DE102009008660A1 - Method for joining steering console with cockpit transversal support of automobile, involves inserting connecting element into hollow profile to connect assembly part during/after expanding profile by internal high pressure forming process - Google Patents

Method for joining steering console with cockpit transversal support of automobile, involves inserting connecting element into hollow profile to connect assembly part during/after expanding profile by internal high pressure forming process Download PDF

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Abstract

The method involves applying an adhesive on an inner side of recesses of an assembly part (18) and an outer side of a joining point (34) of a hollow profile (12). The part is attached at the profile using the recesses, and the profile is expanded in an area of the joining point by an internal high pressure forming process. A connecting element is inserted into the profile for connecting the part during or after expanding the profile, where the connecting element is formed as a hollow punch rivet (44) or a self-tapping screw. An attaching part provided at the profile is made of plastic. An independent claim is also included for a join connection comprising a connecting element for connecting an assembly part with a hollow profile.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen wenigstens eines eine Aufnahme aufweisenden Fügeteils mit einem Hohlprofil nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine durch ein solches Verfahren hergestellte Fügeverbindung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 14.The The invention relates to a method for joining at least one a receiving joining part with a hollow profile according to the preamble of claim 1 and a by such a method manufactured joint connection according to the preamble of claim 14th

Aus der DE 196 18 626 C2 ist ein Verfahren zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen einem geschlossenen Hohlprofil und einem Halter für ein Anbauteil bekannt, bei welchem der Halter über eine Durchgangsöffnung auf das Hohlprofil aufgeschoben wird. Das Aufschieben erfolgt dabei in Richtung einer Haupterstreckungsrichtung des Hohlprofils. Anschließend wird das Hohlprofil in einem Innenhochdruckumformverfahren aufgeweitet, so dass sich eine mit Hinterschnitt versehene formschlüssige Umgreifung des Halters ergibt. Die Verbindung zwischen Hohlprofil und Halter erfolgt somit durch eine Presspassung zwischen den beiden Teilen im Bereich der Durchgangsöffnung sowie durch einen Formschluss, welcher durch die Aufweitung des Hohlprofils entsteht.From the DE 196 18 626 C2 is a method for producing a permanent connection between a closed hollow profile and a holder for an attachment known in which the holder is pushed over a passage opening on the hollow profile. The pushing occurs in the direction of a main extension direction of the hollow profile. Subsequently, the hollow profile is expanded in a hydroforming process, so that there is a provided with undercut form-fitting clasping of the holder. The connection between the hollow profile and the holder thus takes place by means of an interference fit between the two parts in the region of the passage opening and by a positive connection, which results from the widening of the hollow profile.

Die ausschließliche Verbindung zwischen Hohlprofil und Halter durch Presspassung und Formschluss kann gegebenenfalls nicht ausreichen, um der Fügeverbindung eine hinreichende Festigkeit zu verleihen. Gerade die Langzeitstabilität solcher Verbindungen unter Dauerbelastung kann problematisch sein.The exclusive connection between hollow profile and holder by interference fit and positive engagement may not be sufficient, to give the joint connection a sufficient strength. Especially the long-term stability of such compounds under Continuous load can be problematic.

Ein weiterer Nachteil des Aufschiebens eines solchen als Halter ausgebildeten Fügeteils besteht darin, dass nur schwer zusätzliche Klebeverbindungen im Bereich der Fügestelle zwischen Fügeteil und Hohlprofil hergestellt werden können. Beim Aufschieben des Fügeteils in Richtung der maximalen Längserstreckung des Hohlprofils wird eine gegebenenfalls vorher im Bereich der Fügestelle aufgebrachte Kleberaupe durch die Relativbewegung zwischen den beiden Teilen verstrichen, so dass Teile des Klebstoffes auch außerhalb der Fügestelle zu liegen kommen. Dies bedingt eine aufwendige Nachreinigung des fertig gefügten Bauteiles.One Another disadvantage of the postponement of such a trained as a holder Joining parts is that difficult additional Adhesive joints in the region of the joint between adherend and Hollow profile can be produced. When pushing of the joining part in the direction of the maximum longitudinal extent of the hollow profile is an optionally previously in the region of the joint applied adhesive bead by the relative movement between the two Parts have elapsed, leaving parts of the glue outside as well the joint come to rest. This requires a complex Post-cleaning of the finished joined component.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zum Fügen wenigstens eines eine Aufnahme aufweisenden Fügeteils mit einem Hohlprofil der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches die Herstellung stabilerer Fügeverbindung ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fügeverbindung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass deren Herstellung erleichtert und prozesssicherer und kostengünstiger durchführbar ist.task Thus, the present invention is a method of joining at least one joining part having a receptacle to provide a hollow profile of the type mentioned, which allows the production of stable joint connection. It is a further object of the present invention to provide a joint connection of the aforementioned type so that their production facilitated and more process-reliable and cost-effective feasible is.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Fügen wenigstens eines eine Aufnahme aufweisenden Fügeteils mit einem Hohlprofil mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch eine Fügeverbindung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 14 gelöst.These The object is achieved by a method for joining at least one a receiving joining part with a hollow profile with the features of claim 1 and by a joint connection solved with the features of claim 14.

