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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung
einer Blindnietmutter an einem Bauteil, insbesondere an einem Innenhochdruckumformteil,
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung eine Befestigungsanordnung einer
Blindnietmutter an einem Bauteil, insbesondere an einem Innenhochdruckumformteil,
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 angegebenen Art.
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Ein
derartiges Verfahren ist beispielsweise bereits aus der
DE 198 05 275 B4 als
bekannt zu entnehmen. Dabei ist eine Durchgangsöffnung
mittels eines Werkzeuges in eine Wand eines Innenhochdruckumformteils
eingebracht, und zwar gegen den im Inneren des Innenhochdruckumformteils
anstehenden Innendruck eines gasförmigen oder flüssigen Druckmediums.
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Aus
der
DE 603 08 278
C2 und aus der
DE 60 2004 000 246 D2 sind darüber
hinaus Befestigungsanordnungen von Blindnietmuttern bzw. Krimpmuttern
an einem Bauteil als bekannt zu entnehmen, welche in eine Durchgangsöffnung
innerhalb der Wand des Bauteils eingesteckt und durch Umformen einer
Stauchzone an einem die Durchgangsöffnung begrenzenden
Randbereich der Wand des Bauteils festgelegt sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Befestigungsanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen eine Blindnietmutter
auf verbesserte Weise am zugehörigen Bauteil, insbesondere
Innenhochdruckumformteil, festgelegt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
sowie eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen der Patentansprüche
1 bzw. 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen
abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um
ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung einer Blindnietmutter
an einem Bauteil, insbesondere einem Innenhochdruckumformteil zu
schaffen, bei welchem die Blindnietmutter besonders günstig
am zugehörigen Bauteil festgelegt ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass in die Wand des Bauteils eine einen von einer Kreissymmetrie
abweichenden, insbesondere polygonalen, Querschnitt aufweisende
Durchgangsöffnung eingebracht wird, wodurch eine Drehung
der in die Durchgangsöffnung einsetzbaren Blindnietmutter
zu hemmen ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
in das Bauteil, insbesondere das Innenhochdruckumformteil, eine
Durchgangsöffnung einzubringen, welche nicht kreisförmig
ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Durchgangsöffnung
einen elliptischen oder insbesondere mehreckigen bzw. polygonalen
Querschnitt aufweist. Hierdurch kann in die Durchgangsöffnung
eine Blindnietmutter mit einem zugeordneten Verbindungsbereich eingesteckt
werden, welcher ebenfalls in seinem Querschnitt von einer Kreissymmetrie
abweicht und vielmehr entsprechend elliptisch oder insbesondere mehreckig
bzw. polygonal ist. Somit kann auf einfache Weise eine Verbindung
zwischen der Durchgangsöffnung und dem Verbindungsbereich
der Blindnietmutter geschaffen werden, welche vermeidet, dass die
Blindnietmutter beim Umformen der Stauchzone innerhalb der Durchgangsöffnung
verdreht werden kann. Vielmehr ergibt sich eine zumindest quasi
formschlüssige Verbindung zwischen der Durchgangsöffnung
und dem Verbindungsbereich der Blindnietmutter, um eine besonders
günstige Befestigungsanordnung zu erreichen.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird dabei
beim Einbringen der Durchgangsöffnung ein entstehender
Butzen an der Wand des Bauteils gelassen. Mit anderen Worten wird
der die Negativform der Durchgangsöffnung bildende Butzen
in bevorzugter Weise nicht vollständig abgetrennt, sondern
es verbleibt zumindest ein Teilbereich, an welchem dieser mit der
Wand des Bauteils verbunden bleibt. Hierdurch kann beispielsweise
erreicht werden, dass der Butzen nicht in einen Hohlraum eines als
Innenhochdruckumformteil ausgebildeten Bauteils hineinfallen kann.
Dies könnte nämlich gegebenenfalls zu Geräuschen
führen, wenn sich der Butzen innerhalb des Hohlraums bewegt.
