DE102020004055A1

DE102020004055A1 - Schweißgewindebolzen und Verfahren zum Befestigen eines Bauteils mit einem solchen Schweißgewindebolzen

Info

Publication number: DE102020004055A1
Application number: DE102020004055.1A
Authority: DE
Inventors: Ayyoub Faghfouri
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2020-09-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schweißgewindebolzen (1) mit einem Kopf (2), wobei der Kopf (2) eine Vertiefung (3) zur Übertragung eines Drehmoments und eine erste Schweißfläche (4.1) aufweist, und mit einem vom Kopf (2) ausgehenden Schaft (5), wobei der Schaft (5) wenigstens entlang eines Teilstücks mit einem Außengewinde (6) versehen ist. Der erfindungsgemäße Schweißgewindebolzen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (5) einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt (7.1, 7.2, 7.3) aufweist, wobei der erste Abschnitt (7.1) an seiner Mantelfläche eine zweite Schweißfläche (4.2) ausbildet, der Schaft (5) entlang wenigstens eines Teilstücks des zweiten Abschnitts /7.2) mit dem Außengewinde (6) versehen ist und der dritte Abschnitt (7.3) einen Bohrer (8) ausbildet. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Befestigen eines Bauteils (9) an einem Blech (10) mit Hilfe eines Schweißgewindebolzens (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißgewindebolzen nach der im Oberbergriff von Anspruch 1 näher definierten Art sowie ein Verfahren zum Befestigen eines Bauteils mit Hilfe eines solchen Schweißgewindebolzens nach der im Oberbegriff von Anspruch 4 näher definierten Art.
Bei der Herstellung von Maschinen kommt es häufig vor, dass Bauteile aneinander befestigt werden müssen. Häufig wird dabei ein Bauteil von einem Blech ausgebildet. Insbesondere bei Maschinen, welche einer starken Schwingungsanregung unterliegen, werden hohe Anforderungen an eine maximale Belastbarkeit der Befestigung des Bauteils am Blech gestellt.
Dies ist beispielsweise bei Fahrzeugen der Fall, bei denen Bauteile wie Steuergeräte, Kabel, Halter und/oder Leitungen an einem Karosserieblech des Fahrzeugs zu befestigen sind. Hier haben sich sogenannte Tucker-Bolzen bewährt, bei denen es sich um Bolzen oder Stifte handelt, welche einen Kopf oder eine Schweißwarze zum Anschweißen des Bolzens bzw. des Stifts an der Fahrzeugkarosserie aufweisen. Das Verschweißen der Tucker-Bolzen erfolgt dabei üblicherweise durch Reibschweißen. Nachteilig ist dabei, dass eine entstehende Schweißverbindung fehlerhaft sein kann, wodurch sich die Bolzen lösen können. Ferner werden sämtliche Verspannungskräfte zur Befestigung der Bauteile an der Fahrzeugkarosserie über die Schweißnaht in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet, weshalb zum Verhindern eines Abscherens der Tucker-Bolzen an der Schweißnaht lediglich geringe Verspannungskräfte, wie ein zulässiges Drehmoment zur Befestigung von auf den Tucker-Bolzen geschraubten Muttern, zulässig sind.
Zur Erhöhung einer maximalen Belastbarkeit der Schweißverbindung zwischen einem Befestigungselement, beispielsweise einem Tucker-Bolzen, sind aus dem Stand der Technik sogenannte Schweißschrauben bekannt, bei denen es sich analog zu Tucker-Bolzen um ein Befestigungselement mit einem Kopf und einem daran angeschlossenen Schaft, welcher mit einem Gewinde versehen ist, handelt. Zur Erhöhung der Belastbarkeit der Schweißverbindung wird das Blech mit Durchgangslöchern versehen, durch die der Schaft der Schweißschraube geführt wird, woraufhin die Schweißschraube mit ihrem Kopf an einer dem Kopf zugewandten Seite des Bleches verschweißt wird. Somit erstreckt sich die Schweißschraube auf beiden Seiten des Bleches, was ein Herausfallen oder Lösen der Verbindung zwischen Schweißschraube und Blech erschwert. So ist aus der DE 10 2006 036 237 A1 eine Schweißschraube bekannt, welche an einer dem Blech zugewandten Seite des Kopfes einen konzentrisch zum Schaft verlaufenden Schweißring aufweist, mit dessen Hilfe eine definierte Schweißfläche zwischen Schweißschraube und Blech erzeugt wird. Hierdurch lässt sich zwar eine höhere Belastbarkeit der Schweißverbindung erzielen, jedoch liegt ein Restpotenzial zur Erhöhung einer Belastbarkeit der Schweißverbindung vor, da bei der offenbarten Schweißschraube durch Aufweisen des Schweißrings nur eine geringe Fläche zur Ausbildung der Schweißnaht genutzt wird. Ferner ist ein erhöhter Fertigungsaufwand zum Herstellen einer Verbindung zwischen Schweißschraube und Blech notwendig, da das Blech in einem vorherigen Arbeitsschritt mit den Durchgangslöchern versehen werden muss.
