DE4334230A1 - Verfahren zum Befestigen eines Profilteils in einem das Profilteil umgreifenden Hohlprofil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Profilteils in einem das Profilteil umgreifenden Hohlprofil.

Ein Profilteil kann in einem Hohlprofil in verschiedener Weise so befestigt werden, daß die aneinander befestigten Bauteile insbesondere in axialer Richtung fest miteinander verbunden sind. Die aneinander zu befestigenden Bauteile können beispielsweise durch einen Preßsitz aneinander gehalten, miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt, oder durch Nieten, Schrauben, Keile oder Splinte aneinander befestigt sein.

Wenn insbesondere das im Hohlprofil zu befestigende Profilteil ein massives Verschlußteil ist, das dazu dient, das Hohlprofil zu verschließen, und das eine Außenkontur hat, die der Innenkontur des Hohlprofiles entspricht oder dieser angepaßt ist, kann das Verschlußteil in das Hohlprofil eingebracht und an der gewünschten Stelle angeschweißt, angelötet oder angeklebt werden.

Das Verschlußteil kann gleichfalls durch einen Preßsitz fixiert werden. Bei einer kreisförmigen Innenkontur des Hohlprofiles kann in die Innenwand des Hohlprofiles auch ein Innengewinde ge­ schnitten werden, in das ein entsprechend mit einem Außengewinde versehenes Verschlußteil geschraubt wird. Schließlich ist es auch möglich ein, passend geformtes Verschlußteil in das Hohlprofil einzubringen und durch Öffnungen im Mantel des Hohlprofiles mittels Schrauben oder Nieten zu fixieren.

Die bekannten Möglichkeiten der Befestigung zweier der­ artiger Bauteile sind jedoch insofern nachteilig, als ein Preßsitz für viele Anwendungszwecke eine nicht ausreichende Festigkeit gegenüber einer axialen Verschiebung in Profilrichtung bietet und Befestigungen durch Schweißen, Löten und Kleben einen hohen Qualitätssicherungsaufwand erforderlich machen, da sichergestellt werden muß, daß an einem ausreichend großen Teil der Verbindungsflächen zwischen den Bauteilen tatsächlich eine Verbindung erzielt wurde. Schweißen und Löten haben darüberhinaus den Nachteil, daß durch die Hitzeeinwirkung eine Gefügeänderung des Materials in der Wärmeeinflußzone auftritt, was insbesondere bei Bauteilen aus Aluminium problematisch ist.

Nieten, Schrauben, Keile oder Splinte führen schließlich zu Verbindungen, die örtlich begrenzt wirken, so daß an den Verbindungsstellen, d. h. an den Stellen der Krafteinleitung lokale Spannungsmaxima in den zu verbindenden Teilen auftreten, die zu Rißbildungen führen können. Um das zu vermeiden, müssen die aneinander zu befestigenden Bauteile entsprechend ausgelegt werden oder müssen Einlagen verwendet werden. Das ist ins­ besondere bei der Fertigung in großen Stückzahlen und einer schnellen Serienfertigung hinsichtlich der Materialbeschaffung und Materialzuführung sowie der Lagerhaltung aufwendig. Hinzu kommt, daß ein Recycling des gesamten Produktes aufwendiger wird, wenn es aus verschiedenen Materialien besteht.

