DE102015009604B4

DE102015009604B4 - Einschweißbuchse sowie Verfahren zum Verschweißen einer solchen Einschweißbuchse

Info

Publication number: DE102015009604B4
Application number: DE102015009604.4A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Buchal Harald; Sven Fischer; Jürgen Griebsch; Holger Wieden
Original assignee: Individual
Current assignee: AIM All in Metal GmbH
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2020-02-13
Anticipated expiration: 2035-07-25
Also published as: DE102015009604A1

Abstract

Einschweißbuchse (10), mit einem Grundkörper (12) und einen sich an den Grundkörper (12) anschließenden Flansch (14), wobei der Grundkörper (12) und der Flansch (14) zylinderförmig ausgebildet sind und der Flansch (14) eine Schweißfläche (16) bildet, über welche die Einschweißbuchse (10) mit einem Trägerelement verschweißbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass innenseitig am Flansch (14) ein Zentrierring (22) angeordnet ist und die Einschweißbuchse (10) auf wenigstens einer beim Verschweißen dem Trägerelement zugewandten Seite (18) am Zentrierring (22) oder am Flansch (14) zumindest eine von beim Verschweißen entstehendem Gas durchströmbare Ausnehmung (20) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einschweißbuchse gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Verschweißen einer solchen Einschweißbuchse gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 4.
Eine solche Einschweißbuchse sowie ein Verfahren zum Verschweißen einer solchen Einschweißbuchse sind beispielsweise bereits der WO 2011/141039 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Einschweißbuchse weist dabei einen Flansch auf, über welchen die Einschweißbuchse mit einem Trägerelement, insbesondere einem Blech, verschweißbar ist. Im Rahmen des Verfahrens zum Verschweißen der Einschweißbuchse ist es somit vorgesehen, dass die Einschweißbuchse über ihren Flansch mit dem Trägerelement verschweißt wird.
Die DE 196 22 576 A1 offenbart eine Schweißverbindung zwischen zwei Hohlteilen, die mit deren Öffnungen einander zugewandt sind. Zur Ausbildung der Schweißverbindung weist eines der Hohlteile eine Anlagefläche auf, an welche ein zweites Hohlteil unter Bildung eines T-Stoßes mit dessen Stirnseite angesetzt und verschweißt ist. Die Anlagefläche weist eine feine Strukturierung auf, sodass beim Schweißen entstehende Gase entweichen können.
Aus der DE 199 43 752 C1 geht eine Schweißverbindung zwischen zwei Blechformteilen hervor. Diese beiden Blechformteile werden mit ihren Schweißflächen zueinander positioniert und durch einen Laser miteinander verschweißt. An einem der Blechformteile sind an den Schweißflächen Entgasungskanäle vorgesehen, wobei der Laser beim Schweißen quer zu den Entgasungskanälen geführt wird, sodass zwischen den Blechformteilen eine Überlappnaht ausgebildet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einschweißbuchse sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders feste Verbindung der Einschweißbuchse mit dem Trägerelement realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Einschweißbuchse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Einschweißbuchse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders feste Verbindung der Einschweißbuchse mit dem Trägerelement realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Einschweißbuchse auf wenigstens einer beim Verschweißen dem Trägerelement zugewandten Seite zumindest eine von beim Verschweißen entstehendem Gas durchströmbare Ausnehmung aufweist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es beim Verschweißen der Einschweißbuchse mit einem korrespondierenden Trägerelement wie beispielsweise einem Blech, insbesondere einem verzinkten Blech, zur Entstehung von Gas kommen kann. Dieses Gas wird auch als Schweißgas bezeichnet und kann üblicherweise eine Schweißnaht, welche beim Verschweißen der Einschweißbuchse mit dem Trägerelement hergestellt wird, unsauber aufwerfen. Dadurch wird die Festigkeit zwischen der Einschweißbuchse und dem Trägerelement unerwünschterweise herabgesetzt.
Erfindungsgemäß weist die Einschweißbuchse nun die zumindest eine Ausnehmung auf, durch welche das Schweißgas strömen kann. Somit können die beim Schweißen entstehenden Gase entgasen, so dass das Schweißgas die Schweißnaht nicht übermäßig beeinträchtigt. In der Folge kann die Einschweißbuchse besonders fest mit dem Trägerelement verbunden werden.
Das Trägerelement ist beispielsweise ein Blech, insbesondere ein sogenanntes Standardblech. Besonders eignet sich die erfindungsgemäße Einschweißbuchse zum Verschweißen mit einem verzinkten Blech beziehungsweise Grundblech. Ein solches verzinktes Blech weist eine Zinkschicht als Korrosionsschicht auf, wobei es sich gezeigt hat, dass beim Verschweißen aus der Zinkschicht eine besonders hohe Menge an Gas entstehen kann. Dieses Gas kann nun vorteilhaft ausgasen, so dass einerseits eine vorteilhafte Schweißbarkeit der Einschweißbuchse und andererseits ein besonders vorteilhafter Korrosionsschutz durch die Zinkschicht realisiert werden können. Ferner ist es möglich, die Einschweißbuchse über ihren Flansch mit dem Trägerelement zu verbinden, so dass eine besonders großflächige beziehungsweise stabile Verbindung zwischen der Einschweißbuchse und dem Trägerelement darstellbar ist.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 4 angegeben Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders feste Verbindung zwischen der Einschweißbuchse und dem Trägerelement realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Einschweißbuchse auf wenigstens einer beim Verschweißen dem Trägerelement zugewandten Seite zumindest eine von beim Verschweißen entstehendem Gas durchströmbare Ausnehmung aufweist. Mit anderen Worten wird als die Schweißbuchse eine erfindungsgemäße Schweißbuchse verwendet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einschweißbuchse sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Einschweißbuchse durch Laserschweißen mit dem Trägerelement verschweißt wird.
