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Die
Erfindung betrifft ein Karosseriebauelement für eine Fahrzeugkarosserie,
insbesondere eine PKW-Fahrzeugkarosserie,
das aus mindestens zwei miteinander verbundenen Teilelementen gebildet
ist. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen
solcher Bauteile.
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Im
Bereich des Karosseriebaus besteht verstärkt die Anforderung nach einem
möglichst
geringen Gewicht bei gleichzeitig optimiertem Verformungsverhalten
z.B. im Fall eines Unfalls. Das verminderte Karosseriegewicht ermöglicht einen
geringen Energieverbrauch für
den Antrieb des jeweiligen Fahrzeugs. Durch ein optimiertes Crash-Verhalten sind
die Nutzer des Fahrzeugs bei einem Unfall optimal geschützt.
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In
der Praxis erweist es sich als schwierig, die an den Leichtbau einerseits
und das Verformungsverhalten einer Karosserie anderseits gestellten
Anforderungen auf Basis von Werkstoffen zu erfüllen, die einer einzigen gemeinsamen
Werkstoffklasse angehören.
So erfüllen
beispielsweise Karosserieelemente, die aus Leichtmetallwerkstoffen
hergestellt sind, in der Regel die an ihr geringes Gewicht gestellten
Anforderungen. Jedoch sind bei derartigen Leichtmetallelementen
die an das Verformungsverhalten gestellten Ansprüche nur mit vergrößertem konstruktiven
Aufwand und zusätzlichem
Material zu erfüllen,
wodurch häufig
die Vorteile des geringen Grundgewichts der Bauelemente aufgezehrt
werden.
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Entsprechendes
gilt für
Karosserieteile, die aus einem Kunststoff hergestellt sind. Kunststoffbauelemente
können
zwar insbesondere dann, wenn sie aus einem faserverstärkten Kunststoff
hergestellt sind, bei besonders geringem Gewicht hohe Kräfte aufnehmen.
Abhängig
vom jeweiligen Werkstoff und der Formgebung ist dieses Kraftaufnahmevermögen jedoch
stark von einer bestimmten Belastungsrichtung abhängig. Darüber hinaus
weisen Kunststoffe in der Regel ein Bruchverhalten auf, dass sie
als Konstruktionswerkstoff in Bereichen ungeeignet macht, in denen
sich Personen aufhalten.
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Der
besondere Vorteil von Karosseriebauteilen aus Stahlwerkstoffen besteht
darin, dass der Stahlwerkstoff als solcher bereits eine hohe Festigkeit
und eine optimierte Verformbarkeit mit sich bringt, die es ermöglicht,
mit geringem Aufwand Bauteile herzustellen, die eine für den Karosseriebau
optimierte mechanisch technologische Eigenschaften besitzen. Trotz
der in jüngerer
Zeit erfolgten Entwicklung leichterer hochfester Stähle steht
diesen Vorteilen allerdings ein relativ hohes Gewicht der aus Stahl gefertigten
Bauelemente gegenüber.
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Optimiert
erfüllen
lassen sich die an eine Fahrzeugkarosserie gestellten Anforderungen
dadurch, dass Leichtmetallelemente mit Stahlelementen und Kunststoffelementen
kombiniert werden. Die Auswahl des für das jeweilige Bauelement
geeigneten Materials erfolgt dabei in Abhängigkeit von den im praktischen
Einsatz auf das betreffende Bauteil wirkenden Belastungen.
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In
diesem Zusammenhang ergibt sich allerdings das Problem, dass sich
die im jeweiligen Bauteil verwendeten Werkstoffe nur unter Schwierigkeiten
so miteinander verbinden lassen, dass einerseits die an die Festigkeit
der Verbindung gestellten Anforderungen erfüllt werden und andererseits
eine Verbindungsart gewählt
werden kann, die sich großtechnisch
auf einfache und kostengünstige
Weise umsetzen lässt.
So lassen sich beispielsweise aus einem Leichtmetallwerkstoff, wie
einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung, bestehende Karosseriebleche nicht
mit der Tragstruktur des jeweiligen Fahrzeugs verschweißen, wenn
diese aus einem Stahl gefertigt ist. Gleiches gilt selbstverständlich auch
für die
Ankopplung von Kunststoffelementen an eine aus Leichtmetall oder
Stahl gefertigte Struktur.
