DE102016122726A1

DE102016122726A1 - Arrangement for reinforcing a metallic hollow body, apparatus and method therefor

Info

Publication number: DE102016122726A1
Application number: DE102016122726.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Trapp
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zu Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers (2) mit einem metallischen Verstärkungselement (3). An lokal begrenzten Verbindungsstellen (6) weist die Anordnung (1) eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlkörper (2) und dem Verstärkungselement (3) auf. Dabei ist das Material des Hohlkörpers (2) und des Verstärkungselements (3) radial nach innen verlagert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (1) zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers (2), wobei das Material des Hohlkörpers (2) und eines Verstärkungselements (3) radial nach innen verlagert wird, so dass an Verbindungsstellen (6) eine formschlüssige Verbindung entsteht. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Anordnung (1) zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers (2) mit einem Oberwerkzeug (10) und einem Unterwerkzeug (11), wobei durch in der Vorrichtung angeordnete Stempel (14) eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlkörper (2) und dem Verstärkungselement (3) entsteht.The invention relates to an arrangement (1) for reinforcing a metallic hollow body (2) with a metallic reinforcing element (3). At locally limited connection points (6), the arrangement (1) has a positive connection between the hollow body (2) and the reinforcing element (3). In this case, the material of the hollow body (2) and the reinforcing element (3) is displaced radially inwards. Furthermore, the invention relates to a method for producing an arrangement (1) for reinforcing a metallic hollow body (2), wherein the material of the hollow body (2) and a reinforcing element (3) is displaced radially inwards, so that at connecting points (6) positive connection arises. Furthermore, the invention relates to a device for producing an arrangement (1) for reinforcing a metallic hollow body (2) with an upper tool (10) and a lower tool (11), wherein arranged in the device punch (14) has a positive connection between the hollow body (2) and the reinforcing element (3) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Anordnung zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Schließlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeugbauteil mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.The invention relates to an arrangement for reinforcing a metallic hollow body with the features of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing an arrangement for reinforcing a metallic hollow body with the features of claim 8 and an apparatus for producing an arrangement for reinforcing a metallic hollow body with the features of claim 13. Finally, the invention relates to a motor vehicle component with an inventive arrangement.

Insbesondere im Bereich des Automobilbaus sind lokal verstärkte Bauteile üblich, um beispielsweise Crash-Anforderungen einzuhalten und die gezielte Verformung der Bauteile bei einem Unfall einzustellen. Aber auch die Stabilität hochbelasteter Bauteile im Fahrbetrieb erfordert Verstärkungen, um die Langlebigkeit und Dauerhaltbarkeit der Bauteile sicher zu stellen. Hohlkörper oder Hohlprofile können dadurch verstärkt werden, dass innerhalb der Profile Verstärkungselemente angeordnet werden. Diese Verstärkungselemente können ihrerseits wieder hohle Elemente oder Profile sein, die in die Hohlkörper eingeschoben werden. Bedingt durch die Fertigungstoleranzen der Hohlkörper und Verstärkungselemente besteht aber das Problem das die Einzelteile häufig nicht vollflächig in Anlage zueinander sind und dadurch im Fahrbetrieb störende Vibrationen und Geräusche auftreten.In particular, in the field of automotive locally reinforced components are common, for example, to meet crash requirements and to stop the targeted deformation of the components in an accident. But also the stability of heavily loaded components during driving requires reinforcements to ensure the longevity and durability of the components. Hollow bodies or hollow profiles can be reinforced in that reinforcing elements are arranged within the profiles. These reinforcing elements can in turn be hollow elements or profiles which are inserted into the hollow body. Due to the manufacturing tolerances of the hollow body and reinforcing elements but there is the problem that the items are often not over the entire area in contact with each other and thereby disturbing vibrations and noise occur during driving.

Gelöst werden kann das Problem dadurch, dass Präzisonsrohre oder Präzisonsprofile verwendet werden. Diese sind jedoch in der Herstellung sehr teuer, was zu unakzeptablen Preisen für die fertigen Bauteile führt.The problem can be solved by using precision tubes or precision profiles. However, these are very expensive to manufacture, resulting in unacceptable prices for the finished components.

Es ist im Stand der Technik bekannt, dass Verstärkungselemente durch Lochschweißen in dem Hohlkörper fixiert werden. Dazu sind zusätzliche Arbeitsschritte wie das Lochen und Schweißen notwendig, was zu erhöhtem Aufwand und zusätzlichen Kosten führt. Außerdem kann die Spaltbreite zwischen Hohlkörper und Verstärkungselement bedingt durch die Fertigungstoleranzen zu groß sein, dass eine schweißtechnische Verbindung nicht mehr prozesssicher möglich ist.It is known in the prior art that reinforcing elements are fixed by hole welding in the hollow body. For this additional work steps such as punching and welding are necessary, which leads to increased effort and additional costs. In addition, the gap width between the hollow body and reinforcing element may be too large due to the manufacturing tolerances that a welding connection is no longer process reliable possible.

Es ist also die Aufgabe der Erfindung eine einfach herzustellende und kostengünstige Anordnung zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers bereit zu stellen, die von Fertigungstoleranzen weitgehend unabhängig ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, besondere Ausgestaltungen sind Gegenstand der anhängigen Ansprüche 2 bis 6. Ein entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeugbauteil ist Gegenstand des Patentanspruchs 7. Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, durch die in einfacher und kostengünstiger Weise eine Anordnung zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers unabhängig von Fertigungstoleranzen hergestellt werden kann. Die verfahrensmäßige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8, besondere Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 9 bis 12. Die vorrichtungsmäßige Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung Gegenstand der Ansprüche 14 bis 23 sind.It is therefore the object of the invention to provide an easy to manufacture and cost-effective arrangement for reinforcing a metallic hollow body, which is largely independent of manufacturing tolerances. This object is achieved by an arrangement having the features of patent claim 1, particular embodiments are the subject of pending claims 2 to 6. A correspondingly equipped motor vehicle component is the subject of claim 7. It is also the object of the invention, a method and an apparatus available to provide, can be made by the manufacturing in a simple and cost-effective manner, an arrangement for reinforcing a metallic hollow body regardless of manufacturing tolerances. The procedural object is achieved by a method having the features of patent claim 8, special embodiments of the method are the subject of the dependent claims 9 to 12. The device is achieved by a device with the features of claim 13, wherein advantageous embodiments of the device subject of the claims 14 to 23 are.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers, wobei ein hohles metallisches Verstärkungselement mit zwei Endbereichen und einem diese verbindenden Mittenbereich unverschieblich in dem metallischen Hohlkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung in zumindest einem Verbindungsabschnitt an lokal begrenzten Verbindungsstellen eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlkörper und dem Verstärkungselement aufweist, wobei an den Verbindungsstellen das Material des Hohlkörpers und des Verstärkungselements radial nach innen verlagert ist.The invention relates to an arrangement for reinforcing a metallic hollow body, wherein a hollow metallic reinforcing element with two end portions and a central region connecting them is arranged immovably in the metallic hollow body, characterized in that the arrangement in at least one connecting portion at locally limited connection points between a positive connection the hollow body and the reinforcing element, wherein the material of the hollow body and the reinforcing element is displaced radially inwardly at the connection points.

Bei dem Hohlkörper und dem Verstärkungselement handelt es sich um metallische Hohlprofile mit grundsätzlich beliebigem Querschnitt. Der Querschnitt kann beispielsweise kreisrund, elliptisch oder auch mehreckig ausgestaltet sein. Das Verstärkungselement ist auch abseits der Verbindungsstellen zumindest bereichsweise in Anlage mit dem Hohlkörper. Auf Grund der Verlagerung des Materials von Hohlkörper und Verstärkungselement kann es lokal zu einer Bildung von Spalten zwischen den beiden Teilen kommen.The hollow body and the reinforcing element are metallic hollow profiles of basically any cross-section. The cross section may be configured, for example, circular, elliptical or polygonal. The reinforcing element is also off the joints at least partially in contact with the hollow body. Due to the displacement of the material of the hollow body and reinforcing element, there may be local formation of gaps between the two parts.

