DE10339068A1

DE10339068A1 - Wölbstrukturiertes Karosseriebauteil und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10339068A1
Application number: DE2003139068
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Behr; Martin Dipl.-Ing. Grünbaum; Dieter Dipl.-Ing. Lange; Rainer Dipl.-Ing. Röck (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2005-03-24
Also published as: WO2005021180A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein wölbstrukturiertes Karosseriebauteil und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei in einem ersten Schritt die Wölbstrukturierung des Materials, insbesondere von Blechplatinen, erzeugt wird und in einem zweiten Schritt die Herstellung des Karosseriebauteils durch Rollprofilieren erfolgt. Das Karosseriebauteil enthält durch Rollprofilieren eingebrachte Anschlusszonen, in denen das Material näherungsweise wölbstrukturierfrei ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil und ein Verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7.

Es ist bekannt, wölbstrukturierte Bleche im Automobilbereich zu verwenden. Unter wölbstrukturiertem Blech wird hierbei ein Blech verstanden, das mit einer versteifenden Makrostruktur versehen ist, welche mit Hilfe eines Beulverfahrens in das Blech eingebracht wird; derartige Bleche sind beispielsweise in der DE 44 37 986 A1 beschrieben. Im Gegensatz zu der Wirkung klassischer Umformverfahren (wie z.B. Walzprägen oder Hydroforming), bei denen während des Umformens eine Plastifizierung des Blechs stattfindet, wird das Blech beim Wölbstrukturieren lediglich lokal gefaltet; dies ist verbunden mit einer nur unwesentlichen Oberflächenvergrößerung des Materials. Die Beulverformung erfolgt in einem Durchlaufverfahren, so das gesamte Materialbahnen (bzw. bandartige Bereiche von ihnen) mit der Wölbstruktur versehen werden. Die Wölbstrukturierung hat eine Erhöhung der Biegesteifigkeit zur Folge. Im Gegensatz zu unstrukturierten Blechen kann daher die Blechdicke ohne Steifigkeitseinbussen wesentlich geringer gewählt werden. Zur Herstellung steifigkeitserhöhter Karosseriebauteile werden aus diesen Materialbahnen Platinenzuschnitte gefertigt, aus denen dann durch weitere Prozessschritte die gewünschten Bauteile hergestellt werden.

Die weitere Fertigung der Bauteile erfolgt durch mehrere, voneinander entkoppelte Prozessschritte:
Der Platinenzuschnitt wird z.B. in einer ersten Umformstufe tiefgezogen, anschließend wird plattiert. Darauf folgt eine zweite Ziehstufe und weitere separate Prozesse zum Ausklinken, Abkanten, Abstellen von z.B. Flanschen und Verbinden von Flanschen sowie Bauteilen.

Weiterhin ist bekannt, Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge durch kontinuierlichen Prozessablauf, insbesondere durch Rollprofilieren, herzustellen.

In der DE 199 57 910 A1 ist die Herstellung eines Formbauteils ungleicher Dicke beschrieben, bei dem durch Rollprofilieren Bleche durch mechanisches Fügen verbunden werden. Durch das Einprägen von Sicken oder Kanten in die Bleche während der Rollprofilierung werden die Bleche positioniert.

Die Herstellung eines länglichen Hohlkörpers für Karosseriekomponenten mittels Rollprofilieren ist aus der DE 101 41 503 C1 bekannt. Danach wird der die Materialreserve bildende Flansch ohne zusätzlichen Herstellungsaufwand bei der Herstellung eines zu einem Hohlkörper innenhochdruckumzuformenden Grundkörpers durch Rollprofilieren eines Blechzuschnitts umgeformt.

Die bei herkömmlicher Vorgehensweise erforderlichen Prozesse (z.B. Tiefziehen, Abkanten und Plattieren) führen zu Defekten, beispielsweise zu Froscheffekten, die lediglich durch aufwändiges Einbringen von Nebenformelementen zu kompensieren sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wölbstrukturiertes Karosseriebauteil anzugeben, das seine hohe Formsteifigkeit auch nach der Weiterverarbeitung beibehält. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein schnelleres und preisgünstiges Verfahren zur Herstellung des Bauteils anzugeben.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 7 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Gemäß der Erfindung werden wölbstrukturierte Karosseriebauteile derart hergestellt, dass in einem ersten Schritt die Wölbstrukturierung des Materials und in einem zweiten Schritt die Herstellung des Karosseriebauteils durchgeführt wird, wobei die Herstellung des Karosseriebauteils durch Rollprofilieren erfolgt. Die wölbstrukturierten Materialien sind beispielsweise Blechplatinen oder faserverstärkte Kunststoffe, die beschichtet sein können.

