DE102012022876A1

DE102012022876A1 - Verstärkungselement zur Verstärkung eines Hohlprofils sowie Hohlprofil mit einem solchen Verstärkungselement

Info

Publication number: DE102012022876A1
Application number: DE201210022876
Authority: DE
Inventors: Tobias Urban; Martin Brauer; Arjan Strating; Tobias Braun; Klaus-Dieter Carle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-11-23
Also published as: DE102012022876B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement (1) zur Verstärkung eines aus Längs- und Seitenflächen (10a, 10b) gebildeten Hohlprofils (10), wobei das Verstärkungselement (1) einen Bolzenabschnitt (1a) und einen Kopfabschnitt (1b) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Bolzenabschnitt (1a) wenigstens ein Paar von axial versetzten und hinsichtlich des Bolzenabschnittes (1a) gegenüberliegenden, abstehenden Armabschnitten (3, 4) aufweist, die endseitig jeweils eine Anlagefläche (3a, 4a) aufweisen, und der Bolzenabschnitt (1a) mit den Armabschnitten (3, 4) ausgebildet ist zum Einführen in das Hohlprofilinnere über eine auf einer Seitenfläche (10a) des Hohlprofils (10) angeordnete Einführöffnung (11), derart dass bei Anliegen des Kopfabschnittes (1b) auf dieser Seitenfläche (10a) durch eine Drehbewegung in eine Montageposition die endseitigen Anlageflächen der Armabschnitte (3, 4) in Anlage mit den Innenflächen der Längsflächen (10a) des Hohlprofils (10) bringbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Hohlprofil mit einem erfindungsgemäßen Verstärkungselement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement zur Verstärkung eines Hohlprofils gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Hohlprofil mit einem erfindungsgemäßen Verstärkungselement.
Im Fahrzeugbau werden zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie u. a. Längs- und Querträger eingesetzt, die miteinander verbunden werden müssen und im Hinblick auf eine ausreichende Fahrzeugsicherheit bei Unfällen, wie bspw. bei Frontal- oder Seitencrashs eine ausreichende Steifigkeit aufweisen müssen. Hierzu werden auch in die Träger eingebundene Verstärkungselemente verwendet, die in der Regel auch zur Anbindung von weiteren Bauteilen, wie bspw. Hilfsrahmen dienen.
So zeigt 10 bspw. eine Anordnung zur Verstärkung und Versteifung eines als Mehrkammerhohlprofil mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildeten Längsträgers 10 einer Fahrzeugkarosserie. Dieses beispielhafte Mehrkammerhohlprofil setzt sich aus zwei parallelen Längsflächen 10a sowie zwei parallelen Seitenflächen 10b zusammen, wobei zur Bildung von zwei rechteckförmigen Kammern eine Zwischenfläche 10c vorgesehen ist. Die beiden Seitenflächen 10b des Längsträgers 10 werden über Hülsen 20 mit jeweils einem Schaftabschnitt 20a und einem Hülsenkopf 20b verbunden, wobei der Hülsenkopf 20b an einer Seitenfläche 10b anliegt und das Schaftende des Schaftabschnittes 20a die gegenüberliegende Seitenfläche 10b durchstößt. Diese Hülsen 20 werden mit dem Längsträger 10 verschweißt und bilden jeweils am Hülsenkopf 20b und dem Schaftende Anbindungspunkte für weitere Bauteile.
Eine solche Anordnung gemäß 10 weist ein geringes Gewicht auf und ist kostengünstig herstellbar. Jedoch führt eine Ankopplung von weiteren Bauteilen an der Hülse 20 zu hohen Belastungen der Verbindungsstellen zwischen den Seitenflächen 10b und der Hülse 20. Nachteilig ist hieran ferner, dass die Seitenflächen 10a des Längsträgers 10 nicht an die Hülse 20 angebunden werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Verstärkungselement zur Verstärkung eines Hohlprofils der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem alle das Hohlprofil bildenden Längs- und Seitenflächen an das Verstärkungselement angebunden werden und mit geringem Gewicht kostengünstig herstellbar sein soll. Außerdem soll ein solches Gestaltungselement zum Anbinden weiterer Bauteile geeignet sein. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Hohlprofil mit einem erfindungsgemäßen Verstärkungselementes anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verstärkungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Eine solches Verstärkungselement zur Verstärkung eines aus Längs- und Seitenflächen gebildeten Hohlprofils, bei dem das Verstärkungselement einen Bolzenabschnitt und einen Kopfabschnitt aufweist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass

– der Bolzenabschnitt wenigstens ein Paar von axial versetzten und diametral gegenüberliegenden, radial abstehenden Armabschnitten aufweist, die endseitig jeweils eine Anlagefläche aufweisen, und
– der Bolzenabschnitt mit den Armabschnitten ausgebildet ist zum Einführen in das Hohlprofilinnere über eine auf einer Seitenfläche des Hohlprofils angeordnete Einführöffnung, derart dass bei Anliegen des Kopfabschnittes auf dieser Seitenfläche durch eine Drehbewegung in eine Montageposition die endseitigen Anlageflächen der Armabschnitte in Anlage mit den Innenflächen der Längsflächen des Hohlprofils bringbar sind.

