DE102020006613A1

DE102020006613A1 - Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem Einpresselement und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung in einer Wandung eines Hohlprofils

Info

Publication number: DE102020006613A1
Application number: DE102020006613.5A
Authority: DE
Inventors: David Adbro; Ories Pohlmann
Original assignee: Rb&w GmbH
Current assignee: Rb&w GmbH
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2022-04-28
Also published as: WO2022089678A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen einem Einpresselement (5) und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung (3) in einer Wandung (4) eines Hohlprofils (1) durch Einpressen des Einpresselements (5) in die Durchgangsöffnung (3), wobei sich die Durchgangsöffnung (3) um das Einpresselement (5) herum verformt, wenn das Einpresselement (5) in der Einpressrichtung in die Durchgangsöffnung (3) eingepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen einem selbstklemmenden oder selbststanzenden Einpresselement und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung in einer Wandung eines Hohlprofils durch Einpressen des Einpresselements in die Durchgangsöffnung, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 7 und 13.
Solche Verfahren sind aus DE 10 2009 014 206 A1 bekannt. Bei der Ausführungsform von 4 der DE 10 2009 014 206 A1 wird ein Loch in eine Mantelwand des Hohlprofils gebracht und eine selbststanzende Mutter mit einem Innengewinde und einer Schneidkante wird durch das Loch hindurch in das Innere des Hohlprofils eingebracht. Dann wird mittels einer durch das Loch hindurchgeführten Stempels eine Druckkraft auf die selbststanzende Mutter ausgeübt, so dass die Schneidkante durch eine dem Loch gegenüberliegende Fläche der Mantelwand schneidet und dort eine weitere Öffnung erzeugt. Dadurch wird die selbststanzende Mutter in der weiteren Öffnung gehalten.
Nachteilig bei dem Verfahren ist jedoch, dass ein Loch gefertigt werden muss, welches einen gewissen Fertigungsaufwand erfordert, den Querschnitt des Hohlprofils schwächt sowie eine optische Beeinträchtigung des Hohlprofils darstellt. Weiterhin ist ein solches, lediglich zur Verbindung der selbststanzenden Mutter mit dem Hohlprofil vorgesehenes Loch auch von Nachteil, wenn das Innere des Hohlprofils gegenüber der Umgebung eine gewisse Dichtigkeit aufweisen muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiter zu bilden, dass die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1, 7 und 13 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen einem selbstklemmenden oder selbststanzenden Einpresselement und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung in einer Wandung eines Hohlprofils durch Einpressen des Einpresselements in die Durchgangsöffnung in einer Einpressrichtung vorgeschlagen, wobei sich die Durchgangsöffnung um das Einpresselement herum verformt, wenn das Einpresselement in der Einpressrichtung in die Durchgangsöffnung eingepresst wird.
Gemäß dem ersten Aspekt ist die Erfindung gekennzeichnet durch wenigstens die folgenden Schritte:

a) Fertigen der Durchgangsöffnung in der Wandung,
b) Positionieren des Einpresselements auf einer ersten Seite der Wandung, welche zu einem Inneren des Hohlprofils weist, koaxial zur Durchgangsöffnung,
c) Hindurchführen wenigstens eines ersten Endes eines Zugelements durch die Durchgangsöffnung hindurch von einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite der Wandung her, welche von dem Inneren des Hohlprofils weg weist,
d) Verbinden des ersten Endes des Zugelements mit dem Einpresselement derart, dass ein zweites Ende des Zugelements noch aus der Durchgangsöffnung herausragt, in Richtung einer zweiten Seite der Wandung, welche von dem Inneren des Hohlprofils weg weist,
e) Ausüben einer Zugkraft auf das zweite Ende des Zugelements derart, dass die Zugkraft von dem Zugelement auf das Einpresselement übertragen wird und das Einpresselement dadurch in die Durchgangsöffnung unter Verformung der Durchgangsöffnung in der Einpressrichtung eingepresst wird, um die formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement und der Durchgangsöffnung herzustellen,

Bei dem Einpresselement kann es sich um ein beliebiges Einpresselement handeln, welches durch eine Kraft in die Durchgangsöffnung einpressbar und infolgedessen eine Verformung der Durchgangsöffnung bzw. von deren Öffnungsrand hervorruft, damit durch einen hierdurch hervorgerufenen Formschluss und/oder Reibschluss eine insbesondere selbstsichernde Verbindung zwischen der Wandung und dem Einpresselement zustande kommt. Das Einpresselement kann beispielsweise durch ein selbststanzendes oder selbstsicherndes Befestigungselement, durch eine selbststanzende oder selbstsichernde Mutter oder auch durch eine selbststanzende oder selbstsichernde Schraube gebildet werden.
Insbesondere weist das Einpresselement wenigstens einen Stanz- oder Verbindungsabschnitt auf, mit welchem das Einpresselement in die Durchgangsöffnung eingestanzt oder eingepresst wird.
Das insbesondere im Querschnitt gesehen geschlossene Hohlprofil kann insbesondere aus einem Metall wie Aluminium, oder Magnesium oder einer diese Metalle enthaltenden Legierung bestehen und insbesondere ein durch Extrusion, Hydroverformung, Walzformung, Urformen wie Gießen oder durch Stanzen entstandenes Hohlprofil sein.
