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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Die
DE 44 32 956 A1 offenbart eine Blindnietmutter mit einer einen Flansch aufweisenden Niethülse, die auf ihrer dem Flansch abgewandten Seite mit einem Innengewinde versehen ist, das sich vom Ende der Niethülse bis zu einer Stauchzone der Niethülse erstreckt. Die Niethülse weitet sich beim Setzen der Blindnietmutter derart auf, dass ein die Blindnietmutter aufnehmender erster plattenförmiger Bereich eines Bauteils von dem Flansch und der Aufweitung eingeklemmt wird. Die Blindnietmutter weist an ihren dem Flansch abgewandten Ende einen sich über den äußeren Umfang erstreckenden Absatz mit einer ringförmigen Auflagefläche und einer mantelförmigen Anlagefläche für einen zweiten plattenförmigen Bereich auf, der mittels einer dem Innengewinde zugeordneten Kopfschraube an der Blindnietmutter befestigbar ist.
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Des Weiteren ist es beispielsweise aus dem Serienbau von Kraftwagen bekannt, Hohlprofile mittels eines entsprechenden Werkzeugs mit einem hohen Innendruck zu beaufschlagen und dadurch umzuformen. Zur Versteifung sowie zur Erhöhung des Funktionserfüllungsumfangs derartiger, innenhochdruckumgeformter Hohlprofile ist es ferner bekannt, die innenhochdruckumfgeformten Hohlprofile mit Kunststoff zu Verbundbauteilen zu ergänzen. Dabei ist es wünschenswert, anderweitige Bauteile, Komponenten, Aggregate oder dergleichen fest mit diesen Verbundbauteilen zu verbinden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils bereitzustellen, mittels welchem eine besonders widerstandsfähige Befestigungsmöglichkeit für anderweitige Bauteile, Komponenten oder dergleichen an dem Verbundbauteil auszubilden ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Im Rahmen eines solchen Verfahrens zum Herstellen eines Verbundbauteils wird ein aus einem metallischen Werkstoff gebildetes Hohlprofil durch einen Innenhochdruckumformprozess mittels eines entsprechenden Werkzeugs umgeformt und mit einem Kunststoff zu dem Verbundbauteil ergänzt. Das Hohlprofil wird dabei beispielsweise durch einen Spritzgießprozess mit dem vorzugsweise faserverstärkten Kunststoff versehen, wobei der Spritzgießprozess vorteilhafterweise mittels desselben Werkzeugs durchgeführt wird, mittels welchem auch der Innenhochdruckumformprozess durchgeführt wird bzw. wurde. Das Hohlprofil kann dann in dem Werkzeug verbleiben und muss nicht in ein anderweitiges Werkzeug bewegt werden, was die Zeit und damit die Kosten zum Ausführen des Verfahrens gering hält. Das Hohlprofil kann alternativ aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen, wobei als Halbzeug ein Textil verwandt wird, das als Gelege, Gewebe, Gestrick oder Geflecht aus Fasern vorliegt. Die Fasern können aus Glas, Aramid, Carbon oder Metall oder einer Mischung aus diesen Materialien bestehen.
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Um die Zeit und damit die Kosten zum Durchführen des Verfahrens besonders gering zu halten, wird zumindest eine erste Durchgangsöffnung in einer entsprechenden Wandung des Hohlprofils mittels des Werkzeugs zum Durchführen des Innenhochdruckumformprozesses ausgebildet. Dabei wird beispielsweise ein Stempel des Werkzeugs bewegt und die Durchgangsöffnung ausgestanzt. Ferner wird in einem weiteren Schritt des Verfahrens ein Blindniet in die erste Durchgangsöffnung sowie in eine zweite, in einer Wandung des Hohlprofils ausgebildeten und der ersten Durchgangsöffnung gegenüberliegenden Durchgangsöffnung eingeführt. Vorteilhafterweise entsprechen jeweilige Durchmesser der Durchgangsöffnungen jeweiligen Außendurchmessern von die Durchgangsöffnungen durchdringenden Mantelbereichen des Blindniets, sodass der Blindniet insbesondere in radialer Richtung des Blindniets sowohl an der die erste Durchgangsöffnung begrenzenden Wandung als auch an der die zweite Durchgangsöffnung begrenzenden Wandung abgestützt ist. Dadurch kann sich der Blindniet doppelwandig abstützen, wobei die die Durchgangsöffnungen begrenzenden Wandungen voneinander beabstandet sind, so dass ein Hebel ausgebildet ist, der über deb Blindniet eingeleitete Kräfte, insbesondere mechanische Kräfte, sehr gut aufnehmen und in das Hohlprofil ableiten kann. Hierbei kann im besonderen Maße die Steifigkeit des Hohlprofils besonders gut ausgenutzt werden.
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In einem weiteren Schritt wird der Blindniet in axialer Richtung des Blindniets durch Verbinden dieser mit zumindest einer der die entsprechende Durchgangsöffnung begrenzenden Wandungen des Hohlprofils festgelegt. Damit ist der Blindniet nicht nur besonders gut in radialer, sondern auch in axialer Richtung abgestützt und festgelegt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird bei dem Verbundbauteil eine Befestigungsmöglichkeit geschaffen, über welche an dem Verbundbauteil anderweitige Bauteile, Komponenten, Aggregate oder dergleichen eines Kraftwagens befestigbar sind. Durch die vorteilhafte, doppelwandige Abstützung des Blindniets können auch Bauteile mit einem hohen Gewicht besonders fest mit dem Verbundbauteil verbunden werden.
