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Die Erfindung betrifft einen Hohlträger, insbesondere Karosserie-Hohlträger für ein Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, und ein Verfahren zum Zusammenbau eines solchen Hohlträgers nach dem Anspruch 11.
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In der Karosseriestruktur eines Fahrzeugs sind als tragende Elemente langgestreckte Hohlträger mit geschlossenem Querschnitt verbaut, etwa als Fahrzeug-Säulen und/oder im Fahrzeugboden als Längsträger sowie als Querträger.
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Ein gattungsgemäßer Hohlträger ist aus einem halbschalenförmigen Blechprofilteil und einem Deckteil aufgebaut. Das Blechprofilteil kann im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein und einen Schalenboden sowie davon hochgezogene Profilseiten aufweisen. Von den hochgezogenen Profilseiten ragen seitlich nach außen Fügeflansche ab, die zum Beispiel in Punktschweißverbindung mit dem Deckteil sind, das den Hohlträger-Innenraum schließt. Zur Erhöhung der Bauteilsteifigkeit, insbesondere im Hinblick auf die Crashsicherheit, kann in dem Hohlträger zumindest ein Schottblechteil verbaut sein. Das Schottblechteil weist in gängiger Praxis eine den Hohlträger-Innenraum unterteilende Basiswand auf, von der randseitig Blechlaschen abgewinkelt sind, die in Punktschweißverbindung und/oder in Klebeverbindung mit den Innenwänden des schalenförmigen Profilteils sowie des Deckteils sind. Der Zusammenbau eines solchen gattungsgemäßen Hohlträgers erfolgt mit den folgenden Prozessschritten: So wird in einem ersten Prozessschritt das Schottblechteil in den noch offenen Innenraum des schalenförmigen Profilteils eingesetzt und darin zum Beispiel über Widerstandspunktschweißen befestigt. Anschließend wird in einem zweiten Prozessschritt (Fügeschritt) das Deckteil in Flanschverbindung mit dem schalenförmigen Profilteil gebracht. In einem folgenden Prozessschritt wird das Deckteil innenseitig mit einer korrespondierenden Blechlasche des Schottblechteils gefügt.
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Das Fügen des Schottblechteils mit dem schalenförmigen Profilteil sowie das Fügen des Deckteiles mit dem schalenförmigen Profilteil ist weitgehend unproblematisch, da eine ausreichende Werkzeug-Zugänglichkeit gegeben ist. Im Unterschied dazu ist beim Fügen des Söhottblechteiles mit dem Deckteil keinerlei Werkzeug-Zugänglichkeit mehr vorhanden. Entsprechend steht die Fügetechnik vor der Herausforderung, das Schottblechteil mit dem Deckteil verbinden zu müssen, nachdem die beiden Fügepartner, das heißt das Profilteil sowie das Deckblechteil, bereits vollständig miteinander verbunden sind. In der Regel wird hier an der dem Deckteil zugewandten Blechlasche des Schottblechteils ein Klebstoff appliziert, der beim Zusammenbau des Deckblechteils mit dem Profilteil innenseitig am Deckblechteil verklebt wird. Aufgrund von Fertigungs- und Bauteiltoleranzen kann es jedoch zu hohen Maßabweichungen kommen. Dadurch besteht ein Risiko, dass das Schottblechteil nicht mehr zuverlässig in Klebverbindung mit dem Deckteil bringbar ist. Eine solche fehlerhafte oder nicht vorhandene Fügeverbindung zwischen dem Schottblechteil und dem Deckteil ist nur schwer nachzuprüfen.
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Aus der
DE 10 2009 016 910 A1 ist ein Element zum Verhindern der Springbeulenbildung an einer Verkleidung bei einem Fahrzeug bekannt.
