Bauteilverbindung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Bauteilverbindung (1) zwischen ersten und zweiten Bauteilen (2, 3), wobei die Bauteilverbindung (1) unlösbar und verdrehsicher ausgebildet ist und das wenigstens eine erste Bauteil (2) das weitere Bauteil (3) teilweise und formschlüssig umgreift und die ersten und zweiten Bauteile (2, 3) in diesem Überdeckungsbereich (8) wenigstens teilweise kraftschlüssig verbunden sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Bauteilverbindung (1) auf einfache Weise und kostengünstig herstellbar ist und mittels dieser Bauteilverbindung (1) zugleich hohe Kräfte und Momente übertragen werden können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Bauteilverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Beispielsweise ist aus der US 4,800,634 eine Nabenstruktur für Fahrräder bekannt geworden, wobei die Nabe aus einer inneren und einer diese wenigstens teilweise in sich aufnehmenden äußeren Hülse gebildet wird. Damit beide Hülsen nun eine drehfeste Verbindung zur Übertragung von Drehmomenten gewährleisten, werden beide Hülsen in ihren einander durchsetzenden Endebereichen durch Prägung miteinander verbunden. Derartige Verfahren haben insbesondere den Vorteil, dass Werkstückverformungen wegen fehlender Einleitung von Wärme in die zu verbindenden Bauteile vermieden werden. Gerade die Beseitigung oder Vermeidung von Bauteilverformungen, wie dies regelmäßig bei Schweißverbindungen erforderlich ist, macht Prägeverbindungen zu einer kostengünstigen Alternative gegenüber thermischer Fügeverfahren.

[0003] Hingegen hängt die Größe der von Prägeverbindungen übertragbaren Momente und Kräfte maßgeblich von der Gestalt der Prägestellenquerschnitte ab und bildet in der Regel einen Kompromiss aus vorwiegend kraftschlüssiger und teilweise formschlüssiger Bauteilverbindung. Insbesondere dieser Kompromiss führt bei einfachen Prägequerschnitten zu einer erheblichen Einschränkung bezüglich der durch die Prägeverbindung übertragbaren Belastungen.

[0004] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine Bauteilverbindung vorzuschlagen, welche die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere eine kostengünstige Alternative zu bekannten Verfahren darstellt, die zudem die Übertragung hoher Kräfte und Momente zulässt.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Indem erste und zweite Bauteile in der Weise miteinander verbunden sind, dass eines der Bauteil das jeweils andere wenigstens teilweise und formschlüssig umgreift und die ersten und zweiten Bauteile in diesem Überdeckungsbereich zumindest teilweise kraftschlüssig verbunden sind, wird sichergestellt, dass die Bauteilverbindung auf einfache Weise und kostengünstig herstellbar ist und mittels dieser Verbindung zugleich hohe Kräfte und Momente übertragen werden können.

[0007] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die formschlüssige Verbindung der Bauteile in dem Überdeckungsbereich durch Falzen und die wenigstens teilweise kraftschlüssige Verbindung durch Prägen realisiert. Derartige Verbindungsverfahren sind technisch ausgereift und weit verbreitet, sodass deren Umsetzung auch unter Kostengesichtspunkten mit vertretbarem Aufwand möglich wird.

[0008] Die Belastbarkeit der Bauteilverbindung kann auch dadurch noch erhöht werden, dass die zu verbindenden ersten und zweiten Bauteil eine gemeinsame durch Falzen bewirkte, den Formschluss der Verbindung definierende Verformung erfahren.

[0009] Je nach aufzunehmenden Belastungen kann die Bauteilverbindung auch so ausgeführt sein, dass nur die Randzonen des Überdeckungsbereiches Einprägungen aufweisen. Dies reduziert insbesondere die Herstellungskosten der Bauteilverbindung.

[0010] Unter dem Gesichtspunkt einer gleichmäßigen Lasteinleitung und -übertragung können die miteinander verbundenen Bauteile im Überdeckungsbereich auch kontinuierlich von Einprägungen durchsetzt sein. Wegen der gleichmäßigeren Belastung der miteinander verbundenen Bauteile reduziert sich insbesondere deren lastabhängiger Verschleiß.

