EP0904868A1 - Platine für ein Strukturbauteil, Strukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Platine für ein Strukturbauteil, Strukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für Kraftfahrzeuge Download PDF

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EP0904868A1
EP0904868A1 EP98116626A EP98116626A EP0904868A1 EP 0904868 A1 EP0904868 A1 EP 0904868A1 EP 98116626 A EP98116626 A EP 98116626A EP 98116626 A EP98116626 A EP 98116626A EP 0904868 A1 EP0904868 A1 EP 0904868A1
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circuit board
structural component
base plate
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/005—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 characterized by the material of the blank or the workpiece
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D49/00—Sheathing or stiffening objects

Definitions

  • the invention relates to a circuit board for a structural component, a structural component and a Method for producing a structural component for motor vehicles according to the Preambles of claims 1, 6 and 9.
  • DE 43 07 563 C2 shows such a board and such a method.
  • a circuit board Base plate and at least one reinforcing plate which at least the base plate partially covered and e.g. by spot welding, adhesive or welding is connected to the base plate.
  • This board then undergoes a forming process subjected to being brought into a desired shape.
  • the problem here is that the base plate and the reinforcing plate in the joint forming process are stretched or compressed differently. Doing so especially the reinforcement plate in the event of a bend in which it is on the inside smaller radius of curvature sits, more compressed and at a bend where it is on the outside sits, stretched more, while the base plate accordingly vice versa is stretched or compressed. Thus there is a general tendency to either Wrinkling when compressed or cracking when stretched. In both cases the material properties of the structural component deteriorate.
  • the strength of the structural component can usually only be achieved by using a higher material thickness can be guaranteed, since when using thin sheets Risk of crack formation is too great and also the impairment due to the formation of folds is too strong. However, this in turn increases the total weight and material costs elevated.
  • the invention is therefore based on the object of a circuit board for a structural component Structural component and a method for producing a structural component for motor vehicles develop in such a way that the formation of folds and cracks in the board when Forming process can be kept low and still a low total weight is observed.
  • FIG. 1 and 2 show a reinforcing plate 1a, which has a plurality of through holes 2a has and is designed as a perforated plate.
  • the through holes 2a are circular here educated.
  • Fig. 2 shows a reinforcing plate 1a, which has a plurality of through holes 2a are cruciform.
  • the through holes 2 can also have other geometric shapes, for example, slit-shaped or elongated.
  • each corresponding to the geometric arrangement of the through holes run parallel and at an angle ⁇ or ⁇ , where ⁇ is shown in FIG. 1 of the symmetrical arrangement 60 degrees and ⁇ in the arrangement shown in FIG. 2 90 degrees is.
  • the reinforcement plate 1 shown in FIGS. 1 and 2 can be used in different areas also a different, but then certain material thickness in the respective areas have so that when forming the reinforcing plate 1 to produce the Structural component in these areas then an optimal material flow or an optimal Material expansion can take place. This can be caused by certain steels or materials are supported, especially if the base plate and the reinforcement plate 1 each have a certain structure.
  • the reinforcement plate 1a, b shown in FIGS. 1 and 2 is now with the base plate 4th at least partially connected. This can be done, for example, by a corresponding Spot welding technology, but also through a special joining technique or adhesive technique or Combinations of these procedures are used. It is advantageous if in the area between Base plate and the reinforcement plate 1 corresponding corrosion protection measures be performed. Depending on where the structural component created on a If the motor vehicle is used, the structural component can also have a relatively large base plate and arranged thereon have a plurality of reinforcement plates 1.
  • the circuit board formed from base plate 4 and reinforcing plate 1 is one Forming process, e.g. subjected to a deep-drawing process.
  • the two sheets reshaped together.
  • the holes 2a, b in the reinforcement plate deformed according to the local deformations, e.g. enlarged or reduced or changed asymmetrically.
  • the loads on the reinforcement plate by a Deformation of the holes are recorded so that a material flow over a larger one Surface and crack formation is avoided even with thin reinforcement plates.
  • the web-like areas 3a, b between the through holes in the Reinforcement plate can be stretched more than the material of the base plate. So can an asymmetrical deformation of the board is absorbed by the reinforcement plate by deforming the holes and the web-like areas -ggf in different directions to different degrees - be stretched.
  • This material expansion or expansion depends, among other things, on the geometry of the through holes 2 and the width or length of the between the through holes 2 remaining webs 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Platine für ein Strukturbauteil, ein Strukturbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge, wobei ein Grundblech und ein Verstärkungsblech (1) miteinander verbunden und umgeformt werden. Die beim Umformen des Verstärkungsbleches (1) und des Grundbleches möglicherweise auftretende Faltenbildung wird dadurch verringert, daß vor dem Umformen durch in dem Verstärkungsblech (1) vorgesehene Durchgangsöffnungen (2a) materialfreie Bereiche gebildet werden. Beim nachfolgenden Umformvorgang kann dabei eine Faltenbildung im Verstärkungsblech dadurch verringert werden, daß stegartige Bereiche (3a) zwischen den Durchgangsöffnungen stärker gedehnt oder gestaucht werden als das Material des Grundblechs. <IMAGE>

