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Preßverbindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Preßverbindung zwischen mindestens
zwei Bauteilen mit als Nut und in diese beim Zusammenfügen eingepreßter Wulst ausgebildeten
Verbindungselementen.
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Bei bekannten Preßverbindungen dieser Art, die zumeist als Kaltschweißpreßverbindungen
ausgebildet sind (DT-PS 1 626 062, DAS 23 44 638), müssen zum Zusammenpressen der
Verbindungselemente auf beide Bauteile von außen her gleich große, entgegengesetzt
gerichtete Druckkräfte aufgebracht werden und diese äußere Druckbeaufschlagung bzw.
-abstützung erschwert die Montage und erfordert vor allem bei größeren Bauteilen,
etwa plattenförmigen Hohlbauteilen, große Druckpressen oder Rollenwerkzeuge, durch
deren Rollenspalt die Bauteile hindurchgezogen werden.
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Demgegenüber soll erfindungsgemäß eine Preßverbindung der eingangserwähnten
Art geschaffen werden, die mit geringem Werkzeug- und Montageaufwand ein rasches
und einfaches Zusammenfügen auch größerer Bauteile garantiert.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Preßverbindung
der beanspruchten Gattung, die gekennzeichnet ist durch einen an zumindest einem
der Bauteile angeordneten, tragfesten Wandteil, dem das an diesem Bauteil ausgebildete
Verbindungselement gegenüberliegt und zugekehrt ist, sowie durch Aufbringen einer
inneren, am Bauteil einerseits über den tragfesten Wandteil und andererseits über
das Verbindungselement unter Zwischenschaltung des korrespondierenden Verbindungselements
des anderen Bauteils abgestützten Spreizkraft zum Zusammenpressen der Verbindungselemente.
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Aufgrund der besonderen konstruktiven Ausbilaung der Bauteile und
der speziellen Lastverteilung der Preßdruckkräfte werden diese bei der erfindungsgemäßen
Preßverbindung innerhalb der Bauteile selbst abgestützt und ausgeglichen und zur
Herstellung der Preßstellen sind keinerlei äußere Gegendruckflächen oder Auflager
erforderlich, sondern lediglich einfache Spreiz- oder Druckçerkzeuge, die zwischen
die Bauteile eingesetzt werden. Mit der erfindungsgemäßen Art der Preßfügetechnik
können die Bauteile unabhängig von ihrer Größe
auch außerhalb spezieller
Montageplätze mit geringem Arbeits-und Werkzeugaufwand rasch und problemlos zusammengesetzt
werden, was insbesondere bei großen, plattenförmigen Hohlbaut eilen, die ohne zusätzliche
Verbindungsmittel wie Nieten, Schrauben oder dgl. zu Containern oder Lastpaletten
zusammengebaut werden, von beträchtlichem Vorteil ist.
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Um im Hinblick auf eine weitere Fertigungserleichterung gleichzeitig
zwei Preßverbindungsstellen in einem einzigen Arbeitsgang herstellen zu können,
sind in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zur Erzielung einer Doppelverbindung
am einen Bauteil zwei einander zugekehrte Verbindungselemente an tragfesten Wandteilen
zur Abstützung der inneren Spreizkraft jeweils unter Zwischenschaltung eines korrespondierenden
Verbindungselements eines anderen Bauteils ausgebildet.
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Soll in diesem Fall das eine Bauteil über eine Doppelverbindung unmittelbar
mit einem anderen, ebenfalls mit zwei Verbindungselementen versehenen Bauteil zusammengebaut
werden, so ist zweckmäßigerweise zumindest eines der am anderen Bauteil ar.geformten
Verbindungselemente an einem elastisch abbiegbaren Wandteil ausgebildet und die
beiden Bauteile sind in seitlicher Richtung der Verbindungselemente vor Aufbringen
der Spreizkraft zusammensetzbar, wodurch die Montage weiter vereinfacht wird, da
eine gegenseitige Längsverschiebung der Bauteile zur richtigen Positionierung ihrer
Verbindungselemente entfällt und diese in Querrichtung unter Ausfedern des elastisch
abbiegbaren Wandteils zusammengeschoben werden können, und aus Gründen eines leichteren
Zusammenbaus sind die beiden Bauteile im Bereich ihrer Verbindungselemente vorzugsweise
mit beim seitlichen Zusammensetzen unter Verformung des elastisch abbiegbaren Wandteils
schräg aufeinander gleitenden Flanken versehen.