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Der Blindniet kann vorzugsweise innerhalb des Innenhochdruckumformwerkzeugs in die Durchgangsöffnungen eingebracht werden. Jedoch ist auch eine Einbringung außerhalb des Werkzeugs denkbar. Der Blindniet kann mit glatter Innenwandung als Buchse dienen. Er kann jedoch auch ein Innengewinde aufweisen, wodurch er eine Blindnietmutter bildet. Die Verbindungsmöglichkeiten anderer Anbauteile am Verbundbauteil sind dadurch sehr universell.
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Die Befestigungsmöglichkeit kann hohe Belastungen und Kräfte besonders gut aufnehmen und in das Hohlprofil ableiten, wodurch sie eine hohe Lebensdauer aufweist und somit eine dauerhafte und feste Befestigung des Anbauteils bzw. der Anbauteile an dem Verbindbauteil gewährleistet. Dabei ist das Verfahren zeit- und kostengünstig durchzuführen, da das Hohlprofil bevorzugt in einem einzigen Werkzeug umgeformt und mit dem Kunststoff zu dem Verbundbauteil ergänzt wird und außerdem in demselben Werkzeug die zumindest eine Durchgangsöffnung ausgebildet wird. Zusätzliche Werkzeuge sowie zusätzliche Schritte zum Bewegen des Hohlprofils beispielsweise zu anderweitigen Werkzeugen sind nicht vorgesehen.
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Der Blindniet weist also wie schon angesprochen bevorzugt ein Innengewinde auf, welches mit einer entsprechenden Schraube verbindbar ist. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein Befestigen von Anbauteilen oder anderweitigen Komponenten an dem Verbundbauteil über eine Schraubverbindung an dem insbesondere dünnwandigen, geschlossenen Hohlprofil durch die so erzeugte doppelwandig abgestützte Blindnietmutter. Diese Befestigungsmöglichkeit an dem Verbundbauteil ist insbesondere vorteilhaft bei einer Scharnieranbindung an ein Rahmenrohr einer Tür des Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, wobei durch die doppelwandige Abstützung der Blindnietmutter hohe Kräfte und Momente in das Verbundbauteil und insbesondere in das Hohlprofil übertragen werden können. Derartige hohe Kräfte und Momente treten beispielsweise bei einer Türüberbrückung, bei einer Türabsenkung durch Eigengewicht oder Auflehnen sowie bei einem Unfall auf. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere im Vergleich zu einwandigen Abstützungen von Blindnietmuttern eine verbesserte, steifere und festere Anbindung von Anbauteilen an das Verbundbauteil. Die Blindnietmutter kann infolge der doppelwandigen Anordnung insbesondere nicht verkippen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird auch die zweite Durchgangsöffnung mittels des Werkzeugs ausgebildet. Dabei kann ein weiterer Stempel oder der gleiche Stempel zur Ausbildung der ersten Durchgangsöffnung verwendet werden, um auch die zweite Durchgangsöffnung zeit- und damit kostengünstig auszubilden.
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Ebenso möglich ist, dass die zweite Durchgangsöffnung mittels des Blindniets, insbesondere durch Stanzen, ausgebildet wird. Dabei weist der Blindniet beispielsweise einen Stanzbereich, gegebenenfalls mit einer Schneide, auf, so dass notwendige, aufzubringende Betätigungskräfte zum Ausbilden der Durchgangsöffnung gering gehalten werden können und die Durchgangsöffnung auf unaufwendige Art und Weise zeit- und kostengünstig ausgebildet werden kann.
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Wird bei der Ausbildung der ersten und/oder der zweiten Durchgangsöffnung ein von der entsprechenden Wandung abzutrennender Wandungsbereich des Hohlprofils lediglich bereichsweise abgetrennt und verbleibt dieser abzutrennende Wandungsbereich bereichsweise mit dem Hohlprofil verbunden, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch keine Späne oder Abfall entsteht, welcher ausgewaschen und/oder abgeführt werden muss. Dies hält den Aufwand und damit die Kosten zur Durchführung des Verfahrens gering, da zusätzliche Schritte zum Reinigen des Hohlprofils nicht vonnöten sind.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn ein Blindniet verwendet wird, welcher in in die erste und zweite Durchgangsöffnung eingeführtem Zustand an der entsprechenden, die erste und/oder die zweite Durchgangsöffnung begrenzenden Wandung mit einem Außenumfangsbereich anliegt. Dadurch stützt sich der Blindniet direkt in radialer Richtung an den Wandungen ab, so dass über den Blindniet eingeleitete Kräfte, beispielsweise infolge von Gewichtskräften von an dem Verbundbauteil zu befestigenden Anbauteilen, sehr gut abgestützt, aufgenommen und in das Hohlprofil abgeleitet werden können. Das Hohlprofil selbst indes eine sehr hohe Steifigkeit infolge seines geschlossenen Hohlquerschnitts auf und kann die eingeleiteten Kräfte und Momente in umgebende Strukturen beispielsweise der Karosserie des Kraftwagens weiterleiten.
