DE102006016831A1

DE102006016831A1 - Mehrlagen-Tiefziehmetallbauteil

Info

Publication number: DE102006016831A1
Application number: DE200610016831
Authority: DE
Inventors: Klaus Sperling; Cornel Labuwy
Original assignee: Johnson Controls GmbH
Current assignee: Johnson Controls GmbH
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metallbauteil für den Innenbereich eines Kraftfahrzeuges, das aus mehreren aufeinanderliegenden Blechen durch Tiefziehen gefertigt ist, wobei sich die Bleche nur teilweise überdecken. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteiles sowie die Verwendung des Bauteiles als Teil eines Kraftfahrzeugsitzes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metallbauteil für den Innenbereich eines Kraftfahrzeuges, das aus mehreren aufeinanderliegenden Blechen durch Tiefziehen gefertigt ist. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteiles sowie die Verwendung des Bauteiles als Teil eines Kraftfahrzeugsitzes.
Die gattungsgemäßen Metallbauteile sind aus dem Stand der Technik beispielsweise der DE 44 27 472 A1 bekannt. In dieser Offenlegungsschrift ist ein Verfahren zum Verbinden zumindest zweier aufeinanderliegender Bleche durch gemeinsames Umformen, insbesondere Tiefziehen bekannt.
Dieser Stand der Technik kann jedoch nicht den Nachteil überkommen, dass beim Tiefziehen unterschiedliche Wandstärken des Materiales auftreten, sodass in bestimmten Bereichen des Bauteils eine nicht notwendige dickere Materialstärke und in anderen Bereichen eine die Festigkeit des Bauteils im Crash gefährdende zu dünne Materialstärke auftritt.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Metallbauteil für den Innenbereich eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem Metallbauteil für den Innenbereich eines Kraftfahrzeuges, das aus mehreren aufeinanderliegenden Blechen durch Tiefziehen gefertigt ist, wobei sich die Bleche nur teilweise überdecken.
Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass das erfindungsgemäße Bauteil bei einem geringeren Materialeinsatz eine zumindest gleich hohe oder höhere Festigkeit aufweist, als Metallbauteile gemäß dem Stand der Technik. Das erfindungsgemäße Bauteil ist einfach und kostengünstig herzustellen.
Erfindungsgemäß besteht das Metallbauteil auf zwei übereinanderliegenden durch Tiefziehen gefertigten Blechen. Diese Bleche überdecken einander jedoch nicht vollflächig sondern nur teilweise.
Vorzugsweise stellt ein Blech die Grundstruktur dar, die lokal gezielt durch das zweite Blech ergänzt wird. Vorzugsweise wird das zweite Blech lokal derart angeordnet, dass das gesamte Bauteil die Festigkeitsanforderung insbesondere in einem Crashfall erfüllt. Insbesondere wird das erste Blech durch das zweite Blech derart verstärkt, dass das Bauteil zusätzliche Energie an rissgefährdeten Stellen absorbieren kann. Dies gilt sowohl für den Belastungsfall, beispielsweise unter Crashbedingungen, als auch für die Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils.
Vorzugsweise weisen die Bleche unterschiedliche Wandstärken auf und/oder sind aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Metallbauteils erlaubt es, dieses Metallbauteil gezielt durch besonders große Wandstärken und/oder durch besonders feste Materialien zu verstärken, was wiederum dessen Crashfestigkeit und/oder die Stabilität bei der Herstellung verbessert.
Vorzugsweise sind die Bleche form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Der Formschluss kann durch Hinterschneidungen oder dergleichen erfolgen. Der Stoffschluss lässt sich durch Kleben oder Schweißen, insbesondere Laserschweißen, erzielen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Metallbauteil im Innenbereich eines Kraftfahrzeuges, das zumindest teilweise aus mehreren aufeinanderliegenden sich überdeckenden Blechen durch Tiefziehen gefertigt ist, wobei die Bleche unterschiedliche Wandstärken aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.
Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass das erfindungsgemäße Bauteil, sowohl bei der Herstellung als auch bei der späteren Verwendung, eine höhere Festigkeit bei einem geringeren Gewicht aufweist. Beim Tiefziehen treten bei dem erfindungsgemäßen Metallbauteil weniger Risse auf als bei Bauteilen gemäß dem Stand der Technik.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Metallbauteil für den Innenbereich eines Kraftfahrzeuges, das zumindest teilweise aus mehreren aufeinanderliegenden Blechen durch Tiefziehen gefertigt ist, wobei die Bleche stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Das erfindungsgemäße Metallbauteil weist eine höhere Festigkeit und bessere Herstellungseigenschaften auf als Metallbauteile gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere das Tiefziehensverhalten kann durch den Stoffschluss der beiden Bleche miteinander verändert werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauteile, bei dem die Bleche gemeinsam tiefgezogen werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauteile, bei dem eins der Bleche vorgeformt und dann mit dem anderen Blech beim Tiefziehen verbunden wird, wobei das andere Blech beim Tiefziehen verformt wird.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauteile, bei dem die Bleche stoffschlüssig miteinander werden. Dieser Stoffschluss kann durch Schweißen oder durch Kleben erfolgen.
Vorzugsweise wird der Klebstoff zwischen den Blechen angeordnet.