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Das
Problem der Anbindung der unterschiedlichen Werkstoffe macht es
schwierig, deren Vorzüge,
wie beispielsweise das geringe Gewicht des für die Außenhaut oder die sonstigen
Strukturen des jeweiligen Fahrzeugs eingesetzten Leichtmetalls einerseits
und die hohe Festigkeit von Stahl für die Herstellung der hochbelasteten
Karosserieteile andererseits, in Kombination miteinander zu nutzen.
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Es
ist versucht worden, den Anschluss von aus unterschiedlichen Werkstoffen
hergestellten Bauelementen aneinander durch Klebverbindungen herzustellen.
Diese Verbindungen sind den in der Praxis auftretenden Belastungen
jedoch häufig
nicht gewachsen oder müssen
konstruktiv und fertigungstechnisch aufwändig ausgeführt werden. Dies gilt beispielsweise
dann, wenn ein aus einem leichten Werkstoff gefertigtes Blechteil
mit einem aus einem festen Werkstoff erzeugten Profil verbunden
werden soll. Die im Bereich der Klebstelle auftretenden Spannungen
können
insbesondere nach längerem
Gebrauch zu einer Schwächung
der Klebverbindung führen.
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Ausgehend
von dem voranstehend erläuterten
Stand der Technik bestand die. Aufgabe der Erfindung darin, ein
Karosseriebauteil zu schaffen, das aus unterschiedlichen Werkstoffen
hergestellt sein kann und so die Eigenschaften der jeweiligen Werkstoffe
optimal in sich vereint. Darüber
hinaus sollte ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauelements
angegeben werden.
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In
Bezug auf ein Karosserieelement für eine Fahrzeugkarosserie,
insbesondere eine PKW-Fahrzeugkarosserie,
das aus mindestens zwei miteinander verbundenen Teilelementen gebildet
ist, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass
das eine Teilelement in eine in das zweite Teilelement eingeformte
Befestigungsnut gestellt und durch seitlich an den in der Befestigungsnut
angeordneten Randbereich des ersten Teilelements angedrücktes Material
des zweiten Teilelements form- und/oder kraftschlüssig in
der Befestigungsnut gehalten ist.
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Die
Erfindung basiert auf dem Gedanken, bei der Herstellung von Karosserieelementen
für Fahrzeuge
die einzelnen Teilstücke
dieses Bauteils so zusammenzufügen,
dass weder eine ergänzende Schweiß- noch
eine Klebverbindung erforderlich sind. Stattdessen sieht die Erfindung
vor, das aus der
EP
0 868 237 B1 bereits bekannte Verfahren, welches es ermöglicht,
unterschiedliche, nicht miteinander verschweißbare Werkstoffe auf einfache
Weise zu Profilen miteinander zu verbinden, nun auch für den Bereich
der Herstellung von Karosserieelementen zu nutzen. So lassen sich
durch die Anwendung des aus der
EP 0 868 237 B1 bekannten Verfahrens Teile
aus beliebigen Metallen fügen,
für die
andere Fügetechniken,
sei es aus Gründen
der Materialkombination, sei es aus anderen Gründen, nicht geeignet oder optimal
sind. Zu diesem Zweck sieht das aus der
EP 0 868 237 B1 bekannte
Verfahren für
die Erzeugung von Metallprofilen vor, die mindestens zwei Teile
des jeweiligen Metallprofils ausschließlich durch Umformung von Material
untereinander zu verbinden. Die betreffende Materialumformung führt dazu, dass
die Fügepartner
durch Klemmkräfte
und formschlüssig
ineinander greifendes Material der Fügepartner miteinander fest
verbunden sind. Die Herstellung der bekannten Metallprofile erfolgt
dabei in der Weise, dass zunächst
in einem der zu fügenden
Teile eine Nut eingeformt wird. Bei dieser Einformung findet eine
Gefügeveränderung
in der näheren
Umgebung der Nut statt. Dann wird in diese Nut ein anderes aus Flachmaterial
bestehendes Teil mit seiner Schmalseite eingesetzt und in der Nut
durch Verquetschen des der Nut benachbarten Materials in dem einen
Teil festgeklemmt. Dabei findet eine weitere Gefügeveränderung statt, so dass eine
ausschließlich kraft-
und formschlüssige
Verbindung zwischen den beiden aneinander anzuschließenden Teilen
hergestellt ist. Dies schließt
selbstverständlich
nicht aus, dass ergänzend
zu der form- und kraftschlüssigen Verbindung
eine Verklebung oder eine andere Verbindung zwischen den Fügepartnern
hergestellt wird.
