Die Erfindung betrifft eine Verbindungsnaht zwischen zwei dünnwandigen Blechbauteiien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Verbindungsnaht ist aus der DE19523005B4 bekannt. Eine derartige Ausbildung einer Laserschweißnaht hat sich grundsätzlich bewährt. Allerdings kommt es immer wieder vor, dass eines der beiden an der Laserschweißnaht beteiligten Blechbauteile lokale Einfallstellen in einem Sichtbereich der Fahrzeugkarosserie aufweist. Derartige Einfallstellen sind nicht akzeptable Oberflächenstörungen, die den optischen Eindruck der Fahrzeugkarosserie nachteilig beeinflussen. Derartige Einfallstellen müssen im Wege der manuellen Nacharbeit vor der Lackierung einer Fahrzeugkarosserie beseitigt werden. Dies ist zeitaufwändig und kostenintensiv. Vereinzelt wurden bei Computertomographie^Untersuchungen (CT-Untersuchungen) Risse im Flanschbereich eines der Blechteile gefunden.

In Figur 5 ist beispielsweise eine Laserlötnaht gemäß dem Stand der Technik dargestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Verbindungsnaht derart weiter zu bilden, dass Einfallstellen vermieden sind und eine qualitativ einwandfreie Verbindungsnaht, insbesondere ohne Zerstörungen (Risse) in Verbindungsflanschen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird mit einer Verbindungsnaht mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführüngsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Verbindungsnaht zwischen zwei dünnwandigen Blechbauteilen ist als Laserschweißnaht oder als Laserlötnaht, insbesondere jeweils unter Zuführung von Zusatzmaterial ausgebildet, wobei die Blechbauteile zur Ausbildung eines Verbindungsbereiches Flanschabschnitte aufweisen. Eine derartige Verbindungsnaht ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flanschabschnitt im Bereich einer Fügezone eine Sicke aufweist, die nach der Herstellung der Verbindungsnaht zumindest teilweise von erstarrter Schmelze aus Nahtmaterial umgeben, insbesondere vollständig gefüllt ist.

Bei einer derartigen Sicke handelt es sich erfindungsgemäß um eine lediglich temporär während der Herstellung der Verbindungsnaht wirksame thermische Sicke, die nach der Herstellung zumindest teilweise von erstarrter Schmelze des Zusatzmaterials, insbesondere vollständig von erstarrter Schmelze des Zusatzmaterials umgeben und/oder ausgefüllt ist. Hierdurch gelingt während des Herstellens der Verbindungsnaht einen temporären Längenausgleich und/oder ein temporäres Abfangen von Schubspannungen, die während der Herstellung der Laserschweißnaht oder der Laserlötnaht auftreten, aufzufangen. Es zeigte sich, dass durch diese Maßnahme die Einfallstellen deutlich reduziert, ja sogar verhindert werden konnten, was die Nacharbeit deutlich verringert. Des Weiteren wurden keine Risse in einem der Flanschabschnitte der an der Verbindungsnaht beteiligten Blechbauteile mehr festgestellt. Wesentlich bei der ^' Erfindung ist, dass die Sicke im Bereich der Fügezone der Verbindungsnaht angeordnet ist, wobei als Fügezone der Verbindungsnaht derjenige Bereich verstanden wird, in dem erstarrtes Lotgut im Falle einer Laserlötnaht oder erstarrtes Schweißgut und/oder wieder erstarrtes aufgeschmolzenes Material der Blechbauteile vorliegt. Sofern die Sicke außerhalb der Fügezone angeordnet ist kann sie entweder den erfindungsgemäß gewünschten Effekt nicht mehr erfüllen oder liegt z. B. in einem optisch sichtbaren Bereich einer Fahrzeugkarosserie, was nicht erwünscht ist. So konnte beobachtet werden, dass wenn die Sicke in einem Bereich des Flanschabschnittes angeordnet ist, welcher von der Fügezone der Verbindungsnaht bis hin zu freien Enden der Flanschabschnitte reicht, das Vorsehen der Sicke wirkungslos ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sicke derart innerhalb der Fügezone angeordnet, dass sie nach der Herstellung der Verbindungsnaht vollständig von erstarrter Schmelze des Zusatzmaterials oder des Lotguts umgeben und/oder gefüllt und/oder nach Herstellung der Verbindungsnaht verdeckt ist. Durch diese Maßnahme hat sich gezeigt, dass das Auftreten von Einfallstellen besonders gut verhindert werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Sicke derart in den Flanschabschnitt eines oder beider der beteiligten dünnwandigen Blechbauteile eingebracht, dass die Sicke in einem Querschnitt gesehen einen Fügespalt zwischen den dünnwandigen Blechbauteilen im Bereich der Fügezone vergrößernd ausgebildet ist. Hierdurch gelingt es, die Sicke mit Zusatzmaterial oder aufgeschmolzenem Material der beteiligten Blechbauteile besonders gut zu füllen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist beim Zusammentreffen eines bezüglich des zugehörigen Blechbauteils stumpfwinklig und eines spitzwinklig abgestellten Flanschabschnittes des anderen Blechbauteils die Sicke im stumpfwinklig abgestellten Flanschabschnitt ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass bei einer derartigen Konstellation der beiden Flanschabschnitte relativ zu den zugehörigen Blechbauteilen die Einfallstellen bevorzugt in dem Blechbauteil auftreten, welches einen stumpfwinklig abgestellten Flanschabschnitt hat. Wird dort die Sicke vorgesehen, sind die Einfallstellen zuverlässig vermeidbar.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Sicke hinsichtlich ihrer Längserstreckung über die gesamte Längserstreckung der Verbindungsnaht ausgebildet. Hierdurch entfaltet die Sicke über die gesamte Länge der Verbindungsnaht ihre Wirkung.