Das Einschrauben eines Profilteils, beispielsweise eines Verschlußteiles erfordert darüberhinaus ein Gewinde an der Innenwand des Hohlprofils und am Verschlußteil selbst, was zusätzliche Bearbeitungsschritte notwendig macht, und ist nur auf kreisförmige Konturen anwendbar.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das einfach ist und dennoch zu einer zuverlässigen und dauerhaften Befestigung des Profilteils im umgreifenden Hohlprofil führt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß am Profilteil nach seiner Anordnung im umgreifenden Hohlprofil eine radiale Querschnittsvergrößerung gebildet wird, mit der das Profilteil mit dem Hohlprofil in Eingriff kommt.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Befestigung der beiden Bauteile ausschließlich dadurch erfolgt, daß diese durch axiales Stauchen des Profilteils miteinander in Eingriff gebracht werden, ist das erfindungsgemäße Verfahren einfach, wobei zuverlässige und dauerhafte Befestigungen der beiden Bauteile erzielt werden. Im Fall eines als Verschlußteil ausgebildeten Profilteils, d. h. einem massiven, den Querschnitt des Hohlprofils ausfüllenden Profilteil ergibt sich darüberhinaus ein dichter Verschluß in axialer Richtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiterhin den Vorteil, daß keine lokalen Spannungsspitzen an den miteinander verbundenen Teile auftreten, keine nachteiligen Veränderungen der Material­ eigenschaften bewirkt werden, die Befestigung ohne Verwendung von Bauteilen aus weiteren Materialien erfolgen kann und die Befestigung von der Querschnittsform der Profilteile im wesentli­ chen unabhängig ist. Es erübrigt sich insbesondere, die bei anderen Befestigungsverfahren aufgrund der Schwächung an den Verbindungsstellen der Bauteile erforderlichen Einlagen vor­ zusehen oder an diesen Stellen stärkere Querschnitte zu ver­ wenden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat schließlich den weiteren Vorteil, daß im Bereich der radialen Querschnittsänderung oder Verformung beim Stauchen im Profilteil durch die Umformung eine Kaltverfestigung eintritt.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 18.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 in Axialschnittansichten ein erstes Aus­ führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 und 4 in Axialschnittansichten ein zweites Aus­ führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 5 in einer Axialschnittansicht ein weiteres Aus­ führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 6 in einer Axialschnittansicht ein Beispiel der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Befestigen eines Federtellers an einem Standrohr eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 7 und 8 Axialschnittansichten noch eines Ausführungs­ beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 9 und 10 in Axialschnittansichten noch ein Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 11 und 12 in Axialschnittansichten ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 13, 14 und 15 in Axialschnittansichten ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 16 eine Axialschnittansicht noch eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung,

Fig. 17 und 18 in Axialschnittansichten ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 19 eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 20 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verwendung bei dünnwandigen Hohlprofilen,

Fig. 21 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Profilteilen mit nicht kreisrundem Querschnitt,

Fig. 22 in einer Querschnittsansicht ein nicht vollständig geschlossenes Hohlprofilteil, das das Profilteil, an dem es zu befestigen ist, nicht vollständig umgreift, und

Fig. 23, 24 und 25 in Axialschnittansichten und Seiten­ ansichten Stoßdämpfer für ein Kraftfahrzeug, bei denen der Federteller und die Bodenplatte am Standrohr nach einem der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens befestigt sind sowie Raumlenker, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Fahrzeugrahmen befestigt sind.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Aus­ führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Hohlprofil 1 mit einem dieses umgreifenden Bauteil, nämlich einem Außenteil 2, verbunden, wobei die Außenkontur des Hohlprofiles 1 und die Innenkontur des Außenteiles 2 im wesentlichen gleich sind. Das Außenteil 2 wird auf das Hohlprofil 1 aufgeschoben und axial so gestaucht, daß es wenigstens an den das Außenteil 2 angrenzenden Bereichen radial ausgebeult wird.

Das Außenteil 2 muß das Hohlprofil 1 nicht vollständig umgreifen. Bei einem das Hohlprofil 1 nur teilweise umgreifenden Außenteil 2, das leicht aufgebogen werden kann, kann es daher erforderlich sein, das Außenteil 2 während der Stauchung und Aufweitung des Hohlprofils 1 durch ein zusätzliches Werkzeug gegenüber einer radialen Verformung oder Aufweitung abzustützen.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird das Hohlprofil 1 im Inneren durch einen Dorn 6 und außen durch Preßbacken 3 und 4 auf beiden Seiten des Außenteils 2 und im Abstand vom Außenteil 2 jeweils gehalten. Es kann weiterhin ein Stützteil 5 außen am Hohlprofil 1 vorgesehen sein, um ein Ausbeulen nur an den gewünschten, an das Außenteil 2 angrenzenden Bereichen zu erzielen.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wird das Hohlprofil 1 durch eine Relativbewegung in axialer Richtung der beiden Preßbacken 3 und 4 aufeinander zu gestaucht, so daß es in den Bereichen 7 und 8, die an das Außenteil 2 angrenzen, radial ausbaucht oder ausbeult und durch die dabei gebildeten Falten das Außenteil 2 festhält oder festklemmt.

Dieses Verfahren eignet sich insbesondere bei einem Hohlprofil aus einem plastisch verformbaren Material und ist dann besonders einfach anzuwenden, wenn Hohlprofile mit kreisförmigen oder elliptischen Querschnitten an entsprechenden umgreifenden Bauteilen befestigt werden sollen.

