DE102004038526B4

DE102004038526B4 - Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter mit einem Hohlprofil

Info

Publication number: DE102004038526B4
Application number: DE200410038526
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Schäfer; Benno Erlewein
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-08-07
Filing date: 2004-08-07
Publication date: 2009-11-05
Anticipated expiration: 2024-08-08
Also published as: DE102004038526A1

Abstract

Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter (17) mit einem Hohlprofil (1), wobei
– die Einpressmutter (17) von außen mittels eines an einer flexiblen Welle (21) befestigten Magneten (8) durch eine Zuführöffnung (2) in den Innenraum (6) des Hohlprofils (1) eingebracht und unter einer Montageöffnung (3) positioniert wird und dann
– von außen ein Hilfswerkzeug (9) durch die Montageöffnung (3) hindurch mit der Einpressmutter (17) verbunden wird und dann
– auf dem Hilfswerkzeug (9) ein Prägestempel (11) von außen solange auf einen aus dem Innenraum (6) ragenden Hals (19) der Einpressmutter (17) gepresst wird, bis dieser sich aufweitet und
– die Einpressmutter (17) mit dem Hohlprofil (1) formschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter mit einem Hohlprofil gemäß Patentanspruch 1.
Bei bisherigen Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter mit einem Hohlprofi mussten die Einpressmuttern vorab in das an der Stirnseite geöffnete Hohlprofil eingebracht werden. Hierbei besteht die Einpressmutter aus einer zylinderförmigen Hülse mit einem Innengewinde und einem zwischen den beiden Enden angeordneten ringförmigen Bund. Die Einpressmutter wird durch die stirnseitige Öffnung in das Hohlprofil eingebracht und durch eine Montageöffnung am Profil bis zum Anschlag, der durch den Bund der Einpressmutter gebildet wird, nach außen durchgeschoben. Die Einpressmutter wird im Innern des Hohlprofils festgehalten und der aus der Montageöffnung nach außen ragende Hals der Einpressmutter nach außen gebördelt, so dass die Hohlprofilwand zwischen dem innenliegenden Bund und der äußeren Umbördelung formschlüssig eingeklemmt ist. Die Einpressmuttern werden dazu benötigt, um z. B. Anbauteile wie Sitzschienen an der Karosserie zu befestigen Nach dem Einpressen der Einpressmuttern kann die Haltevorrichtung für die Einpressmutter im Innern des Hohlprofils entfernt werden und der Hohlprofilträger mit anderen Karosserieteilen z. B. durch Schweißen verbunden werden. Hierbei werden in der Regel die stirnseitigen Öffnungen des Hohlprofil verschlossen oder abgedeckt.
Nachteilig bei diesen Verfahren ist es, dass bei falsch positionierten oder bei vergessenen Einpressmuttern die ganze Karosserie als Ausschuss wertlos wird, weil das Innere des Hohlprofils nicht mehr zugänglich ist, um die Einpressmutter am Hohlprofil zu befestigen.
Aus der DE 25 35 264 C3 ist ein Verfahren zum Anbringen einer Einpressmutter bekannt bei dem das Werkstück von beiden Seiten für die Einpressstempel zugänglich ist.
In der DE 21 11 524 A ist ein Verfahren zum Anbringen einer Einpressmutter auf einer Platte offenbart, bei der das Werkstück von beiden Seiten für die Einpresswerkzeuge zugänglich ist.
Aus der WO 02/36282 A1 ist ein Verfahren zum Anbringen einer Einpressmutter bekannt, bei dem zuerst ein radial einfedernd Stanzbereich erzeugt wird, in den die Einpressmutter eingerastet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter mit einem Hohlprofil aufzuzeigen, das einen nachträglichen Einbau, auch nach Schließung der stirnseitigen Öffnungen des Hohlprofils gestattet.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass eine weitere, bereits vorhandene oder nachträglich angebrachte Oberflächenöffnung des Hohlprofils als Zuführöffnung verwendet wird. Hier wird die ganze Einpressmutter in das Innere des Hohlprofils eingebracht und unter einer kleineren Montageöffnung positioniert. Danach wird von außen ein Hilfswerkzeug in Form einer Gewindestange in die Einpressmutter gedreht. Zum Schluss wird ein außerhalb des Hohlprofils befindlicher Prägestempel, durch den die Gewindestange hindurchragt in Richtung des Hohlprofils bewegt, wodurch sich der Abstand zwischen Einpressmutter und Prägestempel solange verringert, bis der Prägestempel den aus dem Hohlprofil ragenden Teil der Einpressmutter erreicht, der beispielsweise als gezäunter, bördelbarer Hals ausgebildet ist und diesen nach außen umstülpt bis die Hohlprofilwand formschlüssig zwischen Bund und Umstülpung eingepresst ist.
