DE19640568A1

DE19640568A1 - Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Seitenaufprallträgern

Info

Publication number: DE19640568A1
Application number: DE1996140568
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Streubel; Bernd Dr Ing Sent
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: DE19640568C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Seitenaufprallträgern.

Seitenaufprallträger sind zur Verstärkung seitlich in die Karosserie von Kraftfahrzeugen integrierte Stahlrohre oder -profile, welche die Steifigkeit erhöhen und bei seitlichen Zusammenstößen den Schutz der Fahrgastzelle verbessern. Bei einem Seitenaufprall nehmen sie die Stoß energie auf und wandeln diese in mechanische Arbeit um.

Seitenaufprallträger werden häufig aus Rohren gefertigt, an deren Enden Halter für die Befestigung angebracht wer den. Hierzu finden geschweißte Rohre Anwendung, die auf Länge geschnitten und vergütet werden. Anschließend wer den die Blechhalter schweißtechnisch befestigt.

Zur Gewichtsreduktion und damit zur Senkung des Kraft stoffverbrauchs gibt es eine Vielzahl von Vorschlägen, um Seitenaufprallträger möglichst leicht auszuführen bei Beibehaltung der geforderten Sicherheit.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt, die Enden der Sei tenaufprallträger als sogenannte Tapercuts auszuführen. Dabei handelt es sich um gezielt aus geführte Trenn schnitte, um in den Endbereichen der Seitenaufprallträ ger, an denen bei einem Seitenaufprall die Biegebelastung geringer ist, Material und damit Gewicht einzusparen. Derartige Lösungsvorschläge sind aus der EP 0 492 995 A1 oder der DE 43 07 079 A1 bekannt. Üblicherweise werden die Trennschnitte mit Laserstrahlen durchgeführt, wobei der Trennschnittverlauf gemäß einer vorprogrammierbaren Schnittkurve erfolgt.

Trotz eines hohen Grades an Automatisierung und Prozeß steuerung ist die Fertigung technisch aufwendig. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Herstellungsaufwand von Seitenaufprallträgern, insbesondere mit gewichts- und biegesteifoptimierten Endabschnitten, zu verringern und das Verfahren insgesamt wirtschaftlicher zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei chen des Anspruchs 1 gegebene Lehre gelöst.

Aus einem als Coil in Bandform bereitgestellten Ausgangs material werden zunächst ebene Platinenabschnitte ge stanzt. Die Geometrie des Stanzschnitts entspricht je weils der Abwicklung eines Seitenaufprallträgers. Der Stanzschnitt wird jedoch so ausgeführt, daß die Platinen abschnitte untereinander verbunden bleiben. Auf eine vollständige Trennung wird verzichtet.

Die Platinenabschnitte werden anschließend zu einem Schlitzrohr umgeformt und entlang der aneinander liegen den Längskanten zum Seitenaufprallträger verschweißt.

Danach erfolgt eine Vergütung der Seitenaufprallträger, und erst im Anschluß daran werden die immer noch verbun denen Seitenaufprallträger getrennt.

Während des gesamten Fertigungsvorgangs bleibt das vom Coil abgezogene Band verbunden. Hierdurch wird ein auto matischer Transport durch die einzelnen Stationen er reicht. Gesonderte Handling- bzw. Aufnahmeoperationen zwischen den Fertigungsschritten werden vermieden. Erst nach erfolgter Vergütung werden die fertig geformten Sei tenaufprallträger voneinander getrennt.

Wenngleich sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders für die Herstellung von Seitenaufprallträgern mit endsei tigen Tapercuts anbietet, ist es grundsätzlich auch für die Herstellung von endseitig geraden Seitenaufprallträ gern ohne Tapercuts gut geeignet.

Falls erforderlich kann der Seitenaufprallträger noch mit Halterungen oder Bohrungen versehen werden.

