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Die Erfindung betrifft einen Zusammenbau mit einem ersten Bauteil sowie einem hiermit verbundenen zweiten Bauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zusammenbaus.
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Im Stand der Technik sind unterschiedlichste Methoden bekannt, um Bauteile miteinander zu verbinden. Dies betrifft formschlüssige, kraftschlüssige und stoffschlüssige Verbindungen ebenso wie Kombinationen derselben. In vielen Bereichen der Technik sind Blechteile aus Stahl untereinander oder mit Bauteilen aus anderem Material zu verbinden. Dies betrifft Fahrzeugbau, Luft- und Raumfahrttechnik oder Bauingenieurwesen, um nur einige zu nennen. Dabei besteht grundsätzlich zum einen immer die Notwendigkeit einer sicheren Verbindung, unabhängig von der Orientierung der beiden Bauteile zueinander, zum anderen aber die Forderung nach einer möglichst kostengünstigen Verbindungsmöglichkeit. Gleichzeitig sind Verbindungselemente sowie geeignete Anbindungsstellen erforderlich, um Verbindungen von Bauteilen zu ermöglichen. Diese Anforderung resultiert in Restriktionen, welche die Bauteilgestaltung maßgeblich einschränken und gleichzeitig die einhergehende erforderliche Maßhaltigkeit sowie die Kosten wesentlich beeinflussen.
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Die
DE 103 05 542 A1 wurde zur Abfassung des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 10 herangezogen und betrifft ein Profilteil aus Blech für den Einsatz als Trag-, Versteifungs- oder Deformationselement, das einen Steg sowie wenigstens einen durch Spaltprofilieren hergestellten Flansch aufweist, der zur Anbindung des Profils an weitere Bauteile genutzt werden kann.
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Die
DE 10 2013 015 420 A1 beschreibt ein Stoßfängersystem mit einen Querträger, der einen zumindest abschnittsweise U-profilförmigen Querschnitt sowie zwei seitliche Flansche zur Anbindung an ein Schließblech aufweist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige und kostengünstige Verbindung eines Blechteils mit einem anderen Bauteil zur Verfügung zu stellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zusammenbau nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.
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Durch die Erfindung wird ein Zusammenbau mit einem ersten Bauteil, das als Blechteil ausgebildet ist, sowie einem hiermit verbundenen zweiten Bauteil zur Verfügung gestellt. Der Zusammenbau kann auch als zusammengesetztes Bauteil bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen, in denen das erste Bauteil mit dem zweiten Bauteil lösbar verbunden ist, kann der Zusammenbau auch als Baugruppe angesprochen werden. Der Begriff „Bauteil“ in diesem Zusammenhang nicht einschränkend auszulegen und man kann stattdessen auch von einem ersten bzw. zweiten Teil oder einem ersten bzw. zweiten Element sprechen. In einigen Ausführungsformen kann es sich bei wenigstens einem der Bauteile um einen Rohling oder ein Halbzeug handeln.
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Hinsichtlich der weiteren Ausbildung bzw. der Verwendung des Zusammenbaus bestehen im Rahmen der Erfindung grundsätzlich keinerlei Einschränkungen. Insbesondere kann es sich um ein Kraftfahrzeugbauteil, also einen Zusammenbau bzw. ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug, handeln. Hierbei sind unterschiedlichste Anwendungen denkbar, bspw. kann der Zusammenbau der Karosserie oder dem Chassis angehören. Es kann sich um ein Element einer Verkleidung handeln oder ein tragendes Element, einen Längsträger, Querträger oder dergleichen. Darüber hinaus könnte es sich um ein Crashelement bzw. energieabsorbierendes Element wie einen Stoßfänger handeln.
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Daneben könnte es sich allerdings auch um einen Zusammenbau für ein Wasserfahrzeug, Luftfahrzeug oder Raumfahrzeug handeln, für eine stationäre Vorrichtung oder für ein Gebäude.
