DE4228396A1 - Herstellverfahren für ein tiefgezogenes oder formgestanztes Doppelblech-Strukturteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Blech-Strukturteiles, das partiell eine Doppelblech- Struktur, bestehend aus einem Grundblech und stellenweise zumindest einem damit verbundenen Verstärkungsblech auf­ weist, wobei Grundblech und Verstärkungsblech gemeinsam tiefgezogen oder formgestanzt werden und wobei das Ver­ stärkungsblech vor dem gemeinsamen Tiefziehen oder Form­ stanzen zumindest teilweise am Grundblech befestigt und nach dem Tiefziehen oder Formstanzen abschließend unlös­ bar mit dem Grundblech verbunden wird nach Patentanmel­ dung P 42 07 860.1. Insbesondere kann nach diesem Verfah­ ren ein großflächiges Blech-Strukturteil einer Fahrzeug­ karosserie oder auch einer Fahrzeugachse hergestellt werden.

Großflächige Teilbereiche an Blech-Strukturteilen mit ge­ ringer Verformung weisen eine geringe Eigensteifigkeit und damit eine erhöhte Anfälligkeit für Schwingungsanre­ gung auf. Bislang wurde versucht, diese Bereiche durch Sicken zu versteifen, zusätzliche Stützträger als sepa­ rate Blechteile anzufügen oder diese Flächen mit Schall­ dämmatten zu bekleben. Auch die Umformung von Sandwich­ blech, Doppelblech sowie von Grundblechen mit aufgesetz­ ten Verstärkungsblechen, wie dies in der Hauptanmeldung beschrieben ist, werden zur Abhilfe eingesetzt. Von Nach­ teil ist dieser Stand der Technik insofern, als die Ver­ steifung flächiger Blechbereiche mit geringer Verformung durch zusätzliche Versteifungsträger aufgrund von Ferti­ gung, Logistik und auch Verbau beispielsweise im Fahr­ zeugbausektor relativ kostenintensiv ist. Dabei wirkt sich auch die Bauhöhe von Versteifungsprofilen nachteilig auf den zumeist knappen Bauraum aus. Bei der oben ange­ sprochenen Umformung von Doppelblech oder Sandwichblech wird bei ebenflächigen Blechteilbereichen ein lediglich geringer Steifigkeitszuwachs erzielt. Durch die erhöhte Schwingungsmasse der Doppelbleche, Sandwichbleche oder auch aufgeklebter Dämmatten wird darüber hinaus die Ei­ genfrequenz hinsichtlich einer Schwingungsanregung zur ungünstigeren Seite hin, nämlich zum Bereich niedrigerer Frequenzen hin verschoben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Maßnah­ men aufzuzeigen, mit Hilfe derer die Steifigkeit ebener oder geringverformter Blechteilbereiche erhöht und gleichzeitig die schwingungsfähige Masse in diesen Bereichen verringert werden kann, um damit die Eigenfrequenzen dieser Blechteilbereiche zu erhöhen, d. h. zur günstigeren Seite hin zu verschieben.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß in das Grundblech und das Verstärkungsblech vor dem gemeinsamen Tiefziehen oder Formstanzen jeweils separat mehrere Durchbrüche/Löcher eingebracht werden und daß das Ver­ stärkungsblech derart auf dem Grundblech positioniert wird, daß sich in der dadurch entstehenden Doppelblech­ struktur die Durchbrüche/Löcher nicht überdecken. Vor­ teilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird das Grundblech insbesondere in Be­ reichen erhöhter Schwingungsanfälligkeit, die durch ein Verstärkungsblech verstärkt werden sollen, bevorzugt in gleichförmigen Abständen gelocht. Das kleinere Verstär­ kungsblech, das die Größe des zu verstärkenden Bereiches abdeckt, wird bevorzugt in gleicher Weise gelocht und auf dem Grundblech beispielsweise durch Kleben, durch einen Schweißpunkt oder durch einen Clinchpunkt, wie dies auch in der Hauptanmeldung beschrieben ist, derart fixiert, daß die Lochungen bzw. Durchbrüche von Grundblech und Verstärkungsblech versetzt angeordnet sind. Die so vorbe­ reiteten Platinen werden dann in einem gemeinsamen Prozeß tiefgezogen bzw. formgestanzt. Selbstverständlich ist da­ bei der Blechdickensprung im Übergangsbereich vom Grund­ blech auf das Verstärkungsblech in die Matrizen- oder Stempelform des Werkzeuges einzuarbeiten. Wie ebenfalls in der Hauptanmeldung beschrieben, werden anschließend die beiden Bleche unlösbar endgültig miteinander verbun­ den.

