EP0888834A1 - Verfahren zum Verbinden der Randbereiche eines oder mehrerer dünnwandiger Bauteile - Google Patents

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EP0888834A1
EP0888834A1 EP97890119A EP97890119A EP0888834A1 EP 0888834 A1 EP0888834 A1 EP 0888834A1 EP 97890119 A EP97890119 A EP 97890119A EP 97890119 A EP97890119 A EP 97890119A EP 0888834 A1 EP0888834 A1 EP 0888834A1
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EP
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tooth
edge
edge areas
recess
connection
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Friedrich Mag. Ing. Blaha
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/10Making tubes with riveted seams or with non-welded and non-soldered seams
    • B21C37/104Making tubes with riveted seams or with non-welded and non-soldered seams the tubes having a special shape, e.g. polygonal tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
    • B21D39/032Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing by fitting a projecting part integral with one plate in a hole of the other plate

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting the edge areas of a several thin-walled components made of plastic material, such as one or several sheet metal profiles, in particular for the production of a hollow chamber profile, in which method the connection by means of at least one mechanical Gearing takes place, the one edge area with at least one Tooth is provided and one in the other edge area to outline the Tooth complementary recess is formed and for connection the edge regions of each tooth are aligned with respect to its associated recess and then perpendicular to the plane of the edge areas in the same is used.
  • the invention further relates to a method for connecting the edge regions one or more thin-walled components made of plastic material, such as one or several sheet metal profiles, in particular for the production of a hollow chamber profile, in which method the connection by means of at least one mechanical gearing takes place, the one edge area with at least one tooth is provided and in the other edge area one for the outline complementary recess of the tooth is formed and wherein for connection the edge areas of each tooth with respect to its associated recess aligned and then perpendicular to the plane of the edge areas is inserted into the same and the edge areas in the area of the butt joint be cold worked between each tooth and each recess.
  • hollow chamber profiles such as shaped pipes made of metal, usually in an endless process, such as drawing, pressing, continuous casting, Extrude or the like or from strip materials by rolling or folding and then welding or gluing the edge areas become.
  • Such processes have the disadvantage that for the production of Hollow chamber profiles of different cross-sections, each with appropriate tools or machines or a time-consuming retrofitting of the same are.
  • Aftertreatment of the manufactured ones is usually also Products required, e.g. the post-processing of welds, which at the processing of pretreated materials, such as coated sheets leads to further problems if the products have an appealing optical Should offer appearance.
  • DE 40 07 161 A1 describes a method for connecting the edge areas two plate-shaped components in at least two steps, namely the positive interlocking of the components and a subsequent cold deformation at least one of the components along the butt joint.
  • GB 2 244 015 A relates to the connection of two edge areas, a cold deformation on the butt joint with the help of a mandrel and a Roller is provided to close gaps at the butt joint.
  • US 518 767 A shows a method in which teeth from the plane of a thin-walled component bent out and then in recesses be hooked to another edge area.
  • DE 1 263 668 teaches a method for producing a hollow profile, in which an edge area is compressed, but neither recesses, nor in this inserted teeth are provided.
  • DE 95 361 C describes a method for connecting the edge regions of a Thin-walled component shown, with teeth in the plane of the component in inserted their assigned recesses and deformed in this plane become.
  • the aim of the invention is to eliminate the disadvantages and the Creation of a method for connecting the edge areas of two thin-walled Components, such as metal sheets, in particular for the production of hollow chamber profiles, a high with little time and effort Torsional rigidity of the connection or the hollow chamber profile is achieved.
  • hollow chamber profiles should be used with the method without great effort of different cross sections can be produced and a post-treatment the connection points can be dispensed with.
  • this goal is achieved with a procedure of the beginning set out achieved in that according to the invention after the connection of Edge areas of one of them or the edge area of another thin-walled Component folded and at least partially preferred over each tooth formed with an oversize with respect to its associated recess is placed.
  • each tooth is formed with excess in its recess that use of the tooth in its associated recess by perpendicular to the plane of the Edge areas directed pressure is carried out and that the cold deformation at the same time in one work step by applying this pressure as well is carried out directly at the butt joint.
  • the invention provides a method that is not only because of positive and frictional connection the production extremely torsionally rigid Hollow chamber profiles, but also a practically unlimited choice of cross-section the same enables. Furthermore, the connection can usually be made on the same Folding machine are carried out on the starting material of each desired cross section is given, so that additional tools or Machines are unnecessary. Another advantage is that because of the mere mechanical connection reworking of manufactured products are unnecessary and the products have a visually appealing appearance demonstrate. This is particularly true when processing coated metal sheets from Meaning. Furthermore, components made of different materials and with different Wall thicknesses are interconnected.