Auch kann das Hohlprofil in Bezug auf sich eine senkrecht zum Querschnitt des Hohlprofils ersteckende Längsachse des Hohlprofils einseitig oder beidseitig geöffnet sein und daher wenigstens eine stirnseitige Öffnung aufweisen, damit Elemente oder Werkzeuge in das Innere des Hohlprofils eingebracht werden können.
Beispielsweise erfolgt bei dem ersten Aspekt das Einbringen des Einpresselements in das Innere des Hohlprofils und das Positionieren des Einpresselements auf der ersten Seite der Wandung durch eine solche stirnseitige Öffnung des Hohlprofils.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt mit sich, dass abweichend von der eingangs erwähnten DE 10 2009 014 206 A1 kein zusätzliches Loch in der Mantelwand des Hohlprofils gefertigt werden muss, um Zugang für ein Einpresswerkzeug wie einen Stempel zu schaffen. Dies hat Vorteile im Hinblick auf die Steifigkeit, Dichtigkeit und optische Anmutung der Mantelwand. Die Einpresskraft wird vielmehr über eine einzige Durchgangsöffnung auf das Einpresselement aufgebracht, welche ohnehin durch den Einpressvorgang entsteht.
Eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbindung ist an einem Hohlprofil auch daran zu erkennen, dass koaxial mit der Durchgangsöffnung keine an einem diametral gegenüberliegenden Abschnitt der Wandung ausgebildete weitere Durchgangsöffnung vorhanden ist.
Insofern umfasst die Erfindung auch ein Hohlprofil, bei welchem eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen einem selbstklemmenden oder selbststanzenden Einpresselement und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung in einer Wandung des Hohlprofils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, und bei dem koaxial mit der Durchgangsöffnung keine an einem diametral gegenüberliegenden Abschnitt der Wandung des Hohlprofils ausgebildete weitere Durchgangsöffnung vorhanden ist.
In Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des ersten Aspekts der Erfindung angegeben.
Zuletzt erfolgt bei dem Verfahren beispielsweise ein Trennen des ersten Endes des Zugelements von dem Einpresselement und Zurückziehen des Zugelements aus der Durchgangsöffnung.
Auch kann an dem ersten Ende des Zugelements ein Außengewinde ausgebildet sein, welches mit einem an dem Einpresselement ausgebildeten Innengewinde verschraubt wird.
Insbesondere kann das Einpresselement durch eine Einpress-Mutter und dass das Innengewinde durch das Muttergewinde einer Mutter-Öffnung gebildet werden.
Alternativ kann das Einpresselement eine zentrale Öffnung aufweisen und das Verbinden des ersten Endes des Zugelements mit dem Einpresselement dadurch erfolgen, dass das erste Ende des Zugelements in eine Position gebracht wird, in welcher es aus der zentralen Öffnung heraus in das Innere des Hohlprofils ragt, wobei an dem ersten Ende des Zugelements wenigstens ein sich quer zur Einpressrichtung erstreckendes Konterelement vorgesehen ist, welches auf einer von der Wandung weg weisenden Seite des Einpresselements gekontert wird.
Das Konterelement kann insbesondere auch hakenförmig ausgestaltet sein und an der von der Wandung weg weisenden Seite des Einpresselements gekontert werden oder angreifen.
Zur Realisierung kann an dem ersten Ende des Zugelements wenigstens eine sich quer zur Einpressrichtung erstreckende Ausnehmung ausgebildet sein, durch welches das Konterelement geführt wird. Das dann quer zur Einpressrichtung angeordnete Konterelement kontert dann das Zugelement beim Aufbringen der Zugkraft an dem Einpresselement, wodurch die Zugkraft auf das Einpresselement übertragen wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen einem selbstklemmenden oder selbststanzenden, eine Öffnung aufweisenden Einpresselement und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung in einer Wandung eines Hohlprofils durch Einpressen des Einpresselements in die Durchgangsöffnung in einer Einpressrichtung vorgeschlagen, wobei sich die Durchgangsöffnung um das Einpresselement herum verformt, wenn das Einpresselement in der Einpressrichtung in die Durchgangsöffnung eingepresst wird.
Gemäß dem zweiten Aspekt ist die Erfindung gekennzeichnet durch wenigstens die folgenden Schritte:

a) Fertigen der Durchgangsöffnung in der Wandung,
b) Positionieren des Einpresselements auf einer ersten Seite der Wandung, welche zu einem Inneren des Hohlprofils weist, koaxial zur Durchgangsöffnung,
c) Positionieren eines Druckelements auf, an oder in dem Einpresselement im Inneren des Hohlprofils derart, dass das Druckelement eine Druckkraft auf das Einpresselement in Einpressrichtung ausüben kann,
d) Hindurchführen eines ersten Endes eines Zugelements durch die Durchgangsöffnung und die Öffnung hindurch von einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite der Wandung her, welche von dem Inneren des Hohlprofils weg weist,
e) Verbinden des ersten Endes des Zugelements mit dem Druckelement derart, dass ein zweites Ende des Zugelements noch aus der Durchgangsöffnung herausragt, in Richtung einer zweiten Seite der Wandung, welche von dem Inneren des Hohlprofils weg weist,
f) Ausüben einer Zugkraft auf das zweite Ende des Zugelements derart, dass die Zugkraft von dem Zugelement auf das Druckelement und von dem Druckelement als Druckkraft auf das Einpresselement übertragen und das Einpresselement dadurch in die Durchgangsöffnung unter Verformung der Durchgangsöffnung in Einpressrichtung eingepresst wird, um die formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement und der Durchgangsöffnung herzustellen.