Bei einem solchen Verfahren wird zunächst das Fügeteil mit seiner Aufnahme auf das Hohlprofil aufgesteckt. Im folgenden Verfahrensschritt wird das Hohlprofil zumindest im Bereich der Fügestelle mit dem Fügeteil durch Innenhochdruckumformen umgeformt, so dass sich eine Presspassung sowie ein Formschluss zwischen Hohlprofil und Fügeteil ergibt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass während oder nach dem Hochdruckumformen ein Verbindungselement mit eingrabender Wirkung zum Verbinden des Fügeteils mit dem Hohlprofil eingebracht wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Fügeverbindung erzeugt, welche einen Formschluss zwischen Hohlprofil und Fügeteil mit einer Presspassung und einem zusätzlichen Form- und/oder Kraftschluss, welcher durch das Verbindungselement mit eingrabender Wirkung vermittelt wird, kombiniert. Die Verbindung zwischen Hohlprofil und Fügeteil ist somit mehrfach redundant abgesichert abgesichert und auch unter langfristiger Belastung besonders stabil.at Such a method is first the joining part attached with its inclusion on the hollow profile. Hereinafter Process step is the hollow profile at least in the region of the joint formed with the adherend by hydroforming, so that a press fit and a positive connection between the hollow profile and joining part. According to the invention provided that during or after the high pressure forming a connecting element with a burying action for connecting the Joining part is introduced with the hollow profile. By the inventive method is a joint connection generates, which a positive connection between the hollow profile and adherend with a press fit and an additional molding and / or Traction, which by the connecting element with burying Effect is mediated, combined. The connection between hollow profile and The adhering part is thus secured with multiple redundant backups and especially stable under long-term stress.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verbindungselement als Hohlstanzniet ausgebildet ist und während des Innenhochdruckumformens eingebracht wird. Es ermöglicht eine besonders einfache, schnellere kostengünstigere Prozessführung, da kein zusätzlicher Verfahrensschritt und keine zusätzlichen Werkzeuge zum Einbringen des Verbindungselementes notwendig sind.In Another embodiment of the invention is provided that the connecting element is designed as a hollow punch rivet and during hydroforming is introduced. It allows a particularly simple, faster, more cost-effective process management, since no additional process step and no additional Tools for introducing the connecting element are necessary.