Wenn Hohlprofile mit Kanten oder mit Wandbereichen, die von außen gesehen als Nut oder Rinne erscheinen, an entsprechenden umgreifenden Bauteilen befestigt werden sollen, können gezielte Schnitte und Ausnehmungen in denjenigen Bereichen vorgesehen werden, in denen sich die Ausbeulungen oder Ausbauchungen, d. h. die Falten bilden sollen. Beispielsweise können Schnitte entlang der Kanten ausgeführt werden oder können störende gekrümmte Wandbereiche weggefräst werden. Die günstigen Schnitt- und Ausnehmungsformen können durch Versuche oder Simulation ermittelt werden. Zweckmäßigerweise werden diese Aspekte schon bei der Festlegung der Profilform berücksichtigt.

Am Anfang des Stauchungsvorganges, d. h. am Anfang der Preßbewegung der Preßbacken 3, 4 vor der Ausbildung der Falten 7, 8 ist die größte Pressenkraft erforderlich. Um diese Kraft­ spitze zu verringern, kann der Querschnitt des Dornes 6 an Stellen auf Höhe der gewünschten Bildung der Falten 7 und 8 etwas größer als an den übrigen Bereichen ausgeführt sein. Diese Querschnittserhöhung sollte so gering sein, daß das Hohlprofil 1 beim Einführen des Dornes 6 nur elastisch verformt wird. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Querschnitt des Dornes 6 im Bereich des Außenteiles 2 etwas kleiner als an den übrigen Bereichen ausgeführt ist, so daß sich dazwischen ein Spalt mit einer Breite von beispielsweise wenigen Zehntelmillimetern mm ergibt.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel so weitergebildet, daß keine Gefahr besteht, daß die beiden Falten 7 und 8 unterschiedlich stark ausgebaucht oder ausgebeult werden, beispielsweise eine der Falten 7 und 8 wesentlich stärker axial ausgebeult wird als die andere Falte. Um das zu vermeiden, müssen die Abstände, die das Außenteil 2 zu den Preßbacken 3, 4 am Ende des Stauchungsvorganges hat, durch zusätzliche Maßnahmen vorherbestimmt werden.

Wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, kann das dadurch erreicht werden, daß Anschläge 9, 10 am Außenteil 2 angeordnet werden, die das Außenteil 2 an einer unerwünschten Bewegung hindern, d. h. in der notwendigen Weise führen. Die Anschläge 9, 10 können beispielsweise durch Hebelverbindungen und Führungen derart mit den Preßbacken 3, 4 und mit dem Pressenrahmen verbunden sein, daß sie sich beim Stauchvorgang bezüglich der beiden Preßbacken 3 und 4 so bewegen, daß der Abstand zwischen dem Außenteil 2 und den Preßbacken 3 und 4 auf beiden Seiten des Außenteils 2 immer gleich groß bleibt.

Wie es in der Fig. 5 dargestellt ist, kann die Relativbe­ wegung zwischen dem Außenteil 2 und den Preßbacken 3 und 4 auch durch axiale Anschläge 15, 16 an den Preßbacken 3 und 4 bzw. an einem an einer Preßbacke direkt anliegenden Stützteil 5 begrenzt werden, die so ausgebildet sind, daß nach einer ausreichenden Stauchung, d. h. nach einer ausreichenden Bildung der Falten 7 und 8 die Anschläge 15, 16 am Außenteil 2 zur Anlage kommen.

Fig. 6 zeigt eine spezielle Anwendungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens zum Befestigen eines Standrohres 13 an einem Federteller 14 eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeuges.

Ein Standrohr 13 ist mit seinem in Fig. 6 unteren Teil mit der Achse eines Rades des Kraftfahrzeuges verbunden und mit dem oberen Ende in Längsrichtung beweglich geführt. Am Federteller 14 liegt eine Spiralfeder mit ihrem unteren Ende auf. Das obere Ende der Spiralfeder drückt gegen den Fahrzeugrahmen.

Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, ist das Standrohr 13 im Federteller 14 durch radiale Ausbeulungen auf beiden Seiten des Federtellers 14 in axialer Richtung befestigt, die durch axiales Stauchen des Standrohres 13 an diesen Stellen gebildet sind.

Obwohl bei den obigen Anführungsbeispielen die Faltenbildung des Hohlprofils durch axiales Stauchen erfolgte, kann das auch über ein in das Hohlprofil eingeführtes Werkzeug, das radial nach außen drückt, oder auch durch hydrostatisches Umformen erfolgen.