Alternativ kann die Sicke entlang ihrer Längserstreckung aber auch unterbrochen oder mit unterschiedlichen Sickentiefen t ausgebildet sein. Dies kommt vor allem dann in Betracht, wenn aufgrund anderer Umgebungsbedingungen in Bereichen der Verbindungsnaht keine Einfallstellen zu erwarten sind oder nur eine verminderte Neigung zur Bildung von Einfallstellen vorhanden ist. In solchen Fällen kann gegebenenfalls abschnittsweise auf das Vorsehen der Sicke verzichtet werden oder diese mit geringerer Sickentiefe t ausgebildet werden, was den Vorteil hat, dass in diesen Bereichen weniger Lotgut oder Schweißdraht, dass heißt weniger Zusatzmaterial erforderlich ist, da eine Füllung der Sicke nicht oder nur in geringerem Maße notwendig ist.

Vorteilhaft ist es, die Sicke im Querschnitt bogenförmig auszubilden. Durch eine im Querschnitt bogenförmig ausgestaltete Sicke unter Vermeidung scharfer Biegekanten wird ein verbesserter Schubspannungsabbau während der Herstellung der Verbindungsnaht erreicht und hierdurch die Anzahl bzw. die Intensität auftretender Störstellen, z. B. Einfallstellen vermindert. Die Sicke kann im Querschnitt symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, die Sickentiefe t derart auszubilden, dass sie etwa das 0,6 bis 1 ,5-fache insbesondere das 0,6 bis 1 ,1 -fache der Blechstärke des die Sicke enthaltenden Blechbauteils beträgt. Es wurde festgestellt, dass bei einer Sickentiefe t größer als das 1 ,1-fache der Blechstärke des die Sicke enthaltenen Blechbauteils die idealer weise angestrebte vollständige Füllung der Sicke zunehmend schwieriger wird und gegebenenfalls Probleme bereitet. Der Grund ist darin zu sehen, dass es bei einer derart tiefen Sicke zu einer vorzeitigen Schmelzeerstarrung kommen kann, bevor die Sicke im beabsichtigten Maße gefüllt ist. Somit kann eine gegebenenfalls unvollständige Füllung des Fügespalts in Fügespaltrichtung auftreten, was unerwünscht ist.