Der Hohlstanzniet durchsetzt dabei bevorzugt eine Wandung des Fügeteils vollständig und eine an dieser anliegenden Wandung des Hohlprofils nur teilweise.Of the Hollow punch rivet preferably passes through a wall of the joining part completely and an adjoining wall of the Hollow profiles only partially.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das Verbindungselement als selbstfurchende Schraube ausgebildet sein. Diese wird nach dem Innenhochdruckumformen des Hohlprofils in den Verbindungsbereich zwischen Hohlprofil und Fügeteil eingebracht und verbindet die beiden Teile. Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Verwendung eines einzelnen Hohlstanzniets oder einer einzelnen Schraube, die jeweils verwendete Anzahl von Verbindungselementen hängt von der konkreten Ausgestaltung des Fügeteils und des Hohlprofils und den zu erwartenden Belastungen ab.In an alternative embodiment of the invention, the connecting element be designed as a self-tapping screw. This will be after the Hydroforming of the hollow profile in the connection area inserted between hollow profile and joining part and connects the two parts. Of course limited The invention does not relate to the use of a single hollow rivet or a single screw, the number of each used Connecting elements depends on the specific design of the joining part and the hollow profile and the expected Loads.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, vor dem Aufstecken des Fügeteils einen Klebstoff auf eine Innenseite der Aufnahme des Fügeteils und/oder eine Außenseite der Fügestelle des Hohlprofils aufzubringen. Dies verbessert die Verbindung zwischen Fügeteil und Hohlprofil weiter. Das Fügeteil ist nun vierfach gegen eine Relativbewegung zum Hohlprofil gesichert. Zum einen entsteht durch das Aufweiten des Hohlprofils ein Formschluss, welcher das Fügeteil gegen axiale Bewegungen gegenüber dem Hohlprofil absichert. Beim Innenhochdruckumformen entsteht weiterhin eine Presspassung zwischen einer Wandung des Hohlprofils und der Wandung der Aufnahme des Fügeteils, welches reibschlüssig eine Sicherung sowohl gegen axiale als auch gegen radiale Bewegungen des Fügeteils gegenüber dem Hohlprofil gewährleistet. Das wenigstens eine Verbindungselement stellt eine zusätzliche Form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlprofil und dem Fügeteil zur Verfügung. Der Klebstoff führt schließlich zu einem zusätzlichen Stoffschluss, welcher ebenfalls eine Sicherung gegen axiale und radiale Bewegungen darstellt.In a further embodiment of the invention, it is provided, before attaching the joining part, an adhesive on an inner side of the receptacle of the Apply joining parts and / or an outside of the joint of the hollow profile. This further improves the connection between joining part and hollow profile. The joining part is now four times secured against relative movement to the hollow profile. On the one hand, due to the widening of the hollow profile, a positive connection is created which secures the joining part against axial movements relative to the hollow profile. When hydroforming continues to create a press fit between a wall of the hollow profile and the wall of the receptacle of the joining part, which ensures a frictional locking both against axial and against radial movements of the joining member relative to the hollow profile. The at least one connecting element provides an additional positive and / or non-positive connection between the hollow profile and the joining part. The adhesive eventually leads to an additional material bond, which also represents a safeguard against axial and radial movements.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird beim Aufweiten des Hohlprofils ein Formschluss zwischen Fügeteil und Hohlprofil erzeugt, wobei in einem Kantenbereich des Fügeteils ein Hinterschnitt zwischen Fügeteil und Hohlprofil ausgebildet wird. Die in dem genannten Kantenbereich aufeinanderstoßenden Flächen des Fügeteils schließen dabei bevorzugterweise einen Winkel < 90° ein, so dass beim Aufweiten des Hohlprofils dessen Wandung nicht nur in radialer Richtung bezüglich der Längsachse des Hohlprofils aufgeweitet wird, sondern in dem genannten Kantenbereich auch eine axiale Aufweitungskomponente aufweist, welche den gewünschten Hinterschnitt bildet. Gegenüber einem Formschluss zwischen Fügeteil und Hohlprofil ohne einen solchen Hinterschnitt ist die genannten Ausführungsform zusätzlich gegen Relativbewegungen gesichert, was den Einsatz derart gefügter Bauteile auch in mechanisch hochbelasteten Bereichen erlaubt, ohne dass die Belastungen, insbesondere Vibrationen und dergleichen des Bauteiles zu einer Abweichung von der Soll-Relativ-Lage des Fügeteils gegenüber dem Hohlprofil führen.In Another preferred embodiment is when expanding the hollow profile a positive connection between the joining part and the hollow profile generated, wherein in an edge region of the joining part a Undercut formed between joining part and hollow profile becomes. The abutting in said edge region Close the surfaces of the joining part preferably an angle <90 °, so that when expanding the hollow profile whose wall not only in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the hollow profile is widened, but in said edge region also has an axial expansion component, which the desired Undercut forms. Compared to a positive connection between Joining part and hollow profile without such undercut is the said embodiment additionally against Relative movements secured, what the use of so mated Components are also allowed in mechanically highly stressed areas, without that the loads, in particular vibrations and the like of the Components to a deviation from the target relative position of the joining part opposite lead the hollow profile.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass während des Innenhochdruckumformens des Hohlprofils ein Verbindungselement mit eingrabender Wirkung, insbesondere ein Stanzniet so in die zu fügenden Teile eingebracht wird, dass dieses eine Wandung des Fügeteils vollständig und eine an dieser anliegenden Wandung des Hohlprofils teilweise durchsetzt. Die Kraft zum Einbringen des Stanznietes kann dabei durch den Innendruck des Hohlprofils während des Innenhochdruckumformens selbst bereitgestellt werden. Es handelt sich also um ein sogenanntes Hydrostanznietverfahren. Dadurch, dass der Stanzniet die Wandung des Hohlprofils lediglich teilweise durchsetzt, wird sichergestellt, dass der Stanzniet während des Innenhochdruckumformens eingebracht werden kann, ohne dass ein Innendruck des Hohlprofils im Bereich der Stanznietverbindung verloren geht. Durch eine derartige zusätzliche Verbindung zwischen Fügeteil und Hohlprofil wird eine zusätzliche Sicherung gegen axiale und radiale Bewegungen erzielt, die die Verbindung besonders belastbar macht.In a further preferred embodiment is provided during hydroforming of the hollow profile a connecting element with a burying action, in particular a punch rivet is introduced into the parts to be joined, that this a wall of the joining part completely and one partially penetrated on this adjacent wall of the hollow profile. The force for introducing the punch rivet can thereby by the internal pressure the hollow profile during hydroforming itself to be provided. So it is a so-called Hydrostanznietverfahren. The fact that the punch rivet only the wall of the hollow profile Partially interspersed, it is ensured that the punch rivet during the hydroforming can be introduced without a Internal pressure of the hollow profile in the area of the punched rivet connection lost goes. By such an additional connection between Joining part and hollow profile is an additional safeguard achieved against axial and radial movements that the connection makes it particularly resilient.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Hohlprofil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwendet. Dies ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einem Fügeteil aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung. Eine zuverlässige Verbindung zwischen dieser Werkstoffkombination ist mit anderen Verfahren nur schwer realisierbar. Insbesondere das Verschweißen von Magnesium und Aluminium ist nur sehr schwer möglich, erbringt nicht den erwünschten Halt und führt zu Verzügen in den Bauteilen, die nach dem Schweißen aufwändig wieder gerichtet werden müssen. Dies wird durch die Verwendung von Magnesium- und Aluminiumbauteilen in einem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden. Die Verwendung von Magnesiumhohlprofilen ermöglicht gegenüber anderen Materialien enorme Gewichtseinsparungen, welche bis zu 35% betragen können. Dies macht das Verfahren somit besonders bedeutsam für Leichtbauanwendungen.In a particularly preferred embodiment of the invention becomes a hollow profile of aluminum or an aluminum alloy used. This is particularly advantageous in combination with a Joining part of magnesium or a magnesium alloy. A reliable connection between this material combination is difficult to achieve with other methods. Especially the welding of magnesium and aluminum is very much Hardly possible, does not provide the desired hold and leads to distortion in the components, which after the Welding must be time-consuming again. This is achieved through the use of magnesium and aluminum components avoided in a method according to the invention. The use of magnesium hollow profiles allows opposite enormous weight savings for other materials, up to 35% can be. This makes the process so special important for lightweight applications.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahren kann es vorgesehen sein, in einem weiteren Verfahrensschritt wenigstens ein Anbauteil aus einem Kunststoff durch Spritzgießen an das Hohlprofil und/oder das Fügeteil anzuformen. Damit ist es möglich, mechanisch nur gering belastete Anbauteile besonders leicht darzustellen, was zu weiteren Gewichtseinsparungen führt.In Further embodiment of the method can be provided in a further process step at least one attachment made of a plastic by injection molding to the hollow profile and / or the joining part to mold. This makes it possible, mechanically low loaded attachments particularly easy to display, resulting in more Weight savings leads.