Die Fig. 7 bis 12 zeigen weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen ein Hohlprofilteil und ein das Hohlprofilteil umfassendes Hohlprofilteil durch axiales Stauchen miteinander verbunden werden. Dabei muß allerdings nur eine einzige Falte im inneren Hohlprofilteil ausgebildet werden, die in eine entsprechende Ausnehmung im äußeren, das Hohlprofil­ teil umgreifenden Profilteil, eingreift.

Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, wird dazu ein Hohlprofil­ teil 20 in das dieses umgreifende Hohlprofilteil 21 hineinge­ steckt und wird das Hohlprofilteil 20 anschließend durch Preßbacken 3 und 4 in axialer Richtung gestaucht. Um eine unerwünschte Verformung des Hohlprofilteils 20 zu vermeiden, ist dieses durch Stützkörper 22, 23 und 24 gehalten. Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, entsteht durch die Stauchung am Hohlprofilteil 20 eine radial nach außen verlaufende Falte, die in eine Ausnehmung 25 eingreift, die in der Innenwand des äußeren Hohlprofilteils 21 ausgebildet ist. Durch das Eingreifen dieser Falte in die Ausnehmung 25 werden beide Bauteile fest miteinander verbunden. Nach dem Herstellen dieser Verbindung werden die Preßbacken 3 und 4 zurückgefahren und werden die Stützkörper 22, 23 und 24 entfernt.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das innere Hohlprofilteil 30 mit einem äußeren stirnseitig angeordneten Profilteil 31 in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 und 8 verbunden wird, wobei jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel das äußere Hohlprofilteil 31 einseitig geschlossen ist und als Verschluß wirkt. Das axiale Stauchen erfolgt wiederum durch Preßbacken 3 und 4, wobei während dieser Stauchung Stützkörper 32 und 33 eine unerwünschte Verformung des inneren Profilteils 30 verhindern.

Bei den in den Fig. 1 bis 5 und 7 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt eine Kalibrierung der Querschnitts­ fläche des inneren, insbesondere als Hohlprofil ausgebildeten Profilteils, da die Querschnittsfläche beim Stauchen so ver­ größert wird, daß sie verbleibende Zwischenräume zwischen den Stützkörpern bzw. zwischen den Stützkörpern und den Preßbacken ausfüllt.

Bei dem in den Fig. 11 und 12 dargestellten Ausführungs­ beispiel werden ein Hohlprofil 40 und ein stirnseitig angeord­ netes als Verschlußteil ausgebildetes, d. h. an einem Ende geschlossenes Hohlprofilteil 41 miteinander verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel ist dann vorteilhaft, wenn im Inneren des Hohlprofilteils 40 kein Stützkörper vorgesehen werden kann, der nach der Verbindung der Bauteile entfernt wird. Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn das Hohlprofilteil 40 an dem der Verbindungsstelle gegenüberliegenden Ende verschlossen ist, wie es beispielsweise bei einem Stoßdämpferstandrohr für ein Kraftfahrzeug der Fall ist, das in den Fig. 23, 24 und 25 dargestellt ist. Wie es in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist, wird dazu die Wandstärke des Hohlprofilteils 40 an dem Ver­ bindungsende verringert und wird in diesem Bereich ein kurzer innerer Stützkörper 42 vorgesehen, der auch nach der Verbindung, d. h. nach dem Stauchen verbleibt. Durch die Wandstärkenver­ ringerung wird erreicht, daß sich das Hohlprofilteil 40 beim axialen Stauchen nur an der gewünschten richtigen Stelle verformt, wobei durch den inneren Stützkörper 42 bewirkt wird, daß sich eine passende Ringfalte bildet, die in die Ausnehmung 45 im äußeren Profilteil 41 eingreift, wodurch beide Bauteile fest miteinander verbunden werden. Diese Art der Verbindung ist insbesondere auch in Fig. 25 dargestellt.

Die gemäß Fig. 7 bis 12 in den äußeren Profilteilen vorgesehenen Ausnehmungen 25, 35 und 45, in die die inneren Profilteile nach der Stauchung mit entsprechenden Querschnitts­ vergrößerungen, z. B. Falten eingreifen, müssen nicht unbedingt mit konstantem Querschnitt ringförmig um das Hohlprofilteil herum verlaufen. Sie können auch in Form eines geraden Kanals mit konstanter Querschnittsfläche gebildet sein, der normal auf der Richtung des Hohlprofilteils 20, 30 und 40 durch das äußere Profilteil 21, 31 und 41, d. h. insbesondere tangential zum Hohlprofilteil 20, 30 und 40 verläuft. Bei dieser Ausbildung kann das äußere Profilteil 21, 31 und 41 ein stranggepreßtes Hohl­ profil sein, dessen Preßrichtung normal auf der Zeichenebene steht, wobei nach dem Pressen die Ausnehmungen gebohrt oder gefräst werden können, in die das Hohlprofilteil 20, 30 und 40 eingesetzt wird, das darin zu befestigen ist.

