FUGEVERBINDUNG FüR BLECHUMFOR MTEILE UND DURCHZUG MIT EINER

SOLCHEN FüGEVERBINDUNG

Beschreibung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügeverbindung für Blechumformteile zur Verbindung zweier Stoßkanten bei einem Blechumformteil sowie einen Durchzug in einem Blechumformteil, der parallel zur Blechebene verläuft und durch seitliches Aufbiegen des Blechs gebildet ist.

Bei Blechumformteilen konnten bisher nur Durchzüge und damit tragfähige Gewinde in einer Richtung senkrecht zu der Blechoberfläche hergestellt werden. Die vorliegende Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, dass ein geschlossener Durchzug mit Innengewinde geschaffen werden muss, der parallel zu der Blechoberfläche verläuft. Dabei ist lediglich ein Umbiegen des Blechs zu einem geschlossenen Röhrchen nicht zielführend, da diese Konstruktion keine Radialkräfte aufnehmen kann und somit die Ausbildung eines Gewindes darin und insbesondere die sichere Verschrau- bung eines Außengewindeträgers in einem solchen Gewinde nicht sichergestellt werden kann, da sich das entsprechende, aus Blech gebogene Röhrchen bei Radialkräften leicht aufweitet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einer Fügeverbindung zu schaffen, mit der ein solches parallel zu der Blechoberfläche verlaufendes Durchzugselement hergestellt werden kann, welches dann auch mit einem Innengewinde ausgebildet werden kann, und dabei erhebliche Radialkräfte aufnehmen kann, ohne dass es sich an der Naht zwischen den beiden Blechstößen aufbiegt.

_^ Zu diesem Zweck waren bisher im Stand der Technik lediglich sogenannte „Schwalbenschwanzverbindungen" bekannt. Diese haben jedoch den entscheidenden Nachtteil, dass sie nur durch eine Bewegung in der dritten Dimension, also außerhalb der Blechebene, gefügt werden konnten. Dies ist bei den geometrischen Verhältnissen bei dünnen Durchzügen nicht ausführbar. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lautet daher auch, eine Fügeverbindung für Blechteile zu schaffen, die ein Fügen in einer Ebene ohne Bewegungsvorgänge senkrecht zu der Blechebene, also in der dritten Dimension, ermöglicht.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch eine Fügeverbindung gelöst, bei der die Stoßkanten vor dem Herstellen der Fügeverbindung rechteckige, zum Verlauf der Stoßkante rechtwinklig angeordnete Ausstanzungen aufweisen, die eine größere Breite entlang der Kante aufweisen als die dazwischen verbliebenen Blechzungen und deren parallel zur Stoßkante verlaufende Hinterkante mittig einen Vorsprung aufweist, der sich auf die Stoßkante hin erstreckt.

Es ist dabei besonderes bevorzugt, wenn dieser Vorsprung die Form eines flachen, also stumpfwinkligen gleichschenkligen Dreiecks aufweist, dessen Spitze auf die Stoßkante hin zeigt. Durch diese Form des Vorsprungs wird das gegenseitige Hinterschneiden der jeweiligen Blechzungen in den Ausnehmungen des gegenüberliegenden Bleches erleichtert.

Weiter bevorzugt ist es dabei, wenn die Blechzungen an ihrer zu der Stoßkante parallelen Vorderkante eine mittig angeordnete Einbuchtung aufweisen. Auch dies verbessert den Materialfluss.

Weiter wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch einen Durchzug in einem Blechumformteil gelöst, bei dem das Blech an seinen beiden Außenkanten mit einer Fügeverbindung wie oben beschrieben versehen ist, und der Durchzug durch Fügen dieser Fügeverbindung hergestellt ist. Vorzugsweise kann dieser Durchzug dann noch mit einem Innengewinde versehen sein.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand des in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 Bleche, die bereits mit entsprechend bearbeiteten Stoßkanten versehen sind;

Figur 2 eine Detaildarstellung der Fig. 1 , die die Gestaltung der Stoßkanten deutlicher zeigt;

Figur 3 die erfindungsgemäße Fügeverbindung nach dem Fügen.

