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Title:
CONNECTING ELEMENT, CONNECTION, SYSTEM, AND METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/042150
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a connecting element, in particular for fixing to an outer layer (6) of a composite material (2), which preferably comprises a metal foam layer (7). The connecting element comprises a contact face (8) for contact with the outer layer (6) of the composite material (2), and a body (4) that has an inner thread opening (9) for removably fixing a feed-through pivoting tool (12), wherein a longitudinal extension (I) of the body (4) is greater than the lateral extension (b) thereof and is also greater than the thickness extension (di) thereof, said thickness extension being oriented along a longitudinal axis of the inner thread opening (9), so that the body can be fed through a through-opening, in particular in the composite material, in the direction of the longitudinal extension (I) of said body. According to the invention, positively engaging means (10), which are plastically deformable radially outward, are provided on the contact face (8) of the body (4) for engaging behind the outer layer (6) of the composite material (2) on the side of the layer facing away from the body (4). The positively engaging means (10) comprise a ring protrusion or a partial ring protrusion that comprises several sections (19) lying in a circumferential direction, said sections being bendable radially outward when impacted by a radial force component in order to engage the outer layer (6) from behind. The sections are either spaced apart in the circumferential direction by at least one recess (19) or are connected to one another by a weakened section of the material (20).

Inventors:
HOLSCHER WINFRIED K W (DE)
Application Number:
EP2010/006060
Publication Date:
April 14, 2011
Filing Date:
October 05, 2010
Export Citation:
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Assignee:
HARTMUT FLAIG (DE)
HOLSCHER WINFRIED K W (DE)
International Classes:
F16B37/04
Foreign References:
DE202005011234U12006-08-17
US20040001745A12004-01-01
DE202005011234U12006-08-17
Attorney, Agent or Firm:
WAGNER, Kilian et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

Verbindungselement, insbesondere zum Festlegen an einer äußeren Schicht (6) eines, vorzugsweise eine Metallschaumschicht (7) umfassenden, Verbundmaterials (2), mit einer Anlageseite (8) zur Anlage an der äußeren Schicht (6) des Verbundmaterials (2) und mit einem eine Innengewindeöffnung (9) zum lösbaren Festlegen eines Durchführgelenkwerkzeugs (12) aufweisenden Körper (4), wobei eine Längenerstreckung (I) des Körpers (4) größer ist als seine Breitenerstreckung (b) und auch größer ist als seine entlang einer Längsachse der Innengewindeöffnung (9) orientierte Dickenerstreckung (d,), um durch eine Durchgangsöffnung, insbesondere in dem Verbundmaterial, in Richtung seiner Längenerstreckung (I) durchführbar zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anlageseite (8) des Körpers (4) nach radial außen plastisch deformierbare Formschlussmittel (10) zum Hintergreifen der äußeren Schicht (6) des Verbundmaterials (2) auf der von dem Körper (4) abgewandten Seite der Schicht vorgesehen sind, und dass die Formschlussmittel (10) einen Ringfortsatz oder einen Teilringfortsatz umfassen, der mehrere in Umfangsrichtung angeordnete, durch das Beaufschlagen mit einer Radialkraftkomponente zum Hintergreifen der äußeren Schicht (6) nach radial außen umbiegbare Abschnitte (19) umfasst, die entweder in Umfangsrichtung durch mindestens eine Aussparung (19) beabstandet oder über einen Materialschwächungsbereich (20) miteinander verbunden sind.

Verbindungselement nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Längenerstreckung des, vorzugsweise in einer Draufsicht rechteckig konturierten, Verbindungselementes(3) zumindest doppelt so groß ist, wie seine Breitenerstreckung und/oder wie seine senkrecht zur Längen- und Breitenerstreckung sowie parallel zu Längserstreckung der Innengewindeöffnung (9) orientierte Dickenerstreckung. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Verbindungselement (3), zumindest in einer die Innengewindeöffnung (9) aufnehmenden oder benachbart zu dieser verlaufenden, Schnittansicht, eine Teilkreiskontur, vorzugsweise eine Halbkreiskontur aufweist.

Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die senkrecht zur Flächenerstreckung der Anlageseite (8) des Verbindungselements orientierte Axialerstreckung (Höhenerstreckung) der Formschlussmittel (10) mindestens 3 Millimeter, vorzugsweise mindestens 4 oder 5 Millimeter beträgt.

Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der doppelte Radius des Ringfortsatzes oder des Teilringfortsatzes geringer ist als die Breitenerstreckung (b) des Verbindungselementes (3) und dass die Axialerstreckung der Formschlussmittel (10) so gewählt ist, dass diese, zumindest zum Teil, nach dem Umbiegen nach radial außen die Anlageseite (8) in Richtung der Breitenerstreckung (b) des Verbindungselementes (3) überragen.

Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Formschlussmittel (10), insbesondere im Bereich ihrer freien Enden, mit einer eine Axialkraftbeaufschlagung in die die Formschlussmittel (10) radial deformierende Radialkraftkomponente umwandelnde Geometrie, insbesondere mit einer Anlaufschräge (15), versehen sind.

Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Verbindungselement (3) als Pressteil aus Metall, insbesondere als Kaltfließpressteil ausgebildet ist.

8. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass in den Formschlussmitteln (10) mindestens eine Aufnahmeaussparung (29) vorgesehen ist, die zur Aufnahme eines Einführabschnitts (18) eines Durchführgelenkwerkzeuges ausgebildet ist.

9. Verbindung aus einer eine äußere Schicht (6) umfassenden Verbundmaterial (2) und einem Verbindungselement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formschlussmittel (10) in eine, bevorzugt kreisförmig kontu- rierte, Durchgangsöffnung (5) in dem Verbundmaterial (2) ragen, nach radial außen plastisch deformiert sind und zumindest die äußere Schicht (6) des Verbundmaterials (2) hintergreifen.

Verbindung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Formschlussmittel (10) in eine Metallschaumschicht (7), insbesondere eine Aluminiumschaumschicht, des Verbundmaterials (2) eingreifend angeordnet sind. 11. Verbindung nach einem der Ansprüche 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Abmessungen des Verbindungselementes (3) so gewählt sind, dass dieses vor dem Festlegen am Verbundmaterial (2) durch die Durchgangsöff- nung (5) durchführbar ist und in Fixierposition die Durchgangsöffnung (5) in zwei Radialrichtungen überragt.

12. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Axialerstreckung der Formschlussmittel (10) vor dem Radialkraftbeauf- schlagen mindestens 1mm, vorzugsweise mindestens 2mm, bevorzugt mindestens 3mm größer ist als die Dickenerstreckung (d,) der äußeren Schicht des Verbundmaterials (2).

13. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Verbindungselement (3) drehfest am Verbundmaterial (2) festgelegt ist.

14. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,

gekennzeichnet durch,

seitliche Abrisskanten (20) an den Formschlussmitteln (10).

15. Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

dass in der Durchgangsöffnung eine eine Außendurchmesserreduzierung aufweisende Distanzhülse (30) vorgesehen ist, die vorzugsweise eine Axialerstreckung aufweist, die der Dickenerstreckung (b) des Verbundmaterials (2) entspricht.