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Das erste Bauteil ist ein Blechteil und besteht somit aus Metall, typischerweise aus Stahl, wenngleich auch andere Metalle, insbesondere Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen, infrage kommen. Das erste Bauteil weist einen Steg sowie wenigstens einen durch umformendes Aufspalten von Blech erzeugten, vom Steg ausgehenden Flansch auf. Der Steg kann dabei gewissermaßen als Basis des ersten Bauteils angesehen werden. Insofern, als dass das erste Bauteil ein Blechteil ist, ist der Steg im Allgemeinen flächig ausgebildet. Von diesem Steg geht wenigstens ein Flansch aus, der durch umformendes Aufspalten von Blech erzeugt wurde. D.h., der entsprechende Flansch ist weder durch ein einfaches Biegen, Tiefziehen oder dergleichen hergestellt, noch ist er an den Steg angefügt, bspw. angeschweißt. Stattdessen ist im Zuge des Herstellungsprozesses ein Blech durch Umformung aufgespalten worden, wobei ein nicht-aufgespaltener Teil den Steg bildet und ein aufgespaltener Teil den wenigstens einen Flansch. Zum Aufspalten des Blechs wird ein Umformen durchgeführt, kein Trennen. Es versteht sich, dass das umformende Aufspalten dabei nicht zu einem vollständigen Abspalten des Flansches vom Blechteil führt, sondern dass dieser mit dem Steg verbunden bleibt. Erfindungsgemäß kann das Aufspalten im Wesentlichen durch zwei unterschiedliche Verfahren erfolgen, entweder durch ein Spaltprofilieren oder durch ein Spaltbiegen. Beiden Verfahren ist gemeinsam, dass ein Blechteil in mehreren Bearbeitungsstufen zur jeweiligen Endgeometrie umgeformt wird. Es wird dabei normalerweise entlang einer Bearbeitungsstraße gefördert, entlang der die den Bearbeitungsstufen entsprechenden Bearbeitungsstationen angeordnet sind. In jeder der Bearbeitungsstufen wird das Blech, das bevorzugt als endloses Blechband vorliegt, jeweils mit einer Umformwalze, die auch als Spaltwalze bezeichnet werden kann, und zwei Druckwalzen bearbeitet. Dabei findet eine Kaltumformung statt, bei der lokal eine Plastifizierung des Metalls erfolgt. Die Walzen der jeweiligen Bearbeitungsstufe bilden dabei normalerweise Teile eines Walzengerüsts, in welchem sie stationär gelagert sind. Die Hilfswalzen sind in aller Regel vertikal übereinander, und zwar oberhalb und unterhalb des Blechs, angeordnet, während die Spaltwalze auf Höhe der Blechmittenebene angeordnet ist. Es können auch zwei einander (horizontal) gegenüberliegende Spaltwalzen eingesetzt werden. Zusätzlich zum umformenden Aufspalten kann das Blech durch weitere Bearbeitungsstufen umgeformt werden, bspw. durch Walzprofilieren. Sofern wie beschrieben ein endloses Blechband umgeformt wird, erfolgt normalerweise nach der letzten umformenden Bearbeitungsstufe ein Abtrennen eines Abschnitts des Blechbandes, welcher dann das Blechteil bildet.
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Im Falle des Spaltprofilierens, das bspw. in der
DE 100 39 768 A1 beschrieben ist, wirkt die Spaltwalze auf eine endseitige Kante des - normalerweise ebenen - Blechs ein, wodurch dort eine Verzweigung ausgebildet wird und in mehreren Bearbeitungsstufen die vom Steg ausgehenden Flansche entstehen. Die Ausrichtung der Flansche relativ zum Steg kann dabei unmittelbar beim Spaltprofilieren und/oder in einem oder mehreren nachgeschalteten Umformschritten, z.B. durch Walzprofilieren, eingestellt werden. Beim Spaltbiegen, das bspw. in der
DE 103 22 752 A1 beschrieben ist, wird in jedem Fall ein zuvor gebogenes Blech verwendet, das bspw. als U-Profil oder L-Profil ausgebildet sein kann. Die jeweilige Spaltwalze greift dabei in den Biegeradius ein, in dessen Bereich sich nachfolgend die Verzweigung ausbildet. In mehreren Umformschritten lässt sich so ein Flansch formen. Wenn die Abspaltung des Flansches relativ nah am Rand des Blechs durchgeführt wird, kann der randseitig des Flansches angeordnet Teil des Blechs ebenfalls als ein Flansch angesehen werden, der allerdings im Allgemeinen teilweise eine größere Dicke aufweist, nämlich diejenige des Blechteils, das als Ausgangsmaterial dient. Durch die Umformung kommt es allerdings auch in diesem Teil zu einer Ausdünnung des Blechs, und zwar insbesondere in einem Bereich, in welchem die Spaltwalzen eingewirkt haben. Der Begriff „Flansch“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend dahingehend auszulegen, dass jeder Flansch gegenüber dem Steg abgewinkelt sein muss. Vielmehr handelt es sich bei einem Flansch allgemein um einen Teil bzw. Abschnitt des Blechteils, der wie beschrieben durch umformendes Aufspalten erzeugt wurde und von dem Steg ausgeht.