  • the folded over edge area are additionally folded over before it is folded over, whereby the gearing is not visible from both sides and an extreme stable connection is achieved.
  • the folded edge area can be pressed onto each tooth, which increases the mechanical strength perpendicular to the surface of the components becomes.
  • a further advantage is achieved if a the same bent over an obtuse angle and at the same time with the connection the edge areas are folded over because this simplifies production, namely the manufacture on a press brake.
  • each recess is in one Distance from the free edge of the edge area is formed as an opening. Hollow chamber profiles with a continuous edge can thus be produced, the breakthrough can be punched out.
  • each tooth or recess can be in an edge area trained flange are provided. This makes it possible to assemble the components to manufacture on a press brake.
  • each tooth essentially becomes in a manner known per se rectangular, trapezoidal or circular arc shaped.
  • FIG. 1 shows a graphical View of two components before their connection
  • Fig. 2 is a perspective view these components according to their connection or the hollow chamber profile produced
  • Fig. 3 in the upper half of the picture a partial longitudinal section through the Edge areas of the components shown in FIG. 1 and one in the lower half of the figure partial longitudinal section through the edge of the hollow chamber profile according to FIG. 2
  • 4 shows a diagrammatic view of two differently designed components before they are connected
  • 5 is a perspective view of the hollow chamber profile produced with the same
  • Fig. 6 in the upper half of the picture a partial longitudinal section the edge areas of the components shown in FIG.
  • FIG. 17 shows the operations for completion a similar to the hollow chamber profile shown in Fig. 5, Fig. 18 in a graph View three components before their connection
  • Fig. 19 is an illustration of Operations for connecting these components to a three-part hollow chamber profile
  • Fig. 20 is an illustration of those occurring under torsional stress Forces and deformations
  • Fig. 21 in a diagrammatic view Hollow chamber profile produced according to the invention together with the torsional stress occurring forces and its dimensional stability.
  • Fig. 1 shows two components made of sheet metal 1 and 2, of which the first component 1 is designed as a U-profile and its edge regions 4 are rectangular have flanges 3 bent outwards, on which teeth 6 are provided.
  • the second component 2 is band-shaped and has in its edge areas 5 to the teeth 6 complementary recesses 7, which with respect the teeth 6 have an undersize.
  • the two components 1, 2 are arranged one above the other in such a way that the edge regions 4 of the first component 1 on the second component 2 rest, the teeth 6 being aligned with the recesses 7.
  • the edge regions 5 of the second component 2 are then folded over, thereby the teeth 6 are pressed into the recesses 7 and the finished hollow chamber profile 8 according to FIG. 2 is achieved. It is understood that the marginal areas 5 of the second component 2 can also be folded over in a single operation can.
  • the edge areas 5 of the second component 2 are pressed down and thus folded over, whereby the teeth 6 are pressed into the recesses 7 become.
  • the teeth 6 are now from the edge areas 5 of the second Component 2 covered and therefore not visible.
  • the undersize of the recesses 7 is dimensioned such that when pressed in the teeth 6 material of the same begins to flow and finally the press joint covered (see Fig. 3, lower half of the picture) and also cold welding spots formed can be, which increases the strength of the mechanical connection and also a mechanical locking of the teeth 6 against pulling out perpendicular to the surface of the components 1, 2 is obtained.
  • Fig. 4 shows two other components 1 and 2.
  • the first component is also a U-profile designed and at its edge areas 4 with outwards under teeth 6 protruding at right angles.
  • the second building is 2 band-shaped and in its edge areas 5 at a distance from the free edge provided with recesses 7, which are complementary to the teeth 6 are.
  • Fig. 7 are the same component 1 as before and a variant of the second Component 2 shown.
  • the second building 2 has a double fold Edge area 5, whereby the finished hollow chamber profile 8 according to FIG Gearing covered on both sides and therefore not visible. Thereby it is also sufficient that the teeth 6 fit snugly into the recesses.
  • Fig. 9 shows in the upper half of the picture the components 1, 2 in front and in the lower Half of the picture the components 1, 2 after the connection.
  • FIG. 10 to 12 show different shapes of the teeth 6, etc.
  • Fig. 10 rectangular and Fig. 11 trapezoidal teeth 6, which has the advantage that in the Machining the edge areas 4 and 5 of the two components 1 and 2 the same Tools such as punching, milling, nibbling or laser cutting devices are used can be.