16. System, umfassend ein Verbindungselement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und ein Durchführgelenkwerkzeug (12) zum Durchführen des Verbindungselementes (3) durch eine Durchgangsöffnung (5) in einem Verbundmaterial (2), wobei das Durchführgelenkwerkzeug (12) ein Außengewindeabschnitt (16) zum Verschrauben mit der Innengewindeöffnung (9) des Verbindungselementes (3) aufweist, wobei der Außengewindeabschnitt (16) gelenkig, vorzugsweise um zumindest 90° abwinkelbar, mit einem, insbesondere langgestreckten, vorzugsweise stabförmigen, Einführabschnitt (18) verbunden sind.

17. System nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet,

dass an dem Durchführgelenkwerkzeug (12), vorzugsweise axial verstellbare, Mittel zum radialen Deformieren der Formschlussmittel (10) vorgesehen sind.

18. System nach einem der Ansprüche 16 oder 18,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Mittel eine, vorzugsweise mit einer Anlaufschräge (15) versehenen, vorzugsweise entlang des Einführabschnitts (18) verstellbaren, Druckhülse (13) umfassen.

19. System nach einem der Ansprüche 16 bis 18,

dadurch gekennzeichnet,

dass die gelenkige Verbindung zwischen dem Außengewindeabschnitt (16) und dem Einführabschnitt (18) von einem Schwenkgelenk (17) gebildet ist, oder von einem flexiblen Abschnitt, beispielsweise einem Federdraht.

20. System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, umfassend ein eine Durchgangsöffnung (5) aufweisenden Verbundmaterial (2).

21. Verfahren zum Festlegen eines Verbindungselementes (3) an einem eine Durchgangsöffnung (5) und eine äußere Schicht (6) aufweisenden Verbundmaterial (2), gekennzeichnet durch die Schritte:

• Durchführen des Verbindungselementes (3) von einer Vorderseite des Ver- bundmaterials (2) durch die Durchgangsöffnung (5) auf eine Rückseite des

Verbundmaterial (2), insbesondere mittels eines Durchführgelenkwerkzeuges (12);

• Drehen des Verbindungselementes (3), vorzugsweise um 90°, insbesondere mit Durchführgelenkwerkzeug (12);

· Ziehen des Verbindungselementes (3) gegen die äußere Schicht (6) des

Verbundmaterials (2) entgegen der Einführrichtung, derart, dass die Formschlussmittel (10) in die Durchgangsöffnung (5) ragen; und derart, dass das Verbindungselement (3) mit seiner Anlageseite (8) an der äußeren Schicht (6) außen anliegt,

· Plastisches Deformieren der Formschlussmittel (10) nach radial außen durch

Aufbringen einer Radialkraftkomponente von der Vorderseite her, derart, dass diese die äußere Schicht (6) hintergreifen, insbesondere mittels einer Druckhülse (13).

Description:
Verbindungselement, Verbindung, System sowie Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement, insbesondere zum Festlegen an einer äußeren Schicht eines, vorzugsweise eine Metallschaumschicht umfassenden, Verbundmaterials, mit einer Anlageseite zur Anlage an der äußeren Schicht des Verbundmaterials und mit einem eine Innengewindeöffnung zum lösbaren Festlegen eines Durchführgelenkwerkzeugs aufweisenden Körper, wobei eine Längenerstreckung des Körpers größer ist als seine Breitenerstreckung und auch größer ist als seine entlang einer Längsachse der Innengewindeöffnung orientierte Dickenerstreckung, um durch eine Durchgangsöffnung in dem Verbundmaterial in Richtung seiner Längenerstreckung durchführbar zu sein. Ferner betrifft die Erfindung eine Verbindung aus einem eine äußere Schicht umfassenden Verbundmaterial und einem derartigen Verbindungselement. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System, um- fassend ein derartiges Verbindungselement und ein Durchführgelenkwerkzeug zum Durchführen des Verbindungselementes durch eine Durchgangsöffnung in einem Verbundmaterial. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung aus Verbindungselement und Verbundmaterial, also ein Verfahren zum Festlegen eines Verbindungselementes an einem eine Durchgangsöffnung und eine äußere Schicht aufweisenden Verbundmaterial.

Aus der DE 20 2005 011 234 U1 ist ein Verbindungselement zum Festlegen in einem Innenraum (Hohlraum) eines Profils bekannt. Das Befestigungsprinzip des bekannten Verbindungselementes beruht darauf, dass Material des Profils von zwei Anfor- mungen des Verbindungselementes beim Anziehen des Verbindungselementes gegen die Innenseite des Profils nach radial innen in eine Einkerbung in einem dicken, nicht radial deformierbaren Formrand verdrängt wird, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Profil hergestellt wird. Das bekannte Verbindungselement hat sich bewährt, eignet sich jedoch nicht zur Ver- wendung von mindestens eine äußere Schicht und eine Metallschaumschicht, beispielsweise eine Aluminiumschaumschicht aufweisendem Leichtbau- Verbundmaterial. Wird nämlich das bekannte Verbindungselement gegen die äußere Schicht des Verbundmaterials gezogen, um Material der äußeren Schicht nach radial innen in die Formrandeinkerbung zu verdrängen, gibt die Metallschaumschicht auf-

BESTÄTIGUNGSKOPIE grund der notwendigen Zugkraftbelastung nach, und das Verbundmaterial wird ein- gedellt, d.h. unerwünscht in Zugrichtung deformiert, ohne dass (ausreichend) Material nach radial innen verdrängt wird, um eine sichere formschlüssige Verbindung zu gewährleisten.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zur Verwendung mit Verbundmaterial, insbesondere einem Metallschaum-Verbundmaterial, anzugeben. Darüber hinaus soll eine entsprechend verbesserte Verbindung zwischen einem derartigen Verbindungselement und einem eine Metallschaumschicht umfassenden Verbundmaterial sowie ein System zur Herstellung einer solchen Verbindung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindung angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verbindungselement dadurch ge- löst, dass auf der Anlageseite des Körpers mindestens zwei in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete, durch Beaufschlagen mit einer Radialkraftkomponente nach radial außen plastisch deformierbare Formschlussmittel zum Hintergreifen der äußeren Schicht des Verbundmaterials auf der von dem Körper des Verbindungselementes abgewandten Seite der äußeren Schicht vorgesehen sind. Hinsichtlich der Ver- bindung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 9, hinsichtlich des Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die zur Verdrängung von äußerem Schichtmaterial nach radial innen benötigte bzw. aufzuwendende Zugkraft bei bekannten Verbindungen dazu führen muss, dass sich das vergleichsweise weiche Verbundmaterial in unzulässiger Weise in Zugrichtung deformiert. In Abkehr des bekannten Verbindungskonzeptes schlägt die Erfindung zur Vermeidung der unzu- lässigen Deformation vor, nicht Material der äußeren Schicht zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung zu deformieren, sondern stattdessen in Richtung der Durchgangsöffnung vorstehende Formschlussmittel des Verbindungselementes, derart, dass die Formschlussmittel im Innern des Verbundmaterials die äußere Schicht des Verbundmaterials, die vorzugsweise eine höhere Festigkeit aufweist als eine innere, insbesondere als Metallschaumschicht ausgebildete Schicht des Verbundmaterials, hintergreifen, um somit Abschnitte der äußeren Schicht sandwichartig zwischen dem Körper des Verbindungselementes und den Formschlussmitteln aufzunehmen, wodurch ein sicherer Formschluss gewährleistet ist, der vorzugsweise eine drehfeste Fixierung des Verbindungselementes am Verbundmaterial sicherstellt. Anders ausgedrückt werden mittels einer Radialkraftkomponente nach radial außen plastisch deformierbare Formschlussmittel am Körper vorgesehen, mit dem Ziel, diese durch Kraftbeaufschlagung zur Herstellung eines Formschlusses nach außen, vorzugsweise in eine Weichmaterialschicht, insbesondere eine Metallschaumschicht des Ver- bundmaterials, hinein zu verformen. Das Vorsehen von nach außen deformierbaren Formschlussmitteln ermöglicht es, auf das im Stand der Technik zur Deformation von Schichtmaterial notwendige starke axiale Anziehen in Richtung des Verbundmaterials zu verzichten und stattdessen durch Axialkraftbeaufschlagung in Einbringungsrichtung die Formschlussmittel nach außen zu deformieren. Hierzu sollten an den Druckbeaufschlagungsmitteln, insbesondere an einer Druckhülse und/oder an den Formschlussmitteln, eine entsprechende, die Axialkraftbeaufschlagung in die notwendige Radialkraftkomponente umwandelnde Geometrie vorgesehen werden.

