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Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Türaufbau, insbesondere zur Verwendung
in einem Kraftfahrzeug, welcher im Wesentlichen aus Tailored Blanks
gefertigt wurde. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Türaufbaus.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Verwendung von sogenannten Tailored Blanks ist im Fahrzeugbau inzwischen
weit verbreitet. Dabei werden insbesondere im Hinblick auf Materialeinsparungen
beim Bau einzelner Komponenten für
das Kraftfahrzeug Bleche bereitgestellt, deren Dicke und/oder Materialeigenschaften
vorzugsweise bereits ab Werk genau auf die zukünftigen auf das Blech angewendeten
Umformschritte und/oder Belastungszustände angepasst ist.
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Derartige
Tailored Blanks können
in einer Vielzahl von Verfahren hergestellt werden, so beispielsweise
durch Umklappen einzelner Bereiche einer Blechplatine, um in den Überlappungsbereichen einen
mehrschichtigen Aufbau der Rohplatine herzustellen, oder durch Aufsetzen
einzelner oder mehrerer Blechzuschnitte auf hierfür vorgesehene
Bereiche der Rohplatine oder aber durch ein seitliches Anlegen und
anschließendes
Verbinden mehrerer Blechplatinen unterschiedlicher Dicke und/oder
Materialeigenschaften. Dabei kann die Verbindung der einzelnen Blechplatinen
miteinander durch Verkleben oder Verschweißen erfolgen. Beim aneinander
Anlegen und anschließenden
Zusammenfügen
mehrerer Blechzuschnitte hat sich dabei in den letzten Jahren das
Laserschweißen
als das üblicherweise
verwendete Fügeverfahren
durchgesetzt.
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Tailored
Blanks haben sich insbesondere bei der Herstellung von Fahrzeuguntergruppen
und -türen
durchgesetzt, die beide zur Herstellung des Bauteils einem oder
mehreren Umformschritten, typischerweise mittels Tiefziehens, unterworfen
werden. Dabei hat es sich durchgesetzt, diejenigen Bereiche der
Blechplatine, die einer größeren lokalen
Umformung unterworfen werden, durch Bereitstellung einer hierfür ausreichenden
Blechdicke und/oder Bereitstellen einer hierfür besonders geeigneten Materialeigenschaft
anzupassen, wobei gleichzeitig Bereiche, die geringeren Verformungen
unterworfen sind, derartige erhöhte
Blechdicken und/oder verbesserte Materialeigenschaften nicht aufweisen
müssen.
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Gleiches
gilt für
Bereiche der Bauteile, die während
ihres Einsatzes höheren
Belastungen unterworfen sind als andere Bereiche des Bauteils. Bei Kraftfahrzeugtüren sind
derartige Bereiche üblicherweise
diejenigen Teile der Tür, über die
die Anbindung an die Karosserie des Kraftfahrzeugs erfolgt. Darüber hinaus
ist es im Bereich von Vordertüren
von Kraftfahrzeugen notwendig, im Türaufbau eine ausreichende Festigkeit
zur Verfügung
zu stellen, so dass beim Anbau eines Außenspiegels auftretende Vibrationen
beim Fahren mit hohen Geschwindigkeiten oder über unebene Fahrbahnen weder
zu einer Verzerrung des im Außenspiegel
dargestellten Sichtfeldes noch zu einer Beschädigung oder einem Verstellen
des Spiegels noch zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung
führen.
Dieser letztgenannte Bereich wird beim Kraftfahrzeugbau üblicherweise als
sogenanntes "Spiegeldreieck" bezeichnet, bei dem
ein oder mehrere Anbindungspunkte des Außenspiegels an der Tür im Bereich
eines vorderen Zwickels am Fensterrahmen vorgesehen sind.
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Schließlich muss
ein Türaufbau überlicherweise
im Bereich der Türbrüstung, die üblicherweise den
unteren Abschluss des von der Fensterscheibe abgedeckten Bereichs
der Tür
definiert, eine erhöhte Festigkeit
aufweisen, um zum einen eine ausreichende Sicherheit des Türaufbaus
auch im Falle eines Seitenaufpralls zur Verfügung zu stellen, von vorne auf
den Türaufbau
auftretende Crashkräfte
sicher durchzuleiten. Schließlich
können
derartige Verstärkungsbereiche über die
oben genannten Orte hinaus auch bei Anbindungspunkten für etwaige
zusätzliche Crashstreben
oder an Befestigungspunkten für
das Türschloss
und Türgriffe
vorgesehen sein.