Bei der Herstellung des Karosseriebauteils werden zumindest die Prozesse Plattieren, Umformen und Zuschneiden des wölbstrukturierten Materials in einem Rollprofilierungsverfahren durchgeführt. Durch plattieren werden beispielsweise Füge-Flansche, Sicken und/oder Kanten hergestellt und durch Umformen werden z.B. Füge-Flansche abgestellt.

Das wölbstrukturierte Material wird beispielsweise mit nahezu wölbstrukturfreien Anschlusszonen versehen, die im Rollprofilierungsverfahren plattiert werden.

Anschließend an die Strukturierungs- und Formprozesse wird das bearbeitete Material in vorgegebene Längen zugeschnitten.

Vorteilhafterweise wird das Material für die Wölbstrukturierung und Rollprofilierung von einem Coil zugeführt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Karosseriebauteil hergestellt, das eine durch Rollprofilieren eingebrachte Anschlusszone aufweist, in der das Material näherungsweise wölbstrukturfrei ist. Die Anschlusszonen weisen z.B. Sicken, Flansche und/oder Kanten auf.

Auf dem Karosseriebauteil können die Anschlusszonen randseitig oder im Bauteilinneren angeordnet sein.

Die den wölbstrukturierten Versteifungszonen benachbarten Anschlusszonen auf den Karosseriebauteilen haben den Vorteil, dass die Vielzahl von Karosseriebauteile (Bodenanlagen, Beplankungen, Trennwände und Träger) mit Hilfe herkömmlicher Verfahren einfach verbunden oder an Folgebauteile angebunden werden können. Dies ermöglicht einen breiten, kostengünstigen Großserieneinsatz.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass das wölbstrukturierte Karosseriebauteil seine hohe Formsteifigkeit auch nach der Weiterverarbeitung durch den kontinuierlichen Ablauf des Rollprofilierungsprozesses beibehält. Weiterhin ist von Vorteil, dass durch das Rollprofilierungsverfahren die Bauteilherstellzeiten verringert werden und Werkzeugkosten, insbesondere bei den Umformungsprozessen eingespart werden. Dadurch dass ein kontinuierlicher Prozess an einer Fertigungsstätte stattfindet, verringern sich auch die Handling- und Logistikkosten.

Bevorzugt wird ein erfindungsgemäß rollprofiliertes, wölbstrukturiertes Karosseriebauteil als Rohbau-Teil insbesondere als im wesentlichen gerade verlaufender Träger eingesetzt. Dabei ist ein erstes bevorzugtes Karosseriebauteil ein Längs- und/oder Querträger unter einem Hauptboden eines Fahrzeugs. Ein weiteres bevorzugtes Karosseriebauteil ist eine Seitenschweller-Außenschale, die vorzugsweise einschließlich innen liegender Verstärkung gebildet ist. Ein weiteres bevorzugtes Karosseriebauteil ist eine seitliche Ladeflächenbegrenzung einer Pritsche eines Nutzfahrzeugs. Ein weiteres bevorzugtes Karosseriebauteil ist ein Träger, der nach einem Gitterrahmen-Konzept, z.B. in Bus-Zellen-Struktur ausgeführt ist. Weiterhin ist ein bevorzugtes Karosseriebauteil ein Stoßfänger-Querträger und/oder eine so genannte Crash-Box und/oder ein Front- und Heckende.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

1 zeigt einen wölbstrukturierten Träger,

2 zeigt einen Schnitt durch den wölbstrukturierten Träger,

3 zeigt eine Ansicht von unten auf einen Hauptboden mit bevorzugten Längs- und Querträgern,

4 zeigt eine Explosionszeichnung einer Fahrzeugseite mit einer bevorzugten Seitenschweller-Außenschale mit innen liegender Verstärkung, und

5 zeigt einen bevorzugten Stoßfänger-Querträger mit Crash-Box für Front- und Heckend

6 zeigt eine Ansicht eines Nutzfahrzeugs mit bevorzugter.

