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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Trägerverbunds für einen Kraftwagen und einen solchen Trägerverbund.
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Trägerverbände, die neben ihrer Trägerfunktion auch eine Haltefunktion aufweisen, sind im Kraftwagenbau allgemein bekannt. Anwendung finden sie beispielsweise als Cockpit-Querträger, Frontend-Querträger und dergleichen. Ein solcher Trägerverbund umfasst ein Trägerteil, an dem wenigstens ein Halter angeordnet ist. Üblicherweise sind die Halter mehrteilig ausgeführt. Dies führt zu einem hohen Platzbedarf, ein solcher mehrteiliger Halter beidseitig des Trägerelements gefügt werden muss. Zum Fügen müssen zudem beidseitig des Trägerteiles Flanschflächen oder dergleichen zur Verfügung gestellt werden.
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Aus der
DE 100 22 360 A1 ist ein Profilverbundbauteil und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Es handelt sich dabei ein Bauteil mit mehreren Profilen, die in Endbereichen aneinander angrenzen und miteinander verbunden sind. In diesen Verbindungsbereichen ist eine Mehrzahl zusätzlicher Verstärkungselemente vorgesehen, die einen Formschluss mit den Profilen bilden. Um die Verbindung zusätzlich zu stärken, ist der Verbindungsbereich mit einem thermoplastischen Kunststoff umspritzt oder umschrumpft.
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Derartige mehrteilige Trägerverbände sind besonders aufwändig in der Herstellung, da eine Vielzahl von Teilen in das jeweilige Werkzeug eingelegt werden muss, wobei bei jedem Teil auf die korrekte Positionierung zu achten ist. Es ergeben sich daher besondere Probleme mit der Maßhaltigkeit. Die Mehrteiligkeit der Halter reduziert zudem die maximal erreichbare Festigkeit des Trägerverbundes.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen Trägerverbund der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche die genannten Nachteile überwinden. Insbesondere soll eine besonders einfache, kostengünstige und schnelle Herstellung eines Trägerverbunds ermöglicht werden, der sich durch besonders hohe Festigkeit und geringen Platzbedarf auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Trägerverbund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Trägerverbunds, insbesondere eines Cockpit- oder Frontend-Querträgers für einen Kraftwagen wird ein Trägerteil sowie wenigstens ein weiteres Bauteil in ein Umformwerkzeug eingelegt. Anschließend wird das Umformwerkzeug geschlossen, wodurch das wenigstens eine weitere Bauteil unter zumindest bereichsweiser außenumfangsseitiger Umschlingung eines Verbindungsbereichs des Trägerteils umgeformt wird. Das Verfahren eignet sich besonders zum Anbringen von Haltern an Metallprofile. Durch das Verfahren ist es ermöglicht, einteilige Halter an Trägerteilen zu befestigen. Durch die Einsparung von Bauteilen wird eine einfachere Herstellung, eine höhere Festigkeit und bessere Maßhaltigkeit erzielt. Das wenigstens eine weitere Bauteil kann bereits vorgeformt sein, so dass die Umschlingung zwischen wenigstens einem weiteren Bauteil und dem Trägerteil durch das Schließen des Umformwerkzeugs lediglich vollendet wird. Falls als Trägerteil ein in seiner Ausgangsform mehr oder minder strukturiertes Metallblech benutzt wird, so kann dieses ebenfalls im Umformwerkzeug zur gewünschten Profilform fertig geformt werden.
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Vorzugsweise ist beim Schließen des Umformwerkzeugs ein Formschluss zwischen dem wenigstens einen weiteren Bauteil und dem Trägerteil erzeugt. Bei der Verwendung offener Metallprofile kann dies durch eine Abpressung an der Werkzeuggravur erreicht werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Umformwerkzeug ein Innenhochdruckumformwerkzeug verwendet, wobei nach dem Schließen der Werkzeughälften das Trägerteil durch Druckbeaufschlagung umgeformt wird. Besonders zweckmäßig ist es, wenn durch das Innenhochdruckumformen das Trägerteils, das hier als Hohlprofil vorliegt, ein Formschluss zwischen dem wenigstens einem weiteren Bauteil und dem Trägerteil erzeugt wird. Damit wird eine besonders haltbare Verbindung der beiden Teile des Trägerverbundes erhalten. Durch Integration des Umformens des wenigstens einen weiteren Bauteils in das Innenhochdruckumformwerkzeug wird gleichzeitig ein besonders einfach durchzuführendes und schnelles Verfahren geschaffen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird beim Schließen der Werkzeughälften eine Clinchverbindung zwischen dem wenigstens einen weiteren Bauteil und dem Trägerteil erzeugt. Hierdurch wird ein weiterer Verfahrensschritt in den Umformschritt integriert, was das Verfahren weiter beschleunigt. Gleichzeitig wird durch die Clinchverbindung ein besonders guter Halt zwischen dem wenigstens einen Seitenbauteil und dem Trägerteil geschaffen.