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Die
Firma Thyssen Krupp Tailored Blanks bietet hierfür unter dem Markennamen Thyssen
Engineered Blanks (TEB®) Rohplatinen, bestehend
aus mehreren miteinander durch Laserschweißen verbundenen Blechzuschnitten
unterschiedlicher Materialdicke oder Materialgüte an, die nahezu beliebige Kombinationen
und Verläufe
der Übergangsbereiche der
verschiedenen Blechzuschnitte für
das gewünschte
Tailored Blank zur Verfügung
stellen. Türen werden
anschließend
in einem oder mehreren Tiefziehschritten aus der vom Werk gelieferten
Platine geformt.
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Nachteilig
an derartigen Tailored Blanks zur Herstellung von Türen ist
jedoch die ausgesprochene Komplexität der Rohplatinen und des Herstellungsprozesses
für die
Tailored Blanks, wobei entweder eine hohe Zahl von unterschiedlichen
Blechen zu einem Tailored Blank zusammengefasst werden müssen oder
aber Bereiche des Türbaus
mit einer höheren
Blechdicke und/oder erhöhten
Materialeigenschaften versehen sind, bei denen dieses nicht unbedingt
erforderlich ist. Schließlich
erlaubt die komplexe Ausgestaltung dieser TEB® und
insbesondere der darin verwirklichte Verlauf der Übergangsbereiche benachbarter
Blechzuschnitte mit gekrümmtem
oder abknickendem Verlauf keine kontinuierliche Herstellung des
Tailored Blanks.
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Die
DE 197 28 546 A1 beschreibt
beispielsweise einen Rahmenkörper
für das
Türelement
oder einen Deckelkörper
eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Tailored Blank durch Auflegen
einer Reihe kleiner Blechzuschnitte an vorab festgelegten Positionen des
Rahmenkörpers
hergestellt wird. Die Herstellung derartiger Tailored Blanks ist
jedoch ausgesprochen aufwändig
und verlangt die Bereitstellung und Zusammenfügung unterschiedlicher Blechzuschnitte mit
gegebenenfalls komplexer Geometrie.
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Aufgabe der Erfindung
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Es
war daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Türaufbau, insbesondere zur Verwendung
in einem Kraftfahrzeug, zur Verfügung
zu stellen, der gegenüber
den im Stand der Technik bekannten Türaufbauten eine vereinfachte
Herstellung ermöglicht.
Des Weiteren war es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung eines derartigen Türaufbaus anzugeben,
das gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren den
Einsatz weniger komplexer Tailored Blanks ermöglicht.
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Diese
Aufgaben werden durch den Türaufbau
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 13 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den jeweils
abhängigen
Ansprüchen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Türaufbau
zur Verfügung
gestellt, der einen mehrteiligen Aufbau, umfassend einen Türkasten
sowie einen mit dem Türkasten
verbundenen Fensterrahmen aufweist. Dabei ist der Fensterrahmen
des erfindungsgemäßen Türaufbaus aus
wenigstens einem Tailored Blank gefertigt, wobei die Fertigung des Tailored
Blanks so erfolgt, dass der oder die Übergangsbereiche zwischen den
unterschiedlichen Blechen des Tailored Blanks gerade verlaufend
ausgestaltet ist/sind.
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In
einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung wird dabei
zusätzlich
auch der Türkasten
aus wenigstens einem Tailored Blank gefertigt, wobei die Fertigung
analog derart erfolgt, dass der oder die Übergangsbereiche zwischen den
unterschiedlichen Blechen des Tailored Blanks gerade verlaufend
ausgestaltet ist/sind.
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Ein
gerader Verlauf liegt dabei im erfindungsgemäßen Sinne im zusammengefügten, jedoch
noch nicht verformten Tailored Blank vor. Somit sind auch Türaufbauten
vom Schutzbereich der Erfindung umfasst, bei denen durch den nachfolgenden
Umformprozess Krümmungen
oder Knicke in den Verlauf des Übergangsbereichs
oder der Übergangsbereiche eingebracht
werden. Abgestellt wird in erfindungsgemäßer Weise allein auf die Herstellung
und Herstellbarkeit des oder der für den Türaufbau verwendeten Tailored
Blanks.
