement produced in a method according to one of claims 1-7, comprising the sandwich component and the connecting element, wherein the connecting element is arranged in a recess of the sandwich component, characterized in that an edge region of the recess is positively received between the first and the second support flange and the distance between the first support flange and the second support flange substantially corresponds to the thickness of the sandwich component. As a result, a sandwich component is advantageously provided, which can be connected stably and firmly to at least one further component, in particular screwed, without there being any local loss of stiffness in the sandwich component. This advantageously prevents a reduction in the tightening torque of the screw. The arrangement according to the invention enables a connection, in particular screwing, of the sandwich component with a second component without loss of the tightening torque of the screw. This makes it possible to produce a stable component composite with at least one sandwich component.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Verbindungselement eine Bohrung, beispielsweise mit einen Innengewinde, und einen in der Bohrung angeordneten Verbindungsbolzen, beispielsweise mit einem Außengewinde, auf. Hierdurch ist ein Verschrauben des Sandwich-Bauteils mit einem zweiten Bauteil möglich . Alternativ kann die Bohrung bevorzugt ohne Innengewinde ausgeführt sein . Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Anordnung des Verbindungselements in der Ausnehmung des Sandwich-Bauteils ein Verlust des Anzugdrehmoments des Verbindungsbolzens vermieden. In a preferred embodiment of the present invention, the connecting element has a bore, for example with an internal thread, and a connecting bolt arranged in the bore, for example with an external thread. As a result, a screwing of the sandwich component with a second component is possible. Alternatively, the bore can preferably be designed without an internal thread. In particular, a loss of tightening torque of the connecting bolt is avoided by the inventive arrangement of the connecting element in the recess of the sandwich component.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Anordnung ein zweites Bauteil mit einer Ausnehmung auf, wobei das Sandwich-Bauteil und das zweite Bauteil durch einen in einer Ausnehmung des zweiten Bauteils und in einer Bohrung des Verbindungselements angeordneten Verbindungsbolzen verbunden sind . Das zweite Bauteil kann oberhalb oder unterhalb des Sandwich-Bauteils angeordnet sein. Bevorzugt ist das zweite Bauteil mit dem Sandwich-Bauteil verschraubt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Schraubverbindung durch ein weiteres Verbindungselement, beispielsweise ein Mutter, oberhalb oder unterhalb des zweiten Bauteils fixiert sein. Hierdurch wird ein stabiler Bauelementverbund mit Sandwich-Bauteil zur Verfügung gestellt. In a further preferred embodiment of the present invention, the arrangement has a second component with a recess, wherein the sandwich component and the second component are connected by a connecting bolt arranged in a recess of the second component and in a bore of the connecting element. The second component can be arranged above or below the sandwich component. Preferably, the second component is bolted to the sandwich component. In a preferred embodiment, the screw connection can be fixed by a further connecting element, for example a nut, above or below the second component. As a result, a stable component composite with sandwich component is provided.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen . Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings, as well as from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the essential inventive idea.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figuren la, lb, lc zeigen schematisch ein Verfahren und eine Anordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung . FIGS. 1 a, 1 b, 1 c schematically illustrate a method and an arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figur 2a, 2b, 2c, 2d zeigen schematisch ein Verfahren und eine Anordnung gemäß einer alternativen, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung . Figures 2a, 2b, 2c, 2d show schematically a method and an arrangement according to an alternative exemplary embodiment of the present invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In Figuren la bis lc sind schematisch ein Verfahren und eine Anordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Vor dem ersten Verfahrensschritt wird das Verbindungselement 6 auf dem Sandwich-Bauteil 2 angeordnet, siehe Figur la. In Figur la ist das Anordnen des Verbindungselements 6 auf dem Sandwich-Bauteil 2 und die Druckbeaufschlagung 16 des Verbindungselements 6 dargestellt. Das Verbindungselement 6 ist zylinderförmig ausgeführt und weist mittig eine entlang der Zylinderachse Z verlaufende Bohrung 9 zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens 18, insbesondere einer Schraube, auf. Bevorzugt ist das Verbindungselement 6 aus einem hitzebeständigen Material, beispielsweise Metall, ausgeführt. An der dem Sandwich-Bauteil 2 abgewandten Stirnseite des Verbindungselements 6 ist ein zweiter Stützflansch 8 angeordnet. Dieser dient der Aufnahme der Druckbeaufschlagung 16. An der dem Sandwich-Bauteil 2 zugewandten Stirnseite des Verbindungselements 6 ist umlaufend eine Schneidkante 11 ausgeführt. Oberhalb der Schneidkante 11 befindet sich innerhalb der Bohrung 9 der erste Stützflansch 7. Der erste Stützflansch 7 ist ringförmig ausgeführt und weist eine geneigte Stützfläche 10 zur Druckbeaufschlagung auf. Dabei nimmt die Wanddicke des Verbindungselements 6 von der Schneidkante 11 zu dem Ende des