DE102009020602A1

DE102009020602A1 - Verfahren zum Verbinden eines Hohlprofils mit einem anderen Bauteil

Info

Publication number: DE102009020602A1
Application number: DE102009020602A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Sander; Ferdinand-Franz Dollmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-05-09
Filing date: 2009-05-09
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-10
Also published as: DE102009020602B4

Abstract

Bisherige Verfahren zum Verbinden eines Hohlprofils (1) an einem Bauteil (10) benötigen eine angeschweißte Stützhülse. Beim neuen Verfahren wird die Stützhülse (3) formschlüssig zwischen den Bohrlöchern (2) durch Verprägung fixiert. Dadurch können Hohlprofile (1) mit Stützhülsen (3) kombiniert werden, die stark unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Ein solches Verfahren wird immer dann benötigt, wenn Hohlprofile (1) durch beide gegenüberliegende Wandungen mit einem anderen Bauteil verschraubt werden müssen.

Description

Wenn im automobilen Karosseriebau ein Hohlprofil an ein anderes Bauteil angeschraubt werden soll, wird bisher das Profil durchgängig aufgebohrt und eine Stützhülse in die Bohrung eingebracht. Die Stützhülse wird dann von außen mit dem Profil verschweißt. Durch die Stützhülse wird eine Schraube gesteckt, mit der das Profil über den gesamten Querschnitt mit einem anderen Karosseriebauteil verschraubt werden kann, ohne dass durch die Anzugskraft der Schraube das Profil beschädigt oder verformt wird.
Nachteilig bei einem solchen Verfahren ist es, dass die Verbindung zwischen einem dicken Hülsenmaterial und einem dünnwandigen Profil insbesondere bei Aluminium problematisch ist. Bei großen Wanddickenunterschieden sind fehlerfreie Schweißnähte zwischen Profil und Hülse nur schwer zu erzielen. Zudem ist der Schweißprozess zeitaufwendig und teuer. Auch erfordert er einen hohen Aufwand an Qualitätssicherungsmaßnahmen. Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, dass der Schweißbund aus der Oberfläche des Profils ragt und die ganze Klemmkraft der Schraube auf ihm ruht.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Verschrauben eines Hohlprofils mit einem anderen Baueil aufzuzeigen, bei dem eine Stützhülse einfach und kostengünstig im Hohlprofil angebracht ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zur Fixierung der Stützhülse der Schweißprozess durch einen Verprägung ersetzt wird, die ein Verrutschen der Stützhülse im Hohlprofil verhindert und nicht wie beim Verschweißen alle Freiheitsgrade beschränkt. Dadurch ist es möglich auf einfache und kostengünstige Weise Hohlprofile über ihre gesamte Dicke anschraubbar zu machen ohne eine Verformung des Hohlprofil in Kauf nehmen zu müssen. Auch kann mit diesem Verfahren eine optimale Kraftverteilung erzielt werden. Die Einprägung der Stützhülse wird durch vorteilhafte Verfahrensschritte gewährleistet. Zuerst wird das Hohlprofil durchbohrt, wodurch sich an den gegenüberliegenden Wänden des Hohlprofils ein Paar gegenüberliegende Bohrlöcher ergeben. Zwischen den gegenüberliegenden Bohrlöchern wird im Hohlraum des Profils eine Stützhülse positioniert. Dies geschieht indem die Stützhülse von außen seitlich in die Profilkammer eingeführt und zwischen den Bohrlöchern positioniert wird. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Bohrlochs kleiner, als der Innendurchmesser der Stützhülse. Durch einen konischen Stempel der in das Bohrloch/die Bohrlöcher fährt, das Bohrloch aufweitet und dabei das überschüssige Hohlprofilmaterial in das Bohrloch bzw. in den Innenraum der Stützhülse drückt. Hierbei bildet sich im Innern des Bohrlochs ein Kragen aus, der an der Innenwand der Stützhülse anliegt. Wird die Kragenbildung an zwei gegenüberliegenden Bohrlöchern gebildet wird die Stützhülse zwischen den zusammengehörigen Bohrlöchern fixiert. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Bohrlöcher gleich dem Innendurchmesser der Stützhülse. Hier werden von außen an den gegenüberliegenden Bohrlöchern hohlnietförmige Fixierhülsen eingeprägt, die dann den Verbindungskragen zwischen Stützhülse und Hohlprofil ausbilden.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass kein aufwendiger Schweißprozess mehr benötigt wird, um die Stützhülse zu fixieren. Die Schraube überträgt beim Anziehen die Kraft auf die Stützhülse. Auch spielen bei diesen Verfahren die unterschiedlichen Materialdicken und Duktilitäten von Hohlprofil und Stützhülse keine Rolle mehr. Hier ist es sogar von Vorteil, wenn die Stützhülse von der Materialstärke wesentlich dicker ist als die Wandstärke des Hohlprofils.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: Hohlprofil mit einer durchgehenden Bohrung und der positionierten Stützhülse
2: Prägestempel beim Fixieren der Stützhülse im Hohlprofil
3: Verprägte Stützhülse
4: Stützhülse mit verprägten Fixierhülsen
5: Verschraubtes Hohlprofil