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Ein weiterer Vorteil der doppelwandigen Abstützung ist, dass die Wandstärke des Hohlprofils sehr gering ausgebildet werden kann, da der Blindniet auf die geschilderte, sehr gute Art und Weise doppelwandig an dem Hohlprofil abgestützt ist. Damit einher geht ein geringes Gewicht des Hohlprofils und des gesamten Verbundbauteils. Das Gewicht des Verbundbauteils kann dabei um ein weiteres gering gehalten werden, wenn das Hohlprofil zumindest im Wesentlichen aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem anderweitigen Leichtmetall bzw. einer entsprechenden Legierung ausgebildet ist. Dies hält das Gewicht des gesamten Kraftwagens in einem geringen Rahmen, was mit einem geringen Kraftstoffverbrauch sowie mit einem geringen Ausstoß von CO2-Emissionen einhergeht. Dies bedeutet außerdem eine besonders hohe Reichweite des Kraftwagens, was auch auf einen als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftwagen zutrifft.
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Zum Festlegen des Blindniets in axialer Richtung wird in einer Ausführungsform der Erfindung die die entsprechende Durchgangsöffnung begrenzende Wandung zwischen einen einerseits der Wandung angeordneten Kopfbereich und ein andererseits der Wandung angeordneter Wulst des Blindniets geklemmt, wobei der Blindniet zur Ausbildung des Wulstes mittels eines mit der Innenseite des Blindniets verbundenen Dorn in axialer Richtung gestaucht wird. Dies geht besonders gut, wenn die Innenseite ein Gewinde aufweist und somit der Blindniet eine Blindnietmutter bildet. Die Blindnietmutter weist dabei beispielsweise einen Schaftbereich auf, welcher im Vergleich zu sich an den Schaftbereich angrenzenden Wandungs- bzw. Schaftbereich der Blindnietmutter eine reduzierte Wandstärke aufweist. Wird die Blindnietmutter in axialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagt, so bildet sich in diesem Schaftbereich mit reduzierter Wandstärke eine Wulst und die Mutter wird in axialer Richtung gestaucht.
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Ist die Wandung zwischen dem Kopfbereich und dem Wulst geklemmt, so wird der Dorn aus dem Innengewinde der Blindnietmutter herausgedreht und von dieser entfernt. Zur Ausbildung des Wulstes ist der Dorn beispielsweise mit dem sich in axialer Richtung der Blindnietmutter an den Schaftbereich mit reduzierter Wandstärke anschließenden Innengewinde verbunden und wird in Richtung des Kopfbereichs gezogen. Darüber hinaus ist es möglich, dass zum Festlegen der Blindnietmutter in axialer Richtung die Blindnietmutter zur Ausbildung des Wulstes mittels einer Mutter in axialer Richtung gestaucht wird. Die Mutter ist dabei auf ein Außengewinde eines Gewindebolzens aufgeschraubt, wobei der Gewindebolzen seinerseits mit dem Innengewinde der Blindnietmutter verbunden ist. Dabei wird der Gewindebolzen in das Innengewinde der Blindnietmutter, welches sich in axialer Richtung der Blindnietmutter an den Wulst bzw. den Schaftbereich mit reduzierter Wandstärke anschließt und andererseits der Wandung des Hohlprofils angeordnet ist, eingeschraubt, während die Mutter, mittels welcher die Blindnietmutter zu stauchen ist, einerseits der Wandung des Hohlprofils angeordnet ist.
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Ist der Gewindebolzen in das Innengewinde eingeschraubt, so wird die auf den Gewindebolzen aufgeschraubte relativ zu dem Gewindebolzen gedreht, so dass sich die Mutter auf den Kopfbereich der Blindnietmutter zubewegt. Der Kopfbereich der Blindnietmutter steht dabei in axialer Richtung derselbigen von der zu klemmenden Wandung ab und befindet sich nicht in Anlage mit dieser. Die Mutter wird nun gedreht und kommt zunächst in Anlage mit dem Kopfbereich. Durch weiteres Drehen der Mutter wird der Kopfbereich in Anlage mit der Wandung des Hohlprofils verbracht, wodurch sich der Wulst ausbildet und somit die Wandung zwischen dem Kopfbereich einerseits und dem Wulst andererseits geklemmt ist.
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Beide Arten zum axialen Festlegen des Blindniets bzw. der Blindnietmutter sind zeit- und kostengünstig auszuführen und auf entsprechende Gegebenheiten wie beispielsweise zur Verfügung stehender Platz, zur Verfügung stehende Werkzeuge oder dergleichen abzustimmen. Sie gewährleisten eine sichere und feste Abstützung und Festlegung der Blindnietmutter in axialer Richtung.
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In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Blindniet zum Festlegen in axialer Richtung mit einer der die entsprechende Durchgangsöffnung, insbesondere die zweite Durchgangsöffnung, begrenzenden Wandungen verbunden, in dem der Blindniet mit der Wandung verpresst wird und/oder um diese Wandung umgebördelt wird. Dies erfolgt bevorzugt zusätzlich zu dem Klemmen der Wandung zwischen dem Kopfbereich und des Wulstes. In jeglicher Hinsicht ist dadurch eine feste Abstützung des Blindniets in dessen axialer Richtung gewährleistet, wodurch ein Anbauteil besonders fest und dauerhaft mit dem Verbundbauteil verbunden bzw. an diesem befestigt werden kann.
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Wird ein Blindniet mit einer Verdrehsicherung verwendet, mittels welcher der Blindniet gegen eine Drehung des Blindniets relativ zu einer der Wandungen gesichert wird, so ist nicht nur eine ungewollte Bewegung in axialer sowie in radialer Richtung, sondern auch eine ungewollte Verdrehung des Blindniets vermieden. Dies kommt der festen und definierten Befestigung des Anbauteils an dem Verbundbauteil zugute. Bei der Verdrehsicherung kann es sich beispielsweise um ein Rändel, einen Innensechskant oder ein anderweitiges, unrundes Profil handeln.