Figur 1 zeigt Blechteile 10, die jeweils entlang ihrer seitlichen Kanten mit einer erfindungsgemäßen Fügeverbindung verbunden werden sollen. Zu diesem Zweck sind die jeweiligen Stoßkanten 12 mit rechteckigen, zum Verlauf der Stoßkante 12 rechtwinklig angeordneten Ausstanzungen 14 versehen. Die Ausstanzungen 14 weisen eine größere Breite entlang der Stoßkante 12 auf als die dazwischen verbliebenen Blechzungen 16. Die parallel zur Stoßkante 12 verlaufende Hinterkante 18 weist mittig einen Vorsprung 20 auf, der sich auf die Stoßkante 12 hin erstreckt. Die Blechzungen 16 weisen an ihrer zu der Stoßkante 12 parallelen Vorderkante 22 eine mittig angeordnete Einbuchtung 24 auf, die vorzugsweise in Form einer sanften Wölbung ausgebildet ist.

Ein besonderer Vorteil diese Aufbaus ist, dass die jeweils zu verbindenden Stoßkanten identisch geformt sind, sie sind lediglich dergestalt gegeneinander versetzt, dass immer Blechzungen 16 von der einen Seite auf Ausnehmungen 14 von der anderen Seite stoßen.

Fig. 2 zeigt eine detailliertere Darstellung dieser Gestaltung, während in der Mitte von Fig. 1 erkennbar ist, wie die beiden Stoßkanten 12 vor dem Beginn des Fügevorganges aneinander liegen. Es ist dabei zu beachten, dass in diesem Zustand die Blechzungen 16 in die Ausnehmungen 14 dergestalt hineinragen, dass zwischen den seitlichen Begrenzungen der Blechzungen 16 und der Ausnehmungen 14 ein Freiraum 24 verbleibt.

Erfindungsgemäß wird also entlang der beiden Stoßkanten 12, die später die Naht bilden sollen, das Blech 10 mit im wesentlichen rechteckigen Ausschnitten 14 verse-

hen, so dass breitere Ausschnitte 14 mit dazwischen angeordneten dünneren Zungen 16 abwechseln, deren Seitekanten parallel zu der Richtung verlaufen, in der die beiden Stoßkanten des Bleches 10 aufeinander zugeschoben werden. Vorzugsweise ist das Blech 10 in den „Böden" der Ausstanzungen 14 nicht parallel zum Nahtverlauf abgeschnitten, sondern weist eine auf die Fügeverbindung vorspringende flache Zunge 20 auf, die wie ein flaches Dreieck in Fügerichtung vorsteht. Diese vorstehende Spitze weist dabei vorzugsweise einen Winkel von größer 90° auf. Die zwischen den Ausnehmungen 14 vorstehenden Zungen 16 sind ebenfalls nicht parallel zu dem Verlauf der Stoßkante 12 abgeschnitten, sondern weisen entsprechend ausgestanzte Einbuchtungen 24 auf. Diese Einbuchtungen 24 sind vorzugsweise sanft nach innen gewölbt ausgebildet, so dass ein konkaver Bogen gebildet wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Schwalbenschwanz-Verbindungen, die zum Fügen einer Bewegung in der dritten Dimension, d. h. senkrecht zu der Ebene des Bleches 10 bedürfen, kann die erfindungsgemäße Fügeverbindung ausschließlich durch eine Bewegung in Fügerichtung = Stoßrichtung zusammengefügt und befestigt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn Durchzüge kleinen Durchmessers parallel zum Verlauf einer Blechfläche geschaffen werden sollen. Dann ist es nämlich sehr schwierig, das Blech bei einer klassischen Schwalbenschwanzverbindung zuerst so aufzubiegen, dass die eine Seite des Bleches über der anderen zu liegen kommt und diese dann durch eine Bewegung senkrecht zu der Blechoberfläche miteinander zu verbinden. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt erstmals das Herstellen einer Art „Schwalbenschwanzfügung" lediglich durch Bewegung in der Blechfläche. Die beiden Stoßkanten 12 des jeweiligen Bleches 10, die jeweils identische, aber gegeneinander versetzte Gestalt aufweisen, können lediglich in der Blechebene ineinander geschoben werden. Dies ist problemlos möglich, da die Zungen 16 stets ein bisschen dünner ausgebildet sind als die dazwischen liegenden Ausnehmungen 14. Beim Beginn des eigentlichen Füge- und Verbindungsvorganges stoßen dann die gewölbten Ausbuchtungen 24 der Zungen 16 auf die flachen Spitzen 20 am Grunde der Ausnehmungen 14, wie dies in der Mitte von Fig. 1 dargestellt ist. Erfindungsgemäß wird dann bei der weiter fortgesetzten Fügebewegung in Stoßrichtung bewirkt, dass sich die Vorderenden der Zungen 16 aufweiten und nach der Seite ausweichen. Da dies gleichzeitig an beiden aufeinander treffenden Stoßkanten 12 erfolgt, bildet sich schließlich eine geeignete Hinterschneidung, durch die die beiden Bleche 10 fest

verbunden werden und die erstaunlich hohe Kräfte entgegen der Fügerichtung aufnehmen kann, bevor sie reißt.