ersten Stützflansches 7, das dem Sandwich-Bauteil 2 abgewandt ist, zu. Der erste Stützflansch 7 weist im Wesentlichen einen nach innen gerichteten umlaufenden Vorsprung auf. Bevorzugt weist der erste Stützflansch 7 eine Abstütznase 12 auf. Die Geometrie des ersten Stützflanschs 7 ist derart ausgeführt, dass der erste Stützflansch sich unter Druckbeaufschlagung in Richtung des zweiten Stützflanschs 8 verformen kann. Das Sandwich-Bauteil 2 weist eine erste und eine zweite, bevorzugt metallische äußere Schicht 3, 4 und eine zwischen der ersten und zweiten äußeren Schicht 3, 4 angeordnete Kunststoffzwischenschicht 5 auf. Gemäß einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schneidkante 11 des Verbindungselements 6 auf dem Sandwich-Bauteil 2 angeordnet. Der zweite Stützflansch 8 wird von oben mit Druck 16 beaufschlagt. Unter der Druckeinwirkung 16 stanzt die Schneidkante 11 eine Ausnehmung 13 in das Sandwich-Bauteil 2, in die das Verbindungselement 6 formschlüssig gedrückt wird, siehe Figur lb. Dabei entspricht der Durchmesser der Ausnehmung 13 im Wesentlichen dem Durchmesser des Verbindungselements 6. Die Außenwand des Verbindungselements 6 kann im Bereich der Ausnehmung 13 in Kontakt mit allen Schichten 3, 4, 5 des Sandwich-Bauteils 2 stehen. Insbesondere bleiben alle Schichten des Sandwich-Bauteils im Randbereich der Ausnehmung 13 erhalten . Im zweiten Verfahrensschritt werden der zweite Stützflansch 8 und die Stützfläche 10 des ersten Stützflanschs 7 mit Druck 16 beaufschlagt. Hierdurch werden gleichzeitig sowohl das Sandwich-Bauteil 2 als auch der ersten Stützflansch 7 des Verbindungselements 6 verformt, siehe Figur lc. Dabei wird der erste Stützflansch 7 in Richtung des zweiten Stützflanschs 8 verformt. Erster und zweiter Stützflansch 7, 8 bilden nach dem Verformungsschritt eine formschlüssige Aufnahme für den Randbereich der Ausnehmung 13. Erster und zweiter Stützflansch 7, 8 sind dabei im Wesentlichen so beabstandet, dass der Randbereich des Sandwich-Bauteils 2 in seiner ursprünglichen und vollständigen Dicke von dem ersten und zweiten Stützflansch 7, 8 umschlossen wird . Der Abstand 20 zwischen erstem und zweiten Stützflansch 7, 8 entspricht dabei im Wesentlichen der Dicke, vorzugsweise mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% und besonders bevorzugt mindestens 100% der Dicke des Sandwich-Bauteils 2. Ein Verdrängen der Kunststoffzwischenschicht 5 aus dem Sandwich-Bauteil 2 im Randbereich der Ausnehmung 13 ist nicht notwendig . Vielmehr steht das Verbindungselement 6 im Bereich der durch ersten und zweiten Stützflansch 7, 8 gebildeten Aufnahme in Kontakt mit den äußeren Schichten 3, 4 des Randbereichs der Ausnehmung 13. Hiermit wird ein Verfahren zum Verbinden eines Sandwich-Bauteils 2 mit einem Verbindungselement 6 zur Verfügung gestellt, dass einfach, schnell und effizient das Verbinden, insbesondere Verschrauben, des Sandwich- Bauteils 2 mit einem zweiten Bauteil 14 erlaubt. Die Schraube 18, ist wie in Figur 1 c gezeigt, durch die Bohrung 9 des Verbindungselementes, welche als Durchgangsbohrung ausgeführt ist, und durch die Ausnehmung 14.1 des zweiten Bauteils 14 geführt und verbindet das Sandwich-Bauteil 2 und das zweite Bauteil 14 durch einen Kraftschluss, indem eine Mutter 18.1 gegen eine Unterlegscheibe 18.2 mit einer definierten Vorspannkraft angezogen ist. Das Verbindungselement 6 gemäß der dargestellten Ausführungsform gewährleistet eine stabile Verbindung, insbesondere Schraubverbindung, zwischen Sandwich-Bauteil 2 und zweitem Bauteil 14. Das Verfahren gemäß der hier dargestellten Ausführungsform ermöglicht die Herstellung eines stabilen Bauelementverbunds, aufweisend mindestens ein Sandwich-Bauteil 2. Das Sandwich-Bauteil 2 wird durch die Druckbeaufschlagung 16 im zweiten Verfahrensschritt ebenfalls verformt. Insbesondere wird das Sandwich-Bauteil 2 derart verformt, dass ein Verbindungsbereich 15 des Sandwich-Bauteils 2 vertikal von der Haupterstreckungsebene H des Sandwich-Bauteils 2 beabstandet ist. Unterhalb des Sandwich-Bauteils 2 wird ein zweites Bauteil 14 angeordnet. Dabei ist der minimale Abstand 17 zwischen Sandwich-Bauteil 2 und zweitem Bauteil 14 durch die Geometrie des ersten Stützflanschs 7, insbesondere der Abstütznase 12, bestimmt. Die dargestellte Anordnung 1 stellt vorteilhaft ein Sandwich-Bauteil 2 mit Verbindungselement 6 zur Verfügung, das stabil und fest mit einem zweiten Bauteil 14 verbunden, insbesondere verschraubt, werden kann. Die Abstütznase 12 stellt eine Kontaktfläche 12.1 zum Kontaktieren des zweiten Bauteils 14 bereit, über welche die Kraft respektive die Vorspannkraft, symbolisiert durch den dargestellten Doppelpfeil, beim Anziehen der Mutter 18.1 aufgenommen wird und dadurch der Randbereich des Sandwich-Bauteils 2 frei von Kräften durch die Schraubverbindung bleibt. Nicht dargestellt, kann oder können der erste und/oder der zweite Stützflansch 7, 8 zumindest bereichsweise Nasen aufweisen, die derart ausgebildet sind, so dass sie nach dem Verformungsschritt des ersten und zweiten Stützflansch 7, 8 einer formschlüssige Aufnahme für den Randbereich der Ausnehmung 13 bereichsweise die äußere Schicht bzw. Schichten 3, 4 verformen, um unter Ausbildung eines bereichsweisen Kraftschlusses ein Verdrehen des Verbindungselementes 6 effektiv verhindern zu können . FIGS. 1 a to 1 c schematically illustrate a method and an arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention. Before the first method step, the connecting element 6 is arranged on the sandwich component 2, see FIG. 1 a. FIG. 1 a shows the arrangement of the connecting element 6 on the sandwich component 2 and the pressurization 16 of the connecting element 6. The connecting element 6 is cylindrical and has a center along the cylinder axis Z extending bore 9 for