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Title:
METHOD FOR JOINING JOINT PARTS TO HOLLOW PROFILES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/053872
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for joining at least one joint part (3), which is provided with a through opening (4), to a hollow profile. The joint part (3), with a through opening thereof, is slid onto the hollow profile as far as a joint point (3) and the hollow profile (1) is expanded, at least at the joint point (2). In order to improve the service life of the connection between the joint part (3) and the hollow profile (1), an adhesive is placed between an inner side (6) of the joint part (3) and an outer side (5) of the hollow profile prior to expansion, said adhesive adhering to the inner side (6) and outer side (5) in the region of the joint point (2).

Inventors:
EIPPER KONRAD (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/013792
Publication Date:
June 16, 2005
Filing Date:
December 03, 2004
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
EIPPER KONRAD (DE)
International Classes:
B21D26/033; B21D39/04; (IPC1-7): B21D39/04; B21D26/02
Foreign References:
JPH115125A1999-01-12
EP1318292A22003-06-11
EP1293270A22003-03-19
DE10221880A12003-11-27
US6361633B12002-03-26
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 04 30 April 1999 (1999-04-30)
Attorney, Agent or Firm:
Bogert, Valentin (Intellectual Property Management IPM - C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Fugen wenigstens eines mit einer Durch gangsöffnung (4) versehenen Fügeteils (3) auf einem Hohl profil (1), bei dem das Fugeteil (3) mit seiner Durchgangsöffnung (4) bis zu einer Fügestelle (2) auf das Hohlprofil (1) aufgeschoben wird, bei dem das Hohlprofil (1) zumindest an der Fügestelle (2) aufgeweitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufweiten zwischen einer Innenseite (6) des Fügeteils (3) und einer Außenseite (5) des Hohlpro fils (1) ein Klebstoff (11) so angeordnet wird, dass der Klebstoff (11) nach dem Aufweiten im Bereich der Fügestelle (2) an der Innenseite (6) und an der Au Renseite (5) haftet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (11) so angeordnet wird, dass er das Hohlprofil (1) in Umfangsrichtung ringförmig geschlossen umschließt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (11) in einer Vertiefung (12) angeord net wird, die vor dem Aufweiten an der Innenseite (6) o der an der Außenseite (5) ausgebildet ist und die nach dem Aufweiten im wesentlichen egalisiert ist.
4. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (11) in Form eines Festkörpers an der Innenseite (6) oder an der Außenseite (5) vor dem Auf schieben des Fugeteils (3) auf das Hohlprofil (1) ange ordnet wird.
5. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (1) auch unmittelbar benachbart zum Fugeteil (3) aufgeweitet wird, derart, dass das Hohlprofil (1) nach dem Aufweiten zumindest an einer Seite des Fuge teils (3) eine seitlich am Fügeteil (3) anliegende Stufe (13) aufweist.
6. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (1) mittels Innenhochdruck zumindest an der Fügestelle (2) aufgeweitet wird.
7. Hohlprofil mit daran angefugtem Fugeteil (3), wobei das Fugeteil (3) mit einer Durchgangsöffnung (4) bis zu einer Fügestelle (2) auf das Hohlprofil (1) auf geschoben ist, wobei das Hohlprofil (1) zumindest an der Fügestelle (2) aufgeweitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Innenseite (6) des Fügeteils (3) und einer Außenseite (5) des Hohlprofils (1) ein Klebstoff (11) angeordnet ist, der an der Innenseite (6) und an der Außenseite (5) haftet.
8. Hohlprofil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (1) unmittelbar benachbart zum Fuge teil (1) aufgeweitet ist, derart, dass es mit einer Stufe (13) seitlich am Fugeteil (1) anliegt.
9. Hohlprofil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fugeteil (3) einen Befestigungsabschnitt (7) aufweist, mit dem ein Verbund (8) aus Fugeteil (3) und Hohlprofil (1) an einem anderen Bauteil befestigbar ist.
Description:
Verfahren zum Fugen von Fügeteilen auf Hohlprofilen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fugen wenigstens eines mit einer Durchgangsöffnung versehenen Fuge- teils auf einem Hohlprofil, mit den Merkmalen des Oberbeg- riffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach dem Verfahren hergestellten Hohlkörper gemäß dem Ober- begriff des Anspruchs 7.