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Dementsprechend
wird die oben genannte Aufgabe in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung von
Karosserieelementen der voranstehend erläuterten Art dadurch gelöst, dass
folgende Arbeitsschritte durchlaufen werden:
- a)
Vorformen des zweiten Teilelements,
- b) Einformen einer Befestigungsnut in das zweite Teilelement,
wobei
optional der Arbeitsschritt b) auch vor dem Arbeitschritt a) durchgeführt werden
kann, - c) Vorformen des ersten Teilelements
derart, das es mindestens einen streifenartig frei vorstehenden
Randabschnitt aufweist, dessen Verlauf an den Verlauf und die Form
der in das zweite Teilelement eingeformten Befestigungsnut angepasst ist,
- d) Einsetzen des Randabschnitts des ersten Teilelements in die
Befestigungsnut des zweiten Teilelements,
- e) Anpressen von seitlich an die Befestigungsnut angrenzendem
Material des zweiten Teilelements an den in der Befestigungsnut
stehenden Randabschnitt des ersten Teilelements, so dass die beiden
Teilelemente mindestens über
bestimmte Längenabschnitte
der Befestigungsnut kraft- und/oder formschlüssig unlösbar miteinander verbunden
sind.
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Die
Erfindung ist speziell darauf gerichtet, dass das erfindungsgemäße Karosserieelement
aus Teilelementen zusammengesetzt ist, die aus Werkstoffen bestehen,
die durch die konventionellen auf einem Stoffschluss basierenden
Verfahren nicht miteinander verbunden werden können. So lassen sich mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
beispielsweise Karosserieelemente herstellen, deren eines Teilelement
aus einem Stahlwerkstoff und dessen zweites Teilelement aus einem
Nichteisenmetall oder einem Nichteisenwerkstoff, wie beispielsweise
einem Leichtmetallwerkstoff, einer Keramik oder einem Kunststoff
bestehen. Ebenso ist es aber auch denkbar, das die Teilelemente
aus unterschiedlichen Stählen
bestehen, die sich beispielsweise aufgrund der schlechten Verschweißbarkeit
des einen Fügepartners
nicht in konventioneller Weise miteinander verbinden lassen.
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Mit
der Erfindung steht somit eine Möglichkeit
zur Verfügung,
Einzelkomponenten aus unterschiedlichen Werkstoffklassen oder artfremde
Werkstoffe so miteinander zu einem Karosserieelement zu kombinieren,
dass dessen Eigenschaften an den jeweiligen Einsatzzweck optimal
angepasst sind. So lassen sich in erfindungsgemäßer Weise die Bodengruppe,
die vertikal ausgerichteten Säulen
(A-, B-, C-, D-Säule)
oder das Dach eines PKW's
ausbilden. Ebenso ist es denkbar, die Kabinen von Schienfahrzeugen
oder vergleichbaren spurgebundenen Fahrzeugen in erfindungsgemäßer Weise
herzustellen.
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Insbesondere
bei den genannten Anwendungsbeispielen können die Vorzüge der Erfindung dazu
genutzt werden, solche Bereiche, die im praktischen Einsatz höhere Belastungen
aufnehmen müssen,
aus einem höher
festen Werkstoff herzustellen, während
andere Flächenabschnitte,
an deren optische Erscheinung und Formgebung beispielsweise besondere
Anforderungen gestellt werden, ohne dass sie besonderen Belastungen
ausgesetzt sind, aus einem besonders leichten, jedoch formstabilen Material
gefertigt werden können.
Die Auswahl der einzelnen Werkstoffe kann dabei ohne Rücksicht
auf das Problem einer stoffschlüssigen
Anbindung erfolgen. Das Spektrum der für die Herstellung von Karosserieelementen
möglichen
Werkstoffkombinationen ist dementsprechend bei erfindungsgemäßer Herstellweise
beträchtlich
erweitert.