Die Verbindung zwischen den Bauteilen 20 und 21, 30 und 31 oder 40 und 41 kann fester und vor allem dichter gemacht werden, wenn das äußere Profilteil 21, 31 und 41 parallel zum Hohlprofil­ teil, d. h. axial dazu etwas zusammengedrückt wird, nachdem das Hohlprofilteil 20, 30 und 40 gestaucht ist und die Querschnitts­ veränderung insbesondere die Falte gebildet ist. Durch dieses Zusammendrücken des äußeren Hohlprofils 21, 31 und 41 wird die Ausnehmung 25, 35 und 45 in axialer Richtung etwas zusammen­ geschoben, so daß die Berandung der Ausnehmung 25, 35 und 45 auf die am inneren Hohlprofilteil gebildete Falte drückt.

Die Verbindung kann absolut dicht ausgebildet werden, wenn eine pastöse Masse, vorzugsweise ein pastöser Kleber vor dem Verbinden zwischen den zu verbindenden Bauteilen vorgesehen wird.

In den Fig. 13 bis 20 sind weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei denen ein massives, als Verschlußteil ausgebildetes, inneres Profilteil in einem äußeren Hohlprofilteil befestigt wird, um dieses zu verschließen.

Dazu kann grundsätzlich ein Verschlußteil, das aus einem plastisch verformbaren Material besteht und eine Außenkontur hat, die geringfügig kleiner als die Innenkontur des äußeren Hohl­ profiles ist, im äußeren Hohlprofil an der passenden Stelle angeordnet und durch eine parallel zur Profilrichtung wirkende Druckkraft beaufschlagt werden, die durch Preßbacken aufgebracht wird. Die dadurch bewirkte Querschnittsveränderung in radialer Richtung führt dazu, daß der Verschlußteil fest mit den anliegen­ den Bereichen des äußeren Hohlprofilteils in Eingriff kommt, d. h. gegen diese Bereiche drückt und somit das Hohlprofilteil an diese Stelle verschließt.

In den meisten Fällen ist es allerdings erforderlich, die Innenkontur des äußeren Hohlprofiles an der gewünschten Stelle zu erweitern, d. h. radial zu vergrößern, was durch Stauchen oder Drücken mit einem passend geformten Werkzeug erfolgen kann, so daß sich eine Falte 52 bildet, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Es ist aber auch möglich, im Inneren des Hohlprofils 51 eine Nut 56 durch eine materialabtragende Behandlung, beispielsweise durch Drehen oder Fräsen auszubilden, wie es in Fig. 16 dargestellt ist. Insbesondere bei verhältnismäßig dünnwandigen Hohlprofilen 51 kann eine Falte 52 auch durch den Druck des Verschlußteiles 53 beim axialen Stauchen selbst gebildet werden. Dabei ist es allerdings fast immer erforderlich, das Hohlprofil 51 gegen eine unerwünschte Verformung durch Stützteile, wie beispielsweise die Stützteile 59 und 60 in Fig. 20 zu stützen. Ein derartiges Abstützen des Hohlprofils 51 gegenüber einer unerwünschten Verformung beim Stauchen des Verschlußteils 53 ist fast immer bei Hohlprofilen 51 notwendig, die keinen kreisförmigen Querschnitt haben.

Die das Hohlprofil 51 stützenden Stützteile 59 und 60 können dabei auch Teile des Preßwerkzeuges selbst sein.

Bei bestimmten Dimensionierungen ist es möglich, den Stauchvorgang für die Faltenbildung des Hohlprofilteil 51 und den Preßvorgang zum Stauchen des Verschlußteiles 53 in einem Arbeitszug einer entsprechenden Presse zu bewirken.

In den Fig. 13, 14 und 15 ist ein erstes Ausführungsbei­ spiel dieses Verfahrens dargestellt, wobei Fig. 13 das im äußeren Hohlprofilteil 51 an der Stelle der Falte 52 angeordnete Verschlußteil 53 und die noch im Abstand davon angeordneten Preßbacken 54, 55 zeigt, während Fig. 14 den Zustand nach dem axialen Stauchen des Verschlußteiles 53 und die dabei gebildete radiale Querschnittsvergrößerung zeigt, mit der der Verschlußteil 53 in die Ausnehmung, d. h. die Falte 52 des äußeren Hohlprofil­ teil 51 eingreift und Fig. 15 den Zustand nach dem Zurückfahren der Preßbacken 54 und 55 zeigt.

