DE2745889C3 - Verfahren zur Herstellung einer Preßverbindung, insbesondere Kaltschweißpreßverbindung zwischen mindestens zwei nichtzylindrischen, insbesonders plattenförmigen oder rahmenförmigen Bauteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch das Hauptpatent 26 52 590 beanspruchten Art, das eine Verbesserung des durch die DE-AS 16 26 062 bzw. 44 638 bekanntgewordenen Verfahrens ist.

Bei diesen bekannten Verfahren 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.

Demgegenüber wird bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent ein rasches und einfaches Zusammenfügen auch größerer Bauteile mit geringem Werkzeug- und Montageaufwand in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Preßkräfte innerhalb der Bauteile selbst abgestützt und ausgeglichen werden und in erster Linie nur einfache Keil- und Druckmittel notwendig sind, die zwischen die Bauteile eingesetzt werden. Bei derartigen Preßverbindungen nimmt die zum Zusammenpressen der Verbindungselemente von innen aufgebrachte Preßoder Spreizkraft hohe Werte an und übersteigt insbesondere beim Kaltschweißpressen von plattenförmigen Hohlbauteilen häufig die später während des Einsatzes an den miteinander verpreßten Bauteilen auftretenden Belastungen. Wenn daher die Spreizkraftkomponenten nach dem Hauptpatent vollständig durch das Bauteil selbst abgestützt werden, muß dieses aus

ίο Montagegründen stärker als für die späteren Betriebsbelastungen erforderlich dimensioniert werden. Diese örtliche Überdimensionierung der Bauteile fällt insbesondere dann ins Gewicht, wenn die Forderung nach einer Leichtbauweise besteht

Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen. Verfahren der bekannten Art insoweit zu verbessern, daß über das beim Gegenstand des Hauptpatents bereits Erreichte hinaus, das darin besteht daß mit geringem Werkzeug- und Montageaufwand ein rasches und einfaches Zusammenfügen auch größerer Bauteile insb. in einfacher Weise darin erreicht wird, daß innerhalb der Bauteile selbst eine Abstützung und Ausgleichung der Preßkräfte erreicht wird und in erster Linie nur einfache Keil- und Druckmittel notwendig sind, die zwischen die Bauteile eingesetzt werden, darüber hinaus beim Anmeldungsgegenstand noch erreicht wird, daß nur geringere Gegendruckflächen oder Auflagen notwendig sind, derart, daß die durch die Abstützung der Spreizkraft im Bauteil während des Preßvorgangs hervorgerufenen Belastungen so verringert werden, daß auf eine Montage bedingte gewichtsmäßig nachteilige Überdimensionierung der Bauteile verzichtet werden kann, so daß also dem Stand der Technik gegenüber nur sehr geringfügige Abstützungen

zur Vermeidung der genannten Überdimensionierung notwendig sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung über die beim Gegenstand des Hauptpatens vorgeschlagenen Merkmale hinaus die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmerkmale vorgesehen, wobei noch im Untsranspruch 2 eine vorteilhafte und förderliche Weiterbildung der Verfahrensmerkmale beansprucht ist und in den Unteransprüchen 3 und 4 vorteilhafte Vorrichtungen zum Durchführen des Verfahrens, wobei bei den Merkmalen der Unteransprüche 2—4 Überschneidungen mit dem Stand der Technik vorhanden sind.

Die amtsseitige Begründung der Erfindungshöhe unter Berücksichtigung des an sich bekannten Teils der Lösungsmerkmale ist der Prüfungsakte zu entnehmen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Teil der während der Herstellung der Preßverbindung auf das Bauteil einwirkenden Preß- oder Spreizkraft nicht im Bauteil selbst, sondern unmittelbar über die an dieses von außen angelegte Stützvorrichtung abgesetzt und somit das Bauteil von den montagebedingten Spitzenbeanspruchungen entlastet, so daß sich auch dünnwandige Bauteile und vor allem Hohlprofile mit Hilfe der Preßfügetechnik zusammensetzen lassen, ohne daß die während des Zusammenpressens und insbesondere Kaltpfeßverschweißens der Verbindungselemente wirksamen Preßkräfte unzulässige Verformungen oder gar Materialbrüche in den zug- oder biegebeanspruchten Wandabschnitten der Bauteile hervorrufen.