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Falls jedoch eine unmittelbare Preßverbindung über die Ver-
bindungselemente
zweier Bauteile etwa wegen deren Form und/oder Größe nicht möglich oder zweckmäßig
ist, empfiehlt es sich, daß zum Verbinden zweier Bauteile die an diesen ausgebildeten
Verbindungselemente jeweils einem tragfesten Wandteil zugekehrt sind und eine in
Längsrichtung der Verbindungselemente verlaufende Zwischenleiste vorgesehen ist,
die am Rand angeformte, unter der Wirkung der über die tragfesten Wandteile abgestützten
Spreizkraft mit den Verbindungselementen beider Bauteile verpreßte GegenelemeIlte
aufweist. Auf diese Weise lassen sich zwei Bauteile unter Bildung einer von der
Zwischenleiste überbrückten Stoßfuge miteinander verbinden und bei der Herstellung
einer loppelverbindung über zwei voneinander getrennte Preßverbindungsstellen kann
trotz seitlicher E-inbaurichtung auf eine elastische Ausbildung des einen Bauteils
im Bereich seiner Verbindungselement-e verzichtet und statt dessen können samtliche,
die Verbindungselemente tragenden Wandteile starr und tragfest dimensioniert werden.
Um außer über die Zwischenlciste noch eine weitere, unmittelbare Verbindung der
beiden Bauteile zu erreichen, sind diese zweckmäßigerweise mit aneinanderstoßenden,
beim Einpressen der Zwischenleiste gleichzeitig mitverpreßten Stirnflächen versehen.
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Das Aufbringen der Spreizkraft erfolgt zweckmäßigerweise durch ein
Druckwerkzeug, vorzugsweise ein Keilzieh- oder -rollenwerkzeug, das durch den Zwischenraum
zwischen dem tragfesten Wandteil des einen und dem Verbindungselement des anderen
Bauteils hindurchgezogen wird und dabei den Wulst fortschreitend in die Nut einpreßt.
Falls es jedoch etwa aus Platzgründen nicht möglich ist, die Spreizkraft unmittelbar
durch ein innen in den Zwischenraum zwischen tragfestem Wandteil und Verbindungselementen
eingesetzt es Druckwerkzeug aufzubringen, ist das eine Bauteil in besonders bevorzugter
Weise an seinem dem Verbindungselement gegenüberliegenden, tragfesten Wandteil mit
einer bezüglich des Verbindungselements
seitlich nach außen erweiterten
Stützfläche versehen, mit der eine am anderen Bauteil ausgebildete und dessen Verbindungselement
starr abstützende Gegenfläche beim Zusammenfügen der Bauteile unter Erzeugung der
inneren, die Verbindungselemente ineinander pressenden Spreizkraft zusammenwirkt.
In diesem Fall wird die innere Spreizkraft mittelbar mit Hilfe eines einfachen Zug-
oder Druclngerkzeugs erzeugt, das einerseits am einen und andererseits am anderen
Bauteil verankert ist und eine Relativbewegung der beiden Bauteile quer zur Einschubrichtung
ihrer Verbindungselemente bewirkt, derart, daß die Stützfläche des einen und die
Gegenfläche des anderen Bauteils keilförmig übereinandergleiten und dadurch die
Verbindungselemente zusammengepreßt es, werden. Besonders zweckmäßig ist/ die Bauteile
durch gegenseitiges, formschlüssiges Einhaken der Verbindungselemente und anschließendes
Relativverschwenken der Bauteile um die Verklammerisigsstelle der Verbindungselemente
als Drehpunkt bis zum vollstandigen Ineinanderpressen der Verbindungselemente zusammenzufügen,
wodurch mit einer Art IIebelwirkung vergleichsweise geringe Zug- oder Druckkräfte
zu hohen inneren Spreizkräften umgesetzt werden.