Die Ausbildung, die in Fig. 16 dargestellt ist, entspricht der Ausbildung gemäß Fig. 15, wobei lediglich statt einer Falte im äußeren Hohlprofilteil 51 eine Nut 56 in der Innenwand des äußeren Hohlprofilteils 51 ausgebildet ist, in die die Quer­ schnittsvergrößerung des Verschlußteiles 52 nach dem axialen Stauchen eingreift.

Bei einer entsprechenden Formung der Preßbacken 54 und 55 kann das Verschlußteil 53 eine beliebige Form haben. Beispiels­ weise kann es mit einem zylinderförmigen Fortsatz 57 versehen sein, wie es in den Fig. 17 und 18 dargestellt ist, der beispielsweise zur Fixierung einer Spiralfeder bei einem entsprechenden Anwendungszweck dienen kann. Es ist natürlich auch möglich, das Verschlußteil 53 mit einem oder mehreren durch­ gehenden Löchern auszuführen, so daß es als Durchflußdrossel oder Montagegrundlage für Ventile usw. dienen kann.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch kombiniert werden, ein entsprechendes Beispiel ist in Fig. 19 dargestellt. Bei dem in Fig. 19 dargestellten Beispiel ist ein inneres massives Verschlußteil 53 durch axiales Stauchen fest in einem äußeren Hohlprofilteil 51 angeordnet, das seinerseits durch axiales Stauchen in einem äußeren Profilteil 58 fest angebracht ist.

Gemäß Fig. 19 wird dazu das Hohlprofilteil 51 zunächst im äußeren Profilteil 58 angeordnet und durch axiales Stauchen mit diesem verbunden. Dabei werden zwei Ringfalten 52 im Hohlprofil­ teil 51 gebildet, zwischen denen das äußere Profilteil 58 fest angeordnet, insbesondere eingeklemmt ist. Anschließend wird eine dieser Ringfalten 52 dazu benutzt, das Verschlußteil 53 im Inneren des Hohlprofils 51 zu befestigen. Dazu wird das Ver­ bindungsteil 53 axial gestaucht, so daß die dabei gebildete radiale Querschnittsvergrößerung in die Falte 52 eingreift.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurden die Quer­ schnittsvergrößerungen durch axiales Stauchen gebildet. Es ist aber auch möglich, diese mittels eines geeigneten Werkzeuges vorzusehen.

Die oben beschriebenen Verfahren sind nicht nur auf kreisrunde Profile, sondern auch auf Profile anwendbar, die einen anderen als einen kreisrunden Querschnitt haben.

Fig. 21 zeigt ein Hohlprofil 53 mit polygonförmigem Querschnitt, das an allen Ecken einwärts gekrümmt ist. In Fig. 21 ist das unverformte Profilteil 53 dargestellt, das beispiels­ weise als Verschlußteil ausgebildet und vorgesehen sein kann. Da ein ebener Teil ohne seitliche Begrenzung bei einem Stauchen durch zwei ebene Preßstempel so auseinanderfließt, daß er sich der Form einer Kreisfläche annähert, bewegen sich die Eckenberei­ che weniger schnell nach auswärts als die Bereiche in den Seiten­ mitten. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, daß das Profilteil 53 in Fig. 21 mit gekrümmten Seiten ausgeführt wird, wobei der Abstand d in der Seitenmitte, d. h. der größte Abstand zwischen der gekrümmten Seitenfläche des inneren Bauteils zur ebenen inneren Seitenfläche des äußeren Profilteils etwa 0 bis 10% des Abstandes zweier Eckpunkte, d. h. der Länge der Seiten­ fläche, vorzugsweise etwa 2% davon beträgt.

Das Verbindungsverfahren ist weiterhin auch auf nicht geschlossene sondern offene Hohlprofilteile, d. h. auf Hohl­ profilteile anwendbar, die das innere Profilteil, mit dem sie zu verbinden sind, nicht vollständig umgreifen. Ein Beispiel für ein derartiges offenes Hohlprofilteil 51 ist in Fig. 22 dargestellt. Wenn ein derartiges offenes Hohlprofilteil 51 mit einem inneren Profilteil 53 verbunden werden soll, muß das Hohlprofilteil 51 allerdings beim Verbinden von außen entsprechend gestützt werden.

