DE10108171A1

DE10108171A1 - Verfahren zur Herstellung einer Abstützung

Info

Publication number: DE10108171A1
Application number: DE2001108171
Authority: DE
Inventors: Klaus Sammer; Horst Kremer; Ernst Kornreif; Michael Hoogen
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-08-29

Abstract

Bei einem neuen Verfahren zur Herstellung einer Abstützung (1) für eine Feder- und/oder Dämpferanordnung eines Fahrzeugs wird in einem ersten Schritt ein Grundkörper (6) der Abstützung (1) mit einheitlicher Blechstärke (d¶1¶) und/oder einheitlichen Materialeigenschaften geformt. In einem zweiten Schritt wird in den Befestigungsbereich (2) der Abstützung (1) eine vorgefertigte Verstärkung (7) eingebracht, bevorzugt durch ein Klebeverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Abstützung für eine Feder- und/oder Dämpferanordnung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Bekannte Abstützungen sind aus einem Blechwerkstoff mit einheitlicher Blechdicke gefertigt, wobei sich die Blechdicke nach der größten mechanischen Beanspru chung der gesamten Abstützung bemisst. Durch diese Auslegung ergibt sich ein vergleichsweise hohes Bauteilgewicht, da die Abstützung durchgehend die maximal erforderliche Blechdicke aufweist.

Ferner ist es bekannt, lokal verstärkte Blechplatinen zur Herstellung von Abstützun gen für Feder- und/oder Dämpferanordnungen zu verwenden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um sogenannte "tailored blanks", bei denen Bleche mit unter schiedlichen Blechdicken durch Laserschweißen zu einer Platine zusammengefügt sind. Nachteilig ist hier die durch das Laserschweißen verursachte Gefügeverände rung, die die Prozesssicherheit bei der nachfolgenden Umformung beeinträchtigt. Daneben sind auch Platinen mit aufgeklebten Verstärkungen bekannt. Hier besteht jedoch bei der Umformung die Gefahr einer Relativbewegung zwischen Grundpla tine und Verstärkung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abstützung für eine Feder- und/oder Dämpferan ordnung eines Fahrzeugs bereitzustellen, die bei hoher Steifigkeit und Festigkeit ein geringes Bauteilgewicht hat und einfach hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Kerngedanke ist es hierbei, den Grundkörper der Abstützung einerseits und die Verstärkung andererseits separat zu fertigen und nachfolgend miteinander zu verbinden. Das erfindungsgemäße Herstellverfahren ist prozesstechnisch einfach zu beherrschen und zeichnet sich durch eine geringe Ausschussquote aus. Durch die Beschrän kung der Verstärkung ausschließlich auf denjenigen Bereich, in dem höhere Belas tungen auftreten, wird der Materialeinsatz optimiert. Außerdem ist es möglich, für den in der Regel vergleichsweise kompliziert geformten Grundkörper einen Werk stoff mit entsprechend guten Umformeigenschaften einzusetzen. Die Verstärkung hingegen kann geometrisch einfach gestaltet sein, so dass für den Werkstoff der Verstärkung die Umformbarkeit eine nur untergeordnete Bedeutung hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Abstützung für eine Feder- und/oder Dämpferanordnung mit einer Verstärkung, die zusätzlich in ihrer Posi tion vor dem Einbringen in die Abstützung dargestellt ist,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Bereichs X in Fig. 2.

Eine Abstützung 1 für eine nicht dargestellte Feder- und/oder Dämpferanordnung setzt sich aus einem Grundkörper 6 sowie einer Verstärkung 7 zusammen. Der Grundkörper 6, der die geometrische Form der Abstützung 1 bestimmt, wird bevor zugt durch Tiefziehen aus einem Blechmaterial hergestellt. Der einstückige Grund körper 6 besteht aus einem domförmigen Abschnitt 2 zur Befestigung einer nicht dargestellten Feder- und/oder Dämpferanordnung sowie aus einem Fußbereich 3 zur Anbindung der Abstützung 1 an die Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges. Der Abschnitt 2 weist oberseitig eine Öffnung 9 auf. Im Ringsabschnitt 4 um die Öffnung 9 sind Bohrungen 5 zur Befestigung der Feder- und/oder Dämpferanord nung vorgesehen.