In einer bevorzugten Ausführungsform umgreift das Anbauteil dabei die Fügestelle wenigstens teilweise. Auch hierdurch wird eine zusätzliche, formschlüssige Sicherung zwischen Anbauteil, Hohlprofil und Fügeteil bereitgestellt.In a preferred embodiment surrounds the attachment while the joint at least partially. Also by this becomes an additional positive lock provided between attachment, hollow profile and joining part.

Es ist weiterhin vorteilhaft, dass wenigstens eine Anbauteil im Bereich einer Öffnung des Hohlprofils anzuformen, so dass ein Teilbereich des Anbauteiles unter Ausbildung eines Formschlusses zwischen dem Anbauteil und dem Hohlprofil in einem Hohlraum des Hohlprofils ausgebildet wird. Damit kann eine Positionssicherung des Anbauteiles gegenüber dem Hohlprofil ohne weitere zusätzliche Maßnahmen gewährleistet werden.It is also advantageous that at least one attachment in the area an opening of the hollow profile to form, so that a partial area the attachment to form a positive connection between the Attachment and the hollow profile formed in a cavity of the hollow profile becomes. This can be a position assurance of the attachment against the hollow profile without further additional measures be guaranteed.

Das Verfahren findet bevorzugt Anwendung für Kraftwagenbauteile. Insbesondere ist es hier bevorzugt, das Hohlprofil des Cockpitquerträger für einen Kraftwagen und das Fügeteil als Lenkungskonsole auszuführen.The Method is preferably used for motor vehicle components. In particular, it is preferred here, the hollow profile of the cockpit crossmember for a motor vehicle and the joining part as steering console perform.

Die Erfindung betrifft schließlich weiterhin eine Fügeverbindung eines wenigstens eine Aufnahme aufweisenden Fügeteils mit einem Hohlprofil. Das Fügeteil ist dabei mit seiner Aufnahme auf das Hohlprofil aufgesteckt und das Hohlprofil zumindest im Bereich der Fügestelle mit dem Fügeteil durch Innenhochdruckumformen im Querschnitt zumindest bereichsweise aufgeweitet. Hierbei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Fügeteil und das Hohlprofil über ein Verbindungselement verbunden sind. Eine derartige Fügeverbindung weist also eine zusätzliche Form- und/oder kraftschlüssige Sicherung zwischen Fügeteil und Hohlprofil auf, welche die durch das Innenhochdruckumformen entstehende Presspassung und den ebenfalls durch das Innenhochdruckumformen entstehenden Formschluss zwischen Hohlprofil und Fügeteil ergänzt und der Fügeverbindung so zusätzliche Stabilität verleiht.The Finally, the invention further relates to a joint connection a joining part having at least one receptacle a hollow profile. The joining part is with his recording placed on the hollow profile and the hollow profile at least in the area the joint with the adherend by hydroforming expanded in cross section at least partially. Here is it is inventively provided that the joining part and the hollow profile connected via a connecting element are. Such a joint connection thus has an additional Positive and / or non-positive locking between joining part and hollow profile, which by the hydroforming resulting press fit and also by the hydroforming resulting positive connection between the hollow profile and joining part added and the joint connection so additional Gives stability.

Das Verbindungselement ist bevorzugt als Verbindungselement mit eingrabender Wirkung ausgeführt, wobei es sich insbesondere um einen Hohlstanzniet oder eine selbstfurchende Schraube handeln kann. Beide Verbindungselemente sind besonders einfach einzubringen. Insbesondere die Verwendung eines Hohlstanznietes erlaubt es, ein solches Hohlstanzniet direkt während des Innenhochdruckumformens durch so genanntes Hydrostanzen einzubringen, wodurch keine zusätzlichen Verfahrensschritte oder Werkzeuge notwendig sind, was das Verfahren besonders einfach und kostengünstig sowie prozesssicher gestaltet. Eine solche Fügeverbindung lässt sich somit mit dem eingangs geschilderten Verfahren realisieren und weist die in diesem Zusammenhang dargestellten Vorteile auf.The Connecting element is preferred as a connecting element with burying Executed effect, which is in particular a Hollow punch rivet or a self-tapping screw can act. Both Connecting elements are particularly easy to introduce. Especially the use of a hollow punch rivet allows such a hollow rivet directly during hydroforming by so-called Hydrostanzen bring, whereby no additional process steps or tools are necessary, making the process particularly easy and cost-effective and process-reliable. Such Joining connection can thus be with the beginning realize the method described and has in this context shown advantages.

Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:in the Following is the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawings. Hereby show:

1 eine perspektivische Gesamtansicht eines dem Stand der Technik entsprechenden Cockpitquerträgers mit Lenkungskonsole für einen Kraftwagen, 1 an overall view in perspective of a prior art cockpit cross member with steering console for a motor vehicle,

2 eine Detailansicht der Anbindung der Lenkungskonsole an den Cockpitquerträger aus 1, 2 a detailed view of the connection of the steering console to the cockpit crossmember 1 .

3 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fügeverbindung mit einem Verbindungselement in Form eines Holstanzniets, 3 an alternative embodiment of a joint connection according to the invention with a connecting element in the form of a Holstanzniets,

4 eine weitere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fügeverbindung mit einem Verbindungselement in Form einer selbstschneidenden Schraube. 4 a further alternative embodiment of a joint connection according to the invention with a connecting element in the form of a self-tapping screw.

5 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fügeverbindung, 5 a schematic sectional view through an embodiment of a joint connection according to the invention,

6 eine schematische Schnittdarstellung durch eine alternative Ausführung einer erfindungsgemäßen Fügeverbindung mit Hinterschnitten, 6 FIG. 2 a schematic sectional view through an alternative embodiment of a joint connection according to the invention with undercuts, FIG.