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Zur Realisierung einer besonders festen Abstützung des Blindniets in axialer Richtung an dem Hohlprofil wird ein Blindniet mit einem Anschlag und mit einem sich an den Anschlag anschließenden Stiftbereich verwendet, wobei der Stiftbereich in eine der Durchgangsöffnungen eingeführt und der Anschlag in Anlage mit der diese Durchgangsöffnung begrenzenden Wandung bewegt wird. Dies begünstigt die Befestigung des Anbauteils an dem Verbundbauteil und dessen Abstützung an dem Hohlprofil. Das Verbundbauteil weist somit eine hohe Steifigkeit, ein geringes Gewicht sowie insbesondere infolge des Ergänzens des Hohlprofils mit dem Kunststoff einen hohen Funktionserfüllungsumfang auf. Außerdem kann an dem Bauteil über die besonders gut an dem Hohlprofil abgestützte und an diesem befestigte Gewindebuchse ein Anbauteil oder mehrere Anbauteile besonders fest und steif befestigt werden und das über eine hohe Lebensdauer hinweg.
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Bei dem Verfahren kann der Blindniet in axialer Richtung der Blindniets auf gleicher Höhe mit der die zweite Durchgangsöffnung begrenzenden Wandung oder diese Wandung in axialer Richtung überragend angeordnet werden. Je nach Anforderung und Anwendungsfall erlaubt dies eine flexible Anordnung des Blindniets relativ zu dem Hohlprofil.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombination sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder mit Einstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Verfahrensablauf beim Fügen zweier Bauteile mit einem Blindniet;
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2 eine schematische Längsschnittansicht eines in ein Hohlprofil eingebrachten und an diesem befestigten Blindniets;
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3 eine Prinzipdarstellung eines Verfahrensablaufs zum Verbinden eines Blindniets mit einem Hohlprofil;
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4 eine Prinzipdarstellung eines alternativen Verfahrenablaufs gemäß 3;
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5 eine Prinzipdarstellung eines weiteren Verfahrensablaufs gemäß den 3 und 4;
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6 eine Prinzipdarstellung eines weiteren Verfahrensablaufs gemäß den 3 bis 5;
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7 eine schematische Längsschnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines in ein Hohlprofil eingebrachten und mit dem Hohlprofil verbundenen Blindniets gemäß 2;
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8 eine Prinzipdarstellung eines Schritts eines Verfahrens zum Verbinden eines Blindniets mit einer Wandung eines Hohlprofils;
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9 eine schematische Perspektivansicht eines Stempels eines Werkzeugs zum Einbringen einer Durchgangsöffnung in eine Wandung eines Hohlprofils,
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10 eine schematische Längsschnittansicht eines Blindniets;
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11 eine schematische Seitenansicht eines Setzwerkzeugs zum Verbinden eines Blindniets mit einem Hohlprofil;
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12 eine schematische Längsschnittansicht eines Blindniets mit einem zugehörigen Setzwerkzeug, mittels welchem der Blindniet mit einem Hohlprofil verbunden wird;
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13 eine schematische Seitenansicht einer Linsenkopfschraube;
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14 eine schematische Seitenansicht einer Tür für einen Personenkraftwagen;
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15 eine schematische Längsschnittansicht eines weiteren in ein Hohlprofil eingebrachten und mit dem Hohlprofil verbundenen Blindniets;
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16 eine schematische Längsschnittansicht eines weiteren, in ein Hohlprofil eingebrachten und mit dem Hohlprofil verbundenen Blindniets;
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17 eine schematische Längsschnittansicht eines weiteren, in ein Hohlprofil eingebrachten und mit dem Hohlprofil verbundenen Blindniets;
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18 eine schematische Längsschnittansicht eines weiteren Blindniets;
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19 eine schematische Längsschnittansicht eines weiteren, in ein Hohlprofil eingebrachten und mit dem Hohlprofil verbundenen Blindniets; und
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20 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht eines Setzwerkzeugs zum Verbinden eines Blindniets mit einem Hohlprofil.
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Die 1 zeigt ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils 10 mit einem zweiten Bauteil 12 mittels einer den Blindniet bildenden Blindnietmutter 14. Dazu wird die ein Innengewinde aufweisende Blindnietmutter 14 gemäß Richtungspfeilen 16 auf ein zu dem Innengewinde korrespondierendes Außengewinde 20 eines Zugdorns 18 aufgeschraubt, wobei der Zugdorn 18 mit einem Setzwerkzeug 22 verbunden ist.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass alle Ausführungsformen, bei denen nicht zwingend ein Innengewinde im Blindniet ausgebildet sein muss, sich auch auf eine Blindnietbuchse mit glatter Innenwandung beziehen können. Die Blindnietmutter 14 kann auch als Spezialform der Blindnietbuchse angesehen werden und quasi eine Gewindebuchse bilden.