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Erfindungsgemäß liegt wenigstens ein Flansch mit einer Seitenfläche am zweiten Bauteil an und ist mit diesem verbunden. Die Seitenfläche ist dabei eine Fläche, die bezüglich der Erstreckungsrichtung des Flansches seitlich angeordnet ist, im Gegensatz zur Kante, die in Erstreckungsrichtung endseitig angeordnet ist. Dabei muss die Seitenfläche nicht in ihrer Gesamtheit am zweiten Bauteil anliegen. Allerdings ist ein möglichst großflächiger Anlagebereich in vielen Fällen vorteilhaft. Die Verbindung kann in unterschiedlicher Weise hergestellt sein, wie nachfolgend noch diskutiert wird. Für viele Anwendungen ist eine nicht-lösbare Verbindung bevorzugt.
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Hinsichtlich der Zusammensetzung sowie der räumlichen Form des zweiten Bauteils bestehen im Grunde keinerlei Beschränkungen. Es muss lediglich eine Oberfläche aufweisen, die zur Anlage der Seitenfläche des Flansches geeignet ist. Diese Oberfläche kann eben ausgebildet sein, allerdings ist auch eine Verbindung mit einer bspw. gewölbten oder abgewinkelten Oberfläche möglich. Die Form des wenigstens einen Flansches, der am zweiten Bauteil anliegt, ist dabei wenigstens teilweise komplementär zur Form des zweiten Bauteils ausgebildet. D.h. seine Form ist in der Regel so an die Form der Oberfläche des zweiten Bauteils angepasst, dass eine flächige Anlage möglich ist. Sofern beide Flansche am zweiten Bauteil anliegen, ist deren Ausrichtung zueinander sowie deren Form an die Form der Oberfläche des zweiten Bauteils angepasst.
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Mit der erfindungsgemäßen Verbindung über den wenigstens einen Flansch lassen sich unterschiedlichste Bauteile realisieren, wobei als besonders vorteilhaft angesehen wird, dass der wenigstens eine Flansch am ersten Bauteil angeformt ist, und zwar mittels eines Verfahrens, das sich für Blechteile unterschiedlichster Dicke eignet, insbesondere auch beispielsweise Dicken von wenigen Millimetern. Die Dicke des eingesetzten Blechs bzw. die Dicke des Stegs kann typischerweise im Bereich zwischen 1,5 mm und 6 mm liegen, wobei die Erfindung ausdrücklich nicht auf diesen Bereich beschränkt ist. Auch die Dicke des Flansches kann in unterschiedlicher Weise eingestellt werden, was im Wesentlichen durch eine angepasste Justierung der Spaltwalze sowie der Hilfswalzen zueinander erreicht wird. Auch die Länge des Flansches lässt sich einstellen, was vor allem über die Anzahl der Bearbeitungsstufen möglich ist. Zur Ausbildung des Flansches ist kein Fügen, bspw. Verschweißen, von Blechteilen notwendig. Gleichzeitig bietet der Flansch die Möglichkeit einer vergleichsweise großflächigen Anbindung selbst dann, wenn der Steg in einem erheblichen Winkel (bspw. im rechten Winkel) zur Oberfläche des zweiten Bauteils verläuft. Weiter wird als vorteilhaft angesehen, dass im Fall der Ausbildung von zwei Flanschen an einem Ende des ersten Bauteils eine symmetrische Ausgestaltung der Fügeverbindung erfolgen kann. Die Option, verzweigte Bleche oder gar Profile über freie Flansche miteinander zu verbinden, lässt sich aufgrund des integralen Charakters der Verzweigung durchgängig realisieren. Diese Funktionsintegration führt daher zu einer attraktiven kostengünstigen Möglichkeit, ein Blechteil mit einem anderen Bauteil zu verbinden. Je nach Ausführungsform sind auch keine separaten Verbindungselemente notwendig, um die Verbindung herzustellen, was den Verbindungsvorgang vereinfacht und zur Kostenreduzierung beitragen kann.