  • 12 shows teeth 6 delimited in a circular arc.
  • Fig. 13 a variant of the hollow chamber profile 8 is shown, which in principle with the same process steps as previously explained, and shows that the invention does not apply to the above-described embodiments is limited.
  • Fig. 14 it is indicated how a strip material or a board to one one-piece component 1 is folded as an intermediate, which is then on the manner illustrated in FIG. 15 for the hollow chamber profile 8 is closed, whereupon the edge area 5 of the component 1 is pressed down and thus the teeth in the recesses are pressed.
  • FIG. 16 and 17 show this pressing down and pressing in on a hollow chamber profile, which is made of two components 1 and 2 and a similar cross section such as that shown in Figs. 2 and 5.
  • FIGS. 18 and 19 it is shown in FIGS. 18 and 19 that several components, in In this case, three, can be connected to form a hollow chamber profile 8 the third component 12, preferably provided with a flange, is either one has smooth edge area or is also provided with teeth 13, wherein then the edge area 5 of the second component 2 with additional ones Recesses associated with teeth 13 or according to FIG. 19 with corresponding larger recesses 7 is formed.
  • the third component 12 preferably provided with a flange, is either one has smooth edge area or is also provided with teeth 13, wherein then the edge area 5 of the second component 2 with additional ones Recesses associated with teeth 13 or according to FIG. 19 with corresponding larger recesses 7 is formed.
  • FIG. 20 shows an exaggerated representation of a hollow chamber profile 9 under torsional stress (Arrows 11).
  • the forces acting on the connecting seam and Deformations are indicated by the arrows 10. Due to the low resistance the connection seam against these forces occurs with thin-walled Hollow chamber profiles not only for twisting the hollow chamber profile, but also there is also the risk that the, for example, spot-welded connecting seam tears.
  • the hollow chamber profile produced according to the invention 8 much more torsional stiffness because of the recesses teeth pressed in under torsional stress (arrows 11) predominantly compressive forces (Arrows 10) and from the flanks of the teeth 6 or Recesses 7 are added and the thrust and Shear forces are much lower.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Verfahren zur Verbindung der Randbereiche (4, 5) dünnwandiger Metallblechprofile, bei welchem der eine Randbereich mit wenigstens einem Zahn (6) versehen und im anderen Randbereich jeweils eine zum Umriß des Zahnes komplementäre Ausnehmung (7) ausgebildet. Zur Verbindung der Randbereiche wird jeder Zahn bezüglich seiner zugeordneten Ausnehmung ausgerichtet und anschließend senkrecht zur Ebene der Randbereiche in dieselbe eingesetzt. Nach der Verbindung der Randbereiche wird einer derselben umgefalzt und zumindest teilweise über jeden Zahn gelegt. Alternativ werden die Randbereiche im Bereich der Stoßfuge zwischen jedem Zahn und jeder Ausnehmung kaltverformt, wobei jeder Zahn bezüglich seiner Ausnehmung mit Übermaß ausgebildet wird und das Einsetzen des Zahnes durch senkrecht zur Ebene der Randbereiche gerichtete Druckausübung erfolgt. Dabei wird die Kaltverformung gleichzeitig mit der Druckausübung sowie unmittelbar an der Stoßfuge durchgeführt. Auf diese Weise können Hohlkammerprofile mit hoher Torsionssteifigkeit bei zugleich geringem Zeit- und Arbeitsaufwand hergestellt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung der Randbereiche eines oder mehrerer dünnwandiger Bauteile aus plastischem Material, wie eines oder mehrerer Metallblechprofile, insbesondere zur Herstellung eines Hohlkammerprofiles, bei welchem Verfahren die Verbindung mittels wenigstens einer mechanischen Verzahnung erfolgt, wobei der eine Randbereich mit wenigstens einem Zahn versehen wird und im anderen Randbereich jeweils eine zum Umriß des Zahnes komplementäre Ausnehmung ausgebildet wird und wobei zur Verbindung der Randbereiche jeder Zahn bezüglich seiner zugeordneten Ausnehmung ausgerichtet und anschließend senkrecht zur Ebene der Randbereiche in dieselbe eingesetzt wird.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbindung der Randbereiche eines oder mehrerer dünnwandiger Bauteile aus plastischem Material, wie eines oder mehrerer Metallblechprofile, insbesondere zur Herstellung eines Hohlkammerprofiles, bei welchem Verfahren die Verbindung mittels wenigstens einer mechanischen Verzahnung erfolgt, wobei der eine Randbereich mit wenigstens einem Zahn versehen wird und im anderen Randbereich jeweils eine zum Umriß des Zahnes komplementäre Ausnehmung ausgebildet wird und wobei zur Verbindung der Randbereiche jeder Zahn bezüglich seiner zugeordneten Ausnehmung ausgerichtet und anschließend senkrecht zur Ebene der Randbereiche in dieselbe eingesetzt wird und die Randbereiche im Bereich der Stoßfuge zwischen jedem Zahn und jeder Ausnehmung kaltverformt werden.