Der Vorteil bei diesem Verfahren ist, dass Einpressmuttern nachträglich an einem geschlossenen Hohlkörper angebracht werden können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen bestehen darin, dass die Zuführöffnungen zum Einbringen und/oder zum Positionieren der Einpressmutter in das Hohlprofil durch einen einfachen Bohrvorgang erzielt werden können. Zur einfachen und schnellen Einbringung und Positionierung der metallischen Einpressmutter im Hohlprofil kann ein Magnet verwendet werden, der auf einer flexiblen Welle mit Schwanenhalsgriff angebracht ist, so dass die Einpressmutter solange vom Magnet gehalten werden kann, bis die Gewindestange die Einpressmutter hält. Eine besonders günstige Verwendung für ein solches Verfahren ist die Verwendung zum nachträglichen Einbringen von Einpressmuttern in einen Sitzträger. Jedoch kann ein solches Verfahren auch zum individuellen, maßgeschneiderten Positionieren von Anbauteilen an Hohlprofilen verwendet werden, deren exakte Position erst nach Einbau des Hohlprofils ermittelt werden kann.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels, das in fünf Figuren dargestellt ist, näher erläutert werden. Es zeigen:
1: Für das Verfahren benötigte Werkzeuge und Teile
2: Einbringen der Einpressmutter durch eine Zuführöffnung
3: Prägeanordnung
4: Prägeanordnung im Hohlprofil
5: Montage einer Schraube
1 zeigt die für das Verfahren benötigten Werkzeuge und Teile. Das Teil, an dem dieses Verfahren angewendet werden kann, ist ein Hohlprofil 1. Dieses Hohlprofil 1 weist eine die Oberfläche darstellende Außenwand 7 auf. Hohlprofile 1 haben in der Regel, bedingt durch ihren Herstellungsprozess, stirnseitige Profilöffnungen 4, durch die der Innenraum des Hohlprofils zugänglich ist. Diese stirnseitigen Profilöffnungen 4 sind in der Regel nach Einbau des Hohlprofilträgers in eine Karosserie abgedeckt und/oder nicht mehr zugänglich. Im Hohlprofil 1 befinden sich zwei Einpressmuttern 17, die ein Gewinde 5 zur Befestigung von Anbauteilen, die fest mit der Karosserie verbunden sein sollen, aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel wurde vergessen, die Montageöffnung 3 mit einer Einpressmutter 17 zu bestücken. Zum nachträglichen Einbringen der Einpressmutter 17 dürfen die stirnseitigen Profilöffnungen 4 nicht verwendet werden, da diese in der Regel bereits nicht mehr zugänglich sind. Aus diesem Grund ist auf dem Hohlprofil eine Zuführöffnung 2 vorhanden, die auch noch weitere Funktionen aufweisen kann.
Für das Verfahren zum nachträglichen Einbringen einer Einpressmutter 17 in ein geschlossenes Hohlprofil wird ein an einer flexiblen Welle 21 befestigter Magnet 8 benötigt, der später die Einpressmutter in den Innenraum 6 des Hohlprofils bringt und dort positioniert. Dieser Magnet 8 kann nach Positionierung der Einpressmutter 17 im Hohlprofil einfach wieder entfernt werden, indem er herausgezogen wird. Bei einem magnetischen Halter bleibt vorteilhafterweise das Innengewinde der Einpressmutter 17 frei zugänglich. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel werden weiterhin eine als Hilfswerkzeug dienende lange Schraube 9 und eine kurze Montageschraube 10 zur Befestigung von Anbauteilen benötigt. Der Prägestempel 11 dient dazu, eine formschlüssige Verbindung zwischen der Wand 7 des Hohlprofils und der Einpressmutter 17 zu erzeugen. Auch wird für das Hilfswerkzeug 9 eine Mutter 12 benötigt, mit welcher der Anpressdruck auf das Prägewerkzeug erzeugt wird. Um die Zuführöffnung 2 herzustellen, wird ein Bohrer 13, z. B. in Form eines Stufenbohrers verwendet. Für die Montageöffnungen 3 werden kleinere Wendelbohrer 14 verwendet. Für die Bohrer wird eine Bohrmaschine 15 benötigt. Um den Prägestempel 11 mit der Einpressmutter 17 zu verprägen wird ein z. B. ein Ringschlüssel 16 und eine Mutter 12 benötigt. Gleichfalls wird eine Einpressmutter 17 benötigt, die in die Montageöffnung 3 eingebracht werden soll. Die Einpressmutter 17 weist einen Bund 18 auf, der zur Abstützung im Innenraum 6 des Hohlprofils an der Wand 7 benötigt wird. Über diesen Bund befindet sich der obere Teil der Einpressmutter, der später verprägt wird. Hierbei handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen gezäunten, bördelbaren Hals. Der untere Teil der Einpressmutter, der sich im Innenraum des Hohlprofils befindet, dient im montierten Zustand als unbewegliche Mutter für die Montageschraube 10.