Die erfindungsgemäße Verbindungsnaht ist bevorzugt für zu fügende Blechbauteile aus der gleichen Materialart anwendbar, wobei z. B. beide Blechbauteile aus einem Stahlwerkstoff oder beide Blechbauteile aus einem Aluminiumwerkstoff bestehen.

Die erfindungsgemäße Verbindungsnaht lässt sich bevorzugt auch bei einem Materialmix, bei dem beispielsweise das eine Blechbauteil ein Stahlblechbauteil und das andere Blechbauteil ein Alublechbauteil ist, einsetzen. Wenn eine derartige Werkstoffpaarung vorliegt, ganz allgemein also wenn zwei Werkstoffe mit der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht verbunden werden sollen, die unterschiedliche Wärme-Ausdehnungs-Koeffizienten haben, z. B. Stahl/Alu, dann ist es zweckmäßig, die Sicke in demjenigen Blechbauteil aus dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten anzubringen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Sicke bei unterschiedlichen Blechdicken der die Verbindungsnaht bildenden Blechbauteile im dickwandigeren Blechbauteil angeordnet. Das dickwandigere Blechbauteil neigt eher zur Bildung von Einfallstellen aufgrund der bei der Herstellung der Verbindungsnaht entstehenden Schubspannungen, die in diesem Fall dann besser durch die Sicke im dickwandigeren Blechbauteil abgebaut werden können. Unter dünnwandigen Blechbauteilen sind erfindungsgemäß Blechbauteile, wie sie im Kfz-Karosseriebau üblicherweise verwendet werden zu verstehen. Derartige Blechstärken betragen 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere 0,6 mm bis 3 mm.

Weitere. Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung einer erfindungsgemäßen Verbindungsnaht anhand mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.

Es zeigen:

Figur 1 : eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht am Beispiel eines Dachbauteils und eines Seitenwandrahmens einer Fahrzeugkarosserie,

Figur 2: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht;

Figur 3: eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht;

Figur 4: eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht;

Figur 5: eine Verbindungsnaht gemäß in einer schematischen Darstellung gemäß dem Stand der Technik;

Eine erfindungsgemäße Verbindungsnaht 1 (Figur 1) ist zwischen einem ersten Blechbauteil 2 und einem zweiten Blechbauteil 3 ausgebildet. Sie ist als Laserschweißnaht oder Laserlötnaht unter Zuführung von Zusatzmaterial, dass heißt im Falle einer Laserlötnaht unter Zuführung von Lotgut und im Falle einer Laserschweißnaht unter Zuführung eines Schweißdrahtes gefertigt. Die Blechbauteile 2, 3 weisen Flanschabschnitte 2', 3' auf, welche zur Ausbildung eines Verbindungsbereichs 4 zwischen sich einen Fügespalt s bildend aneinander gelegt sind. Der Fügespalt s kann dabei 0 Millimeter bis wenige Zehntel Millimeter, beispielsweise bis zu 0,7 Millimeter betragen. Bei der Herstellung der Verbindungsnaht dringt von einer Außenseite A der beteiligten Blechbauteile 2, 3 Nahtmaterial 5 ein Stück in den Fügespalt s ein. Dieser mit Nahtmaterial 5 gefüllte Bereich des Fügespalts s wird im Folgenden als Fügezone F bezeichnet. Der Flanschabschnitt 3' des Blechbauteils 3 weist innerhalb der Fügezone eine Sicke 6 auf. Der Flanschabschnitt 2' des ersten Blechbauteils 2 ist dabei in der in Figur 1 dargestellten Querschnittsskizze spitzwinklig im Winkel a < 90° gegenüber dem Blechbauteil 2 abgestellt angeordnet. Der Flanschabschnitt 3' des zweiten Blechbauteils 3 ist stumpfwinklig im Winkel ß > 90° abgestellt. Die Sicke 6 ist im Flanschabschnitt 3', welcher stumpfwinklig abgestellt ist, angeordnet.