Im einfachsten Fall werden Hohlkörper und Verstärkungselement ineinander angeordnet und dann durch Krafteinwirkung von außen die Wände der Profile lokal gleichzeitig nach innen verlagert. Dadurch entsteht lokal begrenzt ein Hinterschnitt, der zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Teilen führt. Dieser Formschluss wird lediglich an einzelnen Verbindungsstellen erzeugt, so dass dieser sowohl in Längs- als auch in Umfangsrichtung der einzelnen Teile wirkt und die Unverschieblichkeit der Teile zueinander sicherstellt. Die Verbindungsstellen können dabei beispielsweise rund oder in Form von länglichen Ovalen hergestellt werden. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine prägetechnische Erzeugung der Verbindungsstellen.In the simplest case, hollow body and reinforcing element are arranged one inside the other and then locally displaced by force from the outside the walls of the profiles at the same time inward. This creates locally limited an undercut, which leads to a positive connection between the two parts. This positive connection is generated only at individual connection points, so that it acts both in the longitudinal and in the circumferential direction of the individual parts and ensures the immobility of the parts to each other. The joints can be made, for example, round or in the form of elongated ovals. This is preferably a stamping technology production of the connection points.

Vorteilhafterweise kann die Erzeugung der Verbindungsstellen in bereits bestehende Fertigungsverfahren integriert werden. Beispielsweise kann ein sowieso vorgesehener Umformschritt für einen zu fertigenden Hohlkörper für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung ergänzt werden. Zumeist können die dafür notwendigen Werkzeuge einfach umgerüstet werden. Zusätzliche Arbeitsschritte oder Investitionen wie beim Lochschweißen fallen nicht an. Zudem können bei der Fertigung von Hohlkörper und Verstärkungselement größere Toleranzen akzeptiert werden, da ein effektiver Formschluss lediglich davon abhängig ist, dass an den Verbindungsstellen genügend Material zu Verfügung steht um einen entsprechend großen Spalt zwischen den Teilen beim Erzeugen der Verbindungsstellen zu überbrücken.Advantageously, the generation of the connection points can be integrated into existing manufacturing processes. For example can be supplemented anyway provided for forming step for a hollow body to be produced for the preparation of an inventive arrangement. In most cases, the necessary tools can be easily converted. Additional steps or investments such as hole welding are not incurred. In addition, larger tolerances can be accepted in the manufacture of hollow body and reinforcing element, since an effective form-fit is only dependent on the fact that sufficient material is available at the connection points to bridge a correspondingly large gap between the parts when creating the connection points.

Das Material von Hohlkörper und Verbindungselement ist radial nach innen verlagert, um den Formschluss herzustellen. Das bedeutet, dass das Material durch eine von außen wirkende Kraft in den Innenraum des Hohlkörpers verlagert wird. Dies ist aber nicht auf eine Verlagerung in Richtung des Radius eines kreisförmigen Querschnittes beschränkt, sondern schließt jegliche Verlagerung des Materials in den Innenraum eines Hohlkörpers mit beliebigem Querschnitt ein.The material of the hollow body and connecting element is displaced radially inwards to produce the positive connection. This means that the material is displaced by an external force into the interior of the hollow body. However, this is not limited to a displacement in the direction of the radius of a circular cross-section, but includes any displacement of the material into the interior of a hollow body of any cross-section.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann sowohl bei kalt- als auch warmgeformten Hohlkörpern eingesetzt werden. Bei Bedarf können auch beschichtete Materialien zum Einsatz kommen.The arrangement according to the invention can be used both in cold-formed and thermoformed hollow bodies. If required, coated materials can also be used.

Grundsätzlich kann eine erfindungsgemäße Anordnung nur einen Verbindungsabschnitt aufweisen, in dem die Verbindungsstellen angeordnet sind. Dies kann insbesondere bei kleineren Verstärkungselementen ausreichend sein.In principle, an arrangement according to the invention can have only one connecting section, in which the connecting points are arranged. This may be sufficient in particular for smaller reinforcing elements.

Bevorzugt ist in beiden Endbereichen des Verstärkungselements jeweils ein Verbindungsabschnitt angeordnet. Dies führt zu einer besonders stabilen und unverschieblichen Anordnung der einzelnen Komponenten und verhindert verlässlich eine Vibrationen erzeugende Relativbewegung zwischen Hohlkörper und Verstärkungselement.Preferably, in each case a connecting section is arranged in both end regions of the reinforcing element. This leads to a particularly stable and non-displaceable arrangement of the individual components and reliably prevents a vibration-generating relative movement between the hollow body and reinforcing element.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass in einem Verbindungsabschnitt zumindest drei Verbindungsstellen angeordnet sind. So kann auch bei großen Toleranzen eine ausreichend starke formschlüssige Verbindung erzeugt werden.It has proven to be advantageous that at least three connection points are arranged in a connecting section. So even with large tolerances a sufficiently strong positive connection can be generated.

In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Verbindungsstellen in Umfangsrichtung des Hohlkörpers, bevorzugt gleichmäßig über den Umfang verteilt, angeordnet. Durch die Anordnung der Verbindungsstellen in Umfangsrichtung wird die rotatorische Unverschieblichkeit der Einzelteile sichergestellt. Durch eine gleichmäßige Verteilung der Verbindungsstellen wird das Material von allen Seiten nach Innen verlagert, wodurch jeweils kleinere toleranzbedingte Spalte zu überbrücken sind, als bei einer Anordnung der Verbindungsstellen in einem begrenzten Umfangsbereich.In a further advantageous embodiment of the invention, the connection points in the circumferential direction of the hollow body, preferably distributed uniformly over the circumference, arranged. The arrangement of the connection points in the circumferential direction ensures the rotational immobility of the individual parts. By an even distribution of the joints, the material is displaced from all sides to the inside, which in each case smaller tolerance gaps are to be bridged, as in an arrangement of the joints in a limited peripheral area.

Insbesondere können die Verbindungsstellen in axialer Richtung versetzt in Umfangsrichtung des Hohlkörpers angeordnet sein.In particular, the connection points can be arranged offset in the axial direction in the circumferential direction of the hollow body.

Weiterhin bevorzugt sind die Verbindungsstellen in einem Bereich bis 100 Millimeter, bevorzugt 10 bis 50 Millimeter, besonders bevorzugt 15 bis 30 Millimeter beabstandet vom jeweiligen Ende des Verstärkungselements angeordnet. Ein größerer Abstand ist eher als nachteilig zu beurteilen, da dann die freien Enden des Verstärkungselementes frei schwingend wiederum störende Vibrationen und Geräusche erzeugen können. Der maximal mögliche Abstand der Verbindungsstellen zum Ende des Verstärkungselements hängt aber auch von dem verwendeten Material und der Wanddicke des Verstärkungselements ab, da diese Parameter ebenfalls das Schwingverhalten der freien Enden des Verstärkungselements beeinflussen.Further preferably, the connection points are arranged in a range up to 100 millimeters, preferably 10 to 50 millimeters, particularly preferably 15 to 30 millimeters spaced from the respective end of the reinforcing element. A greater distance is more likely to be considered disadvantageous, since then the free ends of the reinforcing element free swinging again can produce disturbing vibrations and noise. However, the maximum possible distance of the connection points to the end of the reinforcing element also depends on the material used and the wall thickness of the reinforcing element, since these parameters also influence the vibration behavior of the free ends of the reinforcing element.

In einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung bestehen das Verbindungselement und der Hohlkörper aus unterschiedlichen metallischen Materialien oder Legierungen. Dadurch ist es möglich, für den jeweiligen Anwendungsfall und die Bestimmung des Hohlkörpers die passende Materialkombination auszuwählen und zudem Leichtbaugedanken Rechnung zu tragen. So können etwa Aluminium und Stahl oder auch hochfeste und weniger feste Stahllegierungen kombiniert werden.In a further particular embodiment of the invention, the connecting element and the hollow body made of different metallic materials or alloys. This makes it possible to select the appropriate combination of materials for the particular application and the determination of the hollow body and also to take into account lightweight construction. For example, aluminum and steel or even high-strength and less strong steel alloys can be combined.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers mit folgenden Schritten:

• Bereitstellen eines metallischen Hohlkörpers und eines hohlen metallischen Verstärkungselements
• Anordnen des Verstärkungselements in dem Hohlkörper
• Einlegen des Hohlkörpers in einen Formhohlraum eines Werkzeugs
• Verlagerung des Materials des Hohlkörpers und des Verstärkungselements radial nach innen an lokal begrenzten Verbindungsstellen in zumindest einem Verbindungsabschnitt, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlkörper und dem Verstärkungselement entsteht.

The invention also relates to a method for producing an arrangement for reinforcing a metallic hollow body, comprising the following steps:

Providing a metallic hollow body and a hollow metallic reinforcing element
• Arranging the reinforcing element in the hollow body
• Inserting the hollow body in a mold cavity of a tool
• Relocation of the material of the hollow body and the reinforcing element radially inwardly at locally limited connection points in at least one connecting portion, so that a positive connection between the hollow body and the reinforcing element is formed.

Bei diesem Verfahren kann ein Werkzeug zum Einsatz kommen, dass bereits in einer vorliegenden Fertigungslinie eines metallischen Hohlkörpers vorgesehen ist. Dieses Werkzeug kann zum Beispiel dazu vorgesehen sein, den metallischen Hohlkörper umzuformen, beispielsweise zu biegen, und in eine Endform zu bringen. Gleichzeitig oder alternativ kann in dem Werkzeug auch eine Loch- oder Schnittoperation durchgeführt werden. Ein solches Werkzeug ist sehr einfach umrüstbar, um das Verlagern des Materials des Hohlkörpers und des Verstärkungselements durchführen zu können.In this method, a tool can be used that is already provided in a present production line of a metallic hollow body. This tool can be for example be provided to transform the metallic hollow body, for example, to bend, and to bring in a final shape. At the same time or alternatively, a hole or cutting operation can also be performed in the tool. Such a tool is very easy to convert to perform the displacement of the material of the hollow body and the reinforcing member can.

Der metallische Hohlkörper und das metallische Verstärkungselement können sowohl kalt als auch im erwärmten Zustand bereitgestellt werden. Der erwärmte Zustand kann dabei Temperaturen bis jenseits der Austenitisierungstemperatur des jeweiligen verwendeten Materials umfassen, so dass gegebenenfalls auch ein Warmumformen und/oder Presshärten erfolgen kann.The metallic hollow body and the metallic reinforcing element can be provided both cold and in the heated state. The heated state may include temperatures beyond the austenitizing temperature of the particular material used, so that optionally also hot working and / or press hardening can take place.

Dadurch dass das Material lediglich durch Druck von außen auf den Hohlkörper und des Verstärkungselement radial nach innen verlagert wird, wird auf sehr einfache Art und Weise eine Unverschieblichkeit des Verstärkungselements gegenüber dem Hohlkörper sicher gestellt. Durch das gleichzeitige Verlagern des Materials des Hohlkörpers und des Verstärkungselements entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlkörper und dem Verstärkungselement. Diese formschlüssige Verbindung liegt nur an lokal begrenzten Verbindungsstellen vor und ist nicht etwa in Umfangsrichtung des Hohlkörpers umlaufend gestaltet.The fact that the material is displaced radially inward only by pressure from the outside on the hollow body and the reinforcing element, is ensured in a very simple manner, an immovability of the reinforcing element relative to the hollow body. The simultaneous displacement of the material of the hollow body and the reinforcing element creates a positive connection between the hollow body and the reinforcing element. This positive connection is present only at locally limited joints and is not designed circumferentially approximately in the circumferential direction of the hollow body.

Dadurch kann sichergestellt werden, dass nicht nur eine Unverschieblichkeit in Längsrichtung des Hohlkörpers vorliegt, sondern auch dass in Umfangsrichtung eine Unverschieblichkeit gegenüber Drehbewegungen erzeugt wird.This can ensure that not only is there an immobility in the longitudinal direction of the hollow body, but also that in the circumferential direction an immovability is generated against rotational movements.

Eine Verlagerung des Materials radial nach innen bedeutet hier insbesondere, dass das Material in Richtung einer Längsachse des Hohlkörpers senkrecht zur Umfangsrichtung verlagert wird.A displacement of the material radially inward here means in particular that the material is displaced in the direction of a longitudinal axis of the hollow body perpendicular to the circumferential direction.

Die rein mechanische Verlagerung, die noch dazu in vorliegende Umformwerkzeuge integriert werden kann, ist bedeutend günstiger zu realisieren als beispielweise ein Lochschweißen, wo zusätzliche Verfahrensschritte wie das Lochen und Schweißen vorgesehen sind. Gleichzeitig ist es möglich, hier toleranzbedingte Spalte zwischen Hohlkörper und Verstärkungselement zu überbrücken und dennoch eine Unverschieblichkeit der Komponenten gegeneinander sicher zu stellen, wo hingegen bei einer Schweißung bei einem zu großen Luftspalt keine saubere Verbindung mehr hergestellt werden kann.The purely mechanical displacement, which can still be integrated into existing forming tools, is significantly cheaper to implement than, for example, a hole welding, where additional process steps such as punching and welding are provided. At the same time, it is possible to bridge here tolerance-related gap between the hollow body and reinforcing element and yet to ensure a Unverschieblichkeit the components against each other, whereas in a weld at a large air gap no clean connection can be made more.

Das Verstärkungselement ist beim Einlegen und auch nach dem Verlagern des Materials von Hohlkörper und Verstärkungselement, zumindest bereichsweise mit seiner Außenoberfläche an der Innenoberfläche des Hohlkörpers in Anlage. Dies ermöglicht es, dass das Verstärkungselement nicht frei schwingen kann, so dass störende Vibrationen und Geräusche nicht entstehen können.The reinforcing element is when inserting and also after the displacement of the material of the hollow body and reinforcing element, at least partially with its outer surface on the inner surface of the hollow body in abutment. This makes it possible that the reinforcing element can not swing freely, so that disturbing vibrations and noise can not occur.

