DE10326609A1 - Hohlprofil und Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils - Google Patents
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Abstract
Hohlprofil (1), umfassend mindestens eine erste Halbschale (2) und mindestens eine zweite Halbschale (3), wobei die erste Halbschale (2) mit der zweiten Halbschale mindestens in formschlüssiger Verbindung steht, wobei es sich bei der formschlüssigen Verbindung um eine Bördelverbindung (8) handelt. Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Hohlprofils ist durch die nachfolgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet: DOLLAR A - Verfahrensschritt 1: Zusammenführen der Lippe (4) der ersten Halbschale mit dem ersten Abschnitt (6) der Bördellippe (5); DOLLAR A - Verfahrensschritt 2: Weiteres Umbördeln des zweiten Abschnitts (7) der Bördellippe mit Annäherung des zweiten Abschnitts (7) der Bördellippe (5) an die Lippe (4); DOLLAR A - Verfahrensschritt 3: Anlegen des zweiten Abschnitts (7) der Bördellippe (5) an die Lippe (4).
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hohlprofil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils gemäß Anspruch 9.
- Hohlprofile sind im Automobilbau hinreichend bekannt und werden insbesondere dann vornehmlich verwendet, wenn Gewicht eingespart werden soll.
- Bei den im Automobilbau verwendeten Hohlprofilen handelt es sich zumeist um unsymmetrische Formteile, die aus zwei Halbschalen hergestellt werden. Insbesondere im Bereich der Cockpitquerträger, der einen crash- und sicherheitsrelevanten Bereich darstellt, werden zur Verbindung der Halbschalen Schweißverbindungen eingesetzt, oder aber die Randbereiche der Halbschalen werden zur Verbindung ineinander gefalzt. Falzen ist ein Verfahren bei dem beide Halbschalenenden um 180° Grad umgeklappt, ineinander geschoben und dann verpresst werden. Das Falzen wird jedoch nur mit einer zum Formschluß zusätzlichen Adhäsionsverbindung in den Bereichen Rohbau – Tür und Radkasten eingesetzt, um die dort geforderten Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
- Die Verwendung derartiger Hohlprofile ist jedoch insbesondere mit folgenden Nachteilen verbunden. Eine Verbindung von Halbschalen, die aus unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise Stahl und Kunststoff bestehen, ist per Schweißen grundsätzlich nicht möglich. Darüber hinaus entstehen beim Schweißen erhebliche Umweltbelastungen, beispielsweise durch kontaminierte Abluft, die entsprechend abgeführt werden muss. Darüber hinaus bilden die Schweißpunkte stets Schwachstellen, so daß Versagensgefahr durch Schweißfehler und Kerbwirkung im Übergangsbereich zum Grundwerkstoff besteht. Darüber hinaus besteht beim Schweißen ein erheblicher Anlagen- und Maschinenaufwand, der neben vielen Fehlermöglichkeiten und Prozessunsicherheiten auch hohe Investitionen mit sich bringt.
- Im Falle einer Falzverbindung muß, um die Sicherheitsanforderungen an das Hohlprofil zu erfüllen, eine weitere adhäsive Verbindung im Bereich der Falzverbindung vorgesehen sein. Die sich daraus ergebenden Nachteile bestehen unter anderem in dem zusätzlichen Klebeprozess, wodurch zusätzlich Klebstoff bevorratet und flüssig gehalten werden muß. Auch ist eine weitere Anlage erforderlich, wodurch insgesamt weitere Fehlermöglichkeiten in den Produktionsprozess eingebaut werden.
- Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, ein Hohlprofil der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches sich durch eine sichere und torsionsbelastbare Verbindung der Halbschalen auszeichnet.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Hohlprofil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß es sich bei der formschlüssigen Verbindung um eine Bördelverbindung handelt, wird insgesamt ein Hohlprofil bereitgestellt, welches folgende Vorteile aufweist. Die Verbindung zwischen den Halbschalen ist ausschließlich formschlüssig. Hierdurch können auch unterschiedliche Materialien unproblematisch verbunden werden. Eine Schweißverbindung ist nicht notwendig, wodurch Umweltbelastungen reduziert werden. Darüber hinaus existieren keine Schweißübergangsbereiche, die anfällig für Materialermüdung etc. sein könnten. Eine zusätzliche adhäsive Verbindung der Halbschalen ist nicht notwendig, um den Sicherheitsanforderungen der bevorzugten Einsatzbereiche nachzukommen.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Bördelverbindung besteht darin, daß die Bördelverbindung aus einer Lippe der ersten Halbschale und einer die Lippe umschließenden Bördellippe der zweiten Halbschale besteht. Durch diese Maßnahme setzt sich die Bördelverbindung von dem Verbindungsprozess des Falzens generell ab und kommt mit weniger Arbeitsgängen aus.
