DE4023393C2

DE4023393C2 -

Info

Publication number: DE4023393C2
Application number: DE4023393A
Authority: DE
Inventors: Alfred Louis Gates Romeo Mich. Us Kresse Jun.; Gregory Leo Franklin Berkley Mich. Us Nagel
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1990-07-23
Publication date: 1992-10-22
Also published as: IT1241496B; JPH03133582A; DE4023393A1; IT9048157A1; IT9048157A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Metallblechtafeln zur Bildung einer Struktur mit geschlossenem Kastenquerschnitt.

Aus der US-PS 41 46 263 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien bekannt, mit dem geschlossene kastenartige Strukturen geschaffen werden, indem zwei Blechtafeln miteinander verschweißt werden. Beispielsweise sind die Windschutzscheibenpfosten einer Kraftwagenkarosserie typischerweise aus einer ersten und einer zweiten Tafel aufgebaut, die getrennt in Formen gedrückt werden. Längs der Seitenkanten sind Flansche vorhanden, die aneinander gelegt werden, wodurch die beiden Platten einen geschlossenen hohlen Kastenquerschnitt bilden. Die Flansche überdecken einander und werden üblicherweise miteinander punktverschweißt. Sie müssen eine ausreichende Breite besitzen, um eine Klemmfläche zu ergeben, an denen die Flansche zusammengeklemmt werden können. Weiter muß die Breite der Flansche ausreichen, um die Punktnaht aufzunehmen, welche die zwei Flansche miteinander verbinden.

Ein Nachteil des beschriebenen Pfostenaufbaues ist darin zu sehen, daß die Flansche von dem geschlossenen Kastenquer schnitt nach außen abstehen und dadurch die Dimension des Windschutzscheibenpfostens vergrößern, wodurch wiederum das Aussehen und die Form des Fahrzeuges beeinträchtigt werden.

In der US-PS 47 56 069 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters beschrieben, bei dem die Flansche einer oberen und einer unteren Schale nicht miteinander punktverschweißt werden müssen, bevor eine Nahtverschweißung erfolgen kann. An dem Flansch einer Schale sind mehrere Vorsprünge angeordnet, die beim Zusammenfügen beider Schalen in Aus sparungen des Flansches der zweiten Schale eingreifen und damit die beiden Schalen relativ zueinander fixieren. Da die Vorsprünge und die Aussparungen an den Stellen der Schalen angeordnet sind, an denen ansonsten die Punktverschweißung zu erfolgen hat, kann diese damit entfallen.

Auch bei nach diesem Verfahren hergestellten Behältern stehen die Flansche nach außen ab und vergrößern damit die Dimension des hergestellten Gegenstandes.

Ein weiteres Verfahren, das aus der US-PS 33 01 992 bekannt ist, befaßt sich mit einer sehr schnell herzustellenden, festen und flüssigkeitsdichten Verbindung von Metallstreifen oder -blättern. Die an den zusammenzufügenden Kanten gezackten und dadurch ineinanderpaßbaren Metallstreifen oder -blätter werden entlang dieser Kanten miteinander nahtverschweißt, und während des Schweißvorganges werden die Auszackungen in das Material zurückgepreßt, um eine "flache" Verbindung der beiden Streifen oder Blätter sicherzustellen.

Dieses Verfahren ist jedoch nur für dünne Metallfolien oder Platten sinnvoll, die miteinander verbunden werden sollen.

Zur Ausbildung einer geschlossenen kastenartigen Struktur ist es ungeeignet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, durch welches zwei gestanzte und vorgeformte Tafeln zu einem geschlossenen Kastenquerschnitt vereinigt werden können, ohne den Nachteil eines von der fertigen Struktur abstehenden Flansches in Kauf nehmen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zur Bildung eines geschlossenen kastenförmigen Aufbaus werden zwei Tafeln einzeln aus einem Rohteil gestanzt und verformt. Sie weisen jeweils einen Flansch längs einer Kante und eine mit abwechselnden Lücken und Fahnen versehene Zahnkante längs der gegenüberliegenden Kante auf. Beim Zusammenbau der beiden Teile ergibt sich so ein Kastenquerschnitt, wobei die Flansche der beiden Tafeln aneinander anliegen und bei der die Zahnkanten der einen Tafel in die Lücken der anderen Tafel eingreifen. Durch Anbringen von Klemmen an den Tafeln werden die gegeneinander versetzten Fahnen in eine enge, passende Beziehung zueinander gezwungen. Anschließend werden die Tafeln sowohl an den ineinander greifenden Fahnen als auch über die aneinander anliegenden Flansche miteinander verschweißt.