Bislang werden für Konstruktionsteile, bei denen es auf hohe Torsionssteifigkeit ankommt, sogenannte Hohlkammerprofile verwendet, wie Formrohre aus Metall, die üblicherweise in einem Endlosverfahren, wie Ziehen, Pressen, Stranggießen, Extrudieren od.dgl. oder aus Bandmaterialien durch Einrollen oder Abkanten sowie anschließendes Verschweißen oder Verkleben der Randbereiche hergestellt werden. Solche Verfahren haben den Nachteil, daß zur Herstellung von Hohlkammerprofilen unterschiedlicher Querschnittejeweils entsprechende Werkzeuge oder Maschinen oder eine zeitraubende Umrüstung derselben erforderlich sind. Anderseits bestehen bei bestehenden Werkzeugen und Maschinen konstruktive Beschränkungen bei der Wahl der Querschnitte. Dies bedeutet bei kleinen Stückzahlen einen übermäßigen Zeit- und Arbeitsaufwand und daher geringe Wirtschafflichkeit. Meist ist auch eine Nachbehandlung der hergestellten Erzeugnisse erforderlich, z.B. die Nachbearbeitung von Schweißstellen, die bei der Verarbeitung vorbehandelter Materialien, wie beschichteten Blechen, zu weiteren Problemen führt, wenn die Erzeugnisse ein ansprechendes optisches Erscheinungsbild bieten sollen.
Weiters sind Verfahren zur Herstellung von Hohlkammerprofilen bekannt, bei denen die Randbereiche mittels Falzen verbunden werden. Diese Verfahren weisen den Nachteil auf, daß die Verbindung lediglich reibungsschlüssig ist und die Hohlkammerprofile daher nur eine geringe Torsionssteifigkeit aufweisen.
Die DE 40 07 161 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden der Randbereiche zweier plattenförmiger Bauteile in mindestens zwei Arbeitsschritten, nämlich dem formschlüssigen Ineinanderfügen der Bauteile und einer nachfolgenden Kaltverformung zumindest eines der Bauteile längs der Stoßfuge.
Die GB 2 244 015 A bezieht sich auf die Verbindung zweier Randbereiche, wobei eine Kaltverformung an der Stoßfuge mit Hilfe eines Dornes und einer Walze vorgesehen ist, um Spalten an der Stoßfuge zu schließen.
Die US 518 767 A zeigt ein Verfahren, bei dem Zähne aus der Ebene eines dünnwandigen Bauteiles heausgebogen und anschließend in Ausnehmungen an einem weiteren Randbereich verhakt werden.
Die DE 1 263 668 lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofiles, bei dem ein Randbereich gestaucht wird, aber weder Ausnehmungen, noch in diese eingesetzte Zähne vorgesehen sind.
In der DE 95 361 C ist ein Verfahren zur Verbindung der Randbereiche eines dünnwandigen Bauteiles gezeigt, bei dem Zähne in der Ebene des Bauteiles in ihre zugeordneten Ausnehmungen eingesetzt und in dieser Ebene verformt werden.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der angeführten Nachteile und die Schaffung eines Verfahrens zur Verbindung der Randbereiche zweier dünnwandiger Bauteile, wie Metallblechen, insbesondere zur Herstellung von Hohlkammerprofilen, wobei mit geringem Zeit- und Arbeitsaufwand eine hohe Torsionssteifigkeit der Verbindung bzw. des Hohlkammerprofiles erzielt wird. Außerdem sollen mit dem Verfahren ohne großen Aufwand Hohlkammerprofile der verschiedensten Querschnitte hergestellt werden können und eine Nachbehandlung der Verbindungsstellen entbehrlich sein.
Dieses Ziel wird einerseits mit einem Verfahren der eingangs an erster Stelle dargelegten Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß nach der Verbindung der Randbereiche einer derselben oder der Randbereich eines weiteren dünnwandigen Bauteiles umgefalzt und zumindest teilweise über jeden vorzugsweise mit Übermaß bezüglich seiner zugeordneten Ausnehmung ausgebildeten Zahn gelegt wird.
