DE102022124460A1 - Method of manufacturing a side sill - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Seitenschwellers mit einem Verstärkungsprofil für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte:a) Bearbeiten eines Stahlblechs durch ein Formverfahren,b) Falten des Stahlblechs um seine Längsachse, sodass ein Verstärkungsprofil (1) mit einem geschlossenen Querschnitt entsteht,c) Verschweißen der durch das Falten aneinander liegenden Seitenränder des Verstärkungsprofils (1),d) Einfügen des Verstärkungsprofils in einen hohlen Seitenschweller.The invention relates to a method for producing a side sill with a reinforcement profile for a motor vehicle, comprising the steps: a) processing a steel sheet using a forming process, b) folding the steel sheet about its longitudinal axis, so that a reinforcement profile (1) with a closed cross section is produced, c) Welding the side edges of the reinforcing profile (1) which are adjacent to one another as a result of the folding, d) Inserting the reinforcing profile into a hollow side sill.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Seitenschwellers mit einem Verstärkungsprofil für ein Kraftfahrzeug und einen durch das Verfahren hergestellten Seitenschweller.The invention relates to a method for producing a side sill with a reinforcement profile for a motor vehicle and a side sill produced by the method.
Die
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Seitenschwellers mit einem Verstärkungsprofil für ein Kraftfahrzeug, umfasst die folgenden Schritte:
- a) Bearbeiten eines Stahlblechs durch ein Formverfahren,
- b) Falten des Stahlblechs um seine Längsachse, sodass ein Verstärkungsprofil mit einem geschlossenen Querschnitt entsteht,
- c) Verschweißen der durch das Falten aneinander liegenden Seitenränder des Verstärkungsprofils,
- d) Einfügen des Verstärkungsprofils in und Befestigen an einen hohlen Seitenschweller.
- a) processing a steel sheet by a forming process,
- b) folding the steel sheet around its longitudinal axis, resulting in a reinforcement profile with a closed cross-section,
- c) Welding the side edges of the reinforcing profile that lie against one another as a result of the folding,
- d) Inserting the reinforcing profile into and attaching to a hollow side sill.
Unter Bearbeiten wird hier das Einbringen von Vertiefungen, Aussparungen, Faltkanten und anderen Verformungen in das Stahlblech verstanden.Editing is understood here as the introduction of indentations, recesses, folded edges and other deformations into the steel sheet.
Als hohler Seitenschweller kommt jedweder Seitenschweller in Frage, der ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Verstärkungsprofil aufnehmen kann. Beispielsweise kann der Seitenschweller aus zwei tiefgezogenen Halbschalen bestehen. Je nach Material des Schwellers können Schweller und Verstärkungsprofil dabei z. B. geklebt, verschraubt oder verschweißt werden. Bei einem Stahlschweller sind beispielsweise Schweißprozesse besonders geeignet, da das Verstärkungsprofil ebenfalls aus Stahl gefertigt wird. Die Reihenfolge der Befestigung der ersten und zweiten Halbschale und des Verstärkungsprofils aneinander ist dabei beliebig.Any side sill that can accommodate a reinforcing profile produced by the method according to the invention can be used as the hollow side sill. For example, the side skirts can consist of two deep-drawn half-shells. Depending on the material of the sill, the sill and reinforcement profile can e.g. B. glued, screwed or welded. In the case of a steel sill, for example, welding processes are particularly suitable since the reinforcement profile is also made of steel. The order in which the first and second half-shells and the reinforcing profile are fastened to one another is arbitrary.