Die Erfindung bietet zum einen den Vorteil, daß durch das formschlüssige Ineinandergreifen der Lücken und Fahnen die Tafeln zueinander ausgerichtet und zum leichteren Schweißen während des Schweißvorganges aneinandergehalten werden können. Zum anderen kann bei der Schaffung einer geschlossenen Kastenstruktur für eine Fahrzeugkarosserie auf den traditionellen, punktgeschweißten Flansch von beträchtlicher Breite verzichtet werden. Dieser wird durch die formschlüssig ineinander greifenden Fahnen und Lücken ersetzt, die längs einer Kante jeder der beiden Tafeln vorgesehen sind und miteinander verschweißt werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche definiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Kraftfahrzeug karosseriestruktur,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Windschutzscheibenpfo sten einer Kraftfahrzeugkarosserie nach dem Stand der Technik mit besonderer Darstellung des Beitrags des Punktschweißflansches zu den Pfostenabmessungen,

Fig. 3 einen Schnitt nach Pfeilen 3-3 der Fig. 1 durch einen Windschutzscheibenpfosten erfindungsgemäßer Art,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Windschutzscheibenpfostens vor dem Zusammenschweißen der getrennt gestanzten und gedrückten Tafeln, die die kastenartige Pfostenstruktur bestimmen,

Fig. 5 eine Teilansicht der Tafeln aus Fig. 4 mit den formschlüssig ineinandergesetzten Fahnen und Lücken, die durch Bogenschweißnähte verbunden sind,

Fig. 6 die miteinander verklemmten und durch ein Wider stands-Punktschweißverfahren verschweißten Tafeln,

Fig. 7 die miteinander verklemmten und durch ein Laser schweißverfahren verschweißten Tafeln,

Fig. 8 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 8-8 der Fig. 6 mit Widerstands-Punktverschweißung der Tafeln,

Fig. 9 eine Darstellung der miteinander durch Bogenschwei ßung ähnlich Fig. 5 verbundenen Tafeln, und

Fig. 10 eine Darstellung in Richtung der Pfeile 10-10 der Fig. 7 mit den durch Laserschweißen miteinander ver bundenen Tafeln.

In Fig. 4 ist eine Kraftfahrzeugkarosserie 10 gezeigt aus ge stanzten und gedrückten Blechteilen, die miteinander ver schweißt sind. Die Fahrzeugkarosserie enthält ein Dach 12 und Windschutzscheibenpfosten 14 und 16. Die Pfosten werden durch Zusammenschweißen einer äußeren Tafel und mit einer in neren Tafel zur Bildung eines geschlossenen kastenförmigen Teils gefertigt.

Fig. 2 zeigt einen Windschutzscheibenpfostenaufbau nach dem Stand der Technik mit einer Innentafel 20 und einer Außen tafel 22. Die Innentafel 20 besitzt an einer ihrer Kanten einen Flansch 24, der an einem gleichartigen Flansch 26 bei einer Längskante der äußeren Tafel 22 anliegt. Die Flansche 24 und 26 werden durch Schweißpunkte miteinander verbunden, die in Abständen in Längsrichtung der Flansche gesetzt werden. Der Gummikeder der Tür wird auf die Flansche 24 und 26 aufgesetzt.

Die andere Seitenkante der Innentafel 20 besitzt einen Flansch 28, der einen Flansch 30 der Außentafel 22 über deckt. Die Flansche 28 und 30 werden durch Schweißpunkte mit einander verbunden, die mit Abständen längs der Flansche ge setzt werden. Wie in Fig. 2 zu sehen, ergibt das Zusammen schweißen der Flansche der Innentafel 20 und der Außentafel 22 einen geschlossenen kastenartigen Querschnitt. Weiter ist in Fig. 2 gezeigt, daß die Flansche notwendigerweise aus der Umgrenzung des geschlossenen kastenförmigen Querschnitts heraus vorstehen und dementsprechend die Gesamtbreite der Pfostenstruktur bestimmen. Es ist wünschenswert, die Abmes sungen der Flansche auf das erreichbare Minimum zu begren zen, jedoch ist eine beträchtliche Flanschbreite erforder lich, um die Flansche miteinander für den Schweißvorgang zu verklemmen und die Schweißpunkte in Längsrichtung der Flan sche aufzunehmen.

Fig. 3 zeigt einen Pfosten erfindungsgemäßer Art. Die Innen tafel 34 und die Außentafel 36 besitzen jeweils Flansche 38 bzw. 40, die aneinander anstoßen und miteinander verschweißt sind. Die entgegengesetzt liegenden Seitenkanten der Innenta fel 34 und der Außentafel 36 werden miteinander verschweißt, ohne eine davon abstehende Flanschstruktur, wie in Fig. 3 ge zeigt, so daß die Gesamtabmessung der Pfostenstruktur gerin ger als die bei dem bekannten Aufbau nach Fig. 2 ist.

