DE60108959T2 - Verfahren zur herstellung eines profilelementes mit verstärkter biegung und solches profilelement - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Herstellung eines Formelements nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und andererseits ein derartiges Formelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.
  • Stand der Technik
  • Bei vielen Bauformen werden Formelemente unterschiedlicher Art verwendet, um die gewünschte Steifigkeit und Festigkeit zu erzielen. In der Automobilindustrie beispielsweise ist es in vielen Situationen üblich, z.B. geeignete rohrförmige Formelemente aus gebogenen Metallblechkomponenten zu bauen, welche zusammengeschweißt werden. Die Herstellung derartiger Formelemente erfordert jedoch eine Reihe verschiedener Arbeitsgänge und ist daher relativ kompliziert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Punktschweißen, das für gewöhnlich zum Verbinden der Komponententeile miteinander verwendet wird, die mögliche Festigkeit bei einer bestimmten Materialstärke einschränkt, wobei die Verbindungen längs dem Formelement nicht durchgängig sind. Ein weiterer Nachteil ist der relativ große Materialverbrauch und somit das hohe Gewicht.
  • Zur Erzielung von einfacheren, leichteren und besseren Formelementen wird es immer üblicher, Hydroforming einzusetzen, das einen großen Konstruktionsfreiraum lässt. Es treten jedoch auch dann Probleme bei der Herstellung ausreichend steifer Formelemente mit möglichst geringer Materialstärke auf.
  • Ziel der Erfindung
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein einfaches Verfahren zum Herstellen eines Formelementes mit guter Steifigkeit und niedrigem Materialverbrauch zu erreichen. Ein weiteres Ziel ist es, ein einfaches Formelement mit guter Steifigkeit und niedrigem Materialverbrauch herzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das Ziel der Erfindung wird einerseits durch den Einsatz eines Verfahrens mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und andererseits durch die Herstellung eines Formelements mit den im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmalen erreicht.
  • Aufgrund des Verfahrens und der gewählten Ausführungsform ist es möglich, das Formelement örtlich durch einfache Mittel zu verstärken, ohne seine Wandstärke zu erhöhen. Auf diese Weise wird eine gute Steifigkeit des Formelements bei einem geringen Gesamtgewicht erreicht.
  • Weitere Vorteile und Merkmale einer erfindungsgemäßen Lösung gehen aus der Beschreibung und den weiteren Patentansprüchen hervor.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, genauer beschrieben.
  • Beschreibung der Figuren
  • In den Zeichnungen zeigt:
  • 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Formelements,
  • 2 eine Vorderansicht des Formelements gemäß 1,
  • 3 einen Schnitt III-III gemäß 2,
  • 4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Abschnitts des Formelements gemäß 1,
  • 5 eine 4 entsprechende Ansicht, jedoch vor der Montage eines Verstärkungselements,
  • 6 eine Variante der Ausführungsform gemäß 4, und
  • 7 eine Vorderansicht einer Ausführungsform mit mehr als einem Verstärkungselement.
  • Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
  • Die 1 bis 5 zeigen ein erfindungsgemäß ausgeführtes Formelement 1, das zur Aufnahme von Last dafür ausgelegt ist, einen Teil verschiedener Bauformen bilden zu können, welche Bauformen in diesem Zusammenhang aus Gründen der Einfachheit nicht näher dargestellt sind. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist beispielsweise ein Frontscheibenträger in einem Kraftfahrzeug, selbstverständlich ist jedoch eine große Vielzahl anderer Anwendungsgebiete möglich, je nach Bedarf und Wunsch. Das gezeigte Formelement 1 umfasst ein Rohteil 2, das geeigneterweise, wie in diesem Fall, rohrförmig und länglich ist. Zu einem Zeitpunkt, der hinsichtlich der Lastaufnahme sensibel ist, in diesem Fall beim Biegen, wird das Rohteil 2 mit wenigstens einem Verstärkungselement 3 versehen, das einander gegenüberliegende Wände des Rohteils 2 miteinander verbinden kann.
  • Die detailliertere Bauart eines Formelements 1 an einer Verstärkungsstelle ist aus den 4 und 5 zu ersehen. Ein Schlitz 5, der im Wesentlichen in Längsrichtung des Rohteils 2 verläuft, wird in einem ersten Wandabschnitt 4 des Rohteils 2 ausgeführt. In entsprechender Weise wird ein Schlitz 7, der sich ebenfalls im Wesentlichen in Längsrichtung des Rohteils 2 erstreckt, in einem zweiten, gegenüberliegenden Wandabschnitt 6 des Rohteils 2 ausgeführt. Ein Verstärkungselement 3, das geeigneterweise plattenförmig ist, wird in die zwei Schlitze 5, 7 eingesetzt und erstreckt sich durch einen inneren Hohlraum 8 im Rohteil 2. Das Verstärkungselement 3 wird an den zwei Schlitzen 5, 7 mit dem Rohteil 2 verbunden und verstärkt somit letzteres.
  • Eine alternative Ausführungsform ist in 6 gezeigt, bei der nur der erste Wandabschnitt 4 mit einem Schlitz 5 versehen ist und wobei das Verstärkungselement 3 eine begrenzte Ausdehnung in Querrichtung des Rohteils 2 hat. In diesem Zusammenhang kann sich das Verstärkungselement 3 zu einem größeren oder geringerem Ausmaß in den Hohlraum 8 erstrecken, je nach Bedarf und Wunsch.