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Die
Verbindung der einzelnen Teilelemente, aus denen ein erfindungsgemäßes Karosseriebauteil hergestellt
ist, kann dadurch bewerkstelligt werden, dass beim Arbeitsschritt
e) des erfindungsgemäßen Verfahrens
die für
das Anpressen des Materials des zweiten Teilelements an den Randabschnitt
des ersten Teilelements erforderlichen Kräfte mittels zweier längs der
Befestigungsnut bewegter Anpresswerkzeuge aufgebracht werden, von
denen jeweils eines auf einer der Seiten der Befestigungsnut und
mit geringem Abstand zu dieser geführt wird, während das zweite Teilelement
auf seiner von der Befestigungsnut abgewandten Unterseite mindestens
im jeweiligen Wirkbereich der Anpresswerkzeuge mittels einer Stützeinrichtung
abgestützt
wird.
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Als
Anpresswerkzeuge lassen sich Anpressrollen einsetzen, die beispielsweise
entlang der Nut gefahren werden, um beispielsweise eine durchgehende,
gleichförmige
Verbindungszone über
die gesamte Länge
oder über
Teilabschnitte der Länge
der Befestigungsnut zu erstellen. Alternativ können als Anpresswerkzeuge auch
Meißel
eingesetzt werden, mit denen der zur Befestigungsnut benachbarte Werkstoff
schlagend gegen das in der Befestigungsnut stehende Teil gedrückt wird.
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Die
Abstützung
des zweiten Teils kann auf fertigungstechnisch einfache Weise dadurch
erfolgen, dass als Stützeinrichtung
eine parallel zu den Anpresswerkzeugen geführte Stützrolle eingesetzt wird. Diese
Ausgestaltung erweist sich dann als besonders zweckmäßig, wenn
als Anpresswerkzeuge Anpressrollen eingesetzt werden.
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Um
auf einfache Weise eine parallele Bewegung der Stützeinrichtung
und der Anpresswerkzeuge zu erreichen, ist es zweckmäßig, die
Anpresswerkzeuge und die Stützeinrichtung
in einem gemeinsamen Gestell zu lagern. Dies ermöglicht es, mittels eines konstruktiv
einfachen Werkzeugs hochpräzise
Verbindungen in erfindungsgemäßer Weise herzustellen.
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Alternativ
zur Verwendung von Stützrollen kann
als Stützeinrichtung
beispielsweise auch eine Stützplatte
eingesetzt werden. Eine solche Platte kann insbesondere dann, wenn
als Anpresswerkzeuge Meißel
eingesetzt werden, die Anpresskräfte
besonders gut aufnehmen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer zwei Ausführungsbeispiele darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen jeweils schematisch:
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1 die
Bodengruppe eines PKW's
in einer perspektivischen Ansicht;
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2 ein
Werkzeug zum Verbinden von Teilelementen der in 1 dargestellten
Bodengruppe in seitlicher Ansicht;
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3 eine
andere Bodengruppe für
einen PKW in Draufsicht;
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4 die
Bodengruppe gemäß 3 in
einem Schnitt längs
der in 3 eingetragenen Schnittlinie A-A.
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Die
in 1 dargestellte Bodengruppe 1 ist aus
fünf Teilelementen
aufgebaut, von denen das erste Teilelement ein erster Außenschweller 2,
das zweite Teilelement ein mit seiner einen Längsseite an den Außenschweller 2 angeschlossenes
Flächenelement 3,
das dritte Teilelement ein an die der ersten Längsseite gegenüberliegende
Längsseite
des Flächenelements 3 an
dessen erste Längsseite
angeschlossenes Tunnelelement 4, das vierte Teilelement ein
weiteres, an die andere Längsseite
des Tunnelelements 4 angeschlossenes Flächenelement 5 und das
fünfte
Teilelement ein zweiter Außenschweller 6 ist,
der an die dem Tunnelelement 5 gegenüberliegende Längsseite
des zweiten Flächenelements 5 angeschlossen
ist.
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Die
Außenschweller 2, 6 sind
im praktischen Einsatz hohen dynamischen und statischen Belastungen
unterworfen. Ihre Festigkeit und Steifigkeit hat dementsprechend
wesentlichen Einfluss auf die Gesamtsteifigkeit der unter Verwendung
der Bodengruppe 1 hergestellten PKW-Karosserie. Daher sind die
Außenschweller 2, 6 jeweils
aus zwei im Querschnitt U-förmigen Kastenteilen 7, 8 gebildet,
die aus dem selben hochfesten, formstabilen und gut verschweißbaren Stahlwerkstoff
hergestellt sind. An die freien Schenkel der Kastenteile 7, 8 sind
jeweils frei nach außen
abstehende Stege 9, 10 angeformt. Nach dem Zusammensetzen
liegen die Stege 9, 10 der Kastenteile aufeinander,
so dass die Kastenteile 7, 8 dort miteinander
verschweißt
oder vernietet werden können.