Aus der DE 199 57 508 Cl ist eine Vorrichtung zum Fugen von Fugeteilen auf Hohlprofilen mittels fluidischen Innenhoch- drucks bekannt. Diese Vorrichtung führt ein Fugeverfahren durch, bei dem das Fugeteil mit einer Durchgangsöffnung bis zu einer Fügestelle auf das Hohlprofil aufgeschoben wird und bei dem das Hohlprofil mittels fluidischem Innenhochdruck an der Fügestelle partiell aufgeweitet wird. Durch die Aufwei- tung des Hohlprofils wird zwischen einer dem Hohlprofil zuge- wandten Innenseite des Fügeteils und einer dem Fügeteil zuge- wandten Außenseite des Hohlprofils eine Presspassung erzeugt, welche durch Reibschluß das Fügeteil am Hohlprofil fixiert.

Das auf diese Weise hergestellte Hohlprofil tragt somit das darauf aufgeschobene Fugeteil, das durch die Aufweitung des Hohlprofils fixiert ist.

Bei bestimmten Materialkonfigurationen und/oder Materialober- flachen, sowie bei bestimmten Belastungen, wie z. B. Vibratio- nen und großen Temperaturschwankungen, kann es dazu kommen, dass die Presspassung zwischen Fugeteil und Hohlkörper keine ausreichende Dauerfestigkeit aufweist. Des Weiteren kann es- je nach Materialkombination und/oder Umwelteinflüssen-zur Korrosion im Bereich der Fügestelle kommen, was ebenfalls die Dauerfestigkeit der Verbindung beeinträchtigen kann.

Aus der DE 101 58 731 Al ist ein Verbindungselement fur Hohl- profile bekannt, das aus Stahlblech besteht und zwei An- schluBsteckverbindungen fur aus Stahlblech bestehende Hohl- profile aufweist. Die in die AnschluBsteckverbindungen einge- steckten Enden der Hohlprofile können durch Kleben oder Löten oder auch durch Schweißen mit dem Verbindungselement fest verbunden werden.

Die vorliegende Erfindung beschaftigt sich mit dem Problem, fur ein Verfahren bzw. fur einen mit einem Fugeteil versehe- nen Hohlkörper der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine erhöhte Dau- erfestigkeit besitzt.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstande der unabhängigen Anspruche gelost. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhangigen Anspruche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedan- ken, im Bereich der Fügestelle einen Klebestoff anzubringen, derart, dass der Klebstoff sowohl an der Innenseite des Fuge- teils als auch an der Außenseite des Hohlprofils haftet.

Durch diese Bauweise kann die Fixierung zwischen Fugeteil und Hohlkörper verstarkt werden, da zum Reibschluß des Presssit- zes zusatzlich ein Kraftschluß aufgrund der Bindungswirkung des Klebstoffs hinzukommt. Des Weiteren kann der Klebstoff Lücken, die im Presssitz durch Geometrieunterschiede entste- hen konnen, ausgleichen und so die Bindung zwischen Fugeteil und Hohlkörper verbessern. Gleichzeitig kann durch den einge- brachten Klebstoff die Fügestelle mehr oder weniger versie- gelt werden, was ein Eindringen von Schmutz in die Fugestel- le, also zwischen Fugeteil und Hohlkorper, behindert. Dadurch kann im Bereich der Fügestelle ein gewisser Korrosionsschutz mit Hilfe des Klebstoffs erzielt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann der Klebstoff in einer Vertiefung angeordnet werden, die vor dem Aufweiten des Hohlkörpers entweder an der Innenseite des Fu- geteils oder an der Außenseite des Hohlkörpers vorhanden oder ausgebildet ist, wobei diese Vertiefung beim Aufweiten durch die Verformung des Hohlkörpers bzw. des Fugeteils mehr und mehr zuruckgeht, so dass sie nach dem Aufweiten ganz oder teilweise egalisiert ist. Das heißt, nach dem Aufweiten lie- gen Innenseite und Außenseite flächig aneinander und die Ver- tiefung ist durch Umformung mehr oder weniger geglättet oder eingeebnet oder ausgeglichen; jedenfalls ist die Vertiefung nach dem Aufweiten nicht oder fast nicht mehr vorhanden.