In den domförmigen Abschnitt 2 der Abstützung 1 wird die als separates Bauteil ausgebildete Verstärkung 7 eingesetzt, die in Fig. 1 zusätzlich in einer Position außerhalb der Abstützung 1 dargestellt ist. Die schalenförmige Verstärkung 7 weist eine Öffnung 9 sowie Befestigungsbohrungen 5 auf, die im zusammengesetzten Zustand mit den entsprechenden Durchbrüchen im Abschnitt 2 fluchten.

Der Grundkörper 6 wird aus einem ebenen Blechmaterial mit einer konstanten Blechdicke d₁ durch Tiefziehen in die dargestellte dreidimensionale Form gebracht. Die Verstärkung 7 mit einer Materialstärke d₂ wird in einem getrennten Werkzeug geformt und bevorzugt durch Verklebung mit dem Grundkörper 6 verbunden.

An der dem Grundkörper 6 zugewandeten Innenseite der Verstärkung 7 sind meh rere am Umfang verteilte noppenartige Erhebungen 8 vorgesehen. Nach dem Auf trag des Klebers 10 auf den Grundkörper 6 und/oder die Verstärkung 7 werden die beiden Komponenten 6 und 7 unter Verdrängung des Klebers 10 zusammenge presst, bis die Erhebungen 8 an der Innenseite des Grundkörpers 6 anliegen. Auf diese Weise ist die Einhaltung eines definierten und gleichmäßigen Klebespaltes s sichergestellt. Der Klebespalt s beträgt beispielsweise 0,3 mm. Als Kleber können beispielsweise Festigkeitskleber auf Epoxi-Basis verwendet werden, wie z. B. die Materialien Versilok 253/254 der Fa. Lord, DP 72-1016 und M83 der Fa. Sika-Tivoli, Betamate 1496 der Fa. Gurit Essex etc. Selbstverständlich können die Erhebungen 8 auch auf dem Grundkörper 6 angeordnet sein.

Die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen Grundkörper 6 und Verstär kung 7 wird dauerhaft alleine durch die Verklebung erzeugt. Zur Fixierung der Ver bindung während des Klebevorgangs und während der Aushärtung des Klebers 10 erfolgt jedoch eine zusätzliche Verbindung, beispielsweise durch ein Durchsetzfü geverfahren wie Clinchen oder Toxen, durch ein Nietverfahren, durch Verschrau bung, durch Punktschweißen (nur bei Stahlwerkstoffen) etc. Für die zusätzliche Verbindung können in vorteilhafter Weise die Auflagebereiche der Erhebungen 8 gewählt werden.

Selbstverständlich kann die Verbindung zwischen dem Grundkörper 6 und der Ver stärkung 7 auch ohne Verklebung durch ein anderes Verbindungsverfahren herge stellt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Wandstärke der Abstützung 1 insgesamt beträchtlich reduziert werden. Da im etwa vertikal verlaufenden Bereich 11 der Abstützung 1 eine nur vergleichsweise niedrige Beanspruchung (überwie gend Zug-/Druckbeanspruchung) vorliegt, kann durch eine entsprechende Dimensi onierung des Grundkörpers 6 eine nennenswerte Gewichtsersparnis erzielt werden. Der hohen Beanspruchung (überwiegend Biegebeanspruchung) des Abschnitts 2 hingegen wird durch die zusätzliche Verstärkung 7 Rechnung getragen, die be schränkt auf den Befestigungsbereich für die Feder- und/oder Dämpferanordnung die notwendige Festigkeit und Steifigkeit sicherstellt.

Grundkörper 6 und Verstärkung 7 können jeweils aus Stahl bestehen. In diesem Fall ist es möglich, beide Komponenten durch Tiefziehen in benachbart angeord neten Werkzeugen herzustellen und die beiden Komponenten 6 und 7 unmittelbar ohne Reinigungsvorgang zur Bildung der Abstützung 1 zusammenzuführen. Alter nativ kann eine der Komponenten oder können auch beide Komponenten aus einem Leichtmetall wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung bestehen. Für die sen Fall ist in der Regel wegen des für die Umformung erforderlichen höheren Be ölungsgrades vor der Verklebung von Grundkörper 6 und Verstärkung 7 ein Reini gungsvorgang notwendig.