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Dabei
hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft
gezeigt, wenn beim Einbringen der Durchgangsöffnung zusätzlich
eine Ausnehmung eingebracht wird, durch welche ein den entstehenden
Butzen an der Wand des Bauteils tragender Steg gebildet wird. Insbesondere
in diesem Fall kann eine handelsübliche Blindnietmutter
verwandt und besonders günstig festgelegt werden.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn beim Einbringen der Durchgangsöffnung
eine Ausnehmung eingebracht wird, deren Breite etwa der Kantenlänge des
polygonal ausgebildeten Querschnitts der Durchgangsöffnung
entspricht. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache
Weise eine entsprechende polygonale Durchgangsöffnung einbringen.
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Alternativ
hierzu kann beim Einbringen der Durchgangsöffnung eine
Ausnehmung eingebracht werden, deren Breite erheblich kleiner ist
als eine Kantenlänge des polygonal ausgebildeten Querschnitts
der Durchgangsöffnung. In diesem Fall ergibt sich eine
besonders großformatige Festlegung der Blindnietmutter
am die Durchgangsöffnung begrenzenden Randbereiche der
Wand des Bauteils, insbesondere des Innenhochdruckumformteils.
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Die
vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für
die Befestigungsanordnung gemäß Patentanspruch
7.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
ausschnittsweise Unter- bzw. Innenansicht auf ein als Innenhochdruckumformteil ausgebildetes
Bauteil, in dessen Wand eine Durchgangsöffnung eingebracht
wird, welche einen von einer Kreissymmetrie abweichenden, vorliegend
polygonalen, Querschnitt aufweist, wobei beim Einbringen der Durchgangsöffnung
ein entstehender Butzen an der Wand des Bauteils gelassen wird;
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2a, 2b eine
ausschnittsweise Unteransicht sowie eine ausschnittsweise Schnittansicht
entlang einer durch die Linie IIb-IIb in 2a repräsentierten
Schnittebene auf das als Innenhochdruckumformteil ausgebildete Bauteil,
wobei in die Durchgangsöffnung gemäß 1 eine
Blindnietmutter eingesetzt und durch Umformen einer Stauchzone an
einem die Durchgangsöffnung begrenzenden Randbereich der
Wand des Innenhochdruckumformteils festgelegt ist;
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3 eine
ausschnittsweise Unter- bzw. Innenansicht auf das als Innenhochdruckumformteil ausgebildete
Bauteil mit einer darin eingebrachten Durchgangsöffnung
nach einer alternativen Ausführungsform, bei welcher beim
Einbringen der Durchgangsöffnung zusätzlich eine
Ausnehmung eingebracht wird, durch welche ein den entstehenden Stutzen
an der Wand des Bauteils tragender Steg gebildet wird, wobei die
Ausnehmung bzw. der Steg in seiner Breite etwa einer Kantenlänge
des polygonal ausgebildeten Querschnitts der Durchgangsöffnung entspricht;
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4a, 4b eine
ausschnittsweise Unter- bzw. Innenansicht sowie eine Schnittansicht
entlang einer durch die Linie IVb-IVb in 4a repräsentierten
Schnittebene auf das als Innenhochdruckumformteil ausgebildete Bauteil,
wobei in die Durchgangsöffnung wiederum eine Blindnietmutter eingesetzt
und durch Umformen einer Stauchzone an dem die Durchgangsöffnung
begrenzenden Randbereich der Wand des Bauteils festgelegt ist;
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5 eine
ausschnittsweise Unter- bzw. Innenansicht auf das als Innenhochdruckformteil
ausgebildete Bauteil, in welche eine Durchgangsöffnung nach
einer weiteren Ausführungsform eingebracht ist, bei welcher
im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den 3 bis 4b eine
Ausnehmung bzw. ein Steg vorgesehen ist, dessen Breite erheblich
kleiner ausgebildet als eine Kantenlänge des polygonal ausgebildeten
Querschnitts der Durchgangsöffnung; und
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6 eine
ausschnittsweise Unter- bzw. Innenansicht auf das als Innenhochdruckumformteil ausgebildete
Bauteil gemäß 5, wobei
in die Durchgangsöffnung wiederum eine Blindnietmutter eingesetzt
und durch Umformen einer Stauchzone an einem die Durchgangsöffnung
begrenzenden Randbereich der Wand des Bauteils festgelegt ist.