Besonders bevorzugt befindet sich der Klebstoff in Kapseln, die beim Tiefziehen platzen und dadurch den Klebstoff freigeben. Durch diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zum einen der exakte Ort, an dem der Klebstoff freigesetzt wird, festgelegt werden. Des weiteren kann durch diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zeitpunkt der Freisetzung des Klebstoffs eingestellt werden.
Durch das Verkleben der Bleche miteinander wird die Relativbewegung der Bleche zueinander und/oder deren weitere Verformung zumindest erschwert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Tiefziehen der Bleche durch Ziehbremsen und/oder Niederhalter gezielt gesteuert. Dadurch kann der Materialfluss zumindest eines der beiden Bleche gezielt verändert und damit die Dicke des Materials an bestimmten Stellen eingestellt werden.
Das erfindungsgemäße Bauteil eignet sich generell für den Innenbereich von Kraftfahrzeugen. Besonders bevorzugt findet es jedoch Verwendung als Teil eines Kraftfahrzeugsitzes.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Verwendung der erfindungsgemäßen Bauteile bzw. der nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteile als Kraftfahrzeugsitzteil. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kraftfahrzeugsitzteil um das Seitenteil eines Kraftfahrzeugsitzes.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der 1 bis 7 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. Die Erläuterungen gelten für alle Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen.
1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Metallbauteils.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Metallbauteils.
3 zeigt das erfindungsgemäße Metallbauteil gemäß 2, das jedoch mit einem anderen Verfahren hergestellt worden ist.
4 zeigt ein Werkzeug, mit dem das erfindungsgemäße Metallbauteil herstellbar bzw. das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
5 zeigt eine Ziehbremse.
6 zeigt den in 5 gekennzeichneten Schnitt A-A.
7 zeigt den erfindungsgemäßen Tiefziehprozess.
1 zeigt zwei Coils 4, 5 von denen die Metallbänder 2, 3 abgerollt werden. Die Metallbänder können aus demselben oder unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und dieselbe oder eine unterschiedliche Materialstärke aufweisen. Die beiden Bleche 2, 3 werden einem Presswerkzeug 6 zugeführt, das aus einem Stempel 6' und einer Matrize 6'' besteht. In diesem Presswerkzeug werden die beiden Bleche gleichzeitig tiefgezogen, in dem der Stempel 6' und die Matrize 6'' gegeneinander bewegt werden. Das daraus resultierende tiefgezogene Bauteil 1 ist im rechten Teil der 1 dargestellt. Wie deutlich zu erkennen ist, sind beide Bleche tiefgezogen worden. Die so tiefgezogenen Bleche können entweder durch einen Formschluss bzw. eine Bördelung oder mittels des sogenannten Durchsetzfügens oder auch Clinchen miteinander verbunden werden. Des weiteren kann der Verbund zwischen den beiden Blechen durch einen Stoffschluss beispielsweise durch Kleben oder Schweißen insbesondere Laserschweißen erfolgen.
In 2 ist im wesentlichen das Verfahren bzw. das Bauteil gemäß 1 dargestellt, wobei in dem vorliegenden Fall das Blech 3, das Blech 2 innerhalb des Presswerkzeuges nur teilweise überdeckt. Dementsprechend ist auch bei dem resultierenden Bauteil 1 das Blech 2 nur teilweise von dem Blech 3 abgedeckt. Die Abdeckung wird insbesondere so gewählt, dass entweder beim Tiefziehvorgang ein Reißen eines der Bleche vermieden wird und/oder das bei dem resultierenden Bauteil die im späteren Einsatz höchst belasteten Teile des Bleches 2 durch das Blech 3 verstärkt werden. Bezüglich eines stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbundes der beiden Bleche miteinander wird auf die Ausführung gemäß 1 verwiesen.
3 zeigt das Bauteil gemäß 2, das in dem vorliegenden Fall jedoch mittels eines unterschiedlichen Verfahrens hergestellt wird. In dem vorliegenden Fall wird ein vorgeformtes Blech 3' in das Presswerkzeug 6 eingelegt und sodann erfolgt das Tiefziehen des Bleches 2. Bezüglich eines stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbundes der beiden Bleche miteinander wird auf die Ausführung gemäß 1 verwiesen.
4 zeigt ein Presswerkzeug 6 mit einer Tiefziehmulde 9. Der Fachmann erkennt, dass es sich bei dem Werkzeug jedoch auch um den Stempel handeln kann. Um die Tiefziehmulde 9 herum sind Ziehbremsen 7 angeordnet, mit denen der Materialfluss beim Tiefziehen gezielt beeinflusst werden kann.
Eine derartige Ziehbremse 7 ist in 5 detailliert dargestellt. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Körper mit einer ovalen Struktur, der im Querschnitt wie 6 entnommen werden kann, halbkreisförmig ist. Die Ziehbremse 7 ist mit der Schraube 10 an dem Werkzeug 6 befestigt.
7 zeigt den Vorgang des Tiefziehens. Die Bleche 2, 3 werden zunächst zwischen der Matrize 6'' und dem Niederhalter 8 fixiert, wobei die Fixierung mittels der Ziehbremse 7 und einer in dem Niederhalter 8 angeordneten Einbuchtung 12 erfolgt. Sodann fährt der Stempel 6' in die Matrize 6'' und verformt die beiden Bleche 2, 3 wie durch den Pfeil 11 dargestellt. Pfeil 11 symbolisiert den Materialfluss der Bleche 2, 3. Die Ziehbremse 7 verhindert dabei, dass das Material aus dem Randbereich in die Matrize 6'' nachfließt. Dadurch können gezielt die Wandstärken der Bleche 2, 3 des tiefgezogenen Bauteils 1 beeinflusst werden. Der Fachmann erkennt, dass diese Ausführungen auch für den Fall gelten, dass sich die beiden Bleche 2, 3 nicht vollständig überdecken oder dass ein Blech 2, 3 bereits vorgeformt ist. In diesem Fall wird der Materialfluss des einen tiefzuziehenden Bleches durch die Ziehbremsen beeinflusst.