Das Einfügen des Verstärkungsprofils in den Seitenschweller erhöht dessen Vermögen, kinetische Energie im Falle eines Seitenaufpralls zu absorbieren. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt die Herstellung eines solchen Verstärkungsprofils bereits aus einem einzigen Stahlblech. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von Stahlblech für das Verstärkungsprofil einen wirtschaftlichen Herstellungsprozesses, da auf teure Materialien wie z.B. Aluminium verzichtet werden kann.Inserting the reinforcement profile into the side sill increases its ability to absorb kinetic energy in the event of a side impact. The use of the method according to the invention allows the production of such a reinforcement profile from a single sheet of steel. In addition, the use of sheet steel for the reinforcement profile enables an economical manufacturing process, since expensive materials such as aluminum can be dispensed with.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt a1), der das Formen von Taschenpaaren entlang der Längsachse umfasst, sodass die Taschen eines Taschenpaares sich jeweils auf der gleichen Höhe entlang der Längsachse des Stahlblechs befinden. Schritt a1) ist dabei als ein in Schritt a) enthaltener Teilschritt aufzufassen. Unterschiedliche Taschenpaare sind dabei in Längsrichtung voneinander beabstandet, während die Taschen eines Taschenpaares quer zur Längsrichtung voneinander beabstandet sind.Preferably, the method comprises a further step a1), which comprises forming pairs of pockets along the longitudinal axis, such that the pockets of a pair of pockets are each at the same height along the longitudinal axis of the steel sheet. Step a1) is to be understood as a partial step contained in step a). Different pairs of pockets are spaced apart from one another in the longitudinal direction, while the pockets of a pair of pockets are spaced apart from one another transversely to the longitudinal direction.
Bevorzugt findet das Formen der Taschenpaare in Schritt a1) derart statt, dass sich nach dem Falten in Schritt b) die Böden der Taschen eines Taschenpaares in mindestens einem Bereich berühren, so dass für den minimalen Abstand der Böden Db=0 gilt. Dies hat den Vorteil, dass die Taschen sich gegeneinander abstützen, was zu einem stabileren Verstärkungsprofil führt.The pairs of pockets are preferably formed in step a1) in such a way that, after folding in step b), the bottoms of the pockets of a pair of pockets touch in at least one area, so that the minimum distance between the bottoms is D b =0. This has the advantage that the pockets support each other, resulting in a more stable reinforcement profile.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die weiteren Schritte: c1) Formen eines länglichen Wellenblechs mit sich entlang der Längsachse des Wellenblechs erstreckenden Wellentälern und -bergen aus einem zweiten Stahlblech, wobei die Höhe der Wellentäler und -berge so gewählt wird, dass sich Berührungsbereiche zwischen den Wellentälern und -bergen des Wellenblechs und den Innenwänden des Verstärkungsprofils ergeben und c2) Einführen des Wellenblechs in das Verstärkungsprofil.The method preferably comprises the further steps: c1) Forming an elongated corrugated sheet with corrugated sheet metal extending along the longitudinal axis of corrugated sheet metal with troughs and crests, the height of the troughs and crests being selected such that contact areas between the corrugation troughs and -recovery of the corrugated metal sheet and the inner walls of the reinforcement profile and c2) insertion of the corrugated metal sheet into the reinforcement profile.
Die Schritte c1) und c2) werden in Ergänzung oder alternativ zu dem Schritt a1) durchgeführt. Dementsprechend muss bei Durchführung der Schritte a1), c1) und c2) die Tiefe der Taschen in Schritt a1) so gewählt werden, dass die Taschenböden eines Taschenpaares nicht berühren oder aber gänzlich auf die Formung der Taschen verzichtet werden. Die Schritte c1) und c2) können sowohl vor als auch nach Schritt c) durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Erzeugung des Wellenblechs in Schritt c1) zeitgleich mit der Bearbeitung des ersten Stahlblechs in Schritt a) geschehen. Die Einführung des Wellenblechs in Schritt c2) kann dann unmittelbar vor dem Verschweißen der Seitenränder in Schritt c) stattfinden. Die Durchführung von c1) und c2) vor Schritt c) erleichtert den Toleranzausgleich. Alternativ kann das Wellenblech auch nach dem Verschweißen der Seitenränder in das Verstärkungsprofil eingeführt werden.Steps c1) and c2) are carried out in addition to or as an alternative to step a1). Accordingly, when carrying out steps a1), c1) and c2), the depth of the pockets in step a1) must be selected such that the pocket bottoms of a pair of pockets do not touch or the pockets are not formed at all. Steps c1) and c2) can be carried out either before or after step c). For example, the corrugated sheet can be produced in step c1) at the same time as the processing of the first steel sheet in step a). The introduction of the corrugated sheet in step c2) can then take place immediately before the side edges are welded in step c). Carrying out c1) and c2) before step c) facilitates tolerance compensation. Alternatively, the corrugated sheet can also be inserted into the reinforcement profile after the side edges have been welded.
