DE19802769C1 - Hohlprofil für die Metallverformung mittels eines Magnetfeldes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofil für die Metallverformung mittels eines durch eine Elektromagnetspule erzeugten Magnetfeldes, das infolge eines die Magnetspule kurzzeitig erregenden Stromimpulses in radialer Richtung wirkende Verformungskräfte auf das Hohlprofil ausübt, wodurch das Hohlprofil zur festen Verbindung mit an dieses anschließenden Bauteilen verformt ist.

Die Verformung von Hohlprofilen mit Kreisringquerschnitt mittels eines Magnetfeldes ist schon seit einiger Zeit bekannt, wie beispielsweise der DE-OS 22 53 351 oder der DE-OS 22 61 286 entnommen werden kann. In beiden Fällen wird eine Formmatritze benutzt, welche ein rohrförmiges Werkstück umgibt, in dessen Innenraum eine Induktionsspule angebracht werden kann, durch die mittels eines kurzen Stromstoßes, beispielsweise durch Kondensatorentladungen, ein starkes Magnetfeld erzeugt werden kann, mit welchem das rohrförmige Werkstück entsprechend der Profilierung der Matritze verformt werden kann.

Darüber hinaus ist es auch bekannt, Hohlprofile mit kreisringförmigem Querschnitt mit in diese eingesteckten Halteelementen durch Einwirkung eines kurzfristig aufgebauten Magnetfeldes zu verbinden. Solange es sich dabei um Hohlprofile mit kreisringförmigem Querschnitt handelt, ist dieses Metallverformungsverfahren erprobt und wirtschaftlich durchzuführen.

Das zunehmende Sicherheitsbedürfnis bei Kraftfahrzeugen hat dazu geführt, daß Karosseriekomponenten, wie beispielsweise Türen, einen Beitrag zur Widerstandsfähigkeit in Crashsituationen bieten. Das vorgenannte Verfahren läßt sich nun für solche Verstärkungsstreben benutzen, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und an ihren Enden mit Einschubteilen fest verbunden sind, die zum Anschluß an Türrahmen geeignet sind. Aus statischen Gründen ist es jedoch vorteilhaft, wenn die als Hohlprofil ausgebildeten Verstärkungsstreben einen Vieleckquerschnitt aufweisen können, damit das Widerstandsmoment in Beanspruchungsrichtung vergrößerbar ist. Wenn man jedoch nun Vieleckprofile mit entsprechenden Einschubteilen durch Metallverformung mittels eines Magnetfeldes verbinden will, so stellte sich heraus, daß die hohlen Vieleckprofile im relativ scharfkantigen Eckbereich nach dem Verformungsvorgang Risse aufweisen. Damit ist eine stabile Halterung der Verstärkungsstreben jedoch nicht gegeben, so daß dieses wirtschaftliche Verbindungsverfahren im vorgenannten Fall bisher nicht anwendbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hohlprofil mit einem Vieleckquerschnitt derart auszubilden, daß diese Profile zur Metallverformung mittels eines Magnetfeldes geeignet sind. Diese Aufgabe ist mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Versuche haben bestätigt, daß die erfindungsgemäße Ausbildung von Vieleckprofilen mit gerundeten Eckbereichen sich durch Magnetverformung schnell und preisgünstig mit anderen Bauteilen verbinden lassen. Bei dieser Verbindungsart wurde entgegen der Verwendung von scharfkantigen Hohlprofilen keine Rißbildung im Eckbereich der abgerundeten Hohlprofile festgestellt.

Als Hohlprofile lassen sich vorteilhaft Vieleckprofile einsetzen, die als Strangpreßprofile aus Aluminium und seinen Legierungen oder ähnlich duktilen Leichtmetallen, wie z. B. Magnesium-Legierungen gefertigt sind. In vielen Fällen, in denen über die Durchbiegungsrichtung das größte Widerstandsmoment vorhanden sein soll, lassen sich Vieleckprofile einsetzen, die als Rechteckprofil ausgebildet sind, in welches als anschließendes Bauteil ein Vierkantstababschnitt mit gerundeten Ecken schließend eingesetzt ist, dessen Seiten wenigstens je eine quer zur Längsachse des Rechteckprofiles verlaufende Rille aufweist, in welche Wandbereiche des Rechteckprofiles durch die Einwirkung des Magnetfeldes einer das Rechteckprofil im Verbindungsbereich umrundenden Elektromagnetspule eingepreßt sind. Die den anschließenden Bauteil darstellenden Vierkantstababschnitte können beispielsweise ein zentrales Gewindeloch aufweisen, so daß ein Verschrauben des Hohlprofiles mit angrenzenden, quer verlaufenden Bauteilen möglich ist.

