DE4300398A1 - Mfr. of motor vehicle body - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie, deren tragende Struktur aus mindestens einem Leichtmetallprofil gebildet wird sowie ein Verfahren zur Herstellung der tragenden Struktur.The invention relates to a motor vehicle body, the load-bearing structure made of at least one light metal profile is formed as well as a method for producing the supporting structure.
Aus der DE-A-40 14 385 ist eine Fahrzeugkarosserie be kannt, deren tragende Struktur zumindest teilweise aus Leichtmetall-Strangpreß-Hohlprofilen gebildet ist. Diese Strangpreß-Hohlprofile weisen einen konstanten Querschnitt und eine konstante Wandstärke über ihre gesamte Länge auf, die entsprechend den Steifigkeits- und Festigkeitsanforde rungen an die Karosserie gewählt werden.From DE-A-40 14 385 a vehicle body is knows the supporting structure at least partially Light metal extrusion hollow profiles is formed. This Extruded hollow profiles have a constant cross-section and a constant wall thickness along its entire length, which correspond to the stiffness and strength requirements bodywork can be selected.
Bei großvolumigen Strangpreß-Hohlprofilen können aus ver fahrenstechnischen Gründen nur relativ dicke Wandstärken strangpreß-technisch hergestellt werden. Diese sind daher hinsichtlich der Festigkeitsanforderungen an die Karosse rie überdimensioniert und erhöhen unnötigerweise das Pro filgewicht und damit das Gesamtgewicht der Fahrzeugkaros serie.In the case of large-volume extruded hollow profiles, ver driving reasons only relatively thick walls be extruded technically. Therefore, these are with regard to the strength requirements for the body oversized and unnecessarily increase the pro fil weight and thus the total weight of the car body series.
Im Ergebnis wird daher die Bemessung von Strangpreßprofi len im KFZ-Bereich unter Beachtung verschiedener produk tionstechnischer Gesichtspunkte erfolgen. Das Verhältnis von Wanddicke zum Hohlprofilquerschnitt ist nur innerhalb enger Grenzen frei wählbar. Dies schränkt die Anwendungs möglichkeiten ein und behindert die vollständige Nutzung aller Eigenschaften des Werkstoffs Aluminium.As a result, the dimensioning of extrusion professionals len in the automotive sector considering various produc technical aspects. The relationship from wall thickness to hollow section is only within freely selectable within narrow limits. This limits the application opportunities and hinders full use all properties of aluminum.
Nach der DE-A39 18 280 wird eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einem durch ein Strangpreßprofil gebildeten Rahmenteil vorgeschlagen, wobei mit dem Strangpreßprofil ein vorge formtes Blechteil verbunden ist. Die Verbindung zwischen Blechteil und Strangpreßprofil soll durch eine Verklebung erfolgen und weist die gleiche Beschaffenheit wie die übrigen Außenhautteile der Kraftfahrzeugkarosserie auf, die aus Stahl bestehen.According to DE-A39 18 280 is a motor vehicle body with a frame part formed by an extruded profile proposed, with a pre-extruded profile molded sheet metal part is connected. The connection between The sheet metal part and extruded profile should be glued done and has the same nature as that remaining outer skin parts of the motor vehicle body, which are made of steel.
Als Vorteil dieser Lösung wird angegeben, daß die Steifig keit des Rahmenteils hauptsächlich durch das Strang preß-Profil sichergestellt wird, so daß hier eine relativ geringe Querschnittsfläche ausreicht. Das aufgeklebte Blechteil soll im Sichtbereich an den Stoßstellen einge setzt werden und die Verbindung zu den Knotenelementen abschließen.As an advantage of this solution it is stated that the stiffness of the frame part mainly through the strand Press profile is ensured, so that here a relative small cross-sectional area is sufficient. The glued on Sheet metal part should be inserted in the visible area at the joints be set and the connection to the node elements to lock.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die tragende Struktur einer Kraftfahrzeugkarosserie hinsichtlich Ge wicht und Festigkeit zu optimieren und gleichzeitig ein fertigungstechnisch günstiges Herstellungsverfahren für die tragende Struktur mit einer neuen Verbindungstechnik zu entwickeln.The object of the present invention is the load-bearing Structure of a motor vehicle body with respect to Ge optimize weight and strength while maintaining a Technically favorable manufacturing process for the load-bearing structure with a new connection technology to develop.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patent ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestal tungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This task is described in the independent patent claims specified features solved. Further design the invention can be found in the subclaims.