Um die Position des Verstärkungselements in dem Hohlkörper, zumindest bis zum Einlegen in das Werkzeug, sicher zu stellen, kann das Verstärkungselement in dem Hohlkörper nach dem ineinander Anordnen bis zum Einlegen in das Werkzeug gegebenenfalls auch positionssicher gehalten werden. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Vorrichtungen an einer Greifeinrichtung, die den Hohlkörper in das Werkzeug einlegt, erfolgen oder aber durch eine Press- oder Übergangspassung zwischen Hohlkörper und Verstärkungselement.In order to ensure the position of the reinforcing element in the hollow body, at least until it has been placed in the tool, the reinforcing element in the hollow body can, if appropriate, also be held in a positionally secure manner after the nesting into one another until insertion into the tool. This can be done for example by appropriate devices on a gripping device, which inserts the hollow body in the tool, or by a press or transition fit between the hollow body and reinforcing element.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Material durch in dem Werkzeug angeordnete, radial in den Formhohlraum ragende oder verfahrbare Stempel verlagert. Dabei handelt es sich bevorzugt um Rundstempel mit einem Kugelkopf. Insbesondere sind die Stempel so gestaltet, dass sie aus einem zylinderförmigen Grundkörper bestehen, an den sich in Richtung des Formhohlraums ein im Wesentlichen halbkugeliger Kugelkopf anschließt. Diese Stempel können beispielsweise feststehend in dem Werkzeug angeordnet sein und ragen dann in den Formhohlraum, so dass das Material von Hohlkörper und Verstärkungselement beim Schließen des Werkzeugs verlagert wird. Die Stempel drücken dann vom Bauteil aus betrachtet von außen auf die vorgesehenen Verbindungsstellen und das Material der Komponenten wird von ihnen nach innen verdrängt, wodurch der vorgesehene Formschluss entsteht. Diese Stempel können auch austauschbar gestaltet sein, so dass unterschiedlichen Fertigungstoleranzen der Einzelkomponenten Rechnung getragen werden kann. Je nach Fertigungstoleranz der Komponenten können unterschiedlich große Maximalspalte zwischen den einzelnen Teilen entstehen. Dementsprechend ist es bei der Prägung notwendig, bei größeren möglichen Spalten mehr Material zu verlagern, die Prägung also tiefer zu machen, wo hingegen bei kleineren Maximalspalten eine kleinere Tiefe der Prägung erforderlich ist. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, dass unterschiedlich weit in den Formhohlraum ragende Stempel verwendet werden, die nach Bedarf ausgetauscht werden.In a preferred embodiment, the material is displaced by punches disposed in the tool and protruding radially into the mold cavity. These are preferably round stamp with a ball head. In particular, the punches are designed so that they consist of a cylindrical base body, which is followed by a substantially hemispherical spherical head in the direction of the mold cavity. For example, these punches may be fixedly disposed in the tool and then protrude into the mold cavity so that the material is displaced from the hollow body and reinforcing member upon closing the tool. The stamp then press from the component viewed from the outside on the intended connection points and the material of the components is displaced by them inwardly, whereby the intended positive connection is formed. These stamps can also be made interchangeable, so that different manufacturing tolerances of the individual components can be taken into account. Depending on the manufacturing tolerance of the components, different sized maximum gaps between the individual parts can arise. Accordingly, it is necessary in the embossing to shift more material for larger possible columns, ie to make the embossing deeper, whereas for smaller maximum columns, a smaller depth of embossing is required. This can be taken into account that differently far into the mold cavity protruding punches are used, which are exchanged as needed.

Es ist auch möglich die Stempel verfahrbar auszugestalten, so dass die Länge der Stempel die in den Formhohlraum ragt, auf diese Art und Weise variiert werden kann, um ebenfalls unterschiedlichen Maximaltoleranzen Rechnung zu tragen. Gleichzeitig bietet diese Möglichkeit die Option, die Verlagerung des Materials erst nach dem Schließen des Werkzeugs durchzuführen, in dem die Stempel sich zunächst in einer Ruhestellung befinden, in der sie nicht in den Formhohlraum ragen und nach dem Schließen des Werkzeugs in den Formhohlraum verfahren werden und auf diese Art und Weise das Material von Hohlkörper und Verstärkungselement verlagern. Die Verfahrbarkeit kann beispielswiese durch einen pneumatisch, elektrisch oder anderweitig angetriebenen Zylinder realisiert werden.It is also possible to make the stamp movable, so that the length of the punch which protrudes into the mold cavity, can be varied in this way, to take into account also different maximum tolerances. At the same time, this option offers the option of relocating the material only after the tool has been closed, in which the punches are initially in a position of rest in which they do not protrude into the mold cavity and after the mold has been closed Close the tool are moved into the mold cavity and move in this way the material of the hollow body and reinforcing member. The mobility can be realized example meadow by a pneumatically, electrically or otherwise driven cylinder.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Hohlkörper vor, während oder nach dem Verlagern des Materials umgeformt. In dieser Variante wird in dem Hohlkörper nicht lediglich das Verstärkungselement angeordnet, sondern er wird noch zusätzlich in eine vorgesehene Form gebracht. Der Zeitpunkt des Umformens hängt im Wesentlichen davon ab, wie die Endform des Hohlkörpers gestaltet ist. Ist die Position des Verstärkungselements in dem Hohlkörper auch nach dem Umformvorgang noch zugänglich, kann dieser Umformvorgang auch vor dem Anordnen des Verstärkungselements in dem Hohlkörper erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass der Hohlkörper noch keine lokal höheren, durch das Verstärkungselement bedingte Steifigkeiten besitzt und somit relativ leicht ungeformt werden kann. Nach dem Anordnen des Verstärkungselements in dem Hohlkörper kann die Umformung ggf. mehr Kraftaufwand erfordern. Allerdings ist es dann auch möglich ein Verstärkungselement in hinterschnittenen Bereichen anzuordnen. Die Umformung des Hohlkörpers während des Verlagerns des Materials bietet den Vorteil, dass beide Verfahrensschritte zur gleichen Zeit durchgeführt werden und die Anzahl der Werkzeuge reduziert werden kann.In a further preferred embodiment of the invention, the hollow body is formed before, during or after the displacement of the material. In this variant, not only the reinforcing element is arranged in the hollow body, but it is additionally brought into a form provided. The time of forming depends essentially on how the final shape of the hollow body is designed. If the position of the reinforcing element in the hollow body is still accessible after the forming process, this forming process can also take place before arranging the reinforcing element in the hollow body. This has the advantage that the hollow body has no locally higher, caused by the reinforcing element stiffness and thus can be relatively easily unshaped. After arranging the reinforcing element in the hollow body, the deformation may possibly require more effort. However, it is then also possible to arrange a reinforcing element in undercut areas. The deformation of the hollow body during the displacement of the material offers the advantage that both process steps are carried out at the same time and the number of tools can be reduced.

Denn in dieser Weiterbildung der Erfindung werden das Umformen des Hohlkörpers und das Verlagern des Materials in demselben Werkzeug durchgeführt. Dieses Umformen kann dann ebenfalls vor während oder nach dem Verlagern des Materials geschehen. Insbesondere mit Hilfe von verfahrbaren Stempeln kann der Hohlkörper in dem Werkzeug zunächst umgeformt werden und dann durch das Einfahren des Stempels in den Formhohlraum das Material von Hohlkörper und Verstärkungselement verlagert werden. Diese beiden Schritte sind auch in umgekehrter Reihenfolge durchführbar, ebenso kann bei feststehenden Stempeln das Umformen des Hohlkörpers und das Verlagern des Materials beim Schließen des Werkzeugs durchgeführt werden. Schließlich kann nach dem Einlegen des Hohlkörpers mit dem Verstärkungselement in das Werkzeug zunächst das Material der Komponenten verlagert werden und dann durch noch weitere möglicherweise bewegliche Elemente des Werkzeuges der Hohlkörper in seine Endform umgeformt werden.For in this development of the invention, the forming of the hollow body and the displacement of the material are carried out in the same tool. This forming can then also be done before or after the material is transferred. In particular with the aid of movable punches, the hollow body can first be reshaped in the tool and then the material of the hollow body and reinforcing element can be displaced by retracting the stamp into the mold cavity. These two steps can also be carried out in the reverse order, as can be carried out at fixed dies the forming of the hollow body and the displacement of the material when closing the tool. Finally, after inserting the hollow body with the reinforcing element into the tool, the material of the components can first be displaced and then be converted into its final shape by still further possibly movable elements of the tool.