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Die
DE 102 40 196 A1 offenbart ein Schottteil geeignet zur mechanischen Fixierung im Hohlraum von strukturellen Bauteilen, welches im Innenbereich eine Öffnung und/oder Aussparung zur Aufnahme einer Montagehilfe aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hohlträger sowie ein Verfahren zum Zusammenbau eines Hohlträgers bereitzustellen, der in einfacher Weise einwandfrei zusammenbaubar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 11 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung beruht allgemein auf dem Sachverhalt, dass das Schottblechteil nicht mehr als vollkommen starres Bauteil bereitgestellt wird, das gegebenenfalls toleranzbedingt nicht einwandfrei im Hohlträger verbaut werden kann. Vielmehr weist das Schottblechteil gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 einen elastisch nachgiebigen monostabilen Federabschnitt. Der monostabile Federabschnitt nimmt ohne externe Krafteinwirkung (durch eine von einem Hilfswerkzeug erzeugte Betätigungskraft) genau einen stabilen Grundzustand ein und ist bei einer Krafteinwirkung (mittels der externen Betätigungskraft) unter Aufbau einer elastischen Rückstellkraft in einem metastabilen Zustand überführbar. Nach Wegfall der Krafteinwirkung federt der monostabile Federabschnitt unter Abbau der elastischen Rückstellkraft selbsttätig wieder in seinen stabilen Grundzustand zurück. Im stabilen Grundzustand des monostabilen Federabschnittes befindet sich das Schottblech in seiner querschnittserweiterten Zusammenbaulage. Im metastabilen Zustand des Federabschnittes befindet sich das Schottblechteil dagegen in einer Vormontagelage, die im Vergleich zur Zusammenbaulage querschnittsreduziert ist. In der Vormontagelage ist ein störkonturfreies Zusammenfügen des Profilteils mit dem Deckteil gewährleistet, bei dem das Schottblechteil zunächst betriebssicher außer Kontakt mit dem Deckteil, das heißt ohne Bildung einer Störkontur, verbleibt. Wird nunmehr das Schottblechteil von der Betätigungskraft entlastet, so springt das Schottblechteil selbsttätig in seine querschnittserweiterte Zusammenbaulage zurück, in der eine Fügeverbindung des Schottblechteils mit dem Deckteil verstellbar ist.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst das monostabile Schottblechteil in das Außenblech (das heißt Profilteil) eingebracht. Der Begriff „monostabil“ bedeutet im Zusammenhang mit der Erfindung, dass das springbeulende Schottblechteil nur einen stabilen Zustand aufweist. Nach der Zustandsüberführung befindet sich das Schottblech in einem sogenannten metastabilen Zustand, der nur erhalten bleibt, solange an geeigneter Stelle eine Mindestkraft auf das Schottblech wirkt. Anschließend wird das Innenblech (das heißt Deckteil) mitsamt eines speziellen Hilfswerkzeuges dem bestehenden Verbund aus Schottblech und Profilteil zugeführt. Durch eine Aussparung im Innenblech ragt der Rollenstößel des Werkzeugs hindurch. An dessen Ende ist eine Rolle befestigt, die während der Zuführung von Innenblech und Werkzeug über die Springbeule des Schottblechs rollt und so eine Kraft entgegen deren Ausformungsrichtung erzeugt. Ab dem erstmaligen Kontakt von Rollenstößel und Schottblech federt der über ein Drehgelenk gelagerte Rollenstößel nach oben. Dadurch wird eine definierte Kraft auf das Schottblech erzeugt. Durch diese Kraft wird das Schottblech temporär in den metastabilen Zustand überführt. Hierdurch klappen die mit Klebstoff benetzten, beweglichen Laschen des Schottblechs nach innen und das Innenblech kann vollständig zugeführt werden. Anschließend wird dieses Innenblech mit dem Außenblech verbunden (bspw. mittels Widerstandspunktschweißen), ohne dass der Klebstoff das Innenblech berührt. Daraufhin wird das Werkzeug entfernt, sodass die vom Rollenstößel auf das Werkzeug übertragene Kraft abnimmt, bis die Beule auf Grund ihres monostabilen Charakters in ihren stabilen Zustand zurückschlägt und die mit Klebstoff benetzten Laschen gegen das Innenblech gedrückt werden. Es entsteht eine Klebverbindung zwischen Schottblech und Innenblech.