Da bei den oben beschriebenen Verbindungsverfahren durch axiales Stauchen eine Querschnittsveränderung bewirkt wird, muß das Material des Bauteils, das axial gestaucht wird, eine gewisse plastische Verformbarkeit haben. Die Bruchdehnung muß über 8% liegen und seine Fließgrenze muß deutlich unter der maximalen Druckbelastbarkeit der Preßstempel liegen. Die Zugfestigkeit ist nur durch das Material der Preßbacken, die Steifigkeit der Pressenkonstruktion und den Pressenantrieb begrenzt. Wenn die axiale Stauchung nicht durch Pressen sondern durch Hämmern ähnlich wie beim Gesenkschmieden bewirkt wird, so können Materialien mit höherer Zugfestigkeit verwendet werden. Die Zugfestigkeit sollte nicht über 500 N/mm² liegen. Vor allem bei Stahlsorten ist es zweckmäßig, die zu verbindenden Bauteile vorher zu erwärmen. Materialien, bei denen die obigen Verfahren gut anwendbar sind, sind Reinaluminium, Aluminiumlegierungen, niedrig legierte Stähle, Eisen, Magnesium, Magnesiumlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen.

Die obigen Verfahren können insbesondere dazu verwandt werden, das Standrohr eines Stoßdämpfers für Kraftfahrzeuge mit weiteren Bauteilen wie dem Federteller, dem Bodenstück und dem radseitigen Anschlußflansch zu verbinden. Allgemein läßt sich sagen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage von langgestreckten Fahrzeugbauteilen und Fahrzeugrahmenteilen eignet, die im wesentlichen nur Kräfte in ihrer Längsrichtung übertragen. Darunter sind neben dem Stoßdämpferstandrohr auch Raumlenker wie beispielsweise Längslenker zu verstehen.

In den Fig. 23 und 24 sind Stoßdämpfer für ein Kraftfahr­ zeug dargestellt, bei denen der Federteller 14 über zwei Falten am Standrohr 13 befestigt ist, die durch axiales Stauchen des Standrohres gebildet werden, und bei denen das Bodenstück 15 dadurch vorgesehen ist, daß es in Form eines Verschlußteils durch axiales Stauchen fest im Standrohr 13 befestigt ist oder daß ein äußeres, einseitig geschlossenes Profilteil stirnseitig auf das Standrohr 13 aufgesetzt und dieses axial gestaucht ist (Fig. 23). Eine weitere Anwendungsform des Verbindungsverfahrens ist die Befestigung von Raumlenkern in einem Kraftfahrzeugfahrwerk. Raumlenker sind die zum Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges gehörenden länglichen Bauteile, die die Verbindung zwischen dem Fahr­ zeugrahmen und der Radaufhängung bilden und im wesentlichen nur in ihrer Längsrichtung Kräfte zwischen der Radaufhängung und dem Fahrzeugrahmen übertragen. An ihren Befestigungsstellen sind diese Bauteile um mindestens eine, normal auf ihrer Längsrichtung liegende Achse schwenkbar. Raumlenker sind zum Beispiel Längs­ lenker, die Kräfte in Fahrzeuglängsrichtung übertragen, Quer­ lenker, die Kräfte in Fahrzeugquerrichtung übertragen, die einzelnen Streben eines Dreieckslenkers und die einzelnen Streben eines Trapezlenkers.

Bisher werden Raumlenker meist als Stahlschmiedeteile ausgeführt. Vor alle wegen der bei Druckbelastung erforderlichen Knicksteifigkeit sind der Schlankheit von Raumlenkern allerdings enge Grenzen gesetzt. Daher müssen Raumlenker aus Stahl meist mit erheblich größerem Querschnitt ausgelegt werden, als sich aus dem Quotienten der zu übertragenden maximalen Zug- oder Druckkraft und der maximalen zulässigen Zug- bzw. Druckspannung des Materials für den Raumlenker ergeben würde. Bei Aluminiumhohl­ profilen kann der Profildurchmesser und die Wandstärke ohne weiteres so angepaßt werden, daß keine Knickgefahr besteht, und kann die Festigkeit bei Zug- und Druckspannung gut ausgenutzt werden. Dadurch können Raumlenker aus Aluminium wesentlich gewichtssparender ausgeführt sein als Raumlenker aus Stahl.