Das gesteckte Ziel wird anderseits mit einem Verfahren der eingangs an zweiter Stelle genannten Verfahren dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß jeder Zahn bezüglich seiner Ausnehmung mit Übermaß ausgebildet wird, daß das einsetzen des Zahnes in seine zugeordnete Ausnehmung durch senkrecht zur Ebene der Randbereiche gerichtete Druckausübung durchgeführt wird und daß die Kaltverformung gleichzeitig in einem Arbeitsgang durch diese Druckausübung sowie unmittelbar an der Stoßfuge durchgeführt wird.
Auf diese Weise schafft die Erfindung ein Verfahren, das nicht nur wegen der form- und reibungsschlüssigen Verbindung die Herstellung äußerst torsionssteifer Hohlkammerprofile, sondern auch eine praktisch unbegrenzte Querschnittswahl derselben ermöglicht. Weiters kann in der Regel die Verbindung auf derselben Abkantmaschine durchgeführt werden, auf der dem Ausgangsmaterial der jeweils erwünschte Querschnitt gegeben wird, sodaß weitere Werkzeuge oder Maschinen unnötig sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß wegen der bloß mechanischen Verbindung Nachbearbeitungen der hergestellten Erzeugnisse entbehrlich sind und die Erzeugnisse ein optisch ansprechendes Erscheinungsbild zeigen. Dies ist insbesondere bei der Verarbeitung beschichteter Bleche von Bedeutung. Ferner können Bauteile aus verschiedenen Materialien und mit verschiedenen Wandstärken miteinander verbunden werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der ersten Variante der Erfindung kann der umgefalzte Randbereich vor seinem Umfalzen zusätzlich umgefalzt werden, wodurch die Verzahnung von beiden Seiten nicht sichtbar ist und eine äußerst stabile Verbindung erzielt wird.
Dabei kann der umgefalzte Randbereich auf jeden Zahn aufgepreßt werden, wodurch die mechanische Festigkeit senkrecht zur Oberfläche der Bauteile vergrößert wird.
Ein weiterer Vorteil wird erzielt, wenn vor der Verbindung der Randbereiche einer derselben um einen stumpfen Winkel umgebogen und gleichzeitig mit der Verbindung der Randbereiche umgefalzt wird, weil dies herstellungsmäßige Vereinfachungen, nämlich die Fertigung auf einer Abkantpresse mit sich bringt.
In vorteilhaffer weiterer Ausgestaltung der zweiten Variante der Erfindung kann während der Druckausübung zum Einsetzen des Zahnes in seine zugeordnete Ausnehmung Material des Zahnes über die Stoßfuge gepreßt werden, wodurch außer der kraftschlüssigen auch eine formschlüssige Verbindung erzielt wird.
Bei beiden Varianten ist ferner von Vorteil, wenn jede Ausnehmung in einem Abstand vom freien Rand des Randbereiches als Durchbruch ausgebildet wird. Somit können Hohlkammerprofile mit durchgehendem Rand hergestellt werden, wobei der Durchbruch ausgestanzt werden kann.
Weiters kann jeder Zahn oder jede Ausnehmung in einem in einem Randbereich ausgebildeten Flansch vorgesehen werden. Hiedurch ist es möglich, die Bauteile auf einer Abkantpresse zu fertigen.
Vorteilhafterweise wird jeder Zahn in an sich bekannter Weise im wesentlichen rechteckig, trapez- oder kreisbogenförmig gestaltet.