Bei einem solchen Verstärkungselement wird erreicht, dass die beiden Längsflächen des Hohlprofils an das Verstärkungselement mechanisch gekoppelt werden und damit auch an die Seitenfläche gekoppelt ist, durch welche das Verstärkungselement in das Hohlprofilinnere geführt wird. Die Ankopplung der Längsflächen an das Verstärkungselement erfolgt ohne weiteres Bauteil und ohne dass an diesen Längsflächen konstruktive Änderungen erforderlich wären, die den Kräfteverlauf in einem solchen Hohlprofil stören könnten.
Das erfindungsgemäße Verstärkungselement bietet ferner den Vorteil, dass bei Verwendung des Hohlprofils, beispielsweise für eine Fahrzeugkarosserie, dieses Verstärkungselement auch in einem späteren Montageschritt eingesetzt werden kann.
Schließlich ist auch die Montage eines solchen erfindungsgemäßen Verstärkungselementes einfach durchzuführen, da zum Einführen des Verstärkungselementes in das Hohlprofilinnere lediglich eine translatorische Bewegung und anschließend eine rotatorische Bewegung in seine Montageposition erforderlich sind.
In Ausgestaltung der Erfindung weist der Bolzenabschnitt eine Länge auf, bei der dessen Stirnfläche in der Montageposition an der Innenfläche derjenigen Seitenfläche anliegt, die der die Einführöffnung aufweisenden Seitenfläche gegenüberliegt. Damit wird auch die vierte Hohlprofilfläche an das erfindungsgemäße Verstärkungselement angekoppelt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn zur Verstärkung eines mittels einer Zwischenfläche gebildeten Mehrkammhohlprofils der Bolzenabschnitt ein weiteres Paar von axial versetzten und gegenüberliegenden, radial abstehenden Armabschnitten aufweist, wobei die Armabschnitte der beiden Armabschnittspaare jeweils wechselseitig axial gegenüberliegend angeordnet sind, und der Bolzenabschnitt ausgebildet ist zum Einführen von dessen endseitigen Armabschnitte in eine weitere Einführöffnung der Zwischenfläche des Hohlkammerhohlprofils.
Mit dieser Ausführung eines Verstärkungselementes mit zwei Armabschnittspaaren mit jeweils zwei Anlageflächen liegen jeweils zwei axial diametral gegenüberliegende Anlageflächen in einer Kammer des Hohlprofils, so dass damit eine hohe Kopplungswirkung zwischen den beiden Längsflächen des Hohlprofils und dem Verstärkungselement erreicht wird.
Weiterhin sind in einer Ausgestaltung der Erfindung die gegenüberliegenden Armabschnitte bezüglich der radial verlaufenden Symmetrieachse des Bolzenabschnittes versetzt und punksymmetrisch zueinander angeordnet. Damit wird verhindert, dass das Eindrehen des Verstärkungselementes in seine Montageposition durch die Anlageflächen behindert wird.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Armabschnitte mit der zugehörigen endseitigen Anlagefläche in einer Radialschnittebene jeweils L-förmig ausgebildet, wobei die Anlageflächen eines Armabschnittspaares oder der Armabschnittspaare bezüglich des Bolzenabschnittes gleichsinnig orientiert sind. Dies hat den Vorteil, dass die Anlageflächen mit großen dimensionierten Flächen ausgebildet werden können, ohne dass dadurch das Eindrehen des Verstärkungselementes in seine Montageposition behindert wird.
Besonders vorteilhaft ist es weiterbildungsgemäß, wenn die Armabschnitte jeweils als Armplatten ausgebildet sind, deren Plattenebenen jeweils in axialer Richtung des Bolzenabschnittes orientiert sind. Vorzugsweise können dabei die Armabschnitte bezüglich des Bolzenabschnittes radial gegenüberliegend an dem Bolzenabschnitt angeordnet werden. Dies führt zu einer wesentlich verbesserten Abstützwirkung zwischen den Seitenflächen des Hohlprofils und dem Verstärkungselement.
Ferner ist es vorteilhaft bei der Ausbildung der Armabschnitte als Armplatten, wenn die Armplatten der beiden Armabschnittspaare jeweils über einen Verbindungsabschnitt im Bereich des Bolzenabschnittes verbunden sind. Damit können bei Einsatz eines solchen Verstärkungselementes in einem Mehrkammerhohlprofil die jeweiligen Armplatten über die Einführungsöffnung für den Bolzenabschnitt in der Zwischenfläche des Hohlprofils verbunden werden, um damit eine erhöhte Stabilität zu erzielen.