Bei der Einwirkung der Verformungskräfte über eine die Verbindungsstelle umrundende Ringspule erstreckt sich die Verformung des Hohlprofiles radial nach innen. Es lassen sich jedoch allerdings auch umgekehrte, radial nach außen gerichtete Verformungen erzielen, wenn das Vieleckprofil in die Ausnehmung eines dieses umgreifenden Anschlußbauteiles eingreift, und die im Bereich der Ausnehmung des Anschlußbauteiles liegenden Wandbereiche des Vieleckprofiles durch die Einwirkung einer in das Vieleckprofil eingesteckten Elektromagnetspule partielle Wulstabschnitte bildend aufgeweitet sind.

Im allgemeinen können die Vieleckprofile allseitig gleichmäßig starke Wandstärken aufweisen. Zwecks gleichmäßiger Spannungsverteilung während des Verformungsvorganges können die Wandungen eines Vieleckprofiles jedoch auch auf wenigstens einer Wandseite eine Wölbung aufweisen, die dergestalt ausgebildet sein kann, daß die Wandung ausgehend von einem Eckbereich bis zur Wandmitte hin stetig zunimmt und bis zum gegenüberliegenden Eckbereich wieder stetig abnimmt.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen auf der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Explosionsdarstellung eines Rechteckprofilabschnittes und eines in dieses einsteckbaren Einschubteiles sowie einer elektromagnetischen Ringspule für die Magnetverformung zur Verbindung des Einschubteiles mit dem Rechteckprofil,

Fig. 2 den Verbindungszustand zwischen dem Einschubteil und dem Rechteckprofilabschnitt in einem Längsschnitt,

Fig. 3 den Querschnitt von Rechteckprofil und eingestecktem Einschubteil in Verbindungslage nach dem Schnitt III-III von Fig. 2,

Fig. 4 ein besonders gestaltetes Rechteckprofil,

Fig. 5 eine weitere schematische Explosionsdarstellung eines mit einem Anschlußbauteil zu verbindenden Rechteckprofilabschnitts, in welchen eine Magnetspule zur Verbindungsverformung einsteckbar ist,

Fig. 6 den aus Fig. 5 ersichtlichen Rechteckprofilabschnitt in seiner Verbindungslage mit dem Anschlußbauteil in einem Längsschnitt in bezug auf das Rechteckprofil,

Fig. 7 die aus Fig. 6 ersichtliche Rechteckprofilverbindung in einer Ansicht.

In den Zeichnungen ist das Hohlprofil als Rechteckprofil 10 dargestellt, obschon es denkbar ist, daß jede Art von Vieleckprofilen beliebigen Querschnitts für die Metallverformung mittels eines Magnetfeldes geeignet ist, wenn die Eckbereiche 11 durch Rundungen 12 gebildet sind, die in linearer Richtung verlaufende Seiten 13 und 14 miteinander verbinden. In den jeweiligen Endbereich des langgestreckten Rechteckprofils 10 von vorbestimmter Länge ist bei dem aus den Fig. 1-3 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ein Vierkantabschnitt 15 eingesteckt, dessen Querschnitt dem Hohlquerschnitt des Hohlprofils mit Rechteckprofil 10 angepaßt ist. Dabei versteht es sich, daß auch die Ecken des Vierkantabschnittes 15 in analoger Weise an die Rundungen 12 des Rechteckprofiles 10 angepaßt sind. Die Seiten der Vierkantabschnitte 15 weisen bei dem aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Ausführungsbeispielen auf jeder Seite zwei im Abstand zueinander angeordnete Rillen 16 auf, wobei diese paarweise angeordneten Rillen 16 in gleichen, parallelen Ebenen quer zur Längserstreckung des Vierkantabschnittes 15 angeordnet sind. Nach dem Verbindungsvorgang durch den kurzzeitigen Aufbau eines Magnetfeldes der ringförmigen, die Verbindungsstelle umrundenden Elektromagnetspule 17 werden Wandbereiche 18 der Seiten 13, 14 in die Rillen 16 eingepreßt, wodurch eine feste Verbindung zwischen dem Rechteckprofil 10 und dem Vierkantabschnitt 15 erzielt wird.