receiving a connecting pin 18, in particular a screw on. Preferably, the connecting element 6 is made of a heat-resistant material, for example metal. At the side facing away from the sandwich component 2 front side of the connecting element 6, a second support flange 8 is arranged. This serves to receive the pressurization 16. On the side facing the sandwich component 2 end face of the connecting element 6, a cutting edge 11 is circumferentially executed. Above the cutting edge 11 is located within the bore 9 of the first support flange 7. The first support flange 7 is annular and has an inclined support surface 10 for pressurizing. In this case, the wall thickness of the connecting element 6 increases from the cutting edge 11 to the end of the first support flange 7, which faces away from the sandwich component 2. The first support flange 7 essentially has an inwardly directed circumferential projection. Preferably, the first support flange 7 has a support nose 12. The geometry of the first support flange 7 is designed such that the first support flange can deform under pressure in the direction of the second support flange 8. The sandwich component 2 has a first and a second, preferably metallic, outer layer 3, 4 and a plastic intermediate layer 5 arranged between the first and second outer layer 3, 4. According to an exemplary embodiment of the method according to the invention, the cutting edge 11 of the connecting element 6 is arranged on the sandwich component 2. The second support flange 8 is acted upon from above with pressure 16. Under the pressure 16 pierces the cutting edge 11 a recess 13 in the sandwich component 2, in which the connecting element 6 is pressed positively, see Figure lb. In this case, the diameter of the recess 13 substantially corresponds to the diameter of the connecting element 6. The outer wall of the connecting element 6 may be in contact with all layers 3, 4, 5 of the sandwich component 2 in the region of the recess 13. In particular, all layers of the sandwich component remain in the edge region of the recess 13. In the second method step, the second support flange 8 and the support surface 10 of the first support flange 7 are pressurized with pressure 16. As a result, both the sandwich component 2 and the first support flange 7 of the connecting element 6 are deformed simultaneously, see FIG. 1c. In this case, the first support flange 7 is deformed in the direction of the second support flange 8. First and second support flange 7, 8 form after the deformation step a positive reception for the edge region of the recess 13. First and second support flange 7, 8 are substantially spaced so that the edge region of the sandwich component 2 in its original and complete thickness of the first and second support flange 7, 8 is enclosed. The distance 20 between the first and second support flange 7, 8 corresponds essentially to the thickness, preferably at least 80%, preferably at least 90% and particularly preferably at least 100% of the thickness of the sandwich component 2. A displacement of the plastic interlayer 5 from the sandwich Component 2 in the edge region of the recess 13 is not necessary. Instead, the connecting element 6 is in contact with the outer layers 3, 4 of the edge region of the recess 13 in the region of the receptacle formed by the first and second supporting flanges 7, 8. This provides a method for connecting a sandwich component 2 to a connecting element 6 provided that simply, quickly and efficiently the joining, in particular screwing, allows the sandwich component 2 with a second component 14. The screw 18, as shown in Figure 1 c, through the bore 9 of the connecting element, which is designed as a through hole, and passed through the recess 14.1 of the second component 14 and connects the sandwich component 2 and the second component 14 by a frictional connection in that a nut 18.1 is tightened against a washer 18.2 with a defined preload force. The connecting element 6 according to the illustrated embodiment ensures a stable connection, in particular a screw connection, between the sandwich component 2 and the second component 14. The method according to the embodiment shown here makes possible the production of a stable component composite, comprising at least one sandwich component 2. Component 2 is also deformed by the pressurization 16 in the second process step. In particular, the sandwich component 2 is deformed such that a connection region 15 of the sandwich component 2 is vertically spaced from the main extension plane H of the sandwich component 2. Below the sandwich component 2, a second component 14 is arranged. In this case, the minimum distance 17 between the sandwich component 2 and the second component 14 is determined by the geometry of the first support flange 7, in particular the support nose 12. The illustrated arrangement 1 advantageously provides a sandwich component 2 with connecting element 6, which can be connected stably and firmly to a second component 14, in particular screwed. The support nose 12 provides a contact surface 12.1 for contacting the second component 14 ready, via which the force respectively the biasing force, symbolized by the double arrow shown, is taken when tightening the nut 18.1 and thereby the edge region of the sandwich component 2 remains free of forces through the screw connection. Not shown, the first and / or the second support flange 7, 8 may at least partially have lugs, which are designed such that they after the deformation step of the first and second support flange 7, 8 a positive reception for the edge region of the recess 13th partially deform the outer layer or layers 3, 4, in order to effectively prevent twisting of the connecting element 6 to form a region-wise adhesion.