2 zeigt das Einbringen der Einpressmutter 17 durch eine Zuführöffnung 2. Hierbei wird die ferromagnetische Einpressmutter 17 am Magnet mit Schwanenhalsgriff 8 magnetisch gehalten. Diese Anordnung wird durch eine Zuführöffnung 2 von außen in den Innenraum des Hohlprofils eingeführt. Hierbei muss die Zuführöffnung 2 mindestens gerade so groß sein wie die Einpressmutter 17 an ihrer breitesten Stelle. Diese Zuführöffnung 2 kann nachträglich durch einen Stufenbohrer 13 mittels Bohrmaschine 15 nachträglich in das Hohlprofil eingebracht werden oder aber eine bereits vorhandene bzw. vergrößerte Oberflächenöffnung kann zum Einbringen der Einpressmutter 17 in den Innenraum des Hohlprofils verwendet werden. Dann wird die am Magnet befestigte Einpressmutter unter der Montageöffnung 3 positioniert. Die Montageöffnung 3 muss so groß sein, dass der Hals 19 der Einpressmutter 17 herausragen kann, aber der Bund 18 nicht hindurchpasst. Dann wird das Hilfswerkzeug 9 von außen durch die Montageöffnung 3 in das Gewinde 5 der Einpressmutter 17 geschraubt.
3 zeigt die Prägeanordnung. Hierbei ist die Einpressmutter 17 an der langen Schraube 9, die als Hilfswerkzeug dient, befestigt. Die Einpressmutter befindet sich im Innenraum 6 des Hohlprofils 1. Ein Teil dieser langen Schraube 9 ragt aus dem Hohlprofil heraus. Auf dieser Schraube 9 befindet sich im äußeren Bereich über der Einpressmutter 17 ein Prägestempel 11 und darüber wiederum eine Mutter 12, die auf das Gewinde der Schraube 9 passt. Zum Verpressen der Einpressmutter 17 an der Außenwand 7 des Hohlprofils 1 wird die Schraube 9 festgehalten und die Mutter 12 in Richtung der Einpressmutter 17 entlang dem Gewinde der Schraube 9 gedreht. Hierbei wird die Einpressmutter 17 bis zum Anschlag, der von dem Bund 18 gebildet wird, aus der Montageöffnung 3 gezogen. Der Hals 19 der Einpressmutter 17 ragt zumindest teilweise aus der Montageöffnung 3 heraus. Wird nun die Mutter 12 weiterhin in Richtung der Einpressmutter 17 geschraubt, so drückt diese Mutter den Prägestempel 11 auf den Hals 19 der Einpressmutter 17. Wird die Mutter 12 weiter, z. B. mittels Ringschlüssel 16 gedreht, so drückt der untere konische Teil des Prägestempels 11 den Hals 19 der Einpressmutter 17 auseinander, so dass die Hohlprofilwand 7 formschlüssig zwischen dem Bund 18 im Innern und dem aufgeweiteten Hals 19 eingepresst ist. Damit ist die Einpressmutter 17 dauerhaft am Hohlprofil 1 befestigt. Um eine besonders gute Haftung der Einpressmutter 17 am Hohlprofil 1 und ein gleichmäßiges Aufweiten des Halses 19 der Einpressmutter 17 zu erzielen, ist Hals 19 der Einpressmutter 17 gezäunt und bördelbar.
4 zeigt eine solche Prägeanordnung im Hohlprofil. Hier ist die in 3 dargestellte Prägeanordnung in einer Gesamtansicht dargestellt. Dabei ist der Prägestempel 11 bereits in den Hals 19 der Einpressmutter 17 eingedrungen, wodurch ein Teilbereich des Halses aufgeweitet wird. Die Kraft für die Aufweitung des Halses der Einpressmutter 17 wird über den Ringschlüssel 16 der die Mutter 12 entlang des Gewindes des Hilfswerkzeuges 9 auf den Prägestempel 11 drückt, der dann wiederum in den Hals 19 der Einpressmutter 17 eindringt und diesen aufweitet. Alternativ oder zusätzlich dazu, kann auch der Prägestempel 11 ein für das Hilfswerkzeug passendes Gewinde aufweisen und damit in den Hals 19 der Einpressmutter 17 eingedreht werden. Wichtig beim Verprägen ist es, dass das Hilfswerkzeug beim Verprägen nicht aus der Einpressmutter 17 heraus- oder hineingedreht wird, sondern die Einpressmutter ihre Position relativ zum Hilfswerkzeug beibehält. Hierfür wird eine Halterung für das Hilfswerkzeug benötigt, die ein Mitdrehen beim Verprägen verhindert. Diese Halterung kann beispielsweise ein am Hilfswerkzeug befindlicher Sechskant-Schraubenkopf sein. Sobald die Einpressmutter 17 fest mit der Wand 7 des Hohlprofils 1 verbunden ist, kann die Schraube 9 aus der Einpressmutter 17 gedreht werden. Hierbei verhindert die Reibung an der formschlüssigen Verbindung zwischen Außenwand 7 und Einpressprofil 17, dass sich die Einpressmutter mitdrehen kann. In dieser Figur ist weiterhin die Zuführöffnung 2, durch die die Einpressmutter 17 von außen in den Innenraum 6 des Hohlprofils 1 gelangt, dargestellt.
5 zeigt, wie mit einer passenden Montageschraube 10 ein beliebiges (nicht abgebildetes) Anbauteil am Hohlprofil 1 über die Einpressmutter 17 befestigt werden kann. In dieser Figur sind in der Wand 7 des abgebildeten Hohlprofilbereichs 1 zwei mit Einpressmuttern bestückte, Gewinde aufweisende Montageöffnungen und eine gewindelose Montage- und/oder Zuführöffnung zu sehen. Bei dem zu montierenden Anbauteil kann es sich beispielsweise um die Sitzschiene handeln, die an der Karosserie angeschraubt wird, indem das Anbauteil mit einer Montageschraube 10 über einen Ringschlüssel 16 in das Gewinde 5 der Einpressmutter 17 eingeschraubt wird.
Unter Einpressmutter sind auch alle anderen Verbindungselemente, wie z. B.: Druckknopf, Niet, Bolzen, Schraube, Rastelement gemeint, die in einer Montageöffnung eines Hohlprofils befestigt werden, um ein beliebiges Anbauteil an einem Hohlprofil zu positionieren oder zu befestigen.