Da die Durchbrüche/Löcher von Grundblech und Verstär­ kungsblech versetzt zueinander angeordnet sind, d. h. sich die Durchbrüche/Löcher von Grundblech und Verstärkungs­ blech nicht überdecken, ist die Steifigkeitseinbuße durch diese Durchbrüche/Löcher tolerierbar gering. Andererseits wird die schwingungsfähige Masse in diesen Bereichen er­ folgreich in derart starker Weise reduziert, daß sich eine deutliche Verschiebung der Eigenfrequenz dieser Dop­ pelblech-Struktur in der gewünschten Richtung ergibt. In diesem Zusammenhang soll daraufhingewiesen werden, daß, wenngleich stets von einer Doppelblech-Struktur bestehend aus einem Grundblech und einem daraufliegenden Verstär­ kungsblech gesprochen wird, in gleicher Weise auch eine sogenannte Mehrfachblechstruktur gebildet werden kann, bei der auf ein Grundblech ein erstes Verstärkungsblech und auf dieses ein weiteres Verstärkungsblech aufgelegt wird. Auch hierbei sollten sich die Durchbrüche/Löcher in den einzelnen Blechecken nicht überdecken.

Eine besonders intensive Versteifung ergibt sich, wenn anschließend das Doppelblech im Bereich der Durchbrüche/Löcher insbesondere durch Einsatz von Spreiz­ stempeln auseinandergedrückt wird. Dieser Vorgang kann dabei das im Oberbegriff erwähnte gemeinsame Formstanzen darstellen, d. h. im Falle eines im wesentlichen ebenen Blech-Strukturteiles ist beispielsweise kein gemeinsamer Tiefziehvorgang für die Doppel-Blechstruktur erforder­ lich, vielmehr erfolgt der gemeinsame Formstanzvorgang dadurch, daß der mit einem Verstärkungsblech versehene Blechteilbereich insbesondere durch Spreizstempel von einer oder von beiden Seiten zu Profilen und wabenförmig sich überlappenden Profilmustern auseinandergedrückt wird. Selbstverständlich können für eine erfindungsgemäße Doppelblech-Struktur Korrosionsschutzmaßnahmen vorgesehen werden, die insbesondere im Hinblick auf das erfindungs­ gemäße Fertigungsverfahren ausgewählt bzw. optimiert wur­ den. Neben dem Einsatz vorbeschichteter Bleche bietet sich beispielsweise eine KTL-Beschichtung oder auch eine Lackierung an. Die insbesondere durch das Auseinander­ drücken des Doppel- bzw. Mehrfachbleches entstehenden Hohlräume können beispielsweise durch Wachs versiegelt werden, es ist aber auch möglich diese Hohlräume auszu­ schäumen, wodurch sich vorteilhafter Weise eine Steifig­ keitserhöhung ergeben kann.

Details zur Erfindung werden auch aus drei Prinzipskizzen ersichtlich. Es zeigt

Fig. 1 die Aufsicht auf eine partielle Doppelblech- Struktur vor einem Tiefzieh- bzw. Formstanz­ vorgang,

Fig. 2 eine vergleichbare Aufsicht nach einem erfin­ dungsgemäßen Umformprozeß, sowie

Fig. 3 den Schnitt A-A aus Fig. 2.

Auf ein Grundblech 1 ist lokal ein Verstärkungsblech 2 aufgebracht, wobei das gesamte Blech-Strukturteil in einem gemeinsamen Tiefziehvorgang geformt wird. Die Fer­ tigung erfolgt dabei wie in den Patentansprüchen und oben beschrieben. So wurden in das Grundblech 1 separat meh­ rere Durchbrüche/Löcher 5a eingebracht, die musterförmig angeordnet und dabei jeweils im wesentlichen gleichweit voneinander beabstandet sind. Diese Löcher werden bei der Darstellung gemäß Fig. 1 vom Verstärkungsblech 2 über­ deckt und sind daher strichliert gezeigt. Nach einem gleichen Muster unter Wahrung der im wesentlichen gleichen Abstände wird auch das Verstärkungsblech 2 sepa­ rat gelocht, d. h. in dieses werden die Durchbrüche/Löcher 5b eingebracht. Wie ersichtlich ist das Verstärkungsblech 2 so bezüglich des Grundbleches 1 positioniert, daß die Löcher 5b im wesentlichen zwischen den Löchern 5a zum liegen kommen.