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Das hier vorgeschlagene Verfahren bringt eine verbesserte Toleranzüberbrückbarkeit und vereinfachte Prüfbarkeit mit sich. Darüber hinaus weist das hier vorgeschlagene Verfahren insb. folgende Vorteile auf: So ist bereits eine geringere Zugänglichkeit ausreichend, da für die Zustandsüberführung kein Werkzeug in Längsrichtung durch des Hohlträger hindurchgeführt werden muss. Zudem bestehen höhere konstruktive Freiheitsgrade bei der Entwicklung eines erfindungsgemäßen Bauteilverbundes. Außerdem ist kein zusätzlicher Verfahrensschritt zur Zustandsüberführung nötig und ist kein zusätzliches Werkzeug mit Handhabungsvorrichtung (Roboter) zur Zustandsüberführung nötig (Einsparung von Platz und Zeit in der Fertigung). Da die realisierte Springbeule nicht bistabil, sondern monostabil ist, besteht keine Gefahr eines unbeabsichtigten Umschnappens (das heißt eine ungewünschte Zustandsüberführung in den Ausgangszustand) während eines KTL-Durchlaufs oder im Crash-Fall.
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Folgende Schritte müssen zur erfolgreichen Anwendung des Verfahrens durchlaufen werden: So erfolgt zunächst ein Herstellen eines springbeulenden Schottblechs mit monostabilem Charakter. Die Herstellung ist Stand der Technik und erfolgt i.d.R. mittels Streckziehen. Anschließend erfolgt ein Fügen des Schottbleches in das Außenblech. Eine derartige Fügeoperation ist ebenfalls Stand der Technik und erfolgt bspw. mittels Widerstandspunktschweißen. In einem darauffolgenden Prozessschritt erfolgt eine Klebstoffapplikation auf bewegliche Laschen des Schottblechs. Auf die beweglichen Laschen des Schottblechs wird Klebstoff appliziert. Diese Laschen schließen im stabilen Zustand des Schottblechs einen Winkel von mehr als 90° mit der Grundfläche des Schottblechs ein. Im metastabilen Zustand des Schottblechs hingegen einen Winkel von deutlich unter 90°, typischer Weise ca. 75° bis 80°. Danach erfolgt ein Zuführen des Innenblechs mittels einer Handhabungsvorrichtung (zum Beispiel Roboter) und mitsamt des erfindungsgemäßen Werkzeuges. Die Rolle des Rollenstößels und die Laschen des Schottblechs sind dabei so gestaltet, dass diese zu keinem Zeitpunkt kollidieren. Beispielsweise kann die Lasche an jener Stelle, an der die Rolle auf das Schottblech rollt, unterbrochen werden.
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Daraufhin erfolgt eine Einfederung des Rollenstößels. Trifft die Rolle des Rollenstößels erstmals auf das Schottblech, wird der an einem Drehgelenk gelagerte Rollenstößel nach oben weggedreht. Dieser Bewegung wirkt eine Druckfeder des Werkzeuges entgegen. Die Druckfeder ist einstellbar, wodurch auch die Kraft des Rollenstößels auf die Beule des Schottblechs einstellbar ist.
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Sofern die von der Rolle auf die Springbeule des Schottblechs ausgeübte Kraft ein kritisches Maß überschreitet, wird das Schottblech aus seinem stabilen in den metastabilen Zustand überführt. Dadurch federn die mit Klebstoff benetzten Laschen des Schottblechs nach innen, sodass eine vollständige Zuführung des Innenblechs möglich ist, ohne dass es dabei zu einem Kontakt des Klebstoffs mit dem Innenblech kommt.
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Anschließend erfolgt eine vollständige Zuführung des Innenblechs. Nachdem beim vorangegangenen Prozessschritt die mit Klebstoff benetzten Laschen des Schottblechs nach innen deformiert wurden, kann das Innenblech nun vollständig zugeführt werden. Das nunmehr mögliche Fügen von Innen- und Außenblech ist mit gängigen Verfahren möglich, beispielsweise kann hier ebenfalls das Widerstandspunktschweißen zum Einsatz kommen.
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Nach dieser Fügeoperation wird das Hilfswerkzeug entfernt. Hierzu werden die Greifelemente des Hilfswerkzeugs vom Innenblech gelöst und das Werkzeug wird entgegen der ursprünglichen Fügerichtung bewegt. Dabei nimmt die vom Rollenstößel auf die Beule übertragene Kraft so lange ab, bis eine kritische Haltekraft unterschritten wird. Im Moment des Unterschreitens dieser Kraft springt das Schottblech in dessen stabilen Ausgangszustand zurück, wodurch dessen mit Klebstoff benetzte Laschen zurück nach außen schnappen. Es entsteht eine Klebverbindung zwischen den Laschen des Schottblechs und dem Innenblech. Anschließend wird das Werkzeug vollständig entfernt. Alle Fügeverbindungen zwischen Schottblech, Innen- und Außenblech sind damit erzeugt.