Die sich aus dem ersten Aspekt ergebenden Vorteile entsprechen den Vorteilen, die oben zu dem ersten Aspekt der Erfindung genannt sind.
Zusätzlich bietet der zweite Aspekt den Vorteil, dass das Einpresselement insbesondere außer Kontakt mit dem Zugelement steht und dadurch durch dieses auch nicht direkt belastet wird. Beispielsweise ist hierzu ein Außendurchmesser des Zugelements kleiner als der Innendurchmesser der Öffnung des Einpresselements, durch welche das erste Ende des Zugelements geführt wird.
Insbesondere handelt es sich bei dem Einpresselement um eine Einpress-Mutter. Ebenso kann es sich bei dem Druckelement um eine Mutter handeln, welche dann eine Druck-Mutter darstellt, in welcher dann ein Muttergewinde ausgebildet ist, in welches das erste Ende des Zugelement eingeschraubt wird, das dann ein komplementäres Außengewinde aufweist.
Auch wird das Druckelement auf, an oder in dem Einpresselement bevorzugt koaxial positioniert.
Insbesondere weist das Einpresselement wenigstens einen Stanz- oder Verbindungsabschnitt auf, mit welchem das Einpresselement in die Durchgangsöffnung eingestanzt oder eingepresst wird.
Wie oben bereits ausgeführt, kann das Hohlprofil in Bezug auf sich eine senkrecht zum Querschnitt des Hohlprofils ersteckende Längsachse des Hohlprofils einseitig oder beidseitig geöffnet sein und daher wenigstens eine stirnseitige Öffnung aufweisen, damit Elemente, welche zur Durchführung des Verfahrens notwendig sind, in das Innere des Hohlprofils eingebracht werden können.
Beispielsweise erfolgt bei dem zweiten Aspekt das Einbringen des Einpresselements und des Druckelements in das Innere des Hohlprofils und das Positionieren des Einpresselements auf der ersten Seite der Wandung und des Druckelements an, in oder auf dem Einpresselement durch eine solche stirnseitige Öffnung des Hohlprofils.
In Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des zweiten Aspekts der Erfindung angegeben.
Zuletzt findet bei dem Verfahren beispielsweise ein Trennen des ersten Endes des Zugelements von dem Druckelement und Zurückziehen des Zugelements aus der Öffnung und aus der Durchgangsöffnung statt.
Auch kann an dem ersten Ende des Zugelements ein Außengewinde ausgebildet sein, welches mit einem an dem Druckelement ausgebildeten Innengewinde verschraubt wird. Dieses Innengewinde ist bevorzugt in der Öffnung ausgebildet. Bevorzugt wird das Druckelement durch eine Druck-Mutter gebildet.
Auch kann das Druckelement eine insbesondere zentrale Öffnung aufweisen und das Verbinden des ersten Endes des Zugelements mit dem Druckelement dadurch erfolgen, dass das erste Ende des Zugelements in eine Position gebracht wird, in welcher es aus der zentralen Öffnung heraus in das Innere des Hohlprofils ragt, wobei an dem ersten Ende des Zugelements wenigstens ein sich quer zur Einpressrichtung erstreckendes Konterelement vorgesehen ist, welches auf einer von der Wandung weg weisenden Seite des Druckelements gekontert wird.
Dabei kann an dem ersten Ende des Zugelements wenigstens eine sich quer zur Einpressrichtung erstreckende Ausnehmung ausgebildet sein, durch welches das Konterelement geführt wird.
In Bezug auf die vorteilhaften Wirkungen dieser Ausführungsform wird auf die entsprechende Beschreibung zum ersten Aspekt der Erfindung verwiesen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen einem selbstklemmenden oder selbststanzenden, eine Öffnung aufweisenden Einpresselement und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung in einer Wandung eines Hohlprofils durch Einpressen des Einpresselements in die Durchgangsöffnung in einer Einpressrichtung vorgeschlagen, wobei sich die Durchgangsöffnung um das Einpresselement herum verformt, wenn das Einpresselement in der Einpressrichtung in die Durchgangsöffnung eingepresst wird.
Gemäß dem dritten Aspekt ist die Erfindung gekennzeichnet durch wenigstens die folgenden Schritte:

a) Fertigen der Durchgangsöffnung in der Wandung,
b) Positionieren des Einpresselements auf einer ersten Seite der Wandung, welche zu einem Inneren des Hohlprofils weist, koaxial zur Durchgangsöffnung,
c) Positionieren einer Zugschraube an, auf oder in dem Einpresselement im Inneren des Hohlprofils derart, dass ein Schraubenkopf der Zugschraube an der Einpress-Mutter gekontert wird und ein Schraubenschaft der Zugschraube durch die Öffnung hindurchragt und mit einem Schraubenschaftende aus der Durchgangsöffnung herausragt, in Richtung einer zweiten Seite der Wandung, welche von dem Inneren des Hohlprofils weg weist,
d) Ausüben einer Zugkraft auf das Schraubenschaftende in Einpressrichtung derart, dass die Zugkraft von der Zugschraube als Druckkraft auf das Einpresselement übertragen und das Einpresselement durch die Druckkraft in die Durchgangsöffnung unter Verformung der Durchgangsöffnung in Einpressrichtung eingepresst wird, um die formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement und der Durchgangsöffnung herzustellen.