Zur weiteren Verbesserung der Steifigkeit des Verstärkungselementes sind weiterbildungsgemäß die Armplatten mit der zugehörigen Anlagefläche mittels Versteifungsrippen versteift.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kopfabschnitt als Flachkopf plattenförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei der Kopfabschnitt mit einer Kontur ausgebildet, bei welcher die Einführöffnung in der Seitenfläche des Hohlprofils in der Montageposition des Verstärkungselementes vollständig abgedeckt wird. Damit ist sichergestellt, dass bei einer kraftschlüssigen Verbindung des Kopfabschnittes mit der Seitenfläche die durch die Einführöffnung erfolgte Querschnittsverminderung beseitigt wird.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass der Kopfabschnitt mit einer in Bezug auf die Kontur der Einführöffnung untermaßigen Kontur ausgebildet ist, derart dass in der Montageposition des Verstärkungselementes der Kopfabschnitt zumindest teilweise von der Einführöffnung aufgenommen wird. Damit wird ein Toleranzausgleich in allen Richtungen, insbesondere in axialer Richtung des Verstärkungselementes erreicht, da dann sichergestellt ist, dass der Bolzenabschnitt in der Montageposition in die Einführöffnung „fallen” kann, bis die Stirnfläche des Bolzenabschnittes an der Innenseite der gegenüberliegenden Seitenfläche anschlägt. In Abhängigkeit der Toleranzen zwischen dem Verstärkungselement und dem Hohlprofil kann in diesem Montagezustand der Kopfabschnitt teilweise oder vollständig von der Einführöffnung aufgenommen werden.
Weiterhin ist es gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Bolzenabschnittsende des Bolzenabschnittes mit einem sich konusförmig erweiternden Konusabschnitt ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise wird damit die Anlagefläche an die Seitenfläche vergrößert und daher auch die Kraftabstützung verbessert.
Die Kraftabstützung kann ferner dadurch verbessert werden, wenn zum kraftschlüssigen Verbinden der Anlageflächen mit den Längsflächen des Hohlprofils die Anlageflächen mit Schraubverbindungsmitteln ausgebildet sind. Damit können beispielsweise mittels einer Fließlochschraube die Seitenflächen des Hohlprofils mit den Anlageflächen des Verstärkungselementes verbunden werden.
Schließlich ist in vorteilhafter Weise weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass die Anlageflächen und/oder der Kopfabschnitt und/oder das Bolzenabschnittsende als Anbindeflächen zur Anbindung weiterer Bauteile ausgebildet sind oder ist.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Hohlprofil mit den Merkmalen des Patentanspruches 15.
Ein solches Hohlprofil mit einem zu dessen Verstärkung vorgesehenen erfindungsgemäßen Verstärkungselement zeichnet sich dadurch aus, dass das zum Einführen des Bolzenabschnittes des Verstärkungselementes in das Hohlprofilinnere die Einführöffnung als Langloch ausgebildet ist, dessen Kontur der Kontur des Bolzenabschnittes im Bereich eines Armabschnittspaares in der Radialschnittebene des Bolzenabschnittes angepasst ist, wobei die Längsrichtung des Langloches gegenüber der Abstandsrichtung der Längsflächen des Hohlprofils einen das Einführen des Bolzenabschnittes in das Hohlprofilinnere ermöglichenden Winkel bildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieses erfindungsgemäßen Hohlprofils bilden in der Montageposition des Verstärkungselementes dessen Anlageflächen mit den Längsflächen eine Schweißverbindung. Vorzugsweise weisen hierzu die Längsflächen im Bereich der Anlageflächen Ausschnitte für eine Lochschweißung auf.
Schließlich ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass zur Bildung eines Mehrkammerhohlprofils das Hohlprofil mit einer Zwischenfläche ausgebildet ist, wobei die Zwischenfläche eine weitere Einführöffnung zum Einführen der endseitigen Armabschnitte des Bolzenabschnittes des Verstärkungselementes aufweist.
Schließlich können bei einem solchen erfindungsgemäßen Hohlprofil die Längsflächen des Hohlprofils im Bereich der Anlageflächen des Verstärkungselementes zur Anbindung von Bauteilen ausgebildet werden. Entsprechend können auch die Seitenfläche des Hohlprofils im Bereich des Kopfabschnittes und/oder im Bereich des Bolzenabschnittsendes des Verstärkungselementes zur Anbindung von Bauteilen ausgebildet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 schematische Schnittdarstellungen in Drauf-, Seiten- und Frontalansicht eines Hohlprofils mit einem Verstärkungselement gemäß der Erfindung,
2 schematische Schnittdarstellungen in Drauf-, Seiten- und Frontalansicht eines in einem Hohlprofil eingeführten Verstärkungselementes gemäß der Erfindung,
3 eine perspektivische und schematische Darstellung eines Verstärkungselementes gemäß der Erfindung,
4 eine perspektivische Darstellung eines Mehrkammerhohlprofils mit Einführöffnungen für ein Verstärkungselement gemäß 3,
5 eine perspektivische und schematische Darstellung eines Mehrkammerhohlprofils mit einem teilweise eingeführten Verstärkungselement gemäß 4,
6 eine perspektivische und schematische Darstellung eines Mehrkammerhohlprofils gemäß 5 mit einem vollständig eingeführten Verstärkungselement gemäß 4,
7 eine perspektivische und schematische Darstellung eines Mehrkammerhohlprofils gemäß 4 mit einem in die Montageposition verschwenkten Verstärkungselementes gemäß 4,
8 eine perspektivische und schematische Darstellung eines in seiner Montageposition in das Mehrkammerhohlprofil eingebrachten Verstärkungselementes gemäß des Schnittes A-A nach 7,
9 eine perspektivische und schematische Darstellung eines in seiner Montageposition in das Mehrkammerhohlprofil eingebrachten Verstärkungselementes gemäß des Schnittes B-B nach 7, und
10 Schnittdarstellungen eines als Längsträger ausgebildeten Mehrkammerhohlprofils mit zwei Hülsen gemäß Stand der Technik.