In Figuren 2a bis 2d sind schematisch ein Verfahren und eine Anordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Vor dem ersten Verfahrensschritt wird das Sandwich-Bauteil 2 mit Ausnehmung 13 zur Verfügung gestellt, siehe Figur 2a, und verformt, siehe Figur 2b. Insbesondere wird das Sandwich-Bauteil 2 in einem Verbindungsbereich 15 verformt. Der Verbindungsbereich 15 ist der Bereich des Sandwich-Bauteils 2, in dem das Sandwich-Bauteil 2, beispielsweise durch Einbringen eines Verbindungsbolzens 18, mit einem zweiten Bauteil 14 gefügt werden soll . In der dargestellten Ausführungsform ist der Verbindungsbereich 15 durch den Randbereich der Ausnehmung 13 gegeben. Das Sandwich-Bauteil 2 weist eine erste und eine zweite, bevorzugt metallische äußere Schicht 3, 4 und ein zwischen der ersten und zweiten äußeren Schicht 3, 4 angeordnete Kunststoffzwischenschicht 5 auf. Bei der Verformung bleiben im Randbereich der Ausnehmung 13 alle Schichten des Sandwich-Bauteils 2 erhalten . Das Sandwich-Bauteil 2 wird dabei so verformt, dass der Randbereich der Ausnehmung 13 vertikal von der Haupterstreckungsebene H des Sandwich-Bauteils 2 beabstandet ist. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Verbindungselement 6 in der Ausnehmung 13 angeordnet, siehe Figur 2c. Das Verbindungselement 6 ist zylinderförmig ausgeführt und weist mittig eine entlang der Zylinderachse Z verlaufende Bohrung 9 zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens 18, insbesondere einer Schraube, auf. Bevorzugt ist das Verbindungselement 6 aus einem hitzebeständigen Material, beispielsweise Metall, ausgeführt. An einer oberhalb des Sandwich-Bauteils 2 angeordneten Stirnseite weist das Verbindungselement 6 einen zweiten Stützflansch 8 auf. Dieser dient der Aufnahme der Druckbeaufschlagung 16. In einem zwischen erstem und zweitem Endbereich des Verbindungselements 2 ausgebildeten mittleren Bereich weist das Verbindungselement 6 einen ersten Stützflansch 7 auf. Der erste Stützflansch 7 ist ringförmig ausgeführt. Beim Anordnen des Verbindungselements 6 in der Ausnehmung 13 liegt der erste Stützflansch 7 in einer Einführposition an der Außenwand des Verbindungselements 6 an nicht dargestellt. Nach dem Einbringen des Verbindungselements 6 in die Ausnehmung 13 wird der erste Stützflansch 7 aus der Einführposition in die Verformposition gebogen . Insbesondere wird der erste Stützflansch 7 von der Außenwand weg gebogen . Hierdurch wird vorteilhaft eine Stützfläche 10 zur Druckaufnahme 16 zur Verfügung gestellt. Insbesondere weist der erste Stützflansch 7 in der Verformposition an der dem Sandwich-Bauteil 2 abgewandten Seite die Stützfläche 10 auf. Der erste und zweite Stützflansch 7, 8 werden im zweiten Verfahrensschritt mit Druck 16 beaufschlagt. Durch Druckbeaufschlagung 16 wird der erste Stützflansch 7 in Richtung des zweiten Stützflanschs 8 derart verformt, dass der erste und zweite Stützflansch 7, 8 den Randbereich der Ausnehmung 13 formschlüssig aufnehmen, siehe Figur 2d. Der Abstand 20 zwischen erstem und zweiten Stützflansch 7, 8 entspricht dabei im Wesentlichen der Dicke, vorzugsweise mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% und besonders bevorzugt mindestens 100% der Dicke des Sandwich-Bauteils 2. Das Verbindungselement 6 kann mit allen Schichten des Randbereichs des Sandwich-Bauteils 2 in Kontakt stehen. Ein Verdrängen der Kunststoffzwischenschicht 5 ist nicht notwendig. Hiermit wird ein Verfahren zum Fügen eines Sandwich-Bauteils 2 mit einem Verbindungselement 6 zur Verfügung gestellt, dass einfach, schnell und effizient das Fügen, insbesondere Verschrauben, des Sandwich-Bauteils 2 mit einem zweiten Bauteil 14 erlaubt. Das Verbindungselement 6 gemäß der dargestellten Ausführungsform gewährleistet eine stabile Verbindung, insbesondere Schraubverbindung, zwischen Sandwich-Bauteil 2 und zweitem Bauteil 14. Das zweite Bauteil 14 wird beispielsweise unterhalb des Sandwich-Bauteils 2 angeordnet. Dabei wird eine Ausnehmung 14.1 des zweiten Bauteils 14 unterhalb die Bohrung 9 des Verbindungselements 6 gebracht. Dabei bestimmen der Abstand zwischen dem ersten Stützflansch 7 und der dem zweiten Bauteil 14 zugewandten Stirnseite des Verbindungselements 6 sowie die Verformung des Sandwich-Bauteils 2 den minimalen Abstand 17 zwischen Sandwich-Bauteil 2 und zweitem Bauteil 14. Der minimale Abstand 17 kann über die Anordnung des ersten Stützflanschs 7 und die Geometrie der Verformung des Sandwich-Bauteils 2 eingestellt werden. Über eine Kontaktfläche 12.1 an dem Verbindungselement 6 wird das zweite Bauteil 14 kontaktiert, über welche eine Kraft, symbolisiert durch den dargestellten