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Eine noch sicherere Verbindung der beiden Bauteile wird in diesem
Fall zweckmäßigerweise dadurch erreicht, daß das eine Bauteil im Bereich der Stützfläche
ein zweites, in Richtung der Stützfläche nach außen weisendes Verbindungselement
aufweist, mit dem ein am anderen Bauteil an dessen Gegenfläche angeformtes Gegenelement
beim Zusammenfügen der Bauteile verpreßbar ist. Hierdurch werden gleichzeitig zwei
Preßstelien beim Zusammenschieben der Bauteile hergestellt. Diese Art der erfindungsgemäßen
Preßverbindung dient vorzugsweise zur Herstellung einer Eckverbindung, und dabei
ist die Stützfläche in Richtung der Flächenerstreckung des einen Bauteils versetzt
zu dem der Stützfläche zugekehrten Verbindungselement angeordnet.
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In besonders bevorzugter Weise ist zumindest das eine BauteiL
als
Hohlbauteil mit oberen und unteren, durch Längsstege auf Abstand gehaltenen Deckwänden
ausgebildet und das bzw. die Verbindungselemente und Wandteile sind am oberen bzw.
unteren Rand des äußeren Längsstegs des Hohlbauteils angeordnet.
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Während bei den üblichen Preßverbindungen auf die Hohlbauteile im
Bereich der äußeren DecEfände und Längsstege beim Zusammenfügen hohe Druckkräfte
ausgeübt werden und diese daher entsprechend stark dimensioniert sein müssen, kommt
es bei der erfindungsgemäßen Preßverbindung zu einer reinen Zugbelastung des äußeren
Längs stegs des Hohlbauteils, so daß auch schlanke, hohe Profile mit Längsstegen
geringer Wandstärke ohne die Gefahr eines Ausknickens mit Hilfe der Fügetechnik
zusammengesetzt werden können. Dies bedeutet eine beträchtliche Gewichts- und Materialersparnis,
und die erfindungsgemäße Preßverbindung ist daher. in hervorragender Weise zum Zusammenfügen
von Hohlbauteilen geeignet.. Im Hinblick auf eine einfache Fertigung sind die Bauteile
zweckmäßigerweise als Strangpreßprofile mit in Strangpreßrichtung verlaufenden Verbindungselementen
und tragfesten Wandteilen, vorzugsweise aus Aluminium hergestellt.
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Eine weitere, besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht
darin, daß die Preßverbindung als Kaltschweißpreßverbindung ausgebildet ist, wodurch
die Bauteile auf äußerst feste, dauerhafte und ggf. auch strömungsmitteldruckdichte
Weise miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck weist das den Wulst bildende
Verbindungselement vorzugsweise das für das Kaltschweißpressen erforderliche Übermaß
gegenüber dem die Nut bildenden Verbindungselement auf und ist ferner mit parallel
zu seiner Längsrichtung verlaufenden Rippen versehen.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in
Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiei
der Erfindung in schematischer Darstellung;
Fign. 2 zwei weitere
Ausführungsbeispiele der Er-und 3 findung zur Verbindung zweier Hohlbauteile; Fig.
4 ein Keilrollenwerkzeug zur Herstellung der Kaltschweißpreßverbindungen gemäß den
Fign. 1 bis 3 in schematischer Seitenansicht; und Fig. 5 einen schematischen Schnitt
einer erfindungsgemäß ausgebildeten Eckverbindung für zwei Hohlbauteile.