1: Bauteil
2, 3: Blech
3': vorgeformtes Blech
4, 5: Coil
6: Presswerkzeug
6': Stempel
6'': Matrize
7: Ziehbremse
8: Niederhalter
9: Tiefziehmulde
10: Schraube
11: Materialfluss
12: Einbuchtung

Claims

Metallbauteil (1) für den Innenbereich eines Kraftfahrzeuges, das aus mehreren aufeinanderliegenden Blechen (2, 3) durch Tiefziehen gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bleche (2, 3) nur teilweise überdecken.
Metallbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (2, 3) unterschiedliche Wandstärken aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.
Metallbauteil (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Metallbauteil (1) für den Innenbereich eines Kraftfahrzeuges, das zumindest teilweise aus mehreren aufeinanderliegenden sich überdeckenden Blechen (2, 3) durch Tiefziehen gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (2, 3) unterschiedliche Wandstärken aufweisen und/oder aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.
Metallbauteil (1) für den Innenbereich eines Kraftfahrzeuges, das zumindest teilweise aus mehreren aufeinanderliegenden sich überdeckenden Blechen (2, 3) durch Tiefziehen gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (2, 3) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (2, 3) gemeinsam tiefgezogen werden.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blech (2, 3) vorgeformt und dann mit dem anderen Blech (2, 3) beim Tiefziehen verbunden wird.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1–4 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche stoffschlüssig miteinander werden.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1–5 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff zwischen den Blechen (2, 3) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff in Kapseln vorliegt, die beim Tiefziehen platzen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (2, 3) miteinander verkleben und dadurch eine Relativbewegung der Bleche (2, 3) zueinander und/oder eine weitere Verformung zumindest erschwert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1–5 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefziehen der Bleche (2, 3) durch Ziehbremsen (7) und/oder Niederhalter (8) gesteuert wird.
Verwendung des Bauteils nach einem der voranstehenden Ansprüche oder hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche als Teil eines Kraftfahrzeugsitzes.
Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es das Seitenteil, Kopfblech, Quertraverse und/oder die Sitzwanne eines Kraftfahrzeugsitzes ist.