Die 1a, 1b und 1c zeigen ein in ein Hohlprofil 10 eingebautes Verstärkungselement 1, wobei das Hohlprofil 10 als Längsträger mit rechteckförmigem Querschnitt zwei parallelen Längsflächen 10a und zwei parallelen Seitenflächen 10b aufweist.
Das in dieses Hohlprofil 10 eingebaute Verstärkungselement 1 besteht aus einem Bolzenabschnitt 1a mit kreisförmigem Querschnitt und einem als Flachkopf mit rechteckförmiger Kontur ausgebildeten Kopfabschnitt 1b. An den Bolzenabschnitt 1a sind radial abstehende und axial hinsichtlich des Bolzenabschnittes 1a versetzte, plattenförmige Armabschnitte 3 und 4 mit rechteckförmigem Querschnitt angeformt. Der Bolzenabschnitt 1a kann auch eine andere Querschnittsform, bspw. einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen.
Im eingebauten Zustand liegt die Kopfunterseite des Kopfabschnittes 1b des Verstärkungselementes 1 auf der Oberfläche der Seitenfläche 10b des Hohlprofils 10 an, während gleichzeitig die Stirnfläche 1c des freien Endes des Bolzenabschnittes 1a an der Innenfläche der gegenüberliegenden Seitenfläche 10b und die endseitigen Stirnflächen der Armabschnitte 3 und 4 als Anlageflächen 3a und 4a an den Innenflächen der Längsflächen 10a anliegen.
Die Kontur des als plattenförmiger Flachkopf ausgeführten Kopfabschnittes 1b ist rechteckförmig und überdeckt bei Anliegen des Flachkopfes 1b auf der Oberfläche der Seitenfläche 10b sowohl in Längsrichtung des Hohlprofils 10 als auch in dessen Querrichtung die Einführöffnung 11 vollständig. Die Breite des Flachkopfes 1b entspricht dabei in Querrichtung des Hohlprofils 10 dessen Breite.
Wie insbesondere aus 1a ersichtlich ist, sind die beiden gegenüberliegenden Armabschnitte 3 und 4 nicht axial diametral gegenüberliegend an dem Bolzenabschnitt 1a angeformt, sondern sind in der Radialebene bezüglich des Bolzenabschnittes 1a gegenüber der Symmetrieachse S gegeneinander um einen Abstand a versetzt.
Die Verbindung des Verstärkungselementes 1 mit dem Hohlprofil 10 erfolgt zum einen über die Anbindungsflächen 3a und 4a, welche mittels Schraubverbindungsmitteln 7 mit den Längsflächen 10a verbunden werden, und zum anderen über eine Schweißverbindung 8 zwischen dem Kopfabschnitt 1b und der Seitenfläche 10b an gegenüberliegenden Randbereichen des Flachkopfes 1b in Form einer Schweißnaht.
Mit einem solchen Verstärkungselement 1 wird das Hohlprofil 10 verstärkt, da alle dessen Hohlprofilseiten miteinander durch dieses Verstärkungselement 1 mechanisch gekoppelt werden. Bei einem Krafteintrag in einer der Längsflächen 10a oder Seitenflächen 10b werden die Kräfte über dieses Verstärkungselement 1 auch in die anderen Flächen 10a und 10b eingeleitet.
Die Montage des Verstärkungselementes 1 in das Hohlprofil 10 erfolgt dadurch, dass dessen Bolzenabschnitt 1a über eine Einführöffnung 11 in der Seitenfläche 10b in das Innere des Hohlprofils 10 eingeführt wird, wie dies im Detail anhand der 2a, 2b und 2c im Folgenden erläutert wird.
Die Einführöffnung 11 weist eine langlochähnliche Kontur auf, die derjenigen Kontur entspricht, die dann entsteht, wenn in axialer Richtung der Bolzenabschnitt 1a zusammen mit den Armabschnitten 3 und 4 auf eine Fläche projiziert wird. Dabei ist diese Einführöffnung 11 in der Seitenfläche 10b derart orientiert, dass deren Längsachse A gegenüber der Richtung der Abstandslinie I der beiden Längsflächen 10a um einen Winkel α verschwenkt ist. Damit wird auch das Verstärkungselement 1 in dieser gegenüber seiner Einbauposition gemäß 1 verschwenkten Position in das Hohlprofil 10 mit einer translatorischen Bewegung eingeführt. In dieser Einführposition erstrecken sich auch die beiden Armabschnitte 3 und 4 in dieser gegenüber der Richtung der Abstandlinie I verschwenkten Richtung der Längsachse A, so dass die Anlageflächen 3a und 4a nicht an den Längsflächen 10a und 10b anliegen, wie dies aus den 2 ersichtlich ist.