Es hat sich gezeigt, daß durch eine gezielte Abstimmung der fertigungstechnischen Bedingungen auf die lokalen Festigkeitsanforderungen eine optimierte tragende Struktur für eine Kraftfahrzeugkarosserie hergestellt werden kann. Diese ist in ihrer Formgebung weitestgehend an die Konturen benachbarter Strukturelemente anpaßbar und entspricht in ihren Wandstärken dem durch die Steifigkeits- und Festigkeitsanforderungen gegebenen Mindestquerschnitt eines Leichtmetallprofils.It has been shown that through targeted coordination the manufacturing conditions to the local Strength requirements an optimized load-bearing structure can be produced for a motor vehicle body. The shape of this is largely in line with that Contours of adjacent structural elements adaptable and corresponds in its wall thickness to that of Given stiffness and strength requirements Minimum cross section of a light metal profile.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert.In the following the invention is based on several embodiments Examples explained in more detail.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 erfindungsgemäßes Blechprofil, hergestellt durch Rollformen. Fig. 1 sheet metal profile according to the invention, produced by roll forming.
Fig. 2 Vergleichsprofil zu Fig. 1, hergestellt durch Strangpressen. Fig. 2 comparison profile to Fig. 1, produced by extrusion.
Fig. 3 erfindungsgemäßen Blechprofil, hergestellt durch Rollformen mit zusätzlicher Schweißnaht. Fig. 3 sheet metal profile according to the invention, produced by roll forming with an additional weld.
Fig. 4 rollgeformtes Blechprofil mit gegenüber Fig. 1 vergrößertem Querschnitt und Versteifungs sicken.Beader Fig. 4 roll-formed sheet metal profile with respect to FIG. 1 and enlarged cross-section stiffener.
Fig. 5 Vergleichsprofil zu Fig. 4 mit verfahrensbe dingten Innenstegen, hergestellt durch Strang pressen. Fig. 5 comparison profile to Fig. 4 with procedural inner webs, produced by extrusion.
Fig. 6 rollgeformtes Blechprofil mit offenem An schlußende. Fig. 6 roll-formed sheet metal profile with an open at the closing end.
Fig. 7 Teilansicht einer tragenden Struktur für eine Kraftfahrzeugkarosserie. Fig. 7 partial view of a supporting structure for a motor vehicle body.
Fig. 8 Perspektivische Ansicht der Rückseite eines Türholms mit Befestigungs- bzw. Montageöff nungen für Sicherheitsgurte, hergestellt nach dem Verfahren gem. Anspruch 4, Fig. 8 Perspective view of the back of a door spar with fastening or Montageöff openings for seat belts, made according to the method. Claim 4
Fig. 9 perspektivische Ansicht eines gebogenen teil weise ausgeklinkten Blechprofils, 9 is perspective view of a bent sheet metal part, notched profile.,
Fig. 10 Ansicht gemäß Fig. 9 mit zusätzlichem Verbin dungsteil. Fig. 10 view of FIG. 9 with additional connec tion part.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Blechprofil im Quer schnitt dargestellt, dessen Kontur durch Rollformen er zeugt wurde.In Fig. 1, a sheet metal profile according to the invention is shown in cross section, the contour of which he was testified by roll forming.