Ferner ist aus der DE 10 2007 025 888 A1 eine Anordnung zum Verbinden von Bauteilen durch Schrauben und Schweißen bekannt, bei der ein Bauteil mit Hilfe einer Schweißschraube an einem weiteren Bauteil befestigt wird. Dabei weist die Schweißschraube eine zusätzliche Dichtung in Form eines temperaturbeständigen Kunststoffelements aus. Dieses wird bei einem Schweißvorgang erhitzt und aufgeschmolzen, wodurch eine Dichtwirkung zwischen Schweißschraube und Bauteil verbessert wird. Nachteilig ist dabei jedoch, dass zur Ausbildung der Dichtung ein separates Bauelement in Form des Kunststoffdichtelements benötigt wird, und ebenfalls zum Einführen der Schweißschraube in das Bauteil dieses mit einem Loch versehen werden muss.
Aus der DE 103 08 470 A1 ist eine selbstbohrende Schraube bekannt, welche einen Schraubenkopf mit einem sich daran anschließenden Schaft, welcher mit einem Gewinde versehen ist, aufweist, an dessen vorderen Ende eine Bohrspitze angeschweißt ist. Diese besteht aus HSS und weist die Geometrie eines Spiralbohrers auf. Mit Hilfe einer solchen selbstbohrenden Schraube lässt sich der Arbeitsaufwand zum Befestigen von Bauteilen reduzieren, da zum Durchführen der selbstbohrenden Schraube durch das erste Bauteil dieses vorab nicht mit einem Loch versehen werden muss, da das Loch beim Hineinschrauben der selbstbohrenden Schraube in das Bauteil direkt gebohrt wird. Nachteilig ist dabei jedoch, dass ein erhöhter Herstellungsaufwand zur Produktion der selbstbohrenden Schraube notwendig ist. Dies liegt daran, dass die Bohrspitze an den Schaft der selbstbohrenden Schraube geschweißt werden muss. Ferner wiest die offenbarte selbstbohrende Schraube keine Einrichtung zur Befestigung an einem Blech auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Befestigung von Bauteilen an einem Blech anzugeben, welche gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungselementen eine erhöhte Belastbarkeit aufweist und durch eine einfache Verarbeitung gekennzeichnet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Schweißgewindebolzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Befestigen eines Bauteils an einem Blech mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
Bei einem Schweißgewindebolzen mit einem Kopf, wobei der Kopf eine Vertiefung zur Übertragung eines Drehmoments und eine erste Schweißfläche aufweist, und mit einem vom Kopf ausgehenden Schaft, wobei der Schaft wenigstens entlang eines Teilstücks mit einem Außengewinde versehen ist, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schaft einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt an seiner Mantelfläche eine zweite Schweißfläche ausbildet, der Schaft entlang wenigstens eines Teilstücks des zweiten Abschnitts mit dem Außengewinde versehen ist und der dritte Abschnitt einen Bohrer ausbildet.