Durch das Laserschweißen kann eine besonders feste Verbindung der Einschweißbuchse mit dem Trägerelement realisiert werden. Ferner kann die Einschweißbuchse auf besonders zeit- und kostengünstige Weise mit dem Trägerelement verbunden werden. Insbesondere beim Laserschweißen entsteht ein besonders hohes Maß an Gas, das über die Ausnehmung entgasen kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Perspektivansicht einer Einschweißbuchse gemäß einer ersten Ausführungsform, mit einem Flansch, über welchen die Einschweißbuchse mit einem Trägerelement verschweißbar ist, wobei die Einschweißbuchse auf wenigstens einer beim Verschweißen dem Trägerelement zugewandten Seite zumindest eine von beim Verschweißen entstehendem Gas durchströmbare Ausnehmung aufweist; und
2 eine schematische Perspektivansicht der Einschweißbuchse gemäß einer zweiten Ausführungsform.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Einschweißbuchse gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Einschweißbuchse 10 weist einen Grundkörper 12 auf, welcher ein Schaft der Einschweißbuchse 10 und vorliegend länglich ausgebildet ist, das heißt vorliegend eine Längserstreckung aufweist. In Längserstreckungsrichtung beziehungsweise axialer Richtung der Einschweißbuchse 10 schließt sich an den Grundkörper 12 (Schaft) ein Flansch 14 der Einschweißbuchse 10 an, wobei die Einschweißbuchse 10 über den Flansch 14 mit einem Trägerelement verschweißbar ist. Das Trägerelement ist beispielsweise ein Bauteil eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, wobei das Trägerelement beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Insbesondere ist das Trägerelement aus einem Stahl gebildet. Das Trägerelement kann dabei als Blech, insbesondere verzinktes Blech, ausgebildet sein. Das Blech beziehungsweise verzinkte Blech wird auch als Grundblech oder Trägerblech bezeichnet, auf welches die Einschweißbuchse 10 geschweißt beziehungsweise mit welchem die Einschweißbuchse 10 verschweißt wird. Ist das Blech als verzinktes Blech ausgebildet, so weist das Blech eine Schicht aus Zink auf, wobei durch diese Schicht eine Korrosionsschutzschicht gebildet ist.
Aus 1 ist erkennbar, dass sowohl der Schaft als auch der Flansch 14 zylinderförmig ausgebildet sind, wobei der Flansch 14 einen größeren Außendurchmesser als der Schaft aufweist und demzufolge in radialer Richtung der Einschweißbuchse 10 nach außen von dem Schaft (Grundkörper 12) absteht. Die Einschweißbuchse 10 weist eine jeweils im Grundkörper 12 und im Flansch 14 ausgebildete Öffnung 19 auf, welche beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Beispielsweise dient die Öffnung 19 der Aufnahme wenigstens eines Befestigungselements, welches mit der Einschweißbuchse 10 verbindbar ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, über das Befestigungselement und die Einschweißbuchse 10 wenigstens ein weiteres Bauelement des Kraftwagens am Trägerelement zu befestigen. Die Öffnung 19 dient beispielsweise der Einbringung eines Gewindes und ist daher beispielsweise eine Gewindeöffnung.
Durch den Flansch 14 ist eine beim Verschweißen der Einschweißbuchse 10 mit dem Trägerelement dem Trägerelement zugewandte Auflagefläche mit innerem Rand als Schweißfläche 16 gebildet, über welche die Einschweißbuchse 10 mit dem Trägerelement verschweißt wird. Beispielsweise wird die Einschweißbuchse 10 im Rahmen eines Verfahrens zum Verschweißen der Einschweißbuchse 10 mit dem Trägerelement über die Schweißfläche 16 am Trägerelement abgestützt. Durch das Verschweißen der Einschweißbuchse 10 über den Flansch 14 kann die Einschweißbuchse 10 besonders großflächig und somit fest mit dem Trägerelement verschweißt werden. Beim Verschweißen der Einschweißbuchse 10 mit dem Trägerelement wird wenigstens eine Schweißnaht hergestellt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Einschweißbuchse 10 durch Laserschweißen mit dem Trägerelement verschweißt wird, so dass die Einschweißbuchse 10 als sogenannte Lasereinschweißbuchse ausgebildet ist.
Beim Schweißen und insbesondere beim Laserschweißen entstehen Gase, welche auch als Schweißgase bezeichnet werden. Derartige Schweißgase entstehen insbesondere aus der Korrosionsschutzschicht und können die Schweißnaht üblicherweise aufwerfen, so dass die Festigkeit der Verbindung zwischen der Einschweißbuchse 10 und dem Trägerelement herabgesetzt wird. Um diese Herabsetzung der Festigkeit zu vermeiden, weist die Einschweißbuchse 10 auf wenigstens einer beim Verschweißen dem Trägerelement zugewandten Seite 18 eine Mehrzahl von Ausnehmungen in Form von Rillen 20 auf, welche von den beim Verschweißen entstehenden Gasen durchströmbar sind. Dadurch, dass die Ausnehmungen der Rillen 20 , welche beispielsweise jeweils eine Längserstreckung aufweisen, ausgebildet sind, können die Schweißgase besonders gut abgeführt und dadurch entgast werden, so dass eine übermäßige Beeinträchtigung der Schweißnaht durch die Schweißgase vermieden werden kann. In der Folge kann die Einschweißbuchse 10 besonders fest mit dem Trägerelement verbunden werden.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Rillen 20 , welche auch als Entgasungsrillen bezeichnet werden, an einem vom Flansch 14 unterschiedlichen und in radialer Richtung der Einschweißbuchse 10 innenseitig des Flansches 14 angeordneten Zentrierring 22 der Einschweißbuchse 10 angeordnet.
2 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht die Einschweißbuchse 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass die Entgasungsrillen (Rillen 20) an dem Flansch 14 angeordnet sind. Dabei sind die Rillen 20 auf der Seite 18 in der Schweißfläche 16 ausgebildet. Aus 1 und 2 ist ferner erkennbar, dass die jeweiligen Rillen 20 in Umfangsrichtung der Einschweißbuchse 10 voneinander beabstandet und dabei vorzugsweise zumindest im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Bei dem Verschweißen der Einschweißbuchse 10, welche auch als Flanschbuchse bezeichnet wird, gewährleisten die Rillen 20 die Entgasung der entstehenden Gase, so dass die konstruktiv definierten Rillen 20 eine saubere Laserschweißung ermöglichen.
Beispielsweise können die Rillen 20 am Zentrierring 22 und/oder am Flansch 14 angeordnet sein. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Rillen 20 je nach Flächenpressung zwischen dem Flansch 14 und dem Trägerelement entweder an dem Flansch 14 beziehungsweise dessen Unterseite eingebracht sind oder bei einer demgegenüber höheren Flächenpressung im inneren Zentrierring 22 verlaufen. Die genannte Unterseite des Flansches 14 ist dabei die Seite 18, auf welcher die Schweißfläche 16 angeordnet ist.