[0011] In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Struktur der im Überdeckungsbereich eingebrachten Einprägungen beliebig gestaltet sein. Dies schafft die Möglichkeit, dass die Verbindung der Bauteile insgesamt sehr präzise an lokale Lastspitzen angepasst werden kann. Neben einer Senkung der Fertigungskosten führt dies zudem zu optimal an die auftretenden Belastungen angepasste Bauteilstrukturen.

[0012] In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können einfach strukturierte Fertigungswerkzeuge dann zum Einsatz gelangen, wenn den zu verbindenden Bauteilen im Bereich der auszubildenden Verbindung sogenannte Verbindungsstege zugeordnet sind, die von den Verformungswerkzeugen auf einfache Weise ergriffen werden können.

[0013] Damit die im Überdeckungsbereich einzubringenden Einprägungen die bereits durch Falzen bewirkte formschlüssige Verbindung der Bauteil nicht beeinträchtigt, ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Einprägungen in der Weise in die miteinander verbundenen Bauteile eingebracht werden, dass sie den Überdeckungsbereich von dem freien Ende der jeweiligen Verbindungsstege zu dem festen Ende dieser Verbindungsstege durchsetzen.

[0014] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und werden nachfolgend an Hand eines in mehreren Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Bauteilverbindung

Figur 2

eine Detailansicht nach Figur 1 mit schematisch dargestellter Werkzeuganordnung

[0015] Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Bauteilverbindung 1 in schematischer Darstellung am Beispiel eines aus einem ersten Bauteil 2 und einem weiteren Bauteil 3 bestehenden Tragprofils 4. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das Tragprofil 4 auf den verschiedensten Gebieten, wie etwa im Fahrzeugachsenbau oder zur Herstellung von Tragwerken an sich eingesetzt werden kann. Den im wesentlichen wannenförmig ausgebildeten ersten und zweiten Bauteilen 2, 3 sind in ihrem Berührungsbereich 5 flanschförmige Verbindungsstege 6, 7 angeformt. Die flanschförmigen Verbindungsstege 6 des ersten Bauteils 2 weisen etwa horizontal von dem ersten Bauteil 2 weg während die dem weiteren Bauteil 3 angeformten flanschförmigen Verbindungsstege 7 jeweils die Verbindungsstege 6 des ersten Bauteils 2 umgreifen. Im einfachsten Fall wird dieses Umgreifen der Verbindungsstege 6 des ersten Bauteils 2 dadurch erreicht, dass die Verbindungsstege 7 des weiteren Bauteils 3 durch Falzen so abgewinkelt werden, dass sie die flanschförmigen Verbindungsstege 6 des ersten Bauteils 2 im wesentliche formschlüssig umgreifen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die einander berührenden Verbindungsstege 6, 7 der jeweiligen Bauteile 2, 3 gemeinschaftlich durch Falzen zunächst in eine formschlüssige Verbindung gebracht werden können.

[0016] Erfindungsgemäß wird dieser durch Falzen der jeweiligen Verbindungsstege 6, 7 gebildete Überdeckungsbereich 8 von Einprägungen 9 durchsetzt, die in dem Überdeckungsbereich 8 neben der durch das Falzen bedingten formschlüssigen Verbindung zugleich eine im wesentlichen durch Kraftschluss hervorgerufene weitere Verbindung zwischen den jeweiligen Bauteilen 2, 3 realisiert. Im einfachsten Fall können die in den Überdeckungsbereich 8 eingebrachten Einprägungen 9, wie in Figur 2 dargestellt, durch verfahrbare Prägewerkzeuge 10 eingebracht werden. In an sich bekannter Weise erfolg das Prägen der Bauteile 2, 3 in der Weise, dass die zuvor durch Falzen formschlüssig verbundenen Verbindungsstege 6, 7 der jeweiligen Bauteile 2, 3 in Werkstückgegenhaltern 11 fixiert werden, wobei der Werkstückgegenhalter 11 im Bereich der auszubildenden Einprägungen 9 Vertiefungen 12 aufweist, in die das durch die Prägewerkzeuge 10 verformte Material der Verbindungsstege 6, 7 beim Eindringen der Werkzeuge 10 in die Verbindungsstege 6, 7 ausweichen kann. Auf diese Weise wird eine sowohl kraft- als auch formschlüssige Verbindung der jeweiligen Bauteile 2, 3 erzielt, die letztlich die Übertragung höher Kräfte und Momente in dem Überdeckungsbereich 8 der jeweiligen Bauteile 2, 3 ermöglicht.

