Beschreibung

Verfahren zur Herstellung eines weitestgehend flächenförmigen Bauteileverbundes und weitestgehend flächenförmiger Bauteileverbund dazu

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines weitestgehend flächenförmigen Bauteileverbundes und einen weitestgehend flächenförmigen Bauteileverbund dazu nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 7.

Aus der DE 198 57 565 1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Dachaufbaus einer Rohkarosserie eines Kraftfahrzeugs, mit einem Seitenholm , der aus einem Innenprofil und einem Außenprofil gebildet und Bestandteil des Dachrahmens ist, bekannt. Das Innenprofil und das Außenprofil sind jeweils an einem etwa horizontal nach innen gerichteten Innenlängsflansch und an einem Außenlängsflansch, der Tür und/oder Fensterausschnitte nach oben begrenzt, durch Widerstandspunktschweißung verbunden. Nach dem Anbringen des Dachrahmens am Unterbau wird das Dachteil mit einem Dachlängsflansch von oben her auf den Seitenholm bzw. das Außenprofil aufgesetzt und dort in einem ausgewählten Bereich durch Laserschweißung verbunden. Anschließend wird der zugeordnete Seitenwandrahmen mit dem oberen Seitenteil seitlich angesetzt, wobei das Seitenteil mit einem Längsflansch am Außenlängsflansch anliegt und dort durch Widerstandspunktschweißung verbunden wird.

In der Praxis werden, was insbesondere Seitenteile an Kraftfahrzeugkarosserien anbelangt, formgehärtete hochfeste Bauteile verwendet, um etwaigen hohen Beanspruchungen aus einem Crashereignis, insbesondere Seitencrash, begegnen zu können. Das herkömmlich favorisierte Fügeverfahren, nämlich das Widerstandspunktschweißen, bedingt im Querschnitt gesehen relativ lange Flansche, da besagtes Widerstandspunktschweißen mit erhöhtem Wärmeeintrag einhergeht, welcher bei zu kurz gewählten Flanschen eine nachteilige Gefügeveränderung im Werkstoff Stahl hervorrufen kann. Aus den relativ langen Flanschen resultieren wiederum ein verringerter Türeinstiegskomfort aufgrund eines verkleinerten Türausschnittes sowie erhöhte Kosten infolge größer zu bemessender Tür- und/oder auch etwaiger Fensterdichtungen.

Demgegenüber offenbart die DE 199 27 208 B4 ein aufwendiges Verfahren und eine Vorrichtung dazu zum randseitigen Verbinden von Blechen, insbesondere von Karosserieblechen im Automobilbau, wobei der Rand eines Außenbleches über den Rand eines Innenbleches gefalzt wird, die Ränder zusammengepresst werden und vor dem Falzen der Rand wenigstens eines der Bleche mit eingeprägten Vorsprüngen versehen wird, und wobei die Vorsprünge während des Zusammenpressens durch eine an der Bördelbacke angeordnete

Elektrode durch Widerstandsbuckelschweißung mit dem jeweils anderen Blech verbunden werden. Zwar ist durch Widerstandsbuckelschweißung ein verringerter Wärmeeintrag in den Stahl zu verzeichnen, jedoch ist diese Maßnahme mit aufwendigen Falzmaßnahmen kombiniert.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines weitestgehend flächenförmigen Bauteileverbundes einer Kraftfahrzeugkarosserie, mit einem Innenteil, einem Außenteil und zumindest einem zwischen denselben angeordneten Verstärkungsteil anzugeben, welches in Verbesserung herkömmlicher Verfahren einen verringerten Herstellungsaufwand an sich mit einem verringerten Wärmeeintrag insbesondere in den Stahl eines formgehärteten hochfesten Bauteiles vorteilhaft kombiniert. Aufgabe der Erfindung ist es auch, einen weitestgehend flächenförmigen Bauteileverbund dazu zu schaffen.

Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung eines weitestgehend flächenförmigen Bauteileverbundes einer Kraftfahrzeugkarosserie, mit einem Innenteil, einem Außenteil und zumindest einem zwischen denselben angeordneten Verstärkungsteil, welche im Bereich zueinander korrespondierender Befestigungsflansche aufeinander gesetzt und durch Schweißung zu besagtem Bauteileverbund fest verbunden werden, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass zunächst das Innenteil mit dem Verstärkungsteil im Bereich besagter Befestigungsflansche durch Widerstandspunktschweißung zu einer Schweißgruppe fest verbunden und nachfolgend das Außenteil im Bereich dieser Befestigungsflansche auf die erzeugte Schweißgruppe aufgesetzt sowie zumindest in crashrelevanten kritischen Flanschabschnitten mit derselben durch Widerstandsbuckelschweißung fest verbunden wird.