Die Blechkanten werden durch eine Bördelnaht 1 verbunden, so daß ein geschlossenes Hohlprofil entsteht. Es können Abschnitte für die Aufnahme und Befestigung von Anschluß teilen in die Außenkontur des Hohlprofils eingerollt wer den. So ist eine Anschlußnut 2 mit rechteckförmigen Quer schnitt und eine Anschlußnut 3 in Schwalbenschwanzform in zwei gegenüberliegenden Flächen des erfindungsgemäßen Hohlprofils eingeformt. Die Schwalbenschwanznut ist zur Aufnahme für einen Kulissenstein geeignet und fertigungs technisch günstig durch Rollformen herzustellen.The sheet edges are connected by a flanged seam 1 , so that a closed hollow profile is created. There can be sections for receiving and fastening connection parts rolled into the outer contour of the hollow profile who the. So is a connecting groove 2 with a rectangular cross section and a connecting groove 3 in dovetail shape in two opposite surfaces of the hollow profile according to the invention. The dovetail groove is suitable for receiving a sliding block and can be produced in a technically advantageous manner by roll forming.
Um eine gute Steifigkeit des Profils zu erreichen, wurde das erfindungsgemäße Blechprofil mit zusätzlichen Verstei fungssicken 4a, 4b an den tragenden Außenbereichen A verse hen. Durch diese Rollformung ist es möglich, den gleichen Blechwerkstoff für das Hohlprofil wie auch für die daran zu befestigenden Anschlußteile zu verwenden. Dies hat den Vorteil, daß bei gleichen Blechdicken für das Anschlußteil und Hohlprofil eine Befestigung, z. B. durch Schweißen, wesentlich günstiger erfolgen kann als bei einem Strang preßprofil, bei dem sowohl die Zusammensetzung der Strang preßlegierung als auch die mechanischen Werte und die Profildickenabmessungen deutlich vom Blechwerkstoff der Anschlußteile abweichen.In order to achieve good stiffness of the profile, the sheet metal profile according to the invention was provided with additional reinforcing beads 4 a, 4 b on the load-bearing outer regions A. This roll forming makes it possible to use the same sheet material for the hollow profile as for the connecting parts to be fastened to it. This has the advantage that a fastening, for. B. by welding, can be done much cheaper than a extrusion profile, in which both the composition of the extrusion alloy and the mechanical values and the profile thickness dimensions differ significantly from the sheet material of the connecting parts.
Das Vergleichsprofil in Fig. 2 ist durch Strangpressen hergestellt und weist eine Wandstärke von 1,6 mm auf.The comparison profile in FIG. 2 is produced by extrusion and has a wall thickness of 1.6 mm.
Bei dem dargestellten Strangpreßprofil stellt eine Wand stärke von ca. 1,6 mm den unteren Grenzwert dar, der bei diesem Profilquerschnitt und dem im KFZ-Bereich aus Steifigkeits- und Festigkeitsgründen erforderlichen Al-Werkstoffen preßtechnisch einsetzbar ist. Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Blechprofil aus einem dünnen Band mit einer Dicke von 1,2 mm gefertigt worden. Durch die unterschiedlichen Material stärken ergibt sich ein erheblicher Gewichtsvorteil für das erfindungsgemäße Blechprofil.In the extruded profile shown, there is a wall thickness of approx. 1.6 mm represents the lower limit, which at this profile cross-section and that in the automotive sector Stiffness and strength reasons required Al materials can be used for pressing. In contrast is the sheet metal profile according to the invention from a thin strip with a thickness of 1.2 mm. Through the different material strengths results considerable weight advantage for the invention Sheet profile.