Das sich wabenförmig überlappende Profilmuster der parti­ ellen Doppelblech-Struktur, das sich durch das Auseinan­ derdrücken insbesondere durch Spreizstempel in einer spä­ teren Folge des Werkzeugsatzes ergibt, zeigen die Fig. 2, 3. In diesem Stadium wurde die durch das Grundblech 1 sowie das Verstärkungsblech 2 gebildete Doppelblech- Struktur bereits gemeinsam tiefgezogen, ferner wurde das Verstärkungsblech 2 auf nicht gezeigte Weise (beispielsweise durch Schweißpunkte, Clinchpunkte oder Kleben) mit dem Grundblech verbunden.

Zusätzlich werden nun im Bereich der Durchbrüche/Löcher 5a, 5b das Verstärkungsblech 2 und das Grundblech 1 aus­ einandergedrückt, so daß die in Fig. 3 dargestellte Form mit Hohlräumen 6 entsteht. Diese Hohlräume 6 können an­ schließend ausgeschäumt oder mit einem Konservierungsmit­ tel so beispielsweise mit Wachs verkleidet werden.

Insbesondere handelt es sich bei dem beschriebenen Blech- Strukturteil um ein großflächiges Teil einer Fahrzeugka­ rosserie oder auch einer Fahrzeugachse, da in diesem An­ wendungsfall eine steife Struktur von geringem Gewicht bei gleichzeitig geringer Schwingungsneigung, d. h. einem relativ hochliegenden Eigenfrequenzbereich, besonders we­ sentlich ist. Insbesondere durch das nachträgliche Auf­ spreizen der Bleche zu Hohlprofilen wird die Steifigkeit deutlich erhöht. Die verfahrensbedingte einseitige oder wechselseitig versetzte Lochung der ebenen Ausgangsplati­ nen reduziert die schwingungsfähige Masse in den gefähr­ deten Bereichen. Weitere Vorteile sind die gezielte Erhö­ hung der Bauteilfestigkeit durch Kaltverfestigung (Abstreckziehen), die gezielte lokale Bauteilversteifung ebenflächiger oder gering geformter Blechbereiche sowie die Gewichtsreduzierung sowie die gezielte Schwingungs­ veränderung. Zusätzlich ist eine Schalldämmung durch Aus­ schäumen der sich ergebenden Profilhohlräume möglich, möglich ist ebenso eine gute Absicherung gegen Korrosion. Bei einem erfindungsgemäß hergestellten Blech-Struktur­ teil können gegebenenfalls zusätzliche Versteifungsteile entfallen, ferner ergeben sich geringe Herstellungskosten dadurch, daß die Fertigung in einem gemeinsamen Werkzeug­ satz möglich ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Fertigen eines Blech-Strukturteiles, das partiell eine Doppelblech-Struktur, bestehend aus einem Grundblech (1) und stellenweise zumindest einem damit verbundenen Verstärkungsblech (2) auf­ weist, wobei Grundblech und Verstärkungsblech (e) gemeinsam tiefgezogen oder formgestanzt werden und wobei das Verstärkungsblech (2) vor dem gemeinsamen Tiefziehen oder Formstanzen zumindest teilweise am Grundblech (1) befestigt und nach dem Tiefziehen oder Formstanzen abschließend unlösbar mit dem Grundblech verbunden wird, nach Patentanmeldung P 42 07 860.1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Grundblech (1) und das Verstärkungsblech (2) vor dem gemeinsamen Tiefziehen oder Formstanzen jeweils separat mehrere Durchbrüche/Löcher (5a, 5b) eingebracht werden und daß das Verstärkungsblech (2) derart auf dem Grund­ blech (1) positioniert wird, daß sich in der da­ durch entstehenden Doppelblech-Struktur die Durch­ brüche/Löcher (5a, 5b) nicht überdecken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche/Löcher (5a, 5b) in das Grundblech (1) sowie in das Ver­ stärkungsblech (2) jeweils in im wesentlichen gleichen Abständen eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelblech durch das vor oder nach dem gemeinsamen Tiefziehen oder Formstanzen im Bereich der Durchbrüche/Löcher (5a, 5b) insbesondere durch Einsatz von Spreizstempeln auseinander gedrückt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlräume (6) zwischen dem Grundblech (1) sowie dem Verstärkungsblech (2) ausgeschäumt oder mit einem Konservierungsmittel verkleidet werden.

5. Tiefgezogenes oder formgestanztes, insbesondere großflächiges Blech-Strukturteil einer Fahrzeugka­ rosserie oder Fahrzeugachse, hergestellt nach einem der vorangegangenen Verfahrensansprüche.