Mit Hilfe der drei Abschnitte ist der Schweißgewindebolzen dazu in der Lage, drei unterschiedliche Funktionen zu erfüllen. Durch den vom dritten Abschnitt ausgebildeten Bohrer ist der Schweißgewindebolzen dazu eingerichtet, ein Durchgangsloch zum Durchführen des Schweißgewindebolzens durch ein Blech, an welchem er zu befestigen ist, selbstständig zu erzeugen. Der zweite Abschnitt dient zur Befestigung eines Bauteils am Schweißgewindebolzen. Mit Hilfe des ersten Abschnitts lässt sich eine besonders zuverlässige Schweißverbindung zwischen Schweißgewindebolzen und Blech herstellen. Dadurch, dass der Schweißgewindebolzen zwei Schweißflächen aufweist, lässt sich eine Belastbarkeit der Schweißverbindung steigern. Dies begründet sich zum einen durch eine vergrößerte Schweißfläche sowie einer unterschiedlichen Ausrichtung der Schweißflächen zueinander. Dabei liegt die erste Schweißfläche an einer dem Blech zugewandten Seite des Kopfes vor, wobei die zweite Schweißfläche um einen Umfang des Schweißgewindebolzens verläuft und von diesem in eine radiale Richtung zum Blech zeigt. Mit Hilfe der zweiten Schweißfläche lässt sich eine besonders zuverlässige Dichtigkeit der Schweißverbindung erzielen, wodurch auf das Vorsehen eines separaten Dichtelements verzichtet werden kann. Eine Erstreckung der zweiten Schweißfläche in eine axiale Richtung, in der sich der Schaft erstreckt, kann dabei einer Blechdicke des Blechs in eben diese Richtung entsprechen. Bei einem Blech mit einer Stärke von 1 oder 2 mm entspricht somit die Ausdehnung der zweiten Schweißfläche in die axiale Richtung ebenfalls 1 oder 2 mm.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Schweißgewindebolzens sieht vor, dass das Außengewinde als Grobgewinde oder als metrisches ISO-Gewinde ausgeführt ist. Hierbei handelt es sich um bewährte Gewindetypen zur Befestigung von Bauteilen. Somit lässt sich eine breite Vielfalt verschiedener Bauteile mit dem offenbarten Schweißgewindebolzen befestigen.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schweißgewindebolzens ist die Vertiefung zur Übertragung des Drehmoments als eines der folgenden Formelemente ausgeführt:

- als Innen-Sechskant;
- als Innen-Vierkant; oder
- als Innen-Sechsrund.

Bei einem Verfahren zum Befestigen eines Bauteils an einem Blech mit Hilfe eines solchen Schweißgewindebolzens wird der Schweißgewindebolzen erfindungsgemäß in einem ersten Arbeitsschritt mit dem Blech verbunden, wobei folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

- Bohren eines Durchgangslochs durch das Blech mit Hilfe eines am Schweißgewindebolzen ausgebildeten Bohrers;
- Durchführen des Schweißgewindebolzens durch das Durchgangsloch, bis ein vom Schweißgewindebolzen umfasster Kopf auf dem Blech unmittelbar anliegt;
- Verschweißen des Schweißgewindebolzens mit dem Blech, wobei eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Schweißgewindebolzen und Blech an einer ersten und/oder einer zweiten vom Schweißgewindebolzen umfassten Schweißfläche erzeugt wird.