Doppelpfeil, im Verbindungsbereich 15 aufgenommen wird und dadurch der Randbereich des Sandwich-Bauteils 2 frei von Kräften bleibt. Nicht dargestellt, kann oder können der erste und/oder der zweite Stützflansch 7, 8 zumindest bereichsweise Nasen aufweisen, die derart ausgebildet sind, so dass sie nach dem Verformungsschritt des ersten und zweiten Stützflansch 7, 8 einer formschlüssige Aufnahme für den Randbereich der Ausnehmung 13 bereichsweise die äußere Schicht bzw. Schichten 3, 4 verformen, um unter Ausbildung eines bereichsweisen Kraftschlusses ein Verdrehen des Verbindungselementes 6 effektiv verhindern zu können . Das Sandwich-Bauteil 2 und das zweite Bauteil 14 werden über einen in die Bohrung 9 und in die Ausnehmung des zweiten Bauteils 14 eingebrachten Verbindungsbolzen 18 verbunden, nicht dargestellt. Die Anordnung 1 ermöglicht ein stabiles und festes Verbinden eines Sandwich-Bauteils 2 mit mindestens einem zweiten Bauteil 14. Insbesondere ist ein Verschrauben des Sandwich-Bauteils 2 mit mindestens einem zweiten Bauteil 14 möglich, ohne dass das Anzugsdrehmoment der verbindenden Schraube durch Kriechen des Kunststoffs vermindert wird. BEZUGSZEICHENLISTE FIGS. 2 a to 2 d schematically illustrate a method and an arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention. Before the first method step, the sandwich component 2 is provided with recess 13, see Figure 2a, and deformed, see Figure 2b. In particular, the sandwich component 2 is deformed in a connection region 15. The connecting region 15 is the region of the sandwich component 2 in which the sandwich component 2 is to be joined to a second component 14, for example by introducing a connecting bolt 18. In the illustrated embodiment, the connection region 15 is given by the edge region of the recess 13. The sandwich component 2 has a first and a second, preferably metallic, outer layer 3, 4 and a plastic intermediate layer 5 arranged between the first and second outer layer 3, 4. During the deformation, all layers of the sandwich component 2 remain in the edge region of the recess 13. The sandwich component 2 is thereby deformed so that the edge region of the recess 13 is vertically spaced from the main extension plane H of the sandwich component 2. In a first method step, the connecting element 6 is arranged in the recess 13, see Figure 2c. The connecting element 6 is cylindrical and has a center along the cylinder axis Z extending bore 9 for receiving a connecting pin 18, in particular a screw on. Preferably, the connecting element 6 is made of a heat-resistant material, for example metal. At a front side arranged above the sandwich component 2, the connecting element 6 has a second supporting flange 8. This serves to receive the pressurization 16. In a middle region formed between the first and second end region of the connecting element 2, the connecting element 6 has a first supporting flange 7. The first support flange 7 is annular. When arranging the connecting element 6 in the recess 13, the first support flange 7 is not shown in an insertion position on the outer wall of the connecting element 6 at. After introduction of the connecting element 6 into the recess 13, the first support flange 7 is bent from the insertion position into the deforming position. In particular, the first support flange 7 is bent away from the outer wall. As a result, a support surface 10 for pressure absorption 16 is advantageously provided. In particular, the first support flange 7 in the deformation position on the side facing away from the sandwich component 2, the support surface 10. The first and second support flange 7, 8 are subjected to pressure 16 in the second method step. By pressurization 16 is the first support flange 7 is deformed in the direction of the second support flange 8 such that the first and second support flange 7, 8 receive the edge region of the recess 13 in a form-fitting manner, see FIG. 2d. The distance 20 between the first and second support flange 7, 8 corresponds substantially to the thickness, preferably at least 80%, preferably at least 90% and particularly preferably at least 100% of the thickness of the sandwich component 2. The connecting element 6 can with all layers of the edge region of the sandwich component 2 are in contact. Displacement of the plastic intermediate layer 5 is not necessary. Hereby, a method is provided for joining a sandwich component 2 with a connecting element 6, which allows simple, fast and efficient joining, in particular screwing, of the sandwich component 2 with a second component 14. The connecting element 6 according to the illustrated