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Besonders bevorzugt weist das Blechteil an wenigstens einem Ende zwei durch Spaltprofilieren erzeugte, vom Steg ausgehende Flansche auf, die jeweils mit einer Seitenfläche am zweiten Bauteil anliegen und mit diesem verbunden sind. Das Verfahren des Spaltprofilierens eignet sich besonders zur Ausbildung zweier endseitiger Flansche, die bspw. symmetrisch ausgebildet sein können. Diese können bspw. T-förmig, also im Winkel von 180° zueinander, vom Steg abzweigen. Daneben wäre es auch denkbar, dass die Flansche Y-förmig vom Steg abzweigen, also einen Winkel von weniger als 180° einschließen. Dies könnte bspw. dann der Fall sein, wenn die Oberfläche des zweiten Bauteils gebogen oder abgewinkelt ist. Zusätzlich oder alternativ kann dabei jeder der Flansche in sich gebogen oder abgewinkelt ausgebildet sein. Es ist somit in einer bevorzugten Ausgestaltung möglich, dass der wenigstens eine Flansch mit der Seitenfläche an einer nicht-ebenen, also gewölbten und/oder abgewinkelten Oberfläche des zweiten Bauteils anliegt und mit dieser verbunden ist. Allerdings ist auch bei einer ebenen Oberfläche des zweiten Bauteils eine solche Y-förmige Anordnung möglich, wobei jeder der Flansche in sich nochmals gebogen oder abgeknickt sein könnte, um flächig an der genannten Oberfläche anzuliegen. Die Ausrichtung der Flansche bezüglich des Stegs sowie ihrer Form können wenigstens teilweise bereits im Zuge des Spaltprofilierens eingestellt werden. Alternativ oder ergänzend kann dies auch, normalerweise nach dem Spaltprofilieren, mit einem anderen Verfahren, bspw. durch Walzprofilieren, erfolgen. Auch das Biegen des Stegs kann durch Walzprofilieren erfolgen. Das Walzprofilieren kann in der gleichen Bearbeitungsstraße erfolgen wie das Spaltprofilieren. Alternativ können auch andere Verfahren eingesetzt werden, bspw. ein Abkanten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Steg derart gebogen, dass das erste Bauteil im Querschnitt eine Kammer aufweist, die wenigstens teilweise durch den Steg begrenzt ist. Des Weiteren kann die Kammer teilweise durch wenigstens einen Flansch begrenzt sein, der endseitig mit dem Steg verbunden ist (z.B. durch Verschweißen). D.h. der entsprechende Flansch ist gewissermaßen zum Steg zurückgeführt. Es kann auf diese Weise wenigstens ein Flansch zur Anbindung an das zweite Bauteil genutzt werden, während wenigstens ein weiterer Flansch zusammen mit dem Steg wenigstens eine Kammer (ggf. auch mehrere Kammern) begrenzt oder definiert.
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Das zweite Bauteil kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen, bspw. Stahl, Leichtmetall (insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen), Keramik oder auch Kunststoff. Gemäß einer Ausführungsform ist das zweite Bauteil als zweites Blechteil ausgebildet. Dieses könnte optional wie das erste Bauteil einen Steg sowie wenigstens einen von diesem ausgehenden Flansch aufweisen, der durch umformendes Aufspalten von Blech erzeugt ist. Der entsprechende Flansch könnte dann bspw. zur Verbindung mit einem dritten Bauteil dienen oder bei geeigneter Ausgestaltung der beiden Bauteile auch zur Verbindung mit dem ersten Bauteil. Ansonsten kann es sich aber auch um ein beliebig geformtes zweites Blechteil handeln, das lediglich eine für die Anbindung des wenigstens einen Flansches geeignete Oberfläche aufweisen muss.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist das zweite Bauteil aus Faserverbundstoff ausgebildet. Durch die Verbindung eines Blechteils und eines Faserverbundstoffteils lässt sich ein Kompositbauteil realisieren, das aufgrund des Faserverbundstoffs ein besonders geringes Gewicht aufweist, und in dem vorteilhafte mechanische Eigenschaften des Metallblechs einerseits sowie des Faserverbundstoffs andererseits kombiniert sind.
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Vorteilhaft ist wenigstens ein Flansch stoffschlüssig mit dem zweiten Bauteil verbunden. Je nach Material des zweiten Bauteils können verschiedene stoffschlüssige Verbindungsmittel eingesetzt werden, bspw. Verschweißen und/oder Verkleben, wobei insbesondere der durch die Seitenfläche gegebene flächige Anlagebereich für eine stabile Verklebung genutzt werden kann. Bei einer stoffschlüssigen Verbindung ist insbesondere als vorteilhaft anzusehen, dass der wenigstens eine Flansch durch ein kaltumformendes Verfahren hergestellt ist, womit sich im Allgemeinen eine hohe Maßhaltigkeit realisieren lässt, was wiederum eine stoffschlüssige Verbindung begünstigt.