Der Endzustand einer solchen Fügeverbindung ist in Fig. 3 dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hier die gleichen Bestandteile, nur eben nach der entsprechenden Verformung. Wie man in Fig. 3 unschwer erkennt, hat sich eine „echte" Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet.

Auf diese Weise können nicht nur dünne und ggf. mit einem Innengewinde zu versehende Durchzüge parallel zur Oberfläche eines Blechs 10 geschaffen werden, es können vielmehr auch plane Flächen beliebig zusammengefügt werden und die vorliegende Erfindung funktioniert sogar, wenn die Bleche in einem Winkel aufeinander stehen sollen. Dann ist lediglich die Wirkung der flachen, dreiecksförmigen Vorsprünge 20 im Grund der Ausnehmungen 14 durch geeignete Werkzeuge nachzubilden, damit die entsprechenden Zungen 16 ebenfalls aufgebogen werden.

Die vorliegende Erfindung eignet sich für alle hinreichend duktilen Materialien. Sie ist also nicht nur, wie hier dargestellt, für hinreichend duktiles Stahlblech geeignet, sondern ebenso für Leichtmetallbleche, Bleche aus Kupfer und Kupferlegierungen und sogar für Kunststoffmaterialien, immer vorausgesetzt, dass das Material eine hinreichende Duktilität besitzt, um den Fließvorgang der Zungen 16 beim Auftreffen auf die Vorsprünge 20 sicherzustellen.

Die gemäß dem Stand der Technik bisher einzig bekannte ähnliche Lösung ist eine klassische Schwalbenschwanzverbindung. Diese erfordert aber, dass die zu verbindenden Teile senkrecht zur Blechoberfläche bewegt werden, damit die Schwalbenschwanzformen ineinander greifen können. Erfindungsgemäß wird demgegenüber erstmals eine Lösung geschaffen, bei der eine solche schwalbenschwanzartige Fügenaht hergestellt werden kann, ohne dass es einer Bewegung in der dritten Dimension, also senkrecht zur Ebene der Bleche 10, bedarf. Die Fügenaht kann ausschließlich durch Bewegung der Stoßkanten der zu fügenden Blechteile in der Ebene des Blechs geschlossen werden. Dabei können mit dieser Fügetechnik sowohl röhrenförmige Gestaltungen „vernäht" werden, als auch flächige Bleche miteinander verbunden werden. Bestimmte technische Lösungen, wie beispielsweise mit einem

Innengewinde zu versehende Durchzüge, die parallel zur Blechoberfläche verlaufen müssen, konnten mit der bisherigen Blechumformtechnik nicht effizient hergestellt werden. Dies ist gemäß der vorliegenden Erfindung erstmals möglich, indem die vorliegende Erfindung erstmals die Gestaltung der Stoßkanten 12 der Fügeverbindung in einer solchen Form lehrt, bei der breitere Ausschnitte 14 vorgesehen sind, in die dünnere Zungen 16 eingreifen, so dass zwischen beiden ein großes Spiel 26 gegeben ist. Im Grunde der Ausnehmungen 14 ist dann eine in Fügerichtung zeigende dreiecksförmige Erhebung 20 mit einer Spitze vorgesehen, in der die beiden Seiten des Dreiecks mit einem Winkel von vorzugsweise weniger als 90° aufeinander treffen. Gleichzeitig weisen die Zungen 16 jeweils eine mittige Einbuchtung 24 auf, die während des Fügens auf die Spitze der dreiecksförmigen Vorsprünge 20 stößt, so dass die Zunge 16 jeweils an ihrer Vorderkante beginnt, seitlich auseinander zufließen, wodurch eine entsprechende Hinterschneidung in dem Spielbereich 26 entsteht, und die fertige Fügeverbindung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, einer üblichen Schwalbenschwanzfügung gleicht.