DE19742818A1 - Platine für ein Strukturbauteil, Strukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Platine für ein Strukturbauteil, Strukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Platine für ein Strukturbauteil, ein Strukturbauteil und ein
Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge gemäß den
Oberbegriffen der Ansprüche 1, 5 und 11.
Die DE 43 07 563 C2 zeigt eine derartige Platine und ein derartiges Verfahren. Bei der
Herstellung derartige Strukturbauteile wird zunächst eine Platine geschaffen, die ein
Grundblech und mindestens ein Verstärkungsblech aufweist, das das Grundblech zumindest
teilweise bedeckt und z. B. durch Punktschweißungen, Klebemittel oder Verschweißungen
mit dem Grundblech verbunden ist. Diese Platine wird anschließend einem Umformvorgang
unterworfen, bei dem sie in eine gewünschte Form gebracht wird.
Problematisch ist dabei, daß das Grundblech und das Verstärkungsblech bei dem
gemeinsamen Umformvorgang unterschiedlich gedehnt oder gestaucht werden. Dabei wird
insbesondere das Verstärkungsblech bei einer Biegung, bei der es auf der Innenseite mit
kleinerem Krümmungsradius sitzt, stärker gestaucht und bei einer Biegung, bei der es auf
der Außenseite sitzt, stärker gedehnt, während das Grundblech entsprechend jeweils
umgekehrt gedehnt bzw. gestaucht wird. Somit besteht allgemein die Neigung entweder zur
Faltenbildung bei Stauchung oder zu einer Rißbildung bei Dehnung. In beiden Fällen werden
die Materialeigenschaften des Strukturbauteils verschlechtert.
Die Festigkeit des Strukturbauteils kann dabei in der Regel nur durch Verwendung einer
höheren Materialstärke gewährleistet werden, da bei Verwendung dünnerer Bleche die
Gefahr einer Rißbildung zu groß ist und auch die Beeinträchtigung durch die Faltenbildung
zu stark ist. Hierdurch werden jedoch wiederum das Gesamtgewicht und die Materialkosten
erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Platine für ein Strukturbauteil und ein
Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge derart auszugestalten
und weiterzubilden, daß die Faltenbildung und Rißbildung in der Platine beim Umformvorgang
gering gehalten wird und dennoch ein niedriges Gesamtgewicht eingehalten wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Platine nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 5
sowie ein Strukturbauteil nach Anspruch 11 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben
bevorzugte Weiterbildungen.
Durch eine Verformungsreserve in dem Verstärkungsblech kann dabei zum einen eine
stärkere Dehnung des Verstärkungsblechs durch eine Glättung desselben ohne eine
Materialausdünnung erreicht werden. Die Verformungsreserve kann dabei insbesondere
eine höhere effektive Oberfläche aufweisen und z. B. durch verschiedene Strukturierungen in
dem Verstärkungsblech gebildet werden. Eine Stauchung des Verstärkungsblechs wird
dabei auch durch die Verformungsreserve aufgefangen, indem z. B. die Wölbstruktur eine
lokal stärkere Aufwölbung erfährt, ohne daß in dem Verstärkungsblech Falten gebildet
werden, die zu einem bevorzugten Abknicken des Strukturbauteils entlang einiger Linien
führen.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
eines Strukturbauteiles in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür
werden nun mehrere Ausführungsformen für ein entsprechend ausgebildeten
Verstärkungsblech anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Verstärkungsbleches,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Verstärkungsbleches,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Verstärkungsbleches.
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Platine gemäß einer
Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 weist eine Platine 4 ein Grundblech 2 auf, auf dem ein Verstärkungsblech 1
befestigt ist. Auf dem Verstärkungsblech sind in vorbestimmten Bereichen
Verformungsreserven 3 ausgebildet, die aufgrund von Strukturierungen eine höhere effektive
Oberfläche haben als andere Bereiche des Verstärkungsblechs oder das Grundblech 2.
Die Fig. 1 zeigt ein als Waffelblech ausgeführtes Verstärkungsblech 1, wohingegen die Fig.
2 ein als Schuppenblech ausgeführtes Verstärkungsblech 1 zeigt. In Fig. 3 ist ein
Verstärkungsblech 1 gezeigt, das als wölbstrukturiertes Blech ausgeführt ist. Das
Waffelblech zeigt pyramidenartige Erhebungen und das Schuppenblech längliche
Erhebungen, die jeweils durch Stege voneinander getrennt sind; dabei sind aber auch
entsprechende Ausbildungen möglich, bei denen die jeweiligen Erhebungen ohne derartige
Stege direkt aneinander angrenzen und/oder zusätzliche Vertiefungen aufweisen. Bei dem in
Fig. 3 gezeigten wölbstrukturierten Blech grenzen die Erhebungen ohne Stege direkt
aneinander an.
Dadurch, daß das Verstärkungsblech 1 entsprechend vorgeformt ist, sind
Verformungsreserven vorhanden, die beim anschließenden Umformen, z. B. Tiefziehen
abgebaut werden können, ohne das Material allzu stark zu strecken. Weiterhin ist die
erforderliche Materialdehnung bzw. -ausdehnung im Vergleich zu der eines nicht
vorgeformten Verstärkungsbleches 1 relativ gesehen geringer, so daß eine Faltenbildung
des Verstärkungsbleches 1 beim gemeinsamen Umformvorgang mit dem Grundblech
verringert werden kann. Dies hat den Vorteil, daß keine wesentliche Verringerung der
Materialdicke erfolgt.
Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Verstärkungsblech 1 wird nun gemäß Fig. 4 vor dem
gemeinsamen Umformen mit dem Grundblech zumindest teilweise mit dem Grundblech
verbunden. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Punktschweißtechnik,
Laserschweißtechnik oder Klebetechnik, ggf. auch Kombinationen dieser Techniken
erfolgen. Von Vorteil ist, wenn im Bereich zwischen dem Grundblech und dem
Verstärkungsblech 1 entsprechende Korrosionsschutzmaßnahmen durchgeführt werden. In
Abhängigkeit davon, wo das erzeugte Strukturbauteil an einem Kraftfahrzeug eingesetzt
wird, kann das Strukturbauteil auch ein relativ großes Grundblech und hierauf angeordnet
mehrere Verstärkungsbleche 1 aufweisen.
Dann wird die aus dem Grundblech und dem oder den Verstärkungsblech(en) gebildete
Platine umgeformt, z. B. durch einen Tiefziehvorgang.
Bei diesem Umformvorgang werden im allgemeinen einige Stellen der Platine stärker
gestreckt oder gestaucht, oder die Platine wird stärkeren Biegungen unterworfen, bei denen
das auf einer Seite des Grundblechs angebrachte Verstärkungsblech ebenfalls stärker
gestaucht oder gestreckt wird. Durch eine günstige Anordnung der erfindungsgemäßen
Bereiche mit Verformungsreserve, d. h. höherer effektiver Oberfläche, können die
Streckungen und Stauchungen in diesen Bereichen abgefangen werden.
Bei einer Streckung an einer Stelle, in der das Verstärkungsblech einer Streckung
unterworfen ist, werden die Bereiche mit Erhöhungen und Vertiefungen geglättet, ohne daß
ein größerer Materialfluß stattfinden muß oder eine größere Materialausdünnung in dem
Bereich stattfindet. Weiterhin werden bei einer Stauchung die Erhöhungen und Vertiefungen
gestaucht oder vergrößert, ohne daß größere Knicklinien ausgebildet werden, die zu einer
Schwächung des Materials führen.
Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Verstärkungsblech 1 kann in verschiedenen Bereichen
auch eine unterschiedliche, aber in den jeweiligen Bereichen dann bestimmte Materialdicke
aufweisen, so daß beim Umformen der Verstärkungsplatte 1 zur Erzeugung des
Strukturbauteiles in diesen Bereichen dann ein optimaler Materialfluß bzw. eine optimale
Materialdehnung erfolgen kann. Durch bestimmte Stähle bzw. Materialien kann dieses
unterstützt werden, insbesondere wenn das Grundblech sowie das Verstärkungsblech 1
jeweils eine bestimmte Gefügestruktur aufweisen.
Im Ergebnis ist durch das beschriebene Verfahren eine plastische Verformung des
Verstärkungsbleches 1 mit dem Grundblech zusammen leichter möglich, wobei eine
geringere Faltenbildung und kleinere Kräfte zu erwarten sind. Von Vorteil ist, daß örtliche
Materialdehnungen nicht allein aus der Blechdicke bereitgestellt werden müssen, sondern
durch eine entsprechende Streckung der vorher erzeugten Form bereitgestellt werden
können.
Claims (11)
1. Platine für ein Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs mit einem Grundblech (2) und
einem Verstärkungsblech (1), das auf dem Grundblech angebracht ist und dieses
zumindest teilweise bedeckt,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verstärkungsblech (1) einen Bereich mit einer Verformungsreserve (3) für einen nachfolgenden Umformvorgang aufweist, und
die Verformungsreserve (3) Vertiefungen und Erhöhungen aufweist, die bei einem Umformvorgang glättbar sind.
das Verstärkungsblech (1) einen Bereich mit einer Verformungsreserve (3) für einen nachfolgenden Umformvorgang aufweist, und
die Verformungsreserve (3) Vertiefungen und Erhöhungen aufweist, die bei einem Umformvorgang glättbar sind.
2. Platine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1)
zumindest teilweise als Waffelblech ausgeführt ist.
3. Platine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß das
Verstärkungsblech (1) zumindest teilweise als Schuppenblech ausgeführt ist
4. Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verstärkungsblech (1) zumindest teilweise als wölbstrukturiertes Blech ausgeführt ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge, insbesondere
unter Verwendung einer Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein
Grundblech und ein Verstärkungsblech (1) miteinander verbunden und umgeformt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1) einen Bereich mit
einer Verformungsreserve aufweist, die Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, wobei
dieser Bereich beim Umformen zumindest teilweise geglättet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen
mindestens einen Tiefziehvorgang aufweist.
7. Verfahren nach einem Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im
Bereich zwischen dem Grundblech und dem Verstärkungsblech (1)
Korrosionsschutzmaßnahmen durchgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Verstärkungsbleche (1) auf einem Grundblech vorgesehen sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verstärkungsblech (1) in verschiedenen Bereichen eine unterschiedliche, aber
bestimmte Materialdicke aufweist, so daß beim Umformen in diesen Bereichen ein
unterschiedlicher Materialfluß bzw. Materialdehnung erfolgen kann.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Grundblech sowie das Verstärkungsblech (1)
unterschiedliche Gefügestrukturen aufweisen.
11. Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug, das nach einem der Verfahren 5 bis 10 hergestellt
ist, vorzugsweise unter Verwendung einer Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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