Bei einer Verbindungsnaht in der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist die Sicke 6 vollständig mit Nahtmaterial 5 gefüllt, wobei die Sicke 6 derart in den Flanschabschnitt 3' eingebracht ist, dass sie den Fügespalt s erweiternd ausgebildet ist, dass heißt, dass ein Sickengrund 7 der Sicke 6 vom gegenüberliegenden Flanschabschnitt 2 weiter entfernt ist, als der restliche Flanschabschnitt 3'.

Für den Fall eines spitzwinklig abgestellten Flanschabschnittes 2', beispielsweise für Werte von α < 80° und einem stumpfwinklig abgewinkelten Flanschabschnitt 3', beispielsweise für Werte von ß > 100°, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Sicke 6 bevorzugt im stumpfwinklig abgestellten Flanschabschnitt 3' anzuordnen. Für rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig abgestellte Flanschabschnitte 2', 3', dass heißt für Winkelwerte von α zwischen 80° und 90° und ß zwischen 90° und 100° kann es ebenso zweckmäßig sein, in beiden Flanschabschnitten 2', 3' innerhalb der Fügezone F Sicken 6 vorzusehen. Die Sicken 6 können dabei zueinander versetzt oder gegenüberliegend innerhalb der Fügezone F ausgebildet sein.»

Für den Fall, dass eines der Blechteile 2, 3 gegenüber dem anderen Blechbauteil 2, 3 eine höhere Blechdicke aufweist, ist die Sicke bevorzugt im dickeren der beiden Blechbauteile 2, 3 anzuordnen. Im Ausbildungsbeispiel gemäß Figur 1 ist das Blechbauteil 3 dicker gezeichnet als das Blechbauteil 2. Die Sicke 6 besitzt eine Sickentiefe t vom Sickengrund 7 bis zu einer dem gegenüberliegenden Flanschabschnitt 2' zugewandten Innenseite 8 des Flanschabschnitts 3'. Die Sickentiefe t beträgt dabei bevorzugt das 0,6 bis 1 ,5-fache, insbesondere das 0,6 bis 1 ,1 -fache einer Blechdicke d des Blechbauteils 3, in welchem die Sicke 6 angeordnet ist. Die Sicke 6 kann entlang einer Längserstreckung I der Verbindungsnaht 1 durchgängig oder unterbrochen ausgebildet sein. Zudem kann die Sickentiefe t sich entlang der Längserstreckung I der Verbindungsnaht 1 ändern. So sind beispielsweise Bereiche der Sicke 6 mit geringerer Sickentiefe t vorstellbar, was dazu führt, dass zur Füllung der Sicke weniger Lotmaterial oder Schweißdraht notwendig ist.