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In einem sich daran anschließenden Schritt wird die auf das Außengewinde 20 aufgeschraubte Blindnietmutter 14 in Durchgangsöffnungen 24 in Wandungen der Bauteile 10 und 12 gemäß Richtungspfeilen 26 eingeführt. Die Blindnietmutter 14 weist einen Nietkopf 28 auf, der als Anschlag fungiert und einen größeren Durchmesser aufweist als die Durchgangsöffnungen 24. Die Blindnietmutter 14 wird dabei solange bewegt, bis der Nietkopf 28 an der die Durchgangsöffnung 24 des Bauteils 10 begrenzenden Wandung anliegt.
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Im Anschluss daran wird der mit der Blindnietmutter 14 verschraubte Zugdorn 18 gemäß einem Richtungspfeil 30 gezogen, während der Nietkopf 28 mittels des Setzwerkzeugs 22 niedergehalten und in Anlage mit dem Wandungsbereich des Bauteils 10 gehalten wird. Da der Nietkopf 28 einerseits der Durchgangsöffnungen 24 angeordnet und der Zugdorn 18 andererseits der Durchgangsöffnungen 24 mit der Blindnietmutter 14 verbunden ist, bewirkt das Niederhalten des Kopfbereichs 28 einerseits und das Ziehen des Zugdorns andererseits ein Stauchen der Blindnietmutter 14 in axialer Richtung gemäß einem Richtungspfeil 32, so dass sich die Längserstreckung der Blindnietmutter 14 verkürzt und sich eine Nietwulst 34 auf der dem Nietkopf 28 gegenüberliegenden Seite der Wandungen der Bauteile 10 und 12 ausbildet. Somit sind die Bauteile 10 und 12 zwischen dem Nietkopf 28 und der Nietwulst 34 geklemmt.
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Im Anschluss daran wird der Zugdorn 18 bzw. dessen Außengewinde 20 aus dem korrespondierenden Innengewinde der Blindnietmutter 14 gemäß einem Richtungspfeil 36 hinaus gedreht und der Zugdorn 18 mittels des Setzwerkzeugs 22 gemäß Richtungspfeilen 38 und der Blindnietmutter 14 entfernt.
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Die 2 zeigt ausschnittsweise ein einen Hohlraum 40 aufweisendes Hohlprofil 42, welches aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium ausgebildet und durch einen Innenhochdruckumformprozess umgeformt ist. Das Hohlprofil 42 fungiert dabei als metallisches Grundbauteil eines Verbundbauteils, wobei das Hohlprofil 42 mit einem Kunststoff zu dem Verbundbauteil ergänzt ist.
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Mit dem Hohlprofil 42 ist eine Blindnietmutter 14' verbunden, so dass an dem Hohlprofil 42 und damit an dem Verbundbauteil anderweitige Anbauteile, Komponenten, Aggregate oder dergleichen befestigt werden können.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, ist dabei die Blindnietmutter 14' in eine erste Durchgangsöffnung 24' in einer ersten Wandung 44 des Hohlprofils 42 sowie in eine zweite Durchgangsöffnung 24'' in einer zweiten Wandung 46 des Hohlprofils 42 ein- und hindurchgeführt. Dabei ist die Durchgangsöffnung 24'' gegenüber der Durchgangsöffnung 24' angeordnet. Dies bewirkt, dass die Blindnietmutter 14 an dem Hohlprofil 42 doppelwandig abgestützt ist. Da durch die Durchgangsöffnungen 24' und 24'' voneinander beabstandet sind, ist ein Hebel zwischen entsprechenden Stützstellen der Blindnietmutter 14 (einerseits an der Wandung 44, anderseits an der Wandung 46) geschaffen, wodurch über die Blindnietmutter 14 in das Hohlprofil 42 eingeleitete Kräfte besonders gut aufgenommen und abgeleitet werden können.
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Die Blindnietmutter 14' umfasst einen Nietkopf 48, welcher die Funktion hat, Kräfte auf eine Oberfläche 50 des Hohlprofils 42 zu verteilen. Ferner weist die Blindnietmutter 14' einen Nietschaft 52 auf, welcher außenumfangsseitig im Bereich des Nietkopfes 48 beispielsweise sechskantig oder rund mit Rändel ausgeführt ist, um eine Verdrehung der Blindnietmutter 14' relativ zu dem Hohlprofil 42 bzw. den Wandungen 44 und 46 zu vermeiden oder eine Wahrscheinlichkeit für eine derartige Verdrehung zumindest zu reduzieren.
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Der Nietschaft 52 weist bereichsweise ein Innengewinde 54 auf, in welchem beispielsweise der Zugdorn 18 über dessen Außengewinde 20 sowie eine korrespondierende Schraube zur Befestigung eines Anbauteils an dem Hohlprofil 42 einschraubbar ist. Bei einer solchen Schraube kann es sich beispielsweise um eine in der 13 gezeigte Linsenkopfschraube 56 handeln, mittels welcher beispielsweise ein Scharnierblech an dem als innenhochdruckausgeformtes Rohr ausgebildeten Hohlprofil 42 befestigt werden kann.
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Die doppelwandige Abstützung der Blindnietmutter 14' an dem Hohlprofil 42 erlaubt eine besonders günstige Krafteinleitung und Kraftverteilung in dem Hohlprofil 42 und damit dem Verbundbauteil. Bei einem Kraftwagen, insbesondere einem Personenkraftwagen, treten hohe Kräfte und Momente bei der Verbindung zweier Bauteile insbesondere im Rahmen einer Verbindung einer Tür 58 (14) an der Karosserie des Personenkraftwagens auf. Das Hohlprofil 42 kann somit vorteilhafterweise als Rahmenrohr der Tür 58 eingesetzt werden und gewährleistet eine sichere und definierte Befestigung der Tür 58 an der Karosserie des Personenkraftwagens über eine hohe Lebensdauer hinweg.
