EP0904868B1 - Strukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Strukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für Kraftfahrzeuge Download PDF

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EP0904868B1
EP0904868B1 EP98116626A EP98116626A EP0904868B1 EP 0904868 B1 EP0904868 B1 EP 0904868B1 EP 98116626 A EP98116626 A EP 98116626A EP 98116626 A EP98116626 A EP 98116626A EP 0904868 B1 EP0904868 B1 EP 0904868B1
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EP
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holes
plate
reinforcing plate
structural element
forming
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Conrad Dipl.-Ing. Oehlerking
Frank Dr. Welsch
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Volkswagen AG
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Volkswagen AG
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    • 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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • 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
    • B21D35/007—Layered blanks
    • 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
    • B21D49/00—Sheathing or stiffening objects

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
  • DE 43 07 563 C2 shows a method for producing a structural component.
  • a base plate and a reinforcement plate are connected to each other, which is the The base plate is then at least partially covered and e.g. by spot welding, Adhesive or welding is set.
  • This arrangement is then subjected to a common forming process in which they are shaped into a desired shape brought.
  • the base plate and the Reinforcement plate in the common forming process differently stretched or be upset.
  • the reinforcement plate in particular during a bend, where it sits on the inside with a smaller radius of curvature, more compressed and on a bend where it sits on the outside, stretched more while the Base plate is respectively stretched or compressed in reverse. So there is generally the tendency to either form wrinkles during compression or to Cracking when stretched. In both cases, the material properties of the relevant structural component deteriorated.
  • 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 too great and also the impairment due to the formation of folds is too strong. However, this in turn increases the total weight and the Material costs increased.
  • the invention is therefore based on the object 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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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die DE 43 07 563 C2 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils. Dort werden ein Grundblech und ein Verstärkungsblech miteinander verbunden, das das Grundblech dann zumindest teilweise bedeckt und z.B. durch Punktschweißungen, Klebemittel oder Verschweißungen festgelegt ist. Diese Anordnung wird anschließend einem gemeinsamen Umformvorgang unterworfen, bei dem sie in eine gewünschte Form gebracht wird.
Bei dem Verfahren nach der DE 195 24 235 A1 (nächstliegender Stand der Technik) werden in dem Verstärkungsblech, wenn dieses als Tragteil für Bedienelemente genutzt werden soll, gezielte Lochungen oder Konturgestaltungen vorgesehen. Dadurch wird das jeweilige Verstärkungsblech auf seine Tragfunktion vorbereitet.
Grundsätzlich ist bei derartigen Verfahren problematisch, 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 betreffenden 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 und auch die Beeinträchtigung durch die Faltenbildung zu stark ist. Hierdurch werden jedoch wiederum das Gesamtgewicht und die Materialkosten erhöht.
Diese Problematik besteht auch im Falle des Verfahrens nach der zitierten DE 195 24 235 A1, die mit Befestigungslöchern für Bedienelemente in dem Verstärkungsblech arbeitet. Diese Befestigungslöcher, die erst nach dem Umformvorgang mehr oder weniger vollkommen durch die Bedienelemente verschlossen werden, sind in ihrer Lage, Größe und Ausbildung vorgegeben durch die Bedienelemente, nicht aber durch die ausführlich beschriebene Problematik einer möglichen Falten- oder Rißbildung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 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 ein Verfahren nach Anspruch 1 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 Durchgangslöchem 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 (6)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs mit einem Grundblech (4) und einem Verstärkungsblech (1), das mit dem Grundblech (4) verbunden, gemeinsam mit diesem umgeformt und vor dem Umformen mit Durchgangslöchern (2) versehen wird, gekennzeichnet durch solche Durchgangslöcher (2a, 2b), daß sie bei dem Umformen als materialfreie Bereiche falten- bzw. rißfreie Materialstauchungen bzw. -dehnungen des Verstärkungsblechs (1) sicherstellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1a) mit kreisförmigen Durchgangslöchern (2a) versehen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1b) mit kreuzförmigen Durchgangslöchern (2b) versehen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1) mit schlitzförmigen Durchgangslöchern versehen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1a) mit Durchgangslöchern (2a) zur Bildung stegartiger Bereiche (3a) zwischen diesen versehen wird, die durch das Umformen zumindest teilweise stärker gedehnt werden, als das Material der Grundplatte (4).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1a) mit Durchgangslöchern (2a) versehen wird, die durch das Umformen bis zu ihrem Verschließen verformt werden.
EP98116626A 1997-09-27 1998-09-02 Strukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für Kraftfahrzeuge Expired - Lifetime EP0904868B1 (de)

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