Insbesondere handelt es sich bei dem Werkzeug um eine Vorrichtung wie nachstehend beschrieben.In particular, the tool is a device as described below.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Anordnung zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers mit einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug und einem zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug angeordneten Formhohlraum, wobei die Innenkontur des Formhohlraums der Außenkontur des Hohlkörpers entspricht, mit einer Mehrzahl von Stempeln zum Verlagern des Materials des Hohlkörpers und eines in dem Hohlkörper angeordneten Verstärkungselements. Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann auf einfache Weise ein Formschluss zwischen Hohlkörper und Verstärkungselement hergestellt werden, in dem durch die Stempel das Material von Hohlkörper und Verstärkungselement gleichzeitig radial nach innen verlagert wird. Im Rahmen der Erfindung dient die Vorrichtung mit ihren Stempeln in erster Linie zum Herstellen des Formschlusses zwischen den beiden Komponenten. Wird keine weitere Umformung an dem Hohlkörper durchgeführt, dann bleibt die Außenkontur des Hohlkörpers mit Ausnahme der Verbindungsstellen während des gesamten Vorgangs gleich, wobei die Innenkontur des Formhohlraums der ursprünglichen Außenkontur des Hohlkörpers entspricht.The invention relates to a device for producing an arrangement for reinforcing a metallic hollow body with an upper tool and a lower tool and an arranged between the upper tool and lower die mold cavity, wherein the inner contour of the mold cavity corresponds to the outer contour of the hollow body, with a plurality of punches for displacing the material of Hollow body and arranged in the hollow body reinforcing element. With the help of this device, a positive connection between the hollow body and the reinforcing element can be produced in a simple manner in which the material of hollow body and reinforcing element is simultaneously displaced radially inwardly by the punches. In the context of the invention, the device with its punches is used primarily for producing the positive connection between the two components. If no further deformation is carried out on the hollow body, then the outer contour of the hollow body with the exception of the connection points remains the same during the entire process, wherein the inner contour of the mold cavity corresponds to the original outer contour of the hollow body.

Es kann jedoch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung gleichzeitig zum Umformen des Hohlkörpers geeignet ist, wobei dann die Innenkontur des Formhohlraums der Außenkontur des umgeformten Hohlkörpers entspricht. Diese Ausführungsform bietet insbesondere den Vorteil, dass das Verlagern des Materials von Hohlkörper und Verstärkungselement simultan zu einem Umformvorgang des Hohlkörpers durchgeführt werden kann und somit Werkzeugkosten eingespart werden können und die Herstellung eines metallischen Hohlkörpers kostengünstiger durchgeführt werden kann.However, it may be provided that the device is simultaneously suitable for forming the hollow body, in which case the inner contour of the mold cavity corresponds to the outer contour of the formed hollow body. This embodiment offers the particular advantage that the displacement of the material of hollow body and reinforcing element can be carried out simultaneously to a forming process of the hollow body and thus tooling costs can be saved and the production of a metallic hollow body can be carried out more cheaply.

Im Gegensatz zu einer Anlage beispielsweise für das Lochschweißen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bedeutend einfacher gestaltet und ggf. in ein bereits vorhandenes Werkzeug integriert werden. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgestaltet, dass die Stempel in Stempelbereichen des Formhohlraums angeordnet sind, wobei die Stempelbereiche so in dem Formhohlraum angeordnet sind, dass die Endbereiche des Verstärkungselements zuordenbar sind. Die Stempel sind in Formhohlraum grundsätzlich so angeordnet, dass eine simultane Verlagerung des Materials von Hohlkörper und Verstärkungselement möglich ist. Vorteilhafter Weise werden die Prägungen, die durch das Verlagern des Materials entstehen, an dem Hohlkörper und Verstärkungselement so angeordnet, dass das Verstärkungselement keine störende Vibrationen und Geräusche mehr erzeugen kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Formschluss bzw. die Verbindungsstellen in den Endbereichen des Verstärkungselements erzeugt werden.In contrast to a system, for example, for the hole welding, the device according to the invention can be made significantly simpler and possibly integrated into an existing tool. Preferably, the device according to the invention is configured such that the punches are arranged in punch areas of the mold cavity, the punch areas being arranged in the mold cavity so that the end areas of the reinforcing element can be assigned. The punches are arranged in the mold cavity in principle so that a simultaneous displacement of the material of the hollow body and reinforcing element is possible. Advantageously, the embossments, which result from the displacement of the material, are arranged on the hollow body and reinforcing element so that the reinforcing element can no longer generate disturbing vibrations and noises. This is the case in particular when the positive connection or the connection points are produced in the end regions of the reinforcing element.

Vorteilhafterweise sind in jedem Stempelbereich zumindest drei Stempel angeordnet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass bei den Materialverlagerungen eine sichere, unverschiebliche Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten entsteht. Durch die Mehrzahl der Stempel wird sichergestellt, dass durch die daraus entstehenden Verbindungsstellen ausreichend Material verlagert wird, um auch größere Spaltmaße prozesssicher zu überbrücken. Advantageously, at least three punches are arranged in each stamp area. This measure ensures that the material displacements create a secure, immovable connection between the individual components. The majority of punches ensures that sufficient material is transferred through the resulting joints in order to reliably bridge even larger gaps.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stempel in Umfangsrichtung des Formhohlraums bevorzugt gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Das bedeutet, dass beim Erzeugen der Materialverlagerungen diese in Umfangsrichtung des Hohlkörpers und bevorzugt gleichmäßig über diesen Umfang verteilt entstehen, dadurch wird auch eine Unverschieblichkeit in Umfangsrichtung gegenüber Drehbewegungen sichergestellt.Furthermore, it is preferably provided that the punches are preferably distributed uniformly over the circumference in the circumferential direction of the mold cavity. This means that when the material displacements are generated, they are distributed in the circumferential direction of the hollow body and preferably uniformly distributed over this circumference, thereby also ensuring immunity in the circumferential direction against rotational movements.

Insbesondere können die Stempel auch in axialer Richtung versetzt in Umfangsrichtung des Formhohlraums angeordnet sein.In particular, the stamp can also be arranged offset in the axial direction in the circumferential direction of the mold cavity.

In vorteilhafter Weise weisen die Stempel einen Kugelkopf mit einem Durchmesser von 5 bis 30 mm, bevorzugt 8 bis 5 mm, besonders bevorzugt 10 mm auf. Der Durchmesser des Kugelkopfs definiert auch unmittelbar die Größe der Verbindungsstelle und auch damit die Menge an Material, die verlagert wird. Die Größe der Verbindungsstellen ist dabei von verschiedenen Parametern abhängig, wie beispielsweise der Wanddicke von Hohlkörper und Verstärkungselement, dem verwendeten Material für die beiden Komponenten und auch der Größe des Verbindungselements selbst. Auch das maximal mögliche Spaltmaß spielt hier eine Rolle.Advantageously, the punches have a ball head with a diameter of 5 to 30 mm, preferably 8 to 5 mm, particularly preferably 10 mm. The diameter of the ball head also directly defines the size of the joint and thus also the amount of material that is displaced. The size of the joints is dependent on various parameters, such as the wall thickness of the hollow body and reinforcing element, the material used for the two components and the size of the connecting element itself. The maximum gap possible plays a role here.

Ebenso ist vorgesehen, dass die Stempel eine Länge gemessen von der Innenoberfläche des Oberwerkzeugs bzw. Unterwerkzeugs aufweisen, die an die Toleranzmaße von Hohlkörper und Verstärkungselement angepasst ist. Besonders bevorzugt weisen die Stempel eine Länge von 1 bis 10 mm, bevorzugt 3 bis 5 mm, gemessen von der Innenoberfläche des Oberwerkzeugs bzw. Unterwerkzeugs auf. It is also provided that the punches have a length measured from the inner surface of the upper tool or lower tool, which is adapted to the tolerance dimensions of the hollow body and reinforcing element. Particularly preferably, the punches have a length of 1 to 10 mm, preferably 3 to 5 mm, measured from the inner surface of the upper tool or lower tool.