Somit wird eine Befestigung des Schweißgewindebolzens an einem Blech, welches keine Löcher aufweist, in einem Arbeitsschritt ermöglicht. Somit lässt sich ein Arbeitsaufwand zum Befestigen des Schweißgewindebolzens am Blech reduzieren. Mit Hilfe der im Kopf vorliegenden Vertiefung lässt sich zudem ein Drehmoment zum Durchbohren des Schweißgewindebolzens durch das Blech einfach in den Schweißgewindebolzen einleiten. Dadurch, dass das Blech in der Regel eine im Vergleich zum Schweißgewindebolzen geringe Erstreckung in Richtung eines vom Schweißgewindebolzen umfassten Schafts aufweist, werden keine besonderen Ansprüche an eine Härte oder Temperaturbeständigkeit des durch den Schweißgewindebolzen ausgebildeten Bohrers gestellt. Dieser kann somit aus einem gleichen Material wie der Schaft des Schweißgewindebolzens bestehen. Eine Härtung einer Oberfläche des Bohrers ist nicht notwendig. Es ist jedoch möglich, den Bohrer aus einem anderen Material zu fertigen wie den Schaft und diesen auch zu Härten, wenn an den Schweißgewindebolzen gestellte Anforderungen dies erfordern. Ferner kann eine Erstreckung des Bohrers in eine axiale Richtung geringer sein als eine Erstreckung des Schafts in diese Richtung, da lediglich ein Durchgangsloch mit einer geringen Tiefe in das Blech einzubringen ist.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Verschweißen des Schweißgewindebolzens mit dem Blech durch Reibschweißen. Dabei handelt es sich um ein in der Fahrzeugfertigung bewährtes Schweißverfahren. Somit kann eine Schweißverbindung zwischen Schweißgewindebolzen und Blech besonders einfach und schnell hergestellt werden. Ferner eignet sich Reibschweißen für eine Fertigung in Großserie.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass in einem zweiten Arbeitsschritt das Bauteil am Blech befestigt wird, indem wenigstens ein Schweißgewindebolzen durch wenigstens ein vom Bauteil umfasstes Durchgangsloch geführt wird, sodass das Bauteil wenigstens mit einer Teilfläche auf dem Blech aufliegt, und anschließend zum Aufprägen einer Anpresskraft zur kraftschlüssigen Verbindung des Bauteils mit dem Blech eine Mutter über den Schweißgewindebolzen geführt an diesem festgezogen wird.
Durch die offenbarte Verbindung des Schweißgewindebolzens am Blech lässt sich ein Drehmoment zum Festziehen der Mutter auf dem Schweißgewindebolzen vergrößern, da eine Belastbarkeit der Schweißverbindung zwischen Schweißgewindebolzen und Blech mit Hilfe des offenbarten Schweißgewindebolzens und des offenbarten Verfahrens zur Befestigung des Schweißgewindebolzens am Blech gesteigert werden kann. Somit wird eine gegenüber dem Stand der Technik zuverlässigere Befestigung des Bauteils am Blech gewährleitstet. Dies wird dadurch unterstützt, dass der Schweißgewindebolzen mit seinem Kopf aus Richtung des Bauteils hinter dem Blech liegt, wodurch ein Herausfallen des Schweißgewindebolzens aufgrund dieser Hinterschneidung verhindert wird. Somit liegen zwei Befestigungsmechanismen des Schweißgewindebolzens am Blech vor: Zum einen die Schweißverbindung zwischen Schweißgewindebolzen und Blech sowie die Pressung des Bauteils auf das Blech mit Hilfe der auf dem Schweißgewindebolzen festgezogenen Mutter. Dabei dient eine Bohrerspitze als Zentrier- und Einfädelhilfe zum Anbringen der Mutter auf dem Schweißgewindebolzen.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird alternativ der Schweißgewindebolzen mit einem Metallkleber am Blech befestigt. Dies ermöglicht eine Befestigung des Schweißgewindebolzens am Blech für den Fall, dass keine Reibschweißmaschine zum Herstellen der Schweißverbindung vorliegt oder kein Werkzeug zum Durchbohren des Schweißgewindebolzens in das Blech vorhanden ist. Außerdem lässt sich so ein Schweißgewindebolzen, dessen Schweißverbindung zum Blech versagt hat, wieder an diesem anbringen. Somit ist ein einfaches Reparieren der Verbindung möglich.
Bevorzugt wird das Blech zur Ausbildung eines Karosserieteils eines Fahrzeugs eingesetzt. Somit wird eine Anwendung des Schweißgewindebolzens in der Fahrzeugbranche sichergestellt. Hierbei handelt es sich um Massenfertigung, was kurze Taktzeiten und hohe Zuverlässigkeit erfordert, wobei diese Anforderungen mit Hilfe des offenbarten Schweißgewindebolzens und des offenbarten Verfahrens zum Befestigen des Bauteils an einem Blech, welches einen Teil einer Fahrzeugkarosserie ausbildet, besonders eignet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schweißgewindebolzens und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Befestigen eines Bauteils an einem Blech ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schweißgewindebolzens;
2 eine Schnittansicht einer Baugruppe eines mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schweißgewindebolzens an einem Blech befestigten Bauteils;
3 eine perspektivische Darstellung der Baugruppe; und
4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Befestigen des Bauteils am Blech.