  • 7 zeigt eine Ausführungsform mit einem Doppelsatz an Verstärkungselementen 3, der in diesem Fall unter einem gewissen gegenseitigen Abstand in Seitenrichtung angeordnet ist. Diese Verstärkungselemente können dann jeweils entweder, in Übereinstimmung mit 4, in zwei einander gegenüberliegenden Schlitzen 5, 7 im Rohteil oder, in Übereinstimmung mit 6, in einem einzelnen Schlitz 5 montiert werden.
  • Die Anzahl der Schlitze 5, 7 und der Verstärkungselemente 3 sowie deren Anordnung und Ausführung kann über das hier Gezeigte hinaus auf eine Vielzahl weiterer unterschiedlicher Weisen innerhalb des Schutzumfanges des Erfindung nach Bedarf variiert werden. Es ist beispielsweise möglich, in ein und demselben Formelement über beide Arten der in den 4 und 6 gezeigten Verstärkungselemente 3 zu verfügen, sofern es für die relative Verschiebung in Längsrichtung des Rohteils 2 zweckmäßig ist.
  • Sowohl das Rohteil 2 als auch das Verstärkungselement 3 sind vorteilhafterweise aus Metall gefertigt und können in geeigneter Weise aneinander befestigt werden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Verleimen, Druckverformen oder auf andere Art und Weise. Sofern dies zweckmäßig ist, können auch andere Materialien verwendet werden, z.B. Kunststoffe geeigneter Art.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird erzielt, wenn ein aus Metall gefertigtes Rohteil 2 verwendet und diesem seine beabsichtigte Form durch Hydroforming verliehen wird. Dieses Rohteil kann vorteilhafterweise vorgebogen werden, bevor es durch Hydroforming geformt wird. Hydroforming ermöglicht es, bei dem fertigen Rohteil 2 eine geringe Wandstärke zu verwenden, auch wenn dieses eine relativ komplizierte Form hat, und zwar sowohl in Längsrichtung als auch im Querschnitt. Die Steifigkeit kann anschließend durch geeignetermaßen ausgeführte Verstärkungselemente 3 örtlich verstärkt werden, sofern dies erforderlich ist. Im Zusammenhang mit Hydroforming ist es zweckmäßig, eine angemessene Anzahl an geeignetermaßen im Rohteil 2 ausgeführten und angeordneten Schlitzen im Hydroforming-Werkzeug selbst vorzusehen. Dies kann beispielsweise erfolgen, nachdem das Rohteil selbst geformt worden ist.
  • Das Verstärkungselement 3 kann geeignetermaßen aus einer Platte gleichmäßiger Stärke besehen, die, sofern dies zweckmäßig ist, mit Ausschnitten versehen wird, um Gewicht und Material einzusparen. Es ist jedoch ebenfalls möglich, das Verstärkungselement beispielsweise keilförmig auszuführen und das Verstärkungselement 3 dann am Schlitz 5 dicker als am gegenüberliegenden Ende auszuführen. Auch in diesem Fall können Ausschnitte verwendet werden, um Gewicht und Material einzusparen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Formelements, bei dem einem rohrförmigen Rohteil (2) die gewünschte Form durch Hydroforming verliehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Zusammenhang mit Hydroforming wenigstens ein Schlitz (5), der im Wesentlichen in Längsrichtung des Rohteils verläuft, in einem ersten Wandabschnitt (4) des Rohteils (2) ausgeführt wird und ein Verstärkungselement (3), das sich in den inneren Hohlraum (8) des Rohteils erstreckt, anschließend in jeden Schlitz eingesetzt und darin befestigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schlitz (7), der im Wesentlichen in Längsrichtung des Rohteils verläuft, auch in einem zweiten Wandabschnitt (6) des Rohteils (2) ausgeführt wird, welcher sich im Wesentlichen direkt gegenüber dem ersten Wandabschnitt (4) befindet, und wenigstens ein Verstärkungselement (3), das in einen Schlitz (5) im ersten Wandabschnitt eingesetzt wird, ebenfalls in einen derartigen Schlitz eingesetzt und darin befestigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung eines Verstärkungselements durch Schweißen oder Löten durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung eines Verstärkungselements durch Verleimen durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohteil mit wenigstens zwei Verstärkungselementen versehen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlitzformen in demselben Werkzeug, welches auch zum Hydroforming verwendet wird, durchgeführt wird.
  7. Formelement, das ein rohrförmiges Rohteil (2) umfasst, dem durch Hydroforming die gewünschte Form verliehen wurde, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schlitz (5), der im Zusammenhang mit dem Hydroforming des Rohteils ausgeformt wurde und sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Rohteils erstreckt, in einem ersten Wandabschnitt (4) des Rohteils (2) vorhanden ist und ein Verstärkungselement (3), das sich in den inneren Hohlraum (8) des Rohteils erstreckt, in diesem Schlitz befestigt ist.
  8. Formelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitz (7), der sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Rohteils erstreckt, auch in einem zweiten Wandabschnitt (6) des Rohteils vorhanden ist, welcher sich im Wesentlichen direkt gegenüber dem ersten Wandabschnitt (4) befindet, und wenigstens ein Verstärkungselement (3), das in einem Schlitz im ersten Wandabschnitt (4) befestigt ist, ebenfalls in einem derartigen Schlitz befestigt ist.
  9. Formelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verstärkungselement (3) in einem gekrümmten Abschnitt des Formelements angeordnet ist und sich das Verstärkungselement im Wesentlichen in der Krümmungsebene befindet.
  10. Formelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (3) in zwei einander gegenüberliegenden Schlitzen (5, 7) angeordnet ist.
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