Günstig ist schließlich, wenn im Falle der Ausbildung mehrerer Zähne diese in unregelmäßigen Abständen und/oder verschiedenen Formen und/oder unterschiedlichen Größen ausgebildet werden, weil auf diese Weise zwangsläufig die richtige gegenseitige Ausrichtung der Bauteile vor der Verbindung erzielt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisse näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind; es zeigen Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht zweier Bauteile vor ihrer Verbindung, Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht dieser Bauteile nach ihrer Verbindung bzw. des hergestellten Hohlkammerprofiles, Fig. 3 in der oberen Bildhälfte einen teilweisen Längsschnitt durch die Randbereiche der in Fig. 1 gezeigten Bauteile und in der unteren Bildhälfte einen teilweisen Längsschnitt durch den Rand des Hohlkammerprofiles gemäß Fig. 2, Fig. 4 in schaubildlicher Ansicht zwei anders gestaltete Bauteile vor ihrer Verbindung, Fig. 5 in schaubildlicher Ansicht das mit denselben hergestellte Hohlkammerprofil, Fig. 6 in der oberen Bildhälfte einen teilweisen Längsschnitt durch die Randbereiche der in Fig. 4 gezeigten Bauteile und in der unteren Bildhälfte einen teilweisen Längsschnitt durch den Rand des Hohlkammerprofiles gemäß Fig. 5, Fig. 7 in schaubildlicher Ansicht zwei weitere anders gestaltete Bauteile vor ihrer Verbindung, Fig. 8 in schaubildlicher Ansicht das mit denselben hergestellte Hohlkammerprofil, Fig. 9 in der oberen Bildhälfte einen teilweisen Längsschnitt durch die Randbereiche der in Fig. 7 gezeigten Bauteile und in der unteren Bildhälfte einen teilweisen Längsschnitt durch den Rand des Hohlkammerprofiles gemäß Fig. 8, Fig. 10 bis 12 Draufsichten auf verschiedene Zahnformen, Fig. 13 in schaubildlicher Darstellung eine weitere Variante des Hohlkammerprofiles, Fig. 14 das Abkanten eines einteiligen Bauteiles vor der Verbindung seiner Randbereiche, Fig. 15 eine Darstellung der Arbeitsvorgänge zur Fertigstellung dieses Bauteiles, Fig. 16 das Einpressen der Zähne in die Ausnehmungen, Fig. 17 eine Darstellung der Arbeitsvorgänge zur Fertigstellung eines dem in Fig. 5 gezeigten ähnlichen Hohlkammerprofiles, Fig. 18 in schaubildlicher Ansicht drei Bauteile vor ihrer Verbindung, Fig. 19 eine Darstellung der Arbeitsvorgänge zur Verbindung dieser Bauteile zu einem dreiteiligen Hohlkammerprofil, Fig. 20 eine Darstellung der bei Torsionsbeanspruchung auftretenden Kräfte und Verformungen und Fig. 21 in schaubildlicher Ansicht ein erfindungsgemäß hergestelltes Hohlkammerprofil samt den bei Torsionsbeanspruchung auftretenden Kräften und seiner Formstabilität.
Fig. 1 zeigt zwei aus Metallblech gefertigte Bauteile 1 und 2, von denen der erste Bauteil 1 als U-Profil ausgebildet ist und dessen Randbereiche 4 rechtwinkelig nach außen abgekantete Flanschen 3 aufweisen, an denen Zähne 6 vorgesehen sind. Der zweite Bauteil 2 ist bandförmig und weist in seinen Randbereichen 5 zu den Zähnen 6 komplementäre Ausnehmungen 7 auf, die bezüglich der Zähne 6 ein Untermaß besitzen. Zweckmäßigerweise werden vor der Verbindung der beiden Bauteile 1, 2 die Randbereiche 5 des zweiten Bauteiles 2 um einen stumpfen Winkel umgebogen, wie in Fig. 1 gezeigt.
Zur Verbindung der beiden Bauteile 1, 2 werden diese derart übereinander angeordnet, daß die Randbereiche 4 des ersten Bauteiles 1 auf dem zweiten Bauteil 2 aufliegen, wobei die Zähne 6 mit den Ausnehmungen 7 ausgerichtet sind. Danach werden die Randbereiche 5 des zweiten Bauteiles 2 umgefalzt, wodurch die Zähne 6 in die Ausnehmungen 7 eingepreßt werden und das fertige Hohlkammerprofil 8 gemäß Fig. 2 erzielt wird. Es versteht sich, daß die Randbereiche 5 des zweiten Bauteiles 2 auch in einem einzigen Arbeitsgang umgefalzt werden können.
Nach dem Anordnen des ersten Bauteiles 1 auf dem zweiten Bauteil 2, wobei die Zähne 6 bezüglich der Ausnehmungen 7 ausgerichtet sind (Fig. 3 obere Bildhälfte), werden die Randbereiche 5 des zweiten Bauteiles 2 niedergepreßt und somit umgefalzt, wodurch die Zähne 6 in die Ausnehmungen 7 eingepreßt werden. Außerdem sind nun die Zähne 6 von den Randbereichen 5 des zweiten Bauteiles 2 abgedeckt und somit nicht sichtbar.