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Nach der Entfernung des Hilfswerkzeugs erfolgt optional ein Versiegeln der Aussparung, sofern diese nicht ohnehin als Ablauföffnung für den anstehenden KTL-Durchlauf oder beispielsweise auch als Öffnung für die Befestigung von Montageteilen wie Innenraumverkleidungen in nachgelagerten Prozessschritten genutzt wird. Für eine derartige Versiegelung sind zahlreiche Lösungen bekannt, denkbar ist zum Beispiel eine Versiegelung mittels Pfropfen.
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Ein derartiges Fügeverfahren kann inline wie folgt überwacht werden: So kann eine Messung des Einfederungswinkels des Rollenstößel erfolgen. Durch Messung dieser Größe lässt sich unter Einbeziehung der Federsteifigkeit der Feder und der geometrischen Abmaße des Werkzeugs auf jene Kraft schließen, die durch den Rollenstößel auf die Beule aufgebracht wird. Ist diese Kraft zu groß oder zu klein, lässt dies auf ein fehlerhaftes Schottblech schließen.
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Alternativ kann das Fügeverfahren überwacht werden, indem eine Gegenüberstellung des Einfederungswinkels des Rollenstößels mit dem Zuführweg des Roboters erfolgt. Insbesondere kann ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt werden, um auf Fehler (bspw. Toleranzen in Bauteilen oder Zuführung) zu schließen.
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Zudem ist die Überwachung des Fügeverfahrens auch durch eine akustische Überprüfung des Knackgeräusches möglich, das bei einer Zustandsüberführung der monostabilen Springbeule erzeugt wird. Durch akustische Messmethoden kann überprüft werden, ob es zu einer Zustandsüberführung des Schottbleches in den metastabilen Zustand kommt und ob dieser Zustand während der Entfernung des Werkzeugs wieder verlassen wird. Möglich ist dies durch das für das Springbeulen charakteristische Knackgeräusch, welches bei jeder Zustandsüberführung zu hören und damit zu detektieren ist.
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Das Schottblechteil beispielhaft kann eine rechteckige bzw. trapezförmige Grundfläche aufweisen. Diese Form der Grundfläche orientiert sich dabei am Innenquerschnitt konventioneller Säulen im Karosseriebau. Zudem kann das Schottblechteil insgesamt drei feststehende Laschen aufweisen, die starr mit der Innenwand einer Säule verbunden werden. Am Rand der Grundfläche werden an drei der vier Kanten entsprechende Laschen abgestellt. Diese werden etwa in einem 90°-Winkel zur Grundfläche ausgeformt. Die feststehenden Laschen erfahren während der Zustandsüberführung des Schottblechs keine bzw. nur eine äußerst geringe Form- bzw. Winkeländerung.
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Im Gegensatz zu den feststehenden Laschen kann das Schottblech zudem mindestens eine bewegliche Lasche aufweisen. An der einzigen Kante der Grundfläche, an der keine feststehende Laschen angebracht sind, wird die mindestens eine bewegliche Lasche angebracht. Die bewegliche Lasche ändert ihren Winkel zur Grundfläche bei der Zustandsüberführung des Schottblechs. Im stabilen Zustand weisen diese einen Winkel von mehr als 90° zur Grundfläche auf, im metastabilen Zustand hingegen einen Winkel von deutlich unter 90°. Typisch sind hier Werte von etwa 75° bis 80°.
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Zudem können optional in das Schottblechteil zwei Langlöcher eingebracht sein. Die Langlöcher schließen einen Steg ein, der später zur Beule umgeformt wird. Sie trennen den Kraftfluss im Schottblech und verringern die zur Zustandsüberführung der Beule benötigte Kraft. Somit ermöglichen sie die Erzeugung des Springbeuleffekts auch in vergleichsweise steifen Blechen.
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Als Schottblechteil-Werkstoff können Aluminium- und Stahllegierungen mit möglichst geringem Streckgrenzenverhältnis, hoher Duktilität und geringem E-Modul verwendet werden. Auch Magnesiumwerkstoffe erscheinen besonders geeignet.
