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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Karosseriebauteils, insbesondere einer Fahrzeugsäule, für einen Kraftwagen.
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Aufgrund von Crashanforderungen und aufgrund von Leichtbauanforderungen werden zunehmend hochfeste Stähle bei der Herstellung von Karosseriebauteilen, wie beispielsweise A-Säulen, B-Säulen und dergleichen, verwendet. Häufig werden derartige Karosseriebauteile in einem Tiefziehprozess hergestellt. Insbesondere beim Einsatz von ultrahochfesten Stählen kann eine relativ große Streuung bezüglich einer vorgegebenen Endgeometrie der Karosseriebauteile auftreten. Beim Umformen oder im Anschluss an einen Umformprozess kann es beispielsweise vorkommen, dass das Karosseriebauteil wieder aus der vorgegebenen Endgeometrie zurückfedert oder beispielsweise einen Hohlzug aufweist. Insbesondere bei komplexen Geometrien kann es also zu unerwünschten Toleranzabweichungen bei der Herstellung derartiger Karosseriebauteile kommen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Karosseriebauteils bereitzustellen, mittels welchem Karosseriebauteile und insbesondere Funktionsflächen an derartigen Karosseriebauteilen besonders prozesssicher und exakt hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Karosseriebauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Karosseriebauteils, insbesondere einer Fahrzeugsäule, für einen Kraftwagen wird das Karosseriebauteil in zwei Umformschritten aus einem Stahlhalbzeug hergestellt, indem eine Funktionsfläche des Karosseriebauteils im ersten Umformschritt mit einem definierten Versatz bezüglich einer vorgegebenen Endgeometrie der Funktionsfläche und im zweiten Umformschritt in die vorgegebene Endgeometrie umgeformt wird.
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Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, beim Herstellen der Funktionsfläche des Karosseriebauteils eine Art Vorlage in einem ersten Umformschritt herzustellen, wobei in einem zweiten Umformschritt diese hergestellte Vorlage durch nachträgliches Ausformen in die Endgeometrie verbracht wird. Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, in Form des zweiten Umformschritts eine Art Nachformverfahren bei der Herstellung des Karosseriebauteils vorzunehmen, so dass eine gewünschte Endgeometrie bezüglich der Funktionsfläche prozesssicher und exakt hergestellt werden kann. Insbesondere die Planheit der Funktionsfläche kann dadurch erheblich verbessert werden.
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Das Stahlhalbzeug ist vorzugsweise aus einem Blech hergestellt, welches aus einem ultrahochfesten Stahl hergestellt worden ist. Zum Beispiel kann das Stahlhalbzeug aus einem Stahl mit der Bezeichnung CR850Y1180T-DH hergestellt sein. Bei der Funktionsfläche kann es sich beispielsweise um eine Anbindungsfläche für ein Anbauteil handeln. Falls es sich bei dem Karosseriebauteil um eine B-Säule handeln sollte, kann es sich bei der Funktionsfläche zum Beispiel um eine Scharnierfläche handeln, an welcher nach Herstellung der B-Säule ein Scharnier angebracht wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es insbesondere möglich, Toleranzabweichungen von der vorgegebenen Endgeometrie der Funktionsfläche im Bereich kleiner 0,1 mm zu erzielen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass im ersten Umformschritt die Funktionsfläche mit einem Versatz von 2 mm bezüglich der vorgegebenen Endgeometrie hergestellt wird. Die Funktionsfläche wird mit anderen Worten also ca. 2 mm gegenüber der vorgegebenen Endgeometrie herausgezogen. Bei einem Versatz von 2 mm im ersten Umformschritt ergeben sich besonders exakte Umformergebnisse bezüglich der Funktionsfläche nach dem zweiten Umformschritt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Umformschritt mittels Tiefziehen erfolgt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim zweiten Umformschritt ein Abkantbacken eines Werkzeugs in einer zumindest im Wesentlichen parallel zur Funktionsfläche verlaufenden Richtung entlang der Funktionsfläche bewegt wird. Mit anderen Worten wird die mit dem Versatz im ersten Umformschritt hergestellte Funktionsfläche beim zweiten Umformschritt mittels des besagten Abkantbackens abgestrichen, so dass die Funktionsfläche auf besonders zuverlässige Weise unter Ausbildung der vorgegebenen Endgeometrie nachgeformt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Karosseriebauteil im zweiten Umformschritt mittels einer formschlüssig an dem Karosseriebauteil anliegenden Unterform abgestützt wird. Dadurch können besonders exakte Umformergebnisse im zweiten Umformschritt erzielt werden, da das Karosseriebauteil unterseitig von der besagten Unterform gehalten und abgestützt wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Karosseriebauteil im zweiten Umformschritt mittels eines Federniederhalters fixiert wird. Dadurch kann das Karosseriebauteil im zweiten Umformschritt zuverlässig fixiert werden, so dass die Funktionsfläche auf besonders exakte Weise ausgeformt werden kann.