Das Untermaß der Ausnehmungen 7 ist derart bemessen, daß beim Einpressen der Zähne 6 Material derselben zu fließen beginnt und schließlich die Preßfuge überdeckt (s. Fig. 3, untere Bildhälfte) und auch Kaltschweißstellen gebildet werden können, wodurch die Festigkeit der mechanischen Verbindung erhöht und außerdem eine mechanische Arretierung der Zähne 6 gegen Ausziehen senkrecht zur Oberfläche der Bauteile 1, 2 erhalten wird.
Fig. 4 zeigt zwei andere Bauteile 1 und 2. Der erste Bauteil ist ebenfalls als U-Profil ausgestaltet und an seinen Randbereichen 4 mit nach außen unter rechtem Winkel abstehenden Zähnen 6 versehen. Der zweite Baute 2 ist bandförmig und in seinen Randbereichen 5 in einem Abstand vom freien Rand mit Ausnehmungen 7 versehen, die zu den Zähnen 6 komplementär ausgebildet sind. Nach dem Ausrichten der Zähne 6 bezüglich der Ausnehmungen 7 wird der Randbereich 5 des zweiten Bauteiles 2 auf die Zähne 6 des ersten Bauteiles 1 niedergepreßt, wodurch in einem einzigen Arbeitsgang die Zähne 6 in die Ausnehmungen 7 gepreßt und der Randbereich 5 umgefalzt wird. Bei dem derart hergestellten Hohlkammerprofil 8 (Fig. 5) ist die Verzahnung weitestgehend abgedeckt.
Fig. 6 zeigt in der oberen Bildhälfte die Bauteile 1, 2 vor und in der unteren Bildhälfte nach der Verbindung.
In Fig. 7 sind der selbe Bauteil 1 wie vorhin und eine Variante des zweiten Bauteiles 2 dargestellt. Der zweite Baute 2 besitzt einen doppelt umgefalzten Randbereich 5, wodurch beim fertigen Hohlkammerprofil 8 nach Fig. 8 die Verzahnung von beiden Seiten abgedeckt und somit nicht sichtbar ist. Dadurch genügt auch, daß die Zähne 6 paßgenau in die Ausnehmungen passen.
Fig. 9 zeigt in der oberen Bildhälfte die Bauteile 1, 2 vor und in der unteren Bildhälfte die Bauteile 1, 2 nach der Verbindung.
Die Fig. 10 bis 12 zeigen verschiedene Formen der Zähne 6, u.zw. Fig. 10 rechteckige und Fig. 11 trapezförmige Zähne 6, was den Vorteil hat, daß bei der Bearbeitung der Randbereiche 4 und 5 der beiden Bauteile 1 bzw. 2 dieselben Werkzeuge, wie Stanzen, Fräsen, Nibbel- oder Laserschneidgeräte verwendet werden können. Fig. 12 zeigt kreisbogenförmig begrenzte Zähne 6.
In Fig. 13 ist eine Variante des Hohlkammerprofiles 8 gezeigt, das im Prinzip mit denselben Verfahrensschritten wie vorhin erläutert hergestellt worden ist, und zeigt, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt ist.
In Fig. 14 ist angedeutet, wie ein Bandmaterial oder eine Platine zu einem einteiligen Bauteil 1 als Zwischenprodukt abgekantet wird, das anschließend auf die in Fig. 15 verdeutlichte Weise zum Hohlkammerprofil 8 geschlossen wird, worauf der Randbereich 5 des Bauteiles 1 niedergepreßt und somit die Zähne in die Ausnehmungen eingepreßt werden.
Fig. 16 und 17 zeigen dieses Nieder- und Einpressen an einem Hohlkammerprofil, das aus zwei Bauteilen 1 und 2 hergestellt wird und ähnlichen Querschnitt wie die in Fig. 2 und 5 gezeigten aufweist.
Schließlich ist in Fig. 18 und 19 dargestellt, daß auch mehrere Bauteile, in diesem Fall drei, zu einem Hohlkammerprofil 8 verbunden werden können, wobei der dritte, vorzugsweise mit einem Flansch versehene Bauteil 12 entweder einen glatten Randbereich aufweist oder ebenfalls mit Zähnen 13 versehen ist, wobei dann der Randbereich 5 des zweiten Bauteiles 2 mit zusätzlichen, diesen Zähnen 13 zugeordneten Ausnehmungen oder gemäß Fig. 19 mit entsprechend größeren Ausnehmungen 7 ausgebildet wird.