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In 1 ist
in einer ausschnittsweisen Unter- bzw. Innenansicht eine Wand 10 eines
vorliegend als Innenhochdruckumformteil 12 ausgebildeten
Bauteils dargestellt. Das Innenhochdruckumformteil 12 weist
demzufolge einen Hohlraum auf, in welchen ein insbesondere flüssiges
Druckmedium zum Umformen des Innenhochdruckumformteils 12 unter
Druckbeaufschlagung eingebracht werden kann. Folglich zeigt 1 – wie
auch die weiteren Figuren – einen Blick vom Hohlraum des
Innenhochdruckumformteils 12 her in Richtung der Wand 10.
Das Innenhochdruckumformteil 12 wird im vorliegenden Fall
im Anschluss an das Innenhochdruckumformen mit einem Kunststoff
versehen, um hierdurch ein Hybridbauteil zu bilden, welches beispielsweise
im Kraftwagenbau eingesetzt werden kann.
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Aus 1 ist
nun erkennbar, dass in die vorliegend als Blechwerkstoffteil aus
einer Stahl- oder Aluminiumlegierung gestalteten Wand 10 des
Innenhochdruckumformteils 12 eine Durchgangsöffnung 14 eingebracht
worden ist. Diese Durchgangsöffnung 14 kann beispielsweise
während des Innenhochdruckumformprozesses eingebracht werden,
und zwar mittels eines nicht weiter dargestellten Stempels innerhalb
des Innenhochdruckumformwerkzeugs. Die Durchgangsöffnung 14 kann
dabei im vorliegenden Fall gegen den im Hohlraum des Innenhochdruckumformteils 12 anstehenden
Innenhochdruck mittels des Stempels in die Wand 10 eingebracht
werden. Als im Rahmen der Erfindung umfasst ist es zu betrachten,
dass dieses Einbringen gegebenenfalls auch nachträglich
erfolgen kann, also bei nicht anstehendem Innenhochdruck. Ebenfalls
ist die vorliegende Erfindung nicht auf Innenhochdruckumformteile 12 beschränkt,
sondern kann beispielsweise auch bei normalen Blechteilen eingesetzt
werden.
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Insbesondere
bei Innenhochdruckumformteilen 12 ergibt sich jedoch die
Problematik, dass beim Einbringen der Durchgangsöffnung 14 ein
entsprechender Butzen 16 entsteht, welcher bei einem vollständigen
Trennen von der Wand 10 in den Hohlraum des Innenhochdruckumformteils 12 hineinfällt. Da
dieser Butzen 16 dann gegebenenfalls nicht entfernt werden
kann, besteht die Gefahr, dass der Butzen 16 innerhalb
des Innenhochdruckumformteils 12 entsprechende Geräusche
verursacht. Aus diesem Grund wird beim vorliegenden Verfahren zum
Einbringen der Durchgangsöffnung 14 der entstehende Butzen 16 an
der Wand 10 des Innenhochdruckumformteils 12 gelassen.
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Aus 1 ist
dabei erkennbar, dass die Durchgangsöffnung einen von einer
Kreissymmetrie abweichenden, vorliegend polygonalen bzw. sechseckigen,
Querschnitt aufweist, wobei der Butzen 16 an fünf
Kanten 18 der Durchgangsöffnung 16 abgetrennt ist,
während er an einer sechsten Kante 20 entsprechend
nicht abgetrennt ist und somit an der Wand 10 verbleibt,
und zwar so, dass er entsprechend in den Hohlraum des Innenhochdruckumformteils 12 hineingebogen
ist. Somit ist der Butzen 16 im vorliegenden Fall über
die gesamte Kantenlänge der Kante 20 mit der Wand 10 des
Innenhochdruckumformteils 12 verbunden.
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2a zeigt
in einer ausschnittsweisen Unter- bzw. Innenansicht die Wand 10 des
Innenhochdruckumformteils 12 gemäß 1,
wobei in die Durchgangsöffnung 14 eine Krimpmutter
bzw. Blindnietmutter 22 auf im Weiteren noch näher
beschriebene Weise eingesetzt ist.