embodiment ensures a stable connection, in particular screw connection, between the sandwich component 2 and the second component 14. The second component 14 is arranged below the sandwich component 2, for example. In this case, a recess 14.1 of the second component 14 is brought below the bore 9 of the connecting element 6. In this case, the distance between the first support flange 7 and the end face of the connecting element 6 facing the second component 14 and the deformation of the sandwich component 2 determine the minimum distance 17 between the sandwich component 2 and the second component 14. The minimum distance 17 can be determined by the arrangement of the first support flange 7 and the geometry of the deformation of the sandwich component 2 can be adjusted. Via a contact surface 12.1 on the connecting element 6, the second component 14 is contacted, via which a force, symbolized by the double arrow shown, is received in the connecting region 15 and thereby the edge region of the sandwich component 2 remains free of forces. Not shown, the first and / or the second support flange 7, 8 may at least partially have lugs, which are designed such that they after the deformation step of the first and second support flange 7, 8 a positive reception for the edge region of the recess 13th partially deform the outer layer or layers 3, 4, in order to effectively prevent twisting of the connecting element 6 to form a region-wise adhesion. The sandwich component 2 and the second component 14 are connected via an inserted into the bore 9 and into the recess of the second component 14 connecting pin 18, not shown. The arrangement 1 enables a stable and fixed connection of a sandwich component 2 with at least one second component 14. In particular, screwing of the sandwich component 2 with at least one second component 14 is possible without the tightening torque of the connecting screw being reduced by creep of the plastic becomes. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Anordnung 1 arrangement
2 Sandwich-Bauteil  2 sandwich component
3 Erste Schicht  3 first shift
4 Zweite Schicht  4 second shift
5 Kunststoffzwischenschicht  5 plastic interlayer
6 Verbindungselement  6 connecting element
7 Erster Stützflansch  7 First support flange
8 Zweiter Stützflansch  8 Second support flange
9 Bohrung  9 hole
10 Stützfläche  10 support surface
11 Schneidkante  11 cutting edge
12 Abstütznase  12 support nose
13 Ausnehmung  13 recess
14 Zweites Bauteil  14 Second component
15 Verbindungsbereich  15 connection area
16 Druck  16 pressure
17 Minimaler Abstand  17 Minimum distance
18 Verbindungsbolzen, Schraube 18 connecting bolt, screw
19 Innengewinde 19 internal thread
20 Abstand erster und zweiter Stützflansch 20 Distance first and second support flange
21 Zweites Verbindungselement 21 Second connecting element
12.1 Kontaktflächel4.1 Ausnehmung12.1 contact surface4.1 recess
18.1 Mutter 18.1 mother
18.2 Unterlegscheibe  18.2 Washer
Z Zylinderachse Z cylinder axis
H Haupterstreckungsebene  H main extension plane

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Verbinden eines Sandwich-Bauteils (2) mit einem Verbindungselement (6), wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Verbindungselement (6) in einer Ausnehmung (13) des Sandwich-Bauteils (2) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt zumindest ein erster Stützflansch (7) des Verbindungselements (6) derart in Richtung eines zweiten Stützflanschs (8) verformt wird, dass ein Randbereich der Ausnehmung (13) formschlüssig zwischen dem ersten und dem zweiten Stützflansch (7, 8) aufgenommen wird und der Abstand (20) zwischen dem ersten Stützflansch (7) und dem zweiten Stützflansch (8) im Wesentlichen der Dicke des Sandwich-Bauteils (2) entspricht. 1. A method for connecting a sandwich component (2) with a connecting element (6), wherein in a first method step, the connecting element (6) in a recess (13) of the sandwich component (2) is arranged, characterized in that in a second method step at least a first support flange (7) of the connecting element (6) is deformed in the direction of a second support flange (8), that an edge region of the recess (13) is positively received between the first and the second support flange (7, 8) and the distance (20) between the first support flange (7) and the second support flange (8) substantially corresponds to the thickness of the sandwich component (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei vor dem ersten Verfahrensschritt eine Schneidkante (11) des Verbindungselements (6) auf dem Sandwich-Bauteil (2) angeordnet wird und der zweite Stützflansch (8) des Verbindungselements (6) derart mit Druck beaufschlagt wird, dass die Schneidkante (11) die Ausnehmung (13) in das Sandwich-Bauteil (2) stanzt und das Verbindungselement (6) in diese Ausnehmung (13) gedrückt wird . 