DE102017101099A1 - Body component for a motor vehicle with partially different wall thicknesses - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug, wobei zumindest ein Teil des Karosseriebauteils durch ein einstückiges und werkstoffeinheitliches Umformbauteil bereitgestellt ist, welcher sich dadurch auszeichnet, dass das Umformbauteil mindestens drei Bereiche (4, 5) mit voneinander verschiedener Wandstärke besitzt, wobei ein Bereich (4) eine geringere Wandstärke (W4) in Relation zu den anderen beiden Bereichen (5) aufweist und der Bereich (4) mit geringerer Wandstärke (W4) zwischen den zwei Bereichen (5) mit demgegenüber größerer Wandstärke (W5) angeordnet ist.The present invention relates to a body component for a motor vehicle, wherein at least a part of the body component is provided by a one-piece and material-uniform forming component, which is characterized in that the forming member has at least three regions (4, 5) with mutually different wall thickness, wherein an area (4) has a smaller wall thickness (W4) in relation to the other two areas (5) and the area (4) with a smaller wall thickness (W4) is arranged between the two areas (5) with a greater wall thickness (W5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a body component for a motor vehicle according to the features in the preamble of
Im Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeuge mit selbsttragenden Karosserien herzustellen. Die Kraftfahrzeugkarosserie bzw. direkte Anbauteile an die Karosserie werden in der Regel als Blechumformbauteile hergestellt. Hierzu werden Stahlblechplatinen, jedoch auch Leichtmetall-Platinen umformtechnisch bearbeitet, beispielsweise durch Tiefziehen, um so dem Kraftfahrzeugbauteil die gewünschte dreidimensionale Kontur zu verleihen.In the prior art it is known to produce motor vehicles with self-supporting bodies. The vehicle body or direct attachments to the body are usually manufactured as Blechumformbauteile. For this purpose, sheet steel blanks, but also light metal blanks are processed by forming technology, for example by deep drawing, so as to give the motor vehicle component the desired three-dimensional contour.
Je nach Bauteil sind verschiedene Anforderungen an das Eigengewicht des Bauteils sowie die Festigkeit des Bauteils gestellt.Depending on the component, various requirements are placed on the weight of the component and the strength of the component.
Das generelle Bestreben ist es, das Gesamtgewicht eines Kraftfahrzeuges zu senken, um somit die Fahragilität zu steigern, jedoch auch den damit im Zusammenhang stehenden Kraftstoffverbrauch sowie CO2-Ausstoß zu senken.The general aim is to reduce the total weight of a motor vehicle, thus increasing the driving agility, but also to reduce the related fuel consumption and CO 2 emissions.
Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, Kraftfahrzeugbauteile mit partiell voneinander verschiedenen Festigkeitseigenschaften herzustellen. Die verschiedenen Festigkeitseigenschaften werden beispielsweise durch ein partielles thermisches Behandeln vor, während oder nach dem Warmumformen und Presshärten hergestellt.From the prior art, it is therefore known to produce motor vehicle components with partially different strength properties. The various strength properties are produced, for example, by a partial thermal treatment before, during or after hot working and press hardening.
Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, sogenannte tailered rolled blanks zu verwenden. Hierbei wird eine Blechplatine partiell abgewalzt, um voneinander verschiedene Wandstärken zu erhalten. Die dünneren Wandstärken bewirken im Bauteil eine geringere Festigkeit, in Relation zu einer demgegenüber dickeren Wandstärke.It is also known from the prior art to use so-called tailered rolled blanks. Here, a sheet metal plate is partially rolled off to obtain mutually different wall thicknesses. The thinner wall thicknesses cause a lower strength in the component, in relation to a thicker wall thickness on the other hand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik Karosseriebauteile aufzuzeigen, die hinsichtlich ihres Eigengewichtes, ihrer Herstellung sowie der Bauteileigenschaften optimiert sind.Object of the present invention is to show starting from the prior art body parts, which are optimized in terms of their own weight, their production and the component properties.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Karosseriebauteil gelöst, das durch mindestens ein einstückiges und werkstoffeinheitliches Umformbauteil hergestellt ist. Mit dem Umformbauteil können im Sinne der Erfindung weitere Bauteile gekoppelt sein, um das Karosseriebauteil auszubilden.The aforementioned object is achieved according to the invention with a body component which is produced by at least one integral and material-uniform forming component. According to the invention, further components can be coupled to the forming component in order to form the body component.
