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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen wenigstens
eines mit einer Durchgangsöffnung
versehenen Fügeteils
auf einem Hohlprofil, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1. Die Erfindung betrifft außerdem
einen nach dem Verfahren hergestellten Hohlkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
7.
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Aus
der
DE 199 57 508
C1 ist eine Vorrichtung zum Fügen von Fügeteilen auf Hohlprofilen mittels
fluidischen Innenhochdrucks bekannt. Diese Vorrichtung führt ein
Fügeverfahren
durch, bei dem das Fügeteil
mit einer Durchgangsöffnung
bis zu einer Fügestelle
auf das Hohlprofil aufgeschoben wird und bei dem das Hohlprofil
mittels fluidischem Innenhochdruck an der Fügestelle partiell aufgeweitet
wird. Durch die Aufweitung des Hohlprofils wird zwischen einer dem
Hohlprofil zugewandten Innenseite des Fügeteils und einer dem Fügeteil zugewandten
Außenseite
des Hohlprofils eine Presspassung erzeugt, welche durch Reibschluß das Fügeteil am
Hohlprofil fixiert. Das auf diese Weise hergestellte Hohlprofil trägt somit
das darauf aufgeschobene Fügeteil,
das durch die Aufweitung des Hohlprofils fixiert ist.
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Bei
bestimmten Materialkonfigurationen und/oder Materialoberflächen, sowie
bei bestimmten Belastungen, wie z.B. Vibrationen und großen Temperaturschwankungen,
kann es dazu kommen, dass die Presspassung zwischen Fügeteil und
Hohlkörper keine
ausreichende Dauerfestigkeit aufweist. Des Weiteren kann es – je nach
Materialkombination und/oder Umwelteinflüssen – zur Korrosion im Bereich
der Fügestelle
kommen, was ebenfalls die Dauerfestigkeit der Verbindung beeinträchtigen
kann.
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Aus
der
DE 101 58 731
A1 ist ein Verbindungselement für Hohlprofile bekannt, das
aus Stahlblech besteht und zwei Anschlußsteckverbindungen für aus Stahlblech
bestehende Hohlprofile aufweist. Die in die Anschlußsteckverbindungen
eingesteckten Enden der Hohlprofile können durch Kleben oder Löten oder
auch durch Schweißen
mit dem Verbindungselement fest verbunden werden.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein Verfahren bzw. für
einen mit einem Fügeteil
versehenen Hohlkörper
der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere
eine erhöhte
Dauerfestigkeit besitzt.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, im Bereich
der Fügestelle
einen Klebestoff anzubringen, derart, dass der Klebstoff sowohl
an der Innenseite des Fügeteils
als auch an der Außenseite
des Hohlprofils haftet. Durch diese Bauweise kann die Fixierung
zwischen Fügeteil
und Hohlkörper
verstärkt
werden, da zum Reibschluß des Presssitzes
zusätzlich
ein Kraftschluß aufgrund
der Bindungswirkung des Klebstoffs hinzukommt. Des Weiteren kann
der Klebstoff Lücken,
die im Presssitz durch Geometrieunterschiede entstehen können, ausgleichen
und so die Bindung zwischen Fügeteil und
Hohlkörper
verbessern. Gleichzeitig kann durch den eingebrachten Klebstoff
die Fügestelle
mehr oder weniger versiegelt werden, was ein Eindringen von Schmutz
in die Fügestelle,
also zwischen Fügeteil
und Hohlkörper,
behindert. Dadurch kann im Bereich der Fügestelle ein gewisser Korrosionsschutz mit
Hilfe des Klebstoffs erzielt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens kann der Klebstoff in einer Vertiefung angeordnet
werden, die vor dem Aufweiten des Hohlkörpers entweder an der Innenseite
des Fügeteils oder
an der Außenseite
des Hohlkörpers
vorhanden oder ausgebildet ist, wobei diese Vertiefung beim Aufweiten
durch die Verformung des Hohlkörpers bzw.
des Fügeteils
mehr und mehr zurückgeht,
so dass sie nach dem Aufweiten ganz oder teilweise egalisiert ist.