Wie das Formen sich berührender Taschen, führt auch das Formen und Einführen des Wellenblechs in das Verstärkungsprofil zu einem stabileren Verstärkungsprofil mit sich gegeneinander abstützenden Wänden. Das Verstärkungsprofil weist eine längliche Form und ein Mehrkammerdesign auf.Like forming touching pockets, forming and inserting the corrugated sheet into the reinforcement profile results in a more stable one Reinforcement profile with walls supporting each other. The reinforcement profile has an elongated shape and a multi-chamber design.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren stoffschlüssiges Verbinden in Berührungsbereichen der jeweiligen Taschen der Taschenpaare oder der Wellentäler und -berge mit dem Verstärkungsprofil in einem weiteren Schritt c3). Dies stabilisiert das Verstärkungsprofil weiter.The method preferably includes materially bonded connection in contact areas of the respective pockets of the pocket pairs or of the wave troughs and crests with the reinforcement profile in a further step c3). This further stabilizes the gain profile.
Bevorzugt umfasst das Formverfahren der Schritte a), a1) oder c1) Rollformen, Prägen, Stanzen, Laserabtragen oder eine Kombination hiervon.The forming process of steps a), a1) or c1) preferably comprises roll forming, embossing, stamping, laser ablation or a combination thereof.
Bevorzugt umfasst das Verfahren das Verschweißen oder stoffschlüssige Verbinden mittels Punktschweißen, Reibschweißen, Laserschweißen, Bonden oder einer Kombination hiervon.The method preferably includes welding or material-to-material connection by means of spot welding, friction welding, laser welding, bonding or a combination thereof.
Vorzugsweise werden in Schritt a) Schlitze, Lochmuster oder ähnliche Aussparungen im Verstärkungsprofil in dessen Berührungsbereichen mit den Wellentälern und -bergen des Wellenblechs geformt. Derartige Lochmuster oder Aussparungen erleichtern das stoffschlüssige Verbinden der Innenwände des Verstärkungsprofils mit dem Wellenblech.In step a), slots, hole patterns or similar recesses are preferably formed in the reinforcement profile in its contact areas with the wave troughs and peaks of the corrugated sheet. Such hole patterns or recesses facilitate the material connection of the inner walls of the reinforcing profile with the corrugated sheet.
Bevorzugt weisen das erste und das zweite Stahlblech eine Breite von jeweils 120-460 mm und 30-120 mm auf, eine Länge von 300-3000 mm auf und eine Stärke von 0,5-3,0 mm, insbesondere aber 1,2-2,5 mm, auf.The first and the second steel sheet preferably have a width of 120-460 mm and 30-120 mm, a length of 300-3000 mm and a thickness of 0.5-3.0 mm, but in particular 1.2- 2.5mm, on.
Ein erfindungsgemäßes Verstärkungsprofil wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.A reinforcement profile according to the invention is produced using the method according to the invention.
Ein erfindungsgemäßer Seitenschweller enthält ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Verstärkungsprofil.A side sill according to the invention contains a reinforcement profile produced using the method according to the invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
-
1 ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Herstellungsprozess des Seitenschwellers beschreibt, -
2a eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verstärkungsprofils im Faltungsvorgang nach dem Formprozess, -
2b einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verstärkungsprofils bei Betrachtung in Längsrichtung vor dem Verschweißen der Seitenränder des Verstärkungsprofils, -
2c Querschnitte eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verstärkungsprofils mit gekennzeichneten Schweißstellen, -
3a einen Querschnitt eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verstärkungsprofils bei Betrachtung in Längsrichtung, -
3b eine Draufsicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verstärkungsprofils nach abgeschlossener Fertigung und -
4 eine Seitenansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verstärkungsprofils.