Bei dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schweißgewindebolzen 1 handelt es sich um ein rotationssymmetrisches Bauteil mit einer Mittelachse A, welche in eine axiale Richtung a verläuft, wobei sich der Schweißgewindebolzen 1 entlang eben dieser axialen Richtung a und einer dazu orthogonalen radialen Richtung r erstreckt und eine Rotationssymmetrie in eine Umfangsrichtung u aufweist. Der Schweißgewindebolzen 1 umfasst an einem axialen Ende einen Kopf 2, welcher eine in 2 dargestellte Vertiefung 3 zum Einleiten eines Drehmoments aufweist. Der Kopf 2 kann dabei wie in 1 gezeigt einen kreisrunden Querschnitt, einen beliebigen anderen rotationssymmetrischen Querschnitt oder einen asymmetrischen Querschnitt aufweisen. Der Kopf 2 weist eine Kopflänge a_k in Richtung der axialen Richtung a sowie einen Kopfdurchmesser D_k in radialer Richtung r auf. Ferner schließt sich an den Kopf 2 in axialer Richtung a ein Schaft 5 an, welcher in drei Abschnitte 7.1, 7.2 und 7.3 unterteilt ist. Der Kopfdurchmesser D_k ist dabei größer als ein jeglicher Durchmesser eines der Abschnitte des Schafts 5. Somit lässt sich der Schweißgewindebolzen 1 durch einen von einem Blech 10, welches in 2 dargestellt ist, umfassten Durchgangslochs hindurchführen, sodass der Kopf 2 auf dem Blech 10 unmittelbar anliegt und ein Herausfallen des Schweißgewindebolzens 1 aus dem Durchgangsloch verhindert. Der Kopf 2 weist ferner eine erste Schweißfläche 4.1 auf einer sich in der radialen Richtung r und der Umfangsrichtung u erstreckenden Ebene liegenden dem Schaft 5 zugewandten Seite auf. Mit Hilfe der ersten Schweißfläche 4.1 lässt sich der Schweißgewindebolzen 1 mit dem Blech 10 verschweißen, vorteilhafterweise durch Reibschweißen. Der Kopf 2 und der Schaft 5 sind sp zueinander ausgerichtet, dass Mittelpunkte ihres Querschnitts konzentrisch zueinander auf der Mittelachse A liegen. Der erste Abschnitt 7.1 schließt sich dabei in axialer Richtung unmittelbar an den Kopf 2 an. Der erste Abschnitt 7.1 weist eine Länge a₁ in axialer Richtung a auf und bildet an seiner Mantelfläche eine zweite Schweißfläche 4.2 aus. Mit Hilfe der zweiten Schweißfläche 4.2 lässt sich der Schweißgewindebolzen 1 in radialer Richtung r mit dem Blech 10 verschweißen. Somit lässt sich zum einen eine Gesamtfläche einer Schweißnaht vergrößern und zum anderen weisen die erste und die zweite Schweißfläche 4.1 und 4.2 zwei zueinander orthogonale Flächennormalen auf, wodurch eine Belastbarkeit der Schweißverbindung gesteigert werden kann. Ferner wird hiermit eine Dichtigkeit des Durchgangslochs gewährleistet. Die Länge a₁ des ersten Abschnitts 7.1 entspricht vorteilhafterweise einer Blechdicke des Blechs 10. Beispielsweise kann diese 1 mm oder 2 mm betragen. An den ersten Abschnitt 7.1 schließt sich in axialer Richtung a unmittelbar der zweite Abschnitt 7.2 an, welcher eine Länge a₂ aufweist. Der zweite Abschnitt 7.2 ist wenigstens entlang eines Teilstücks mit einem Außengewinde 6 versehen, welches eine Gewindelänge a_G aufweist. Die Gewindelänge a_G kann dabei gleich oder kleiner der Länge a₂ des zweiten Abschnitts 7.2 sein. Insbesondere beginnt das Außengewinde 6 an