Das Verbindungselement muss so ausgebildet sein, dass es in Richtung seiner Längserstreckung durch eine Durchgangsöffnung im Verbundmaterial durchführbar ist, jedoch nach Drehen um 90° den Rand der Durchgangsöffnung an zwei Seiten überragt. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Körper des Verbindungselementes eine größere Längen- als Breitenerstreckung aufweist. Bevorzugt ist seine Längenerstreckung und/oder seine Breitenerstreckung größer als seine Dickenerstreckung, die in Richtung der Längserstreckung (Axialerstreckung) der Innengewindeöffnung orientiert ist. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Körper eine zumindest näherungsweise rechteckige Umfangskontur aufweist. Ganz besonders zweckmäßig ist es, wenn die Dickenerstreckung des Körpers deutlich geringer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnung im Verbundmaterial. Ganz besonders bevorzugt ist die Dickenerstreckung kleiner als der oder entspricht dem Radius, d.h. dem halben Durchmesser der, bevorzugt kreisförmig konturierten, Durchgangsöffnung. Besonders zweckmäßig erscheint es, wenn der Körper im Querschnitt zumindest näherungsweise halbkreisförmig konturiert ist.

Im Hinblick auf die Ausgestaltung der Formschlussmittel gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Diese können beispielsweise als Ringfortsatz ausgebildet sein, der die Anlagefläche des Körpers in Richtung seiner dicken Erstreckung, das heißt senkrecht zur Längs- und Breitenerstreckung überragt, wobei der Ringfortsatz mindestens zwei in Umfangsrichtung angeordnete Abschnitte aufweist, die durch Beaufschlagen mit einer Radialkraft nach radial außen umgebogen werden können, derart, dass sie die äußere Schicht des Verbundsmaterials hintergreifen. Dabei gibt es grundsätzlich zwei Alternativen zur Beabstandung dieser umbiegbaren Abschnitte. Gemäß einer ersten Alternative sind die Abschnitte voneinander beabstandet durch das Vorsehen von Freiflächen zwischen diesen und anders ausgedrückt wird der Ringfortsatz also gebildet von mehreren in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Abschnitten, die nach radial außen unbiegbar sind. Gemäß einer zweiten Alternative sind die Abschnitte vor dem Umbiegen einteilig miteinander ausgebildet und es ist sich zwischen mindestens zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Abschnitten ein Materialschwächungsbereich, beispielsweise durch das Vorsehen einer inneren-/und äußeren Einkerbung vorgesehen, der dafür Sorge trägt, dass die Abschnitte beim radialen Umbiegen an einer definierten Stelle bzw. an einem definierten Bereich aufreißen bzw. voneinander getrennt werden. Im Hinblick auf die Ausgestaltung der Formschlussmittel gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Diese können beispielsweise als, insbesondere eine hohlkreiszylindri- sche Hüllkontur aufweisender, Ringfortsatz ausgebildet sein, der die Anlagefläche (Anlageseite) des Körpers in Richtung seiner Dickenerstreckung, d.h. senkrecht zur Längs- und Breitenerstreckung überragt, wobei der Ringfortsatz mindestens zwei in Umfangsrichtung angeordnete Abschnitte aufweist, die durch Beaufschlagen mit einer Radialkraft nach radial außen umgebogen werden können, derart, dass sie die äußere Schicht des Verbundmaterials hintergreifen. Dabei gibt es grundsätzlich zwei Alternativen zur Beabstandung dieser umbiegbaren Abschnitte. Gemäß einer ersten Alternative sind die Abschnitte voneinander beabstandet durch das Vorsehen einer Freifläche, d.h. einer Aussparung, zwischen diesen. Anders ausgedrückt wird der Ringfortsatz also gebildet von mehreren in Umfangsrichtung voneinander über mindestens eine Aussparung beabstandeten Abschnitten, die nach radial außen umbiegbar sind. Zwischen mindestens zwei Abschnitten befindet sich also eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Aussparung. Gemäß einer zweiten Alternative sind die Abschnitte vor dem Umbiegen einteilig miteinander ausgebildet und es ist zwischen mindestens zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Abschnitten ein Materialschwächungsbereich, beispielsweise durch das Vorsehen einer inneren und/oder äußeren Einkerbung vorgesehen, der dafür Sorge trägt, dass die Ab- schnitte beim radialen Umbiegen an einer definierten Stelle bzw. in einem definierten Bereich (Sollbruchbereich) aufreißen bzw. voneinander getrennt werden.

Anstelle des Vorsehens eines umfangsgeschlossenen, Materialschwächungsbereiche aufweisenden, oder von in Umfangsrichtung über Aussparungen voneinander beabstandeten Abschnitten gebildeten, bevorzugt in einer Draufsicht kreisringförmig konturierten, Ringfortsatzes ist es möglich, mindestens einen, insbesondere in einer Draufsicht teilkreisförmig konturierten, d.h. eine teilkreiszylindrische Hüllkontur aufweisenden Teilringfortsatz vorzusehen, der sich in Umfangsrichtung erstreckt. Beispielsweise können zwei sich über zwischen einem Viertel oder einem Drittel und weniger als einer halben Umfangserstreckung erstreckende Teilringfortsätze vorgesehen werden, wobei mindestens einer der Teilringe aus mindestens zwei von in Umfangsrichtung angeordneten Abschnitten besteht, die, wie zuvor im Zusammenhang mit dem Ringfortsatz beschrieben, entweder in Umfangsrichtung durch eine Freifläche (Aussparung) voneinander beabstandet sind oder durch einen Material- Schwächungsbereich einteilig miteinander verbunden sind, wobei auch hier der Materialschwächungsbereich eine Sollbruchstelle zum definierten Aufreißen beim Radial- kraftbeaufschlagen bildet.