- Vorteilhafterweise weist die Bördellippe einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt auf einer Seite der Lippe und der zweite Abschnitt auf der gegenüberliegenden Seite der Lippe angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß die Bördellippe die Lippe sicher umschließt und eine belastbare Verbindung besteht.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Lippe sowie der erste Abschnitt der Bördellippe zumindest abschnittsweise mit einer ineinandergreifenden Prägung versehen sind. Diese Maßnahme dient im wesentlichen dazu, die Maßhaltigkeit im Herstellungsverfahren zu erhöhen, indem die beiden Halbschalen bereits partiell formschlüssig miteinander verbunden werden. Darüber hinaus trägt die hier beschriebene Prägung ebenfalls zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Hohlprofils bei.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, daß der zweite Abschnitt der Bördellippe, die Lippe sowie der erste Abschnitt der Bördellippe zumindest abschnittsweise mit einer ineinandergreifenden Durchstellung versehen sind. Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist hier vorgesehen, die bereits gebördelte Bördellippe sowie die dazwischen angeordnete Lippe mit Durchstellungen zu versehen, um die Torsionssteifigkeit und Festigkeit des Hohlprofils insgesamt zu erhöhen.
- Zur Unterstützung der rein formschlüssigen Verbindung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß innerhalb der Bördelverbindung eine adhäsive Verbindung vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme wird die ansonsten formschlüssige Verbindung fertigkeitsmäßig unterstützt.
- Als vorteilhafte Materialien der Halbschalen kommen dünnwandige Formkörper aus Stahllegierungen und/oder Aluminiumlegierungen und/oder Magnesiumlegierungen und/oder Kunststoff in Frage. Insbesondere Mischpaarungen der Halbschalen vermögen Hohlprofile mit vorteilhaften Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungszwecke zu erzeugen.
- Als vorteilhafter Anwendungszweck des erfindungsgemäßen Hohlprofils kommen unter anderem Cockpitquerträger und deren Einzelbauteile von Kraftfahrzeugen in Frage, da es sich hier um einen crash- und sicherheitsrelevanten Bereich handelt, und weitere aus mindestens zwei Schalen bestehende Hohlkörper Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Hohlprofils bereitzustellen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Durch ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils umfassend die Verfahrensschritte:
- – Zusammenführen der Lippe der ersten Halbschale mit dem ersten Abschnitt der Bördellippe; Hierbei ist der zweite Abschnitt der Bördellippe bereits durch den Blechumformungsprozess in eine im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung gegenüber dem ersten Abschnitt gebracht.
- – Umbördeln des zweiten Abschnitts der Bördellippe mit Annäherung des zweiten Abschnitts der Bördellippe an die Lippe;
- – Anlegen des zweiten Abschnitts der Bördellippe an die Lippe,
- Weitere Vorteile hinsichtlich der Maßhaltigkeit bietet ein Zwischenschritt zwischen dem ersten und dem zweiten Verfahrensschritt in dem die Lippe sowie der erste Abschnitt der Bördellippe zumindest abschnittsweise mit einer ineinandergreifenden Prägung versehen werden. Hierdurch wird eine partiell formschlüssige Verbindung zwischen den Halbschalen hergestellt, welche sich positiv auf die Maßhaltigkeit in den folgenden Verfahrensschritten auswirkt.
- Zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit und der allgemeinen Festigkeit des Hohlkörpers ist in einem vorteilhaften Verfahrensschritt vorgesehen, daß der zweite Abschnitt der Bördellippe, die Lippe sowie der erste Abschnitt der Bördellippe nach dem dritten Verfahrensschritt zumindest abschnittsweise mit einer ineinandergreifenden Durchstellung versehen werden.