Das erfindungsgemäße Blechprofil ermöglicht eine gute Anbindung an benachbarte Karosserieteile. So ist ein Ku lissenstein in einer Schwalbenschwanznut leicht gegen Verrutschen zu sichern, ebenso wie mit einer rechteckför migen Nut gemäß dem Vergleichsprofil nach Fig. 2. Mehrere Nuten lassen sich entgegen dem Strangpreßverfahren ohne zusätzlichen Aufwand beim Rollformen in den Fertigungsgang integrieren.The sheet metal profile according to the invention enables a good connection to adjacent body parts. For example, a Ku lissenstein in a dovetail groove can be easily secured against slipping, as well as with a rectangular groove according to the comparison profile according to FIG. 2. Several grooves can be integrated into the production process without additional effort during roll forming, contrary to the extrusion process.
In Fig. 3 wird ein erfindungsgemäßes Blechprofil darge stellt, dessen Blechkanten durch eine Schweißnaht 5 in Längsrichtung verbunden sind. Dieses Blechprofil weist gegenüber der formschlüssig verbundenen Ausführung nach Fig. 1 eine erhöhte Steifigkeit, insbesondere bei schwin gender Belastung auf. Die Dicke des Blechprofils konnte deshalb bei gleicher Festigkeit wie die in Fig. 1 und 2 gezeigten Profile auf 1,0 mm gesenkt werden. Die aus dem Umfang herausragenden Verstärkungsrippen werden auch zur Befestigung weiterer Anschlußteil genutzt werden. Wegen der großen ebenen Auflagefläche 6,7 bietet sich insbeson dere eine kraftschlüssige Verbindung zu den benachbarten Profilen an.In Fig. 3 an inventive sheet metal profile is Darge whose sheet edges are connected by a weld 5 in the longitudinal direction. This sheet metal profile has an increased rigidity compared to the form-fittingly connected embodiment according to FIG. 1, in particular when the load is oscillating. The thickness of the sheet profile could therefore be reduced to 1.0 mm with the same strength as the profiles shown in FIGS. 1 and 2. The reinforcing ribs protruding from the circumference will also be used to fasten additional connecting parts. Because of the large, flat contact surface 6,7 , a non-positive connection to the adjacent profiles is particularly suitable.
In Fig. 4 ist ein allseits geschlossenes rollgeformtes Blechprofil mit einem gegenüber den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Profile vergrößerten Querschnitt dargestellt. Durch geeignete Versteifungen an den tragenden Seitenflä chen kann die Wandstärke des Blechprofils zwischen 1,5 und 1,7 mm gehalten werden. Die Festigkeit der Bördelnaht wird durch eine zusätzliche Verklebung verbessert, wobei der Kleber auch als Beschichtung, auf das Blechteil aufge bracht sein kann. FIG. 4 shows a roll-formed sheet metal profile which is closed on all sides and has a cross section which is enlarged compared to the profiles shown in FIGS . 1 to 3. The wall thickness of the sheet profile can be kept between 1.5 and 1.7 mm by means of suitable stiffeners on the supporting Seitenflä. The strength of the flanged seam is improved by additional gluing, the adhesive also being used as a coating on the sheet metal part.
Auch die in Fig. 4 dargestellte Profilform kann in längs nahtgeschweißter Ausführung gefertigt werden. Die Vorteile entsprechen den zu Fig. 3 angegebenen Werten.The profile shape shown in FIG. 4 can also be manufactured in a longitudinally welded design. The advantages correspond to the values given for FIG. 3.
Ein Vergleichprofil zu Fig. 4 zeigt die Darstellung nach Fig. 5, wobei aus verfahrenstechnischen Gründen und zur Vermeidung eines erhöhten Richtaufwandes das Strangpreß profil noch durch Innenstege 8, 9 versteift wurde. Die Wandstärke des Strangpreßprofils beträgt 2,2 mm, so daß insgesamt ein erheblicher Gewichtsvorteil bei dem erfin dungsgemäß durch Rollformen hergestellten Profil erzielt wird.A comparison profile to FIG. 4 shows the illustration according to FIG. 5, the extrusion profile still being stiffened by inner webs 8 , 9 for procedural reasons and to avoid increased straightening outlay. The wall thickness of the extruded profile is 2.2 mm, so that overall a considerable weight advantage is achieved with the profile according to the invention produced by roll forming.