Durch das Vorsehen von mindestens zwei in Umfangsrichtung durch einen Material- Schwächungsbereich voneinander beabstandeten Abschnitten wird sichergestellt, dass die Formschlussmittel an mindestens einer Stelle, vorzugsweise an mindestens zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen aufreißen, wenn die Formschlussmittel mit einer Radialkraftkomponente beaufschlagt werden, so dass nach radial außen abkragende (Ring-)Segmente gebildet werden, die seitlich, d.h. in Richtung der ursprünglichen Axialerstreckung des Ringfortsatzes bzw. des Teilringfortsatzes Ab- riss- bzw. Aufrisskanten aufweisen. Eine derartige Ausgestaltung mit mindestens einem Materialschwächungsbereich in den Formschlussmitteln ist besonders bevorzugt, wenn das Verbindungselement, was in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen ist, als einstückiges Kaltfließpressteil ausgebildet ist. Ganz besonders bevorzugt wird der mindestens eine Materialschwächungsbereich durch das Vorsehen mindestens einer Kerbe realisiert. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen oder teilringförmigen, insbesondere teilkreisförmigen Formschlussmittel eine vergleichsweise geringe Dicken-, d.h. Radial- erstreckung aufweisen, um ein Aufreißen des Ringfortsatzes oder des Teilringfortsatzes bei Radialkraftbeaufschlagung im Materialschwächungsbereich zu ermöglichen.

Ganz besonders zweckmäßig ist es, wenn die Axialerstreckung, d. h. die Höhe der Formschlussmittel so gewählt ist, dass der ringförmige Fortsatz die zu hintergreifen- de äußere Schicht in Richtung der Axialerstreckung der Durchgangsöffnung um mindestens 1mm, vorzugsweise um mindestens 2mm oder 3mm, überragt, um somit nach dem Deformieren der Formschlussmittel, bei dem diese bevorzugt in mehrere Kreissegmente unterteilt werden, die äußere Schicht des Verbundmaterials ausreichend weit hintergreifen, insbesondere um somit eine drehfeste Verkrallung bzw. Anordnung des Verbindungselementes am Verbundmaterial sicherstellen zu können.

Um sicherzustellen, dass das Verbindungselement eine ausreichende Dickenerstreckung aufweist, um die notwendigen Kräfte aufnehmen zu können und gleichzeitig trotz einer ausreichenden Axialerstreckung bzw. Höhe des Ringfortsatzes oder des Teilringfortsatzes durch die, insbesondere kreisförmig konturierte Durchgangsöffnung hindurchgeschoben werden zu können, ist es bevorzugt, wenn das Verbindungselement, zumindest in einer die Innengewindeöffnung aufnehmenden oder benachbart zur Innengewindeöffnung lokalisierten, sich quer zur Längserstreckung des Verbindungselementes erstreckenden Schnittansicht eine Teilkreiskontur, vorzugsweise eine Halbkreiskontur aufweist. Weiter bevorzugt ist es, wenn das Verbindungselement, insbesondere aus Gründen der Materialersparnis im Bereich seiner in Längsrichtung orientierten Enden auf einer von der Anlage abgerundeten Oberseite abgeflacht ist, dass sich also die teilkreisförmige Querschnittskontur nicht bis zu den in Richtung der Längserstreckung des Verbindungselementes voneinander beabstan- deten Enden erstreckt.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsvariante des Verbindungselementes, bei welcher der doppelte (Außen-)Radius des Ringfortsatzes oder der doppelte Radius des Teilringfortsatzes (etwas) geringer ist, als die Breitenerstreckung des Verbindungselementes und dass gleichzeitig die sich senkrecht zur Flächenerstreckung der Anlageseite des Verbindungselementes orientierte Axialerstreckung der Formschlussmittel so gewählt ist, dass diese nach dem Umbiegen nach radial außen die Anlageseite und damit die Längskanten des Verbindungselementes in Richtung der Breitenerstreckung des Verbindungselementes überragen, um somit eine feste Verbindung mit dem Verbundmaterial durch Hintergreifen der äußeren Schicht sicherstellen zu können. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung mit Verbundmaterialien beschränkt - wesentlich ist, dass eine eine Durchgangsöffnung aufweisende Schicht, beispielsweise ein Metallblech vorgesehen wird, wobei das Verbindungselement durch die Durchgangsöffnung hindurchsteckbar und von der Rückseite durch Umbiegen der Formschlussmittel und damit Hintergreifen der Schicht festlegbar ist.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsvariante, bei der die Formschlussmittel eine Aufnahmeaussparung aufweisen, die vorzugsweise in Richtung der Längserstreckung des Verbindungselementes orientiert ist, um ein Umbiegen eines so genannten Durchführgelenkwerkzeuges, um beispielsweise 90° zu ermöglichen, um ein Durchführen des Verbindungselementes mit umgelegtem Durchführgelenkwerkzeug durch die Durchgangsöffnung, insbesondere im Verbundmaterial sicher zu stellen. Ganz besonders bevorzugt sind zwei ineinander fluchtende, vorzugsweise beide in Längsrichtung des Verbindungselementes orientierte Aussparungen in den Formschlussmitteln zu vorgenanntem Zweck vorgesehen.

Im Hinblick auf die konkrete Anordnung der, beispielsweise bolzenartigen oder als umfangsgeschlossener Ring ausgebildeten, Formschlussmittel gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So können diese beispielsweise unmittelbar radial innen an den oberen Rand der Innengewindeöffnung angrenzen oder mit Radialabstand zu diesem angeordnet sein. Bevorzugt ist es, wenn die Formschlussmittel, zumindest im Bereich ihres freien Endes, mit Radialabstand zum Umfangsrand der Innengewindeöffnung angeordnet sind, um auf diese Weise mit einem Druckmittel zur Erzeugung der Radialkraftkomponente in einen Bereich radial zwischen den Formschlussmitteln und dem Umfangsrand der Innengewindeöffnung zur Erzeugung der Radialkraftkomponente zur plastischen Deformierung der Formschlussmittel nach radial außen eingreifen zu können.

Wie eingangs bereits angedeutet, ist es bevorzugt, wenn die Formschlussmittel (zu- sätzlich oder alternativ die Druckmittel zur Erzeugung der Radialkraftkomponente) mit einer Geometrie, beispielsweise einer Anlaufschräge oder Rundung, versehen sind, die derart ausgebildet ist, dass eine Druckkraftbeaufschlagung in axialer Richtung in eine die Deformierung verursachende Radialkraftkomponente umgewandelt wird.

Besonders günstig im Hinblick auf minimierte Herstellungskosten ist es, wenn das Verbindungselement nicht als Gussteil, sondern als Kaltfließpressteil ausgebildet ist. Hierzu muss beachtet werden, dass die Formschlussmittel eine, im Kaltfließpressverfahren realisierbare Formgebung, insbesondere eine an mindestens einem Material- Schwächungsbereich aufbrechbare Ringform oder Teilringform, aufweisen.

Im Falle des Vorsehens von in Umfangsrichtung beabstandeter teilringförmiger Formschlussmittel ist es bevorzugt, wenn jedes Formschlussmittel maximal über ein Drittel oder ein Viertel der Umfangserstreckung der Innengewindeöffnung erstreckt.

