DE19618626A1 - Unlösbare Verbindung und eine Anordnung zur Herstellung derselben - Google Patents
Unlösbare Verbindung und eine Anordnung zur Herstellung derselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine unlösbare Verbindung gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruches 1 und eine Anordnung zur Herstel
lung der Verbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
4.
Eine gattungsgemäße Verbindung ist aus der DE 43 21 302 C2 be
kannt. Der darin beschriebene Kraftfahrzeug-Querträger weist
Streben eines Halters zur Befestigung einer Instrumententafel
auf, die an ihm festgeschweißt sind. Einerseits ergeben sich
beim Herstellen eines derartigen Querträgers mit geschlossenem
Hohlprofil durch Biegeumformen Abweichungen im Formverlauf des
Querträgers, was zu ungenauen Positionierungen von anzubringen
den Haltern führt. Beim Anschweißen der Halter ergeben sich da
rüber hinaus durch den Temperatureinfluß Materialverzüge, die
weitere Abweichungen der Sollage des Halters mitsichbringen. Um
diese Abweichungen in erträglichen Grenzen zu halten, müssen um
fangreichere Nachrichtarbeiten angestrengt werden. Die Nach
richtarbeiten betreffen im wesentlichen das Nachschweißen der
Schweißverbindungen, wodurch die erwünschte Halterlage immer
noch nicht garantiert ist. Bei einer Maßkonzeption, bei der die
Halter und die an diesen angebrachten Aggregate einen exakten
Abstand zueinander aufweisen müssen um nicht baulich in Kolli
sion zu geraten und nicht um durch größere Abweichungen von ih
rer Sollage ggf. Funktionalitätsminderungen einzelner Aggregate
zu erhalten, ist die bekannte Verbindung nur ein mangelhafter
Kompromiß. Die gattungsgemäße Herstellungsanordnung derartiger
Verbindungen erschöpft sich im übrigen in den allseits bekannten
herkömmlichen Schweißvorrichtungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Verbindung bzw. eine gattungsgemäße Anordnung zu deren Herstel
lung dahingehend weiterzubilden, daß eine exakte Einhaltung der
Sollage der Anbringungsstelle eines Halters an einem Träger ei
nes Kraftfahrzeuges in einfacher Weise gewährleistet ist.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1
angegebenen kennzeichnenden Merkmale bezüglich der Verbindung
und durch die im Patentanspruch 4 angegebenen kennzeichnenden
Merkmale bezüglich der Anordnung gelöst.
Dank der Erfindung wird der in das Umformwerkzeug eingelegte
Träger hinsichtlich seines Formverlaufes aufgrund der Anpassung
an die hochgenaue Gravur des Werkzeuges durch Innenhochdruck ka
libriert, so daß eine toleranzfreie Lage der Verbindungsstellen
des Trägers für die Halter erreicht wird. Durch das Anbringen
der Halter mittels der Innenhochdruck-Umformtechnik kann auf die
Technik des Anschweißens verzichtet werden, wobei der Halter die
gewünschte exakte Anbringungslage am Träger erhält. Aufwendige
Nachrichtarbeiten entfallen, so daß insgesamt der Befestigungs
aufwand verringert wird. Zur Erreichung der Sollage der Halter
erfolgt die Kalibrierung des Trägers und die Anbringung des Hal
ters in einem Arbeitsschritt und gleichzeitig, was verfahrens
ökonomisch günstig ist. Durch die Gewährleistung der Einhaltung
der Sollage für den Halter wird die Qualitätskontrolle bezüglich
der Prüfschärfe wesentlich vereinfacht. Des weiteren vorteilhaft
ist die gleichzeitige Anbringung verschiedener Halter am Träger
in nur einem Arbeitsgang. Hierbei werden auf die einzelnen Hal
ter entsprechend zugeschnittene Umformwerkzeuge in Reihe ge
schaltet und untereinander dichtend verbunden, so daß quasi ein
einziges langes Umformwerkzeug entsteht, das jedoch an eine ge
meinsamen Hochdruckquelle zur Umformung des eingelegten Trägers
angeschlossen ist. Ferner kann ein vorgebogener Träger im Um
formwerkzeug noch nachträglich besondere auf Funktionalität aus
gerichtete Querschnittskonturen oder kleinere Biegeradien erhal
ten, die anderweitig nicht herstellbar wären.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran
sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand
mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele
nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:
Fig. 1 perspektivisch den Träger mit erfindungsgemäß angebrach
ten Haltern,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Anordnung im geschlossenen Zustand
des Umformwerkzeuges mit eingelegtem Halter in einem seitlichen
Längsschnitt,
Fig. 3 in einem seitlichen Längsschnitt einen Ausschnitt der er
findungsgemäßen Anordnung mit im Umformwerkzeug eingelegtem mit
versehenen Verbindungsflanschen Halter erfindungsgemäß mit dem
Träger verbunden,
Fig. 4 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Anordnung mit im
Umformwerkzeug eingelegtem Halter und Träger in einem seitlichen
Längsschnitt, wobei der Halter in einer die Verbindungsstelle
bildenden Wandung eine Öffnung besitzt, an der der Halter mit
dem Träger erfindungsgemäß verbunden ist,
Fig. 5 in einem seitlichen Längsschnitt einen Ausschnitt der er
findungsgemäßen Anordnung mit im Umformwerkzeug eingelegtem Hal
ter, der einen in eine Wandung eingepreßten Verbindungsanker
aufweist, welcher mit dem im Umformwerkzeug eingelegten Träger
erfindungsgemäß verbunden ist.