Die Kontur des als plattenförmiger Flachkopf ausgeführten Kopfabschnittes 1b ist rechteckförmig, so dass dadurch bei Anliegen des Flachkopfes 1b auf der Seitenfläche 10b die Einführöffnung 11 in der Einführposition gemäß 2a größtenteils überdeckt wird. In dieser Einführposition des Verstärkungselementes 1 liegt auch die Stirnfläche 1c des Bolzenabschnittes 1a an der Innenfläche der gegenüberliegenden Seitenfläche 10b an. Ebenso kann anstelle der rechteckförmigen Kontur des Kopfabschnittes 1b auch eine andere geometrische Form gewählt werden, solange sichergestellt ist, dass in der Einführposition des Verstärkungselementes 1 gemäß den 2 der Kopfabschnitt 1b auf der Seitenfläche 10b aufliegen kann.
Aus dieser Einführposition gemäß den 2 wird das Verstärkungselement 1 entsprechend dem Richtungspfeil R mittels einer rotatorische Bewegung in seine Einbauposition gemäß den 1 verdreht und dort über die Anlageflächen 3a und 4a mit den Längswänden 10 mittels der Schraubverbindungsmittel 7 sowie über den Kopfabschnitt mit der Seitenfläche 10b mittels einer Schweißverbindung verbunden.
Im Vergleich zu dem eher schematisch dargestellten Verstärkungselement 1 gemäß den 1 und 2 zeigt 3 ein im Detail auskonstruiertes Verstärkungselement 1.
Dieses Verstärkungselement 1 besteht ebenso aus einem Bolzenabschnitt 1a und einem Kopfabschnitt 1b, wobei der Bolzenabschnitt 1a in einem sich konisch verbreiterten Konusabschnitt 1d mit einer endseitigen Stirnfläche 1c endet und der Kopfabschnitt 1b als Flachkopf mit einer im Wesentlichen ellipsenförmigen Kontur ausgebildet ist. Wie aus der 9 ersichtlich ist, kann der Bolzenabschnitt 1b hohl, also in der Form einer Hülse ausgebildet sein.
An den Bolzenabschnitt 1a sind zwei Armabschnittspaare 3 und 4 sowie 5 und 6 angeformt, wobei die Armabschnitte 3 und 4 bzw. 5 und 6 eines jeden Armabschnittspaares axial versetzt und gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei sind die Armabschnitte 3 und 4 bzw. 5 und 6 dieser beiden Armabschnittspaare wechselseitig diametral gegenüberliegend, d. h. die Armabschnitte 3 und 5 liegen benachbart zum Kopfabschnitt 1b diametral gegenüber und die Armabschnitte 4 und 6 liegen benachbart zum Konusabschnitt 1d ebenso diametral gegenüber.
Jeder dieser Armabschnitte 3 bis 6 besteht aus einer Armplatte 3b, 4b, 5b bzw. 6b, die jeweils in axialer Richtung des Bolzenabschnittes 1a an denselben angeformt sind und jeweils in einer abgewinkelten Anlagefläche 3a, 4a, 5a bzw. 6a enden, so dass sich gemäß 3 und der Schnittdarstellung nach 9 in einer Radialebene hinsichtlich des Bolzenabschnittes 1a ein L-förmiger Querschnitt ergibt. Dabei stellt der lange Schenkel dieser L-Form die Armplatte 3b, 4b, 5b bzw. 6b und der kurze Schenkel dieser L-Form die Anlagefläche 3a, 4a, 5a bzw. 6a dar, wobei sich die Anlageflächen 3a und 6a sowie die Anlageflächen 4a und 5a gleichsinnig orientiert sind. Schließliche sind auf beiden Seiten jeder Armplatte 3b, 4b, 5b bzw. 6b Versteifungsrippen 3c, 4c, 5c bzw. 6c angeformt.
Ferner sind die Armplatten in 3b und 6b sowie die gegenüberliegenden Armplatten 5b und 6b über einen Verbindungsabschnitt 2a bzw. 2b verbunden, wobei der Durchmesser in diesem Bereich so gewählt ist, dass das Verstärkungselement 1 nicht nur in ein Einkammerhohlprofil 10 gemäß den 1 und 2 montiert werden kann, sondern auch in ein Mehrkammerhohlprofil 10 mit einer eine weitere Einführöffnung 11a aufweisenden Zwischenfläche 10c, wie dies Zusammenhang mit den 4 bis 9 nachfolgend erläutert wird.