Durch diese Maßnahme ist es gestattet, die Befestigungsflansche von insbesondere formgehärteten Bauteilen relativ kurz auszubilden, da bei Widerstandsbuckelschweißung ein geringerer Wärmeeintrag zu verzeichnen ist, als bei herkömmlich durchgeführter Widerstandpunktschweißung. Es braucht demgemäß nicht soviel Wärme abgeführt werden, um eine nachteilige Gefügeveränderung im Stahl zu vermeiden. Hieraus resultieren im Hinblick auf den eingangs gewürdigten Stand der Technik neben verringerten Herstellungskosten insbesondere auch verringerte Materialkosten.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.

Danach erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft bei der Herstellung eines weitestgehend flächenförmigen Bauteileverbundes in Form eines Seitenteils einer Kraftfahrzeugkarosserie, welches auch zumindest eine Türöffnung und/oder Fensteröffnung aufweisen kann. In Vorbereitung der Widerstandsbuckelschweißung kann zum

einen ein Außenteil oder ein Verstärkungsteil mit Schweißbuckeln bereitgestellt werden. Zum anderen kann es auch angezeigt sein, dass Fügepartner bereitgestellt werden, die beide Schweißbuckel aufweisen. So können bei Verwendung sowohl eines Außenteils als auch eines Verstärkungsteils mit Schweißbuckeln, die beiden Fügepartner derart miteinander durch Widerstandsbuckelschweißung verschweißt werden, dass die Schweißbuckel derselben direkt aufeinander stoßend oder nebeneinander angeordnet, mit dem benachbarten Bauteil verschweißt werden. Vornehmlich finden hierbei ein Außenteil und/oder ein Verstärkungsteil Verwendung, welche Schweißbuckel mit einem Durchmesser von etwa 2 mm bis etwa 4 mm, vorzugsweise mit einem Durchmesser von etwa 3 mm, aufweisen.

Der weitestgehend flächenförmige Bauteileverbund einer Kraftfahrzeugkarosserie, mit einem Innenteil, einem Außenteil und zumindest einem zwischen denselben angeordneten Verstärkungsteil, welche im Bereich zueinander korrespondierender Befestigungsflansche aufeinander gesetzt und durch Schweißung zu besagtem Bauteileverbund fest verbunden sind, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Innenteil mit dem Verstärkungsteil im Bereich besagter Befestigungsflansche durch Widerstandspunktschweißung zu einer Schweißgruppe fest verbunden und das Außenteil im Bereich dieser Befestigungsflansche auf die erzeugte Schweißgruppe aufgesetzt sowie zumindest in crashrelevanten kritischen Flanschabschnitten mit derselben durch Widerstandsbuckelschweißung fest verbunden ist. Vorteilhaft kann der flächenförmige Bauteileverbund durch ein Seitenteil einer Kraftfahrzeugkarosserie gebildet sein und ggf. zumindest eine Tür- und/oder Fensteröffnung aufweisen, wobei die crashrelevanten kritischen Flanschabschnitte zumindest durch die Eckbereiche der Türöffnung und/oder Fensteröffnung benachbart zu einer Karosseriesäule gebildet sind. Die Karosseriesäule kann beispielsweise durch eine B-Säule gebildet sein. In Vorbereitung der Widerstandsbuckelschweißung sind das Außenteil und/oder das Verstärkungsteil mit Schweißbuckeln ausgebildet, wobei im Falle Außenteil und Verstärkungsteil weisen Schweißbuckel auf, dieselben derart angeordnet sind, dass diese direkt aufeinander stoßend oder nebeneinander angeordnet, mit dem benachbarten Bauteil verschweißt sind. Was die Schweißbuckel anbelangt, können diese einen Durchmesser von etwa 2 mm bis etwa 4 mm, vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 3 mm aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines weitestgehend flächenförmigen

Bauteileverbundes in Form eines Seitenteils einer Kraftfahrzeugkarosserie, bestehend aus einem Innenteil, einem Außenteil und einem Verstärkungsteil, hergestellt nach einem herkömmlichen Verfahren (Stand der Technik),