In Fig. 1 ist ein Querträger 1 im Bereich der Spritzwand der
Vorbaustruktur eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Der Querträger
1 ist rohrförmig, also mit geschlossenem hohlen Profil ausgebil
det und trägt verschiedene Halter für Anbauteile und Konsolen 2,
die an ihm unlösbar befestigt sind. Dabei handelt es sich um ei
nen Halter 3 für eine Elektronik-Box, um einen Halter 4 für eine
Lenksäule, um einen Halter 5 für die Instrumententafel, um einen
Halter 6 für eine Tunnelstrebe, um einen Halter 7 und 8 für eine
Heizung, um eine Halterplatte 9 für einen Airbag-Sensor und um
einen Halter 10 für einen Airbag. Des weiteren sind am Querträ
ger 1 auch noch Halter für einen Knieschutz denkbar.
Die Halter 3-10 sind zur Befestigung am Querträger 1 in einem
die Herstellungsanordnung bildenden Innenhochdruck-Umformwerk
zeug 11, das in Fig. 2 aufgezeigt ist, eingebracht. Repräsenta
tiv für die erwähnten Halter 3-10 ist hierbei der Halter 3 er
sichtlich, der schräg von oben in das Oberwerkzeug 12 des in
Oberwerkzeug 12 und Unterwerkzeug 13 hälftig geteilten Umform
werkzeugs 11 eingeführt ist. Das Umformwerkzeug 11 besitzt in
bekannter Weise eine Kopfplatte 14, an der das Oberwerkzeug 12
befestigt ist, und eine Grundplatte 52, an der das Unterwerkzeug
13 fixiert ist. Die Kopfplatte 14 wird von einer hydraulisch an
getriebenen Umformpresse angehoben, so daß der Querträger 1 in
die Gravur 15 des Umformwerkzeuges 11 eingelegt werden kann. An
schließend wird der Halter 3 in das Oberwerkzeug 12 eingeführt,
wonach das Umformwerkzeug 11 von der Presse verschlossen wird.
Der hohle Querträger 1 wird an seinen beiden Enden von zwei
Stempeln 16 abgedichtet, in denen Fluidkanäle 17 verlaufen. Über
die Fluidkanäle 17 wird der Querträger 1 mit dem Druckfluid un
ter gleichzeitiger vollständiger Entlüftung befüllt und der Flu
iddruck eingeleitet. Zur Materialnachführung des sich unter dem
Innendruck aufweitenden und in der Längserstreckung verkürzenden
Querträgers 1 werden die Stempel 16 durch Nachführzylinder 18
aufeinanderzu verschoben. Das Material wird beim Umformen in
sämtliche Nischen und Mulden hineingedrängt, die in der Gravur
15 eingelassen sind.
Wie in Fig. 3 zu sehen ist, ist der Halter 3 U-förmig ausgebil
det, wobei die zueinander parallelen Wandungen 19, 20 radial zum
Querträger 1 hin verlaufen. Die Wandungen 19, 20 besitzen im Be
reich der Gravur 15 an ihrem querträgerzugewandten Ende 21 je
weils einen seitlich abstehenden Verbindungsflansch 22 der pa
rallel zur Längserstreckung der mit gleichförmigem Querschnitt
linear verlaufenden Gravur 15 verläuft. Der Verbindungsflansch 22
bildet dabei die Verbindungsstelle 23 des Halters 3 mit dem
Querträger 1. Zur Aufnahme des Halters 3 innerhalb des Oberwerk
zeuges 12 ist eine Aussparung 24 vorgesehen, die sich von außen
bis zur Gravur 15 hin erstreckt. Die Verbindungsflansche 22 sind
von der Gravur 15 etwas zurückversetzt angeordnet und stützen
sich nach außen hin an einem von der Gravur 15 ebenfalls zurück
versetzten Aussparungsrand 25 des Oberwerkzeuges 12 ab. Um die
Verbindungsstelle 23 herum ist in die Gravur 15 eine Aufweitmul
de 26 eingelassen, die den Außenrand 27 des Verbindungsflansches
22 hinterschneidet.