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Die
Flächenelemente 3, 5,
die im Einbauzustand und im praktischen Einsatz jeweils nur relativ geringen
Belastungen ausgesetzt sind, können
aus einem hinsichtlich seines Gewichts optimierten Leichtmetallwerkstoff,
wie einem Aluminium- oder einem Magnesiumblech geformt sein. Ebenso
ist es denkbar, die Flächenelemente
aus einem ausreichend formstabilen Kunststoff herzustellen.
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Auch
das Tunnelelement 4 nimmt im praktischen Einsatz ebenfalls
hohe Kräfte
auf. Dementsprechend ist auch das Tunnelelement 4 aus einem hochfesten
Leichtbaustahlblech geformt, um bei einem geringen Eigengewicht
seine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten. Dabei kann der für das Tunnelelement 4 gewählte Stahlwerkstoff
ohne Rücksicht
auf seine Verschweißbarkeit
ausgewählt
werden.
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Die
aus Stahl bestehenden Außenschweller 2, 6 und
das ebenso aus Stahl bestehende Tunnelelement 4 sind mit
den jeweils nicht aus Stahl bestehenden Flächenelementen 3, 5 form-
und kraftschlüssig über jeweils
eine Befestigungsnut 11, 12, 13, 14 verbunden.
Die Art dieser Verbindung wird hier anhand der vergrößerten Ausschnittsdarstellung
in der 1 für
die Verbindung zwischen dem Flächenelement 5 und
dem Tunnelelement 4 in der Befestigungsnut 13 exemplarisch
erläutert.
Die Verbindungen zwischen dem Außenschweller 2 und
dem Flächenelement 3 in
der Befestigungsnut 11, zwischen dem Flächenelement 3 und
dem Tunnelelement 4 in der Befestigungsnut 12 und
zwischen dem Flächenelement 5 und
dem Außenschweller 6 in
der Befestigungsnut 14 sind in entsprechender Weise hergestellt.
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Bereits
bei der Vorfertigung des im Querschnitt U-förmigen Tunnelelements 4 sind
benachbart zum Längsrand
seiner freien Schenkel 4a in seine außen liegenden Oberflächen 4b die
Befestigungsnuten 12, 13 eingeformt worden, die
sich über die
gesamte Länge
des Tunnelelements 4 erstrecken. Die Breite der Befestigungsnuten 12, 13 entsprach
dabei der Dicke D des Randbereichs 5a des Flächenelements 3, 5,
der der jeweiligen Befestigungsnut 12, 13 zugeordnet
ist.
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Zum
Anbinden des Flächenelements
5 an das
Tunnelelement
4 ist dann das Flächenelement
5 mit
seinem der Befestigungsnut
13 zugeordneten Randbereich
5a in
die Befestigungsnut
13 gestellt worden. Anschließend ist
das beidseits seitlich der Befestigungsnut
13 vorhandene
Material des Schenkels
4a des Tunnelelements
4 eines
hier nicht dargestellten Werkzeugs
15 in der aus der
EP 0 868 237 B1 an
sich bekannten Weise gegen den in der Befestigungsnut
13 stehenden
Randabschnitt
5a des Flächenelements
5 gedrückt worden.
Die in Folge der Materialverdrängung
beidseits der Befestigungsnuten
13 entstandenen Rillen
15,
16 sind
in
1 zur Verdeutlichung in einer nicht realistischen, übergroßen Weise
dargestellt.
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Ein
Werkzeug 17, das für
das Zusammenfügen
der Außenschweller 2, 6 mit
dem ihnen jeweils zugeordneten Flächenelement 3 bzw. 5 geeignet
ist, ist in 2 dargestellt. Seine Funktion
wird hier anhand des Zusammenfügens
des Flächenelements 3 und
des Außenschwellers 2 exemplarisch
erläutert. Der
Anschluss des Flächenelements 5 an
den Außenschweller 6 erfolgt
in entsprechender Weise.