-
1 a flow chart describing an exemplary manufacturing process of the side sill, -
2a a side view of a first embodiment of the reinforcement profile according to the invention in the folding process after the molding process, -
2 B a cross section of a first embodiment of the reinforcing profile according to the invention when viewed in the longitudinal direction before the welding of the side edges of the reinforcing profile, -
2c Cross sections of a first preferred embodiment of the reinforcement profile according to the invention with marked welding points, -
3a a cross section of a first preferred embodiment of the reinforcement profile according to the invention when viewed in the longitudinal direction, -
3b a plan view of a first preferred embodiment of the reinforcement profile according to the invention after completion of production and -
4 a side view of a second preferred embodiment of the reinforcing profile according to the invention.
Im Folgenden wird anhand
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein Stahlblech mit einer Stärke im Bereich von 1,2-2,5 mm, hier mit einer Stärke von 2,0 mm, und einer Breite im Bereich von 120-460 mm, hier mit einer Breite von 350 mm, zunächst in einem ersten Schritt a), hier in einer Transferpresse, geprägt. Die Länge des Stahlblechs liegt im Bereich von 300-3000 mm und wird gemäß der entsprechenden Anwendung gewählt, z.B. angepasst an die Länge des Seitenschwellers eines Fahrzeuges einer gewissen Länge. Beim Prägevorgang werden Vertiefungen und Faltkanten in das Stahlblech eingebracht.According to the first embodiment of the method, a steel sheet with a thickness in the range of 1.2-2.5 mm, here with a thickness of 2.0 mm, and a width in the range of 120-460 mm, here with a width of 350 mm, initially embossed in a first step a), here in a transfer press. The length of the steel sheet is in the range of 300-3000 mm and is chosen according to the respective application, e.g. adapted to the length of the side sill of a vehicle of a certain length. During the embossing process, indentations and folded edges are made in the steel sheet.
In einem Teilschritt a1) des Schrittes a) werden entlang der Längsachse des Stahlblechs Taschenpaare 2 geformt derart, dass die Taschen 2a, 2b eines Taschenpaares 2 sich jeweils auf der gleichen Höhe entlang der Längsachse des ersten Stahlblechs befinden. Die Taschenpaare 2 werden derart geformt, dass sich nach Falten in einem nachfolgendem Schritt b) die Böden der Taschen 2a, 2b eines Taschenpaares 2 in mindestens einem Bereich berühren.In a partial step a1) of step a), pairs of
Das Stahlblech wird im zweiten Schritt b) in einer Transferpresse entlang seiner Längsachse zum Verstärkungsprofil 1 derart gefaltet, dass es einen geschlossenen Querschnitt aufweist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das Stahlblech in einer Rollformanlage gefaltet.
In einem folgenden dritten Schritt c) werden die nach der Faltung aneinander liegenden Seitenränder des Verstärkungsprofils 1 durch einen Reibschweißprozess miteinander verschweißt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Seitenränder durch in-line Laserschweißen miteinander verbunden.In a subsequent third step c), the sides lying against one another after the folding edges of the
Im vierten und abschließenden Fertigungsschritt des Verstärkungsprofils 1 c3) werden die Böden der jeweiligen Taschen 2a, 2b der Taschenpaare 2 in den Berührungsbereichen durch Widerstandspunktschweißen verschweißt.