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Ergänzend oder alternativ zu einer stoffschlüssigen Verbindung kann wenigstens ein Flansch formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem zweiten Bauteil verbunden sein. Ein Formschluss und/oder ein Kraftschluss zwischen dem Flansch und dem zweiten Bauteil ist normalerweise über ein zwischengeordnetes Verbindungsteil gegeben, bspw. eine Schraube, ein Niet oder dergleichen.
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Durch die Erfindung wird des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Zusammenbaus durch Verbinden eines ersten Bauteils sowie eines zweiten Bauteils zur Verfügung gestellt. Dabei erfolgt zunächst ein Bereitstellen des ersten Bauteils als Blechteil mit einem Steg sowie wenigstens einem durch umformendes Aufspalten von Blech erzeugten, vom Steg ausgehenden Flansch, sowie ein Bereitstellen des zweiten Bauteils. Danach erfolgt ein Anordnen wenigstens eines Flansches mit einer Seitenfläche am zweiten Bauteil, und schließlich ein Verbinden des wenigstens einen Flansches mit dem zweiten Bauteil.
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Die genannten Begriffe wurden bereits oben in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Zusammenbau erläutert und werden insoweit nicht nochmals erklärt. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen denen des erfindungsgemäßen Zusammenbaus.
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Bevorzugt wird im Zuge des Bereitstellens das erste Bauteil aus wenigstens einem Abschnitt eines Blechhalbzeugs hergestellt, indem durch umformendes Aufspalten des Blechhalbzeugs der wenigstens eine von dem Steg ausgehende Flansch erzeugt wird. Dies kann, wie bereits oben dargestellt, entweder durch Spaltprofilieren oder durch Spaltbiegen geschehen. Wie bereits oben beschrieben, erfolgt die Umformung in mehreren Bearbeitungsstufen, wobei das Blechhalbzeug jeweils mittels wenigstens einer Spaltwalze sowie zweier Hilfswalzen umgeformt wird.
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Bei dem Blechhalbzeug kann es sich um das Blechteil selbst handeln oder beispielsweise um ein endloses Blechband, wobei das Blechteil, welches das erste Bauteil darstellt, aus einem Abschnitt des Blechbands gefertigt wird.
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Optional kann auch ein Biegen des Blechhalbzeugs erfolgen, um eine nicht-ebene, also abgewinkelte und/oder gebogene Form des Stegs oder wenigstens eines Flansches herzustellen. Dies lässt sich ebenfalls anhand eines endlosen Blechbands durchführen, bspw. durch Walzprofilieren. Die einzelnen Verfahrensschritte können sukzessive in einer Bearbeitungsstraße durchgeführt werden, entlang der das Blechhalbzeug gefördert wird. Dabei können einzelne Stationen zum Spalten, also zum Spaltprofilieren oder Spaltbiegen, vorgesehen sein, während weitere Stationen zum Biegen des Blechhalbzeugs, bspw. durch Walzprofilieren, vorgesehen sind. Optional können auch Bearbeitungsstationen zum Schweißen des Blechhalbzeugs vorgesehen sein. Sofern ein endloses Blechband entlang der Bearbeitungsstraße gefördert wird, wird von diesem normalerweise nach dem Abschließen der einzelnen Umformvorgänge ein Stück abgetrennt, das der Länge des ersten Bauteils entspricht und das das Blechteil bildet. Alternativ zu einem Walzprofilieren, das sich gut für ein endloses Blechband eignet, kann sich insbesondere bei kleinen Stückzahlen auch ein Abkanten oder ein vergleichbares Biegeverfahren eignen, das anhand eines vom Blechband bereits abgetrennten Blechteils durchgeführt wird.
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Sofern das Blechteil, wie beschrieben, von einem endlosen Blechband abgetrennt wird, erfolgt das Verbinden des wenigstens einen Flansches mit dem zweiten Bauteil in aller Regel nach dem Abtrennen vom Blechband. Dies geschieht also diskontinuierlich außerhalb der Bearbeitungsstraße.