Das heißt,
nach dem Aufweiten liegen Innenseite und Außenseite flächig aneinander und die Vertiefung
ist durch Umformung mehr oder weniger geglättet oder eingeebnet oder ausgeglichen;
jedenfalls ist die Vertiefung nach dem Aufweiten nicht oder fast
nicht mehr vorhanden. Hierdurch wird gleichzeitig bewirkt, das der
Klebstoff beim Egalisieren der Vertiefung aus dieser ausgetrieben
wird und sich im Bereich der Fügestelle
ausbreitet. Diese Vorgehensweise hat unter anderem den Vorteil,
dass der Klebstoff vor dem Aufschieben des Fügeteils auf den Hohlkörper in
die Vertiefung eingebracht werden kann, was den Ablauf des Verfahrens
vereinfacht. Des Weiteren wird durch die Vertiefung die Positionierung
des Klebstoff vorgegeben, wodurch sich für die Ausbreitung des Klebstoffs
beim Aufweiten des Hohlkörpers
eine bessere Reproduzierbarkeit ergibt. Folglich kann durch diese
Maßnahme
die Prozesssicherheit des Fügeverfahrens
erhöht
werden.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombi nationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen
stark vereinfachten Längsschnitt
durch ein Hohlprofil im Bereich einer Fügestelle vor dem Aufweiten,
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2 eine
Schnittansicht wie in 1, jedoch nach dem Aufweiten,
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3 eine
Schnittansicht wie in 2, jedoch bei einer anderen
Ausführungsform,
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4 eine
Schnittansicht wie 2, jedoch bei einer weiteren
Ausführungsform.
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Entsprechend 1 besitzt
ein Hohlprofil 1 entlang seiner axialen Längsrichtung
zumindest eine Fügestelle 2,
die hier durch eine geschweifte Klammer gekennzeichnet ist. An dieser
Fügestelle 2 soll am
Hohlprofil 1 ein Fügeteil 3 befestigt
werden. Das Fügeteil 3 ist
zu diesem Zweck mit einer Durchgangsöffnung 4 ausgestattet,
die so dimensioniert ist, dass das Fügeteil 3 mit seiner
Durchgangsöffnung 4 auf das
Hohlprofil 1 aufschiebbar ist. In der Regel besteht somit
bei einem in 1 gezeigten Ausgangszustand
ein Radialspiel zwischen einer Außenseite 5 des Hohlprofils 1 und
einer Innenseite 6 des Fügeteils 3.
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Beim
Hohlprofil 1 handelt es sich beispielsweise um einen Träger in einer
Tragrahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs, der innerhalb dieser Tragrahmenstruktur
mit anderen Komponenten dieser Tragrahmenstruktur fest verbunden
werden muss. Um die Einbindung des Hohlprofils 1 in die
Tragrahmenstruktur zu vereinfachen, wird nun zumindest das eine
Fügeteil 3 am
Hohlprofil 1 befestigt. Dieses Fügeteil 3 kann besonders
einfach so gestaltet werden, dass dadurch die Einbindung des Hohlprofils 1 in
die genannte Tragrahmenstruktur vereinfacht ist. Beispielsweise
kann das Fügeteil 3 gemäß 4 mit einem
Befestigungsabschnitt 7 ausgestattet sein, mit dessen Hilfe
ein aus Hohlkörper 1 und
daran gefügtem
Fügeteil 3 gebildeten
Verband 8 an einem anderen Bauteil, insbesondere der Tragrahmenstruktur befestigt
werden kann. Beispielsweise ist der Befestigungsabschnitt 7 hier
als Flansch ausgestaltet, der bereits mit Durchgangsöffnungen 9 versehen
sein kann, die z.B. eine Verschraubung mit einem anderen Bauteil
ermöglichen.
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Alternativ
könnte
das Fügeteil 3 selbst
einen Bestandteil der Tragrahmenstruktur bilden.
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Das
Fügen,
also das Festlegen des Fügeteils
3 am
Hohlprofil
1 wird durch Aufweitung des Hohlprofils
1 zumindest
im Bereich der Fügestelle
2 erreicht. Diese
Aufweitung wird vorzugsweise mittels eines im Inneren
10 des
Hohlprofils
1 erzeugten Innenhochdrucks bewirkt, sogenannte
Innenhoch-Umformung. Der Innenhochdruck wird zweckmäßig hydraulisch erzeugt.
Hierzu wird das Hohlprofil
1 an eine hier nicht gezeigte
Druckerzeugungseinrichtung angeschlossen, die im Inneren
10 des
Hohlprofils
1 den erforderlichen Umformhochdruck generiert.