2. The method of claim 1, wherein prior to the first method step, a cutting edge (11) of the connecting element (6) on the sandwich component (2) is arranged and the second support flange (8) of the connecting element (6) is pressurized in such a manner, in that the cutting edge (11) punches the recess (13) into the sandwich component (2) and the connecting element (6) is pressed into this recess (13).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Stützflansch (7) zwischen dem ersten und zweiten Verfahrensschritt aus einer Einführposition, in der der erste Stützflansch (7) an einer Außenwand des Verbindungselements (6) anliegt, in Richtung des zweiten Stützflanschs (8) in eine Verformungsposition gebogen wird . 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first support flange (7) between the first and second method step from an insertion position in which the first support flange (7) on an outer wall of the connecting element (6), in the direction of the second support flange ( 8) is bent into a deformation position.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sandwich-Bauelement (2) vor dem ersten Verfahrensschritt derart verformt wird, dass ein Verbindungsbereich (15) vertikal von der Haupterstreckungsebene (H) des Sandwich-Bauteils (2) beabstandet ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the sandwich component (2) is deformed before the first method step such that a connection region (15) vertically spaced from the main extension plane (H) of the sandwich component (2).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (6) eine Bohrung (9) aufweist und ein Verbindungsbolzen (18) in der Bohrung (9) angeordnet wird . 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the connecting element (6) has a bore (9) and a connecting pin (18) in the bore (9) is arranged.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Stützfläche (10) des ersten Stützflanschs (7) innerhalb der Bohrung (9) angeordnet ist. 6. The method of claim 5, wherein a support surface (10) of the first support flange (7) within the bore (9) is arranged.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Stützfläche (10) des ersten Stützflanschs (7) außen an dem Verbindungselement (6) angeordnet ist. 7. The method of claim 5, wherein a support surface (10) of the first support flange (7) on the outside of the connecting element (6) is arranged.
8. Anordnung hergestellt in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend das Sandwich-Bauteil (2) und das Verbindungselement (6), wobei das Verbindungselement (6) in einer Ausnehmung (13) des Sandwich-Bauteils (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Randbereich der Ausnehmung (13) formschlüssig zwischen dem ersten und dem zweiten Stützflansch (7, 8) aufgenommen ist und der Abstand (20) zwischen dem ersten Stützflansch (7) und dem zweiten Stützflansch (8) im Wesentlichen der Dicke des Sandwich-Bauteils (2) entspricht. 8. Arrangement produced in a method according to one of the preceding claims, comprising the sandwich component (2) and the connecting element (6), wherein the connecting element (6) is arranged in a recess (13) of the sandwich component (2), characterized in that an edge region of the recess (13) is positively received between the first and the second support flange (7, 8) and the distance (20) between the first support flange (7) and the second support flange (8) is substantially the thickness of the sandwich component (2) corresponds.
9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei das Verbindungselement (6) eine Bohrung (9) und einen in der Bohrung (9) angeordneten Verbindungsbolzen (18) aufweist. 9. Arrangement according to claim 8, wherein the connecting element (6) has a bore (9) and a in the bore (9) arranged connecting pin (18).
10. Anordnung nach Anspruch 9, aufweisend ein zweites Bauteil (14) mit einer Ausnehmung (13), wobei das Sandwich-Bauteil (2) und das zweite Bauteil (14) durch einen in einer Ausnehmung (13) des zweiten Bauteils (14) und in einer Bohrung (9) des Verbindungselements (6) angeordneten Verbindungsbolzen (18) verbunden sind . 10. Arrangement according to claim 9, comprising a second component (14) with a recess (13), wherein the sandwich component (2) and the second component (14) by a in a recess (13) of the second component (14). and in a bore (9) of the connecting element (6) arranged connecting bolts (18) are connected.
