DE4334230C2 - 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 Hohl­ profil nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem derartigen Verfahren, das aus der DE 37 20 620 A1 bekannt ist, handelt es sich bei dem Profil­ teil um ein Rohr aus einem plastisch verformbaren Material, dessen Querschnittserweiterung über ein Aufweiten des Roh­ res, beispielsweise ein hydraulisches Aufweiten erreicht wird.

Aus der DE 27 33 925 A1 ist es weiterhin bekannt, ein Vollprofilteil in einem hohlzylindrischen Element dadurch zu befestigen, daß ein Rohling des Vollprofilteils im zylin­ drischen Element preßgeformt wird, ohne das zylindrische Element zu verformen, und der preßgeformte Rohling anschlie­ ßend durch eine Nachbehandlung, beispielsweise eine Diffu­ sionsglühbehandlung, fest mit dem zylindrischen Element verbunden wird.

Ein Profilteil kann in einem Hohlprofil auch in anderer Weise so befestigt werden, daß die aneinander befestigten Bauteile, insbesondere in axialer Richtung fest miteinander verbunden sind. Die aneinander zu befestigen Bauteile können beispielsweise auch durch einen Preßsitz aneinander gehal­ ten, miteinander verschweißt, verlötet oder verklebt oder durch Nieten, Schrauben, Keile oder Splinte aneinander befe­ stigt 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 Hohlpro­ fil 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 durch die Ausbildung gelöst, die im Patentanspruch 1 angegeben ist.

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 und 3.

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

Fig. 1, 2 und 3 in Axialschnittansichten ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,

Fig. 4 und 5 in Axialschnittansichten ein weiteres Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 7 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Profilteilen mit nicht kreisrundem Querschnitt.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele des erfindungs­ gemäßen 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 Ringfalte 52 bildet, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens dargestellt, wobei Fig. 1 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. 2 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. 3 den Zustand nach dem Zurückfahren der Preßbacken 54 und 55 zeigt.

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. 4 und 5 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. 6 dargestellt. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel ist ein inneres massives Verschlußteil 53 durch axiales Stauchen fest in einem äußeren Hohlprofilteil 51 angeordnet, das seiner­ seits durch axiales Stauchen in einem äußeren Profilteil 58 fest angebracht ist.

Gemäß Fig. 6 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. 7 zeigt ein Hohlprofil 53 mit polygonförmigem Quer­ schnitt, das an allen Ecken einwärts gekrümmt ist. In Fig. 7 ist das unverformte Profilteil 53 dargestellt, das beispielsweise 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 Eckenbereiche weniger schnell nach auswärts als die Bereiche in den Seiten­ mitten. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden, daß das Profilteil 53 in Fig. 7 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.

Claims (3)

1. Verfahren zum Befestigen eines Profilteils in einem das Profilteil umgreifenden Hohlprofil, wobei das Profilteil ein die Querschnittsfläche des Hohlprofils im wesentlichen einnehmendes Profil aus einem plastisch verformbaren Material ist, bei dem

• - in der Innenwand des Hohlprofils radiale Ausnehmungen ausgebildet werden,
• - das Profilteil im Hohlprofil angeordnet wird und
• - der Querschnitt des Profilteils im Hohlprofil so erwei­ tert wird, daß das Hohlprofilteil mit seiner Querschnittserwei­ terung in die Ausnehmungen im Hohlprofil eingreift,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Ausnehmungen im Hohlprofil als radiale Quer­ schnittsvergrößerungen in Form von Ringfalten ausgebildet wer­ den,
• - das Profilteil ein Vollprofil ist und
• - die Querschnittserweiterung des Profilteils durch axiales Stauchen erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Profilteil ein Teil mit einer polygonförmigen Querschnitts­ fläche verwendet wird, deren Seiten einwärts gekrümmt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten in einem Maß einwärts gekrümmt sind, daß der Abstand in der Seitenmitte der gekrümmten Seitenflächen zur Innenfläche des Hohlprofils bis zu 10% der Länge der Seitenfläche, vorzugs­ weise etwa 2% der Länge der Seitenfläche beträgt.