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Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die beiden Umformschritte in zwei unterschiedlichen Werkzeugen erfolgen. Die beiden Werkzeuge können dadurch auf die jeweiligen Umformschritte besonders gut angepasst ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Perspektivansicht einer B-Säule für einen Kraftwagen, wobei die B-Säule eine Funktionsfläche aufweist, an welcher nach der Herstellung der B-Säule ein Scharnier angebracht werden kann;
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2 eine Perspektivansicht der teilweise dargestellten B-Säule, wobei die Funktionsfläche vergrößert dargestellt ist;
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3 eine Querschnittsansicht der B-Säule entlang der in 1 gekennzeichneten Schnittebene A-A, wobei die Funktionsfläche nach einem ersten Umformschritt gezeigt ist; und in
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4 eine weitere Querschnittsansicht der B-Säule entlang der Schnittebene AA, wobei die Funktionsfläche nach einem zweiten Umformschritt gezeigt ist.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein Karosseriebauteil für einen Kraftwagen in Form einer B-Säule 10 ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Die B-Säule 10 wird aus einem ultrahochfesten Stahlhalbzeug, beispielsweise aus einem Stahlblech oder dergleichen, durch Umformen hergestellt. Die B-Säule 10 weist eine Funktionsfläche 12 auf, an welcher nach der Herstellung der B-Säule 10 ein Scharnier angebracht werden kann. Bei der Funktionsfläche 12 handelt es sich mit anderen Worten also um eine Scharnierfläche.
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In 2 ist die B-Säule 10 teilweise in einer Perspektivansicht gezeigt, wobei die Funktionsfläche 12 in einer Detailansicht zu erkennen ist. In der Funktionsfläche 12 sind mehrere Durchgangsöffnungen 14 ausgebildet, so dass an der Funktionsfläche 12 nach der Herstellung der B-Säule 10 auf einfache Weise ein Scharnier mit entsprechenden Befestigungselementen befestigt werden kann.
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Eine besondere Herausforderung bei der Herstellung der B-Säule 10 besteht vor allem darin, die Funktionsfläche 12 besonders exakt, insbesondere im Hinblick auf ihre Planheit, herzustellen. Denn beim Einsatz von ultrahochfesten Stählen kann sich das Problem ergeben, dass das Material nach dem Umformen rückfedert. Dabei können sich beispielsweise auch unerwünschte Hohlzüge an der B-Säule 10 einstellen. Vor allem im Bereich der Funktionsfläche 12 ist es besonders wichtig, dass relativ eng gesetzte Toleranzen, üblicherweise im Bereich von weniger als 0,1 mm eingehalten werden können. Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen der B-Säule 10 näher erläutert.
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In 3 ist die B-Säule 10 entlang der in 1 gekennzeichneten Schnittebene A-A in einer Querschnittsansicht gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 16 ist eine vorgegebene Endgeometrie der Funktionsfläche 12 gekennzeichnet. Wie vorliegend zu erkennen, weicht die Funktionsfläche 12 noch von der vorgegebenen Endgeometrie 16 der Funktionsfläche 12 ab, da die Funktionsfläche 12 in der vorliegenden Darstellung noch einen definierten Versatz bezüglich der vorgegebenen Endgeometrie 16 aufweist. Zum Herstellen der B-Säule 10 wird die B-Säule 10 in zwei Umformschritten aus einem Stahlhalbzeug, vorzugsweise aus einem ultrahochfesten Blech, hergestellt. Die Funktionsfläche 12 wird dabei in einem ersten Umformschritt mit einem definierten Versatz – welcher vorliegend zu erkennen ist – bezüglich der vorgegebenen Endgeometrie 16 der Funktionsfläche 12 hergestellt. Die Funktionsfläche 12 weist also nach dem ersten Umformschritt die in 3 gezeigte Vorlage von vorzugsweise ca. 2 mm gegenüber der vorgegebenen Endgeometrie 16 auf. Der erste Umformschritt kann beispielsweise mittels Tiefziehen erfolgen. Nach dem ersten Umformschritt wird die B-Säule 10 aus einem Werkzeug entnommen, mittels welchem der erste Umformschritt durchgeführt worden ist. Danach wird die B-Säule 10 in ein weiteres Umformwerkzeug eingelegt.
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In 4 ist die B-Säule 10 wiederum entlang der Schnittebene A-A in einer Querschnittsansicht gezeigt, wobei die Formgebung der B-Säule 10 nach einem zweiten Umformschritt gezeigt ist. Im zweiten Umformschritt wird die Funktionsfläche 12 durch Umformen in die vorgegebene Endgeometrie 16 umgeformt. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass im zweiten Umformschritt ein hier nicht dargestellter Abkantbacken eines Werkzeugs in einer zumindest im Wesentlichen parallel zur Funktionsfläche verlaufenden Richtung 18 entlang der Funktionsfläche 12 bewegt wird.
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Durch eine Art Abstreichvorgang erfolgt also ein Nachformen der Funktionsfläche 12, in Folge dessen die Funktionsfläche 12 in die vorgegebene Endgeometrie 16 verbracht wird. Vorzugsweise wird die B-Säule 10 dabei im zweiten Umformschritt mittels einer formschlüssig unterseitig an der B-Säule 10 anliegenden hier nicht dargestellten Unterform abgestützt. Um einen besonders exakten Umformvorgang zu erzielen, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass die B-Säule 10 im zweiten Umformschritt mittels eines hier nicht gezeigten Federniederhalters fixiert wird.
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Das erläuterte Verfahren zum Herstellen der B-Säule 10 kann auch auf andere Karosseriebauteile, welche umformend hergestellt werden, übertragen werden, insbesondere wenn diese aus ultrahochfesten Stählen hergestellt werden. Das erläuterte Verfahren ermöglicht vor allem den Einsatz ultrahochfester Stähle beim umformenden Herstellen von Karosseriebauteilen, welche komplexe Geometrien aufweisen und an welche hohe Toleranzanforderungen gestellt werden.