einen den Kopf 2 abgewandten Ende des zweiten Abschnitts 7.2 und erstreckt sich in Richtung des Kopfes 2. Somit lässt sich eine in 2 dargestellte Mutter 11 auf den Schweißgewindebolzen 1 überstülpen und auf dem Außengewinde 6 festziehen. An den zweiten Abschnitt 7.2 schließt sich in axialer Richtung unmittelbar der dritte Abschnitt 7.3 an, welcher eine erste Länge a₃₁ und eine zweite Länge a₃₂ aufweist. Der dritte Abschnitt 7.3 bildet einen Bohrer 8 aus. Dabei weist der Bohrer 8 in dem Teil des dritten Abschnitts 7.3, der die Länge a₃₂ aufweist, eine Bohrerspitze 8.2 auf, welche als Zentrier- und Einfädelhilfe zum Überführen der Mutter 11 auf den Schweißgewindebolzen 1 dient. Ferner weist der Bohrer 8 in dem Abschnitt, der die Länge a₃₁ aufweist, Schneidkanten 8.1 auf. Dabei kann eine beliebige Anzahl an Schneidkanten 8.1 am Bohrer 8 vorgesehen sein. Die einzelnen Abschnitte 7.1, 7.2 und 7.3 des Schafts 5 sowie des Kopfes 2 können dasselbe oder ein unterschiedliches Material umfassen. Umfasst der komplette Schweißgewindebolzen 1 ein einziges Material, so lässt er sich besonders einfach herstellen. Beispielsweise lässt sich jedoch auch der dritte Abschnitt 7.3 zur Ausbildung des Bohrers 8 aus einem Material mit einer besonders hohen Härte herstellen, um einen Bohrvorgang zuverlässig durchzuführen. Vorteilhafterweise wird der Bohrer 8 jedoch eingesetzt, um Durchgangslöcher in ein Blech 10 zu bohren, aufgrund der geringen Blechdicke werden jedoch keine hohen Anforderungen an einer Bohrerhärte gestellt, zudem lässt sich die Länge a₃₁ und a₃₂ des Bohrers 8 im Vergleich zum restlichen Schaft 5 kurz ausführen.
2 verdeutlicht die Befestigung eines Bauteils 9 am Blech 10 mit Hilfe des Schweißgewindebolzens 1. Dabei ist der Schweißgewindebolzen 1 in ein von ihm umfassten Bohrer 8 gebohrtes Durchgangsloch in das Blech 10 geführt und an seinen Schweißflächen 4.1 und 4.2 mit dem Blech 10 verschweißt. Somit sitzt der Schweißgewindebolzen 1 besonders sicher und fest am Blech 10, wodurch das Bauteil 9 mit vom Bauteil 9 umfassten Öffnungen über den Schaft 5 geführt werden kann und anschließend mit einer danach über den Schaft 5 geführten Mutter 11 mit dem Blech 10 verpresst wird. Dadurch, dass die Schweißverbindung eine besonders hohe Belastbarkeit gegenüber dem Stand der Technik aufweist, kann die Mutter 11 besonders fest angezogen werden und somit das Bauteil 9 besonders zuverlässig mit dem Blech 10 verpressen. Zum Einbringen eines Drehmoments zum Einbohren des Schweißgewindebolzens 1 in das Blech 10 kann die Vertiefung 3 als Innen-Sechskant, Innen-Vierkant oder Innen-Sechsrund ausgeführt sein. Somit lassen sich bewährte und breit verfügbare Werkzeuge zum Einschrauben des Schweißgewindebolzens 1 nutzen.
3 verdeutlicht die in 2 gezeigte Darstellung noch einmal in einer perspektivischen Darstellung. Hierbei weist das Bauteil 9 lediglich ein Durchgangsloch zur Aufnahme eines Schweißgewindebolzens 1 auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Bauteil 9 eine beliebige Anzahl an Durchgangslöchern zur Aufnahme einer beliebigen Anzahl an Schweißgewindebolzen 1 für eine noch zuverlässigere Befestigung am Blech 10 aufweist.