Ein nach unten offenes, durch Rollformen hergestelltes Blechprofil zeigt die Darstellung nach Fig. 6. In das offene Profil 10, dessen Wandstärke je nach Belastungsfall zwischen 1,5 bis 1,7 mm beträgt, wird von unten ein An schlußprofil 11 eingeschoben, das durch herkömmliche Ver bindungsarten befestigt werden kann. Es ist aber auch möglich, das Anschlußprofil in das rollgeformte Blechpro fil einzuklemmen, in der Weise, daß es in eine entspre chende Ausformung eingeschoben und anschließend durch Punktschweißen oder dgl. zu einem Hohlprofil mit hoher Steifigkeit fest verbunden wird. Hier bietet die erfin dungsgemäße Rollformtechnik zur Herstellung einer tragen den Struktur aus Leichtmetallprofilen erhebliche Vorteile gegenüber dem Strangpreßverfahren, bei dem offene Profil querschnitte nur mit vergrößerten Materialdicken herstell bar wären.A downward open, made by roll forming sheet metal profile shows the illustration in FIG. 6. In the open profile 10 , the wall thickness of which, depending on the load, is between 1.5 and 1.7 mm, a connection profile 11 is inserted from below, through conventional types of connections can be attached. But it is also possible to clamp the connecting profile in the roll-formed Blechpro fil, in such a way that it is inserted into a corresponding molding and then firmly connected by spot welding or the like to a hollow profile with high rigidity. Here, the roll forming technology according to the invention for producing a supporting structure made of light metal profiles offers considerable advantages over the extrusion process, in which open profile cross sections could only be produced with increased material thicknesses.
Ein Vergleich mit der eingangs erwähnten DE-A-40 14 385 zeigt ferner, daß bei der üblichen Strangpreßtechnik be sondere Vorkehrungen zum Anschluß von Türbolzen und ande ren Schloßteilen und Sicherheitsgurten notwendig sind, wie z. B. durch Ausfräsen oder Stanzen der Strangteile, in die ein Anschlußteil formbündig eingesetzt werden soll. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen rollgeformten Blechteil nicht erforderlich, da hier schon vor dem Profilformen in das noch plane Aluminiumband Formstanzungen 19, Freistan zungen 20 und Löcher 21 für den Einbau- bzw. für die Be festigung von Funktionsteilen kostengünstig eingebracht werden können (siehe Fig. 8).A comparison with the aforementioned DE-A-40 14 385 also shows that special precautions for connecting door bolts and other ren lock parts and seat belts are necessary in the usual extrusion technology, such as. B. by milling or punching the strand parts into which a connector is to be inserted flush. This is not necessary in the roll-formed sheet metal part according to the invention, since here before the profile forming in the still flat aluminum strip, die cuts 19 , free tongues 20 and holes 21 for the installation or for the fastening of functional parts can be introduced inexpensively (see FIG. 8th).
Eine Gesamtübersicht über die Anordnung der erfindungsge mäßen Teile zeit Fig. 7. Rollgeformte Blechprofile 12-15 können vorzugsweise in geraden Abschnitten der tragen den Struktur verwendet werden. Sie lassen sich aber auch in besonderen Biegevorrichtungen biegen, so daß unter Umständen ganz auf gesondert geformte Anschlußteile 16, 17 aus Guß- oder Preßwerkstoffen verzichtet werden kann. An overall view of the arrangement of the parts according to the invention Fig. 7. Roll-formed sheet metal profiles 12-15 can preferably be used in straight sections of the structure. However, they can also be bent in special bending devices, so that, under certain circumstances, specially shaped connecting parts 16 , 17 made of cast or pressed materials can be dispensed with.