Für eine partielle
Aufweitung des Hohlprofils
1 gezielt an der jeweiligen
Fügestelle
2 kann
eine spezielle Lanze zur Anwendung kommen, die es ermöglicht,
den Innenhochdruck nur im Bereich der Fügestelle
2 zu erzeugen,
während
die dazu benachbarten Abschnitte des Hohlprofils
1 vom
Innenhochdruck entkoppelt sind. Eine Vorrichtung zum partiellen
Auf weiten des Hohlprofils
1 ist beispielsweise in der
eingangs genannten
DE
199 57 508 C1 näher
erläutert,
deren Offenbarungsgehalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt
der vorliegenden Erfindung hinzugefügt wird.
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Das
erfindungsgemäße Fügeverfahren
arbeitet wie folgt:
Gemäß 1 wird
das Fügeteil 3 mit
seiner Durchgangsöffnung 4 auf
das Hohlprofil 1 aufgeschoben, und zwar bis zur Fügestelle 2.
Vor dem Aufweitvorgang wird zwischen der Innenseite 6 und
der Außenseite 5 ein
Klebstoff 11 angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich der
Klebstoff 11 in Umfangsrichtung des Hohlprofils 1 ringförmig, so
dass er das Hohlprofil 1 im wesentlichen geschlossen umschließt.
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Bei
der hier gezeigten, besonderen Ausführungsform ist an der Innenseite 6 des
Fügeteils 3 eine Vertiefung 12 ausgebildet,
die zur Aufnahme des Klebstoffs 11 dient. Die Vertiefung 12 erstreckt
sich hier ebenfalls ringförmig
geschlossen in Umfangsrichtung. Die Vertiefung 12 ist im
Ausgangszustand gemäß 1 im
entsprechend hergestellten Fügeteil 3 vorhanden,
also vor dem Aufweiten des Hohlprofils 1. Die Vertiefung 12 ermöglicht es,
den Klebstoff 11 vor dem Aufschieben des Fügeteils 3 auf
das Hohlprofil 1 in der Vertiefung 12 anzuordnen,
so dass das Fügeteil 3 bereits
mit in der Vertiefung 12 angeordnetem Klebstoff 11 auf
das Hohlprofil 1 aufgeschoben werden kann. Dies vereinfacht
den Prozeßablauf,
da die Fügeteile 1 vorab
bereits mit dem Klebstoff 11 präpariert werden können.
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Obwohl
die Vertiefung 12 bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform
an der Innenseite 6 des Fügeteils 3 ausgebildet
ist, kann die Vertiefung 12 bei einer anderen Ausführungsform
auch an der Außenseite 5 des
Hohlprofils 1 ausgebildet sein. Des Weiteren ist es grundsätzlich möglich, mehr
als eine Vertiefung 12 vorzusehen und mit Klebstoff 11 auszustatten.
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Der
Klebstoff 11 kann grundsätzlich in Form einer Klebstoffraupe
aufgebracht bzw. in die Vertiefung 12 eingebracht werden.
Zweckmäßig kann
auch eine Ausgestaltung sein, bei welcher der Klebstoff 11 in
Form eines Festkörpers
bereitgestellt wird, der besonders einfach in die Vertiefung 12 eingebracht
werden kann. Ein Festkörper-Klebstoff 11 lässt sich
besonders einfach handhaben. Insbesondere kann ein Festkörper-Klebstoff 11 so
gestaltet sein, dass er in seinem Festkörper-Ausgangszustand im wesentlichen
nicht haftet, was die Handhabung zusätzlich vereinfacht.
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Nach
dem Aufschieben des Fügeteils 3 auf das
Hohlprofil 1 und nach dem Positionieren des Fügeteils 3 in
der vorgesehenen Fügestelle 2 sowie nach
dem Anordnen des Klebstoffs 11 zwischen Innenseite 6 und
Außenseite 5,
also hier in der Vertiefung 12, was zweckmäßig bereits
vor dem Aufschieben des Fügeteils 3 auf
den Hohlkörper 1 erfolgt, kann
nun der Hohlkörper 1,
z.B. mittels Innenhochdruck, zumindest im Bereich der Fügestelle 2 aufgeweitet
werden. Durch das Aufweiten des Hohlprofils 1 zumindest
im Bereich der Fügestelle 2 wird
die Außenseite 5 mit
der Innenseite 6 verpresst. Gleichzeitig wird dadurch der
dazwischen angeordnete Klebstoff 11 innerhalb der Fügezone 2 zwischen
Innenseite 6 und Außenseite 5 verpresst,
wodurch er sich weitgehend in der gesamten Fügezone 2 ausbreitet und
in der Folge sowohl die Innenseite 6 als auch die Außenseite 5 möglichst
großflächig benetzt.
Der Klebstoff 11 kann anschließend an der Innenseite 6 und
an der Außenseite 5 haften.