1 zeigt ein im Ganzen mit 10 bezeichneten, dem Stand der Technik entsprechenden Cockpitquerträger für ein Kraftfahrzeug. Der Querträger besteht dabei aus einem Hohlprofil 12, welches hier als Aluminiumstrangpressprofil ausgeführt ist. An das Hohlprofil sind Verbindungselemente 14 zum Anbinden des Cockpitquerträgers 10 an weitere Karosseriestrukturen des Kraftwagens angeordnet. Weiterhin sind am Hohlprofil 12 Halter 16 für zusätzliche Anbauteile angeformt, sowie eine Lenkungskonsole 18 befestigt. Die Lenkungskonsole 18 umgreift dabei mit laschenartigen Ausbildungen 20 einen Außenumfang des Hohlprofils. Die Lenkungskonsole 18 besteht aus Aluminiumdruckguss. Um eine Verbindung zwischen dem Hohlprofil 12 und der Lenkungskonsole 18 herzustellen ist es nach dem Stand der Technik allgemein üblich, die beiden Teile im Bereich der Laschen 20 miteinander zu verschweißen. 1 shows a whole with 10 Designated, corresponding to the prior art cockpit cross member for a motor vehicle. The cross member consists of a hollow profile 12 , which is designed here as an aluminum extruded profile. To the hollow profile are connecting elements 14 for connecting the cockpit crossmember 10 arranged on other body structures of the motor vehicle. Furthermore, on the hollow profile 12 holder 16 molded for additional attachments, as well as a steering console 18 attached. The steering console 18 encompasses it with tab-like formations 20 an outer periphery of the hollow profile. The steering console 18 consists of die-cast aluminum. To connect between the hollow profile 12 and the steering console 18 It is generally customary in the prior art to produce the two parts in the region of the tabs 20 to weld together.

2 zeigt die Anbindung der Lenkungskonsole 18 an das Hohlprofil 12 nochmals in Vergrößerung, wobei die Anordnung entlang der Längsachse des Hohlprofils 12 aufgeschnitten ist. Man erkennt wie die Laschen 20 das Hohlprofil 12 an seiner Oberseite 22 flach umgreifen und an seiner Unterseite in verstärkte Stützelemente 24 übergehen. Ein solches Verschweißen zwischen Hohlprofil 12 und Lenkungskonsole 18 ist zuverlässig nur möglich, wenn die beiden Teile aus dem gleichen Material, hier Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gefertigt sind. Aus Gründen der Steifigkeit des Hohlprofils 12 sowie des Leichtbaues ist es jedoch wünschenswert, das Hohlprofil 12 aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung zu fertigen, um so bis zu 35% Gewicht einzusparen. Ein Verschweißen zwischen Magnesium und Aluminiumlegierungen ist nur sehr schwer möglich und führt zu Verzügen im Schweißbereich, die in der Folge aufwändig gerichtet werden müssen. 2 shows the connection of the steering console 18 to the hollow profile 12 again in magnification, the arrangement along the longitudinal axis of the hollow profile 12 is cut open. You can see how the tabs 20 the hollow profile 12 at its top 22 grip flat and on its underside in reinforced support elements 24 pass. Such welding between hollow profile 12 and steering console 18 is reliably only possible if the two parts are made of the same material, here aluminum or an aluminum alloy. For reasons of stiffness of the hollow section 12 As well as the lightweight construction, it is desirable, the hollow section 12 Made of magnesium or magnesium alloy to save up to 35% weight. Welding between magnesium and aluminum alloys is very difficult and leads to distortion in the welding area, which must be addressed in a complex consuming.

Um dem vorzubeugen, ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, eine Verbindung zwischen Hohlprofil 12 und Lenkungskonsole 18 durch Innenhochdruckumformen des Hohlprofils 12 herzustellen. Bei bekannten Innenhochdruckumformverfahren für derartige Cockpitquerträger 10 ist es üblich, die Lenkungskonsole so auszubilden, dass sie eine Durchgangsöffnung umfasst, über welche sie in axialer Richtung des Hohlprofils 12 auf dieses aufgesteckt wird. Wie in 1 zu erkennen, kann dieses Aufstecken jedoch nur dann erfolgen, wenn die zusätzlichen Halter für Anbauteile 16 und die Verbindungselemente 14 noch nicht am Hohlprofil 12 festgelegt sind, da diese ein solches Aufstecken der Lenkungskonsole 18 unterbinden würden. Bekannte Innenhochdruckumformverfahren für Cockpitquerträger 10 erzeugen dabei Fügeverbindungen, welche zum einen auf einer Presspassung zwischen Hohlprofil 12 und Lenkungskonsole 18 und zum anderen auf einen Formschluss zwischen den genannten Teilen beruhen. Solche Verfahren bieten oftmals nicht genügend mechanische Festigkeit, um die Stabilität des Cockpitquerträgers 10 bei lang andauernder Belastung zu gewährleisten. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, Lenkungskonsole 18 und Hohlprofil 12 über ein zusätzliches Verbindungselement zu verbinden.To prevent this, it is provided in the context of the method according to the invention, a connection between the hollow profile 12 and steering console 18 by hydroforming the hollow section 12 manufacture. In known hydroforming process for such cockpit crossmember 10 It is customary to form the steering console so that it comprises a passage opening, via which they in the axial direction of the hollow profile 12 is attached to this. As in 1 However, this plugging can only be done if the additional holder for attachments 16 and the connecting elements 14 not yet on the hollow profile 12 are set, since this is such a plugging the steering console 18 under would bind. Well-known hydroforming process for cockpit crossbeams 10 produce joining compounds, which on the one hand on a press fit between the hollow profile 12 and steering console 18 and on the other hand based on a positive connection between the parts. Such methods often do not provide enough mechanical strength to maintain the stability of the cockpit cross member 10 to ensure a long-lasting load. According to the invention is therefore provided steering console 18 and hollow profile 12 to connect via an additional connecting element.