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Alternativ oder zusätzlich kann nach dem Umformen ein Kunststoffteil an das wenigstens eine weitere Bauteil und/oder das Trägerteil, insbesondere an einen Verbindungsbereich zwischen dem wenigstens einem Bauteil und dem Trägerteil, angespritzt werden. Der Kunststoff kann dabei ein zusätzliche Verbindungsfunktion übernehmen und gleichzeitig Versteifungsstrukturen ausbilden. Hierdurch werden besonders haltbare Trägerverbände geschaffen. Auch das Anspritzen von Kunststoff an den Verbindungsbereich kann in das Innenhochformwerkzeug integriert werden, so das zwischen dem Einlegen des Trägerteils und des wenigstens einen weiteren Bauteils und dem Entnehmen des fertigen Trägerverbunds keinerlei Transferschritte in andere Werkzeuge notwendig sind. Diese Ausgestaltung des Verfahrens ist daher besonders ökonomisch und schnell durchzuführen. Durch den Verzicht auf Transferschritte wird gleichzeitig die Maßhaltigkeit des Trägerverbundes erhöht, da keine Zwischenschritte notwendig sind, in denen Fehlpositionierungen auftreten könnten.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Trägerverbund, insbesondere eines Cockpit- oder Frontend-Querträgers, für einen Kraftwagen, mit einem Trägerteil, insbesondere einem innenhochdruckgeformten Profilteil sowie wenigstens einem weiteren Bauteil. Das wenigstens eine weitere Bauteil umschlingt einen Verbindungsbereich des Trägerteils außenumfangsseitig und ist formschlüssig mit dem Trägerteil verbunden. Ein solcher Trägerverbund kann, wie geschildert, in einem besonders effizienten und ökonomischen Verfahren hergestellt werden und ist daher besonders kostengünstig. Durch die Einteiligkeit des wenigstens einen weiteren Bauteils werden Komponenten eingespart, wodurch auf einfache Weise ein besonders maßhaltiger Trägerverbund geschaffen werden kann. Verglichen mit mehrteiligen Ausführungen ist ein solcher Trägerverbund zudem besonders stabil.
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Das wenigstens eine weitere Bauteil weist vorzugsweise zwei Schenkel auf, welche zumindest bereichsweise aneinander anliegen. Im fertigen Trägerverbund bildet sich so eine stellenweise doppelwandige Struktur aus, die besonders fest ist und hohe Steifigkeit aufweist. Alternativ oder zusätzlich können die beiden Schenkel auch in zumindest in einem Teilbereich getrennt voneinander verlaufen, so dass das wenigstens eine weitere Bauteil zwei Haltebereiche ausbildet. Hierdurch können Bauteile und Fertigungsaufwand gespart werden, in dem zwei Halter in einen integriert werden. Im doppelwandigen Bereich kann das wenigstens eine weitere Bauteil zusätzlich durch Durchsetzfügen, Schweißen, Kleben, Nieten, Verschrauben oder ähnliches gefügt werden, um die Festigkeit zu erhöhen und ein etwaiges Aufspringen zu verhindern. Die Haftung des wenigstens einen weiteren Bauteils am Trägerteil kann zusätzlich den Einsatz von Klebstoff noch gesteigert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Trägerverbund in wenigstens einem Bereich, insbesondere im Verbindungsbereich zwischen dem Trägerteil und dem wenigstens einen weiteren Bauteil, mit einem Kunststoffteil umspritzt. Dieses kann den Verbindungsbereich zusätzlich festigen, so dass der Halt des wenigstens einen weiteren Bauteils am Trägerteil verbessert wird. Das Kunststoffteil kann zudem zusätzliche Funktionen ausbilden. Hierunter fallen beispielsweise Versteifungsrippen oder Anbindungskonsolen für weitere Bauteile.
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Insgesamt wird so ein Trägerverbund geschaffen, der eine besonders hohe Festigkeit bei minimalen Bauraumbedarf und Gewicht in sich vereint. Das wenigstens eine weitere Bauteil stellt ein hochintegriertes Krafteinleiteelement mit hoher Festigkeit und hoher Positionsgenauigkeit dar.