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Fig. 1 zeigt eine Kaltschweißpreßverbindung1f2ür zwei plattenförmige
Bauteile 4 und 6. Die Kaltschweißpreßverbindung 2 wird durch zwei Verbindungselemente
8, 10 gebildet, von denen das eine aus einer in das Bauteil 4 eingearbeiteten Längsnut
8 besteht, während das andere ein am Rand des Bauteils 6 angeformter Längswulst
10 ist, der mit parallel zi seiner Längsrichtung verlaufenden Rippen versehen ist
und gegenüber der Nutöffnung das für das Kaltschweißpressen erforderliche Übermaß
aufweist.
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Die Nut 8 wird von einer höheren Seitenwand 12 und einer weiter außen
liegenden, niedrigeren Seitenwand 14 begrenzt, die mit den gerippten, korrespondierenden,
längeren bzw. kürzeren Begrenzungswänden 16 bzw. 18 des Wulstes 10 zusammenwirken.
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In Öffnungsrichtung der Nut 8 und dieser gegenüberliegend ist am Bauteil
4 ein tragfester Wandteil 20 ausgebildet, der von der Nut 8 durch eine Ausnehmung
22 getrennt ist. Zur Herstellung der Kaltschweißpreßverbindung 2 wird das Bauteil
6 in Querrichtung der Verbindungselemente 8, 10 in die Ausnehmung 22 eingesetzt,
derart, daß der Wulst 10 an der Nutöffnung liegt, und anschließend wird der Wulst
10 unter Bildung einer Kaltschweißverbindung in die Nut 8 durch eine innere, in
Einschubrichtung der Verbindungselemente 8, 10 wirksame Spreizkraft S eingepreßt,
die sich am Bauteil 4 einerseits über den tragfesten Wandteil 20 und andererseits
unter Zwischen-
schaltung des Wulstes 10 über die Nut 8 abstützt.
Da sich die entgegengesetzt gleich großen Spreizkraftkomponenten innerhalb des Bauteils
4, nämlich im Bereich des Wandabschnittes 24 zwischen der Nut 8 und dem tragfesten
Wandteil 20 aufheben, bedarf es keinerlei äußerer Auflager oder Gegendruckflächen,
an denen sich das Bauteil 4 bei der Herstellung der Kaltschweißpreßverbindung 2
abstützt.
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Die Spreizkraft S wird durch ein Druckwerkzeug erzeugt, das gemäß
Fig. 4 ein Keilrollenwerkzeug 26 mit in Längsrichtung hintereinanderliegenden Rollenpaaren
28, 30, 32 ist. Die äußeren Mantellinien der einzelnen Rollenpaare 28 bzw. 30 bzw.
32 haben einen zum hinteren Ende des Rollenwerkzeugs 26 zunehmend größeren, gegenseitigen
Abstand, und wenn das Rollenwerkzeug 26 in Zugrichtung Z unter Abrollen der Rollenpaare
28, 30, 32 einerseits am tragfesten Wandteil 20 und andererseits an der Rückseite
des Wulstes 10 durch die Ausnehmung 22 hindurchgezogen wird, wird der Wulst 10 durch
jedes Rollenpaar 28, 30, 32 zunehmend stärker in die Nut 8 eingepreßt. Durch Änderung
des in Werkzeuglängsrichtung zwischen den Rollenpaaren 28, 30, 32 verlaufenden Rollenspalts
kann der von den äußeren Mantellinien der Rollen definierte Keilwinkel verstellt
und das Rollenwerkzeug 26 an unterschiedliche PreBverbindungen angepaßt werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die beiden Bauteile
34 und 36 jeweils als z.B. aus Aluminium im Strangpreßverfahren hergestelltes Hohlbauteil
ausgebildet, das eine obere Deckwand 38 bzw. 40 und eine untere Deckwand 42 bzw.