Hierdurch wird gleichzeitig bewirkt, das der Klebstoff beim Egalisieren der Vertiefung aus dieser ausgetrieben wird und sich im Bereich der Fügestelle ausbreitet. Diese Vorgehens- weise hat unter anderem den Vorteil, dass der Klebstoff vor dem Aufschieben des Fugeteils auf den Hohlkörper in die Ver- tiefung eingebracht werden kann, was den Ablauf des Verfah- rens vereinfacht. Des Weiteren wird durch die Vertiefung die Positionierung des Klebstoff vorgegeben, wodurch sich fur die Ausbreitung des Klebstoffs beim Aufweiten des Hohlkörpers ei- ne bessere Reproduzierbarkeit ergibt. Folglich kann durch diese Maßnahme die Prozesssicherheit des Fügeverfahrens er- hoht werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je- weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi- nationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Be- schreibung naher erlautert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch, Fig. 1 einen stark vereinfachten Längsschnitt durch ein Hohlprofil im Bereich einer Fügestelle vor dem Auf- weiten, Fig. 2 eine Schnittansicht wie in Fig. 1, jedoch nach dem Aufweiten, Fig. 3 eine Schnittansicht wie in Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausfuhrungsform, Fig. 4 eine Schnittansicht wie Fig. 2, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform.

Entsprechend Fig. 1 besitzt ein Hohlprofil 1 entlang seiner axialen Längsrichtung zumindest eine Fügestelle 2, die hier durch eine geschweifte Klammer gekennzeichnet ist. An dieser Fügestelle 2 soll am Hohlprofil 1 ein Fugeteil 3 befestigt werden. Das Fugeteil 3 ist zu diesem Zweck mit einer Durch- gangsöffnung 4 ausgestattet, die so dimensioniert ist, dass das Fügeteil 3 mit seiner Durchgangsöffnung 4 auf das Hohl- profil 1 aufschiebbar ist. In der Regel besteht somit bei ei- nem in Fig. 1 gezeigten Ausgangszustand ein Radialspiel zwi- schen einer Außenseite 5 des Hohlprofils 1 und einer Innen- seite 6 des Fugeteils 3.

Beim Hohlprofil 1 handelt es sich beispielsweise um einen Trager in einer Tragrahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs, der innerhalb dieser Tragrahmenstruktur mit anderen Komponenten dieser Tragrahmenstruktur fest verbunden werden muss. Um die Einbindung des Hohlprofils 1 in die Tragrahmenstruktur zu vereinfachen, wird nun zumindest das eine Fugeteil 3 am Hohl- profil 1 befestigt. Dieses Fugeteil 3 kann besonders einfach so gestaltet werden, dass dadurch die Einbindung des Hohlpro- fils 1 in die genannte Tragrahmenstruktur vereinfacht ist.

Beispielsweise kann das Fügeteil 3 gemäß Fig. 4 mit einem Be- festigungsabschnitt 7 ausgestattet sein, mit dessen Hilfe ein aus Hohlkörper 1 und daran gefügtem Fügeteil 3 gebildeten Verband 8 an einem anderen Bauteil, insbesondere der Tragrah- menstruktur befestigt werden kann. Beispielsweise ist der Be- festigungsabschnitt 7 hier als Flansch ausgestaltet, der be- reits mit Durchgangsöffnungen 9 versehen sein kann, die z. B. eine Verschraubung mit einem anderen Bauteil ermöglichen.

Alternativ konnte das Fugeteil 3 selbst einen Bestandteil der Tragrahmenstruktur bilden.

Das Fugen, also das Festlegen des Fugeteils 3 am Hohlprofil 1 wird durch Aufweitung des Hohlprofils 1 zumindest im Bereich der Fügestelle 2 erreicht. Diese Aufweitung wird vorzugsweise mittels eines im Inneren 10 des Hohlprofils 1 erzeugten In- nenhochdrucks bewirkt, sogenannte Innenhoch-Umformung. Der Innenhochdruck wird zweckmäßig hydraulisch erzeugt. Hierzu wird das Hohlprofil 1 an eine hier nicht gezeigte Druckerzeu- gungseinrichtung angeschlossen, die im Inneren 10 des Hohl- profils 1 den erforderlichen Umformhochdruck generiert. Fur eine partielle Aufweitung des Hohlprofils 1 gezielt an der jeweiligen Fügestelle 2 kann eine spezielle Lanze zur Anwen- dung kommen, die es ermöglicht, den Innenhochdruck nur im Be- reich der Fügestelle 2 zu erzeugen, wahrend die dazu benach- barten Abschnitte des Hohlprofils 1 vom Innenhochdruck ent- koppelt sind. Eine Vorrichtung zum partiellen Aufweiten des Hohlprofils 1 ist beispielsweise in der eingangs genannten DE 199 57 508 Cl naher erlautert, deren Offenbarungsgehalt hier- mit durch ausdruckliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegen- den Erfindung hinzugefügt wird.