Erfindungsgemäß zeichnet sich das Umformbauteil dadurch aus, dass es mindestens drei Bereiche mit voneinander verschiedener Wandstärke besitzt, wobei ein Bereich eine geringere Wandstärke in Relation zu den anderen beiden Bereichen aufweist und der Bereich mit geringerer Wandstärke zwischen den zwei Bereichen mit demgegenüber größerer Wandstärke angeordnet ist.According to the invention, the forming component is characterized in that it has at least three areas with mutually different wall thickness, one area having a smaller wall thickness in relation to the other two areas and the area having a smaller wall thickness being arranged between the two areas having a larger wall thickness.
Die beiden Bereiche mit größerer Wandstärke können im Sinne der Erfindung eine gleiche oder größere Wandstärke aufweisen. Die Bereiche mit größerer Wandstärke können jedoch auch in Relation zueinander verschiedene Wandstärken aufweisen. The two areas with greater wall thickness may have the same or greater wall thickness in the context of the invention. However, the areas with greater wall thickness may also have different wall thicknesses in relation to each other.
Eine Blechplatine ist insbesondere aus einem Stahlwerkstoff ausgebildet. Besonders bevorzugt wird eine härtbare Stahllegierung gewählt. Die Blechplatine kann dann zum Umformbauteil weiterverarbeitet werden. Insbesondere erfolgt dies mit einem Warmumform- und Presshärtevorgang.A sheet metal plate is formed in particular from a steel material. Particular preference is given to choosing a hardenable steel alloy. The sheet metal blank can then be processed further to the forming component. In particular, this is done with a hot forming and press hardening process.
Die Blechplatine kann jedoch auch aus einer Leichtmetalllegierung bereitgestellt werden. Die Blechplatine ist im Rahmen der Erfindung kein Strangpressprofil, bei welchem der Bereich geringerer Wandstärke bereits nach dem Extrudieren vorliegt.However, the sheet metal blank can also be made of a light metal alloy. In the context of the invention, the sheet metal blank is not an extruded profile in which the area of lesser wall thickness already exists after the extrusion.
Damit zunächst die Bereiche mit voneinander verschiedenen Wandstärke hergestellt werden, ist es vorgesehen, dass die Blechplatine zunächst partiell abgestreckt wird. Dies kann beispielsweise in einem Tiefziehwerkzeug geschehen. Durch das partielle Abstrecken wird eine voneinander verschiedene Wandstärke hergestellt. Insbesondere wird die Blechplatine in Bereichen ausgedünnt. Durch den Abstreckvorgang wird die Länge und/oder Breite der Blechplatine vergrößert, wobei dadurch die Wandstärke verringert wird.So that initially the areas are produced with mutually different wall thickness, it is provided that the sheet metal blank is first partially stripped. This can be done for example in a thermoforming tool. Partial stripping produces a different wall thickness. In particular, the sheet metal blank is thinned in areas. By ironing the length and / or width of the sheet metal blank is increased, thereby reducing the wall thickness is reduced.
Zwischen jeweils zwei aneinander grenzenden Bereichen mit voneinander verschiedener Wandstärke ist ein Übergangsbereich ausgebildet, welcher insbesondere eine Erstreckung von 5 mm bis 100 mm, bevorzugt von 20 mm bis 80 mm und ganz besonders bevorzugt von 10 mm bis 50 mm aufweist.Between each two adjacent areas with mutually different wall thickness, a transition region is formed, which in particular has an extension of 5 mm to 100 mm, preferably from 20 mm to 80 mm and most preferably from 10 mm to 50 mm.
Die Wandstärke ist in dem dünneren Bereich weiterhin bevorzugt kleiner 50 %, insbesondere um 3 % bis 40 %, bevorzugt 5 % bis 25 % verringert gegenüber der benachbarten, größeren Wandstärke. Die größere Wandstärke entspricht insbesondere der ursprünglichen Wandstärke der Blechplatine.The wall thickness is in the thinner area furthermore preferably less than 50%, in particular reduced by 3% to 40%, preferably 5% to 25% with respect to the adjacent, larger wall thickness. The larger wall thickness corresponds in particular to the original wall thickness of the sheet metal blank.
Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ein im Querschnitt geschlossenes Hohlbauteil auszubilden, das durch U-O-Formen hergestellt ist und ganz besonders bevorzugt über eine Fügenaht gekoppelt ist. Somit sieht ein Herstellungsverfahren vor, zunächst eine ebene Platine mit homogener Wandstärke bereitzustellen und diese partiell abzustrecken. In einem weiteren Verarbeitungsschritt wird diese Platine dann umformtechnisch bearbeitet, beispielsweise durch U- und O-Formen, um ein im Querschnitt geschlossenes Hohlbauteil herzustellen. Das im Querschnitt geschlossene Hohlbauteil weist gezielt voneinander verschieden eingestellte Wandstärken auf, so dass belastungsgerecht ein in seinem Eigengewicht optimiertes Kraftfahrzeugbauteil hergestellt werden kann.In particular, it is possible with the method according to the invention to form a closed cross-section hollow component, which is produced by UO-forms and very particularly preferably coupled via a joint seam. Thus, a manufacturing method provides first to provide a flat board with a homogeneous wall thickness and partially strip this. In a further processing step, this board is then worked forming technology, for example by U- and O-shapes to produce a closed cross-section hollow component. The hollow component, which is closed in cross-section, has wall thicknesses that are specifically set to one another differently from one another, so that a motor vehicle component optimized in terms of its own weight can be produced in accordance with load.