4 verdeutlicht einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens 400 zum Befestigen des Bauteils 9 am Blech 10. Das Verfahren 400 weist einen ersten Arbeitsschritt 410 auf, wobei im ersten Verfahrensschritt 411 mit Hilfe des vom Schweißgewindebolzens 1 umfassten Bohrers 8 ein Durchgangsloch in das Blech 10 gebohrt wird. Anschließend wird im Verfahrensschritt 412 der Schweißgewindebolzen 1 durch das Durchgangsloch geführt, sodass er mit seiner von ihm umfassten ersten Schweißfläche 4.1 unmittelbar auf dem Blech 10 anliegt. Im daran anschließenden Schritt 413 wird der Schweißgewindebolzen 1 mit dem Blech 10 an der ersten und/oder der zweiten Schweißfläche 4.1, 4.2 mit dem Blech 10 verschweißt. Hierzu wird vorteilhafterweise Reibschweißen eingesetzt. Somit ist der erste Arbeitsschritt 410 zum Verbinden des Schweißgewindebolzens 1 mit dem Blech 10 erfolgt. Hieran schließt sich ein zweiter Arbeitsschritt 420 an, bei dem im Schritt 421 das Bauteil 9 über den Schweißgewindebolzen 1 geführt wird und im Schritt 422 mit einer ebenfalls über den Schweißgewindebolzen 1 geführten Mutter 11 am Blech 10 angepresst wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006036237 A1 [0004]
DE 102007025888 A1 [0005]
DE 10308470 A1 [0006]

Claims

Schweißgewindebolzen (1) mit einem Kopf (2), wobei der Kopf (2) eine Vertiefung (3) zur Übertragung eines Drehmoments und eine erste Schweißfläche (4.1) aufweist, und mit einem vom Kopf (2) ausgehenden Schaft (5), wobei der Schaft (5) wenigstens entlang eines Teilstücks mit einem Außengewinde (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (5) einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt (7.1, 7.2, 7.3) aufweist, wobei der erste Abschnitt (7.1) an seiner Mantelfläche eine zweite Schweißfläche (4.2) ausbildet, der Schaft (5) entlang wenigstens eines Teilstücks des zweiten Abschnitts /7.2) mit dem Außengewinde (6) versehen ist und der dritte Abschnitt (7.3) einen Bohrer (8) ausbildet.
Schweißgewindebolzen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (6) als Grobgewinde oder als metrisches ISO-Gewinde ausgeführt ist.
Schweißgewindebolzen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (3) zur Übertragung des Drehmoments als eines der folgenden Formelemente ausgeführt ist: - als Innen-Sechskant; - als Innen-Vierkant; oder - als Innen-Sechsrund.
Verfahren (400) zum Befestigen eines Bauteils (9) an einem Blech (10) mit Hilfe eines Schweißgewindebolzens (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißgewindebolzen (1) in einem ersten Arbeitsschritt (410) mit dem Blech (10) verbunden wird, wobei folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: - Bohren eines Durchgangslochs durch das Blech (10) mit Hilfe eines am Schweißgewindebolzen (1) ausgebildeten Bohrers (8); - Durchführen des Schweißgewindebolzens (1) durch das Durchgangsloch, bis ein vom Schweißgewindebolzen (1) umfasster Kopf (2) auf dem Blech (10) unmittelbar anliegt; - Verschweißen des Schweißgewindebolzens (1) mit dem Blech (10), wobei eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Schweißgewindebolzen (1) und Blech (10) an einer ersten und/oder einer zweiten vom Schweißgewindebolzen (1) umfassten Schweißfläche (4.1, 4.2) erzeugt wird.
Verfahren (400) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen des Schweißgewindebolzens (1) und des Blechs (10) durch Reibschweißen erfolgt.
Verfahren (400) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Arbeitsschritt (420) das Bauteil (9) am Blech (10) befestigt wird, indem wenigstens ein Schweißgewindebolzen (1) durch wenigstens ein vom Bauteil (9) umfasstes Durchgangsloch geführt wird, sodass das Bauteil (9) wenigstens mit einer Teilfläche auf dem Blech (10) aufliegt, und anschließend zum Aufprägen einer Anpresskraft zur kraftschlüssigen Verbindung des Bauteils (9) mit dem Blech (10) eine Mutter (11) über den Schweißgewindebolzen (1) geführt und an diesem festgezogen wird.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißgewindebolzen (1) mit einem Metallkleber am Blech (10) befestigt wird.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (10) zur Ausbildung eines Karosserieteils eines Fahrzeugs eingesetzt wird.