Durch mechanische Bearbeitung an den Profilenden kann ein Anschlußraum geschaffen werden, in den die verbleibenden Blechenden - verformt zu je einer Anschlußecke - einge steckt werden. Dies sei anhand der Fig 9 und 10 näher erläutert:A connection space can be created by mechanical processing at the profile ends, into which the remaining sheet metal ends - deformed to form a connection corner - are inserted. This will be explained in more detail with reference to FIGS. 9 and 10 :
Die Art der Verbindungstechnik zwischen den einzelnen Profilteilen kann beliebig gewählt werden. Besonders be währt haben sich Schweiß-, Kleb- und Clinchverbindungen, es lassen sich aber auch die beim Rollformen besonders aus fertigungstechnischen Gründen geeigneten mechanischen Verbindungsverfahren, wie Bördeln, Falzen, Sicken oder dgl. anwenden. Auch Kombinationen der bekannten Verbin dungsverfahren sind möglich, wobei sich hier insbesondere eine Kombination aus form- und kraftschlüssigen Verfahren bewährt hat, wie z. B. clinchen und Kleben, Bördeln und Kleben, Sicken und Kleben oder Punktschweißen und Kleben.The type of connection technology between the individual Profile parts can be chosen arbitrarily. Especially be welding, adhesive and clinching connections but they can also be used for roll forming suitable mechanical manufacturing reasons Connection methods such as flanging, folding, beading or Apply the like. Combinations of the well-known verb Application procedures are possible, with particular emphasis here a combination of positive and non-positive processes has proven, such as B. clinching and gluing, flanging and Gluing, beading and gluing or spot welding and gluing.
Das Profil 22 ist als Blechprofil längsnahtgeschweißt und an einem oder beiden Enden 23, 24 abgearbeitet bzw. ausge klinkt. Diese Profilenden werden nachträglich in einem Umformwerkzeug verformt bzw. gebogen. Hiermit entfallen die sonst zur Profilverbindung benötigen Guß- oder Blech knoten als Verbindungsteile. Fügetechnische Vorteile erge ben sich dadurch, daß nur eine Fügestelle 25 vorhanden ist. Hier kann das Blechprofil 26 mit gleichem Querschnitt angebunden bzw. angefügt werden. Ein geeignetes Fügever fahren ist z. B. das Schmelzschweißen, siehe Darstellung gemäß Fig. 10. Für dieses Fügeverfahren ergibt sich der Vorteil daraus, daß gleiche Blechwerkstoff und gleiche Banddicken der zu fügenden Einzelteile vorliegen. Das Fügeteil 26 kann natürlich ebenso ausgeformt werden, wie das gebogene Profilende, so daß dadurch ein größerer Ge samtbiegeradius entsteht. The profile 22 is longitudinally welded as a sheet metal profile and machined or clicked out at one or both ends 23 , 24 . These profile ends are subsequently deformed or bent in a forming tool. This eliminates the cast or sheet metal nodes that are otherwise required for the profile connection as connecting parts. Technological advantages result from the fact that only one joint 25 is present. Here, the sheet profile 26 can be connected or attached with the same cross section. A suitable joining method is z. B. fusion welding, see illustration in FIG. 10. For this joining process, the advantage results from the fact that the same sheet metal material and the same strip thickness of the individual parts to be joined are present. The joining part 26 can, of course, be shaped as well as the curved profile end, so that this creates a larger total bend radius.
Bei bestimmten Anwendungsfällen ist es möglich, die zu verbindenden Kanten bzw. Fügeteile durch Kleben zu ver schließen. Dieses ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Teile bereits lackiert sind, da die für die Ak tivierung des Haftklebers notwendige Temperatureinwirkung nicht die Qualität der Lackierung beeinträchtigt.For certain applications, it is possible to connecting edges or parts to be joined by gluing shut down. This is particularly useful if the parts are already painted, because those for the Ak Activation of the pressure sensitive adhesive necessary temperature influence does not affect the quality of the paintwork.
Claims (12)
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