Auch kann bei dem U-Formen abgestreckt werden. Das U-Formen kann auch die Herstellung eines Hutprofils beinhalten. Nach dem Abstrecken erfolgt bevorzugt ein Randbeschnitt bzw. Flanschbeschnitt. Danach kann sich ein weiterer Umformschritt anschließen, bevorzugt ein Endformschnitt. Auch ist es vorstellbar, zunächst eine Endformgebung vorzunehmen und danach einen Randbeschnitt vorzunehmen.Also can be stripped in the U-forming. U-forming can also involve the production of a hat profile. After stripping, edge trimming or flange trimming is preferably carried out. After that, a further forming step can follow, preferably a final shaping cut. It is also conceivable to first make a final shaping and then make a trim.
Auch ist es im Sinne der Erfindung möglich, ein im Querschnitt geschlossenes Hohlbauteil bereitzustellen. Hierzu werden jedoch zwei Bauteile gekoppelt, wobei mindestens ein Bauteil ein erfindungsgemäßes Umformbauteil mit partiell voneinander verschiedenen Wandstärken ist. Beispielsweise kann somit ein im Querschnitt hutförmig oder C-förmiges Profil mit einem Schließblech oder mit einem weiteren hutförmigen oder C-förmigen Profil gekoppelt werden.It is also possible within the meaning of the invention to provide a hollow component closed in cross-section. For this purpose, however, two components are coupled, wherein at least one component is an inventive forming component with partially different wall thicknesses. For example, thus a cross-hat-shaped or C-shaped profile can be coupled with a strike plate or with another hat-shaped or C-shaped profile.
Als Karosseriebauteile werden insbesondere Kraftfahrzeugsäulen, Dachholme, Längsträger, Schweller, Querträger, Tunnel oder beispielsweise auch Getriebetunnel hergestellt. Auch können Türaufprallträger oder sonstige Verstärkungsbauteile in Türen, Hauben, Klappen, Deckeln oder weiteren Karosseriebauteilen im Sinne dieser Erfindung erfasst sein. Auch können Karosserieanbauteile, wie beispielsweise ein Stoßfängerträger, auch Querträger genannt, oder eine Crashbox mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt sein.As body components in particular motor vehicle pillars, roof rails, side members, sills, cross members, tunnels or, for example, also transmission tunnels are produced. Also, door impact beams or other reinforcing components in doors, hoods, flaps, covers or other body components may be covered within the meaning of this invention. Also, body parts, such as a bumper beam, also called cross member, or a crash box can be made with the method described here.
Für das Herstellungsverfahren einer abgestreckten Platine wird auf die
Es zeigen:
-
1a und b einen Blechzuschnitt zur Herstellung einer Kraftfahrzeug-B-Säule, -
2a und b einen Blechzuschnitt zur Herstellung einer B-Säule sowie Querschnitte durch die hergestellte B-Säule, -
3a und b eine alternative Ausgestaltungsvariante zu2 , -
4a und b einen Blechzuschnitt sowie einen Längsträger und Querschnitte, -
5a und b eine alternative Ausgestaltungsvariante zu4 , -
6a und b einen Längsträger mit in Längsrichtung voneinander verschiedenen Wandstärken sowie einen Blechzuschnitt zu dessen Herstellung, -
7a und b eine alternative Ausgestaltungsvariante zu6 , -
8a und b einen Blechzuschnitt sowie einen Längsträger mit einem kreisförmigen Querschnitt, -
9 einen Längsträger sowie verschiedene Querschnittsansichten, -
10 einen Längsträger mit Querschnittsansichten, wobei der Längsträger ein offenes Hohlprofil ist, -
11 eine alternative Ausgestaltungsvariante zu10 , -
12a bis c einen erfindungsgemäß hergestellten Schweller mit Schnittansichten sowie Schließblech, -
13a und b einen erfindungsgemäß hergestellten Querträger mit Schnittansichten, -
14a bis d einen alternativen Querträger mit Schnittansichten sowie Schließblech, -
15a bis e einen Querträger mit Crashboxen in verschiedenen Ansichten, -
16 einen Dachholm in Seitenansicht sowie Querschnittsansichten, -
17 einealternative Ausgestaltungsvariante zu 16 , -
18 einealternative Ausgestaltungsvariante zu 16 , -
19a und b einen Türaufprallträger in verschiedenen Ansichten sowie ein Herstellungsverfahren und -
20 einen Getriebetunnel in perspektivischer Ansicht und Schnittansichten.