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Hierdurch
wird auf überraschend
einfache Weise durch Bereitstellen eines modularen Aufbaus der Tür mit einem
Türkasten
und einem mit dem Türkasten
verbindbaren Fensterrahmen die Möglichkeit geschaffen,
Tailored Blanks mit vergleichsweise einfacher Gestalt und insbesondere
gerade verlaufendem Übergangsbereich
oder Übergangsbereichen bei
der Herstellung von Türaufbauten
zu verwenden. Nach dem Zusammenfügen
der unterschiedlichen Tailored Blanks, sowohl für den Fensterrahmen als auch
den Türkasten,
können
die Übergangsbereiche der
unterschiedlichen Tailored Blanks dabei in nahezu jeder beliebigen
Ausrichtung zueinander angeordnet sein. Somit können mit besonders einfachen
Mitteln und unter Verwendung weniger komplexer Tailored Blanks Türaufbauten
erhalten werden, in denen vorzugsweise ausschließlich jeder zu verstärkende Bereich
tatsächlich
die hierfür
erforderliche Blechdicke und/oder Blechgüte aufweist.
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Die
oben genannten unterschiedlichen Materialeigenschaften für Bleche
sind dem Fachmann hinlänglich
bekannt und umfassen üblicherweise
nicht nur die Festigkeit des Blechs, sondern ebenfalls dessen Duktilität, die Ausgestaltung
des Übergangs
zwischen elastischer und plastischer Verformung sowie die Isotropie
des Blechs, durch die sowohl das Materialverhalten abhängig von
der Richtung der Krafteinwirkung als auch das Erscheinungsbild einer
aufgebrachten Lackierung beeinflussbar sind.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Übergangsbereiche
der verschiedenen Bleche der Tailored Blanks vom Türkasten
und Fensterrahmen nach dem Zusammenbau des Türaufbaus und ggf. noch vor
der Umformung unter einem Winkel zueinander angeordnet. In besonders
vorteilhafter Weise beträgt
dieser Winkel dabei etwa 90°.
Hierdurch wird in erfindungsgemäßer Weise
ein Türaufbau
zur Verfügung
gestellt, bei dem zwei Tailored Blanks so miteinander verbunden
werden, dass das Tailored Blank für den Fensterrahmen eine Verstärkung sowohl
der Türbrüstung als
auch (bei Verwendung für
eine Vordertür
eines Kraftfahrzeugs) ggf. für
das Spiegeldreieck bewirkt. Darüber hinaus
bewirkt das für
den Türkasten
verwendete Tailored Blank eine Verstärkung der Scharnierseite des
Türkastens
und ggf. bei einem Tailored Blank, bestehend aus wenigstens drei
Blechen, des Schlossbereichs der Tür.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Bleche
jedes Tailored Blanks unterschiedliche Dicken auf. Der Übergangsbereich wird
in diesem Fall vorzugsweise durch Anwendung eines Laserschweißverfahrens
im Querschnitt der Schweißnaht
nahezu kontinuierlich ausgestaltet. Darüber hinaus kann durch eine
derartige Ausgestaltung der Erfindung der wesentliche Zweck des
Tailored Blanks mit besonders einfachen Mitteln erreicht werden,
wobei insbesondere bei Verwendung gleicher Stahlsorten der Einfluss
des Fügeverfahren beim
Herstellen des Tailored Blanks in beiden Wärmeeinflusszonen beim Schweißen vergleichbar
und somit auch vergleichsweise einfach einzustellen ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung liegen
die unterschiedlichen Dicken der einzelnen Bleche für die Tailored
Blanks dabei im Bereich von 0,70 bis 0,80 mm für das dünnere Blech und im Bereich
von 1,70 bis 1,80 mm für das
dickere Blech. Hierdurch wird ein Türaufbau zur Verfügung gestellt,
der in der Lage ist, zum einen die für den gewünschten Anwendungsfall erforderliche Festigkeit
und Steifigkeit, zum anderen auch eine größtmögliche Gewichtsreduktion gegenüber früher hergestellten
Türaufbauten
mit durchgehend gleicher Blechdicke zur Verfügung zu stellen.
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Die
Bleche der für
den Türaufbau
verwendeten Tailored Blanks können
ebenfalls in bevorzugter Weise unterschiedliche Materialeigenschaften
aufweisen. Diese können
sowohl mit unterschiedlichen als auch gleichen Blechdicken im Tailored
Blank vorliegen. In besonders bevorzugter Weise sind diese unterschiedlichen
Materialeigenschaften unterschiedliche Festigkeiten und/oder Tiefzieheigenschaften
der Bleche. Hierdurch können
in erfindungsgemäßer Weise
besonders hohe Anforderungen an einzelne Bereiche des Türaufbaus
mit einer nahezu beliebigen Vielfalt von Variationsmöglichkeiten
verwirklicht werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung sind
die Tailored Blanks für den
Türaufbau
durch ihren geraden Verlauf des oder der Übergangsbereiche kontinuierlich
erzeugbar. Hierdurch wird zum einen der Herstellungsprozess für die Tailored
Blanks besonders vereinfacht, was zudem auch zu verringerten Kosten
führt,
zum anderen kann hierdurch auch die Lieferung und Bereitstellung
des erzeugten Tailored Blanks, beispielsweise in der für Bleche üblichen
Form als sogenannte Coils, somit aufgewickelt auf eine Haspel, erfolgen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung sind
dabei die Tailored Blanks für
den Türkasten
und/oder den Fensterrahmen beim Türhersteller durch Ablängen von
einem derartigen Coil erhältlich.