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Beispielhaft kann das Schottblechteil die folgenden Abmaße aufweisen, und zwar eine Grundfläche von 160 x 80mm, Langlöcher mit einem Durchmesser von 4mm sowie einer Länge von 40mm. Die Höhe der Laschen kann bei 30mm liegen. Die Laschen können umfangsverteilt angeordnet sein, wobei nur Radien an der Grundfläche ausgespart werden. Die Blechdicke kann bei 0,9 bis 1,8 mm liegen.
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Ein Erfindungskern besteht in der Verwendung des Hilfswerkzeugs, bei dem ein Rollenstößel die zur Zustandsüberführung des Schottblechs benötigte Kraft verursacht. Der Rollenstößel kann gelenkig gelagert sein. Zudem kann eine einstellbare Druckfeder die Einfederung des Rollenstößels behindern und die gewünschte Krafteinwirkung auf die Springbeule bestimmen. Die Überwachung des Einfederungswinkels ermöglicht Rückschlüsse auf die ausgeübte Kraft (ohne den Einsatz fehleranfälliger Kraftmessdosen).
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Es ist dabei hervorzuheben, dass in der monostabilen Springbeule die Zustandsüberführung in einem Schritt gemeinsam mit der Zuführung des Innenblechs erfolgt. Dabei ist eine kollisionsfreie (das heißt störkonturfreie) Zuführung des Innenblechs nur durch die Krafteinwirkung auf das Schottblech möglich. Ein weiteres wesentliches Merkmal besteht darin, dass das Innenblech eine Aussparung aufweist, durch die während des Zuführvorgangs der Rollenstößel gesteckt wird. Die Lasche des Schottblechs weist eine Unterbrechung auf, um während des Zuführvorgangs des Innenblechs eine Kollision mit der Rolle des Rollenstößels zu vermeiden.
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Es ist ferner hervorzuheben, dass das monostabile Schottblech in seinem stabilen Grundzustand verbaut wird. Der metastabile Zustand wird hingegen nur kurzzeitig während der Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteilverbundes erzeugt.
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Nachfolgend werden weitere Erfindungsaspekte beschrieben, die im Wesentlichen die Bauteil-Geometrie des Schottblechteiles betreffen: So kann das Schottblechteil eine den Hohlträger-Innenraum unterteilende Basiswand aufweisen, die an ihrer deckteilzugewandten Randseite in zumindest eine abgewinkelte, bewegbare Blechlasche übergeht, die zwischen der Vormontagelage und der Zusammenbaulage bewegbar ist. Die in der Basiswand eingeprägte Springbeule kann einen Beulen-Scheitel aufweisen, der über eine deckteilzugewandte Beulen-Flanke in einen Schwenksteg übergeht, der ebenfalls in der Schottblechteil-Basiswand ausgebildet ist. An dem Schwenksteg ist die bewegbare Blechlasche angeformt.
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Der in der Basiswand ausgebildete Schwenksteg definiert eine Kippachse, um die die bewegliche Blechlasche zwischen der Vormontagelage und der Zusammenbaulage kippbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der Beulen-Scheitel als eine geradlinig verlaufende Scheitelkante realisiert sein. Diese ist im Wesentlichen achsparallel zur obigen Kippachse der beweglichen Blechlasche ausgerichtet. An der Scheitelkante kann die bereits erwähnte deckteilzugewandte Beulen-Flanke mit einer deckteilabgewandten Beulen-Flanke zusammenlaufen.
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Die bereits oben erwähnten Langlöcher oder Entlastungsschlitze können in der Axialrichtung der Kippachse betrachtet, die Springbeule beidseitig begrenzen. Zudem können die Langlöcher rechtwinklig zur Kippachse ausgerichtet sein.
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Die Schottblechteil-Basiswand kann neben der beweglichen Blechlasche weitere davon randseitig abgewinkelte starre Blechlaschen aufweisen, wie es bereits oben dargelegt ist. Mittels dieser starren Blechlaschen kann das Schottblechteil am Schalenboden sowie an den Profilseiten des schalenförmigen Profilteils befestigt sein. Im Unterschied dazu kann der in der Basiswand ausgebildete Schwenksteg an seinen axialen Stirnseiten nicht über Blechlaschen am schalenförmigen Profilteil angebunden sein, sondern vielmehr anbindungsfrei gegenüber dem Profilteil sein, um eine leichtgängige Kippbewegung der beweglichen Blechlasche zu gewährleisten.