3 zeigt eine Möglichkeit, die Lenkungskonsole 18 und das Hohlprofil 12 über einen zusätzlichen Formschluss zu verbinden. Hierbei wird ein Stanzniet, in dieser Ausführungsform ein Hohlstanzniet 44, verwendet. Der Hohlstanzniet 44 wird dabei im Fügebereich 34 zwischen Lenkungskonsole 18 und Hohlprofil 12 eingebracht. Während des Innenhochdruckumformens wirkt auf den Hohlstanzniet 44 sowohl der von außen gegenhaltende Stempel 36 als auch durch den in Richtung des Pfeils 32 wirkenden Druck im Innenraum 30 des Hohlprofils 12 ein. Der Hohlstanzniet 44 ist dabei so ausgebildet, dass er die Wandung 26 der Lenkungskonsole 18 vollständig durchschneidet, sich allerdings lediglich teilweise in die Wandung 28 des Hohlprofils 12 eingräbt. Dadurch kommt es während des Innenhochdruckumformens in diesem Bereich zu keinen Druckverlusten. Das Verfahren ist besonders effizient, da der Hohlstanzniet 44 ohne weitere Bearbeitungsschritte gleichzeitig mit dem Innenhochdruckumformen in die Verbindung eingebracht werden kann. 3 shows a way the steering console 18 and the hollow profile 12 to connect via an additional positive connection. Here, a punch rivet, in this embodiment, a hollow punch rivet 44 , used. The hollow punch rivet 44 is doing in the joining area 34 between steering console 18 and hollow profile 12 brought in. During hydroforming, the hollow rivet acts 44 both the externally holding stamp 36 as well as by the direction of the arrow 32 acting pressure in the interior 30 of the hollow profile 12 one. The hollow punch rivet 44 is designed so that it is the wall 26 the steering console 18 completely cut through, but only partially into the wall 28 of the hollow profile 12 digs. As a result, pressure losses do not occur during hydroforming in this area. The method is particularly efficient because the hollow punch rivet 44 can be introduced simultaneously with the hydroforming in the compound without further processing steps.

Es ist, wie in 4 gezeigt, alternativ auch möglich, einen zusätzlichen Formschluss erst nach dem Innenhochdruckumformen zu erzeugen. Die Fügeverbindung in 6 entspricht in ihrer grundsätzlichen Ausführung der in 3 gezeigten. Zusätzlich wurde allerdings nach dem Innenhochdruckumformen eine selbstfurchende Schraube 46 so in den Verbindungsbereich 34 zwischen Lenkungskonsole 18 und Hohlprofil 12 eingebracht, dass diese die Wandung 26 der Lenkungskonsole 18 und die Wandung 28 des Hohlprofils 12 völlig durchdringt. Auch hierdurch wird eine zusätzliche Sicherung der beiden Teile gegeneinander erzielt.It's like in 4 shown, alternatively also possible to produce an additional positive connection only after hydroforming. The joint connection in 6 corresponds in its basic execution of the in 3 shown. In addition, however, after the hydroforming, a self-tapping screw 46 so in the connection area 34 between steering console 18 and hollow profile 12 introduced that this the wall 26 the steering console 18 and the wall 28 of the hollow profile 12 completely permeates. This also an additional assurance of the two parts is achieved against each other.

Durch die Kombination aus Innenhochdruckumformen und Verwendung eines zusätzlichen eingrabenden Verbindungselementes wie beispielsweise eines Holstanzniets oder einer selbstfurchenden Schraube wird also zusätzliche Redundanzen der Verbindung zwischen Hohlprofil 12 und Lenkungskonsole 18 erzeugt, so dass eine besonders stabile und haltbare Verbindung entsteht.The combination of hydroforming and use of an additional burying connection element such as a Holstanzniets or a self-tapping screw so additional redundancies the connection between the hollow profile 12 and steering console 18 produced, so that a particularly stable and durable connection is created.