Die sich aus dem ersten Aspekt ergebenden Vorteile entsprechen den Vorteilen, die oben zu dem ersten Aspekt der Erfindung genannt sind.
Insbesondere weist das Einpresselement wenigstens einen Stanz- oder Verbindungsabschnitt auf, mit welchem oder durch welches das Einpresselement in die Durchgangsöffnung eingestanzt oder eingepresst wird.
Wie oben bereits ausgeführt, kann das Hohlprofil in Bezug auf sich eine senkrecht zum Querschnitt des Hohlprofils ersteckende Längsachse des Hohlprofils einseitig oder beidseitig geöffnet sein und daher wenigstens eine stirnseitige Öffnung aufweisen, damit Elemente, welche zur Durchführung des Verfahrens notwendig sind, in das Innere des Hohlprofils eingebracht werden können.
Beispielsweise erfolgt bei dem zweiten Aspekt das Einbringen des Einpresselements und der Zugschraube in das Innere des Hohlprofils und das Positionieren oder Anordnen des Einpresselements auf der ersten Seite der Wandung und der Zugschraube an, in oder auf dem Einpresselement durch eine solche stirnseitige Öffnung des Hohlprofils.
Am Ende wird beispielsweise die Zugschraube aus der Öffnung und aus der Durchgangsöffnung entfernt.
Figurenliste
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1A-1F perspektivische Schnittdarstellungen eines Hohlprofils, in welchen jeweils ein Schritt zum Herstellen einer Verbindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung dargestellt ist,
2A-2F perspektivische Schnittdarstellungen eines Hohlprofils, in welchen jeweils ein Schritt zum Herstellen einer Verbindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung dargestellt ist;
3 eine perspektivische Schnittdarstellung einer mit einer Einpress-Mutter zusammenwirkenden Zugschraube zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung;
4 Querschnittsdarstellungen von verschiedenen Ausführungen von Zugelementen wie sie bei dem ersten und zweiten Aspekt des Verfahrens gemäß der Erfindung zum Einsatz kommen können.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1A - 1F zeigen perspektivische Schnittdarstellungen eines Hohlprofils 1, in welchen jeweils ein Schritt zum Herstellen einer Verbindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines ersten Aspekts der Erfindung dargestellt ist.
Es wird davon ausgegangen, dass das Hohlprofil 1 im Querschnitt gesehen geschlossen ist und hier beispielsweise zwei stirnseitige Öffnungen 2 aufweist. Das Hohlprofil 1 kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise wie hier gezeigt, einen viereckigen Querschnitt. Denkbar ist aber auch jeglicher Querschnitt, wie etwa ein polygonaler, runder oder elliptischer Querschnitt.
In einem ersten Schritt, welcher in 1A dargestellt ist, wird eine Durchgangsöffnung 3 in einer Wandung 4 des Hohlprofils 1 gefertigt, beispielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung wie Bohren. Das Fertigen der Durchgangsöffnung 3 kann auch bereits zusammen mit der Herstellung des Hohlprofils 1 beispielsweise bei einem Urformen in einem Arbeitsschritt erfolgen. Die Wandung 4 des Hohlprofils 1 ist bevorzugt dünnwandig ausgebildet.
Nachfolgend wird ein Einpresselement 5, hier beispielsweise eine Einpress-Mutter mit einem in einer Mutter-Öffnung 6 ausgebildeten Innengewinde 7, auf einer ersten Seite 8 der Wandung 4 positioniert, welche zu einem Inneren 9 des Hohlprofils 1 weist, insbesondere koaxial zur Durchgangsöffnung 3, wie in 1B gezeigt ist. Das Einpresselement 5 kontaktiert dann beispielsweise die erste Seite 8 der Wandung 4. Die Positionierung des Einpresselements 5 im Inneren 9 des Hohlprofils 1 und an der Durchgangsöffnung 3 kann beispielsweise über eine der beiden stirnseitigen Öffnungen 2 des Hohlprofils 1 erfolgen.
Das Einpresselement 5 weist bevorzugt einen Stanz- oder Verbindungsabschnitt 10 auf, welcher beispielsweise einen geringfügig größeren Außendurchmesser aufweist als ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 3, so dass, wenn das Einpresselement 5 in der in 1C durch einen Pfeil symbolisierten Einpressrichtung in die Durchgangsöffnung 3 eingepresst wird, sich der Rand der Durchgangsöffnung 3 plastisch aufweitet und verformt und dann eine Art Presspassung zwischen dem Stanz- oder Verbindungsabschnitt 10 und der Durchgangsöffnung 3 entsteht. Wenn der Stanz- oder Verbindungsabschnitt 10 zusätzlich eine Hinterschneidung aufweist, dann kann sich ein Teil des Rands der Durchgangsöffnung 3 elastisch rückverformen und die Hinterschneidung im Querschnitt gesehen hintergreifen, so dass dann zusätzlich zu einem Reibschluss auch ein Formschluss zwischen dem Einpresselement 5 und der Durchgangsöffnung 3 bzw. der Wandung 4 des Hohlprofils 1 entsteht. Das insbesondere gegenüber der Wandung 4 steifere Einpresselement 5 wird beim Einpressen in die Durchgangsöffnung 3 hingegen vorzugsweise nicht verformt.