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2b zeigt
hierbei eine Schnittansicht entlang einer durch die Linie IIb-IIb
in 2a präsentierten Schnittebene durch die
Wand 10 des Bauteils 12 bzw. durch die Blindnietmutter 22.
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In
Zusammenschau der 2a und 2b wird
zunächst erkennbar, dass die Blindnietmutter 22 einen
Verbindungsbereich 24 aufweist, mittels welchem diese in
die Durchgangsöffnung 14 eingesteckt ist. Dieser
Verbindungsbereich 24 weist wie die Durchgangsöffnung 14 einen
von einer Kreissymmetrie abweichenden, vorliegend polygonalen bzw. sechseckigen
Querschnitt auf, wodurch eine Drehung der in die Durchgangsöffnung 14 eingesteckten Blindnietmutter 22 gehemmt
ist. Mit anderen Worten ist der Verbindungsbereich 24 im
Querschnitt ebenfalls sechseckförmig – an den
Querschnitt der Durchgangsöffnung 14 angepasst – ausgebildet.
Somit ergibt sich eine Hemmung bzw. ein Formschluss zwischen der
Blindnietmutter 22 und der Wand 10, was zu einer
Reihe von nachfolgend noch beschriebenen Vorteilen führt.
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Aus 2b ist
des Weiteren erkennbar, dass die Blindnietmutter 22 eine
Stauchzone 26 aufweist, welche durch Umformen entsprechend
so verformt worden ist, dass sich außenseitig der Blindnietmutter 22 eine
umlaufende Wulst 28 ausbildet. Diese umlaufende Wulst 28 sorgt
gemeinsam mit einem Kragen 30 für einen beidseitigen
Hintergriff bzw. Formschluss eines Randbereichs 32 der
Wand 10, welcher die Durchgangsöffnung 14 begrenzt.
Im Bereich des Butzens 16 schmiegt sich die Wulst 28 dabei
an diesen an; gegebenenfalls wird der Butzen 16 hierdurch
in Richtung der Innenseite der Wand 10 gedrückt.
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Das
Herstellen der Wulst 28 erfolgt dabei dadurch, dass eine
vorliegend nicht gezeigte Schraube in die Blindnietmutter 22,
genauer gesagt in ein Gewinde 34 eingeschraubt wird, welches
sich in 2b unterhalb der Stauchzone 26 bzw.
unterhalb der Wulst 28 erstreckt. Wird demzufolge die Schraube von
außen her in die Blindnietmutter 22 eingeschraubt,
wird der das Gewinde 34 aufweisende Bereich bei fortschreitendem
Zudrehen der Schraube in Richtung zur Wand 10 hinbewegt,
und zwar unter Umformung der Stauchzone 26 und unter Bildung
der Wulst 28. Ein Verdrehen der Blindnietmutter 22 gegenüber
dem Innenhochdruckumformteil 12 bzw. dessen Wand 10 ist
dabei durch den jeweils polygonalen bzw. sechseckigen Querschnitt
der Durchgangsöffnung 14 bzw. des Verbindungsbereichs 24 der
Blindnietmutter 22 verunmöglicht. Somit wird klar, dass
durch den Formschluss des Verbindungsbereichs 24 der Blindnietmutter 22 der
Durchgangsöffnung 14 ein entsprechend einfaches
Fixieren der Blindnietmutter 22 an dem Innenhochdruckumformteil 12 möglich
ist. Die axiale Sicherung der Blindnietmutter 22 ergibt
sich dabei durch den Wulst 28, so dass diese sowohl radial
wie axial fest am Innenhochdruckumformteil 12 positioniert
ist. Nach Abschluss des Umformens der Stauchzone 26 ist
die Befestigungsanordnung vollendet, wobei die in die Blindnietmutter 22 eingeschraubte
Schraube selbst als Fixierung eines Anschlussbauteils an dem Innenhochdruckumformteil 12 genutzt
werden kann. Gegebenenfalls kann die zum Umformen der Blindnietmutter 22 herangezogene
Schraube auch wieder herausgeschraubt werden, um ein anderes, mit
einem Gewinde versehenes Element einzuschrauben.