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44 aufweist, die durch Längsstege auf Abstand gehalten sind, wobei
in Fig. 2 lediglich die äußeren Längsstege 46, 48 jedes Hohlbauteils 34 bzw. 36
gezeigt sind. Am oberen und unteren Rand des äußeren Längs stegs 46 setzen sich
die Deckwände 38, 42 des Hohlbauteils 34 nach außen zu einander gegenüberliegenden,
tragfesten Wandteilen 50, 52 fort, in denen unmittelbar neben dem Längssteg 46 einander
zugekehrte Nuten 54, 56 ausgebildet sind. Die Wandteile 50, 52 sind mit Ver-
längerungen
58, 60 versehen, welche von schräg nach außen erweiterten, einander zugekehrten
Führungsflanken 62 bzw.
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64 begrenzt sind.
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Am anderen Hohlbauteil 36 sind die jeweils einen Wulst bildenden Verbindungselemente
66, 68 an elastisch abbiegbaren Wandteilen 70 bzw. 72 angeformt, die eine Verlängerung
der oberen bzw. unteren Deckwand 40 bzw. 44 des Hohlbauteils 36 bilden und formgleich
an die tragfesten Wandteile 50, 52 des Bauteils 34 und deren Verlängerungen 58,
60 angepaßt sind. Jeder Wulst 66, 68 ist wiederum mit in Längsrichtung verlaufenden
Rippen versehen und weist das zur Erzielung einer Kaltschweißpreßverbindung-erforderliche
Übermaß gegenüber der zugehörigen Nut 54 bzw. 56 auf.
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Zur Herstellung der Kaltschweißpreßverbindung wird das Bauteil 36
in Querrichtung der Verbindungselemente 54, 66 und 56, 68 gegen das Bauteil 34 geschoben,
derart, daß die Verbindungselemente 66, 68 auf den schrägen Führungsflanken 62,
64 gleiten und dadurch die abbiegbaren Wandteile 70, 72 zusammengedrückt werden,
bis-die Verbindungselemente 66, 68 am äußeren Längssteg 46 des Bauteils 34 anschlagen,
woraufhin beide Wülste 66, 68 gleichzeitig unter der Wirkung einer etwa auf die
anhand der Fig. 1 erläuterte Weise erzeugten Spreizkraft S in die zugehörige Nut
54 bzw. 56 unter Bildung einer Kaltschweißstelle eingepreßt werden. Die gleich groß
entgegengesetzt gerichteten Spreizkraftkoinponenten werden wiederum durch das Bauteil
34 selbst abgestützt und über die tragfesten Wandteile 50, 52 unter Zugbelastung
des äußeren Längssteges 46 unmittelbar ausgeglichen.
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Die in Fig. 3 gezeigte Kaltschweißpreßverbindung dient wiederum zum
dauerhaften Verbinden zweier Hohlbauteile 74, 76,jedoch sind die Bauteile 74, 76
jeweils mit einander ztgekehrten
Nuten 78, 80 bzw. 82, 84 versehen,
die unmittelbar am oberen bzw. unteren Rand des äußeren Längssteges 86 bzw. 88 jedes
Bauteils in einander gegenüberliegenden, tragfesten Wandteilen 90, 92 bzw. 94, 96
ausgebildet sind, welche eine Fortsetzung der oberen bzw. unteren Deckwände 98,
100 bzw. 102, 104 der Bauteile 74, 76 bilden. Zur Herstellung einer Doppelverbindung
ist eine obere und eine untere Zwischenleiste 106, 108 mit am Rand angeformten Wülsten
110, 112 bzw. 114, 116 vorgesehen, die wiederum das zur Erzielung einer Kaltsdhweißpreßverbindung
erforderliche Übermaß gegenüber der Nutöffnung aufweisen und in Längsrichtung gerippt
sind. Unter der Wirkung einer Spreizkraft S, die durch ein Keilziehwerkzeug oder
das Keilrollenwerkzeug 26 gemäß Fig. 4 aufgebracht wird, werden beide Zwischenleisten
106, 108 gleichzeitig mit den. Bauteilen 74, 76 verpreßt, wobei sich die nach außen
gerichteten Spreizkraftkomponenten über die tragfesten Wandteile 90 bis 96 und die
äußeren Längsstege 86, 88 innerhalb der Bauteile 74, 76 selbst aufheben. Durch gerin"fügig
konische Ausbildung der äußeren Nutseitenwände kann an den einander stoßenden Stirnflächen
118, 120 bzw. 122, 124 der Bauteile 74, 76 jeweils eine weitere Preßverbindungsstelle
beim Einpressen der Zwischenleisten 106, 108 erzielt werden.