Stoßdämpferstandrohre sowie Raumlenker sind der ungefederten Masse eines Kraftfahrzeuges zuzurechnen und sollen daher möglichst leicht sein und aus spiel frei verbundenen Einzelteilen bestehen bzw. mit anderen Teilen spielfrei zu verbinden sein. Weiterhin werden Stoßdämpferstandrohre und Raumlenker fast nur in ihrer Längsrichtung belastet.

Die nach den obigen Verfahren hergestellten Verbindungen eignen sich außerordentlich gut zur Kraftübertragung in Profil­ richtung des Hohlprofilteils, d. h. in seiner Längsrichtung. Die Verbindung ist dabei vollkommen spielfrei. Das Verfahren eignet sich sehr gut für das relativ leichte Material Aluminium wobei die gute Krafteinleitung an den Verbindungsstellen ohne lokale Spannungsspitzen auch eine materialsparende und damit gewichts­ sparende Bauweise ermöglicht. Das beschriebene Verbindungsver­ fahren ist somit insbesondere günstig bei Stoßdämpferstandrohren und Raumlenkern aus Aluminium anwendbar.

Claims (18)

1. Verfahren zum Befestigen eines Profilteils in einem das Profilteil umgreifenden Hohlprofil, dadurch gekennzeichnet, daß am Profilteil nach seiner Anordnung im umgreifenden Hohlprofil eine radiale Querschnittsvergrößerung gebildet wird, mit der das Profilteil mit dem Hohlprofil in Eingriff kommt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsvergrößerung durch axiales Stauchen des Profil­ teils gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilteil ein massives Profilteil aus einem plastisch verformbaren Material ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das umgreifende Hohlprofil aus einem Material besteht, das durch die beim Stauchen des Profilteils auftretende Querschnitts­ änderung plastisch verformbar ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenwand des umgreifenden Hohlprofils radiale Quer­ schnittsvergrößerungen ausgebildet werden, in die das Profilteil mit seiner beim Stauchen entstehenden Querschnittsänderung eingreift.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Querschnittsvergrößerungen in Form von Ringfalten ausgebildet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Querschnittsvergrößerungen in Form von Nuten in der Innenwand des umgreifenden Hohlprofils ausgebildet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilteil ein massives, die Quer­ schnittsfläche des umgreifenden Hohlprofils im wesentlichen einnehmendes Profilteil ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilteil ein Hohlprofilteil ist, das beim Stauchen eine Ringfalte bildet, mit der es in die radiale Querschnittsvergrößerungen im umgreifenden Hohlprofil eingreift.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilteil ein Hohlprofilteil ist, das nach seiner Anordnung im umgreifenden Bauteil so gestaucht wird, daß es wenigstens an den das umgreifende Hohlprofil axial angrenzenden Bereichen radial so ausgebeult wird, daß die dabei entstehenden Falten mit dem umgreifenden Hohlprofil axial in Eingriff kommen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilteil ein Hohlprofil ist, das innen durch Einführen eines Dornes und außen durch Preßbacken gehalten und durch axiales Zusammendrücken der Preßbacken gestaucht wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilteil beim Stauchen außen so gestützt wird, daß die Querschnittsänderung nur an der Verbindungsstelle zum umgreifenden Hohlprofil auftritt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Dornes an den Stellen, an denen die Quer­ schnittsänderung des Profilteils auftreten soll, größer als an den übrigen Bereichen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Dornes im Bereich des umgreifenden Hohlprofils kleiner als an den übrigen Bereichen ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das umgreifende Hohlprofil beim Stauchen des Profilteils durch Anschläge gegenüber einer unerwünschten Bewegung gehalten ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge an zwei Preßbacken oder an daran direkt anliegenden Stützteilen vorgesehen und so ausgebildet sind, daß sie am umgreifenden Hohlprofil zur Anlage kommen, wenn die Stauchung abgeschlossen ist.

17. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Befestigen eines Kräfte in Längsrichtung übertragenden Bauteils des Fahrwerks eines Kraftfahrzeuges an einem die Kräfte aufnehmenden Bauteil, insbesondere des Standrohres eines Stoßdämpfers oder eines Raumlenkers.

18. Stoßdämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem Standrohr und einem Federteller, dadurch gekennzeichnet, daß das Standrohr dadurch am Federteller befestigt ist, daß es nach seiner Anordnung im Federteller axial so gestaucht ist, daß es durch die dabei entstehende radiale Querschnittsänderung mit dem Federtel­ ler in Eingriff gebracht ist.