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Details der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigt
- 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 3 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 4 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß einer vierten Ausführungsform;
- 5 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß einer fünften Ausführungsform;
- 6 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß einer sechsten Ausführungsform;
- 7 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß einer siebten Ausführungsform;
- 8 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus gemäß einer achten Ausführungsform;
- 9 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsstraße zur Herstellung eines Innenelements für ein erstes Bauteil für einen erfindungsgemäßen Zusammenbau;
- 10A eine schematische Darstellung einer ersten Bearbeitungsstation der Bearbeitungsstraße aus 9;
- 10B eine schematische Darstellung einer zweiten Bearbeitungsstation der Bearbeitungsstraße aus 9;
- 10C eine schematische Darstellung einer dritten Bearbeitungsstation der Bearbeitungsstraße aus 9; sowie
- 11 eine perspektivische Darstellung der dritten Bearbeitungsstation aus 10C.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus 1. Dieser weist ein erstes Bauteil 2 auf, welches als Blechteil aus Stahl ausgebildet ist, sowie ein zweites Bauteil 3, das ebenfalls aus Stahl besteht. Das erste Bauteil 2 weist einen Steg 2.1 auf, von dem zwei Flansche 2.2, 2.3 im rechten Winkel, man könnte auch sagen T-förmig, ausgehen. Die beiden Flansche 2.2, 2.3 sind durch Spaltprofilieren hergestellt, entweder anhand des Blechteils selber oder anhand eines endlosen Blechbands 31, von dem das Blechteil, also das erste Bauteil 2 später abgetrennt wird. Jeder der Flansche liegt mit einer Seitenfläche 2.4, 2.5 am zweiten Bauteil 3 an und ist mit diesem verbunden. Im vorliegenden Fall ist der erste Flansch 2.2 über eine an seiner Kante 2.6 angebrachte erste Schweißnaht 10 mit dem zweiten Bauteil 3 verbunden und der zweite Flansch 2.3 über eine an seiner Kante 2.7 angebrachte zweite Schweißnaht 11. Alternativ oder zusätzlich könnte man auch durch den ersten Flansch 2.2 sowie den zweiten Flansch 2.3 hindurch schweißen. D.h., wenigstens eine Schweißnaht oder eine Mehrzahl von Schweißpunkten wäre in der jeweiligen Seitenfläche 2.4, 2.5 angeordnet.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus 1, bei welcher das erste Bauteil 2 mit der in 1 dargestellten Ausführungsform übereinstimmt. Das zweite Bauteil 3 ist allerdings aus Kunststoff, bspw. Faserverbundstoff, gefertigt. Somit ist eine Schweißverbindung nicht möglich. Stattdessen erstreckt sich eine Klebstoffschicht 12 zwischen den Seitenflächen 2.4, 2.5 der beiden Flansche 2.2, 2.3 und dem zweiten Bauteil 3. Besonders vorteilhaft ist hierbei die große Anlagefläche, die durch die beiden Flansche 2.2, 2.3 gegeben ist. Eine hier gezeigte Verklebung des ersten Bauteils 2 mit dem zweiten Bauteil 3 kann natürlich auch angewendet werden, wenn das zweite Bauteil 3 aus einem anderen Material besteht, bspw. Leichtmetall, Stahl oder Keramik. Dabei sind auch hybride Verbindungen möglich, bspw. eine Kombination aus Schweißen und Kleben.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus 1, bei welcher das erste Bauteil 2 das zweite Bauteil 3 prinzipiell mit der in 1 dargestellten Ausführungsform übereinstimmt. Allerdings sind die Flansche 2.2, 2.3 über Nieten 13 mit dem zweiten Bauteil 3 verbunden. Eine derartige formschlüssige Verbindung kann auch dann verwendet werden, wenn das zweite Bauteil 3 nicht aus Stahl, sondern bspw. aus Leichtmetall oder Kunststoff besteht. Vorteilhaft könnte wenigstens im Bereich der Nieten zusätzlich ein Klebstoff aufgebracht sein, der zum einen die Verbindung verstärkt, zum anderen für einen Korrosionsschutz sorgt.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus 1. Wiederum ist ein erstes Bauteil 2 als Blechteil aus Stahl ausgebildet und ein zweites Bauteil 3 besteht ebenfalls aus Stahl. Das erste Bauteil 2 weist einen Steg 2.1 auf, von dem zwei Flansche 2.2, 2.3 ausgehen. Der erste Flansch 2.2 bildet gewissermaßen die Verlängerung des Steges 2.1., während der zweite Flansch 2.3 im rechten Winkel vom Steg 2.1 abgeht. Die beiden Flansche 2.2, 2.3 sind durch Spaltprofilieren hergestellt. Der erste Flansch 2.2 liegt mit einer Seitenfläche 2.4 am zweiten Bauteil 3 an und ist mit diesem verbunden. Im vorliegenden Fall ist der erste Flansch 2.2 durch zwei Schweißnähte 14, die durch Laserschweißen erzeugt wurden, mit dem zweiten Bauteil 3 verbunden. Ergänzend oder alternativ kann der erste Flansch 2.2 auch mit dem zweiten Bauteil 3 verklebt werden. Der zweite Flansch 2.3 ist gewissermaßen freistehend ausgebildet und kann bspw. dazu dienen, die Steifigkeit des Zusammenbaus 1 zu erhöhen, oder er kann zur Anbindung eines weiteren Bauteils dienen, das bspw. mit seiner Seitenfläche 2.5 verbunden werden könnte.