Die Sicke 6 weist eine Sickenbreite b auf, welche sich entlang der Längserstreckung I der Verbindungsnaht ändern kann oder konstant gehalten wird. Über die Sickenbreite b und die Sickentiefe t kann in konstruktiv einfacher Art und Weise auf das Vermögen der Sicke 6, Schubspannungen abzufangen und somit Einfallstellen und/oder Risse zu vermeiden Einfluss genommen werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht 1 weisen beide Flanschabschnitte 2', 3 ^' der zu fügenden Blechbauteile 2, 3 jeweils eine Sicke 6 auf. Die Sicken 6 sind gegenüberliegend oder versetzt zueinander angeordnet, wobei beide Sicken 6 den Fügespalt s erweiternd angeordnet sind. Die Sicken 6 können eine im Querschnitt gleiche Raumform, z. B. eine bogenförmige Raumform aufweisen. Sie können allerdings auch ein im Querschnitt unterschiedliche Raumform aufweisen, insbesondere kann die Sickentiefe t der Sicken 6 wie auch die Sickenbreite b der beiden Sicken 6 unterschiedlich gewählt sein. Insbesondere ist es zweckmäßig die Maße b und t an die Blechdicke d und/oder andere Werkstoffeigenschaften der Blechbauteile 2, 3, beispielsweise deren Ausdehnungskoeffizient angepasst zu wählen.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht 1 ist in Figur 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Sicken 6 derart in die Flanschbereiche 2 ^' , 3 ^' der zu fügenden Blechbauteile 2, 3 eingebracht, dass die Sicken 6 beider Flanschbereiche 2', 3 'aufeinander zuweisen und so den Fügespalt s verengend angeordnet sind. In der Ausführungsform gemäß Figur 3 sind. die Sicken 6 vollständig mit Nahtmaterial 5 umgeben. Eine lichte Weite w zwischen den Sicken 6 beträgt dabei bevorzugt Null Millimeter bis wenige zehntel Millimeter insbesondere bis zu 0,7 mm. Der übrige Fügespalt s ist demnach weiter ausgebildet. Bei sehr kleinen lichten Weiten w, beispielsweise im Bereich zwischen 0 mm und 0,3 mm kann bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht 1 Nahtmaterial 5 auch lediglich bis zu Zeniten 10 in den Fügespalt s gelangen, so dass die Sicken in einem solchen Fall lediglich teilweise, beispielsweise bis zu den Zeniten 10 von Nahtmaterial 5 umgeben sind. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht 1 gemäß Figur 4 sind die Sicken 6 gleichsinnig ausgerichtet, so dass im Fügespalt s ein Zenit 10 der einen Sicke 6, beispielsweise im Flanschbereich 2 ^' angeordnet, und ein Sickengrund 7 der anderen Sicke 6, beispielsweise im Flanschbereich 3 ^' angeordnet, einen Teil des Fügespalts s bilden. Bei dieser Ausführungsform ist somit ein Inneres der Sicke 6 zumindest teilweise mit Nahtmaterial 5 gefüllt und die andere Sicke 6 im Bereich ihres Zenits 10 von Nahtmaterial 5 zumindest teilweise umgeben.

Die Sicke 6 ist in der schematischen Schnittdarstellung gemäß Figur 1 als bogenförmige Sicke mit einem Bogenabschnitt im Bereich des Sickengrundes 7 und zwei Bogenabschnitten im Übergangsbereich der Sicke 6 zum Flanschabschnitt 3' ausgebildet.

In der Figur 5 ist schematisch eine Verbindungsnaht 100 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Sie verbindet zwei dünnwandige Blechbauteile 200, 300 und ist eine Fügezone F ausbildend im Flanschbereich zweier abgestellter Flanschabschnitte 200', 300 'angeordnet. Bei einer derartigen Gestaltung der Verbindungsnaht 100 kann es aufgrund von thermisch induzierten Schubspannungen, insbesondere im Blechbauteil 300 mit stumpfwinklig abgestelltem Flanschabschnitt 300 ^' zu Einfallstellen E kommen, die es mit Hilfe der Erfindung zu verhindern gilt.

Mit der erfindungsgemäßen Verbindungsnaht gelingt es, Einfallstellen, wie sie im Stand der Technik immer wieder auftreten, deutlich zu reduzieren oder sogar zu verhindern, was ein erhebliches Einsparpotenzial im Bereich der Nacharbeit einer Rohkarosserie vor der Lackierung der Rohkarosserie bewirkt. Des Weiteren konnte beobachtet werden, dass Risse in einem der Flanschbereiche 2', 3', die an der Verbindungsnaht beteiligt sind nicht mehr auftreten. Bezugszeichenliste

1 Verbindungsnaht

2 Erstes Blechbauteil

3 Zweites Blechbauteil

2 3' Flanschabschnitte

4 Verbindungsbereich

5 Nahtmaterial

6 Sicke

7 Sickengrund

8 Innenseite

10 Zenit

A Außenseite

E Einfallstelle

F Fügezone

B Sickenbreite

D Blechdicke

L Längserstreckung

S Fügespalt

T Sicketiefe

w Lichteweite

100 Verbindungsnaht

200, 300 Blechbauteil

200 ^' , 300 ^' Flanschabschnitt