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3 zeigt
wiederum in einer Darstellung analog zu 1 eine Durchgangsöffnung 14 nach
einer alternativen Ausführungsform. Hierbei ist beim Einbringen
der Durchgangsöffnung 14 eine zusätzliche
Ausnehmung 36 eingebracht worden, durch welche ein den
entstehenden Butzen 16 an der Wand 10 tragender
Steg 38 gebildet worden ist. Mit anderen Worten ist die
Durchgangsöffnung 16 um die Ausnehmung 36 radial
nach außen hin vergrößert worden, und
zwar im Bereich einer der Kanten 18. Die Breite der Ausnehmung 36 bzw.
des Stegs 38 entspricht dabei zumindest in etwa einer Kantenlänge der
zugehörigen Kante 18 des polygonalen Querschnitts
der Durchgangsöffnung 14.
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Die 4a und 4b zeigen
analog zu den 2a und 2b wiederum
eine ausschnittsweise Unter- bzw. Innenansicht sowie eine Schnittansicht
entlang einer durch die Linie IVb-IVb in 4a repräsentierten
Schnittebene auf die Befestigungsanordnung der Blindnietmutter 22 an
der Wand 10. Dabei wird erkennbar, dass sich aufgrund der
die Ausnehmung 36 erweiterten Durchgangsöffnung 14 eine besonders
günstige Festlegung der Blindnietmutter 22 an
der Wand 10 ergibt. Dies nämlich aufgrund der Tatsache,
dass der beim Umformen der Stauchzone 26 gebildete Wulst 28 nicht
mit dem Steg 38 bzw. dem Butzen 16 in Kontakt
kommt, wie dies beim Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 2b der Fall
ist. Allerdings hat die Wulst 28 im Bereich der Ausnehmung 36 keinen
Kontakt zum Randbereich 32, welcher die Durchgangsöffnung 14 umgibt.
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5 zeigt
schließlich in einer zu den 1 und 3 analogen
Darstellung die Wand 10 des Innenhochdruckumformteils 12 mit
einer Durchgangsöffnung 14 nach einer wiederum
alternativen Ausführungsform. Hierbei ist analog zur Ausführungsform gemäß den 3 bis 4b wiederum
eine Ausnehmung 40 in die Wand 10 eingebracht,
durch welche ein den entstehenden Butzen 16 an der Wand 10 tragender
Steg 42 gebildet wird. Im Unterschied zur Ausführungsform
gemäß den 3 bis 4b ist dieser
Steg 42 in seiner Breite jedoch nicht an die Kantenlänge
einer der Kanten 18 der sechseckig ausgebildeten Durchgangsöffnung 14 angepasst, sondern vielmehr
erheblich kleiner bzw. schmaler ausgebildet. Mit anderen Worten
entspricht die Breite der Ausnehmung 40 bzw. des Stegs 42 im
vorliegenden Fall etwa einem Drittel bis einem Viertel der Breite
der Kantenlänge der entsprechenden Kante 18 der Durchgangsöffnung 14.
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Der
Vorteil dieser Ausführungsform wird insbesondere in 6 erkennbar,
welche anlog zu den 2a und 4a die
Befestigungsanordnung der Blindnietmutter 22 an der Wand 10 zeigt.
Da vorliegend wiederum eine Ausnehmung 40 bzw. ein Steg 42 vorgesehen
ist, kann die Wulst 28 beim Stauchen der Stauchzone 26 so
ausgebildet werden, dass diese nicht unmittelbar mit dem Steg 42 in
Berührung kommt. Im Unterschied zur Ausführungsform
gemäß den 3 bis 4b wird
jedoch durch die schmalere Ausgestaltung der Ausnehmung 40 bzw.
des Steges 42 erreicht, dass die Wulst 28 umfangsseitig über
einen größeren Längenbereich mit dem
die Durchgangsöffnung 14 begrenzenden Randbereich 32 der
Wand 10 kontaktiert ist. Hierdurch ergibt sich eine noch
günstigere Festlegung der Blindnietmutter 22 an
der Wand 10.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19805275
B4 [0003]
- - DE 60308278 C2 [0004]
- - DE 602004000246 D2 [0004]