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Bei
einem aushärtbarem
Klebstoff erfolgt die Haftung erst nach dem Abbinden des Klebstoffs 11, was
mit einer mehr oder weniger großen
zeitlichen Verzögerung
nach dem Aufweitvorgang erfolgt. Bestimmte Klebstoffe 11,
vorzugsweise als Festkörper ausgebildete
Klebstoffe 11, sind so konfiguriert, dass ihr Abbindungsvorgang
durch Druck und/oder Temperatur initiiert werden muss, wobei der
einmal initiierte Abbindungsvorgang dann bis zum vollständigen Abbinden
des Klebstoffs 11 selbstständig abläuft. Vorzugsweise können nun
die Verfahrensparameter für
den Fügevorgang
auf derartige Klebstoffe 11 so abgestimmt werden, dass
beim Aufweiten des Hohlprofils 1 im Klebstoff 11 Temperaturen
und/oder Drücke
erzeugt werden können,
welche den Abbindungsvorgang initiieren. Auf diese Weise können zusätzliche
Verfahrensschritte eingespart werden, die ansonsten nach dem Aufweiten
zur Initiierung des Abbindungsvorgangs durchgeführt werden müssten.
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Entsprechend 2 kann
das Hohlprofil 1 auch beiderseits der Fügestelle 2 aufgeweitet
werden, so dass sich im Bereich der Fügestelle 2 kein Querschnittssprung
ergibt. Alternativ kann – wie
bereits erläutert – die Aufweitung
des Hohlprofils 1 auch gezielt partiell nur im Bereich
der Fügestelle 2 durchgeführt werden.
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Bei
den Ausführungsformen
der 3 und 4 erfolgt die Aufweitung des
Hohlprofils 1 so, dass sich unmittelbar benachbart zum
Fügeteil 3 eine zusätzliche
bzw. weitergehende Aufweitung des Hohlprofils 1 ergibt.
Auf diese Weise kann das Hohlprofil 1 zumindest an einer
Seite des Fügeteils 3 mit einer
Stufe 13 versehen werden, die nach dem Aufweitvorgang seitlich
am Fügeteil 3 zur
Anlage kommt. Auf diese Weise ergibt sich für die Längspositionierung des Fügeteils 3 am
Hohlprofil 1 außerdem
eine formschlüssige
Sicherung. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist an jeder Seite
des Fügeteils 3 eine
derartige Stufe 13 ausgebildet. Ebenso ist eine Ausführungsform
möglich,
bei der nur an einer Seite des Fügeteils 3 eine
solche Stufe 13 vorgesehen ist.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 3 ist das
Hohlprofil 1 nur in einem relativ kleinen Abschnitt, der
an das Fügeteil 3 angrenzt,
zusätzlich
aufgeweitet, um die jeweilige Stufe 13 auszubilden. Das
Hohlprofil 1 wird auf diese Weise mit einer Art Ringwulst versehen,
die mit der Stufe 13 das Fügeteil 3 zumindest
in einer Längsrichtung
axial fixiert.
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Im
Unterschied dazu erfolgt die Aufweitung bei der Variante gemäß 4 so,
dass das Hohlprofil 1 über
einen größeren, an
das Fügeteil 3 angrenzenden
Längsabschnitt
soweit aufgeweitet wird, dass die Außenquerschnittsfläche des
Hohlprofils 1 zur Ausbildung der Stufe 13 größer ist
als die Innenquerschnittsfläche
des Fügeteils 3 in
dessen Durchgangsöffnung 4.
Auf diese Weise wird für
das Fügeteil 3 gewissermaßen eine
vertiefte Aufnahme geschaffen, welche das Fügeteil 3 axial fixiert.
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Wie
den 2 bis 4 entnehmbar ist, wird durch
die Aufweitung des Hohlprofils 1 im Bereich der Fügestelle 2 bei
der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform auch das Fügeteil 3 deformiert,
und zwar derart, dass die darin ausgebildete Vertiefung 12 egalisiert
wird. Hierdurch wird in der gesamten Fügestelle 2 eine möglichst
großflächige Anlage
der Innenseite 6 an der Außenseite 5 erzielt.
Die Menge des eingebrachten Klebstoffs 11 ist zweckmäßig so dimensioniert,
dass sich der Klebstoff 11 möglichst in der gesamten Fügestelle 2 ausbreiten
kann, ohne jedoch einen unerwünscht
hohen Ausfluss an den Längsenden
des Fügeteils 3 aus
der Durchgangsöffnung 4 zu
erzeugen.