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Die Durchgangsöffnung 24' der Wandung 44 wird mittels eines Stempels 60 (9) eines Werkzeugs in der Wandung 44 ausgebildet, wobei mittels desselben Werkzeugs auch der Innenhochdruckumformprozess zum Umformen des Hohlprofils 42 durchgeführt wird. Dies hält die Zeit und damit die Kosten zum Verbinden der Blindnietmutter 14' mit dem Hohlprofil 42 gering. Dabei wird ein von der Wandung 44 abzutrennender Wandungsbereich 62 lediglich bereichsweise von der Wandung 44 abgetrennt und verbleibt bereichsweise mit der Wandung 44 und damit dem Hohlprofil 42 verbunden. Dadurch ist ein Lochbutzen 64 geschaffen, welcher nicht wie lose Späne oder dergleichen von dem Hohlprofil 42 beispielsweise durch Auswaschen desselbigen entfernt erden muss. Wie der 9 weiterhin zu entnehmen ist, ist eine Ringzacke 78 zum Abdichten vorgesehen, wodurch ein so genanntes trockenes Lochen während des Innenhochdruckumformprozesses ermöglicht ist.
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Ist die Durchgangsöffnung 24' gebildet, so wird die Blindnietmutter 14' in die Durchgangsöffnungen 24' und 24'' eingeführt und in axialer Richtung gemäß einem Richtungspfeil 66 gestaucht, wodurch die Blindnietmutter 14' gemäß der Blindnietmutter 14 eine Längenverkurzung erfährt und die die Durchgangsöffnung 24' begrenzende Wandung 44 gemäß den Bauteilen 10 und 12 zwischen dem Nietkopf 48 und einer durch die Längenverkürzung ausgebildeten Nietwulst 34' der Blindnietmutter 14' geklemmt wird. Dadurch ist die Blindnietmutter 14' in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66 relativ zu dem Hohlprofil 42 an diesem abgestützt und festgelegt.
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Die Durchgangsöffnung 24'' wird dabei beispielsweise mittels der Blindnietmutter 14' ausgebildet, welche einen Stanzbereich 68 aufweist. So kann sich die Blindnietmutter 14' selbst die Durchgangsöffnung 24'' in der Wandung 46 schaffen, indem sie die Durchgangsöffnung 24'' beispielsweise austanzt. Ebenso möglich ist, dass sich die Blindnietmutter 14' in der Wandung 46 verkrallt.
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Die Blindnietmutter ist beispielsweise aus Stahl ausgebildet, wobei der Nietkopf 48 sowie der Nietschaft 52 insbesondere im Bereich des Innengewindes 54 gehärtet sein können, um hohe Anforderungen zu erfüllen und hohe Belastungen schadfrei ertragen zu können. Eine innenumfangsseitige Kontur der Durchgangsöffnung 24' und/oder 24'' korrespondiert dabei vorteilhafterweise zu einer jeweiligen, außenumfangsseitigen Kontur der Blindnietmutter 14' bzw. des Nietschafts 52', wobei also insbesondere die Durchgangsöffnung 24' gegebenenfalls sechseckig ausgebildet sein kann und damit zu der Verdrehsicherung in Form eines Innensechskants der Blindnietmutter 14' korrespondiert.
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Die 3 verdeutlicht ein Verbinden einer Blindnietmutter 14'' gemäß der Blindnietmutter 14'. Die Blindnietmutter 14'' wird auf einen Gewindedorn 70, welcher ein zu dem Innengewinde 54 der Blindnietmutter 14'' korrespondierendes Außengewinde aufweist, aufgespindelt, bis der Nietkopf 48 in Anlage mit einer ebenfalls auf das Außengewinde des Gewindedorns 70 aufgespindelten Setzmutter 72 kommt. Der Gewindedorn 70 und die Setzmutter 72 bilden dabei ein Setzwerkzeug 74 zum Verbinden der Blindnietmutter 14'' mit dem Hohlprofil 42.
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Wie der 3 zu entnehmen ist, ist nicht nur die Durchgangsöffnung 24', sondern auch die Durchgangsöffnung 24'' durch das Werkzeug zum Durchführen des Innenhochdruckumformprozesses zum Umformen des Hohlprofils 42 ausgebildet. Auch ein von der Wandung 46 abzutrennender Wandungsbereich 62' wird dabei lediglich bereichsweise von der Wandung 46 abgetrennt und verbleibt bereichsweise mit der Wandung 46 und damit mit dem Hohlprofil 42 verbunden, so dass ein weiterer Lochbutzen 64' gebildet ist, welcher nicht ausgewaschen und von dem Hohlprofil 42 entfernt werden muss.
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Die auf dem Gewindedorn 70 aufgespindelte Blindnietmutter 14'' wird in die Durchgangsöffnungen 24' und 24'' eingeführt, bis der Nietkopf 48 einerseits der Wandung 44 in Anlage mit dieser kommt. Andererseits der Wandung 44 ist der Gewindedorn 70 über dessen Außengewinde und das Innengewinde 54 mit der Blindnietmutter 14'' verbunden. Wird nun mittels der Setzmutter 72 der Nietkopf 48 niedergehalten, so dass dieser zwischen der Setzmutter 72 und der Wandung 44 geklemmt ist und an der Wandung 44 anliegt, und wird der Gewindedorn während dessen gemäß einem Richtungspfeil 75 gezogen, so dass sich das Innengewinde 54 in Richtung des Nietkopfs 48 bewegt, so bildet sich an dem Nietschaft 52 eine Nietwulst 34'' der Blindnietmutter 14'', so dass die Wandung 44 zwischen dem Nietkopf 48 einerseits und der Nietwulst 34'' andererseits geklemmt und somit die Blindnietmutter 14'' in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66 an dem Hohlprofil 42 abgestützt und mit diesem verbunden ist.