Das erfindungsgemäße Fügeverfahren arbeitet wie folgt: Gemäß Fig. 1 wird das Fugeteil 3 mit seiner Durchgangsöffnung 4 auf das Hohlprofil 1 aufgeschoben, und zwar bis zur Fu- gestelle 2. Vor dem Aufweitvorgang wird zwischen der Innen- seite 6 und der Außenseite 5 ein Klebstoff 11 angeordnet.

Vorzugsweise erstreckt sich der Klebstoff 11 in Umfangsrich- tung des Hohlprofils 1 ringförmig, so dass er das Hohlprofil 1 im wesentlichen geschlossen umschließt.

Bei der hier gezeigten, besonderen Ausführungsform ist an der Innenseite 6 des Fügeteils 3 eine Vertiefung 12 ausgebildet, die zur Aufnahme des Klebstoffs 11 dient. Die Vertiefung 12 erstreckt sich hier ebenfalls ringförmig geschlossen in Um- fangsrichtung. Die Vertiefung 12 ist im Ausgangszustand gemäß Fig. 1 im entsprechend hergestellten Fugeteil 3 vorhanden, also vor dem Aufweiten des Hohlprofils 1. Die Vertiefung 12 ermöglicht es, den Klebstoff 11 vor dem Aufschieben des Fuge- teils 3 auf das Hohlprofil 1 in der Vertiefung 12 anzuordnen, so dass das Fügeteil 3 bereits mit in der Vertiefung 12 ange- ordnetem Klebstoff 11 auf das Hohlprofil 1 aufgeschoben wer- den kann. Dies vereinfacht den Prozeßablauf, da die Fügeteile 1 vorab bereits mit dem Klebstoff 11 präpariert werden kon- nen.

Obwohl die Vertiefung 12 bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform an der Innenseite 6 des Fugeteils 3 ausgebil- det ist, kann die Vertiefung 12 bei einer anderen Ausfuh- rungsform auch an der Außenseite 5 des Hohlprofils 1 ausge- bildet sein. Des Weiteren ist es grundsätzlich möglich, mehr als eine Vertiefung 12 vorzusehen und mit Klebstoff 11 auszu- statten.

Der Klebstoff 11 kann grundsätzlich in Form einer Klebstoff- raupe aufgebracht bzw. in die Vertiefung 12 eingebracht wer- den. Zweckmäßig kann auch eine Ausgestaltung sein, bei wel- cher der Klebstoff 11 in Form eines Festkörpers bereitge- stellt wird, der besonders einfach in die Vertiefung 12 ein- gebracht werden kann. Ein Festkorper-Klebstoff 11 lasst sich besonders einfach handhaben. Insbesondere kann ein Festkor- per-Klebstoff 11 so gestaltet sein, dass er in seinem Fest- körper-Ausgangszustand im wesentlichen nicht haftet, was die Handhabung zusatzlich vereinfacht.

Nach dem Aufschieben des Fügeteils 3 auf das Hohlprofil 1 und nach dem Positionieren des Fugeteils 3 in der vorgesehenen Fügestelle 2 sowie nach dem Anordnen des Klebstoffs 11 zwi- schen Innenseite 6 und Außenseite 5, also hier in der Vertie- fung 12, was zweckmäRig bereits vor dem Aufschieben des Fuge- teils 3 auf den Hohlkörper 1 erfolgt, kann nun der Hohlkörper 1, z. B. mittels Innenhochdruck, zumindest im Bereich der Fu- gestelle 2 aufgeweitet werden. Durch das Aufweiten des Hohl- profils 1 zumindest im Bereich der Fügestelle 2 wird die Au- Renseite 5 mit der Innenseite 6 verpresst. Gleichzeitig wird dadurch der dazwischen angeordnete Klebstoff 11 innerhalb der Fugezone 2 zwischen Innenseite 6 und Außenseite 5 verpresst, wodurch er sich weitgehend in der gesamten Fügezone 2 aus- breitet und in der Folge sowohl die Innenseite 6 als auch die Außenseite 5 möglichst großflächig benetzt. Der Klebstoff 11 kann anschließend an der Innenseite 6 und an der Außenseite 5 haften.