Die Wirksamkeit des Formschlusses beruht im Wesentlichen darauf, dass die Verbindungsstellen, die bei der Verlagerung des Materials von Hohlkörper und Verstärkungselement entstehen, tief genug sind, so dass auch wirklich eine Unverschieblichkeit zwischen den Komponenten sichergestellt ist. Ist die Tiefe der Prägestellen zu gering, so dass die maximale Spaltbreite, die durch die Fertigungstoleranzen bedingt ist, nicht überbrückt werden kann, entsteht kein wirkungsvoller Formschluss und die Unverschieblichkeit zwischen den Komponenten ist nicht mehr gewährleistet. Folglich ist bei den Stempeln eine Länge zu wählen, die an die Toleranzmaße von Hohlkörper und Verstärkungselement und damit die maximal mögliche Spaltbreite zwischen diesen Bauteilen angepasst ist.The effectiveness of the positive connection is based essentially on the fact that the joints that arise in the displacement of the material of the hollow body and reinforcing element, are deep enough, so that really a immunity between the components is ensured. If the depth of the embossments is too small, so that the maximum gap width, which is due to the manufacturing tolerances can not be bridged, creates no effective positive locking and the immunity between the components is no longer guaranteed. Consequently, in the stamps to choose a length that is adapted to the tolerance dimensions of the hollow body and reinforcing element and thus the maximum possible gap width between these components.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stempel in einen betriebsbereiten Zustand feststehend in den Formhohlraum ragen, so dass das Verlagern des Materials beim Schließen des Werkzeugs erfolgt. In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es insbesondere möglich, dass das Verlagern des Materials simultan mit einem Umformen des Hohlkörpers erfolgen kann.A further advantageous embodiment of the invention provides that the stamps project into a stationary state in the mold cavity, so that the displacement of the material takes place when closing the tool. In this embodiment of the invention, it is particularly possible that the displacement of the material can be carried out simultaneously with a forming of the hollow body.

Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass die Stempel austauschbar oder längsverschieblich ausgestaltet sind, so dass unterschiedliche Fertigungstoleranzen berücksichtigt werden können oder verschleißabhängig der Stempel gewechselt oder nachjustiert werden kann. Wir bereits vorstehend geschildert ist es je nach Fertigungstoleranzen notwendig, dass die Stempel unterschiedliche Längen aufweisen, um unterschiedliche Chargen von Profilen mit unterschiedlichen Fertigungstoleranzen in ein und demselben Werkzeug verarbeiten zu können, sind die Stempel austauschbar gestaltet, so dass je nach Toleranzmaßen unterschiedliche Stempelsätze schnell und unkompliziert eingesetzt werden können oder die Stempel sind längsverschieblich ausgestaltet, so dass die Länge der Stempel automatisiert und kontinuierlich eingestellt werden kann. Erforderlich ist dann wieder ein Antrieb, der beispielsweise hydraulisch oder auch elektrisch oder auf andere Weise den Stempel in den Formhohlraum verfährt.Further preferably, it is provided that the stamp are designed to be interchangeable or longitudinally displaceable, so that different manufacturing tolerances can be considered or wear-dependent, the punch can be changed or readjusted. We already described above, it is depending on the manufacturing tolerances necessary that the stamp have different lengths to process different batches of profiles with different manufacturing tolerances in one and the same tool, the stamp are made interchangeable, so that depending on the tolerance different stamp sets quickly and can be used uncomplicated or the stamp are designed to be longitudinally displaceable, so that the length of the stamp can be automated and continuously adjusted. Required is then again a drive, for example hydraulically or electrically or otherwise moves the punch in the mold cavity.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Stempel in den Formhohlraum verfahrbar ausgestaltet sind, so dass das Verlagern des Materials nach dem Schließen des Werkzeugs erfolgt. In dieser Variante ist der Stempel ebenfalls prismatisch oder elektrisch oder in anderer Weise angetrieben und wird in den Formhohlraum verfahren. Dies erfolgt aber erst nach dem das Werkzeug geschlossen ist und ggf. ein Umformschritt für den Hohlkörper erfolgt ist. So kann beispielsweise auch das Verstärkungselement selbst zunächst mit umgeformt werden und dann mit Hilfe der Stempel über einen Formschluss unterschiedlich mit dem Hohlkörper verbunden werden. Die Stempel werden dann bis zu einer bestimmten vorgesehenen Länge gemessen von der Innenoberfläche des Oberwerkzeugs bzw. Unterwerkzeugs in den Formhohlraum verfahren. Diese Länge hängt wie oben beschrieben davon ab, wie tief die Prägungen der Materialverlagerungen ausgestaltet sein sollen und damit von äußeren Materialparametern ab.A further embodiment of the device according to the invention provides that the stamp are designed to be movable in the mold cavity, so that the displacement of the material takes place after closing the tool. In this variant, the stamp is also prismatic or electrically or otherwise driven and is moved into the mold cavity. But this is done only after the tool is closed and possibly a forming step for the hollow body is done. Thus, for example, the reinforcing element itself can first be reshaped with and then be connected differently with the hollow body with the help of the stamp via a positive connection. The punches are then moved to a certain intended length measured from the inner surface of the upper tool or lower tool in the mold cavity. As described above, this length depends on how deep the embossments of the material displacements are to be configured and thus on external material parameters.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung finden sich auch in den nachfolgenden Figuren. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch gleiche oder ähnliche Komponenten und Merkmale. Es zeigen

1a und b eine erste erfindungsgemäße Anordnung,
2 eine zweite erfindungsgemäße Anordnung,
3a bis c die Herstellung einer Anordnung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
4a und b Ober- und Unterwerkzeug einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

These and other features of the invention can also be found in the following figures. The same reference numerals also designate the same or similar components and features. Show it

1a and b a first arrangement according to the invention,
2 a second arrangement according to the invention,
3a to c the preparation of an arrangement in a device according to the invention and
4a and b upper and lower tool of a device according to the invention

In 1a wird eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers 2 in Form einer A-Säule für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Der Hohlkörper 2 verfügt über ein metallisches Verstärkungselement 3 an einer crash-sensiblen Stelle des Bauteils. In den Endbereichen des Verstärkungselements 3 befinden sich Verbindungsabschnitte 4,5, in deren Bereich der Hohlkörper 2 und das Verstärkungselement 3 an lokal begrenzten Verbindungsstellen 6 formschlüssig verbunden werden. Wie die Schnittdarstellung in 1b zeigt, wird zur Herstellung des Formschlusses an den Verbindungsstellen 6 das Material von Hohlkörper 2 und Verstärkungselement 3 lokal radial entlang einer radialen Richtung r1, r2, r3 in den Innenraum Ri des Hohlkörpers 2 und des Verstärkungselements 3 verlagert.In 1a is an arrangement according to the invention 1 for reinforcing a metallic hollow body 2 represented in the form of an A-pillar for a motor vehicle. The hollow body 2 has a metallic reinforcing element 3 at a crash-sensitive point of the component. In the end regions of the reinforcing element 3 There are connecting sections 4,5, in the region of the hollow body 2 and the reinforcing element 3 at localized junctions 6 be positively connected. Like the sectional view in 1b shows, is to produce the positive connection at the joints 6 the material of hollow body 2 and reinforcing element 3 locally radially along a radial direction r1 . r2 . r3 in the interior Ri of the hollow body 2 and the reinforcing member 3 relocated.

Die drei Verbindungsstellen 6 sind dabei gleichmäßig über den Umfang des Hohlkörpers 2 verteilt angeordnet, der in seiner Ausgangsgestalt einen kreisrunden Querschnitt aufweist.The three connection points 6 are evenly over the circumference of the hollow body 2 arranged distributed, which has a circular cross-section in its initial shape.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung 1 zeigt 2. Hier ist ein hohles metallisches Verstärkungselement 3 mit kreisrundem Querschnitt in einem metallischen Hohlkörper 2 mit ebenfalls kreisrundem Querschnitt angeordnet. Das Verstärkungselement 3 umfasst einen ersten Endbereich 7 und einen zweiten Endbereich 8, die durch einen Mittenbereich 9 verbunden sind. Die beiden Komponenten sind durch einen Formschluss unverschieblich zueinander angeordnet.A further embodiment of the arrangement according to the invention 1 shows 2 , Here is a hollow metallic reinforcing element 3 with a circular cross section in a metallic hollow body 2 also arranged with a circular cross-section. The reinforcing element 3 includes a first end region 7 and a second end region 8th passing through a middle area 9 are connected. The two components are arranged immovably to each other by a positive connection.