Zweckmäßigerweise kommt als Ausgangsmaterial ein Stahl band mit definierter Breite zum Einsatz. Die Breite rich tet sich nach dem späteren Durchmesser der Seitenauf prallträgerrohre. Aus dem Stahlband wird entsprechend der Länge des Seitenaufprallträgers eine Stanzung vorgenom men, wobei das Stahlband nicht komplett getrennt wird. Zwischen den Platinenabschnitten bleibt ein Verbindungs steg erhalten. Die Geometrie des Stanzschnitts entspricht im übrigen der Abwicklung des gewünschten Seitenaufprall trägers.

Wirtschaftliche und fertigungstechnische Vorteile ergeben sich durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere bei der Herstellung von Seitenaufprallträgern mit endsei tigen Tapercuts. Ein nachträgliches Beschneiden der Enden eines Seitenaufprallträgers ist nicht mehr nötig.

Zur Verringerung des Stanzabfalls kann die Geometrie der Platinenabschnitte so aufeinander abgestimmt werden, daß eine möglichst hohe Ausnutzung des Ausgangsmaterials re alisiert wird.

Die Umformung der Platinenabschnitte zu einem rohrförmi gen Querschnitt erfolgt mit bekannten Umformverfahren. Bewährt hat sich eine zweistufige Umformung, bei der ein Platinenabschnitt zunächst U-förmig und anschließend O-för mig umgeformt wird.

Auch wenn grundsätzlich unterschiedliche Schweißverfahren zur Anwendung gelangen können, bietet sich der Einsatz des Laserschweißverfahrens an. Dies läßt sich prozeßauto matisiert in eine Fertigungslinie integrieren.

Die Vergütung des Seitenaufprallträgers wird durch eine Erwärmung mit anschließend definierter Abschreckung er reicht. Hierdurch erhält der Seitenaufprallträger die geforderten hochfesten Eigenschaften. Das Abschrecken kann mit einem Wirkmedium, wie Wasser, vorgenommen wer den. Die Vergütung kann grundsätzlich auch in einem ggf. integrierbaren Prägewerkzeug erfolgen.

Als besonders vorteilhafte Vorgehensweise bei der Vergü tung hat sich eine induktive Erwärmung erwiesen mit einer dem Induktor zugeordneten Abschreckbrause. Die Vorteile hierbei liegen in der Gleichmäßigkeit der erreichten Fe stigkeitswerte und des Festigkeitsverlaufs. Es lassen sich geeignete Festigkeitsverläufe programmieren und stets reproduzieren. Induktionsanlagen sind auch leicht zu automatisieren. Die Sauberheit des Aufheizvorgangs und der geringe Platzbedarf gestatten eine Aufstellung der Induktionsanlage direkt in der Fertigungsstraße. Dies ist von besonderem Vorteil für das erfindungsgemäße Verfahren mit seinem automatischen Transport vom Coil bis zum fer tigen Seitenaufprallträger. Hierdurch entfallen kostspie lige Werkstücktransporte.

Erst nach der Vergütung werden die immer noch verbundenen Seitenaufprallträger schneidtechnisch getrennt.

Zur Gewichtseinsparung ist es sinnvoll, das Ausgangsmate rial entsprechend der gewünschten Länge des Seitenauf prallträgers walztechnisch partiell abzustrecken, wie dies Anspruch 2 vorsieht.

Hierzu wird eine Abstreckwalze in die Fertigungslinie in tegriert. Die Abstreckung kann dabei so ausgeführt wer den, daß sich die Materialverschiebung fast ausschließ lich als eine Vergrößerung der Länge auswirkt. Die Breite des Ausgangsmaterials bleibt dabei nahezu unverändert.

Durch die partielle Dickenreduktion am Ausgangsmaterial können einzelne Bereiche des späteren Seitenaufprallträ gers entsprechend der zu erwartenden Belastungsmaxima bzw. -minima unterschiedlich dimensioniert werden. Durch die belastungsangepaßte Wanddickengestaltung eines Sei tenaufprallträgers wird folglich eine weitere Reduktion des Gewichts erreicht.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 werden die Platinen abschnitte vor der Umformung homogen erwärmt. Dies ermög licht ein Warmformen der Platinenabschnitte bei der Um formung zum Rohr.