Mögliche Stahlwerkstoffe für den Grundkörper 6 sind zum Beispiel DC04, H180B, H₂₂0B, H₂₆0B, H300X etc. (nach DIN V 17006-100). Auch Aluminiumlegierungen, wie zum Beispiel EN AW-5182, EN AW-5018, EN AW-5454, EN AW-5754, EN AW- 6016, EN AW-6181 etc. eignen sich für die Herstellung des Grundkörpers 6. Die Wandstärke d1 eines Grundkörpers 6 aus Aluminium beträgt beispielsweise 1,5 mm bis 2 mm, während bei einer einteiligen Ausführung der Abstützung 1 eine Wandstärke von durchgehend 4 mm erforderlich wäre. Hieraus ergibt sich ein beträchtliches Potential für Gewichtseinsparungen. Der Werkstoff des Grundkörpers 6 kann so gewählt werden, dass er sich durch gute Umformungseigenschaften auszeichnet. Durch den gut umformbaren Werkstoff des Grundkörpers 6 werden der Verschleiß des Tiefziehwerkzeuges und die Wärmeentwicklung während des Umformvorgangs reduziert.

Die Verstärkung 7 besteht beispielsweise aus hochfestem austenitischem Stahl oder aus höchstfesten Stahl, wie zum Beispiel TRIP 700 der Fa. Thyssen Krupp oder H270X, H300X, H340X etc. Wegen der einfachen Geometrie der Verstärkung 7 werden an den Werkstoff nur geringe Umformeigenschaften gestellt. Die Auswahl des Werkstoffes kann somit hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt der mechanischen Belastbarkeit erfolgen. Die Wandstärke d₂ beträgt beispielsweise 2 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die bedarfsgerechte Kombination un terschiedlicher Werkstoffe und Materialstärken zu einem Verbundbauteil mit redu ziertem Gewicht und optimierten Festigkeitseigenschaften. Durch die separate Her stellung der Verstärkung 7 und deren nachträgliches Einbringen in den vorgefertig ten Grundkörper 6 ist der Herstellprozess leicht beherrschbar. Die großflächige Ver klebung der beiden Komponenten 6 und 7 erhöht die Belastbarkeit der Abstützung 1. Eine Beeinträchtigung der Festigkeit im Verbindungsbereich, wie sie beispiels weise bei einem Schweißverfahren auftritt, ist nicht gegeben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Abstützung für eine Feder- und/oder Dämpferanordnung eines Fahrzeugs, die im Befestigungsbereich der Feder- und/oder Dämpferanordnung eine lokale Verstärkung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein Grundkörper (6) der Abstützung (1) aus einem Blechmaterial mit einheitlicher Blechstärke (d₁) und/oder einheitlichen Materialeigenschaften geformt wird und in einem zweiten Schritt eine vorgefertigte Verstärkung (7) in den Befestigungsbe reich (2) der Abstützung (1) eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (7) mit dem Grundkörper (6) durch ein Klebeverfahren verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Grundkörper (6) zugewandten Seite der Verstärkung (7) wenigstens eine Erhebung (8) zur Einhaltung eines definierten Klebespaltes (s) zwischen dem Grundkörper (6) und der Verstärkung (7) vorgesehen ist.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (7) mit dem Grundkörper (6) durch separate Verbindungselemente verbunden wird.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (7) mit dem Grundkörper (6) durch ein Durchsetzfügeverfahren verbunden wird.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (7) mit dem Grundkörper (6) durch ein Schweißverfahren verbunden wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) und/oder die Verstär kung (7) vor der Verbindung gereinigt wird bzw. werden.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (7) schalenförmig ausgebil det ist und zumindest den Abschnitt (2) des Befestigungsbereichs überdeckt, der etwa horizontal verläuft.