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus 1. Wiederum ist ein erstes Bauteil 2 als Blechteil aus Stahl ausgebildet und ein zweites Bauteil 3 besteht ebenfalls aus Stahl. Das erste Bauteil 2 weist einen Steg 2.1 auf, von dem an beiden Enden jeweils zwei Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 ausgehen. Von einem ersten Ende des Steges 2.1 gehen ein erster Flansch 2.2 sowie ein zweiter Flansch 2.3 jeweils im Winkel von 90° ab. Von einem zweiten Ende des Steges gehen ein dritter Flansch 2.8 sowie ein vierter Flansch 2.9 ab. Der Steg 2.1 ist U-förmig gebogen, so dass der zweite Flansch 2.3 und der dritte Flansch 2.8 endseitig aneinander stoßen und dort durch eine Schweißnaht 15 verbunden sind. Durch diese Konfiguration ist im Inneren des ersten Bauteils 2 eine Kammer 20 ausgebildet. Alle vier Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 sind durch Spaltprofilieren hergestellt und liegen mit jeweils einer Seitenfläche 2.4, 2.5, 2.10, 2.11 am zweiten Bauteil 3 an. Jeder der Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 ist durch jeweils zwei Schweißnähte 14, die durch Laserschweißen, bspw. Lasertiefschweißen oder Wärmeleitungsschweißen, erzeugt wurden, mit dem zweiten Bauteil 3 verbunden. Ergänzend oder alternativ können die Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 auch mit dem zweiten Bauteil 3 verklebt werden.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zusammenbaus 1. Wie bei der fünften Ausführungsform gehen vom Steg 2.1 an beiden Enden jeweils zwei Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 aus. Der erste Flansch 2.2 bildet die Verlängerung des Steges 2.1 und ist über zwei Schweißnähte 14 mit dem zweiten Bauteil 3 verbunden, während der zweite Flansch 2.3 im Winkel von 90° vom Steg 2.1 abgeht und endseitig durch eine Schweißnaht 15 mit dem Steg 2.1 verschweißt ist. Letzteres ist durch eine spiralartige Biegung des Steges 2.1 möglich. Durch letztere sind auch ein dritter Flansch 2.8 sowie ein vierter Flansch 2.9, die im 90°-Winkel vom Steg 2.1 abgehen, endseitig benachbart zum Steg 2.1 angeordnet. Sie sind stoffschlüssig mit dem Steg 2.1 verbunden, wobei die Verbindung durch einen geeigneten Schweißvorgang jeweils innerhalb einer Schweißzone 16 hergestellt ist.
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Durch diese Konfiguration sind im Inneren des ersten Bauteils 2 mehrere Kammern 20 ausgebildet. Auch hier sind wiederum alle vier Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 durch Spaltprofilieren hergestellt.
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7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Anbindung jeweils an eine nicht-ebene Oberfläche 3.1 des zweiten Bauteils 3 gegeben ist. Im Fall von 7 ist das zweite Bauteil 3 als Vierkantprofil ausgebildet und weist somit eine abgewinkelte Oberfläche 3.1 auf. Ein erster Flansch 2.2 sowie ein zweiter Flansch 2.3 gehen im Winkel von jeweils 135° vom Steg 2.1 des ersten Bauteils 2 ab. Sie schließen somit einen Winkel von 90° ein. Jeder der Flansche 2.2, 2.3 liegt mit einer Seitenfläche 2.4, 2.5 außenseitig am zweiten Bauteil 3 an. Die Verbindung ist auch hier wiederum durch Schweißnähte 14 gegeben, die durch Laserschweißen erzeugt wurden. Ergänzend oder alternativ ist auch in diesem Fall ein Verkleben möglich.
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Im Fall von 8 ist das zweite Bauteil 3 als Rundprofil ausgebildet und weist eine gewölbte Oberfläche 3.1 auf. Ein erster sowie zweiter Flansch 2.2, 2.3 gehen zunächst im Winkel von 90° vom Steg 2.1 ersten Bauteils 2 ab. Dabei weist allerdings jeder Flansch 2.2, 2.3 eine Krümmung auf, die die Außenkontur des Rundprofils angepasst ist. Somit liegt auch hier jeder der Flansche 2.2, 2.3 mit einer Seitenfläche 2.4, 2.5 außenseitig am zweiten Bauteil 3 an und ist auch durch Schweißnähte 14 mit diesem verbunden. Ergänzend oder alternativ können die Flansche 2.2, 2.3 auch mit dem zweiten Bauteil 3 verklebt werden.