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Zur
Herstellung des Außenschwellers 6 werden
zunächst
die Kastenelemente 7, 8 aus einem Stahlblech vorgeformt.
Anschließend
wird in das im Einbauzustand dem Flächenelement 3 zugeordnete Kastenelement 8 die
sich über
die Länge
des Kastenelements 8 erstreckende Befestigungsnut 11 eingebracht,
deren Breite wiederum der Dicke des in die Befestigungsnut 11 einzustellenden
Randbereichs des Flächenelements 3 entspricht.
Da so vorbereitete Kastenelement 8 wird dann in eine hier
nicht dargestellte Halterung gesetzt und so gehalten, dass die Befestigungsnut 11 im
Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
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Das
Werkzeug 17 weist ein horizontal ausgerichtetes Gestell 18 auf,
das bei in der Halterung befindlichem Kastenelement 8 auf
dessen von Befestigungsnut 11 abgewandter Rückseite
positioniert ist. Das Gestell 18 trägt einen unteren Andrückarm 19, der
gelenkig an dem Gestell 18 gelagert ist. Der Andrückarm 19 ist
bogenförmig
ausgebildet und umgreift das Kastenelement 8 von seiner
Unterseite her kommend derart, dass eine am freien Ende des Andrückarms 19 gelagerte
Anpressrolle 20 mit ihrem Umfang nahe der Befestigungsnut 11 und
unterhalb von dieser auf der Außenseite
des Kastenelements 8 aufsitzt. Die Anpresskraft, mit der
die Anpressrolle 20 gegen das Kastenelement 8 gedrückt wird,
wird von einem hydraulischen Stellzylinder 21 erzeugt,
der einerseits mit dem Andrückarm 19 und
anderseits mit dem Gestell 18 jeweils gelenkig verbunden
ist. Die Drehachse der Anpressrolle 20 ist dabei derart schräg ausgerichtet,
dass durch den von der Anpressrolle 20 erzeugten Anpressdruck
das Stahlmaterial aus der Nachbarschaft in die Befestigungsnut 11 hinein
gepresst wird.
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Oberhalb
des Gelenks, an dem der Andrückarm 19 an
dem Gestell 18 gelagert ist, trägt das Gestell 18 einen
in Richtung der Rückseite
des Kastenelements 8 vorstehenden Halter 22, an
dessen freien Ende eine Stützrolle 23 drehbar
gelagert ist. Die Drehachse der Stützrolle 23 ist quer
zur Längserstreckung
der Befestigungsnut 11 ausgerichtet. Gleichzeitig sind
die Position und Länge
des Halters 22 so ausgelegt, dass die Stützrolle 23 in
Bearbeitungsstellung mittig zur Befestigungsnut 11 ausgerichtet
ist und beim Verpressen das Kastenprofil 8 auf dessen Rückseite
im Bereich der Befestigungsnut 11 abstützt.
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An
seinem freien Ende trägt
das Gestell 18 schließlich
einen oberen Andrückarm 24,
der entsprechend dem unteren Andrückarm 19 gebogen ausgebildet
ist und das Kastenteil 8 von oben derart umgreift, dass
eine an seinem freien Ende getragene Anpressrolle 25 mit
ihrem Umfang nahe der Befestigungsnut 11 und oberhalb von
dieser auf der Außenseite
des Kastenelements 8 aufsitzt. Die Anpresskraft, mit der
die Anpressrolle 25 gegen das Kastenelement 8 gedrückt wird,
wird in diesem Fall von einem hydraulischen Stellzylinder 26 erzeugt,
der wie der Stellzylinder 21 einerseits mit dem Andrückarm 24 und
anderseits mit dem Gestell 18 jeweils gelenkig verbunden
ist. Die Drehachse der Anpressrolle 25 ist dabei wiederum
so schräg
ausgerichtet, dass durch den von der Anpressrolle 25 ausgeübten Anpressdruck
das an die Befestigungsnut 11 angrenzende Stahlmaterial
des Kastenelements 8 in die Befestigungsnut 11 hinein
gepresst wird.