Die formschlüssige Verbindung wird erzeugt indem das Material des Hohlkörpers 2 und des Verstärkungselements 3 radial nach innen verlagert werden. Diese lokalen Verbindungsstellen 6 befinden sich in Bereich eines ersten Verbindungsabschnitts 4 und eines zweiten Verbindungsabschnitts 5. Diese Verbindungsabschnitte 4,5 sind jeweils in dem ersten Endbereich 7 und dem zweiten Endbereich 8 angeordnet. Die Verbindungsstellen 6 befinden sich bis zu 100 Millimetern von den jeweiligen Enden des Verstärkungselements 3 entfernt und sind gleichmäßig über den Umfang des Hohlkörpers 2 verteilt angeordnet. Diese Anordnung führt zu einer besonders stabilen und sowohl axial als auch rotatorisch unverschieblichen Anordnung der einzelnen Komponenten zueinander, wobei ein freies Schwingen der freien Enden des Verstärkungselementes 3 verhindert wird. Dadurch wird das Entstehen von störenden Vibrationen und Geräuschen effektiv unterdrückt.The positive connection is produced by the material of the hollow body 2 and the reinforcing member 3 be shifted radially inward. These local connection points 6 are in the area of a first connection section 4 and a second connection portion 5 , These connecting sections 4, 5 are each in the first end area 7 and the second end region 8th arranged. The connection points 6 are located up to 100 millimeters from the respective ends of the reinforcing element 3 removed and are uniform over the circumference of the hollow body 2 arranged distributed. This arrangement leads to a particularly stable and both axially and rotationally immovable arrangement of the individual components to each other, with a free swinging of the free ends of the reinforcing element 3 is prevented. This effectively suppresses the generation of disturbing vibrations and noises.

Die Herstellung einer Anordnung 1 zur Verstärkung eines metallischen Hohlkörpers 2 wird in den 3a bis 3c erläutert. Die Figuren zeigen nacheinander eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 zu drei Zeitpunkten des Herstellungsprozesses. Es handelt sich dabei um eine Querschnittsdarstellung analog zu der Querschnittsdarstellung in 1b.The production of an arrangement 1 for reinforcing a metallic hollow body 2 will be in the 3a to 3c explained. The figures show in succession an apparatus according to the invention for producing an arrangement according to the invention 1 at three points in the manufacturing process. It is a cross-sectional view analogous to the cross-sectional view in 1b ,

In 3a ist ein metallischer Hohlkörper 2 mit einem darin angeordneten Verstärkungselement 3 in dem Formhohlraum 12 eines Werkzeugs gezeigt. Das Werkzeug umfasst ein Oberwerkzeug 10 und ein Unterwerkzeug 11 mit dem dazwischen angeordneten Formhohlraum 12. Die Innenkontur 13 des Formhohlraums 12 entspricht im Wesentlichen der Außenkontur 16 des Hohlkörpers 2. Davon ausgenommen ist eine Mehrzahl von Stempeln 14, die in den Formhohlraum 12 ragen. In dieser Ausgestaltung der Erfindung sind drei Stempel 14 gleichmäßig in Umfangsrichtung des Formhohlraums 12 verteilt und verfügen jeweils über einen Kugelkopf 15, der mit der Oberfläche des Hohlprofils 2 bei der Verlagerung des Materials von Hohlprofil 2 und Verstärkungselement 3 in Anlage kommt. Die Stempel 14 sind hier feststehend ausgestaltet.In 3a is a metallic hollow body 2 with a reinforcing element arranged therein 3 in the mold cavity 12 a tool shown. The tool includes an upper tool 10 and a lower tool 11 with the interposed mold cavity 12 , The inner contour 13 of the mold cavity 12 essentially corresponds to the outer contour 16 of the hollow body 2 , This does not apply to a plurality of stamps 14 in the mold cavity 12 protrude. In this embodiment of the invention are three punches 14 evenly in the circumferential direction of the mold cavity 12 distributed and each have a ball head 15 , which coincides with the surface of the hollow section 2 during the displacement of the material from the hollow profile 2 and reinforcing element 3 comes into contact. The stamps 14 are configured here fixed.

Oberwerkzeug 10 und Unterwerkzeug 11 sind in 3a noch geöffnet. Beim Schließvorgang kommen die Stempel 14 mit der Oberfläche des Hohlprofils 2 in Anlage und verlagern das Material von Hohlprofil 2 und Verstärkungselement 3 in einem Prägevorgang radial nach innen. Auf diese Weise werden die Verbindungsstellen 6 ausgebildet, an denen eine formschlüssige Verbindung zwischen Hohlkörper 2 und Verstärkungselement 3 entsteht. Dieser Vorgang wird in 3b gezeigt, wobei sich das Werkzeug in einem halb geschlossenen Zustand befindet. Es ist bereits Material von Hohlprofil 2 und Verstärkungselement 3 in den Innenraum Ri des Hohlkörpers 2 und des Verstärkungselements 3 verlagert, die Prägung ist jedoch noch nicht vollständig abgeschlossen.upper tool 10 and lower tool 11 are in 3a still open. When closing the stamps come 14 with the surface of the hollow profile 2 in plant and relocate the material of hollow section 2 and reinforcing element 3 in a stamping process radially inwards. In this way, the connection points 6 formed, in which a positive connection between the hollow body 2 and reinforcing element 3 arises. This process is in 3b shown with the tool in a semi-closed state. It is already material of hollow profile 2 and reinforcing element 3 in the interior Ri of the hollow body 2 and the reinforcing member 3 but the imprinting is not yet complete.

3c zeigt Oberwerkzeug 10 und Unterwerkzeug 11 in geschlossenem Zustand, wobei die Prägung zur Herstellung des Formschlusses vollendet ist. Die Verbindungsstellen 6, an denen der Formschluss vorliegt, sind vollständig ausgebildet. Abseits der Verbindungsstellen 6 ist die Innenoberfläche des Formhohlraums 12 mit der Außenoberfläche des Hohlkörpers 2 in Anlage, so dass die Außenkontur 16 des Hohlkörpers 2 nach dem Schließen des Werkzeugs durch die Innenkontur 13 des Formhohlraums 12 vorgegeben ist. In der Querschnittsdarstellung der 3c, die einen Schnitt durch Werkzeug und Anordnung 1 im Bereich der Verbindungsstellen 6 zeigt, ist bedingt durch die dort stattfindende Verformung des Materials eine vollflächige Anlage der Innenoberfläche des Formhohlraums 12 mit der Außenoberfläche des Hohlkörpers 2 nicht in jedem Punkt gegeben. 3c shows upper tool 10 and lower tool 11 in the closed state, wherein the embossing for producing the positive connection is completed. The connection points 6 , in which the positive locking is present, are completely formed. Off the joints 6 is the inner surface of the mold cavity 12 with the outer surface of the hollow body 2 in abutment, leaving the outer contour 16 of the hollow body 2 after closing the tool through the inner contour 13 of the mold cavity 12 is predetermined. In the cross-sectional representation of 3c making a cut through tool and arrangement 1 in the area of joints 6 shows, is due to the occurring there deformation of the material, a full-scale investment of the inner surface of the mold cavity 12 with the outer surface of the hollow body 2 not given in every point.