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Die Schottblechteil-Basiswand kann über die Kippachse hinaus mit zumindest einem Tragschenkel verlängert sein, der an einer Übergangskante in die davon abragende bewegliche Blechlasche übergeht. In diesem Fall wirkt das Schottblechteil als ein zweiarmiger Hebelarm, bei dem mit Bezug auf die Kippachse an einem ersten Hebelarm die Springbeule ausgebildet ist und an einem zweiten Hebelarm die bewegliche Blechlasche ausgebildet ist.
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In einer technischen Realisierung kann das halbschalenförmige Profilteil einen Schalenboden sowie davon hochgezogene Profilflanken mit nach außen abgewinkelten Fügeflanschen aufweisen. Bei einem fertiggestellten Hohlträger ist das Deckteil in Fügeverbindung mit den abgewinkelten Fügeflanschen des halbschalenförmigen Profilteils.
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In einer Prozessabfolge zum Zusammenbau des Hohlträgers ergibt sich ein Vormontagezustand, in dem das Schottblechteil an Fügeverbindungen im Profilteil befestigt ist und gleichzeitig auch das Profilteil bereits an Fügeverbindungen am Deckteil befestigt ist. Erfindungsgemäß ist in diesem Vormontagezustand das Schottblechteil unter Einwirkung einer Betätigungskraft noch außer Fügeverbindung mit dem Deckteil, um ein einwandfreies, das heißt störkonturfreies Zusammenfügen des Profilteils mit dem Deckteil zu gewährleisten. Die Betätigungskraft kann bevorzugt im Rahmen einer Großserienproduktion mit Hilfe eines Hilfswerkzeuges auf den monostabilen Federabschnitt des Schottblechteils ausgeübt werden. Für eine einfache Werkzeug-Zugänglichkeit kann das Deckteil eine Werkzeug-Zugangsöffnung aufweisen, durch die das Hilfswerkzeug zum Schottblechteil-Federabschnitt führbar ist, um darauf eine Betätigungskraft auszuüben. Das Hilfswerkzeug ist somit beim Zusammenfügen des Profilteils mit dem Deckteil bis Erreichen des oben definierten Vormontagezustands in Krafteingriff. Während des Entfernens des Hilfswerkzeugs (das heißt bevorzugt ein Rollenstößel) springt das Schottblechteil in seinen stabilen Ausgangszustand (das heißt in seine Zusammenbaulage, in der eine Fügeverbindung des Schottblechteils mit dem Deckteil herstellbar ist) zurück, wobei das Hilfewerkzeug noch in Kontakt mit dem Schottblechteil sein kann. zurück.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Darstellung einen zusammengebauten Hohlträger;
- 2 ein in dem Hohlträger verbaubares Schottblechteil in Alleinstellung; und
- 3 bis 6 jeweils Ansichten, die eine Prozessabfolge zum Zusammenbau des Hohlträgers veranschaulichen.
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In der 1 ist ein zusammengebauter Hohlträger 1 gezeigt, wie er beispielhaft als ein tragendes Element in einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges einsetzbar ist. Der Hohlträger 1 ist zweiteilig aufgebaut, und zwar mit einem halbschalenförmigen Blechprofilteil 3 und einem Deckblechteil 5. Das halbschalenförmige Blechprofilteil 3 weist einen Schalenboden 7 auf, von dem Profilwände 9 hochgezogen sind, die in seitlich nach außen abgewinkelte Fügeflanschen 11 übergehen. Die Fügeflansche 11 des Blechprofilteils 3 sind in der 1 in Flanschverbindung mit korrespondierenden Fügeflanschen 13 des Deckblechteiles 5.