1 zeigt einen Querschnitt durch ein Hohlprofil 1 mit einer im Hohlprofil 1 zwischen der durchgehenden Bohrung 2 positionierten Stützhülse 3. In diesem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Hohlprofil 1 durchbohrt, so dass an den gegenüberliegenden Wänden zwei Bohrlöcher 2 entstehen. Der Bohrdurchmesser ist kleiner als der Innendurchmesser der Stützhülse 3. Seitlich von außen wird eine Stützhülse 3 in das Profil 1 eingeführt und zwischen den beiden Bohrlöchern 2 positioniert. Zur Einbringung der Stützhülse 3 eignen sich bereits vorhandene größere Öffnungen, insbesondere die offene Stirnseite bei einem langgestreckten Strangpressprofil.
2 zeigt im ersten Ausführungsbeispiel die Verprägung des Hohlprofils 1 an der Stützhülse 3. Hierbei wird der Prägestempel 4 beim Fixieren der Stützhülse 3 im Profil 1 gleichzeitig von beiden Seiten in die Bohrung 2 eingeführt. Der Prägestempel 4 hat im Ausführungsbeispiel zwei Stufen. Jedoch ist auch jede andere konische Form zweckmäßig. Im ersten Schritt wird die erste Stufe mit dem ersten Radius des Prägestempels in das Bohrloch eingeführt, der Prägestempel in der Bohrung positioniert und gegebenenfalls der hohlprofilseitige Kragen 5 grob ausgebildet. Im zweiten Schritt wird die zweite Stufe mit dem zweiten, größeren Radius in das Bohrloch gepresst. Dadurch legt sich ein hohlprofilseitiger Kragen 5 im Innern um die Stützhülse 3 und die Stützhülse 3 ist fixiert. Beim Ausführungsbeispiel wird gleichzeitig ein Stempel 4 von oben und von unten in die Bohrung 2 eingebracht. Jedoch ist es auch möglich, das gleiche Resultat, wie in 3 abgebildet, mit einem einseitigen Stempel zu erzielen, der erst von der einen Seite und dann von der anderen Seite verprägt.
3 zeigt ein Hohlprofil 1 mit verprägter Stützhülse 3. Ein solches Hohlprofil 1 mit Stützhülse 3 kann jetzt wie in 5 dargestellt mit anderen Karosserieteilen verschraubt werden, ohne dass die Hohlprofilwand durch die Belastung eingedrückt wird. Der durch das Hohlprofil 1 ausgebildete Kragen 5 fixiert die Stützhülse 3 zuverlässig und erzeugt zusätzlich eine ebene Hohlprofil-Oberfläche im Bereich des Durchgangs.
4 zeigt eine Alternative zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel. Durch die Verwendung eines hohlnietförmigen Fixierhülse 8 kann auch die Stützhülse 3 fixiert werden. Als Fixierhülsen eignen sich vor allem hohlnietförmige Einschlag- oder Einpresshülsen, die bereits einen Kragen 5 aufweisen, der zuerst verhindert, dass die Fixierhülse 8 in die Stützhülse 3 fällt. Dann wird auch diese Anordnung verprägt, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Stützhülse 3 und Hohlprofil 1 ausbildet Die Breite des Kragens 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als die Dicke der Stützhülse 3. Der Durchmesser des Bohrlochs 2 ist so gewählt, dass er dem Innendurchmesser der Stützhülse 3 entspricht. Der Außendurchmesser der Fixierhülse 8 ist etwas größer als der Innendurchmesser der Stützhülse 3 um die gewünschte Presspassung zu erzielen. Eine derartige Lösung mit Fixierhülse 8 wird immer dann von Vorteil sein, wenn das Hohlprofil 1 eine größere Wanddicke oder eine geringere Duktilität aufweist oder das Hohlprofil 1 aus einem höherfesten Material besteht, so dass ein Kragenzug nicht mehr möglich ist.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel bei dem das Hohlprofil mittels einer selbstschneidenden Schraube mit einem weiteren Karosserieteil verbunden wird. Durch die Stützhülse 3 wird gewährleistet, dass das Profil 1 nicht zusammengedrückt wird, Der Kopf der Schraube 9 stützt sich direkt am Rand der Stützhülse 3 ab, so dass auch bei stärkerem Anschrauben die Auflagefläche zwischen Hohlprofil 1 und weiterem Bauteil 10 voll erhalten bleibt und eine optimale Kraftverteilung erzielt werden kann.
Als Befestigungsmittel können nicht nur Schrauben dienen, sondern auch alle anderen Befestigungsmittel wie beispielsweise Nägel, Bolzen, Nieten oder Clipse. Auch ist es möglich, dass es sich bei dem anderen Bauteil 10 um ein weiteres Hohlprofil handelt, das z. B. über eine beide Hohlprofile durchdringende Gewindeschraube und dazugehöriger Mutter mit dem anderen Hohlprofil verbunden wird.

Claims

Verfahren zum Verbinden eines Hohlprofils (1) an einem Bauteil (10) bei dem das Hohlprofil (1) zuerst durchbohrt und zwischen den Bohrlöchern (2) eine Stützhülse (3) positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (3) zwischen den Bohrlöchern (2) formschlüssig verprägt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Bohrlöchern (2) zur formschlüssigen Verprägung der Stützhülse (3) ein umlaufender Kragen (5) ausgebildet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des umlaufenden Kragen (5) der um das Bohrloch angeordnete Randbereich der Hohlprofilwand in die Stützhülse (3) gedrückt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine hohlnietförmige Fixierhülse (8) bis auf einen Teilbereich durch das Bohrloch (2) in die Stützhülse (3) eingebracht wird und der Teilbereich einen Kragen (5) zwischen Hohlprofil (1) und Stützhülse (3) ausbildet und die Außenwand der Fixierhülse (8) an der Innenwand der Stützhülse (3) anliegt.