5 zeigt eine Schnittdarstellung des Fügebereiches zwischen Lenkungskonsole 18 und Hohlprofil 12. Gezeigt ist dabei lediglich eine Wandung 26 der Lenkungskonsole im Bereich deren Aufnahmestelle für das Hohlprofil 12 sowie eine Wandung 28 des Hohlprofils 12, welche dessen Innenraum 30 umschließt. 3 zeigt die einfachste Möglichkeit einer mittels Innenhochdruckumformen erzeugten Verbindung zwischen Hohlprofil 12 und Lenkungskonsole 18. Nach Aufstecken der Lenkungskonsole 18 wird der Innenraum 30 des Hohlprofils 12 mit einer Flüssigkeit gefüllt, welche durch axial in den Innenraum bewegbare Stempel mit einem Druck beaufschlagt wird. Der Druck wirkt somit in radialer Richtung entlang des Pfeiles 32 auf die Wandung 28 des Hohlprofils 12. Im Fügebereich 34 zwischen Hohlprofil 12 und Lenkungskonsole 18 wird durch einen strichliert dargestellten Gegenstempel 36 ein Gegendruck gegen den Flüssigkeitsdruck im Hohlraum 32 aufgewendet. In den außerhalb dieses Stempels 36 gelegenen Bereichen 38 kommt es durch in Richtung des Pfeiles 32 wirkenden Druck zu einer Aufweitung des Profils des Hohlprofils, so dass die Lenkungskonsole 18 in einer Vertiefung des Profils zu liegen kommt und so durch die Bereiche 38, die aufgeweitet wurden, gegen eine axiale Verschiebung entlang des Hohlprofils 12 gesichert wird. Durch den Gegendruck des Stempels 36 kommt es im Fügebereich 34 zwischen Lenkungskonsole 18 und Hohlprofil 12 zu einer Presspassung zwischen den beiden Teilen, welche zu einer zusätzlichen reibschlüssigen Sicherung der beiden Teile gegeneinander führt. 5 shows a sectional view of the joining area between steering console 18 and hollow profile 12 , Shown here is only one wall 26 the steering console in the area of their receiving point for the hollow profile 12 as well as a wall 28 of the hollow profile 12 which its interior 30 encloses. 3 shows the simplest possibility of a connection between hollow profile produced by hydroforming 12 and steering console 18 , After attaching the steering console 18 becomes the interior 30 of the hollow profile 12 filled with a liquid which is acted upon by axially movable into the interior of the stamp with a pressure. The pressure thus acts in the radial direction along the arrow 32 on the wall 28 of the hollow profile 12 , In the joining area 34 between hollow profile 12 and steering console 18 is represented by a dashed countermark 36 a back pressure against the fluid pressure in the cavity 32 expended. In the outside of this stamp 36 located areas 38 it comes through in the direction of the arrow 32 acting pressure to widen the profile of the hollow section, leaving the steering console 18 comes to lie in a depression of the profile and so through the areas 38 , which have been widened, against axial displacement along the hollow profile 12 is secured. By the back pressure of the stamp 36 it comes in the joining area 34 between steering console 18 and hollow profile 12 to a press fit between the two parts, which leads to an additional frictional securing of the two parts against each other.

6 zeigt eine alternative Ausführungsform hierzu. Im Fügebereich 34 zwischen Lenkungskonsole 18 und Hohlprofil 12 weist die Wandung 26 der Lenkungskonsole 18 eine Öffnung 40 auf. Die Kantenbereiche 42 der Wandung 26 der Lenkungskonsole 18 im Bereich der Öffnung 40 sind dabei spitzwinklig ausgebildet. Während des Innenhochdruckumformens wird hier ein dreigeteilter Stempel 36 angewendet, um dem in Richtung des Pfeiles 32 wirkenden Druckes im Innenraum 30 des Hohlprofils 12 entgegenzuwirken. Der Stempel 36 deckt dabei nur einen Teilbereich der Öffnung 40 ab, so dass das Material der Wandung 28 des Hohlprofils 12 die Kantenbereiche 42 der Wandung 26 der Lenkungskonsole 18 im Bereich der Öffnung 40 umschließen kann. Es entstehen somit im Bereich der Kanten 42 Hinterschnitte, welche zusätzlich zu den Aufweitungen des Hohlprofils 12 in den Bereichen 38 zu einer zusätzlichen formschlüssigen Sicherung der Lenkungskonsole 18 gegenüber dem Hohlprofil 12 führen. 6 shows an alternative embodiment of this. In the joining area 34 between steering console 18 and hollow profile 12 shows the wall 26 the steering console 18 an opening 40 on. The edge areas 42 the wall 26 the steering console 18 in the area of the opening 40 are formed at an acute angle. During hydroforming, here is a three-part stamp 36 applied to that in the direction of the arrow 32 acting pressure in the interior 30 of the hollow profile 12 counteract. The Stamp 36 covers only a portion of the opening 40 off, leaving the material of the wall 28 of the hollow profile 12 the edge areas 42 the wall 26 the steering console 18 in the area of the opening 40 can enclose. It thus arises in the area of the edges 42 Undercuts, which in addition to the widening of the hollow profile 12 in the fields of 38 to an additional positive locking the steering console 18 opposite the hollow profile 12 to lead.

In allen in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungsformen ist es möglich, die Lenkungskonsole 18 im Fügebereich 34 durch eine zusätzliche Klebstoffschicht stoffschlüssig mit dem Hohlprofil 12 zu verbinden. Hierzu wird vor dem Aufstecken der Lenkungskonsole 18 eine Kleberaupe auf die Wandungen 26 und/oder 28 aufgebracht. Der Anpressdruck beim Innenhochdruckumformen sorgt dann auch für eine besonders gute Verteilung des Klebstoffs im Fügebereich 34.In all in the 3 to 6 In embodiments shown, it is possible to use the steering console 18 in the joining area 34 by an additional adhesive layer cohesively with the hollow profile 12 connect to. This is done before attaching the steering console 18 a glue bead on the walls 26 and or 28 applied. The press Pressure during hydroforming then also ensures a particularly good distribution of the adhesive in the joining area 34 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19618626 C2 [0002] - DE 19618626 C2 [0002]

Claims (17)