Die Erfindung führt auch auf eine Verbindung aus einem wie zuvor beschrieben ausgebildeten Verbindungselement und einem eine äußere Schicht umfassenden Verbundmaterial, welches bevorzugt zusätzlich zu der mindestens einen äußeren Schicht eine innere Metallschaumschicht, insbesondere eine Aluminiumschicht auf- weist. Besonders bevorzugt ist ein Verbundmaterial, bei dem die Schaumschicht zwischen zwei äußeren, vorzugsweise als massive Metallschichten ausgebildeten Schichten aufgenommen ist. Die Verbindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Formschlussmittel des mittels seiner Anlageseite an einer äußeren Schicht anliegenden Verbindungselementes in eine Durchgangsöffnung, durch die das Verbindungs- element zuvor hindurchgeführt wurde, eingreifen und im Vergleich zu einem ursprünglichen, nicht deformierten Zustand nach radial außen derart plastisch verformt sind, dass sie die äußere Schicht des Verbundmaterials hintergreifen. Die Formschlussmittel sind also zunächst, d.h. vor der Deformierung, derart angeordnet, dass sie innerhalb eines gedachten Kreises angeordnet sind, dessen Durchmesser geringer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnung im Verbundmaterial.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsvariante der Verbindung, bei der die Formschlussmittel radial nach außen in eine Metallschaumschicht, insbesondere eine Aluminiumschaumschicht des Verbundmaterials eingreifend angeordnet sind, vorzugsweise derart, dass diese Metallschaum verdrängen, um von hinten, d.h. von der Innenseite des Verbundmaterials her, an der äußeren Schicht oder einer zur äußeren Schicht benachbarten Schicht anliegen zu können. Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement drehfest am Verbundmaterial festgelegt.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Verbindung über mehrere Formschlussmittel (deformierte Ringsegmente) sichergestellt wird, die ganz besonders bevorzugt aus einem ursprünglichen ringförmigen Formschlussmittel resultieren, welches durch Aufbringen der Radialkraftkomponente an mehreren in Um- fangsrichtung beabstandeten Stellen aufgebrochen ist, so dass an den einzelnen, resultierenden Formschlussmitteln in Umfangsrichtung orientierte Abrisskanten gebildet sind. Grundsätzlich können zur Realisierung definierter Aufrissstellen an den ringförmigen Formschlussmitteln mindestens zwei in Umfangsrichtung beabstandete Materialschwächungsbereiche vorgesehen sein. Ganz besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Radialerstreckung, d.h. die Dickenerstreckung der ringförmigen Formschlussmittel über den Umfang nicht variiert.

Die Erfindung führt auch auf ein System zum Herstellen einer wie zuvor beschrieben ausgebildeten Verbindung. Kern des Systems ist ein Werkzeug, ein sogenanntes Durchführgelenkwerkzeug, zum Durchführen des Verbindungselementes durch eine Durchgangsöffnung in dem, vorzugsweise eine Metallschaumschicht umfassenden, Verbundmaterial. Das Durchführgelenkwerkzeug zeichnet sich, wie der Name bereits sagt, durch mindestens ein, vorzugsweise ausschließlich ein, Gelenk aus, welches es ermöglicht, das in Richtung seiner Längserstreckung durch die Durchgangsöff- nung hindurchgeführte Verbindungselement auf der in Einführrichtung liegenden Seite, insbesondere der Rückseite, des Verbundmaterials zu verschwenken, vorzugsweise um 90°, so dass die Formschlusselemente in Richtung Durchgangsöffnung orientiert werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Durchführgelenk, vorzugsweise axial verstellbare, Mittel, insbesondere Druckmittel, zum Deformieren der Formschlussmittel aufweist. Besonders bevorzugt sind die Mittel als Druckhülse ausgebildet, die axial entlang eines Einführabschnittes des Durchführgelenkwerkzeugs verstellbar ange- ordnet ist, um so in Einführrichtung gegen die Formschlussmittel gedrückt werden zu können, um diese in radialer Richtung nach außen zu deformieren. Mit Vorteil kann der Einführabschnitt des Werkzeugs gleichzeitig mit Zug beansprucht werden.

Bevorzugt ist das Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum aufweisende Ver- bundmaterial Teil des wie zuvor beschrieben ausgebildeten Systems.

Im Hinblick auf die konkrete Ausbildung des Durchführgelenkwerkzeugs gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Im einfachsten Fall handelt es sich um ein flexibles, insbesondere stabförmiges, ganz besonders bevorzugt federelastisches, an seinem freien Ende ein Außengewinde tragendes Element, das es ermöglicht, das Verbindungselement in Richtung seiner Längserstreckung durch die Durchgangsöffnung im Verbundmaterial hindurch zu stecken und zu verschwenken, vorzugsweise durch ein Zurückfedern des Durchführgelenkwerkzeugs. Bei einer alternativen Ausführungsform kann zwischen Außengewindeabschnitt und Einführ- bzw. Handhabungsab- schnitt ein Schwenkgelenk, umfassend eine Schwenkachse vorgesehen werden.

Weiterhin führt die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer wie zuvor beschrieben ausgebildeten Verbindung zwischen Verbindungselement und dem eine Durchgangsöffnung aufweisenden Verbundmaterial. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst das Verbindungselement von einer Vorderseite des Verbundmaterials durch die Durchgangsöffnung auf eine Rückseite des Verbundmaterials geführt wird, insbesondere unter Zuhilfenahme eines Durchführgelenkwerkzeugs. Bevorzugt ist die Längserstreckung des Körpers des Verbindungselementes beim Durchführen in Einführrichtung orientiert, d.h. die Formschlussmittel weisen beim Durchführvorgang in Richtung einer inneren Umfangswand der Durchgangsöffnung. Nach dem Durchführen, also bei auf der Rückseite befindlichem Verbindungselement, wird dieses geschwenkt, insbesondere um 90°, so dass die Formschlussmittel und die Anlageseite in Richtung Verbundmaterial orientiert werden, woraufhin das Verbindungselement gegen die äußere Schicht des Verbundmaterials gezogen wird, insbesondere mittels des Durchführgelenkwerkzeugs, vorzugsweise derart, dass zum einen keine axiale Deformation, d.h. Eindellung des Verbundmaterials, resultiert und vorzugsweise derart, dass die Formschlussmittel in die Durchgangsöff- nung hineinragen. Daraufhin werden die Formschlussmittel nach radial außen plas- tisch deformiert, derart, dass diese die äußere Schicht hintergreifen, wobei zum Deformieren vorzugsweise eine entlang eines Einführabschnittes des Durchführgelenkwerkzeugs verstellbare Druckhülse eingesetzt wird. Diese ist bevorzugt mit einem Konusrand versehen, um die Axialkraft in eine Radialkraftkomponente umzuwandeln. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.

Diese zeigen in:

Fig. 1 : eine Verbindung, bestehend aus einem Aluminiumschaum- Verbundmaterial und einem Verbindungselement,

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselementes,

Fig. 3a

und 3b: zwei unterschiedliche, zum Teil geschnittene Ansichten eines alternativen

Verbindungselementes, Fig. 4: ein System, umfassend ein Durchführgelenkwerkzeug und ein Verbindungselement, Fig. 5a

bis 5c: unterschiedliche Zustandsansichten beim Herstellen einer in Fig. 1 gezeigten Verbindung, Fig. 6: eine alternative Ausführungsform eines Verbindungselementes mit ringförmigen Formschlussmitteln,

Fig. 7: ein Verbindungselement mit radial deformierten Formschlussmitteln, Fig. 8: eine mögliche alternative Ausführungsform eines Durchführgelenkwerkzeugs,

eine alternative Ausführungsform eines Verbindungselementes mit zwei Teilringabschnitte aufweisenden Formschlussmitteln, bei welchem Abschnitte der Formschlussmittel voneinander über Aussparungen beabstandet sind,

Fig. 10a

bis 10c eine alternative Ausführungsform des Verbindungselementes, die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß den Fig. 9a bis 9c entspricht, mit dem Unterschied, dass die Abschnitte der Formschlussmittel einteilig ausgebildet und über Materialschwächungsbereiche miteinander verbunden sind, und

Fig. 11 eine Distanzhülse zur Stabilisierung der Verbindung aus Verbundmaterial und Verbindungselement.