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Die Blindnietmutter 14'' unterscheidet sich von der Blindnietmutter 14'' gemäß 2 dahingehend, dass sie in ihrer axialen Längserstreckung derart ausgebildet ist, dass sie in mit dem Hohlprofil 52 verbundenen Zustand das Hohlprofil in axialer Richtung der Blindnietmutter gemäß dem Richtungspfeil 66 nicht überragt, sondern auf einer Höhe mit der die Durchgangsöffnung 24'' begrenzenden Wandung 46 außerhalb des Hohlprofils 42 angeordnet ist.
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Wie schon bei der Blindnietmutter 14'' gemäß 2 gewährleistet die doppelwandige Abstützung der Blindnietmutter 14'' in radialer Richtung gemäß einem Richtungspfeil 67 an den die Durchgangsöffnungen 24' und 24'' begrenzenden Wandungen 44 und 46 des Hohlprofils 42 eine besonders gute Krafteinleitung in das Hohlprofil 42, so dass auch hohe Kräfte und Momente, beispielsweise infolge eines hohen Gewichts eines mit dem Hohlprofil 42 zu verbindenden Anbauteils, über eine hohe Lebensdauer hinweg schadfrei aufgenommen werden können.
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Die 4 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Blindnietmutter 14'' mit dem Hohlprofil 42 zu verbinden. Wie der 4 zu entnehmen ist, ist dabei lediglich die erste Durchtrittsöffnung 24' mittels des Werkzeugs zum Durchführen des Innenhochdruckumformprozesses zum Umformen des Hohlprofils 42 ausgebildet. Die zweite Durchgangsöffnung 24'' in der Wandung 46 des Hohlprofils 42 wird mittels der Blindnietmutter 14'' selbst ausgebildet. Dazu weist die Blindnietmutter 14'' einen Stanzbereich 68 auf, mittels welchem die Blindnietmutter 14'' die Durchgangsöffnung 24'' ausstanzen kann. Dazu kann gegebenenfalls eine Matrize 76 erforderlich sein, welche an der Wandung 46 außenseitig des Hohlprofils 42 anliegt. Dies ermöglicht es, die Durchgangsöffnung 24'' auszubilden, ohne dass sich die Nietwulst 34'' ungewollterweise ausbildet. Um zu vermeiden, dass sich eine Wulst zwischen der Wandung 44 und dem Nietkopf 48 bildet, muss die Wandstärke in dem die Nietwulst 34'' bildenden Bereich des Nietschafts 52 genau und bedarfsgerecht abgestimmt werden.
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Wie auch bei dem anhand der 3 dargestellten Verfahren zum Verbinden der Blindnietmutter 14'' mit dem Hohlprofil 42 wird die Blindnietmutter 14'' durch den Gewindedorn 70 stabilisiert, so dass ein Kraftfluss insbesondere beim Ausbilden der Nietwulst 34'' über das Gewinde 54 und nicht etwa über den Nietkopf 48 fließt.
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Die 5 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Blindnietmutter 14'' mit dem Hohlprofil 42 zu verbinden. Wie in Zusammenschau mit den 19 und 20 deutlich wird, weist die Setzmutter 72 des Setzwerkzeugs 74 eine Aufnahme 80 auf, in welche der Nietkopf 48 aufnehmbar ist. Nach oder gegebenenfalls vor Ausbildung der Nietwulst 34'' wird die Wandung 44 durch Drücken des Setzwerkzeugs gemäß Richtungspfeilen 82 abgesenkt und damit eingeprägt. Dadurch kann eine versteifende Sicke bzw. Verprägung ausgebildet werden, die der festen Befestigung eines Anbauteils an dem Hohlprofil 42 weiterhin zuträglich ist.
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Die 6 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Blindnietmutter 14'' mit dem Hohlprofil 42 zu verbinden. Die Blindnietmutter 14'' ist, wie insbesondere in Zusammenschau mit 17 deutlich wird, in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66 an der die Durchgangsöffnung 24'' begrenzenden Wandung 46 des Hohlprofils 42 abgestützt. Dazu weist die Blindnietmutter 14'' eine Schulter 82 auf, welcher an einem korrespondierenden Anschlag der Wandung 46 anliegt. Dadurch kann die Blindnietmutter 14'' nicht komplett durch die Durchgangsöffnung 24'' hindurchgeführt werden und diese durchdringen, um im Anschluss mittels des Gewindedorns 70 wieder gemäß dem Richtungspfeil 75 in die entgegengesetzte Richtung gezogen zu werden, so dass die Schulter 82 an dem korrespondierenden Anschlag der Wandung 46 zur axialen Abstützung anliegt.