Auch wenn unterschiedliche Erwärmungsmethoden angewandt werden können, bietet sich eine Erwärmung auf induktivem Wege an. Hier kann ein Ringinduktor eingesetzt werden, welcher das vom Coil abgezogene Band bzw. die Platinenab schnitte umschließt. Alternativ sind auch Linien- oder Platteninduktoren verwendbar. Die Form der Induktoren und die Prozeßführung wird an die Geometrie der Platinenab schnitte angepaßt, so daß eine homogene Erwärmung reali siert wird. Eine Kapselung der Erwärmungseinrichtung ge gen die Umgebung verhindert übermäßige Wärmeverluste und läßt eine abgeschlossene Schutzgasatmosphäre zu. Damit kann die unerwünschte Bildung von Oxidschichten (Zunder) auf der Materialoberfläche vermieden werden.

Falls erforderlich kann der Erwärmungsvorgang in zwei Teilschritten durchgeführt werden (Anspruch 4). Es er folgt zunächst eine schnelle Aufheizung auf ein hohes Temperaturniveau. Dann kommt vorzugsweise ein Induktor zum Einsatz. Nachgeschaltet wird ein Ofen, beispielsweise ein Muffelofen, der ebenfalls induktiv beheizt werden kann. Hier findet eine Homogenisierung und exakte Ein stellung der Temperatur im Material statt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine technisch generalisierte Darstellung des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens;

Fig. 2 eine erste Ausführungsmöglichkeit eines end seitigen Platinenschnitts und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsmöglichkeit eines end seitigen Platinenschnitts.

Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäßen Verfahrens schritte vom Abziehen des Ausgangsmaterials von einem Coil hin bis zur Trennung der fertiggestellten Seitenauf prallträger 1.

Als Ausgangsmaterial kommt ein Stahlband 2 mit definier ter Breite zum Einsatz. Die Breite richtet sich nach dem Umfang bzw. dem Durchmesser des zu fertigenden rohrförmi gen Seitenaufprallträgers 1.

Aus dem Stahlband 2 werden ebene Platinenabschnitte 3 ge stanzt, deren Geometrie der Abwicklung eines Seitenauf prallträgers 1 entspricht. Hierbei wird der gewünschten endseitigen Form des Seitenaufprallträgers 1 Rechnung ge tragen. Beim Stanzschnitt wird das Stahlband 2 nicht kom plett getrennt, so daß an den Platinenabschnitten 3 Ver bindungsstege 4 erhalten bleiben. Das Stahlband 2 bleibt somit während des gesamten Fertigungsvorgangs verbunden und kann so durch die Fertigungslinie gezogen werden.

Während der Mittelbereich 5 eines Platinenabschnitts 3 rechteckig ausgebildet ist, verjüngen sich die Enden 6, 7 kurvenbahnförmig. Im hier dargestellten Ausführungsbei spiel ist der Platinenabschnitt 3 sowohl bezüglich seiner Mittellängsachse als auch seiner Mittelquerachse spiegel symmetrisch ausgebildet. Die Kontur der Enden 6, 7 ist entsprechend der gewünschten Tapercuts an den Enden 8, 9 des Seitenaufprallträgers 1 ausgebildet.

Im nächsten Verfahrens schritt werden die Platinenab schnitte 3 zu Schlitzrohren 10 umgeformt. Hierbei wird jede Platine 3 in einem zweistufigen Fertigungsvorgang zunächst in eine U-Form 11 gebogen und anschließend zum Schlitzrohr 10 endgeformt.

Mittels einer Laserschweißung werden die aneinanderlie genden Längskanten 12, 13 des Schlitzrohrs 10 verbunden. Damit ist grundsätzlich die Gestalt des Seitenaufprall trägers 1 erreicht.