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, 6 und 9.
Die DE 43 07 563 C2 zeigt eine derartige Platine und ein derartiges Verfahren. Bei der Herstellung derartiger 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, ein Strukturbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge derart weiterzubilden, daß die Faltenbildung und Rißbildung in der Platine beim Umformvorgang gering gehalten werden und dennoch ein niedriges Gesamtgewicht eingehalten wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Platine nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 6 und ein Strukturbauteil nach Anspruch 9 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Da vor dem Umformen durch in dem Verstärkungsblech vorgesehene Durchgangsöffnungen materialfreie Bereiche gebildet sind, steht der Materialdehnung bzw. -ausdehnung des Verstärkungsbleches während des Umformvorganges ein entsprechender materialfreier Raum zur Verfügung. Dies hat zum einen zur Folge, daß die ursprünglich materialfreien Bereiche durch das Umformen verformt, z.B. vergrößert, verkleinert oder sogar verschlossen werden können. Zum anderen können stegartige Bereiche des Verstärkungsblechs zwischen den Durchgangsöffnungen sich stärker als das Material des Grundblechs dehnen und somit die unsymmetrischen Beanspruchungen während des Umformvorgangs ausgleichen. Somit kann auch bei relativ geringen Blechdicken die Faltenbildung des Verstärkungsbleches und eine mögliche Rißbildung verringert bzw. vermieden werden.
Die Erfiindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine erste Ausführungsform eines Verstärkungsbleches,
Fig. 2
eine zweite Aufsführungsform eine Verstärkungsbleches,
Fig. 3
eine Platine mit einem Verstärkungsblech nach Fig. 1 oder 2.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Verstärkungsblech 1a, das mehrere Durchgangslöcher 2a aufweist und als Lochblech ausgeführt ist. Die Durchgangslöcher 2a sind hier kreisförmig ausgebildet.
Fig. 2 zeigt ein Verstärkungsblech 1a, das mehrere Durchgangslöcher 2a aufweist, die kreuzförmig ausgebildet sind.
Die Durchgangslöcher 2 können auch andere geometrische Formen aufweisen, beispielsweise schlitzförmig oder länglich sein.
Zwischen den Durchgangslöchern 2a bzw 2b sind stegartige Bereiche 3a bzw 3b ausgebildet, die entsprechend der geometrischen Anordnung der Durchgangslöcher jeweils parallel und unter einem Winkel α bzw β verlaufen, wobei α bei in Fig. 1 der gezeigten symmetrischen Anordnung 60 Grad und β bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung 90 Grad beträgt.
Das in den Fig. 1 und 2 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.
Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Verstärkungsblech 1a,b wird nun mit dem Grundblech 4 zumindest teilweise verbunden. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Punktschweißtechnik, aber auch durch eine besondere Fügetechnik oder Klebetechnik bzw. Kombinationen dieser Verfahren 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.
Anschließend wird die aus Grundblech 4 und Verstärkungsblech 1 gebildete Platine einem Umformvorgang, z.B. einem Tiefziehvorgang unterzogen. Hierbei werden die beiden Bleche gemeinsam umgeformt. Dabei werden die Löcher 2a, b in dem Verstärkungsblech entsprechend den lokalen Verformungen verformt, z.B. vergrößert oder verkleinert oder unsymmetrisch verändert. Somit können die Belastungen des Verstärkungsblech durch eine Verformung der Löcher aufgenommen werden, so daß ein Materialfluß über eine größere Fläche und eine Rißbildung auch bei dünnen Verstärkungsblechen vermieden wird.
Weiterhin können die stegartigen Bereiche 3a,b zwischen den Durchgangslöchern im Verstärkungsblech stärker gedehnt werden als das Material der Grundplatte. Somit kann eine unsymmetrische Verformung der Platine von dem Verstärkungsblech aufgenommen werden, indem die Löcher verformt werden und die stegartigen Bereiche -ggf in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich stark - gedehnt werden.
Diese Materialdehnung bzw. -ausdehnung ist unter anderem abhängig von der Geometrie der Durchgangslöcher 2 sowie der Breite bzw. Länge der zwischen den Durchgangslöchern 2 verbleibenden Stege 3.
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.

Claims (9)

  1. Platine für ein Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs mit einem Grundblech und einem Verstärkungsblech (2), das auf dem Grundblech (4) angebracht ist und dieses zumindest teilweise bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verstärkungsblech (1) Durchgangsöffnungen (2) als materialfreie Bereiche ausgebildet sind.
  2. Platine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1a,b) als Lochblech mit mehreren Durchgangslöchern (2a,b) ausgeführt ist.
  3. Platine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangslöcher (2a) kreisförmig ausgebildet sind.
  4. Platine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangslöcher (2b) kreuzförmig ausgebildet sind.
  5. Platine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangslöcher (2) als Schlitze ausgebildet sind.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge, insbesondere unter Verwendung einer Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Grundblech und ein Verstärkungsblech (1) miteinander verbunden und gemeinsam umgeformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Umformen durch in dem Verstärkungsblech (1) vorgesehene Durchgangsöffnungen (2) materialfreie Bereiche gebildet werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stegartige Bereiche (3a,b) zwischen den Durchgangsöffnungen beim Umformen zumindest teilweise stärker gedehnt werden als das Material der Grundplatte.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Durchgangslöcher (2) gebildeten materialfreien Bereiche durch das Umformen verformt oder verschlossen werden.
  9. Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug, das nach einem der Verfahren 6 bis 10 hergestellt ist, vorzugsweise unter Verwendung einer Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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