Gleichzeitig, davor oder danach wird ein erstes Ende 12 eines Zugelements 13 durch die Durchgangsöffnung 3 hindurch geführt, und zwar von einer von der ersten Seite 8 abgewandten zweiten Seite 14 der Wandung her, welche von dem Inneren 9 des Hohlprofils 1 weg weist. Diese Situation ist in 1C gezeigt. Das Zugelement 13 ist hier beispielsweise ein mit einem Außengewinde 15 versehener Zugstab, wobei das Außengewinde 15 insbesondere im Bereich des ersten Endes 12 und eines zweiten Endes 16 des Zugelements 13 ausgebildet ist. Dann wird das mit dem Außengewinde 15 versehene erste Ende 12 des Zugelements 13 mit dem Innengewinde 7 des Einpresselements hier bevorzugt durch Verschrauben verbunden, beispielsweise durch Drehen des Zugelements 13 um seine Achse. Dabei ist das Zugelement so bemessen, dass noch das zweite Ende aus der Durchgangsöffnung 3 herausragen kann, und zwar in Richtung der zweiten Seite 14 der Wandung 4, welche von dem Inneren 9 des Hohlprofils 1 weg weist.
In einem in 1D gezeigten Schritt wird dann eine Zugkraft auf das zweite Ende 16 des Zugelements 13 derart ausgeübt, dass die Zugkraft von dem Zugelement 13 auf das Einpresselement 5 übertragen wird und Letzteres bzw. dessen Stanz- oder Verbindungsabschnitt dadurch in die Durchgangsöffnung 3 unter Verformung der Durchgangsöffnung 3 in der Einpressrichtung eingepresst wird, um die formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement 5 und der Durchgangsöffnung 3 herzustellen. Hierzu wird beispielsweise das zweite Ende 16 des Zugelements 13 mit einer hier nicht gezeigten Hubvorrichtung verbunden und hier insbesondere verschraubt, welche dann die Zugkraft erzeugt. Die Hubvorrichtung kann mechanisch, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betrieben sein. Durch das zentrische Einpressen des Einpresselements 5 koaxial in die Durchgangsöffnung 3 kann eine definierte Lage des Einpresselements 5 beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass an einem Übergang von dem Stanz- oder Verbindungsabschnitt 10 zu einem Körperabschnitt 17 des Einpresselements 5 eine Stufe ausgebildet ist, welche beispielsweise durch einen Durchmessersprung realisiert wird, die dann den Rand der Durchgangsöffnung 3 an der ersten Seite 8 der Wandung 4 kontaktiert, wie in 1D gezeigt ist.
Nach dem erfolgten Einpressen des Einpresselements 5 in die Durchgangsöffnung 3 wird in einem in 1E gezeigten Schritt das Zugelement 13 von dem Einpresselement 5 getrennt, hier beispielsweise indem das Zugelement 13 aus dem Einpresselement 5 herausgeschraubt wird, wie durch den Pfeil veranschaulicht wird, und die Hubvorrichtung entfernt, so dass dann in der Durchgangsöffnung 3 der Wandung 4 des Hohlprofils 1 das Einpresselement 5 in definierter Lage verbleibt, wie 1F zeigt. Durch den Formschluss/Reibschluss des Einpresselements 5 in der Durchgangsöffnung 3 wird dann die definierte Lage des Einpresselements im Inneren des Hohlprofils dauerhaft gesichert. Da die Verbindung lediglich durch den Arbeitsschritt des Einpressens des Einpresselements in die Durchgangsöffnung 3 geschaffen wird, kann von einer selbstsichernden Verbindung gesprochen werden.
2A - 2F zeigen perspektivische Schnittdarstellungen eines Hohlprofils 1, in welchen jeweils ein Schritt zum Herstellen einer Verbindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines zweiten Aspekts der Erfindung dargestellt ist.
In einem ersten Schritt, welcher in 2A dargestellt ist, wird wie bei dem Verfahren des ersten Aspekts eine Durchgangsöffnung 3 in der Wandung 4 des Hohlprofils 1 gefertigt, beispielsweise ebenfalls durch eine spanabhebende Bearbeitung wie Bohren. Das Fertigen der Durchgangsöffnung3 kann aber auch hier bereits bei der Herstellung des Hohlprofils 1 beispielsweise bei einem Urformen des Hohlprofils 1 in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgen.
Nachfolgend wird als Einpresselement eine Einpress-Mutter mit einem in einer Öffnung 6 ausgebildeten Innengewinde 7 wiederum auf der ersten Seite 8 der Wandung 4 positioniert, welche zum Inneren 9 des Hohlprofils 1 weist, und zwar wiederum koaxial zur Durchgangsöffnung 3, wie in 2B gezeigt ist. Das Einpresselement 5 kontaktiert dann wiederum den Rand der Durchgangsöffnung 3 von der ersten Seite 8 der Wandung 4 her. Die Positionierung des Einpresselements 5 im Inneren 9 des Hohlprofils 1 und an der Durchgangsbohrung 3 kann beispielsweise wiederum über eine der beiden stirnseitigen Öffnungen 2 des Hohlprofils 1 erfolgen.