Zwischen die Wandungen 19, 20 ist ein Gegenstempel 28 eingeführt,
dessen Breite dem Abstand der beiden Wandungen 19, 20 entspricht
und der Aufweitung des eingebrachten Querträgers 1 entgegen
wirkt, die durch den Innenhochdruck erfolgt. In der Stirnseite
29 des Gegenstempels 28, die der Gravur 15 zugewandt ist und in
Höhe der Verbindungsflansche 22 zu liegen kommt, ist eine Auf
weitmulde 30 angeordnet. Diese schließt sich dabei unmittelbar
an die Seite 31 des jeweiligen Verbindungsflansches 22 an, die
der Aufweitmulde 26 der Gravur 15 abgewandt ist.
Nach dem Hineinverdrängen des Materials des Querträgers 1 in die
Aufweitmulden 26 und 30 hintergreift dieser mit einem Abschnitt
53 der Profilwandung durch die Ausformung der Aufweitmulden 26
die Verbindungsflansche 22 formschlüssig, wodurch dem Halter 3
am Querträger 1 ein an sich schon genügender Halt gegeben ist.
Gleichzeitig sind jedoch die Verbindungsflansche 22 durch die
Ausformung der Aufweitmulde 30 des Gegenstempels 28 vom Querträ
ger 1 von innen abgestützt, wobei der Verbindungsflansch 22 im
Querträger 1 insgesamt zwischen zwei Abschnitten 53 und 32 der
aufgeweiteten Profilwandung unter Bildung einer starren, unlös
baren Verbindung quasi zangenartig verspannt ist.
In Fig. 4 ist die erfindungsgemäße Anbringung eines weiteren
Halters 33 dargestellt, der kastenartig ausgebildet ist. Der
Halter 33 weist an einer stirnseitig verlaufenden Wandung 34 ei
ne Öffnung 35 auf. Der in die Aussparung 36 des Oberwerkzeuges 12
eingeführte Halter 33 schließt in Befestigungslage mit seiner
Wandung 34 bündig mit der Kontur der Gravur 15 ab. Der den Hal
ter 33 gänzlich ausfüllende Gegenstempel 37 weist an seiner der
Gravur 15 zugewandten Stirnseite 38 eine taschenartige, die Auf
weitmulde bildende Ausnehmung 39 auf, die konzentrisch zur Öff
nung 35 liegt und sich an diese unmittelbar anschließt. Die Aus
nehmung 39 besitzt dabei einen größeren Durchmesser als die Öff
nung 35. Die Wandung 34 des Halters 33 stützt sich in Befesti
gungslage an der Stirnseite 38 des Gegenstempels 37 ab. Das beim
Umformvorgang in die Ausnehmung 39 hineinverdrängte Material des
Querträgerprofiles hintergreift umlaufend den Öffnungsrand 40
der Öffnung 35, wodurch eine unlösbare verklemmungswirksame Ver
bindung zwischen dem Halter 33 und dem Querträger 1 geschaffen
wird.
Eine weitere Variante eines Ausführungsbeispieles der Erfindung
zeigt Fig. 5. Hierbei wird ein kastenförmiger oder ein U-förmig
gestalteter Halter 41 in eine Aussparung 42 des Oberwerkzeuges
12 eingebracht, wobei in eine Wandung 43 des Halters 41 ein
pilzförmiger Verbindungsanker 44 eingepreßt ist, der die Verbin
dungsstelle zwischen Halter 41 und Querträger 1 bildet. Die Wan
dung 43 ist bezüglich der Gravur 15 des Oberwerkzeuges 12 etwas
zurückversetzt gelegen. Der Stiel 45 des pilzförmigen Verbin
dungsankers 44 ist an seinem freien Ende 46 verbreitert und ragt
in eine Aufweitmulde 47 hinein, die in die Gravur 15 des Ober
werkzeuges 12 eingelassen ist, wobei der Muldengrund 48 entlang
der zu verbindenden Wandung 43 des Halters 41 verläuft. Die den
Verbindungsanker 44 tragende Wandung 43 des Halters 41 ist an
einem Gegenstempel 54 abgestützt, der in den Halter 41 einge
führt ist und diesen völlig ausfüllt.