Während bei dem aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Ausführungsbeispiel die Seiten 13 und 14 des Rechteckprofiles 10 gleiche Wandstärken besitzen, könnten aus Gründen gleichmäßiger Spannungsverteilung während des Verformungsvorganges die Wandungen des Rechteckprofiles 10 bildenden Seiten 13 und 14 jeweils mit einer Wölbung 19 versehen sein. Diese Wölbung 19 könnte sowohl auf der Außenseite - wie in Fig. 4 dargestellt - als auch auf der Innenseite oder gar beidseitig angeordnet sein.

Bei dem aus den Fig. 5 bis 7 ersichtlichen Ausführungsbeispiel, bei dem ein Vieleckprofil ebenfalls als Rechteckprofil 10 ausgebildet ist, besitzen auch die linearen Seiten 13 und 14 an ihren aneinanderstoßenden Eckbereichen 11 Rundungen 12. Das beispielsweise in Form eines Knotenbleches ausgebildete Anschlußbauteil 20 besitzt eine Ausnehmung 21, in welche das Rechteckprofil 10 schließend eingesteckt werden kann. Wird nun in dieser Einstecklage in das Rechteckprofil 10 eine Kern-Elektromagnetspule 23 eingeführt, und diese kurzfristig von einem beispielsweise durch Kondensatorentladung erzeugten Stromstoß durchflossen, so findet eine radial nach außen wirkende Magnetverformung statt, wobei seitlich neben dem Anschlußbauteil 20 Wulstabschnitte 22 gebildet werden, zwischen denen ebenfalls die Tendenz zur Aufweitung des Rechteckprofiles 10 vorhanden ist, so daß ein fester Verbund zwischen dem Rechteckprofil 10 und dem Anschlußbauteil 20 in der Ausnehmung 21 gegeben ist.

Wie bereits erwähnt, geben die dargestellten und vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele den Erfindungsgegenstand nur beispielsweise wieder, der keinesfalls allein darauf beschränkt ist. Außer den beschriebenen Rechteckprofilquerschnitten können auch Vieleckprofilquerschnitte in Form von Mehrkantrohren Verwendung finden, deren Eckbereiche ebenfalls mit Rundungen versehen sind. Darüber hinaus sind alle in der Beschreibung genannten und aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale erfindungswesentlich, auch wenn sie nicht ausdrücklich in den Ansprüchen beansprucht sind.

Bezugszeichenliste

10

Rechteckprofil

11

Eckebereich

12

Rundung

13

Seite/Wandung

14

Seite/Wandung

15

Vierkant abschnitt

16

Rille

17

Elektromagnetspule

18

Wandbereiche

19

Wölbung

20

Anschlußbauteil

21

Ausnehmung

22

Wulstabschnitte

23

Kern-Elektromagnetspule

Claims (5)

1. Hohlprofil für die Metallverformung mittels eines durch eine Elektromagnetspule erzeugten Magnetfeldes, das infolge eines die Magnetspule kurzzeitig erregenden Stromimpulses in radialer Richtung wirkende Verformungskräfte auf das Hohlprofil ausübt, wodurch das Hohlprofil zur festen Verbindung mit an dieses anschließenden Bauteilen verformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch ein Magnetfeld zu verformenden Hohlprofile als Vieleckprofile gestaltet sind, deren Eckbereiche (11) zwischen sich in linearer Richtung erstreckenden Seiten (13, 14) durch Rundungen (12) gebildet sind.

2. Hohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vieleckprofil als Strangpreßprofil aus Aluminium und seinen Legierungen gefertigt ist.

3. Hohlprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vieleckprofil ein Rechteckprofil (10) verwendet ist, in welches als anschließendes Bauteil ein Vierkantstababschnitt (15) mit gerundeten Ecken schließend eingesetzt ist, dessen Seiten wenigstens je eine quer zur Längsachse des Rechteckprofiles (10) verlaufende Rille (16) aufweist, in welche Wandbereiche (18) des Rechteckprofiles (10) durch die Einwirkung einer das Rechteckprofil (10) im Verbindungsbereich umrundenden Elektromagnetspule (17) eingepreßt sind.

4. Hohlprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vieleckprofil in die Ausnehmung (21) eines dieses umgreifenden Anschlußbauteiles (20) eingreift, und die im Bereich der Ausnehmung des Anschlußbauteiles (20) liegenden Wandbereiche des Vieleckprofiles durch die Einwirkung einer in das Vieleckprofil eingesteckten Elektromagnetspule partielle Wulstabschnitte (22) bildend aufgeweitet sind.

5. Hohlprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (13, 14) zwischen den Eckbereichen (11) der Vieleckprofile zwecks gleichmäßiger Spannungsverteilung während des Verformungsvorganges auf wenigstens einer Wandseite eine Wölbung (19) aufweisen.