Im Unterschied zum ersten Aspekt wird zudem ein Druckelement 18 an dem Einpresselement 5 im Inneren 9 des Hohlprofils 1 derart positioniert, dass das Druckelement 18 eine Druckkraft auf das Einpresselement 5 in Einpressrichtung ausüben kann. Das Druckelement 18 wird hier beispielsweise durch eine Druck-Mutter mit einer Druckelement-Öffnung 19 mit einem Innengewinde 20 gebildet, welche koaxial an dem Einpresselement 15 positioniert wird und das Einpresselement 5 an seiner von der ersten Seite 8 der Wandung 4 weg weisenden Fläche kontaktiert. Diese Situation ist in 2B dargestellt. Der Innendurchmesser der Öffnung 6 des Einpresselements 5 ist vorzugsweise größer als der Innendurchmesser der Druckelement-Öffnung 19.
Dann wird das erste Ende 12 des Zugelements 13 durch die Durchgangsöffnung 3 und die Öffnung 6 des Einpresselements hindurch geführt, und zwar wiederum von der von der ersten Seite 8 abgewandten zweiten Seite 14 der Wandung 4 her, welche von dem Inneren 9 des Hohlprofils 1 weg weist. Das erste Ende 12 des Zugelements 13 ist wiederum mit einem Außengewinde 15 versehen, welches zwar mit dem Innengewinde des Druckelements 18 verschraubbar ist, aber nicht mit dem Innengewinde 7 des Einpresselements 5, welches einen demgegenüber größeren Innendurchmesser aufweist, so dass das erste Ende 12 des Zugelements 13 ungehindert durch die Öffnung 6 des Einpresselements 5 hindurchgeschoben und mit dem hierzu komplementären Innengewinde 20 des Druckelements 18 verschraubt werden kann, wie 2C zeigt. Wie bereits zum ersten Aspekt beschrieben, weist in dem in das Druckelement 18 eingeschraubten Zustand des Zugelements 13 das zweite Ende 16 des Zugelements 13 noch aus der Durchgangsöffnung 3 heraus, und zwar in Richtung der zweiten Seite 14 der Wandung 4, welche von dem Inneren 9 des Hohlprofils 1 weg weist.
Dann wird von der Hubvorrichtung eine Zugkraft auf das zweite Ende 16 des Zugelements 13 derart ausgeübt, dass die Zugkraft von dem Zugelement 13 auf das Druckelement 18 und von dem Druckelement 18 als Druckkraft auf das Einpresselement übertragen und das Einpresselement dadurch in die Durchgangsöffnung 3 unter Verformung der Durchgangsöffnung 3 in Einpressrichtung eingepresst wird, wie in 2D gezeigt ist.
Gemäß 2E wird dann das Zugelement 13 aus dem Druckelement herausgeschraubt und das lediglich zu Fertigungszwecken vorgesehene Druckelement 18 aus dem Inneren 9 des Hohlprofils 1 entfernt. 2F zeigt dann die fertig gestellte formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement 5 und der Durchgangsöffnung 3.
In 4 sind eine Reihe von Ausführungen von Zugelementen 13 dargestellt, wie sie bei dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt des Verfahrens gemäß der Erfindung alternativ zu einer Verschraubung des Zugelements 13 mit dem Einpresselement 5 oder mit dem Druckelement 18 verwendet werden können.
Auch bei dieser Ausführung weist das Einpresselement 5 eine zentrale Öffnung 6 auf, was beispielsweise bei einer Einpress-Mutter als Einpresselement gegeben ist. An dem ersten Ende 12 des Zugelements 13 wird dann wenigstens eine sich quer zur Einpressrichtung erstreckende Ausnehmung 21 ausgebildet, durch welche ein Konterelement 22 geführt wird. In der äußeren rechten Abbildung von 4 sind eine solche Ausnehmung 21, hier beispielsweise im Querschnitt quadratisch, sowie ein derart komplementär ausgebildetes Konterelement 22 gezeigt, dass das Konterelement 22 in die Ausnehmung 21 hineingesteckt werden kann und dann seitlich jeweils aus der Ausnehmung 21 herausragend, einen Anschlag ausbildet, welcher dann an dem Einpresselement 5 anschlägt, wenn eine Zugkraft auf das Zugelement 13 ausgeübt wird. Durch diesen Anschlag des Konterelements 22 an der Einpress-Mutter bzw. an dem Einpresselement 5 wird dann die auf das Zugelement 13 ausgeübte Zugkraft als Druckkraft auf die Einpress-Mutter bzw. auf das Einpresselement 5 überragen. Anstatt durch einen geschlossenen Querschnitt wie in 4 rechts kann die wenigstens eine Ausnehmung 21 auch einen offenen Querschnitt aufweisen, wie beispielsweise die zweite Ausführung von rechts in 4 illustriert.
In 3 ist eine perspektivische Schnittdarstellung einer mit einem bevorzugt als Einpress-Mutter ausgebildeten Einpresselement 5 zusammenwirkenden Zugschraube 23 gezeigt, zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung.
Bei dem Verfahren wird wiederum die Durchgangsöffnung 3 in der Wandung 4 des Hohlprofils 1 gefertigt. Dann wird als Einpresselement 5 wiederum bevorzugt eine Einpress-Mutter auf der ersten Seite 8 der Wandung 4 positioniert, welche zum Inneren 9 des Hohlprofils 1 weist, koaxial zur Durchgangsöffnung 3.