In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt eine Verbindung 1 aus einem dreischichtigen Verbundmaterial 2 (Leichtbaumaterial) und einem Verbindungselement 3, umfassend einen plattenartigen Körper 4. Das Verbindungselement 3 ist als Kaltfließpressteil ausgebildet. Zu- erkennen ist, dass das Verbundmaterial 2 mit einer Durchgangsöffnung 5 mit einem Durchmesser D versehen ist. Das Verbundmaterial 2 umfasst zwei parallele, äußere Schichten 6 aus einem massiven, metallischen Material, insbesondere Aluminium, und eine mittlere Metallschaumschicht 7, hier eine Aluminiumschaum- schicht.

Zu erkennen ist, dass der Körper 4 des Verbindungselementes 3 mit einer flachen Anlageseite 8 von außen an der rückwärtigen äußeren Schicht 6 anliegt. Eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Innengewindeöffnung 9 mit dem Durchmesser d, der kleiner ist als der Durchmesser D, ist konzentrisch zu einer Längsmittelachse der Durchgangsöffnung 5 im Verbundmaterial 2 angeordnet. Das Verbindungselement 3 ragt axial mit mehreren randseitig der Innengewindeöffnung 9 angeordneten, fortsatzartigen Formschlussmitteln 10 von der Rückseite des Verbundmaterials 2 in das Verbundmaterial 2, genauer die Durchgangsöffnung 5, hinein und überragt dabei die hintere, äußere massive Schicht 6 in axialer Richtung. Die Formschlussmittel 10 sind gegenüber einem ursprünglichen Zustand nach radial außen deformiert, so dass sie die hintere äußere Schicht 6 des Verbundmaterials 2 in radialer Richtung nach außen hintergreifen und somit in die Metallschaumschicht 7 hineinragen. Anders ausgedrückt nehmen die Formschlussmittel 10 und der Körper 4 die äußere Schicht 6 sandwichartig, klemmend zwischen sich auf, so dass das Verbindungselement 3 sicher am Verbundmaterial 2 gehalten ist. Von der Vorderseite her kann nun durch die Durchgangsöffnung 5 ein Außengewindeelement geführt und mit dem Innengewinde der Innengewindeöffnung 9 im Körper 4 des Verbindungselementes 3 verschraubt werden. Auf diese Weise ist es möglich, Gegenstände sicher an einem Metallschaum umfassenden Verbundmaterial 2 festzulegen. Das Verbindungselement 3 kann auch dazu dienen, zwei Verbundmaterialplatten aneinander zu fixieren.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsvariante eines Verbindungselementes 3. Zu erkennen ist die flache Anlagefläche 8 (Ablageseite), in die die Innengewindeöffnung 9 eingebracht ist. Diese ist umgeben von den Formschlussmitteln 10 zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Verbindung. Die Formschlussmittel 10 sind als umfangsge- schlossener Ringfortsatz ausgebildet und erstrecken sich fortsatzartig im Wesentlichen senkrecht zur Flächenerstreckung der Anlagefläche 8 und können durch Radi- alkraftbeaufschlagung nach radial außen zum Hintergreifen der äußeren Schicht 6 des Verbundmaterials 3 deformiert werden. Hierzu umfassen die Formschlussmittel 10 mehrere, in dem Beispiel vier, Abschnitte 19, die bei dem Beispiel einteilig ausgebildet sind bzw. die über Materialschwächungsbereiche 20 miteinander verbunden sind. Die Materialschwächungsbereiche 20 bilden Sollbruchstellen und sind bei- spielsweise gebildet von in radialer Richtung eingebrachten Einkerbungen, die beispielsweise von einem Press- oder Stanzvorgang herrühren. An den Materialschwächungsbereichen reißt der Ringfortsatz bei Radialkraftbeaufschlagung definiert auf, so dass die Abschnitte 19 voneinander getrennte Ringsegmente bilden, die in radialer Richtung die äußere Schicht 6 im Innern des Verbundmaterials 2 hintergreifen.

Wesentlich ist, dass eine Längenerstreckung I des Verbindungselementes 3 größer ist als der Durchmesser D einer Durchgangsöffnung 5 gemäß Fig. 1 . Wesentlich ist auch, dass die Breitenerstreckung b des Körpers 4 kleiner ist als der Durchmesser D.

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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Dickenerstreckung d, nur einen Bruchteil der Breitenerstreckung b. Zu erkennen ist auch, dass die Formschlussmittel 10 mit geringem Abstand zu den Längskanten des Verbindungselementes 3 angeordnet sind.

Fig. 3a und 3b zeigen in unterschiedlichen Ansichten ein Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes 3. Zu erkennen ist die Anlagefläche 8 mit sich ausgehend von dieser in den Körper 4 hinein erstreckender Innengewindeöffnung 9. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Körper 4 im Querschnitt näherungsweise halbkreisförmig konturiert. Insbesondere in Fig. 3a ist die im Wesentlichen hohlzylindrische Kontur der ringsatzförmigen Formschlussmittel 10 zu erken- nen. Diese bestehen aus einer Anzahl, von in dem gezeigten Ausführungsbeispiel fünf, Abschnitten 19 gleich großer Umfangserstreckung, wobei jeweils zwei in Um- fangsrichtung nebeneinander angeordnete Abschnitte 19 über einen Materialschwächungsbereich 20 voneinander beabstandet bzw. über diesen miteinander verbunden sind, der eine Sollbruchstelle bildet. Die Materialschwächungsbereiche 20 sind gebildet durch sich in Richtung der Hocherstreckung der Formschlussmittel 10, d.h. in Richtung der Dickenerstreckung des Verbindungselementes erstreckende Kerben, die durch Beaufschlagen der zunächst hohlzylindrischen Formschlussmittel 10 mit einer radialen Kerbkraft hergestellt sind. Fig. 4 zeigt ein System 1 1 zum Herstellen einer in Fig. 1 gezeigten Verbindung. Das System umfasst ein Verbindungselement 3 sowie ein Durchführgelenkwerkzeug 12 zum Durchführen des Verbindungselementes 3 in Richtung seiner Längserstreckung durch eine Durchgangsöffnung 5 in eine Einbringrichtung und zum Verschwenken des Verbindungselementes 3 nach dem Durchführen um 90°. Ferner umfasst das Durchführgelenkwerkzeug 12 eine Druckhülse 13, die axial entlang des Durchführgelenkwerkzeuges 12 verschiebbar ist, um die Formschlussmittel 10 bei an der äußeren Schicht 6 mit der Anlageseite 8 anliegendem Verbindungselement 3 die Formschlussmittel 10 durch Beaufschlagen mit einer Axialkraft nach radial außen defor- mieren zu können. Zur Erzeugung der Radialkraft ist die Druckhülse 13 im vorderen Endbereich mit einer Konusfläche 14 versehen, die mit einer Anlaufschräge (Gegen- konusfläche) 15 jedes Formschlussmittels 10 zusammenwirkt. Hierzu wird die Druckhülse 13 in Einbringrichtung verstellt. Aus Fig. 4 ergibt sich ein bevorzugter Aufbau des Durchführgelenkwerkzeuges 12. Zu erkennen ist ein vorderer Außengewindeabschnitt 16, der über ein Schwenkgelenk 17 mit einem hinteren Einführabschnitt 18 verbunden ist. Die Dimensionen sind so gewählt, dass das Verbindungselement 3 bei im Gegensatz zu der Darstellung gemäß Fig. 4 um 90° verschwenktem Einführabschnitt 18 zusammen mit dem Ein- führabschnitt 18 durch die Durchgangsöffnung 5 hindurchpasst.