In Fig. 4 ist zu sehen, daß die Innentafel 34 Lücken 44 in Längsrichtung ihrer Kante 42 besitzt, wobei die Lücken zwi schen vorstehenden Fahnen 46 sitzen. Der Seitenkantenab schnitt 48 der äußeren Tafel 36 besitzt Lücken 50 mit Ab stand in seiner Längsrichtung, zwischen denen Fahnen 52 gebildet sind. Die Fahnen 46 der Innentafel 34 sind gegen die Fahnen 52 der Außentafel 36 so versetzt, daß die Tafeln, wie in Fig. 5 gezeigt, so zusammenpassen, daß die Fahnen 46 der Innentafel 34 in die Lücken 50 der Außentafel 36 passen. In gleicher Weise passen die Fahnen 52 der Außentafel 36 in die Lücken 44 der Innentafel 34.

Ebenfalls in Fig. 4 ist gezeigt, daß die Fahnen und die Lücken von rechtwinkliger Form sind und die Fahnen 46 der In nentafel 34 Endkanten 46a und 46b besitzen, die die Länge der Fahnen 46 und damit auch die Länge der Lücken 44 begren zen. Die Lücke 44 besitzt eine Bodenkante 44a, welche die Tiefe der Lücke 44 bestimmt. Die Fahnen 52 haben Seitenkan ten 52a und 52b, und die Lücke 50 besitzt eine Bodenwand 50a. Die Fahnen 46 der Innentafel 34 weisen im wesentlichen die gleiche Länge wie die Lücken 50 der Außentafel 36 auf. In gleicher Weise sind die Fahnen 52 der Außentafel 36 im we sentlichen gleich lang wie die Lücken 44 der Innentafel. Dem entsprechend sind, wenn die Fahnen jeweils in die Lücken der anderen Tafel eingesetzt sind, die Tafeln in ihrer Ausrich tung zueinander in Längsrichtung festgelegt. Zusätzlich ist zu sehen, daß die Lücken 50 und 54 eine Tiefe besitzen, die etwa gleich oder etwas größer als die Dicke des Stahlblechs ist, das zur Herstellung der Innentafel 34 und der Außenta fel 36 verwendet wurde.

Weiter zeigt Fig. 5 das formschlüssige Ineinandersetzen der Tafeln, bei dem die Fahnen sich eng an die Bodenkante der Lücken anlegen, wodurch zuverlässig die beiden Tafeln anein ander angelegt sind, um zu verhindern, daß sich die Tafeln relativ zueinander nach innen bewegen. Weiter ist in Fig. 5 zu sehen, daß die Fahnen 52 eine etwas größere Länge besit zen, als es der Stärke des Stahlblechs der Innentafel 34 ent spricht, so daß sich eine Art Nische ergibt, in der eine Schweißwulst 58 aufgelegt werden kann, um die zwei Tafeln permanent miteinander zu verbinden. Die Flansche 38 und 40 an den gegenüberliegenden Seitenkanten der Innentafel 34 und der Außentafel 36 sind wie üblich durch in ihrer Längsrich tung gesetzte Schweißpunkte fest miteinander verbunden.

Fig. 6 zeigt die miteinander verbundenen Innentafel 34 und Außentafel 36, wobei hier Widerstandsschweißung eingesetzt wurde. Eine Klemme 62 und eine Klemme 64 legen sich jeweils an die Innentafel 34 bzw. die Außentafel 36 an, um die Tafeln mit Formschluß der Fahnen und Lücken zu verklemmen. Wie Fig. 6 zeigt, drückt die Klemme 62 in Pfeilrichtung "A", und die Klemme 64 in Pfeilrichtung "B", so daß die Fahnen und Lücken der beiden Tafeln mit enger Passung in Formschluß beziehung zueinander gehalten werden. Die Klemme 62 ist eine Stützelektrode und besitzt Wasserkühlkanäle 66 und 68. Die Klemme 64 ist elektrisch nichtleitend und vorzugsweise aus Glasfaser aufgebaut.

Um die Innentafel 34 mit der Außentafel 36 zu verschweißen, wird eine Primärelektrode 72 an die Außentafel 36 angesetzt und ergibt eine Reihe von Punktschweißstellen in Längsrich tung des Pfostens. Wie am besten in Fig. 8 zu sehen, sind die Schweißpunkte 74 längs der Fahnen 52 angesetzt, und ver schmelzen die Fahnen 52 mit der Bodenwand der Lücken der In nentafel 34. Alternativ können die Schweißpunkte auch längs der Fahnen 46 angesetzt werden. Nachdem die Außen- und Innen tafeln miteinander längs der formschlüssigen Fahnen und Lücken verschweißt sind, werden die Klemmen 62 und 64 abgezo gen und die Flansche 38 und 40 in üblicher Weise durch Wider stands-Schweißpunkte in ihrer Längsrichtung verschweißt.