-
1a and b a sheet metal blank for producing a motor vehicle B-pillar, -
2a and b a sheet metal blank for producing a B pillar and cross sections through the produced B pillar, -
3a and b an alternative embodiment variant2 . -
4a and b a sheet metal blank as well as a side member and cross sections, -
5a and b analternative embodiment variant 4 . -
6a and b a longitudinal beam with longitudinally different wall thicknesses and a sheet metal blank for its production, -
7a and b analternative embodiment variant 6 . -
8a and b a sheet metal blank and a longitudinal beam with a circular cross section, -
9 a side member and various cross-sectional views, -
10 a side member with cross-sectional views, wherein the side member is an open hollow profile, -
11 analternative embodiment variant 10 . -
12a to c a sill produced according to the invention with sectional views and strike plate, -
13a and b a cross member according to the invention with sectional views, -
14a to d an alternative cross member with sectional views and strike plate, -
15a to e a cross member with crash boxes in different views, -
16 a roof rail in side view and cross-sectional views, -
17 analternative embodiment variant 16 . -
18 analternative embodiment variant 16 . -
19a and b a door impact beam in various views and a manufacturing method and -
20 a transmission tunnel in perspective view and sectional views.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.
Der jeweilige Randbereich
Gemäß
In Abwandlung zu
In Abwandlung dazu ist die Ausgestaltungsvariante gemäß
Gemäß
Gemäß
Gemäß der Ausgestaltungsvariante von
Der Schweller
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass in dem Mittelabschnitt
Seitlich abstehende Flansche
Gemäß
Insbesondere kann gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 -1 -
- Blechplatinenzuschnitt für eine B-SäuleSheet metal blank for a B pillar
- 2 -2 -
- Randedge
- 3 -3 -
- Fußbereichfooter
- 4 -4 -
- Bereich mit geringerer WandstärkeArea with less wall thickness
- 4S -4S -
- Streifenstrip
- 5 -5 -
- Bereich mit größerer WandstärkeArea with larger wall thickness
- 6 -6 -
- Übergangsbereich zwischen 4 und 5Transition area between 4 and 5
- 7 -7 -
- Breite zu 6Width to 6
- 8 -8th -
- Säulenabschnittcolumn section
- 9 -9 -
- DachanbindungsbereichRoof connection area
- 10 -10 -
- Randbereichborder area
- 11 -11 -
- Fügenahtjoint seam
- 12 -12 -
- BlechplatinenzuschnittSheet metal cutting board
- 13 -13 -
- Längsträgerlongitudinal beams
- 14 -14 -
- Stegweb
- 15 -15 -
- Schenkelleg
- 16 -16 -
- Flanschflange
- 17 -17 -
- Querträgercrossbeam
- 18 -18 -
- Mittelabschnittmidsection
- 19 -19 -
- Endabschnittend
- 20 -20 -
- Schließblechstriking plate
- 21 -21 -
- Stufenversatzstep mismatch
- 22 -22 -
- Schenkelleg
- 23 -23 -
- SickeBeading
- 24 -24 -
- Versatzoffset
- 25 -25 -
- Abschnitt für CrashboxCrashbox section
- 26 -26 -
- Crashboxcrash box
- 27 -27 -
- Anbindungsbereich für 26Connection area for 26
- 28 -28 -
- TüraufprallträgerDoor impact beams
- 29 -29 -
- Ende zu 28End to 28
- 30 -30 -
- Getriebetunneltransmission tunnel
- 31 -31 -
- Koppelflanschcoupling flange
- 32 -32 -
- Längsabschnittlongitudinal section
- 33 -33 -
- Schweller sill
- a -a -
- Breitewidth
- b -b -
- Breitewidth
- l -l -
- Längelength
- x -x -
- KraftfahrzeuglängsrichtungMotor vehicle longitudinal direction
- y -y -
- KraftfahrzeugquerrichtungMotor vehicle transverse direction
- z -z -
- KraftfahrzeugvertikalrichtungAutomotive vertical direction
- R -R -
- Radiusradius
- W1 -W1 -
- WandstärkeWall thickness
- W2 -W2 -
- WandstärkeWall thickness
- W3 -W3 -
- WandstärkeWall thickness
- W4 -W4 -
- WandstärkeWall thickness
- W5 -W5 -
- WandstärkeWall thickness
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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