Bevorzugt wird auf den Einführabschnitt 18, wenn die Druckhülse 13 in axialer Richtung in Richtung Verbindungselement 3 druckbeaufschlagt wird, ein Zug beaufschlagt, damit während der Deformierung der Formschlussmittel 10 der Körper 4 in Anlage an der äußeren Schicht 6 bleibt.

Fig. 5a bis 5c zeigen unterschiedliche Schritte bei der Herstellung einer beispielhaft in Fig. 1 dargestellten Verbindung 1. Zu erkennen ist einen Metallschaumkern aufweisendes Verbundmaterial mit Durchgangsöffnung 5. Der Einführabschnitt 18 des Durchführgelenkwerkzeugs 12 ist um 90° verschwenkt und in Richtung der Längserstreckung I des Körpers 4 des Verbindungselementes 3 orientiert. Die gemeinsame Dickenerstreckung der Verbindung aus verschwenktem Einführabschnitt 18 bzw. Durchführgelenkwerkzeug 12 und Verbindungselement 3 ist kleiner gewählt als der Durchmesser D der Durchgangsöffnung 5. Zu erkennen ist, dass das Verbindungs- element 3 in Richtung seiner Längserstreckung I durch die Durchgangsöffnung 5 hindurchgeführt wird und, wie sich aus Fig. 5b ergibt, auf der Rückseite des Verbundmaterials 2 um 90° verschwenkt wird, in die in Fig. 5c gezeigte Endlage, in der die Formschlussmittel parallel zur Längsmittelachse L der Durchgangsöffnung 5 ori- entiert sind und in die Durchgangsöffnung 5 durch Ziehen am Einführabschnitt 18 hineingezogen werden. In einem nächsten, nicht dargestellten Schritt wird auf den Einführabschnitt 18 eine Hülse aufgeschoben oder eine bereits darauf befindliche, nicht dargestellte Hülse in Richtung Verbindungselement 3 bewegt, so dass die Druckhülse 13 die Formschlussmittel 10 zur Herstellung der in Fig. 1 schematisch gezeigten Verbindung 1 nach radial außen plastisch deformiert.

Fig. 6 offenbart eine alternative Ausführungsvariante eines Verbindungselementes, wobei die dargestellte Ansicht den in Längsrichtung geschnittenen Körper 4 zeigt. Zu erkennen ist, dass die Formschlussmittel 10 als umfangsgeschlossener Ringfortsatz ausgebildet sind, wobei sich die Radial- bzw. Dickenerstreckung des Rings mit zunehmendem Abstand zur Innengewindeöffnung 9 verjüngt. Der Außendurchmesser der ringförmigen (hier hohlkreiszylinderförmigen) Formschlussmittel 10 ändert sich über den Umfang nicht. Die Formschlussmittel 10 sind konzentrisch zu einer Längsmittelachse der Innengewindeöffnung angeordnet und derart ausgebildet, dass diese bei Radialkraftbeaufschlagung an mindestens zwei beabstandeten Stellen aufreißen, so dass sich das in Fig. 7 in einer Draufsicht dargestellte Bild ergibt. Aus den ursprünglich kreisrund konturierten Formschlussmitteln ist durch Aufbrechen an Materialschwächungsbereichen eine Vielzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten, zumindest Außen voneinander beabstandeten, nach radial außen de- formierten Segmenten 21 (zuvor Abschnitte 19) geworden, die jeweils zwei in Umfangsrichtung beabstandete Abrisskanten 22 aufweisen, an denen die Segmente 21 zuvor als Abschnitte 19, die ringfortsatzförmigen Formschlussmittel 10 bildend über die Materialschwächungsbereiche (Sollbruchbereiche), einstückig miteinander verbunden waren. Mit dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Verbindungselement 3 kann analog die in Fig. 1 gezeigte Verbindung realisiert werden. Bei dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Kaltfließpressteil aus Stahl.

Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Durchführgelenkwerkzeugs 12 mit einem endseitigen Außengewindeabschnitt 16 und einem Einführabschnitt 18 (Handhabungsabschnitt). Der Außengewindeabschnitt 16 ist zwischen der in Volllinien dargestellten Position und der gestrichelt dargestellten Position, also um 90° durch Verbiegen reversibel verstellbar, um das Verbindungselement analog zu den Fig. 5a bis 5c durch eine Durchgangsöffnung in einem Verbundmaterial hindurchfüh- ren und hinter der Durchgangsöffnung um 90° verschwenken zu können.

In den Fig. 9a bis 9d sind unterschiedliche, teilweise geschnittene Ansichten und Detailansichten des in Fig. 9e in einer dreidimensionalen Seitenansicht gezeigten Verbindungselementes 3 dargestellt. In den Fig. 9a bis 9e (als auch in den später noch zu erläuternden Fig. 10a bis 10c) sind bevorzugte Abmessungen angegeben, die den Schutzumfang der Erfindung jedoch nicht beschränken sollen, d.h. es können auch alternative Abmessungen gewählt werden. Jedoch sollen die Abmessungen und insbesondere sich daraus ergebende Abmessungsverhältnisse als wesentlich offenbart gelten, derart, dass die Abmessungen und insbesondere sich aus mindestens zwei der Abmessungen ergebende Abmessungsverhältnisse beanspruchbar sein sollen.

Wie sich aus Fig. 9a ergibt, umfasst der (massive) Körper 4 des als Kaltfließpressteil hergestellten Verbindungselementes 3 eine teilkreisförmige, hier kreisförmige Kontur und zwar in einer mittig durch die Innengewindeöffnung 9 verlaufenden Quer- schnittsansicht. Von der Anlageseite 8 her ragen Formschlussmittel 10 in Richtung der Dickenerstreckung auf, wobei die Formschlussmittel 10 mit Randabstand zu den die Anlageseite 8 begrenzenden Längskanten 23 angeordnet sind. Die in Richtung der Dickenerstreckung des Körpers 4 orientierte Axialerstreckung der Formschlussmittel 10 ist so gewählt, dass diese nach dem Umbiegen nach radial außen die Längskanten 23 überragen um eine (z.B. äußere) Schicht, insbesondere eines Verbundmaterials, oder alternativ eines einfachen Bleches zu hintergreifen.