Fig. 20 zeigt in übertriebener Darstellung ein Hohlkammerprofil 9 unter Torsionsbeanspruchung (Pfeile 11). Die auf die Verbindungsnaht wirkenden Kräfte und Verformungen sind mit den Pfeilen 10 angedeutet. Infolge des geringen Widerstandes der Verbindungsnaht gegen diese Kräfte kommt es bei dünnwandigen Hohlkammerprofilen nicht nur zur Verwindung des Hohlkammerprofiles, sondern es besteht auch die Gefahr, daß die beispielsweise punktgeschweißte Verbindungsnaht reißt.
Demgegenüber ist gemäß Fig. 21 das erfindungsgemäß hergestellte Hohlkammerprofil 8 wesentlich torsionssteifer, da wegen der in die Ausnehmungen eingepreßten Zähne bei Torsionsbeanspruchung (Pfeile 11) überwiegend Druckkräfte (Pfeile 10) hervorgerufen und von den Flanken der Zähne 6 bzw. Ausnehmungen 7 aufgenommen werden und die auftretenden Schub- und Scherkräfte weitaus geringer sind.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Verbindung der Randbereiche eines oder mehrerer dünnwandiger Bauteile aus plastischem Material, wie eines oder mehrerer Metallblechprofile, insbesondere zur Herstellung eines Hohlkammerprofiles, bei welchem Verfahren die Verbindung mittels wenigstens einer mechanischen Verzahnung erfolgt, wobei der eine Randbereich mit wenigstens einem Zahn versehen wird und im anderen Randbereich jeweils eine zum Umriß des Zahnes komplementäre Ausnehmung ausgebildet wird und wobei zur Verbindung der Randbereiche jeder Zahn bezüglich seiner zugeordneten Ausnehmung ausgerichtet und anschließend senkrecht zur Ebene der Randbereiche in dieselbe eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verbindung der Randbereiche (4, 5) einer derselben oder der Randbereich eines weiteren dünnwandigen Bauteiles (12) umgefalzt und zumindest teilweise über jeden vorzugsweise mit Übermaß bezüglich seiner zugeordneten Ausnehmung (7) ausgebildeten Zahn (6) gelegt wird (Fig. 16).
  2. Verfahren zur Verbindung der Randbereiche eines oder mehrerer dünnwandiger Bauteile aus plastischem Material, wie eines oder mehrerer Metallblechprofile, insbesondere zur Herstellung eines Hohlkammerprofiles, bei welchem Verfahren die Verbindung mittels wenigstens einer mechanischen Verzahnung erfolgt, wobei der eine Randbereich mit wenigstens einem Zahn versehen wird und im anderen Randbereich jeweils eine zum Umriß des Zahnes komplementäre Ausnehmung ausgebildet wird und wobei zur Verbindung der Randbereiche jeder Zahn bezüglich seiner zugeordneten Ausnehmung ausgerichtet und anschließend senkrecht zur Ebene der Randbereiche in dieselbe eingesetzt wird und die Randbereiche im bereich der Stoßfuge zwischen jedem Zahn und jeder Ausnehmung kaltverformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (6) bezüglich seiner zugeordneten Ausnehmung (7) mit Übermaß ausgebildet wird, daß das Einsetzen des Zahnes (6) in seine zugeordnete Ausnehmung (7) durch senkrecht zur Ebene der Randbereiche (4, 5) gerichtete Druckausübung durchgeführt wird und daß die Kaltverformung gleichzeitig in einem Arbeitsgang durch diese Druckausübung sowie unmittelbar an der Stoßfuge durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umgefalzte Randbereich vor seinem Umfalzen zusätzlich umgefalzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der umgefalzte Randbereich auf jeden Zahn (6) aufgepreßt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verbindung der Randbereiche (4, 5) einer derselben um einen stumpfen Winkel umgebogen und gleichzeitig mit der Verbindung der Randbereiche (4, 5) umgefalzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Druckausübung zum Einsetzen des Zahnes (6) in seine zugeordnete Ausnehmung (7) Material des Zahnes (6) über die Stoßfuge gepreßt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausnehmung (7) in einem Abstand vom freien Rand des Randbereiches (5) als Durchbruch ausgebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (6) oder jede Ausnehmung (7) in einem in einem Randbereich (4) ausgebildeten Flansch (3) ausgebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (6) in an sich bekannter Weise im wesentlichen rechteckig, trapez- oder kreisbogenförmig gestaltet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Ausbildung mehrerer Zähne (6) diese in unregelmäßigen Abständen und/oder verschiedenen Formen und/oder unterschiedlichen Größen ausgebildet werden.
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