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Das Blechprofilteil 3 begrenzt zusammen mit dem Deckblechteil 5 einen geschlossenen Innenraum 15, der in der 1 durch ein Schottblechteil 17 unterteilt ist. Das Schottblechteil 17 weist eine den Innenraum 15 unterteilende, rechteckförmige Basiswand 19 auf, von der randseitig starre Blechlaschen 21 abgekantet sind, die in Fügeverbindung 41 mit dem Schalenboden 7 sowie mit den Profilwänden 9 des schalenförmigen Blechprofilteils 3 sind. Zudem ist das Schottblechteil 17 über zwei bewegliche Blechlaschen 23 in Klebverbindung (6) mit der Innenseite des Deckblechteils 5. Die beweglichen Blechlaschen 23 können durch Betätigung einer in der Basiswand 19 ausgebildeten monostabilen Springbeule 25 verstellt werden, und zwar zwischen einer in der 5 angedeuteten Vormontagelage V und einer in den 3, 4, 6 angedeuteten Zusammenbaulage Z, wie es später anhand der 3 bis 6 erläutert wird.
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Die monostabile Springbeule 25 nimmt ohne Krafteinwirkung genau einen stabilen Grundzustand ein und ist bei einer Krafteinwirkung unter Aufbau einer elastischen Rückstellkraft in einen metastabilen Zustand überführbar. Nach Wegfall der Krafteinwirkung federt die monostabile Springbeule 25 unter Abbau der elastischen Rückstellkraft wieder in seinen stabilen Grundzustand zurück. Im stabilen Grundzustand der Springbeule 25 nimmt das Schottblechteil 17 seine querschnittserweiterte Zusammenbaulage Z ein. Im metastabilen Zustand nimmt das Schottblechteil seine querschnittsreduzierte Vormontagelage V ein.
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Nachfolgend ist anhand der 2 die Bauteil-Geometrie des erfindungsgemäßen Schottblechteiles 17 beschrieben: So ist in der 2 die monostabile Springbeule 25 als eine Auswölbung in die Basiswand 19 des Schottblechteils 17 eingeprägt. Der Beulen-Scheitel 27 ist in der 2 als eine geradlinig verlaufende Scheitelkante realisiert, an der eine deckteilzugewandte Beulen-Flanke 29 und eine deckteilabgewandte Beulen-Flanke 31 zusammenlaufen. Die deckteilzugewandte Beulen-Flanke 29 geht in einen Schwenksteg 33 über, der eine später beschriebene Kippachse K definiert, um die die beweglichen Blechlaschen 23 schwenkbar bzw. kippbar sind. Die Basiswand 19 ist über die Kippachse K hinaus mit zwei über eine Aussparung 34 voneinander beabstandeten Tragschenkeln 35 verlängert. Jeder dieser Tragschenkel 35 geht an einer Übergangskante 37 in eine davon im Wesentlichen rechtwinklig abragende bewegliche Blechlasche 23 über. Die beiden Blechlaschen 23 begrenzen einen freien Werkzeugdurchlass für ein später beschriebenes Hilfswerkzeug 55 (4 und 5). Die Kippachse K ist in der 2 achsparallel zur Scheitelkante 27 der Springbeule 25 ausgerichtet.
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Um eine leichtgängige, später beschriebene Kippbewegung der beweglichen Blechlaschen 23 zwischen der Vormontagelage V und der Zusammenbaulage Z zu gewährleisten, ist der in der Basiswand 19 ausgebildete Schwenksteg 33 an seinen axialen Stirnseiten jeweils beabstandet von den Profilwänden 9 des schalenförmigen Blechprofilteils 3, das heißt gegenüber dem Blechprofilteil 3 anbindungsfrei. Die Springbeule 25 ist in der 1 in Axialrichtung beidseitig durch Entlastungsschlitze 39 begrenzt.
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Nachfolgend wird eine Prozessabfolge zum Zusammenbau des in der 1 gezeigten Hohlträgers 1 anhand der 3 bis 6 beschrieben: So wird in einem ersten Prozessschritt (3) zunächst das Schottblechteil 17 in dem schalenförmigen Blechprofilteil 3 befestigt, und zwar mittels Punktschweißstellen 41 an den Profilwänden 9 sowie am Schalenboden 7 des Blechprofilteils 3. In der 3 befindet sich das Schottblechteil 17 in seiner Zusammenbaulage Z, in der das Schottblechteil 17 einen im Vergleich zur Vormontagelage V (5) ausgeweiteten Bauteilquerschnitt einnimmt.