Vorzugsweise wird das Bauteil gemäß Anspruch 2 und mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 4 während des Preßvorgangs zwischen zwei Stützplatten angeordnet, die an ihren über das Bauteil vorstehenden Enden

durch Zuganker oder dgl, miteinander verbunden sind, wobei das Bauteil vorzugsweise mit einer vorgegebenen Vorspannung zwischen die Stützplatten eingespannt wird. Diese Abstützung bzw. Einspannung des Bauteils zwischen zwei Stützplatten empfiehlt sich vor allem bei 5 der Herstellung einer Kaltpreßschweißverbindung, also wenn zum Zusammenpressen der Verbindungselemente hohe Spreizkräfte erzeugt werden müssen.

Wahlweise ist es jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit der Vorrichtung gemäß An- ι ο spruch 3 auf wesentlich einfachere Weise durchzuführen, derart, daß das Bauteil während des Preßvorgangs auf ein Widerlager, z. B. den Boden des Montageplatzes gelegt und die der Spreizkraft entgegenwirkende Druckkraft durch ein auf die Oberseite des Bauteils im Bereich der Preßverbindungsstelle aufgesetztes Gewicht, etwa einen T-Träger aufgebracht wird.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt zweier Hohlbauteile im Bereich der Preßverbindungsstelle einschließlich einer Stützvorrichtung gemäß einem ersten AusführungsbeispieL

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung mit einer andersartig ausgebildeten Stützvorrichtung und

Fig.3 ein Keilrollenwerkzeug zur Herstellung der Preßverbindungen gem. den F i g. 1 und 2.

F i g. 1 zeigt eine Preßverbindung für zwei, z. B. aus Aluminium im Strangpreßverfahren hergestellte Hohlbauteile 34,36, die jeweils eine obere Deckwand 38 bzw. 40 und eine untere Deckwand 42 bzw. 44 aufweisen, weiche durch Längsstege auf Abstand gehalten sind, wobei in F i g. 1 lediglich die äußeren Längsstege 46,48 jedes Hohlbauteils 34 bzw. 36 gezeigt sind. Die Deckwände 38, 42 des Hohlbauteils 34 setzen sich am oberen und unteren Rand des äußeren Längsstegs 46 nach außen zu einander gegenüberliegenden Wandteilen 50, 52 fort, in denen unmittelbar neben dem Längssteg 46 einander zugekehrte Nuten 54, 56 ausgebildet sind. Auf der Innenseite sind die Wandteile 50, 52 durch schräg nach außen verlaufende, einander zugekehrte Führungsflanken 62 bzw. 64 begrenzt

Am anderen Bauteil 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 bilden und formgleich an die Wandteile 50, 52 des Bauteils 34 angepaßt sind. Jeder Wulst 66,68 ist mit so in Längsrichtung verlaufenden Rippen versehen und weist das pur Erzielung einer Kaltschweißpreßverbindung erforderliche Übermaß gegenüber der zugehörigen Nut 54 bzw. 56 auf.

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 6u werden, bis die Verbindungselemente 66,68 am äußeren Längssteg 46 des Bauteils 34 anschlagen, woraufhin beide Wülste 66,68 gleichzeitig unter der Wirkung einer Preß- oder Spreizkraft (S) in die zugehörige Nut 54 bzw. 56 unter Bildung einer Kaltschweißstelle eingepreßt werden. Die Preß- oder Spreizkraft 5 wird durch rin Keil- oder Druckmittel erzeugt, das gemäß F i g, 3 ein Keilrollenwerkzeug 26 mit in Längsrichtung hintereinander liegenden Rollenpaaren 28,30,32 ist. Die äußeren Mantellinien der einzelnen Rollenpaare 28,30,32 haben einen zum hinteren Ende des Rollenwerkzeuges 26 zunehmend größeren, gegenseitigen Abstand, und wenn das Rollenwerkzeug 26 in Zugrichtung Zunter Abrollen der Rollenpaare 28,30,32 an der Rückseite der Wulst 66 bzw. 68 durch die Ausnehmung hindurchgezogen wird, werden die Wülste 66,68 durch jedes Rollenpaar 28,30, 32 zunehmend stärker in die zugehörige Nut 54 bzw. 56 eingepreßt. Durch Änderung des in Werkzeuglängsrichtung zwischen den Rollenpaaren 28, 30, 32 liegenden Rollenspalts kann der von den äußeren K'iantellinien der Rollen definierte Keilwinkel verstellt und das Rollenwerkzeug 26 an unterschiedliche Preßverbindungen angepaßt werden.