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Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
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1 ein Trägerteil und ein Halteelement für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trägerverbundes vor dem Umformen;
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2 Trägerteil und Halteelement nach dem Umformen in einem Umformwerkzeug und
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3 ein Ausführungsbeispiel eines fertigen erfindungsgemäßen Trägerverbundes der in einem Verbindungsbereich zwischen Trägerteil und Halteelement mit Kunststoff umspritzt ist.
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Zur Herstellung eines im Ganzen mit 10 bezeichneten Trägerverbundes, der hier als Cockpitquerträger ausgebildet ist, wird ein Profilbauteil 12 zusammen mit einem Blechbauteil 14 in ein Umformwerkzeug eingelegt. Das Profilbauteil 12 ist als Hohlprofil ausgebildet. Das Werkzeug zum Umformen von Profilbauteilen 12 und Blechbauteil 14 ist ein Innenhochdruckumformwerkzeug, welches geeignet ist, einen inneren Hohlraum des Profilbauteils 12 mit Druck zu beaufschlagen und das Profilbauteil 12 so aufzuweiten und umzuformen.
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Das Blechbauteil 14 weist zwei Schenkel 16, 18 auf und wird so in das Werkzeug eingelegt, dass es in einem Verbindungsbereich 20 zwischen dem Profilbauteil 12 und dem Blechbauteil um das Profilbauteil 12 herum verläuft. Beim Schließen des Werkzeugs wird das Blechbauteil 14 so um das Profilbauteil 12 gebogen, dass es das Profilbauteil 12 im Verbindungsbereich 20 vollständig umschlingt. Die beiden Schenkel 16, 18 kommen durch das Umformen in Anlage und bilden so eine doppelwandige Schalenstruktur aus. Hierzu weist der Schenkel 18 einen Fortsatz 22 auf, der in einen korrespondierenden Hohlraum 24 des Schenkels 16 eindringt. Dadurch wird ein besonders stabiles Bauteil erhalten, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als Tunnelstrebe fungiert. Die Schenkel 16, 18 weisen weiterhin Durchtrittsöffnungen 26 auf, die beim Umformen des Blechbauteils 14 in Überdeckung kommen und als Durchschrauböffnung Verwendung finden können. Am Schenkel 18 ist zudem ein Halteflansch 28 sowie zwei kleinere Konsolen 30, 32 ausgebildet, die zur Anbindung weiterer Bauteile Verwendung finden können.
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Beim Schließen des Werkzeugs wird gleichzeitig eine Clinchverbindung 34 zwischen den beiden Schenkeln 16, 18 erzeugt, so dass sich die Umschlingung von dem Blechbauteil 14 und dem Profilbauteil 10 nicht lösen kann. Im Verbindungsbereich 10 kann zudem vor dem Schließen des Werkzeuges ein Klebstoff auf die Außenwandung des Profilbauteils 12 aufgebracht werden, so dass zusätzlich ein Stoffschluss erzeugt wird. Auch eine Verstärkung der Verbindung durch Schweißen, Nieten, Clinchen, Stanznieten oder dergleichen kann nach dem Umformen durchgeführt werden.
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Besonders zweckmäßig ist es, den Trägerverbund 10 nach dem Umformen des Blechbauteils 14 und gegebenenfalls dem Innenhochdruckumformen des Profilbauteils 12 noch mit einer Kunststoffstruktur 36 zu umspritzen. Die Kunststoffstruktur 36 ist dabei im Verbindungsbereich 20 angeordnet und bildet eine Mehrzahl, außenumfänglich umlaufender Rippen 38 aus, die sich über den oberen Bereich 40 des Blechbauteils 14 nach unten hin erstrecken. Gleichzeitig können Anschraubdome 42 und Hülsen 44 durch Anspritzen geformt werden, die zur Anbindung weiterer Bauteile Anwendung finden können. Das Kunststoffteil 36 festigt den Trägerverbund 40 und verleiht ihm zusätzliche Funktionen. Gegenüber mehrteiligen Tunnelstreben hat die Tunnelstrebe 14 des Trägerverbundes 10 einen deutlich verringerte Bauteilanzahl und eine deutlich verringerten Platzbedarf. Da alle Verfahrensschritte in einem einzelnen Werkzeug durchgeführt werden können, ist die Herstellung besonders einfach und mit hoher Maßhaltigkeit möglich. Gleichzeitig ist wird ein besonders leichtes Bauteil geschaffen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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