In Fig. 7 ist zu sehen, daß die Tafeln auch durch eine La serschweißung miteinander verschweißt werden können. Der Laser 80 wird durch eine Sonde 82 geführt, welche die Innen wand 37 unter der Außenwand 36 abtastet und den Ort und die Bewegung des Lasers 80 steuert. Der Laser 80 ist vorzugswei se so aufgebaut, daß er ein Spiegel-Strahlzuleitsystem 80 be sitzt und die Zungen 52 in die Bodenwand der Lücken hinein schmilzt, wie in Fig. 10 zu sehen. Fig. 10 zeigt, daß die Zungen 52 eine relativ größere Länge als die angepaßten Zungen 46 der Innentafel 34 besitzen, um so die Länge der Schweißnaht für die beiden Tafeln zu vergrößern.

Es ist zu verstehen, daß die Tafeln zuerst entweder an den Punktschweißflanschen 38 und 40 oder an der gegenüberliegen den Kante mit den formschlüssigen Fahnen und Lücken ver schweißt werden können. In jedem Fall wird das Klemmen der Teile die Zungen in die erforderliche enge Paßbeziehung in die Lücken der gegenüberliegenden Tafeln eindrücken, und auch die Flansche aneinander anliegend drücken. Zwar ist in der Zeichnung jede Zunge mit der gleichen Länge wie die ent sprechende Lücke gezeigt, es reicht jedoch aus, wenn wenig stens eine Zunge eng in die zugehörige Lücke eingepaßt ist, um die Tafeln in Längsrichtung miteinander auszurichten.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden zweier Metallblechtafeln zur Bil dung einer Struktur mit geschlossenem Kastenquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Tafeln (34, 36) so gestanzt und gedrückt wird, daß sich ein Flansch (38, 40) längs einer Kante jeder Tafel ergibt, und eine gezähnte Kante (42, 48) mit abwechselnden Lücken (44, 50) und Fahnen (46, 52) längs der anderen Kante jeder Tafel; daß die beiden Tafeln (34, 36) in einer einen Kastenquer schnitt bildenden Beziehung zueinander angeordnet werden, wobei die Flansche (38, 40) der beiden Tafeln aneinander anliegen und die gezähnten Kanten (42, 48) sich so anein ander abstützen, daß die Fahnen (46) der einen Tafel (34) in die Lücken (50) zwischen den Fahnen (52) der anderen Tafel (36) eingreifen; daß die beiden Tafeln (34, 36) ge klemmt werden, um die ineinander eingreifenden Fahnen (46, 52) so zu halten und die Flansche (38, 40) in aufein anderliegender Beziehung zu halten, und daß die Tafeln (34, 36) an den ineinander eingreifenden Fahnen (46, 52) und an den Flanschen (38, 40) verschweißt werden, um die Struktur mit geschlossenem Kastenquerschnitt zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste elektrisch leitende Klemme (62) an einer (34) Tafel anliegt und eine zweite elektrisch nichtleitende Klemme (64) an der anderen Tafel (36) anliegt.

3. Verfahren zum Verbinden von zwei Blechmetalltafeln mitein ander zur Bildung einer Struktur mit geschlossenem Kasten querschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gezähnte Kante (42, 48) aus miteinander abwechselnden rechteckförmigen Lücken (44, 50) und Fahnen (46, 52) ge bildet ist, und daß die beiden Tafeln (34, 36) in einer einen Kastenquerschnitt bildenden Beziehung miteinander zusammengesetzt werden, wobei die Flansche (38, 40) der beiden Tafeln aneinander überdeckend anliegen, während die gezähnten Kanten (42, 48) aneinander anstoßen mit in die gegenüberliegenden Lücken (44, 50) eingreifenden Fahnen (46, 52) der anstoßenden Tafeln.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gezähnten Kanten (42, 48) der Tafeln (34, 36) sich allgemein senkrecht zueinander erstrecken und daß die Länge mindestens einer der Fahnen (46) nicht kleiner als die Länge der die Fahne aufnehmenden Lücke (50) ist, so daß ein Formschluß zwischen Fahne (46) und Lücke (50) die Tafeln (34, 36) zueinander ausrichtet und ihre Lage vor dem Verschweißen der Tafeln (34, 36) hält.