Die Seitenaufprallträger 1 sind aber immer noch über die Verbindungsstege 4 verbunden. Sie werden jetzt der Vergü tung zugeführt. Dabei werden die Seitenaufprallträger 1 erwärmt und definiert abgeschreckt, wodurch sich hochfe ste Eigenschaften einstellen.

Die Erwärmung des Seitenaufprallträgers 1 wird mittels eines Ringinduktors 14 durchgeführt. Das induktive Ver fahren ermöglicht eine schnelle und homogene Erwärmung.

Die Abschreckung nach Beendigung der Aufheizung erfolgt durch mittels dem Induktor 14 zugeordneten Abschreckbrau sen 15.

Nach der Vergütung werden die Seitenaufprallträger 1 ge trennt, indem durch ein Schneidwerkzeug 16 die Verbin dungsstege 4 abgeschnitten werden.

Falls erforderlich können in nachgeschalteten Arbeitsvor gängen Halterungen an die Seitenaufprallträger 1 ge schweißt werden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die endseitige Gestaltung von Platinenabschnitten 17 bzw. 18 und 18'. In schraffierter Linienführung ist der jeweilige Stanzabfall 19, 20 ge kennzeichnet. Mit 21 bzw. 22 sind die notwendigen Verbin dungsstege bezeichnet.

Zur Verringerung des Stanzabfalls 19 (vgl. Fig. 2) kann der Stanzschnitt so ausgeführt werden, wie in der Fig. 3 dargestellt.

Die aus den Platinenabschnitten 18, 18' gefertigten Sei tenaufprallträger 1 besitzen die gleiche Kontur. Jedoch ergibt sich beim Platinenabschnitt 18' eine um 180° um die Längsachse versetzt angeordnete Ausrichtung des Schlitzrohrs bzw. des daraus hergestellten Seitenauf prallträgers. Dies bedingt einen höheren Anlagenaufwand, da zwei unterschiedliche Lagen und Längen der Schweiß nähte und zwei Positionen der Trenneinrichtung für die Verbindungsstege erforderlich sind.

Bezugszeichenliste

1

Seitenaufprallträger

2

Stahlband

3

Platinenabschnitt

4

Verbindungssteg

5

Mittelbereich v.

3

6

Ende v.

3

7

Ende v.

3

8

Ende v.

1

9

Ende v.

1

10

Schlitzrohr

11

U-Form v.

3

12

Längskante

13

Längskante

14

Ringinduktor

15

Abschreckbrausen

16

Schneidwerkzeug

17

Platinenabschnitt

18

Platinenabschnitt

18

' Platinenabschnitt

19

Stanzabfall

20

Stanzabfall

21

Verbindungssteg

22

Verbindungssteg

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Seitenauf prallträgern, dadurch gekennzeich net, daß aus einem in Bandform bereitgestellten Ausgangsmaterial ebene Platinenabschnitte (3) ge stanzt werden, deren Geometrie jeweils der Abwicklung eines Seitenaufprallträgers (1) entspricht, wobei die Platinenabschnitte (3) untereinander verbunden blei ben, anschließend jeder Platinenabschnitt (3) zu einem Schlitzrohr (10) umgeformt und dieses entlang der aneinander liegenden Längskanten (12, 13) zum Seitenaufprallträger (1) verschweißt wird, wonach eine Vergütung des Seitenaufprallträgers (1) vorge nommen wird, bevor die Seitenaufprallträger (1) ge trennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß am Ausgangsmaterial zur Erzeugung unterschiedlich dicker Bandabschnitte zunächst eine gezielte walzende Verformung vorgenom men wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platinenab schnitte (3) vor der Umformung homogen erwärmt wer den.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Erwärmung in zwei Teilschritten durchgeführt wird, mit einer schnellen Aufheizphase und einer anschließenden Homogenisie rungsphase.