Wie 4a und 4b in einer perspektivischen Darstellung der Werkzeugteile deutlich machen, sind die Stempel 14 in Stempelbereichen 17,18 des Formhohlraums 12 von Oberwerkzeug 10 und Unterwerkzeug 11 angeordnet. Dabei sind die Stempelbereiche 17,18 so in dem Formhohlraum 12 angeordnet, dass ein erster Stempelbereich 17 einem ersten Endbereich 7 des Verstärkungselements 3 zugeordnet ist und ein zweiter Stempelbereich 18 einem zweiten Endbereich des Verstärkungselements 3 zugeordnet ist.As 4a and 4b make clear in a perspective view of the tool parts, the stamp 14 in stamp areas 17,18 of the mold cavity 12 from upper tool 10 and lower tool 11 arranged. The stamp areas 17,18 are thus in the mold cavity 12 arranged that a first stamp area 17 a first end area 7 of the reinforcing element 3 is assigned and a second stamp area 18 a second end portion of the reinforcing element 3 assigned.

Oberwerkzeug 10 und Unterwerkzeug 11 sind hier so gestaltet, dass die Innenkontur 13 des zwischen Oberwerkzeug 10 und Unterwerkzeug 11 ausgebildeten Formhohlraums 12 der Endgestalt der erfindungsgemäßen Anordnung 1 entspricht. Dabei ist es sowohl möglich, dass die Ausbildung der Verbindungsstellen 6 simultan mit dem Umformen des Hohlkörpers 2 erfolgt. Das Umformen des Hohlkörpers 2 und das Verlagern des Materials zur Ausbildung der Verbindungsstellen 6 werden dann in demselben Werkzeug durchgeführt.upper tool 10 and lower tool 11 Here are designed so that the inner contour 13 between the upper tool 10 and lower tool 11 trained mold cavity 12 the final shape of the arrangement according to the invention 1 equivalent. It is both possible that the formation of the joints 6 simultaneously with the forming of the hollow body 2 he follows. The forming of the hollow body 2 and relocating the material to form the joints 6 are then performed in the same tool.

Alternativ kann es aber auch der Fall sein, dass der Hohlkörper 2 bereits zuvor zusammen mit dem oder ohne das Verstärkungselement 3 in seine Endform gebracht worden ist. Bei dieser Vorgehensweise werden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich noch die Verbindungsstellen 6 erzeugt.Alternatively, it may also be the case that the hollow body 2 previously together with or without the reinforcing element 3 has been brought into its final form. In this procedure, in the device according to the invention only the connection points 6 generated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 -1 -: Anordnungarrangement
2 -2 -: Hohlkörperhollow body
3 -3 -: Verstärkungselementreinforcing element
4 -4 -: erster Verbindungsabschnittfirst connection section
5 -5 -: zweiter Verbindungsabschnittsecond connection section
6 -6 -: Verbindungsstellejunction
7 -7 -: erster Endbereichfirst end area
8 -8th -: zweiter Endbereichsecond end area
9 -9 -: Mittenbereichmid-range
10-10-: Oberwerkzeugupper tool
11 -11 -: Unterwerkzeuglower tool
12-12-: Formhohlraummold cavity
13-13-: Innenkonturinner contour
14-14-: Stempelstamp
15 -15 -: Kugelkopfball head
16 -16 -: Außenkontur von 2Outer contour of 2
17 -17 -: erster Stempelbereichfirst stamp area
18 -18 -: zweiter Stempelbereich second stamp area
Ri -Ri -: Innenraum von 2 und 3Interior of 2 and 3
r1 -r1 -: radiale Richtungradial direction
r2 -r2 -: radiale Richtungradial direction
r3 -r3 -: radiale Richtungradial direction

Claims

Assembly (1), characterized for reinforcing a metallic hollow body (2), wherein a hollow metallic reinforcing member (3) having two end portions (7, 8) and a connecting these central region (9) is arranged immovably in the metallic hollow body (2), characterized in that the arrangement (1) has a form-locking connection between the hollow body (2) and the reinforcing element (3) in at least one connecting section (4, 5) at locally limited connecting points (6), wherein the material of the Hollow body (2) and the reinforcing element (3) is displaced radially inwardly.

Arrangement (1) according to Claim 1 , characterized in that in both end regions (7, 8) of the reinforcing element (3) in each case a connecting portion (4, 5) is arranged.

Arrangement (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that in a connecting portion (4, 5) at least three connection points (6) are arranged.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection points (6) in the circumferential direction of the hollow body (2), preferably distributed uniformly over the circumference, are arranged.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection points (6) are arranged in a range of up to 100 millimeters, preferably 10 to 50 millimeters, particularly preferably 15 to 30 millimeters spaced from the respective end of the reinforcing element (3).

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element and the hollow body (2) consist of different metallic materials or alloys.

Motor vehicle component with an arrangement (1) for reinforcing a metallic hollow body (2) according to one of Claims 1 to 6 ,

Method for producing an arrangement (1) for reinforcing a metallic hollow body (2), comprising the following steps: Providing a metallic hollow body (2) and a hollow metallic reinforcing element (3) Arranging the reinforcing element (3) in the hollow body (2) • Inserting the hollow body (2) in a mold cavity (12) of a tool • displacement of the material of the hollow body (2) and the reinforcing element (3) radially inwardly at locally limited connection points (6) in at least one connecting portion (4, 5), so that a positive connection between the hollow body (2) and the reinforcing element ( 3) arises.

Method according to Claim 8 , characterized in that the material by in the tool radially in the mold cavity (12) projecting or movable punch (14) is displaced.

Method according to Claim 8 or 9 , characterized in that the hollow body (2) before, during or after the displacement of the material is formed.

Method according to Claim 10 , characterized in that the forming of the hollow body (2) and the displacement of the material are performed in the same tool.

Method according to one of Claims 8 to 11 , characterized in that the tool is a device according to one of Claims 13 to 23 is.

Device for producing an arrangement (1) for reinforcing a metallic hollow body (2) with an upper tool (10) and a lower tool (11) and a mold cavity (12) arranged between upper tool (10) and lower tool (11), wherein the inner contour ( 13) of the mold cavity (12) corresponds to the outer contour (16) of the hollow body (2), with a plurality of punches (14) for displacing the material of the hollow body (2) and a reinforcing element (3) arranged in the hollow body (2). ,

Device after Claim 13 , characterized in that it is simultaneously suitable for forming the hollow body (2) and the inner contour (13) of the mold cavity (12) of the outer contour (16) of the formed hollow body (2).

Device after Claim 13 or 14 characterized in that the punches (14) are arranged in punch areas (17, 18) of the mold cavity (12), the punch areas (17, 18) being arranged in the mold cavity (12) so as to provide end areas (7, 8 ) of the reinforcing element (3) can be assigned.

Device after Claim 15 , characterized in that in each stamp area (17, 18) at least three punches (14) are arranged.

Device after Claim 15 or 16 , characterized in that the punches (14) in the circumferential direction of the mold cavity (12), preferably distributed uniformly over the circumference, are arranged.

Device according to one of Claims 13 to 17 , characterized in that the punches (14) have a ball head (15) with a diameter of 5 to 30 millimeters, preferably 8 to 15 millimeters, particularly preferably 10 millimeters.

Device according to one of Claims 13 to 18 , characterized in that the punches (14) have a length measured from the inner surface of the upper tool (10) and lower tool (11), which is adapted to the tolerance dimensions of the hollow body (2) and reinforcing element (3).

Device after Claim 19 , characterized in that the punches (14) have a length of 1 to 10 millimeters, preferably 3 to 5 millimeters measured from the inner surface of the upper tool (10) and lower tool (11)

Device according to one of Claims 13 to 20 , characterized in that the punches (14) project in an operative state fixed in the mold cavity (12), so that the displacement of the material takes place when closing the tool.

Device after Claim 21 , characterized in that the punches (14) are designed exchangeable or longitudinally displaceable, so that different manufacturing tolerances can be taken into account.

Device according to one of Claims 13 to 20 , characterized in that the punches (14) in the mold cavity (12) are designed to be movable, so that the displacement of the material takes place after closing the tool.