Ein solches Mehrkammerhohlprofil 10 gemäß den 4 bis 9 besteht aus zwei parallelen Längsflächen 10a sowie zwei parallelen Seitenflächen 10b, wobei zur Bildung von zwei Kammern mit jeweils rechteckförmigem Querschnitt die Zwischenfläche 10c vorgesehen ist.
Zur Montage des Verstärkungselementes 1 gemäß 3 in ein solches Mehrkammerhohlprofil 10 ist auf der oberen Seitenfläche 10b eine Einführöffnung 11 sowie in der Zwischenfläche 10c eine weitere Einführöffnung 11a eingebracht, so dass entsprechend den Darstellungen nach 5 und 6 der Bolzenabschnitt 1a des Verstärkungselementes 1 in das Innere des Mehrkammerhohlprofils 10 mittels einer translatorischen Bewegung eingeführt werden kann. Die Länge des Bolzenabschnittes 1a ist dabei so gewählt, dass in dieser Einführposition gemäß 6 gleichzeitig der Kopfabschnitt 1b auf der Seitenfläche 10b und die Stirnfläche 1c des Bolzenabschnittes 1a an der gegenüberliegenden Seitenfläche 10b anliegen.
Die Kontur der beiden Einführöffnungen 11 und 11a sind dabei an eine Kontur angepasst, die dadurch entsteht, dass der Bolzenabschnitt 1a des Verstärkungselementes 1 in axialer Richtung auf eine Fläche projiziert wird. Eine solche Kontur ist gemäß 4 ellipsenförmig, wobei deren einer Ellipse entsprechenden Hauptachse A gegenüber der Richtung der Abstandslinie I der beiden Längsflächen 10a um einen Winkel α verschwenkt ist.
Nachdem das Verstärkungselement 1 über die beiden Einführöffnungen 11 und 11a in seine Einführposition gemäß 6 eingeführt wurde, wird dieses Verstärkungselement 1 mittels einer rotatorischen Bewegung entsprechend des Richtungspfeils R in seine Montageposition gemäß den 7 bis 9 verschwenkt. 7 zeigt das Verstärkungselement 1 in seiner Montageposition, in der der als Flachkopf ausgebildete Kopfabschnitt 1b auf der Seitenfläche 10b aufliegt und gleichzeitig die beiden Armabschnittspaare 3 und 4 sowie 5 und 6 an den Innenflächen der Längsflächen 10a anliegen.
8 zeigt insbesondere, dass in dieser Montageposition die Anlageflächen 3a, 4a, 5a und 6a der beiden Armabschnittspaare 3 und 4 sowie 5 und 6 an den Innenflächen der Längsflächen 10a anliegen. Der Durchmesser im Bereich der beiden Verbindungsabschnitte 2a und 2b des Bolzenabschnittes 1a weist einen solchen Wert auf, bei dem das Verschwenken des Verstärkungselementes 1 in seine Montageposition durch die Zwischenfläche 10c nicht behindert wird.
Ferner ist im Unterschied zum Verstärkungselement 1 nach 7 der als Flachkopf ausgebildete Kopfabschnitt 1b mit einer in Bezug auf die Kontur der Einführöffnung 11 untermaßigen Kontur ausgebildet und hinsichtlich dessen ellipsenförmigen Kontur derart ausgerichtet, dass in der Montageposition des Verstärkungselementes 1 gemäß 8 der Kopfabschnitt 1b teilweise von der Einführöffnung 11 aufgenommen wird. Damit kann in der Montageposition das Verstärkungselement 1 so weit in das Hohlprofil 10 eingeführt werden, bis die Stirnfläche 1c des Bolzenabschnittes 1a an der Innenfläche der gegenüberliegenden Seitenfläche 10b anliegt und damit Toleranzen in axialer Richtung zwischen dem Verstärkungselement 1 und dem Hohlprofil 10 ausgeglichen werden können. Entsprechend dem Wert des Untermaßes zwischen der Einführöffnung 11 und der Kontur des Kopfabschnittes 1b ergibt sich auch senkrecht zur axialen Richtung des Verstärkungselementes 1 ein Toleranzausgleich zwischen dem Hohlprofil 10 und dem Verstärkungselement 10.
Die beiden Längsflächen 10a des Mehrkammerhohlprofils 10 weisen jeweils zwei Ausschnitte 12 auf, die als Längsschlitze im Bereich der Anlageflächen 3a, 4a, 5a und 6a der beiden Armabschnittspaare 3 und 4 sowie 5 und 6 in axialer Richtung des Bolzenabschnittes 1a verlaufen.
Zur Verbindung des Verstärkungselementes 1 mit dem Mehrkammerhohlprofil 10 wird zum einen der Kopfabschnitt 1b mit der Seitenfläche 10b mittels einer randseitigen und umlaufenden Schweißung verschweißt und zum anderen die Anlageflächen 3a, 4a, 5a und 6a über die Ausschnitte 12 mit den Längsflächen 10a ebenso mittels einer Schweißung verbunden.
Eine Verbindung der Anlageflächen 3a, 4a, 5a und 6a mit den Längsflächen 10a ist auch mittels einer Schraubverbindung möglich, so dass auf Ausschnitte 12 verzichtet werden kann.