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Zum
Einpressen des in die Befestigungsnut 11 eingestellten
Randbereichs des Flächenelements 3 wird
das Gestell 18 bei vollständig in eine Ruhestellung ausgeschwenkten
Andrückarmen 19, 24 mittels eines
Stellantriebs 27 in Höhen-,
Längs-
und Querrichtung so ausgerichtet, dass die Stützrolle 23 mittig zur
Befestigungsnut 11 ausgerichtet an der Rückseite
des Kastenteils 8 anliegt. Anschließend werden die Andrückarme 19, 24 in
ihre Betriebsstellung geschwenkt, in der die Anpressrollen 20, 25 auf
der zur Befestigungsnut 11 benachbarten Oberfläche des Kastenteils 8 sitzen.
In dieser Stellung werden über die
Anpressrollen 20, 25 so hohe Presskräfte ausgeübt, dass
das Stahlmaterial aus der Nachbarschaft der Befestigungsnut 11 in
Richtung der Befestigungsnut 11 verdrängt wird. Durch das in die
Befestigungsnut 11 gedrängte
Stahlmaterial wird der in der Befestigungsnut 11 stehende
Randbereich des Flächenelements 3 dort
form- und kraftschlüssig
gehalten. Indem das Gestell 18 und mit ihm die Antriebsrollen 20, 25 mittels
des Stellantriebs 27 entlang der Befestigungsnut 11 geführt werden,
wird so eine feste, unlösbare
Verbindung zwischen dem Kastenelement 8 und dem Flächenelement 3 erzeugt.
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Nach
Fertigstellung des Anpressvorgangs werden die Andrückarme 19, 24 wieder
in ihre Ruhestellung aufgeschwenkt und das Gestell 18 in
seine Ausgangsposition gefahren. Anschließend wird das andere Kastenteil 7 auf
das Kastenteil 8 aufgesetzt und mit ihm zum fertigen Außenschweller 2 verschweißt.
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In
den 3 und 4 ist beispielhaft dargestellt,
dass sich in erfindungsgemäßer Weise
nicht nur Elemente mit parallelen Kantenverläufen verbinden lassen, sondern
dass auch nicht lineare Verläufe möglich sind.
So weist die in den 3 und 4 ausschnittsweise
dargestellte Bodengruppe 31 ein Tunnelelement 32 auf,
das sich ausgehend von einem engen Querschnitt an seiner einen Stirnseite
zu einem größeren Querschnitt
an seiner anderen Stirnseite erweitert. Dementsprechend verläuft die
dem Tunnelelement 32 zugeordnete Längskante 33a des an
das Tunnelelement 32 angeschlossenen Flächenelements 33 schräg zu seiner
gegenüberliegenden anderen
Längskante 34,
die mit einem Außenschweller 35 verbunden
ist. Gleichzeitig ist das Flächenelement 33 dachartig
gewinkelt mit quer zur Längserstreckung
des Außenschwellers 35 und
des Tunnelelements 32 ausgerichteter Firstlinie ausgebildet,
so dass die in den Außenschweller 35 und
das Tunnelelemente 32 jeweils eingeformten Befestigungsnuten 36,
in denen die Randbereiche des Flächenelements 33 in
erfindungsgemäßer Weise
form- und kraftschlüssig
gehalten sind, einen ebenfalls dachförmigen Verlauf aufweisen (4).
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- 1
- Bodengruppe
- 2,
3, 4, 5, 6
- Teilelemente
der Bodengruppe (Außenschweller
-
- 2,
Flächenelement 3,
Tunnelelement 4, zweites
-
- Flächenelement 5,
zweiter Außenschweller 6)
- 4a
- freie
Schenkel 4a des Tunnelelements 4
- 4b
- außen liegende
Oberfläche
des freien Schenkels
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-
4a
- 5a
- Randbereich
des Flächenelements 5
- 7,
8
- Kastenteile 7, 8 des
Außenschwellers 2
- 9,
10
- Stege
der Kastenteile 7, 8
- 11,
12, 13, 14
- Befestigungsnuten
- 15,
16
- Rillen
- 17
- Werkzeug
- 18
- Gestell
- 19,
24
- Andrückarme
- 20,
25
- Anpressrollen
- 21,
26
- Stellzylinder
- 22
- Halter
- 23
- Stützrolle
- 27
- Stellantrieb
- 31
- Bodengruppe
- 32
- Tunnelelement
- 33a
- Längskante
des Flächenelements 33
- 33
- Flächenelement
- 34
- andere
Längskante
des Flächenelements 33
- 35
- Außenschweller