[0017] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Prägewerkzeuge 10 so angeordnet sein können, dass nur in den Randbereichen des Überdeckungsbereiches 8 Einprägungen 9 eingebracht werden. In Fällen, in den die Belastungen der verbundenen Bauteile 2, 3 über ihrer gesamten Länge im wesentlichen gleich ist, können sich die Einprägungen 9 auch über den gesamten Überdeckungsbereich 8 und mit annähernd gleichem Abstand zueinander erstrecken.

[0018] Je nach gewünschter Intensität des durch Prägen zu erreichenden Formschlusses zwischen den zu verbindenden Bauteilen 2, 3 können die Einprägungen 9 auch unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Im einfachsten Fall kann dies dadurch erreicht werden, dass die Prägewerkzeuge 10 von unterschiedlicher Gestalt sind. Damit die nach dem Falzen mittels der Prägewerkzeuge 10 in die Bauteile 2, 3 einzubringenden Einprägungen 9 nicht die durch das Falzen erreichte formschlüssige Verbindung beschädigen, werden die Prägewerkzeuge 10 von dem zumindest einen freien Ende 13 der den Bauteilen 2, 3 angeformten Verbindungsstege 6, 7 zu dem wenigstens einen festen Ende 14 des jeweiligen Verbindungsstegs 6, 7 durch den Überdeckungsbereich 8 geführt, sodass die Einprägungen 9 im Bereich der freien Enden 13 ihre Vertiefungen und im Bereich der festen Enden 14 ihre Materialerhebungen aufweisen. Es liegt jedoch im rahmen der Erfindung, dass die Prägewerkzeuge 10 grundsätzlich auch beidseitig des Überdeckungsbereiches 8 die jeweiligen Verbindungsstege 6, 7 durchdringen können.

[0019] Es liegt im Rahmen des Könnens eines Fachmanns die beschriebene Bauteilverbindung 1 in nicht dargestellter Weise abzuwandeln oder in anderen als den dargestellten Anwendungsfällen einzusetzen, um die beschriebenen Effekte zu erzielen, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste:

[0020] 

1

Bauteilverbindung

2

Bauteil

3

Bauteil

4

Tragprofil

5

Berührungsbereich

6

Verbindungssteg

7

Verbindungssteg

8

Überdeckungsbereich

9

Einprägung

10

Prägewerkzeug

11

Werkstückgegenhalter

12

Vertiefung

13

freies Ende

14

festes Ende

Ansprüche

1. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen, wobei die Bauteilverbindung unlösbar und verdrehsicher ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine erste Bauteil (2) das weitere Bauteil (3) zumindest teilweise und formschlüssig umgreift und die ersten und zweiten Bauteile (2, 3) in diesem Überdeckungsbereich (8) wenigstens teilweise kraftschlüssig verbunden sind.

2. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die formschlüssige Verbindung durch Falzen realisiert wird.

3. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens teilweise kraftschlüssige Verbindung durch Prägen realisiert wird.

4. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ersten und zweiten Bauteile (2, 3) eine gemeinsame durch Falzen bewirkte Verformung erfahren.

5. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der durch Falzen gebildete Überdeckungsbereich (8) zwischen den ersten und zweiten Bauteilen (2, 3) in seinen Randbereichen Einprägungen (9) aufweist.

6. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der durch Falzen gebildete Überdeckungsbereich (8) zwischen ersten und zweiten Bauteilen (2, 3) kontinuierlich von Einprägungen (9) durchsetzt wird.

7. Bauteitverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einprägungen (9) in etwa die gleichen Abstände zueinander aufweisen.

8. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einprägungen (9) einen beliebigen Querschnitte aufweisen.

9. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass den ersten und zweiten Bauteilen (2, 3) zumindest zur Ausbildung des Überdeckungsbereiches (8) Verbindungsstege (6, 7) angeformt sind.

10. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einprägungen (9) den Überdeckungsbereich (8) von dem freien Ende (13) der jeweiligen Verbindungsstege (6, 7) zu dem festen Ende der jeweiligen Verbindungsstege (6, 7) durchsetzen.

11. Bauteilverbindung zwischen ersten und zweiten Bauteilen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einprägungen (9) durch Prägewerkzeuge (10) realisiert werden und die Prägerwerkzeuge (10) den Überdeckungsbereich (8) in beliebiger Richtung durchsetzen.

Zeichnung