Dies ermöglicht
in besonders vorteilhafter Weise insbesondere eine kontinuierliche
Zufuhr der Ausgangsmaterialien für
den Türaufbau,
ohne dass besondere Zufuhrvorrichtungen einzelner Blechzuschnitte
in die Presse oder Pressenstraße
vorgesehen sein müssen.
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Der
erfindungsgemäße Türaufbau
ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet, dass der oder die Übergangsbereiche
im Türkasten
im Wesentlichen parallel oder unter einem spitzen Winkel zur scharnierseitigen
Abschlusskante des Türkastens
angeordnet sind. Darüber
hinaus sind in gleicher Weise der oder die Übergangsbereiche im Fensterrahmen parallel
oder unter einem spitzen Winkel zur Türbrüstung angeordnet. Hierdurch
wird ein Türaufbau
geschaffen, der nahezu eine senkrechte Anordnung der Übergangsbereiche
der Tailored Blanks der verschiedenen Türmodule zueinander bereitstellt
und gleichzeitig mit einfachen Mitteln sämtliche im Türaufbau zu
verstärkenden
Bereiche abdeckt. Dabei kommen ausschließlich Tailored Blanks zur Anwendung,
deren Übergangsbereiche
gerade verlaufen und die somit kontinuierlich hergestellt und dementsprechend auch
als nahezu endloses Blech herstellbar und lieferbar sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung eines Türaufbaus
zur Verfügung
gestellt, wobei der Türaufbau
einen mehrteiligen Aufbau, umfassend einen Türkasten sowie einen mit dem
Türkasten
verbundenen Fensterrahmen aufweist. Der Fensterrahmen des Türaufbaus
ist gemäß diesem
Aspekt der Erfindung aus mindestens einem Tailored Blank gefertigt,
das wenigstens aus zwei Blechen mit unterschiedlicher Dicke und/oder
unterschiedlichen Materialeigenschaften besteht. Der Übergangsbereich zwischen
den unterschiedlichen Blechen des Tailored Blanks ist dabei gerade
verlaufend gefertigt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist zusätzlich zum
Fensterrahmen auch der Türkasten
aus mindestens einem Tailored Blank gefertigt, dass analog zum Tailored
Blank für
den Fensterrahmen ebenfalls mit gerade verlaufendem Übergangsbereich
gefertigt ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird
der Türaufbau
dadurch gefertigt, dass in einem ersten Schritt die Tailored Blanks
von Fensterrahmen und ggf. zusammengesetzt werden und in einem nachfolgenden
Verfahrensschritt der Türaufbau
in einem oder mehreren Umformschritten, vorzugsweise durch Tiefziehen,
hergestellt wird. Hierdurch wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt,
das es ermöglicht, ggf.
vorhandene Pressen, in denen diskontinuierlich zugeführte Blechplatinen
mit ungeradem Verlauf des oder der Übergangsbereiche, vorzugsweise
ohne Änderungen
auf die erfindungsgemäßen Türaufbauten
angewendet werden können.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt das Zusammensetzen von Türkasten
und Fensterrahmen dabei mittels Vernieten und/oder Verschrauben
der einzelnen Komponenten miteinander. Hierdurch wird ein Verfahren
zur Verfügung
gestellt, das ein besonders einfaches und ggf. wieder lösbares Zusammensetzen
der verschiedenen Tailored Blanks ohne die Gefahr von Wärmeverzug
durch die während
des Verschweißens
in die einzelnen Bleche eingetragene Wärme ermöglicht. Weiterhin kann der Zusammenbau
von Fensterrahmen und Türkasten im
bereits lackierten Zustand erfolgen. Weiterhin können sowohl der Fensterrahmen
als auch der Türkasten
vor dem Zusammenbau bereits mit weiteren Funktionselementen ausgerüstet sein.