Wie sich insbesondere aus Fig. 9e oder einer Draufsicht gemäß Fig. 9c ergibt, umfassen die Formschlussmittel 10 zwei symmetrisch ausgebildete und angeordnete in einer Draufsicht teilkreisförmige Teilringfortsätze 24, jeweils gebildet von drei in Um- fangsrichtung voneinander beabstandeten, ebenfalls in Draufsicht teilkreisförmigen Abschnitten 19, die entgegen den vorstehenden Ausführungsbeispielen nicht über Materialschwächungsbereiche, sondern über Aussparungen 25 voneinander beabstandet sind. In dem konkreten Ausführungsbeispiel umfassen beide teilkreis- förmige Teilringfortsätze 24 zwei derartig Aussparungen 25, deren Umfangserstreckung geringer ist als die der benachbarten Abschnitte 19, welche durch Radialkraftbeaufschlagung in radialer Richtung nach außen umlegbar sind, um ein äußeres Blech eines Verbundmaterials zu hintergreifen bzw. um Längskanten 23 (zumindest teilweise) zu überragen. Selbstverständlich kann das in den Fig. 9a bis 9e gezeigte Ausführungsbeispiel auch derart realisiert werden, dass anstelle der Aussparungen 25 Materialschwächungsbereiche vorgesehen sind, so dass die teilkreisförmigen Teilringfortsätze 24 aufreißen und Abrisskanten gebildet werden. Zu derartigen Abrisskanten kommt es bei dem in den Fig. 9a bis 9e dargestellten Ausführungsbeispiel nicht.

Aus Fig. 9d ist zu erkennen, dass die Aussparungen 25 nicht bis an die Anlageseite 8 (Anlagefläche) reichen, sondern etwas oberhalb dieser, in dem konkreten Ausführungsbeispiel 0,5mm über dieser enden. Die Höhenerstreckung der Abschnitte 19 oberhalb des in Fig. 9d gekennzeichneten Ringes 26 mit einer Höhenerstreckung von 0,5mm beträgt 2,5mm.

Aus einer Zusammenschau der Fig. 9c und 9d ergibt sich, dass sich die teilkreisförmige Konturierung der von der Anlageseite 8 abgewandten Umfangsseite des Kör- pers nicht bis zu den axialen, in Richtung der Längserstreckung beabstandeten Enden erstreckt, sondern lediglich in unmittelbar zur Innengewindeöffnung 9 beabstandeten Bereichen. In dazu benachbarten Endbereichen ist der Körper 4 mit jeweils einer Abflachung 27 versehen, die mit einer zur Anlageseite 8 parallelen Ebene E einen Winkel a, von beispielsweise, wie in Fig. 9b gezeigt, 25° einschließt.

Interessant ist auch das Merkmal, das als eigenständig offenbart gelten soll, dass die Innengewindeöffnung 9, wie sich aus Fig. 9b ergibt, in einen Konusabschnitt 28 ausmündet, der sich in Richtung der Formschlussmittel 10 öffnet. Dieser Konusabschnitt 28 dient als Anschlag für eine Druckhülse 13 eines Durchführgelenkwerkzeu- ges 12.

Ein weiteres interessantes Merkmal des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 9a bis 9e ergibt sich aus einer Zusammenschau der Fig. 9a, 9c und 9e. Zu erkennen sind zwei einander gegenüberliegende, in Richtung der Längserstreckung des Verbin- dungselementes 3 orientierte Aufnahmeaussparungen 29 zur Aufnahme des, vorzugsweise um 90° umgelenkten Stababschnittes 18 eines Durchführgelenkwerkzeuges, um die Höhen- bzw. Dickenerstreckung der Kombination aus im Verbindungselement 3 festgelegten Durchführgelenkwerkzeug 12 und Verbindungselement 3 zu minimieren. Zu erkennen ist, dass die Umfangserstreckung der Aufnahmeaussparungen 29, von denen grundsätzlich auch nur eine einzige vorgesehen werden kann, größer ist als die Umfangserstreckung der Aussparungen 25 zum voneinander Beabstanden der Abschnitte 19. Die Aufnahmeaussparungen 29 beabstanden die beiden teilkreisförmigen Teilringfortsätze 24.

Das in den Fig. 9a bis 9e gezeigte Ausführungsbeispiel kann auch derart abgewandelt werden, dass auf die Aufnahmeaussparungen 29 verzichtet wird und dadurch nicht zwei (oder auch alternativ mehr) teilkreisförmige Teilringfortsätze 24 vorgesehen sind, sondern ein Ringfortsatz, der mehrere über Aussparungen beabstandete Abschnitte 19 aufweist.

In den Fig. 10a bis 10c ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes 3 gezeigt, was im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9a bis 9e entspricht, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen wird. Im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten wird auf die Fig. 9a bis 9e mit zugehöriger Figurenbeschreibung verwiesen. Der einzige Unterschied in den Ausführungsbeispielen besteht darin, dass anstelle der Aussparungen 25 zur Beabstandung der Abschnitte 19 als äußere Kerben ausgebildete Materialschwächungsbereiche 20 vorgesehen sind, an denen die Teilringfortsätze, d.h. die Formschlussmittel 10 per Beaufschlagen mit einer Radialkraftkomponente aufreißen.

Fig. 11 zeigt eine Distanzhülse 30, die eine Durchmesserreduzierung 31 aufweist. Die Durchmesserreduzierung 31 ist notwendig, damit sich die in eine Durchgangsöff- nung im Verbundmaterial nach dem Festlegen des Verbindungselementes 3 einzuführende Distanzhülse mit ihrer vorderen Stirnseite 32 abstützen kann am Verbindungselement 3 in einem Bereich radial zwischen der Innengewindeöffnung 9 des Verbindungselementes 3 und den Formschlussmitteln 10, welche in einen Bereich oberhalb einer Ringschulter 33 der Distanzhülse 30 in radialer Richtung nach außen umgebogen sind. Bevorzugt ist der vordere, durchmesserreduzierte Abstand so bemessen bzw. weist eine derartige Radialerstreckung auf, dass sich die Distanzhülse 30 lediglich über die ringförmige Stirnseite 32 am Verbindungselement 3 abstützt und nicht über die Ringschulter 33. Der Durchmesser des Axialbereichs mit dem größe- ren Außendurchmesser entspricht bevorzugt dem Innendurchmesser durch Durchgangsöffnung abzüglich eines (vorzugsweise geringen) Spiels.

Bezugszeichenliste

1 Verbindung

2 Verbundmaterial

3 Verbindungselement

4 Körper

5 Durchgangsöffnung

6 äußere Schicht (en)

7 Metallschaumschicht 8 Anlageseite

9 Innengewindeöffnung

10 Formschlussmittel

11 System

12 Durchführgelenkwerkzeug 13 Druckhülse

14 Konusfläche

15 Anlaufschräge

16 Außengewindeabschnitt

17 Schwenkgelenk

18 Stababschnitt

19 Abschnitte

20 Materialschwächungsbereich

21 Segmente

22 Abrisskanten

23 Längskante

24 Teilringfortsätze

25 Aussparungen

26 Ring

27 Abflachung

28 Konusabschnitt

29 Aufnahmeaussparung

30 Distanzhülse

31 Durchmesserreduzierung 32 Stirnseite

33 Ringschulter b Breitenerstreckung E Ebene