Fig. 2 eine Schnittansicht des Bauteileverbundes nach Fig. 1 in einem Dachanschlussbereich, Fig. 3 eine erste Fügefolge zur Erzeugung einer Schweißgruppe aus Innenteil und Verstärkungsteil zur weiteren Komplettierung mit einem Außenteil und zur Schaffung des flächenförmigen Bauteileverbundes in Form eines Seitenteils einer Kraftfahrzeugkarosserie im Rahmen einer zweiten Fügefolge, Fig. 4 eine Schnittansicht der Schweißgruppe nach Fig. 3 in einem Dachanschlussbereich, Fig. 5 die zweite Fügefolge zur Herstellung eines erfindungsgemäßen flächenförmigen

Bauteileverbundes, Fig. 6 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen flächenförmigen Bauteileverbundes nach

Fig. 5 in einem Dachanschlussbereich, und

Fig. 7 die Seitenansicht des erfindungsgemäßen flächenförmigen Bauteileverbundes nach Fig. 6.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein weitestgehend flächenförmiger Bauteileverbund 1 in Form eines Seitenteils einer Kraftfahrzeugkarosserie gezeigt, das sich im Wesentlichen aus einem Innenteil 2, einem Außenteil 3 und zumindest einem zwischen denselben angeordneten Verstärkungsteil 4 zusammensetzt, die ihrerseits im Bereich zueinander korrespondierender Befestigungsflansche 5, 6, 7 aufeinandergesetzt und durch Schweißung zu besagtem Bauteileverbund 1 fest verbunden werden. Vorliegend weist der Bauteileverbund 1 in Form des Seitenteils zwei Türöffnungen 8, 9 bzw. Türausschnitte auf. Ferner ist ein Dachblech 10 gezeigt (Fig. 2), welches mit besagtem Bauteileverbund 1 durch Schweißung und/oder andere an sich bekannte Fügemaßnahmen fest verbindbar ist.

Herkömmlich wird gemäß einer ersten Fügefolge zunächst das Innenteil 2 mit dem Verstärkungsteil 4 zu einer Schweißgruppe 11 verbunden und zwar durch an sich bekannte Widerstandspunktschweißung 12 im Bereich einer Mehrzahl von Fügestellen, wobei mittels elektrischem Strom innerhalb kürzester Zeit eine hohe Wärmeenergie auf eine kleine Fläche der Fügepartner konzentriert und unter Aufbringung einer bestimmten Presskraft auf die Fügestelle eine unlösbare Fügeverbindung bewerkstelligbar ist (Fig. 3 und 4).

Im Hinblick auf diese relativ hohe in die Fügestellen eingebrachte Wärmeenergie ist es erforderlich, die Befestigungsflansche 5, 7 im Querschnitt gesehen entsprechend lang auszubilden. So beträgt die Länge ,,L ₁ " derselben in der Praxis etwa 18 mm bis etwa 20 mm, um eine ausreichende Wärmeabfuhr zu gewährleisten und somit etwaige nachteilige Gefügeveränderungen im verwendeten Werkstoff Stahl und/oder nachteiligen Bauteilverzug zu vermeiden (Fig. 4).

Im Anschluss daran wird im Zuge einer zweiten Fügefolge das Außenteil 3 mit seinen Befestigungsflanschen 6 im Bereich der bereits fest verbundenen Befestigungsflansche 5, 7 von Innenteil 2 und Verstärkungsteil 4 auf die erzeugte Schweißgruppe 11 aufgesetzt und mit derselben ebenfalls durch Widerstandspunktschweißung 12 fest verbunden.

Auch die Befestigungsflansche 6 des Außenteiles 3, welches überwiegend als formgehärtetes hochfestes Bauteil ausgebildet ist, müssen aufgrund des erhöhten Wärmeeintrages entsprechend lang ausgebildet sein und weisen bei Ausbildung eines

Führungsflanschabschnittes 13, vorliegend in Höhe der Türöffnungen 8, 9, eine Länge ,,L ₂ " von etwa 19 mm bis etwa 20 mm und ohne Führungsflanschabschnitt 13 eine Länge „L ₃ " von etwa 18 mm bis etwa 19 mm auf (Fig. 2).

Insbesondere die große Länge „L ₂ " bzw. ,,L ₃ " des Befestigungsflansches 6 bewirkt erhöhten Materialaufwand und demgemäß erhöhtes Gewicht. Ferner sind, wie oben bereits dargetan, ein verringerter Türeinstiegskomfort aufgrund verkleinerter Türöffnungen 8, 9 bzw. Türausschnitte sowie erhöhte Kosten infolge größer zu bemessender Türdichtungen zu verzeichnen.