PCT/EP2018/055731 2017-03-10 2018-03-08 Method for connecting a sandwich component WO2018162629A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017105192.9A DE102017105192A1 (en) 2017-03-10 2017-03-10 Method for connecting a sandwich component
DE102017105192.9 2017-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018162629A1 true WO2018162629A1 (en) 2018-09-13

Family

ID=61617020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/055731 WO2018162629A1 (en) 2017-03-10 2018-03-08 Method for connecting a sandwich component

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017105192A1 (en)
WO (1) WO2018162629A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022126714A1 (en) 2022-10-13 2024-04-18 Technische Universität Darmstadt, Körperschaft des öffentlichen Rechts Fastening arrangement and a method for producing the same

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2112221A1 (en) * 1970-05-21 1971-12-09 Tool Res And Engineering Corp Fastening insert
US4817264A (en) * 1987-08-10 1989-04-04 Shur-Lok Corporation Fastener and assembly process
US5359765A (en) * 1985-09-18 1994-11-01 Ste Ateliers De La Haute-Garonne-Ets Auriol Et Cie Rivet for composite material and composite material assembly process
US20090297291A1 (en) * 2005-12-09 2009-12-03 Heiko Schmidt Process for Attaching a Functional Element to a Flat Material and a Connection Between a Functional Element and a Flat Material
JP2012037051A (en) * 2010-07-15 2012-02-23 Kobe Steel Ltd Resin plate with fastening tool, the structure and fastening tool thereof, and manufacturing method therefor
DE102011001170A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Connection assembly for connecting e.g. metal sheet components in body area of modern sports car, has rivet sleeve aligned to press-in nut and accessible from screw, during pivoting of screw that is pivoted from opposite side of nut
US20130340239A1 (en) * 2011-03-02 2013-12-26 Nihon University Substrate joining method using rivet, and joining structure
US20150059153A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-05 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Punch rivet and method for the attachment of individual components to one another of which at least one component is formed by a workpiece of composite material
WO2015169588A1 (en) 2014-05-09 2015-11-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Method and device for joining a composite sheet metal component to another component

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004031379A1 (en) 2003-07-25 2005-02-10 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Method for attaching a functional element to a bleaching part and assembly component
DE102005048863B4 (en) 2004-10-28 2008-11-27 Sfs Intec Holding Ag rivet
DE202006008721U1 (en) 2006-06-01 2007-10-11 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Rivet nut and combination of a rivet nut with a sheet metal part
DE102013109036A1 (en) 2013-08-21 2015-02-26 Heiko Schmidt Method for connecting components and assembly
DE102015101642A1 (en) 2015-02-05 2016-08-11 Heiko Schmidt Rivet connection arrangement and method for its production

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2112221A1 (en) * 1970-05-21 1971-12-09 Tool Res And Engineering Corp Fastening insert
US5359765A (en) * 1985-09-18 1994-11-01 Ste Ateliers De La Haute-Garonne-Ets Auriol Et Cie Rivet for composite material and composite material assembly process
US4817264A (en) * 1987-08-10 1989-04-04 Shur-Lok Corporation Fastener and assembly process
US20090297291A1 (en) * 2005-12-09 2009-12-03 Heiko Schmidt Process for Attaching a Functional Element to a Flat Material and a Connection Between a Functional Element and a Flat Material
JP2012037051A (en) * 2010-07-15 2012-02-23 Kobe Steel Ltd Resin plate with fastening tool, the structure and fastening tool thereof, and manufacturing method therefor
US20130340239A1 (en) * 2011-03-02 2013-12-26 Nihon University Substrate joining method using rivet, and joining structure
DE102011001170A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Connection assembly for connecting e.g. metal sheet components in body area of modern sports car, has rivet sleeve aligned to press-in nut and accessible from screw, during pivoting of screw that is pivoted from opposite side of nut
US20150059153A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-05 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Punch rivet and method for the attachment of individual components to one another of which at least one component is formed by a workpiece of composite material
WO2015169588A1 (en) 2014-05-09 2015-11-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Method and device for joining a composite sheet metal component to another component

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022126714A1 (en) 2022-10-13 2024-04-18 Technische Universität Darmstadt, Körperschaft des öffentlichen Rechts Fastening arrangement and a method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017105192A1 (en) 2018-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2486288B2 (en) Connection between two components made of reinforced plastic and method for the production thereof
DE102012109047B3 (en) Method for manufacturing coupling structure of light panel with component for rail vehicle, involves applying force of connecting element on light panel in contacting area of metallic layers and removal area of non-metallic core layer
EP3485175B1 (en) Insert and method for connecting an electrical connection to a wall
EP3329500B1 (en) Explosion-proof arrangement for passage of a bolt and method for producing same
EP2860407A1 (en) Structured component
EP2484924A1 (en) Joint connection and method for forming a joint connection
DE102006033279B4 (en) Method and device for connecting a plurality of cables to a component and rivet bushing therefor
EP3157769B1 (en) Method for producing a chassis component
WO2002077468A1 (en) Function element, assembly part consisting of a sheet metal part and a function element and method for attaching a function element to a sheet metal part
EP3157692B1 (en) Manufacturing process of a connection element
DE19848617A1 (en) Making electrical connection to sheet part involves screwing into threaded hollow attachment element through sheet part
WO2018162629A1 (en) Method for connecting a sandwich component
EP3568257A1 (en) Component combination of at least two components and a method for producing a component combination joined in a form-fitting and/or force-fitting manner
DE102017205940A1 (en) Method for producing a composite component and motor vehicle
WO2013034350A1 (en) Electrical switchgear unit
DE10347253A1 (en) Ball bearing manufacture process involves bending edges of sheet metal strip to form shallow U-section which is wrapped around outer race of bearing, welded and then welded to mounting flange
WO2012031671A1 (en) Method for inserting a sleeve, in particular a threaded sleeve, into a workpiece
DE102019117086A1 (en) Fastening unit
DE102014221249A1 (en) Mounting system, mounting arrangement and method of making a fastening system
DE102020131455B4 (en) Connection system
EP3460306A1 (en) Pipe with connecting flange
EP3148726B1 (en) Method for producing a riveted connection between a ball joint pin and a component in the form of a metal sheet
DE102017220729A1 (en) Assembly and method of manufacturing the assembly
DE102017129187A1 (en) Pressing component for the formation of a press assembly with a counter-pressing component
EP3961051B1 (en) Electrical connection of two metal bodies by means of metallic screws

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18710036

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18710036

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1