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9 bis 12 skizzieren ein mögliches Herstellungsverfahren für ein erstes Bauteil 2, das für einen erfindungsgemäßen Zusammenbau 1 verwendet werden kann. In diesem Beispiel wird ein erstes Bauteil 2 hergestellt, das an beiden Enden jeweils zwei Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 aufweist, wie bspw. in der oben beschriebenen fünften und sechsten Ausführungsform. Wie schematisch in 9 dargestellt, kann das Spaltprofilieren kontinuierlich innerhalb einer Bearbeitungsstraße 30 anhand eines endlosen Blechbandes 31 durchgeführt werden, das durch die Bearbeitungsstraße 30 gefördert wird. Die Bearbeitungsstraße 30 lässt sich durch eine Längsachse A, eine Querachse B sowie eine Hochachse C charakterisieren, wobei die Längsachse der Förderrichtung entspricht. Die Bearbeitungsstraße 30 weist dabei eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Bearbeitungsstationen 32 auf, die nacheinander die einzelnen Bearbeitungsstufen durchführen. 10A - 10C zeigen dabei beispielhaft drei - nicht unmittelbar aufeinanderfolgende - Bearbeitungsstationen 32, wobei die Dimensionen der einzelnen Teile aus Darstellungsgründen nicht maßstabsgerecht sind. 10A zeigt eine frühe Bearbeitungsstufe, bei der zwei Spaltwalzen 40a beiderseits auf die Kanten des Blechbands 31 einwirken, während zwei Hilfswalzen 41a oberhalb und unterhalb des Stegs 2.1 einen Gegendruck zu den Hilfswalzen 41a erzeugen. Durch die Einwirkung der Spaltwalzen 40a im Zusammenspiel mit den Hilfswalzen 41a wird der Steg 2.1 aufgespalten und es beginnen sich die Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 auszubilden. Dieser Prozess wird sukzessive fortgeführt. 10B zeigt eine spätere Bearbeitungsstufe, bei der das Blechband 31 wiederum durch zwei einander gegenüberliegende Spaltwalzen 40b im Zusammenspiel mit zwei Hilfswalzen 41b umgeformt wird. In diesem Zustand befindet sich bereits mehr Material in den Flanschen 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 und diese sind länger ausgebildet. 10C und 11 zeigen eine noch spätere Bearbeitungsstufe, bei welcher die Flansche 2.2, 2.3, 2.8, 2.9 bereits etwa ihre vorgesehene Länge erhalten haben. Auch in dieser Bearbeitungsstufe wirken zwei Spaltwalzen 40c mit zwei Hilfswalzen 41c zusammen.
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Weitere, hier nicht im Detail dargestellte Bearbeitungsstationen 32 können Profilwalzen aufweisen, mittels derer ein Walzprofilieren durchgeführt wird, bspw. um die Ausrichtung der Stege oder deren Form einzustellen oder aber um den Steg zu biegen, bspw. zur Herstellung eines Kammerprofils wie in 5 und 6 dargestellt. Es ist auch möglich, dass die Schweißnähte 15 innerhalb des ersten Bauteils 2 durch weitere Bearbeitungsstationen 32 eingebracht werden. Schließlich wird, wie in 9 stark schematisiert dargestellt, das erste Bauteil 2 mittels einer Trennvorrichtung 33 vom Blechband 31 abgetrennt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zusammenbau
- 2, 3
- Bauteil
- 2.1
- Steg
- 2.2, 2.3, 2.8, 2.9
- Flansch
- 2.4, 2.5, 2.10, 2.11
- Seitenfläche
- 2.6,2.7
- Kante
- 3.1
- Oberfläche
- 10, 11, 14, 15
- Schweißnaht
- 12
- Klebstoffschicht
- 13
- Niet
- 16
- Schweißzone
- 20
- Kammer
- 30
- Bearbeitungsstraße
- 31
- Blechband
- 32
- Bearbeitungsstation
- 33
- Trennvorrichtung
- 40a, 40b, 40c
- Spaltwalze
- 41a, 41b, 41c
- Hilfswalze
- A
- Hochachse
- B
- Querachse
- C
- Längsachse