- Auch kann vorteilhafterweise zur Verbesserung der Festigkeits- und Torsionssteifigkeit vorgesehen sein, daß die Bördellippe vor dem ersten Verfahrensschritt mit einem adhäsiven Medium beaufschlagt oder daß die Lippe vor dem ersten Verfahrensschritt mit einem adhäsiven Medium beaufschlagt wird oder dass der zweite Abschnitt der Bördellippe zwischen dem ersten und dem zweiten Verfahrensschritt mit einem adhäsiven Medium beaufschlagt wird.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, dabei zeigen:
-
1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Hohlprofils; -
2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Hohlprofil in der Bauform einer Tunnelstütze für einen Cockpitquerträger; -
3 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Hohlprofil in der Bauform eines Cockpitquerträgers für die Beifahrerseite eines Kraftfahrzeugs; -
4 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Hohlprofils mit einer Verprägung nach Anspruch 4; -
5 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hohlprofils mit einer Verprägung nach Anspruch 4; -
6 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hohlprofils mit einer Verprägung nach Anspruch 5; -
7a eine Schnittansicht eines teilweise fertiggestellten erfindungsgemäßen Hohlprofils in einem zweiten Verfahrensschritt; -
7b eine Schnittansicht eines teilweise fertiggestellten erfindungsgemäßen Hohlprofils in einem dritten Verfahrensschritt; -
7c eine Schnittansicht eines fertiggestellten erfindungsgemäßen Hohlprofils nach einem vierten Verfahrensschritt. - Zunächst wird auf
1 Bezug genommen. - Ein erfindungsgemäßes Hohlprofil
1 umfaßt im wesentlichen eine erste Halbschale2 und eine zweite Halbschale3 , wobei die erste Halbschale2 und die zweite Halbschale3 durch mindestens eine Bördelverbindung8 miteinander verbunden sind. - Die Bördelverbindung
8 umfaßt im wesentlichen an der ersten Halbschale2 eine Lippe4 , die von einem ersten Abschnitt6 und einem zweiten Abschnitt7 einer Bördellippe5 der zweiten Halbschale3 umgeben ist, so dass zwischen der ersten Halbschale2 und der zweiten Halbschale3 eine formschlüssige Verbindung in Form der zuvor genannten Bördelverbindung8 besteht. - Bei den Halbschalen
2 ,3 kann es sich um unterschiedliche Materialien handeln. Bevorzugte Werkstoffe sind Aluminiumlegierungen, Stahllegierungen, Magnesiumlegierungen aber auch Kunststoffe, wobei Halbschalen2 ,3 aus unterschiedlichen Materialien kombiniert werden können bzw. zu einem Hohlkörper1 verbunden werden können, insbesondere, da keine materialzerstörenden Verbindungsmechanismen wie beispielsweise Schweißen zum Einsatz kommen. - Weitere Details des vorliegenden erfindungsgemäßen Hohlprofils
1 lassen sich anhand der Verfahrensschritte, wie in den7a bis7c dargestellt, vorteilhaft erläutern. Die dort abgebildeten Bördelverbindungen8 können gleichzeitig, aber auch separat voneinander hergestellt werden. In den nachfolgenden Erläuterungen soll von einer bereits existierenden Bördelverbindung ausgegangen werden, wie in den7a bis7c dargestellt. - Wie in
7a dargestellt, werden die Halbschalen2 ,3 in einem ersten Verfahrensschritt zunächst derart zueinander ausgerichtet, daß die Lippe4 auf dem ersten Abschnitt6 der Bördellippe5 aufliegt. Hierbei ist der zweite Abschnitt der Bördellippe bereit, durch den Blechumformungsprozess in eine im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung gegenüber dem ersten Abschnitt gebracht. - Vor diesem dargestellten Verfahrensschritt kann optional ein adhäsives Medium auf der Lippe
4 und/oder dem ersten Abschnitt6 und/oder dem zweiten Abschnitt7 der Bördellippe5 aufgetragen werden. Grundsätzlich ergeben sich hierdurch sowohl Vorteile für die weiteren Verfahrensschritte, als auch für das fertige Hohlprofil1 bezüglich Festigkeit und Torsionssteifigkeit, dahingehend, daß eine adhäsive Verbindung neben die formschlüssige Verbindung tritt. - Noch vor dem zweiten Verfahrensschritt kann optional vorgesehen sein, die Lippe
4 und den ersten Abschnitt6 der Bördellippe5 zunächst durch eine oder mehrere Prägungen9 miteinander zu verbinden. Beim Prägen, auch partielles Durchsetzfügen oder Clinchen genannt, wird Material der Lippe4 und des ersten Abschnitts6 der Bördellippe5 wie in4 und5 dargestellt derart ineinander verpresst, daß sich bereits hier eine formschlüssige Verbindung zwischen der Lippe4 und der Bördellippe5 ergibt. Das im Rahmen dieses Verfahrensschritts durchgeführte Prägen9 dient im wesentlichen einer vorbereitenden Fixierung der Halbschalen2, 3 um die Maßhaltigkeit der ersten und zweiten Halbschale2 ,3 zueinander für die weiteren Verfahrensschritte zu gewährleisten und einer erhöhten Torsionssteifigkeit. - In einem zweiten Verfahrensschritt (vgl.
7b ) wird der zweite Abschnitt7 der Bördellippe5 weiter umgebördelt, so daß sich der zweite Abschnitt7 der Bördellippe5 der Lippe4 nähert. - In einem dritten Verfahrensschritt (vgl.