Diese Modularisierung der Tür
hat eine größere Flexibilität im Hinblick
auf den Fertigungsprozess zur Folge.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die verschiedenen Bleche eines jeden Tailored Blanks mittels
Laserschweißens
aneinander gefügt. Hierdurch
wird ein Verfahren zur Verfügung
gestellt, das eine besonders genaue Zusammenfügung mit auf ein Minimum reduziertem
Wärmeeintrag
in die zusammengefügten
Bleche zur Verfügung
stellt. Vorzugsweise erfolgt ein derartiges Laserschweißen vollautomatisch,
so dass zudem Abweichungen der Schweißnahtgeometrie über den
Verlauf der Übergangsbereiche
idealerweise vollständig
ausgeschlossen werden können.
Die Festigkeit und Sicherheit der Schweißnaht sowie des hierdurch hergestellten
Tailored Blanks wird somit mit besonders gut beherrschbaren Mitteln über das
gesamte Tailored Blank sichergestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf zwei Figuren dargestellt,
in denen bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Türaufbaus
dargestellt sind. Diese bevorzugten Ausführungsformen sind jedoch nicht
geeignet, den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den anhängenden
Ansprüchen
definiert ist, einzuschränken.
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In
den Figuren ist:
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1 eine
schematische Ansicht eines Verbunds aus zwei miteinander zusammengefügten Tailored
Blanks zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Türaufbaus, und
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2 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Türaufbaus.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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In 1 ist
eine Blechplatine dargestellt, die zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Türaufbaus 1 dient
und die aus zwei Tailored Blanks 4, 5 besteht.
Beide Tailored Blanks 4, 5 bestehen jeweils aus
zwei Blechen 4a, 4b; 5a, 5b mit
jeweils unterschiedlicher Dicke, wobei die jeweiligen Bleche 4a, 4b; 5a, 5b so
mittels Laserschweißens
aneinander angefügt
sind, dass Übergangsbereiche 6, 7 mit
jeweils geradem Verlauf vorliegen. Dabei sind die Bleche 4a, 5a mit
größerer Dicke
schraffiert dargestellt. Die beiden Tailored Blanks 4, 5 sind
miteinander vernietet und so aneinander angelegt, dass die Übergangsbereiche 6, 7 unter
einem Winkel α von
90° zueinander
angeordnet sind. Beide Tailored Blanks 4, 5 sind
jedoch unabhängig
hiervon kontinuierlich erzeugt worden und als auf ein Haspel aufgewickeltes Coil
(nicht dargestellt) bereitgestellt worden.
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In 2 ist
eine schematische Darstellung eines Fensterrahmens 3 und
eines Türkastens 2 für einen
(nicht zusammengesetzten) erfindungsgemäßen Türaufbaus 1 dargestellt,
der nach dem Zusammensetzen von zwei (nicht explizit dargestellten) Tailored
Blanks mittels Tiefziehen erzeugt wurde. Der Türkasten 2 weist eine
scharnierseitige Abschlusskante 11 auf. Im Übergangsbereich
zwischen dem Türkasten 2 und
dem Fensterrahmen 3 ist eine Türbrüstung 10 ausgebildet.
In dem Zwickel des Fensterrahmens, der zur scharnierseitigen Abschlusskante 11 des
Türkastens 2 weist,
ist zudem ein Spiegeldreieck 9 angeordnet. Der Übergangsbereich 6 des
Türkastens 2 zwischen
einem Blech mit 1,73 mm Dicke und einem Blech mit 0,78 mm Dicke
verläuft nahezu
parallel unter einem spitzen Winkel β versetzt zur scharnierseitigen
Abschlusskante 11 des Türkastens 2.
Der Übergangsbereich 7 des
Tailored Blanks für
den Fensterrahmen 3 wiederum verläuft gerade und unter einem
spitzen Winkel γ winkelversetzt
zur Türbrüstung 10 des
Türaufbaus 1.
Die Übergangsbereiche 6, 7 bilden
somit auch in dieser Ausführungsform
einen Winkel α von
nahezu 90° zueinander
aus. Der Türbrüstungsbereich 10 kann überdies
eine Reihe von zusätzlichen
Blechen 12 aufweisen, über
die ggf. zusammen mit der dargestellten und jeder weiteren vorgesehenen
Crashstrebe 13 die passive Sicherheit im Hinblick auf seitliche
Krafteinwirkungen, die auf den Türaufbau 1 einwirken
können,
erhöht wird.
Hierdurch wird zudem die Anfälligkeit
der Türbrüstung in
Bezug auf Korrosionsschäden
vorteilhaft verringert. Schließlich
unterstützt
diese zusätzliche Verstärkung des
Türbrüstungsbereichs 10 auch
etwaig in diesem Bereich 10 angebrachte Airbagmodule.