Dann wird die Zugschraube 23 an dem Einpresselement 5 im Inneren 9 des Hohlprofils 1 derart positioniert, dass ein Schraubenkopf 24 der Zugschraube 23 an dem Einpresselement 5 gekontert wird und ein Schraubenschaft 25 der Zugschraube 23 durch die Öffnung 6 des Einpresselements 5 hindurchragt und mit einem Schraubenschaftende aus der Durchgangsöffnung 3 der Wandung 4 des Hohlprofils 1 herausragt, in Richtung der zweiten Seite 14 der Wandung 4, welche von dem Inneren 9 des Hohlprofils 1 weg weist, wie anhand von 3 leicht vorstellbar ist.
Dann wird eine Zugkraft auf das Schraubenschaftende in Einpressrichtung derart ausgeübt, dass die Zugkraft von der Zugschraube 23 als Druckkraft auf das Einpresselement übertragen und das Einpresselement 5 durch die Druckkraft in die Durchgangsöffnung 3 unter Verformung der Durchgangsöffnung 3 in Einpressrichtung eingepresst wird. Damit wird wiederum eine formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement 5 und der Durchgangsöffnung3 hergestellt.
Bezugszeichenliste

1: Hohlprofil
2: stirnseitige Öffnungen
3: Durchgangsöffnung
4: Wandung
5: Einpresselement
6: Öffnung
7: Innengewinde
8: erste Seite
9: Inneres
10: Stanz- oder Verbindungsabschnitt
12: erstes Ende
13: Zugelement
14: zweite Seite
15: Außengewinde
16: zweites Ende
17: Körperabschnitt
18: Druckelement
19: Druckelement-Öffnung
20: Innengewinde
21: Ausnehmung
22: Konterelement
23: Zugschraube
24: Schraubenkopf
25: Schraubenschaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009014206 A1 [0002, 0013]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen einem selbstklemmenden oder selbststanzenden Einpresselement (5) und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung (3) in einer Wandung (4) eines Hohlprofils (1) durch Einpressen des Einpresselements (5) in die Durchgangsöffnung (3) in einer Einpressrichtung, wobei sich die Durchgangsöffnung (3) um das Einpresselement (5) herum verformt, wenn das Einpresselement (5) in der Einpressrichtung in die Durchgangsöffnung (3) eingepresst wird, gekennzeichnet durch wenigstens die folgenden Schritte: a) Fertigen der Durchgangsöffnung (3) in der Wandung (4), b) Positionieren des Einpresselements (3) auf einer ersten Seite (8) der Wandung (4), welche zu einem Inneren (9) des Hohlprofils (1) weist, koaxial zur Durchgangsöffnung (3), c) Hindurchführen wenigstens eines ersten Endes (12) eines Zugelements (13) durch die Durchgangsöffnung (3) hindurch von einer von der ersten Seite (8) abgewandten zweiten Seite (14) der Wandung (4) her, welche von dem Inneren (9) des Hohlprofils (1) weg weist, d) Verbinden des ersten Endes (12) des Zugelements (13) mit dem Einpresselement (5) derart, dass ein zweites Ende (16) des Zugelements (13) noch aus der Durchgangsöffnung (3) herausragt, in Richtung der zweiten Seite (14) der Wandung (4), welche von dem Inneren (9) des Hohlprofils (1) weg weist, e) Ausüben einer Zugkraft auf das zweite Ende (16) des Zugelements (13) derart, dass die Zugkraft von dem Zugelement (13) auf das Einpresselement (5) übertragen wird und das Einpresselement (5) dadurch in die Durchgangsöffnung (3) unter Verformung der Durchgangsöffnung (3) in der Einpressrichtung eingepresst wird, um die formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement (5) und der Durchgangsöffnung (3) herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet durch Trennen des ersten Endes (12) des Zugelements (13) von dem Einpresselement (5) und Zurückziehen des Zugelements (13) aus der Durchgangsöffnung (3).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (12) des Zugelements (13) ein Außengewinde (15) ausgebildet ist, welches mit einem an dem Einpresselement (5) ausgebildeten Innengewinde (7) verschraubt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einpresselement (5) durch eine Einpress-Mutter und dass das Innengewinde (7) durch das Muttergewinde gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einpresselement (5) eine zentrale Öffnung (6) aufweist und das Verbinden des ersten Endes (12) des Zugelements (13) mit dem Einpresselement (5) dadurch erfolgt, dass das erste Ende (12) des Zugelements (13) in eine Position gebracht wird, in welcher es aus der zentralen Öffnung (6) heraus in das Innere (9) des Hohlprofils (1) ragt, wobei an dem ersten Ende (12) des Zugelements (13) wenigstens ein sich quer zur Einpressrichtung erstreckendes Konterelement (22) vorgesehen ist, welches auf einer von der Wandung (4) weg weisenden Seite des Einpresselements (5) gekontert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (12) des Zugelements (13) wenigstens eine sich quer zur Einpressrichtung erstreckende Ausnehmung (21) ausgebildet ist, durch welches das Konterelement (22) derart geführt wird, dass es seitlich aus der Ausnehmung (21) vorsteht.
Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen einem selbstklemmenden oder selbststanzenden, eine Öffnung (6) aufweisenden Einpresselement (5) und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung (3) in einer Wandung (4) eines Hohlprofils (1) durch Einpressen des Einpresselements (5) in die Durchgangsöffnung (3) in einer Einpressrichtung, wobei sich die Durchgangsöffnung (3) um das Einpresselement (5) herum verformt, wenn das Einpresselement (5) in der Einpressrichtung in die Durchgangsöffnung (3) eingepresst wird, gekennzeichnet durch wenigstens die folgenden Schritte: a) Fertigen der Durchgangsöffnung (3) in der Wandung, b) Positionieren des Einpresselements (5) auf einer ersten Seite (8) der Wandung (4), welche zu einem Inneren (9) des Hohlprofils (1) weist, koaxial zur Durchgangsöffnung (3), c) Positionieren eines Druckelements (18) auf, an oder in dem Einpresselement (5) im Inneren (9) des Hohlprofils (1) derart, dass das Druckelement (18) eine Druckkraft auf das Einpresselement (5) in Einpressrichtung ausüben kann, d) Hindurchführen eines ersten Endes (12) eines Zugelements (13) durch die Durchgangsöffnung (3) und die Öffnung (6) hindurch von einer von der ersten Seite (8) abgewandten zweiten Seite (14) der Wandung (4) her, welche von dem Inneren (9) des Hohlprofils (1) weg weist, e) Verbinden des ersten Endes (12) des Zugelements (13) mit dem Druckelement (18) derart, dass ein zweites Ende (16) des Zugelements (13) noch aus der Durchgangsöffnung (3) herausragt, in Richtung der zweiten Seite (14) der Wandung (4), welche von dem Inneren (9) des Hohlprofils (1) weg weist, f) Ausüben einer Zugkraft auf das zweite Ende (16) des Zugelements (13) derart, dass die Zugkraft von dem Zugelement (13) auf das Druckelement (18) und von dem Druckelement (18) als Druckkraft auf das Einpresselement (5) übertragen und das Einpresselement (5) dadurch in die Durchgangsöffnung (3) unter Verformung der Durchgangsöffnung (3) in Einpressrichtung eingepresst wird, um die formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement (5) und der Durchgangsöffnung (3) herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet durch Trennen des ersten Endes (12) des Zugelements (13) von dem Druckelement (18) und Zurückziehen des Zugelements (13) aus der Öffnung 6 und aus der Durchgangsöffnung (3).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (12) des Zugelements (13) ein Außengewinde (15) ausgebildet ist, welches mit einem an dem Druckelement (18) ausgebildeten Innengewinde (20) verschraubt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (18) durch eine Druck-Mutter gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (18) eine Druckelement-Öffnung (19) aufweist und das Verbinden des ersten Endes (12) des Zugelements (13) mit dem Druckelement (18) dadurch erfolgt, dass das erste Ende (12) des Zugelements (13) in eine Position gebracht wird, in welcher es aus der Druckelement-Öffnung (19) heraus und in das Innere (9) des Hohlprofils (1) ragt, wobei an dem ersten Ende (12) des Zugelements (13) wenigstens ein sich quer zur Einpressrichtung erstreckendes Konterelement (22) vorgesehen ist, welches auf einer von der Wandung (4) weg weisenden Seite des Druckelements (23) gekontert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (12) des Zugelements (13) wenigstens eine sich quer zur Einpressrichtung erstreckende Ausnehmung (21) ausgebildet ist, durch welches das Konterelement (22) derart geführt wird, dass es jeweils seitlich aus der Ausnehmung (21) vorsteht.
Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen einem selbstklemmenden oder selbststanzenden, eine Öffnung (6) aufweisenden Einpresselement (5) und einer plastisch verformbaren Durchgangsöffnung (3) in einer Wandung (4) eines Hohlprofils (1) durch Einpressen des Einpresselements (5) in die Durchgangsöffnung (3) in einer Einpressrichtung, wobei sich die Durchgangsöffnung (3) um das Einpresselement (5) herum verformt, wenn das Einpresselement (5) in der Einpressrichtung in die Durchgangsöffnung (3) eingepresst wird, gekennzeichnet durch wenigstens die folgenden Schritte: a) Fertigen der Durchgangsöffnung (3) in der Wandung (4), b) Positionieren des Einpresselements (5) auf einer ersten Seite (8) der Wandung (4), welche zu einem Inneren (9) des Hohlprofils (1) weist, koaxial zur Durchgangsöffnung (3), c) Positionieren einer Zugschraube (23) an oder in dem Einpresselement (5) im Inneren (9) des Hohlprofils (1) derart, dass ein Schraubenkopf (24) der Zugschraube (23) an dem Einpresselement (5) gekontert wird und ein Schraubenschaft (25) der Zugschraube durch die Öffnung (6) hindurchragt und mit einem Schraubenschaftende aus der Durchgangsöffnung (3) herausragt, in Richtung einer zweiten Seite (14) der Wandung (14), welche von dem Inneren (9) des Hohlprofils (1) weg weist, d) Ausüben einer Zugkraft auf das Schraubenschaftende in Einpressrichtung derart, dass die Zugkraft von der Zugschraube (23) als Druckkraft auf das Einpresselement (5) übertragen und das Einpresselement (5) durch die Druckkraft in die Durchgangsöffnung (3) unter Verformung der Durchgangsöffnung (3) in Einpressrichtung eingepresst wird, um die formschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Einpresselement (5) und der Durchgangsöffnung (3) herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugschraube (23) aus der Öffnung (6) und aus der Durchgangsöffnung (3) entfernt wird.