7c ) wird der zweite Abschnitt7 der Bördellippe5 an die Lippe4 gepresst, so daß die Bördellippe5 die Lippe4 nahezu vollständig umschließt. - In einem weiteren Verfahrensschritt können partielle Durchstellungen
10 eingebracht werden. Im wesentlichen wird Material der Lippe4 und der Bördellippe5 wie in6 dargestellt zusammen durchgestellt. Die Durchstellung10 unterscheidet sich dahingehend von der Prägung9 , daß das Durchstellen durch beide Abschnitte6 ,7 und die Lippe4 durchgeführt wird, insbesondere weil nach dem dritten Verfahrensschritt die zuvor genannten Bereiche bereits übereinander angeordnet sind. Die Durchstellungen10 dienen im wesentlichen der Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Hohlprofils1 und der Bauteilfestigkeit. -
- 1
- Hohlprofil
- 2
- Erste Halbschale
- 3
- Zweite Halbschale
- 4
- Lippe
- 5
- Bördellippe
- 6
- Erster Abschnitt
- 7
- Zweiter Abschnitt
- 8
- Bördelverbindung
- 9
- Prägung
- 10
- Durchstellung
Claims (14)
- Hohlprofil (
1 ) umfassend: – mindestens eine erste Halbschale (2 ), – mindestens eine zweite Halbschale (3 ), wobei – die erste Halbschale (2 ) mit der zweiten Halbschale mindestens in formschlüssiger Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der formschlüssigen Verbindung um eine Bördelverbindung (8 ) handelt. - Hohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördelverbindung (
8 ) aus einer Lippe (4 ) der ersten Halbschale (2 ) und einer die Lippe (4 ) umschließenden Bördellippe (5 ) der zweiten Halbschale (3 ) besteht. - Hohlprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördellippe (
5 ) einen ersten Abschnitt (6 ) und einen zweiten Abschnitt (7 ) aufweist, wobei der erste Abschnitt (6 ) auf einer Seite der Lippe (4 ) und der zweite Abschnitt (7 ) auf der gegenüberliegenden Seite der Lippe (4 ) angeordnet ist. - Hohlprofil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (
4 ) und der erste Abschnitt (6 ) der Bördellippe (5 ) zumindest abschnittsweise mit einer ineinandergreifenden Prägung (9 ) versehen sind. - Hohlprofil nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (
7 ) der Bördellippe (5 ), die Lippe (4 ) sowie der erste Abschnitt (6 ) der Bördellippe (5 ) zumindest abschnittsweise mit einer ineinandergreifenden Durchstellung (10 ) versehen sind. - Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Bördelverbindung (
8 ) eine adhäsive Verbindung vorgesehen ist. - Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Halbschalen (
2 ,3 ) um dünnwandige Formkörper aus Stahllegierungen und/oder Aluminiumlegierungen und/oder Magnesiumlegierungen und/oder Kunststoff handelt. - Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hohlprofil (
1 ) um einen Cockpitquerträger eines Kraftfahrzeugs handelt. - Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte: – Verfahrensschritt 1: Zusammenführen der Lippe (
4 ) der ersten Halbschale mit dem ersten Abschnitt (6 ) der Bördellippe (5 ); hierbei ist der zweite Abschnitt der Bördellippe bereits durch den Blechumformungsprozess in eine im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung gegenüber dem ersten Abschnitt gebracht. – Verfahrensschritt 2: Weiteres Umbördeln des zweiten Abschnitts (7 ) der Bördellippe mit Annäherung des zweiten Abschnitts (7 ) der Bördellippe (5 ) an die Lippe (4 ); – Verfahrensschritt 3: Anlegen des zweiten Abschnitts (7 ) der Bördellippe (5 ) an die Lippe (4 ). - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Verfahrensschritt die Lippe (
4 ) sowie der erste Abschnitt (6 ) der Bördellippe (5 ) zumindest abschnittsweise mit einer ineinandergreifenden Prägung (9 ) versehen werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (
7 ) der Bördellippe (5 ), die Lippe (4 ) sowie der erste Abschnitt (6 ) der Bördellippe (5 ) nach dem dritten Verfahrensschritt zumindest abschnittsweise mit einer ineinandergreifenden Durchstellung (10 ) versehen werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördellippe (
5 ) vor dem ersten Verfahrensschritt mit einem adhäsiven Medium beaufschlagt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (
4 ) vor dem ersten Verfahrensschritt mit einem adhäsiven Medium beaufschlagt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (
7 ) der Bördellippe (5 ) zwischen dem ersten und dem zweiten Verfahrensschritt mit einem adhäsiven Medium beaufschlagt wird.
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