Verfahren zum Fügen wenigstens eines eine Aufnahme aufweisenden Fügeteiles (18) mit einem Hohlprofil (12) mit den Schritten: a) Aufstecken des Fügeteiles (18) mit seiner Aufnahme auf das Hohlprofil (12); b) Aufweiten des Hohlprofils (12) zumindest im Bereich der Fügestelle (34) mit dem Fügeteil (18) durch Innenhochdruckumformen; dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach Schritt b) wenigstens ein Verbindungselement (44,46) mit eingrabender Wirkung zum Verbinden des Fügeteils (18) mit dem Hohlprofil (12) eingebracht wird.Method for joining at least one joining part having a receptacle ( 18 ) with a hollow profile ( 12 ) with the steps: a) attaching the joining part ( 18 ) with its inclusion on the hollow profile ( 12 ); b) expansion of the hollow profile ( 12 ) at least in the region of the joint ( 34 ) with the joining part ( 18 ) by hydroforming; characterized in that during or after step b) at least one connecting element ( 44 . 46 ) with a burbling effect for connecting the joining part ( 18 ) with the hollow profile ( 12 ) is introduced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verbindungselement (44) als Hohlstanzniet ausgebildet ist und während Schritt b) eingebracht wird.Method according to claim 1, characterized in that the at least one connecting element ( 44 ) is designed as a hollow punch rivet and during step b) is introduced. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlstanzniet (44) eine Wandung (26) des Fügeteils (18) vollständig und eine an dieser anliegenden Wandung (28) des Hohlprofils (12) teilweise durchsetzt.Method according to claim 2, characterized in that the hollow punch rivet ( 44 ) a wall ( 26 ) of the joining part ( 18 ) completely and an adjoining wall ( 28 ) of the hollow profile ( 12 ) partially interspersed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verbindungselement (46) als selbstschneidende Schraube ausgebildet ist.Method according to claim 1, characterized in that the at least one connecting element ( 46 ) is designed as a self-tapping screw. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstschneidende Schraube (46) nach dem Innenhochdruckumformen in Schritt b) eingebracht wird.Method according to claim 4, characterized in that the self-tapping screw ( 46 ) after hydroforming in step b) is introduced. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) ein Klebstoff auf eine Innenseite der Aufnahme des Fügeteils (18) und/oder eine Außenseite der Fügestelle (34) des Hohlprofils (12) aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that before step a) an adhesive on an inner side of the receptacle of the joining part ( 18 ) and / or an outside of the joint ( 34 ) of the hollow profile ( 12 ) is applied. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) ein Formschluss zwischen Fügeteil (18) und Hohlprofil (12) erzeugt wird, wobei in einem Kantenbereich (42) des Fügeteils (18) ein Hinterschnitt zwischen Fügeteil (18) und Hohlprofil (12) ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step b) a positive connection between joining part ( 18 ) and hollow profile ( 12 ) is generated, wherein in an edge region ( 42 ) of the joining part ( 18 ) an undercut between joining part ( 18 ) and hollow profile ( 12 ) is formed. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlprofil (12) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a hollow profile ( 12 ) made of aluminum or an aluminum alloy is used. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fügeteil (18) aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a joining part ( 18 ) of magnesium or a magnesium alloy is used. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt wenigstens ein Anbauteil aus einem Kunststoff durch Spritzgießen an das Hohlprofil (12) und/oder das Fügeteil (18) angeformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a further method step at least one attachment made of a plastic by injection molding to the hollow profile ( 12 ) and / or the joining part ( 18 ) is formed. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil die Fügestelle (34) wenigstens teilweise umgreift.A method according to claim 10, characterized in that the attachment the joint ( 34 ) at least partially surrounds. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil im Bereich einer Öffnung des Hohlprofils (12) angeformt wird, wobei ein Teilbereich des Anbauteiles (18) unter Ausbildung eines Formschlusses in einem Hohlraum (30) des Hohlprofils (12) ausgebildet wird.A method according to claim 10 or 11, characterized in that the attachment in the region of an opening of the hollow profile ( 12 ) is molded, wherein a portion of the attachment ( 18 ) to form a positive connection in a cavity ( 30 ) of the hollow profile ( 12 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (12) als Cockpitquerträger für einen Kraftwagen und das Fügeteil (18) als Lenkungskonsole ausgebildet ist.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the hollow profile ( 12 ) as a cockpit cross member for a motor vehicle and the joining part ( 18 ) is designed as a steering console. Fügeverbindung eines wenigstens eine Aufnahme aufweisenden Fügeteiles (18) mit einem Hohlprofil (12), bei welcher das Fügeteil (18) mit seiner Aufnahme auf das Hohlprofil (12) aufgesteckt und das Hohlprofil (12) zumindest im Bereich der Fügestelle (34) mit dem Fügeteil (18) durch Innenhochdruckumformen im Querschnitt zumindest bereichsweise aufgeweitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (18) und das Hohlprofil (12) über wenigstens ein Verbindungselement (44, 46) verbunden sind.Joining connection of at least one receptacle having joining part ( 18 ) with a hollow profile ( 12 ), in which the joining part ( 18 ) with its inclusion on the hollow profile ( 12 ) and the hollow profile ( 12 ) at least in the region of the joint ( 34 ) with the joining part ( 18 ) is widened at least in regions by hydroforming in cross-section, characterized in that the adherend ( 18 ) and the hollow profile ( 12 ) via at least one connecting element ( 44 . 46 ) are connected. Fügeverbindung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verbindungselement (44, 46) eingrabende Wirkung besitzt.Joining connection according to claim 14, characterized in that the at least one connecting element ( 44 . 46 ) has burying effect. Fügeverbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verbindungselement (44, 46) als selbstfurchende Schraube und/oder als Hohlstanzniet ausgebildet ist.Joining connection according to claim 15, characterized in that the at least one connecting element ( 44 . 46 ) is designed as a self-tapping screw and / or as a hollow punch rivet. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass diese nach einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt ist.Joining connection according to one of claims 14 to 16, characterized in that this according to any one of claims 1 to 13 is made.
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