Claims

Einschweißbuchse (10), mit einem Grundkörper (12) und einen sich an den Grundkörper (12) anschließenden Flansch (14), wobei der Grundkörper (12) und der Flansch (14) zylinderförmig ausgebildet sind und der Flansch (14) eine Schweißfläche (16) bildet, über welche die Einschweißbuchse (10) mit einem Trägerelement verschweißbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass innenseitig am Flansch (14) ein Zentrierring (22) angeordnet ist und die Einschweißbuchse (10) auf wenigstens einer beim Verschweißen dem Trägerelement zugewandten Seite (18) am Zentrierring (22) oder am Flansch (14) zumindest eine von beim Verschweißen entstehendem Gas durchströmbare Ausnehmung (20) aufweist.
Einschweißbuchse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) als eine eine Längserstreckung aufweisende Rille (20) ausgebildet ist.
Einschweißbuchse (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite (18) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (20) angeordnet ist.
Verfahren zum Verschweißen einer einen Grundkörper (12) und einen sich an den Grundkörper (12) anschließenden Flansch (14) aufweisenden Einschweißbuchse (10) mit einem Trägerelement, bei welchem die Einschweißbuchse (10) über den Flansch (14) mit dem Trägerelement verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschweißbuchse (10) auf wenigstens einer beim Verschweißen dem Trägerelement zugewandten Seite (18) innenseitig zum Flansch (14) ein Zentrierring (22) aufweist und am Zentrierring (22) oder am Flansch (14) zumindest eine Ausnehmung (20) vorgesehen ist, wobei die Einschweißbuchse (10) durch Laserschweißen mit dem Trägerelement verschweißt wird und die zumindest eine Ausnehmung (20) von beim Verschweißen entstehendem Gas durchströmt wird.