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Fig. 5 zeigt eine Kaltschweißpreßverbindung in Form einer Eckverbindung
126 für zwei plattenförmige Hohlbauteile 128, 130.
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Das Bauteil 128 ist am oberen Rand seines Längssteges 132 mit einer
Nut 134 versehen, die eine bogenförmige, nach außen erweiterte Einschuböffnung 136
aufweist und einem tragfesten Wandteil 138 zugekehrt ist, welcher in Richtung der
Flächenerstreckung des Bauteils 128 versetzt zur Nut 134 angeordnet und über Wandabschnitte
140 bzw. 142 mit dem oberen bzw.
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unteren Rand des Längsstegs 132 verbunden ist. Der tragfeste Wandteil
138 ist von einer der Nut 134 zugekehrten, seitlich nach außen erweiterten Stützfläche
144 begrenzt, die in eine weitere, im tragfesten Wandteil 138 ausgebildete Nut 146
über-
geht.
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Am äußeren Längssteg 148 des Bauteils 130 sind in Verlängerung der
oberen bzw. unteren Deckwand 150 bzw. 152 nach außen vorstehende, mit den Nuten
134, 146 des Bauteils 128 korrespondierende, abgebogene Wülste 154 bzw. 156 ausgebildet,
die wiederum das zur Erzielung einer Kaltschweißpreß verbindung erforderliche Übermaß
gegenüber der Nutbreite aufweisen. Der Wulst 156 ist außen von einer schrägen Seitenfläche
158 begrenzt, die in die untere Deckwand 152 übergeht und mit dem Wulst 154 über
den äußeren Längssteg 148 starr verbunden ist.
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Beim Zusammenfügen der Bauteile 128, 130 wird zunächst der Wulst 154
des Baut'ills 130 locker in die erweiterte Einschuböffnung 136 der Nut 134 eingehakt
und das Bauteil 130 gegenüber dem Bauteil 128 um die zwischen Einschuböffnung 136
und Wulst 154 gebildete Verklammerungsstelle als Drehpunkt soweit verkippt, bis
das untere Ende der Seitenfläche 158 auf die Stützfläche 144 trifft. Beim weiteren
Verdrehen des Bauteils 130 gleitet die Seitenfläche 158 auf der schrägen Stützfläche
144, wodurch sich das Bauteil 130 in Querrichtung gegenüber dem Bauteil 128 verschiebt
und der Wulst 154 unter Bildung einer Kaltschweißstelle in die Nut 134 eingepreßt
wird. Gleichzeitig wird der Wulst 156 unter Bildung einer weiteren Kaltschweißpreßstelle
in die ut 146 eingedrückt. Durch das keilförmige Aufeinandergleiten der Flächen
144, 158 wird somit wiederum eine innere Spreizkraft erzeugt, die am Bauteil 128
einerseits über den tragfesten Wandteil 138 und andererseits unter Zwischenschaltung
des Wulstes 154 über die Nut 134 abgestützt uni; unter Zugbelastung des Wandabschnitts
140 ausgeglichen wird. Zum Einpressen kann ein zwischen die Bauteile 128, 130 längs
der Linie A-A eingesetzter Druckstempel verwendet werden, wobei aufgrund der Hebelwirkung
für eine Kraftverstärkung gesorgt wird und während des Preßvorgangs keinerlei äußere
Kräfte auftreten,
die durch Auflager oder dgl. abgestützt werden
müßten.
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- Patentansprüche -
Lee r'se i te