Claims

Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter (17) mit einem Hohlprofil (1), wobei – die Einpressmutter (17) von außen mittels eines an einer flexiblen Welle (21) befestigten Magneten (8) durch eine Zuführöffnung (2) in den Innenraum (6) des Hohlprofils (1) eingebracht und unter einer Montageöffnung (3) positioniert wird und dann – von außen ein Hilfswerkzeug (9) durch die Montageöffnung (3) hindurch mit der Einpressmutter (17) verbunden wird und dann – auf dem Hilfswerkzeug (9) ein Prägestempel (11) von außen solange auf einen aus dem Innenraum (6) ragenden Hals (19) der Einpressmutter (17) gepresst wird, bis dieser sich aufweitet und – die Einpressmutter (17) mit dem Hohlprofil (1) formschlüssig verbunden ist.
Verwendung für ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter (17) mit einem Hohlprofil (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum nachträglichen Einbringen von einer Einpressmutter (17) in ein bereits montiertes Hohlprofil (1) verwendet wird.
Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter (17) mit einem Hohlprofil (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführöffnung (2) als ein Bohrloch in der Wand (7) des Hohlprofils (1) ausgebildet wird.
Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter (17) mit einem Hohlprofil (1) nach Patentanspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageöffnung (3) als ein Bohrloch in der Wand (7) des Hohlprofils (1) ausgebildet wird.
Verwendung für ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter (17) mit einem Hohlprofil (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum nachträglichen Einbringen von einer Einpressmutter (17) in einen Karosserieträger (1) verwendet wird.
Verwendung für ein Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Karosserieträger (1) ein Sitzträger ist.
Ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von einer Einpressmutter (17) mit einem Hohlprofil (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Einpressmutter (17) in den Hohlprofil-Innenraum (6) ein an einem Schwanenhalsgriff befindlicher Magnet (8) verwendet wird.