Bei einem aushärtbarem Klebstoff erfolgt die Haftung erst nach dem Abbinden des Klebstoffs 11, was mit einer mehr oder weniger großen zeitlichen Verzögerung nach dem Aufweitvorgang erfolgt. Bestimmte Klebstoffe 11, vorzugsweise als Festkörper ausgebildete Klebstoffe 11, sind so konfiguriert, dass ihr Abbindungsvorgang durch Druck und/oder Temperatur initiiert werden muss, wobei der einmal initiierte Abbindungsvorgang dann bis zum vollstandigen Abbinden des Klebstoffs 11 selbst- standig ablauft. Vorzugsweise können nun die Verfahrenspara- meter fur den Fügevorgang auf derartige Klebstoffe 11 so ab- gestimmt werden, dass beim Aufweiten des Hohlprofils 1 im Klebstoff 11 Temperaturen und/oder Drucke erzeugt werden kon- nen, welche den Abbindungsvorgang initiieren. Auf diese Weise können zusätzliche Verfahrensschritte eingespart werden, die ansonsten nach dem Aufweiten zur Initiierung des Abbindungs- vorgangs durchgeführt werden mussten.

Entsprechend Fig. 2 kann das Hohlprofil 1 auch beiderseits der Fügestelle 2 aufgeweitet werden, so dass sich im Bereich der Fügestelle 2 kein Querschnittssprung ergibt. Alternativ kann-wie bereits erläutert-die Aufweitung des Hohlprofils 1 auch gezielt partiell nur im Bereich der Fügestelle 2 durchgeführt werden.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 erfolgt die Auf- weitung des Hohlprofils 1 so, dass sich unmittelbar benach- bart zum Fügeteil 3 eine zusätzliche bzw. weitergehende Auf- weitung des Hohlprofils 1 ergibt. Auf diese Weise kann das Hohlprofil 1 zumindest an einer Seite des Fuge teils 3 mit ei- ner Stufe 13 versehen werden, die nach dem Aufweitvorgang seitlich am Fügeteil 3 zur Anlage kommt. Auf diese Weise er- gibt sich fur die Langspositionierung des Fuge teils 3 am Hohlprofil 1 außerdem eine formschlüssige Sicherung. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist an jeder Seite des Fuge- teils 3 eine derartige Stufe 13 ausgebildet. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei der nur an einer Seite des Fuge- teils 3 eine solche Stufe 13 vorgesehen ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist das Hohlprofil 1 nur in einem relativ kleinen Abschnitt, der an das Fügeteil 3 an- grenzt, zusätzlich aufgeweitet, um die jeweilige Stufe 13 auszubilden. Das Hohlprofil 1 wird auf diese Weise mit einer Art Ringwulst versehen, die mit der Stufe 13 das Fugeteil 3 zumindest in einer Längsrichtung axial fixiert.

Im Unterschied dazu erfolgt die Aufweitung bei der Variante gemäß Fig. 4 so, dass das Hohlprofil 1 über einen größeren, an das Fügeteil 3 angrenzenden Längsabschnitt soweit aufge- weitet wird, dass die Auenquerschnittsflache des Hohlprofils 1 zur Ausbildung der Stufe 13 größer ist als die Innenquer- schnittsflache des Fügeteils 3 in dessen Durchgangsöffnung 4.

Auf diese Weise wird fur das Fügeteil 3 gewissermaßen eine vertiefte Aufnahme geschaffen, welche das Fugeteil 3 axial fixiert.

Wie den Fig. 2 bis 4 entnehmbar ist, wird durch die Aufwei- tung des Hohlprofils 1 im Bereich der Fügestelle 2 bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform auch das Fugeteil 3 deformiert, und zwar derart, dass die darin ausgebildete Vertiefung 12 egalisiert wird. Hierdurch wird in der gesamten Fügestelle 2 eine möglichst großflächige Anlage der Innensei- te 6 an der Außenseite 5 erzielt. Die Menge des eingebrachten Klebstoffs 11 ist zweckmäßig so dimensioniert, dass sich der Klebstoff 11 möglichst in der gesamten Fügestelle 2 ausbrei- ten kann, ohne jedoch einen unerwünscht hohen Ausfluss an den Längsenden des Fugeteils 3 aus der Durchgangsöffnung 4 zu er- zeugen.