Um diesem nachteiligen Umstand zu begegnen, unterscheidet sich das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren von dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren im Wesentlichen dadurch, dass die durch Widerstandspunktschweißung 12 hergestellte Schweißgruppe 11 aus Innenteil 2 und Verstärkungsteil 4 nunmehr im Zuge der zweiten Fügefolge durch an sich bekannte Widerstandsbuckelschweißung 14 mit einem Außenteil 3 komplettiert respektive fest verbunden wird (Fig. 5 und 6).

Bevorzugt findet hierbei ein Außenteil 3 Verwendung, welches entsprechend der gewünschten Anzahl Fügestellen sogenannte nicht näher gezeigte Schweißbuckel aufweist, die ihrerseits vorab in den Befestigungsflansch 6 des Außenteils 3 eingeprägt werden und zwar derart, dass dieselben in Richtung des Befestigungsflansches 7 des Verstärkungsteiles 4 gerichtet sind. Im Gegensatz zur Widerstandspunktschweißung 12 wird hier die zum Schweißen notwendige Stromdichte nicht durch die Elektroden, sondern durch die Bauteilform, d. h., durch die Schweißbuckel generiert. Die Elektroden dienen lediglich der Stromzuführung und der Krafteinwirkung. Infolgedessen ist ein verringerter örtlicher Wärmeeintrag zu verzeichnen, der es gestattet, kürzere Befestigungsflansche 6 zu wählen.

Demgegenüber besteht auch die Möglichkeit statt des Außenteiles 3 das Verstärkungsteil 4 mit zum Außenteil 3 gerichteten Schweißbuckeln oder sogar beide Bauteile mit aufeinander zu gerichteten Schweißbuckeln zu versehen, die während des eigentlichen Schweißvorganges

direkt aufeinander stoßend oder nebeneinander angeordnet, mit dem benachbarten Bauteil verschweißt werden.

Im Rahmen umfangreicher Versuche haben sich Schweißbunkel mit einem Durchmesser von etwa 2 mm bis etwa 4 mm, vorzugsweise mit einem Durchmesser von etwa 3 mm als besonders zweckmäßig erwiesen.

Insbesondere konnten Längen ,,L ₄ " für die Befestigungsflansche 6 des Außenteils 3 zwischen etwa 15 mm und etwa 16 mm zur Anwendung kommen, woraus Material-, Gewichts- und demgemäß Kosteneinsparungen, resultierend aus kleinerer Dichtung und kürzerem Befestigungsflansch 6, zu verzeichnen sind. Ferner resultiert hieraus ein erhöhter Türeinstiegskomfort aufgrund vergrößerter Türöffnungen 8, 9 bzw. vergrößerter Türausschnitte, welches sich besonders vorteilhaft bei flach gebauten Kraftfahrzeugen auszeichnet.

Bezug nehmend auf ein Seitenteil gemäß Fig. 7 mit Türöffnungen 8, 9 und/oder Fensteröffnungen hat sich besagte Widerstandsbuckelschweißung 14 insbesondere für crashrelevante kritische Flanschabschnitte 15 in den Eckbereichen dieser Türöffnungen 8, 9 und/oder Fensteröffnungen benachbart zu Karosseriesäulen 16 bewährt, vorliegend zur B- Säule der Kraftfahrzeugkarosserie, welche während eines Seitencrashes besonders hohen Belastungen ausgesetzt ist. Die crashun- bzw. weniger relevanten Flanschabschnitte 17 können dagegen herkömmlich durch Widerstandspunktschweißung 11 gefügt werden.

Ungeachtet dessen ist es jedoch auch gestattet und demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, während der zweiten Fügefolge sämtliche Flanschabschnitte 15, 17 durch Widerstandsbuckelschweißung 14 zu fügen (nicht näher dargestellt).

Bezugszeichenliste

Bauteileverbund Innenteil Außenteil Verstärkungsteil Befestigungsflansch (Innenteil 2) Befestigungsflansch (Außenteil 3) Befestigungsflansch (Verstärkungsteil 4) Türöffnung Türöffnung Dachblech Schweißgruppe Widerstandspunktschweißung Führungsflanschabschnitt Widerstandsbuckelschweißung crashrelevante kritische Flanschabschnitte Karosseriesäule (B-Säule) crashunrelevante Flanschabschnitte