In einem fünften und letzten Schritt d) wird das Verstärkungsprofil 1 in einen hohlen Seitenschweller eingefügt und an diesem befestigt. Seitenschweller und Verstärkungsprofil werden hier mit fließlochformenden Schrauben aneinander befestigt. In alternativen Ausführungsbeispielen werden Schweller und Verstärkungsprofil verklebt oder verschweißt.In a fifth and last step d), the reinforcing
Gemäß zweitem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein erstes Stahlblech mit einer Stärke von 1,2-2,5 mm, hier mit einer Stärke von 2 mm, und einer Breite von 120-460 mm, hier mit einer Breite von 350 mm, in einem ersten Schritt a) in einer Rollformanlage geformt. Die Länge des Stahlblechs wird gemäß der entsprechenden Anwendung gewählt. In der Rollformanlage werden Faltkanten und Lochmuster in dem Stahlblech geformt. Die Lochmuster werden in einer Stanzstation innerhalb der Rollformanlage gestanzt. In alternativen Ausführungsbeispielen werden die Lochmuster durch Laserabtrag in dem ersten Stahlblech geformt. Die Lochmuster erleichtern in einem späteren Prozessschritt die Verbindung des Verstärkungsprofils 1 mit einem Wellenblech 3.According to the second embodiment of the method, a first steel sheet with a thickness of 1.2-2.5 mm, here with a thickness of 2 mm, and a width of 120-460 mm, here with a width of 350 mm, in a first Step a) formed in a roll forming line. The length of the steel sheet is chosen according to the specific application. Folded edges and hole patterns are formed in the steel sheet in the roll forming system. The hole patterns are punched in a punching station within the roll forming system. In alternative embodiments, the hole patterns are formed in the first sheet of steel by laser ablation. In a later process step, the hole pattern makes it easier to connect the reinforcing
In einem folgenden zweiten Schritt b) wird das geformte Verstärkungsprofil 1 in der Rollformanlage so gefaltet, dass ein geschlossener Querschnitt entsteht. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das Stahlblech in einer Transferpresse gefaltet. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird auf das Formen der Taschenpaare wie im ersten Ausführungsbeispiel (Schritt a1)) verzichtet, so dass die oberen und unteren Profilinnenwände voneinander beabstandet sind. Die Seitenränder des Verstärkungsprofils 1 werden unmittelbar nach der Faltung in einem folgenden dritten Schritt c) in-line reibverschweißt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Seitenränder in-line laserverschweißt.In a subsequent second step b), the shaped reinforcing
Im sich anschließenden vierten Schritt c1) wird ein zweites Stahlblech mit einer Stärke von 1,2-2,5 mm, hier einer Stärke von 1,5 mm, und einer Breite von 30-120 mm, hier einer Breite von 90 mm, und einer an die Länge des Verstärkungsprofils angepassten Länge in einer Rollformanlage in ein längliches Wellenblech 3 umgeformt. Dabei werden sich entlang der Längsachse des Wellenblechs 3 erstreckende Wellentäler und -berge 4 geformt. Im darauffolgenden fünften Schritt c2) wird das Wellenblech 3 in das Verstärkungsprofil 1 eingeführt. Die Höhe der Wellentäler und -berge 4 wird so gewählt, dass sich Berührungsbereiche zwischen den Wellentälern und -bergen 4 und den Innenwänden des Verstärkungsprofils 1 ergeben. Im folgenden sechsten Schritt c3) werden die Wellentäler und -berge 4 durch Widerstandsschweißen mit den Innenwänden des Verstärkungsprofils 1 verbunden. Die Lochmuster in den Berührungsbereichen des Verstärkungsprofils 1 erleichtern den Schweißprozess. Schritt c3) schließt die Fertigung des Verstärkungsprofils 1 ab. Das fertige Verstärkungsprofil 1 hat eine Breite von 40-150 mm, hier eine Breite von 122 mm, und eine Höhe von 20-80 mm, hier eine Höhe von 60 mm.In the subsequent fourth step c1), a second steel sheet with a thickness of 1.2-2.5 mm, here a thickness of 1.5 mm, and a width of 30-120 mm, here a width of 90 mm, and a length adapted to the length of the reinforcement profile in a roll forming plant in an elongated
Analog zur ersten Ausführungsform des Verfahrens wird im letzten Verfahrensschritt d) das Verstärkungsprofil 1 in einen Seitenschweller eingefügt und mittels fließlochformender Schrauben an diesem befestigt. In alternativen Ausführungsbeispielen werden Schweller und Verstärkungsprofil 1 verklebt oder verschweißt.Analogously to the first embodiment of the method, in the last method step d), the
Die so hergestellten Seitenschweller eigenen sich insbesondere für den Einsatz in Personenkraftfahrzeugen oder anderen Fahrzeugen.The side skirts produced in this way are particularly suitable for use in passenger cars or other vehicles.
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