An diesem Verstärkungselement 1 können über dessen Kopfabschnitt 1b, dem Konusabschnitt 1d sowie über die Anlageflächen 3a, 4a, 5a und 6a weitere Bauteile, wie bspw. Hilfsrahmen an das Mehrkammerhohlprofil als Längsträger einer Fahrzeugkarosserie angebunden werden.
Die Verstärkungselemente 1 gemäß den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 2 sowie nach den 3 bis 9 können als Schmiede-, als Guss-, als Kaltfließpress- oder als Strangpressprofil hergestellt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, solche Verstärkungselementes 1 auch mittels einer Schweißkonstruktion auszuführen.
Anstelle des in den 1, 2 und 4 bis 9 gezeigten Hohlprofils 10 mit rechteckförmigen Querschnitt und parallelen Längs- und Seitenflächen können auch Hohlprofile mit anderen Querschnittsformen und nichtparallelen Längs- und Seitenflächen eingesetzt werden, wobei in diesem Fall die Richtung der Anlageflächen 3a, 4a, 5a und 6a der Armabschnitte 3 und 4 bzw. 5 und 6 an die Längsflächen angepasst werden müssen.
Bezugszeichenliste

1: Verstärkungselement 1
1a: Bolzenabschnitt des Verstärkungselementes 1
1b: Kopfabschnitt des Verstärkungselementes 1
1c: Stirnfläche des Bolzenabschnittes 1a
1d: Konusabschnitt des Bolzenabschnittes 1a
2a: Verbindungsabschnitt
2b: Verbindungsabschnitt
3: Armabschnitt
3a: Anlagefläche des Armabschnittes 3
3b: Armplatte
3c: Versteifungsrippe
4: Armabschnitt
4a: Anlagefläche des Armabschnittes 4
4b: Armplatte
4c: Versteifungsrippe
5: Armabschnitt
5a: Anlagefläche des Armabschnittes 5
5b: Armplatte
5c: Versteifungsrippe
6: Armabschnitten
6a: Anlagefläche des Armabschnittes 6
6b: Armplatte
6c: Versteifungsrippe
7: Schraubverbindungsmittel
8: Schweißverbindung
10: Hohlprofil, Mehrkammerhohlprofil, Längsträger,
10a: Längsflächen des Hohlprofils 10
10b: Seitenflächen des Hohlprofils 10
10c: Zwischenfläche des Hohlprofils 10
11: Einführöffnung der Seitenfläche 10b
11a: Einführöffnung der Zwischenfläche 10c
12: Ausschnitte in den Längsflächen 10a
20: Hülse
20a: Hülsenschaft der Hülse 20
20b: Hülsenkopf der Hülse 20

Claims

Verstärkungselement (1) zur Verstärkung eines aus Längs- und Seitenflächen (10a, 10b) gebildeten Hohlprofils (10, wobei das Verstärkungselement (1) einen Bolzenabschnitt (1a) und einen Kopfabschnitt (1b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Bolzenabschnitt (1a) wenigstens ein Paar von axial versetzten und hinsichtlich des Bolzenabschnittes (1a) gegenüberliegenden, abstehenden Armabschnitten (3, 4) aufweist, die endseitig jeweils eine Anlagefläche (3a, 4a) aufweisen, und – der Bolzenabschnitt (1a) mit den Armabschnitten (3, 4) ausgebildet ist zum Einführen in das Hohlprofilinnere über eine auf einer Seitenfläche (10a) des Hohlprofils (10) angeordnete Einführöffnung (11), derart dass bei Anliegen des Kopfabschnittes (1b) auf dieser Seitenfläche (10a) durch eine Drehbewegung in eine Montageposition die endseitigen Anlageflächen der Armabschnitte (3, 4) in Anlage mit den Innenflächen der Längsflächen (10a) des Hohlprofils (10) bringbar sind.
Verstärkungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenabschnitt (1a) eine Länge aufweist, bei der dessen Stirnfläche (1c) in der Montageposition an der Innenfläche derjenigen Seitenfläche (10b) anliegt, welcher der die Einführöffnung (11) aufweisende Seitenfläche (10a) gegenüberliegt.
Verstärkungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Verstärkung eines mittels einer Zwischenfläche (10c) gebildeten Mehrkammhohlprofils der Bolzenabschnitt (1a) ein weiteres Paar von axial versetzten und gegenüberliegenden, radial abstehenden Armabschnitten (5, 6) aufweist, wobei die Armabschnitte (5, 6) der beiden Armabschnittspaare (3, 4; 5, 6) jeweils wechselseitig axial gegenüberliegend angeordnet sind, und – der Bolzenabschnitt (1a) ausgebildet ist zum Einführen von dessen endseitigen Armabschnitten (3, 4; 5, 6) in eine weitere Einführöffnung (11a) der Zwischenfläche (10c) des Hohlkammerhohlprofils (10).
Verstärkungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Armabschnitte (3, 4; 5, 6) bezüglich der radial verlaufenden Symmetrieachse (S) des Bolzenabschnittes (1a) versetzt und punksymmetrisch zueinander angeordnet sind.
Verstärkungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armabschnitte (3, 4; 5, 6) mit der zugehörigen endseitigen Anlagefläche (3a, 4a; 5a, 6a) in einer Radialschnittebene jeweils L-förmig ausgebildet sind, wobei die Anlageflächen (3a, 4a; 5a, 6a) eines Armabschnittspaares (3, 4; 5, 6) oder der Armabschnittspaare (3, 4; 5, 6) bezüglich des Bolzenabschnittes (1a) gleichsinnig orientiert sind.
Verstärkungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armabschnitte (3, 4; 5, 6) jeweils als Armplatten (3b, 4b; 5b, 6b) ausgebildet sind, deren Plattenebenen jeweils in axialer Richtung des Bolzenabschnittes (1a) orientiert sind.
Verstärkungselement (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Armabschnitte (3b, 4b; 5b, 6b) bezüglich des Bolzenabschnittes (1a) radial gegenüberliegend an dem Bolzenabschnitt (1a) angeordnet sind.
Verstärkungselement (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Armplatten (3b, 4b; 5b, 6b) der beiden Armabschnittspaare (3b, 4b; 5b, 6b) jeweils über einen Verbindungsabschnitt (2a, 2b) im Bereich des Bolzenabschnittes (1a) verbunden sind.
Verstärkungselement (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Armplatten (3b, 4b; 5b, 6b) mit der zugehörigen Anlagefläche (3a, 4a; 5a, 6a) mittels Versteifungsrippen (3c, 4c; 5c, 6c) versteift sind.
Verstärkungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (1b) als Flachkopf plattenförmig ausgebildet ist.
Verstärkungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (1b) mit einer Kontur ausgebildet ist, bei welcher die Einführöffnung (11) in der Seitenfläche (10b) des Hohlprofils (10) in der Montageposition des Verstärkungselementes (1) vollständig abgedeckt wird.
Verstärkungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (1b) mit einer in Bezug auf die Kontur der Einführöffnung (11) untermaßigen Kontur ausgebildet ist, derart dass in der Montageposition des Verstärkungselementes (1) der Kopfabschnitt (1b) zumindest teilweise von der Einführöffnung (11) aufgenommen wird.
Verstärkungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bolzenabschnittsende des Bolzenabschnittes (1a) mit einem sich konusförmig erweiternden Konusabschnitt (1d) ausgebildet ist.
Verstärkungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum kraftschlüssigen Verbinden der Anlageflächen (3a, 4a; 5a, 6a) mit den Längsflächen (10a) des Hohlprofils (10) die Anlageflächen (3a, 4a; 5a, 6a) mit Schraubverbindungsmitteln (7) ausgebildet sind.
Verstärkungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (3a, 4a; 5a, 6a) und/oder der Kopfabschnitt (1b) und/oder das Bolzenabschnittsende (1c) als Anbindeflächen zur Anbindung weiterer Bauteile ausgebildet sind oder ist.
Hohlprofil (10) mit einem zu dessen Verstärkung vorgesehenen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Verstärkungselement (1), dadurch gekennzeichnet, dass das zum Einführen des Bolzenabschnittes (1a) des Verstärkungselementes (1) in das Hohlprofilinnere die Einführöffnung (11) als Langloch ausgebildet ist, dessen Kontur der Kontur des Bolzenabschnittes (1a) im Bereich eines Armabschnittspaares (3, 4; 5, 6) in der Radialschnittebene des Bolzenabschnittes (1a) angepasst ist, wobei die Längsrichtung des Langloches (11) gegenüber der Abstandsrichtung der Längsflächen (10a) des Hohlprofils (10) einen das Einführen des Bolzenabschnittes (1a) in das Hohlprofilinnere ermöglichenden Winkel bildet.
Hohlprofil (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Montageposition des Verstärkungselementes (1) dessen Anlageflächen (3a, 4a; 5a, 6a) mit den Längsflächen (10a) des Hohlprofils (10) eine Schweißverbindung bilden.
Hohlprofil (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsflächen (10a) im Bereich der Anlageflächen (3a, 4a; 5a, 6a) Ausschnitte (12) für eine Lochschweißung aufweisen.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Mehrkammerhohlprofils das Hohlprofil (10) mit einer Zwischenfläche (10c) ausgebildet ist, wobei die Zwischenfläche (10c) eine weitere Einführöffnung (11a) zum Einführen der endseitigen Armabschnitte (4, 6) des Bolzenabschnittes (1a) des Verstärkungselementes (1) aufweist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsflächen (10a) des Hohlprofils (10) im Bereich der Anlageflächen (3a, 4a; 5a, 6a) des Verstärkungselementes (1) zur Anbindung von Bauteilen ausgebildet sind.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche (10b) des Hohlprofils (10) im Bereich des Kopfabschnittes (1b) und/oder im Bereich des Bolzenabschnittsendes (1c) des Verstärkungselementes (1) zur Anbindung von Bauteilen ausgebildet sind oder ist.