Um die durch die Spreizkraf·: S vor allem im Längssteg 46 hervorgerufenen Zugbeanspruchungen zu verringern, wird das Bauteil 34 während des Preßvorgangs mit der Unterseite auf ein Widerlager 162, etwa die Bodenfläche des Montageplatzes, aufgelegt und auf die ob ire Deckwand 38 im Bereich der Preß verbindungsstelle ein T-Träger 160 abgesetzt, so daß das Bauteil 34 während des Preßvorgangs auf seinen Außenseiten großflächig abgestützt und mit einer dem Gewicht des Trägers 160 entsprechenden Druckkraft zusammengedrückt wird. Auf diese Weise werden die während der Herstellung der Kaltpreßschweißverbindung wirksamen Zugbeanspruchungen im Längssteg 46 verringert und verhindert, daß sich die Wandteile 50,52 unter der Wirkung der Spreizkraft Sausbeulen.

Die Anordnung gemäß F i g. 2 entspricht hinsichtiich der Ausbildung der Hohlbauteile und der Form und Herstellung der Preßverbindungsstellen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, so daß insoweit die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Jedoch besteht hier die Stützvorrichtung aus oberen und unteren Stützplatten 164, 166, die im Bereich des Längstegs 46 und der Nuten 54,56 flächig an die oberen und unteren Deckwände 38,42 und Wandteile 50,52 des Bauteils 34 angelegt und an ihren über das Bauteil 34 vorstehenden Enden durch Zuganker 168 oder auf andere Weise, etwa durch Schraubzwingen, zusammengehalten werden. Beim Festziehen der Zuganker 168 wird das Bauteil 34 mit einer bestimmten Vorspannung zwischen den Stützplatten 164, 166 festgespannt, die natürlich so gewählt wird, daß das Bauteil 34 unter der Wirkung der Vorspannung nicht deformiert wird uwd insbesondere der Längssteg 46 nicht ausknickt. Beim Einpressen der Wülste 66, 68 in die Nuten 54, 56 wirkt diese Vorspannung der Speizkraft S entgegen und verhindert gemeinsam mit der flächigen Abstützung der Wandteile 38,50 und 42,52 an den Stützplatten 164,168 ein Ausbeulen dieser Wandabschnitte und eine übermäßige Zugbeanspruchung des Längsstegs 46. Nach Herstellung der Kaltpreßschweißverbindung werden die Zuganker 148 gelöst und die Platten 164, 166 entfernt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Preßverbindung, insbesondere Kaltschweißpreßverbindung, zwischen mindestens zwei nichtzylindrischen, insbesondere plattenförmigen oder rahmenförmigen Bauteilen mit als Nut und in diese unter der Wirkung einer Fremdkraft eingepreßter Wulst ausgebildeten Verbindungselementen, wobei die Verbindungselemente, von denen das eine in einer Ausnehmung am Bauteil angeordnet ist und einem tragfesten Wandteil in der Ausnehmung gegenüberliegt und zugekehrt ist, dadurch miteinander verpreßt werden, daß zwischen der Rückseite des anderen Verbindungselementes und dem tragfesten Wandteil ein diese während des Preßvorgangs in Einschubrichtung der Verbindungselemente auseinanderdrückendes Keil- oder Druckmittel eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bauteil (34) während des Preßvorgangs auf seinen Außenflächen im Bgseich des Wandteils (50, 52) und des Verbindungselements (56,54) durch eine abnehmbare Stützvorrichtung (160, 162; 164, 166, 168) mit einer der Spreizkraft βζ> entgegenwirkenden Druckkraft beaufschlagt ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (34) zwischen Stützplatten (164, 166) der Stützvorrichtung mit einer der Spreizkraft (S) während des Preßvorgangs entgegenwirkenden Vorspannung eingespannt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung (160_f 162) ims einem auf die Oberseite des Bauteils (34) aufgelegten Stützgewicht (160) und einem das Bauteil "uf der Unterseite abstützenden Widerlager (162) besteht

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung (164, 166,168) aus zwei entgegen der inneren Spreizkraft (S) zugfest miteinander verbundenen Stützplatten (164,166) besteht