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Um dennoch die Wandung 44 zwischen dem Nietkopf 48 und der Nietwulst 34 einzuklemmen, wird die Blindnietmutter zunächst über der Durchgangsöffnung 24' positioniert und anschließend in die Durchgangsöffnung 24' sowie in die Durchgangsöffnung 24'', die beispielsweise während des Einführens mittels der Blindnietmutter 14'' ausgebildet werden kann, eingeführt, bis die Schulter 82 an dem korrespondierenden Anschlag der Wandung 46 anliegt. Liegt die Schulter 82 an dem korrespondierenden Anschlag an, so überragt der Nietkopf 48 die Wandung 44 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66 und ist von der Wandung 44 beabstandet. Die an den Nietkopf 48 einerseits anliegende Setzmutter 72 wird relativ zu dem Gewindedorn 76 gemäß einem Richtungspfeil 84 gedreht, so dass sich die Mutter 72 gemäß Richtungspfeilen 86 auf die Wandung 44 zu bewegt. Die Setzmutter 72 drückt somit den Nietkopf 48, so dass sich auch der Nietkopf 48 auf die Wandung 44 zu bewegt. Dies führt zur Ausbildung der Nietwulst 34' in einem Bereich des Nietschafts 52, welcher eine gegenüber diesen Bereich anschließende Bereiche reduzierte Wandstärke aufweist.
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Bei diesem Vorgang wird der Nietschaft 52 von dem Gewindedorn 70 stabilisiert. Die Schulter 82 birgt den Vorteil, dass ein Einbeulen der Wandung 46 nach innen in den Hohlraum 40 hin vermieden wird.
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Zur zusätzlichen Abstützung der Blindnietmutter 14'' in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66 neben der Schulter 82 kann, wie in der 7 dargestellt, vorgesehen sein, dass die Blindnietmutter 14'' um die Wandung 46 umgebördelt ist.
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Wie in 8 dargestellt, ist es ebenso möglich, die Blindnietmutter 14' mittels eines zumindest bereichsweise konisch ausgebildeten Werkzeugs 88 aufzuweiten und somit in radialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 67 mit der Wandung 46 zu verpressen. Dabei wird das Werkzeug 88 gemäß einem Richtungspfeil 90 in axialer Richtung der Blindnietmutter 14'' bereichsweise in die Blindnietmutter eingeführt. Dadurch ist die Blindnietmutter 14'' besonders gut sowohl an der Wandung 44 als auch an der Wandung 46 in radialer Richtung und in axialer Richtung abgestützt. Das Auffalten der Blindnietmutter 14'' durch das Werkzeug 88 birgt den Vorteil, dass dadurch Toleranzen im Umfang ausgeglichen und eine Presspassung ähnliche Verbindung zwischen der Blindnietmutter 14'' und der Wandung 46 des Hohlprofils 42 ausgebildet wird.
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Die 10 zeigt die Bildnietmutter 14'' in einer Ausführungsform. Besonders gut zu erkennen ist ein Bereich 92 des Nietschafts 52, welcher im Vergleich zu einem sich an den Nietschaft 52 in axialer Richtung anschließenden Bereich 94 des Nietschafts 52 eine reduzierte Wandstärke aufweist, welche die Ausbildung der Nietwulst 34'' begünstigt.
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Die 11 zeigt das Setzwerkzeug 74 mit dem Gewindedorn 70 und der auf den Gewindedorn 70 aufgespindelten Setzmutter 72, welche in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66 entlang des Gewindedorns 70 bewegbar und relativ zu diesem durch die korrespondierenden Gewinde geführt verdrehbar ist.
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Die 12 verdeutlicht nochmals die Möglichkeit der axialen Abstützung der Blindnietmutter 14'' an der Wandung 46 durch Umbördeln der Blindnietmutter 14''. Es versteht sich, dass dazu die Blindnietmutter 14'' in mit der Wandung 44 verbundenem Zustand die Wandung 46 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66 außenseitig des Hohlprofils 42 überragt, so dass ein Bereich des Nietschafts 52 um die Wandung 46 umgebördelt werden kann.
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Die 15 zeigt nochmals eine mögliche Verbindung der Blindnietmutter 14'' mit dem Hohlprofil 42, wobei die Blindnietmutter 14'' einerseits in axialer Richtung an der Wandung 46 des Hohlprofils 42 abgestützt ist und andererseits axial an dem Hohlprofil 42 derart festgelegt ist, dass die Wandung 44 zwischen dem Nietkopf 48 und der Nietwulst 34'' geklemmt ist. Die in der 15 gezeigte Verbindung der Blindnietmutter 14'' mit dem Hohlprofil 42 ist dabei auf die bezüglich 6 geschilderte Art und Weise verbunden.
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Die 16 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Blindnietmutter 14'', welche an einem einen Hohlraum 40' aufweisenden Hohlprofil 42' festgelegt ist, in dem eine Wandung 44' des Hohlprofils 42' zwischen einem Nietkopf 48' und eine Nietwulst 34'' der Blindnietmutter 14'' eingeklemmt ist. Wie der 16 zu entnehmen ist, überragt die Blindnietmutter 14'' mit einem Bereich eines Nietschafts 52' der Blindnietmutter 14'' eine Wandung 46' des Hohlprofils 42' in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 66. Analog zu den vorhergehenden Figuren ist die Blindnietmutter 14'' in entsprechende Durchgangsöffnungen 24' und 24'' in den Wandungen 44' und 46' eingeführt.
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Die 18 zeigt eine weitere Ausführungsform der Blindnietmutter 14'', wobei in der 18 der Nietwulst 34'' bildende Bereich 92 des Schaftbereichs 52 verdeutlicht ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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