Beim Umformen durch anlegen eines Innenhochdruckes innerhalb des
Querträgers 1 wird dessen Material in die Aufweitmulde 47 hin
einverdrängt und legt sich an die Wandung 43 an. Ebenso wird das
Ankerende 46 vom Querträgermaterial formschlüssig umschlossen.
Durch die Verbreiterung des Ankerendes 46 bezüglich des Stiels
45 wird eine Verklemmung des Querträgerprofiles mit dem Halter 41
erreicht. Dabei ist denkbar, daß im Rahmen der Elastizität
des Querträgermaterials beim Aufwenden einer hohen Zugkraft am
Halter 41 eine Ausknöpfung des Ankerendes 46 aus der Verklemmung
erfolgt. Das Ankerende 46 kann - wie im Ausführungsbeispiel ge
zeigt - darüber hinaus jedoch noch scharfkantig oder angespitzt
ausgebildet sein, so daß beim Anschmiegen des Querträgermateri
als am Stiel 45 und am Ende 46 des Verbindungsankers 44 eine
Kerbwirkung am Querträger 1 erzielt wird, die zu einem Reißen an
dieser Stelle führt, wonach der Verbindungsanker 44 mit seinem
Ende 46 durch den geschaffenen Durchbruch hindurchtritt. Durch
die Abstützung des oberen Randes 49 des Ankerendes 46 am umlau
fenden Durchbruchrand 50 des aufgeweiteten Profilwandungsab
schnittes 51 wird eine starre und unlösbare Verbindung zwischen
dem Halter 41 und dem Querträger 1 erreicht.
Als Abwandlung zum vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel der
Fig. 5 ist es auch denkbar, einen Gravurquerschnitt vorzusehen,
der im Verhältnis zum Profilquerschnitt des Querträgers wesent
lich größer ist. Die Wandung 43 des Halters 41 schließt hierbei
bündig mit der Gravurkontur ab, so daß der Verbindungsanker 44
in die Gravur 15 hineinragt. Beim Anlegen eines Innenhochdruckes
im Querträger 1 wird dieser über seine gesamte Erstreckung auf
geweitet, wobei er mit einem Wandungsabschnitt auf den Verbin
dungsanker 44 gepreßt und von diesem durchbohrt wird. Durch die
Verbreiterung des Ankerendes 46 wird zwischen dem Querträger 1
und dem Halter 41 ebenfalls - wie oben gezeigt - eine starre,
unlösbare Verbindung erzielt.
Im übrigen sei noch angemerkt, daß je nach Lage der zukünftigen
Verbindungsstelle das Oberwerkzeug 12 oder/und das Unterwerkzeug
13 eine von außen zur Gravur 15 hin durchgängige Aussparung auf
weisen kann, in der der Halter mit einer die Verbindungsstelle
enthaltenden Wandung nahe der Gravur 15 zu liegen kommt. Ent
sprechend muß dann Aufweitmulde vorgesehen sein, die immer der
art gestaltet sein muß, daß der Halter an seiner Verbindungs
stelle vom bei Anlegen eines Innenhochdruckes verdrängten Mate
rial des Querträgers 1 umgreifbar ist.
Die beschriebene erfindungsgemäße Verbindungstechnik kann auch
bei einem Motorträger, bei einem Fahrwerksträger, insbesondere
einem Integralträger als Träger für Fahrwerk und Motor oder bei
Rahmenstrukturelementen im Space-Frame-Rohbau beispielsweise zur
Befestigung der Rückhaltegurtvorrichtung an einer Säule oder des
Haltegriffes am Dachrahmen Anwendung finden. Ebenso kann die
Verbindung bei Achsen bzw. Achsträgern beispielsweise zur Befe
stigung eines Halters für Bremsleitungen eingesetzt werden.
Claims (7)
1. Unlösbare Verbindung eines als geschlossenes Hohlprofil aus
gebildeten Trägers eines Kraftfahrzeuges mit Haltern für Anbau
teile,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (3-10, 33, 41) an seiner Verbindungsstelle (23)
durch eine Aufweitung des hohlen Trägers (1) mittels der Innen
hochdrucktechnik von diesem formschlüssig umgriffen ist,
und/oder daß eine Wandung (34) des Halters (33), die die Verbin
dungsstelle (23) aufweist, eine Öffnung (35) besitzt, in den Ma
terial des Trägers (1) hineinverdrängt ist, wobei das Trägerpro
fil den Öffnungsrand (40) hintergreift.
2. Verbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (3) an seinem querträgerzugewandten Ende (21) we
nigstens einen parallel zum Verlauf des Trägers (1) sich erstre
ckenden Verbindungsflansch (22) besitzt, der zwischen Abschnit
ten (32, 53) der aufgeweiteten Profilwandung eingespannt und zu
mindest an seinem Außenrand (27) von einem Abschnitt (53) der
Profilwandung hintergriffen ist.
3. Verbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in eine querträgernahe Wandung (43) des Halters (41) ein
Verbindungsanker (44) eingepreßt ist, der im Bereich seines An
kerendes (46) von einem aufgeweiteten Profilwandungsabschnitt
(51) des Trägerprofiles umschlossen ist.
4. Anordnung zur Herstellung einer starren, unlösbaren Verbin
dung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anordnung ein in ein Ober- (12) und ein Unterwerkzeug
(13) geteiltes Innenhochdruck-Umformwerkzeug (11) beinhaltet, in
dessen Gravur (15) der hohle Träger (1) einbringbar ist, daß je
nach Lage der zukünftigen Verbindungsstelle (23) das Oberwerk
zeug (12) oder/und das Unterwerkzeug (13) eine von außen zur
Gravur (15) hin durchgängige Aussparung (24, 36, 42) aufweist, in
der der Halter (3-10, 33, 41) mit einer die Verbindungsstelle
(23) enthaltenden Wandung (19, 20, 34, 43) nahe der Gravur (15) la
gedefiniert einlegbar ist, und daß die Anordnung einen in die
Aussparung (24, 36, 42) eingeführten Gegenstempel (28, 37, 54) bein
haltet, der diese mitsamt dem Halter (3-10, 33, 41) gänzlich
ausfüllt und der der infolge eines Innenhochdruckes erfolgenden
Aufweitung des eingebrachten Trägers (1) entgegenwirkt, wobei im
Bereich der Verbindungsstelle (23) zumindest eine radial von der
Gravur (15) ausgehende Aufweitmulde (26, 30, 39) vorgesehen ist,
die derart gestaltet ist, daß der Halter (3-10, 33, 41) an sei
ner Verbindungsstelle (23) vom bei Anlegen eines Innenhoch
druckes verdrängten Material des Trägers (1) umgreifbar ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufweitmulde (39) durch eine Ausnehmung an der zur Gra
vur (15) gewandten Stirnseite (38) des die zu verbindende Hal
terwandung (34) abstützenden Gegenstempels (37) gebildet ist,
die konzentrisch und mit größerem Durchmesser zu einer sich sie
unmittelbar anschließenden Öffnung (35) der Halterwandung (34)
ausgebildet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Aufweitmulde (30) sowohl einerseits der von einem Ver
bindungsflansch (22) gebildeten Verbindungsstelle (23) der zu
verbindenden Wandung (19, 20) des eingesetzten Halters (3) in der
zur Gravur (15) gewandten Stirnseite (29) des Gegenstempels (28)
als auch eine weitere Aufweitmulde (26) andererseits in der sich
mit gleichförmigem Querschnitt linear erstreckenden Gravur (15)
eingelassen ist, wobei die Aufweitmulde (26) der Gravur (15) das
Ende (27) des in Längserstreckung der Gravur (15) abstehenden
Verbindungsflansches (22) hinterschneidet und wobei auf der der
Gravuraufweitmulde (26) abgewandten Seite (31) des Flansches
(22) sich die Aufweitmulde (30) des Gegenstempels (28) unmittel
bar anschließt.
7. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einen Verbindungsanker (44) als Verbindungsstelle (23)
tragende Wandung (43) des Halters (41) am Gegenstempel (54) ab
gestützt ist und daß die Aufweitmulde (47) in der Gravur (15)
derart eingelassen ist, daß der Verbindungsanker (44) in die
Aufweitmulde (47) hineinragt und daß der Muldengrund (48) ent
lang der zu verbindenden Wandung (43) des Halters (41) verläuft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996118626 DE19618626C2 (de) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | Unlösbare Verbindung und eine Anordnung zur Herstellung derselben |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1996118626 DE19618626C2 (de) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | Unlösbare Verbindung und eine Anordnung zur Herstellung derselben |
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DE19618626C2 DE19618626C2 (de) | 2001-03-08 |
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ID=7793795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996118626 Expired - Lifetime DE19618626C2 (de) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | Unlösbare Verbindung und eine Anordnung zur Herstellung derselben |
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