In 1 ist ein aus z.B. einer wölbstrukturierten Blechplatine 1 hergestellter Träger 2 dargestellt, dessen wölbstrukturfreie Anschlusszone, z.B. ein Flansch 3 in einem Rollprofilierungsprozess hergestellt wird. Ohne zusätzlichen Herstellungsaufwand wird der Flansch 3 bereits bei der Herstellung eines Hohlkörpers 4 für den Träger 2 durch Rollprofilieren der Blechplatine 1 angeformt. Der Hohlkörper 4 des Trägers 2 wird z.B. durch ein Innenhochdruckumform-Verfahren hergestellt. Der Hohlkörper 4 weist in den äußeren Abschnitten eine im wesentlichen quadratische Kontur auf, während im mittleren Bereich eine stärkere Umformung bis hin zu einer Rechteckstruktur stattgefunden hat. Dort erfolgt auch eine stärkere Materialzufuhr über den Flansch 3, so dass dort nur ein relativ schmaler Flanschabschnitt 5 verbleibt, während die äußeren, breiteren Flanschabschnitte 6, 7 eine relativ große Materialreserve aufweisen.
Der Flansch kann durch unterschiedliche Bearbeitungs- und Verwendungsmöglichkeiten in den äußeren Flanschabschnitten 6, 7 mit Laschen und Bügel ausgeformt werden. Die Verbindung im Flanschbereich, z.B. durch eine Schweißnaht, kann vor oder nach dem Innenhochdruckumformen erfolgen.
3 zeigt eine Ansicht von unten auf einen Hauptboden 9 mit bevorzugten Längs- und Querträgern 10, 11, die erfindungsgemäß aus wölbstrukturierten, rollprofilierten Karosseriebauteilen hergestellt sind. Dies ergibt eine vorteilhaft leichte, aber sehr stabile Tragstruktur.
4 zeigt eine Explosionszeichnung einer nicht näher bezeichneten Fahrzeugseite mit einer bevorzugten Seitenschweller-Außenschale 12 mit innen liegender Verstärkung 13, die aus wölbstrukturierten, rollprofilierten Karosseriebauteilen hergestellt sind. Die Fahrzeugseite wird durch die Seitenschweller-Außenschale 12 vorteilhaft verstärkt.
5 zeigt einen bevorzugten Stoßfänger-Querträger 14 mit Crash-Box 15 mit Front- bzw. Heckend 16, die aus wölbstrukturierten, rollprofilierten Karosseriebauteilen hergestellt sind. Die Crashzone des Fahrzeugs wird vorteilhaft verstärkt.
6 zeigt eine bevorzugte seitliche Ladeflächenbegrenzung 17 einer Pritsche eines Nutzfahrzeugs, die aus wölbstrukturierten, rollprofilierten Karosseriebauteilen hergestellt ist. Der Aufbau kann Gewicht sparend und trotzdem sehr stabil ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung wölbstrukturierter Karosseriebauteile, wobei in einem ersten Schritt die Wölbstrukturierung des Materials, insbesondere Blechplatinen, und in einem zweiten Schritt die Herstellung des Karosseriebauteils durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Karosseriebauteils durch Rollprofilieren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Karosseriebauteils zumindest die Prozesse Plattieren, Umformen und Zuschneiden des wölbstrukturierten Materials in einem Rollprofilierungsverfahren durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wölbstrukturierte Material im Rollprofilierungsverfahren mit näherungsweise wölbstrukturfreien Anschlusszonen versehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Flansche, Laschen, Sicken und/oder Kanten wölbstrukturfreien Anschlusszonen hergestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bearbeitete Material in vorgegebene Längen zugeschnitten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für die Wölbstrukturierung und Rollprofilierung von einem Coil zugeführt wird.
Karosseriebauteil aus wölbstrukturiertem Material; dadurch gekennzeichnet, dass das Karosseriebauteil eine durch Rollprofilieren eingebrachte Anschlusszone aufweist, in der das Material näherungsweise wölbstrukturfrei ist.
Karosseriebauteil aus wölbstrukturiertem Material nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusszone Sicken, Flansche, Laschen und/oder Kanten aufweist.
Karosseriebauteil aus wölbstrukturiertem Material nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusszonen randseitig und/oder mittig auf dem Karosseriebauteil angeordnet sind.
Karosseriebauteil aus wölbstrukturiertem Material nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosseriebauteil ein Träger (2) ist aus einer wölbstrukturierten Blechplatine (1), und dass der Träger (2) aus einem Hohlkörper (4) mit wölbstrukturfreiem Flansch (3) besteht.
Karosseriebauteil aus wölbstrukturiertem Material nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (3) derart geformt ist, dass er einen schmalen Flanschabschnitt (5) und zwei breite Flanschabschnitte (6, 7) aufweist.
Karosseriebauteil aus wölbstrukturiertem Material nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (4) in den äußeren Abschnitten eine im wesentlichen quadratische Kontur und im mittleren Bereich eine Rechteckstruktur besitzt.