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Anschließend erfolgt eine Klebstoffapplikation, bei der außenseitig auf die bewegliche Blechlasche 23 ein Klebstoff 43 aufgebracht wird. Darauffolgend wird in einem Prozessschritt das halbschalenförmige Profilteil 3 mit dem Deckteil 5 zusammengefügt. Wie aus den 4 bis 6 hervorgeht, weist das Deckteil 5 eine Werkzeug-Zugangsöffnung 53 auf, durch die das Hilfswerkzeug 55 geführt ist. Das Hilfswerkzeug ist mittels lösbarer Greifelemente 56 am Deckteil 5 befestigt.
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Mit Hilfe des Hilfswerkzeugs 55 wird beim Zusammenfügen des Profilteils 3 mit dem Deckteil 5 (in einer in der 4 durch Pfeile angedeuteten Fügerichtung) eine Betätigungskraft F auf den monostabilen Federabschnitt 25 aufgebracht, wodurch das Schottblechteil 17 während des Fügevorgangs (5) die querschnittsreduzierte Vormontagelage V einnimmt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass beim Zusammenfügen des Profilteils 3 mit dem Deckteil 5 das Schottblechteil 17 nicht als Störkontur wirkt. Bei Erreichen des in der 5 gezeigten Vormontagezustands wird das Blechprofilteil 7 und das Deckblechteil 5 an korrespondierenden Längsflanschen 11, 13 an Punktschweißstellen 44 zusammengefügt, während sich das Schottblechteil 17 nach wie vor in seiner Vormontagelage Z befindet. In einem folgenden Prozessschritt wird das Hilfswerkzeug 55 vom monostabilen Federabschnitt 25 des Schottblechteils 17 entfernt, wodurch das Schottblechteil 17 selbsttätig in seine querschnittserweiterte Zusammenbaulage Z zurückspringt. Durch Umschnappen bzw. Umschlagen der monostabilen Springbeule 25 in die Zusammenbaulage Z (6) erfolgt gleichzeitig eine Kippbewegung des Schwenkstegs 33 bzw. der beweglichen Blechlaschen 23. Durch diese Schwenkbewegung werden die Blechlaschen 23 mit dem darauf applizierten Klebstoff 43 in Richtung auf die Deckblechteil-Innenseite verlagert, wodurch es zu einer einwandfreien Klebverbindung zwischen dem Schottblechteil 17 und dem Deckblechteil 5 kommt.
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In der 4 ragt durch die Werkzeug-Zugangsöffnung 53 im Deckteil 5 ein Rollenstößel 57 des Werkzeugs 55 hindurch. An dessen Ende ist eine Rolle 59 befestigt, die während der Zuführung von Deckteil 5 und Werkzeug 55 über die Springbeule 25 des Schottblechteils 17 rollt und so eine Kraft entgegen deren Ausformungsrichtung erzeugt. Ab dem erstmaligen Kontakt von Rollenstößel 57 und Schottblechteil 17 federt der über ein Drehgelenk 61 gelagerte Rollenstößel 57 nach oben. Dieser Federung nach oben wirkt eine Druckfeder 60 des Werkzeuges entgegen. Die Druckfeder 60 ist einstellbar, wodurch auch die Kraft des Rollenstößels 57 auf die Springbeule 25 des Schottblechteils 17 einstellbar ist.
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Dadurch wird eine definierte Kraft auf das Schottblechteil 17 erzeugt. Durch diese Kraft wird das Schottblechteil 17 temporär in den metastabilen Zustand (5) überführt. Hierdurch klappen die mit Klebstoff 43 benetzten, beweglichen Laschen 23 des Schottblechteils 17 nach innen und das Deckteil 5 kann vollständig zugeführt werden. Anschließend wird das Deckteil 5 mit dem Profilteil 3 verbunden, bspw. mittels Widerstandspunktschweißen an den Fügestellen 44 (5 oder 6), ohne dass der Klebstoff 43 das Deckteil 5 berührt. Daraufhin wird das Werkzeug 55 entfernt, sodass die vom Rollenstößel 57 auf das Werkzeug 55 übertragene Kraft abnimmt, bis die Springbeule 25 auf Grund ihres monostabilen Charakters in ihren stabilen Zustand zurückschlägt und die mit Klebstoff 43 benetzten Laschen 23 gegen das Deckteil 5 gedrückt werden. Dadurch entsteht die in der 6 gezeigte Klebverbindung zwischen Schottblechteil 17 und dem Deckteil 5.
