EP0906799A1 - Platine für ein Strukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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

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EP0906799A1 EP98116748A EP98116748A EP0906799A1 EP 0906799 A1 EP0906799 A1 EP 0906799A1 EP 98116748 A EP98116748 A EP 98116748A EP 98116748 A EP98116748 A EP 98116748A EP 0906799 A1 EP0906799 A1 EP 0906799A1
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base plate
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structural component
reinforcing
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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
    • B21D49/00—Sheathing or stiffening objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/201—Work-pieces; preparation of the work-pieces, e.g. lubricating, coating
    • 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
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding

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, 5 and 11.
  • DE 43 07 563 C2 shows such a board and such a method.
  • a circuit board that a 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 and a To design a method for producing a structural component for motor vehicles in this way and to further develop the fold formation and crack formation in the blank during the forming process is kept low and yet a low overall weight is maintained.
  • a deformation reserve in the reinforcing plate can result in a greater elongation of the reinforcement sheet by smoothing it without one Material thinning can be achieved.
  • the deformation reserve can in particular have a higher effective surface and e.g. through different structuring in the reinforcement plate are formed.
  • the reinforcement plate is compressed thereby also absorbed by the deformation reserve, e.g. the vault structure one locally bulges, without wrinkles being formed in the reinforcing plate become a preferred kinking of the structural component along some lines to lead.
  • a circuit board 4 has a base plate 2 on which a reinforcing plate 1 is attached. On the reinforcement plate are in predetermined areas Deformation reserves 3 formed, the higher effective due to structuring Have surface than other areas of the reinforcement plate or the base plate 2.
  • FIG. 1 shows a reinforcing plate 1 designed as a waffle plate
  • FIG. 2 shows a reinforcing plate 1 designed as a scale plate
  • 3 is a Reinforcement plate 1 shown, which is designed as a vaulted structured sheet.
  • the Waffle plate shows pyramid-like elevations and the scale plate elongated Elevations, which are separated from each other by webs; but there are also appropriate training possible, in which the respective surveys without such Adjacent webs directly and / or have additional depressions.
  • arched sheet metal directly limit the elevations without webs to each other.
  • the reinforcing plate 1 is preformed accordingly Deformation reserve available, which during subsequent forming, e.g. Deep drawing can be degraded without stretching the material too much. Furthermore, the required material expansion or expansion in comparison to that of one is not Preformed reinforcement plate 1 relatively lower, so that wrinkling of the reinforcement plate 1 during the joint forming process with the base plate can be reduced. This has the advantage that there is no significant reduction in the Material thickness is done.
  • the reinforcement plate 1 shown in FIGS. 1 to 3 is now according to FIG. 4 before joint forming with the base plate at least partially with the base plate connected. This can be done, for example, using an appropriate spot welding technique, Laser welding technology or adhesive technology, possibly combinations of these techniques respectively. It is advantageous if in the area between the base plate and the Reinforcement plate 1 appropriate corrosion protection measures are carried out. In Depends on where the structural component generated is used on a motor vehicle the structural component can also be a relatively large base plate and arranged thereon have a plurality of reinforcement plates 1.
  • the areas with ridges and depressions are smoothed without a larger material flow must take place or a larger material thinning in the Area takes place. Furthermore, the ridges and valleys in a compression compressed or enlarged without forming larger crease lines that lead to a Weaken the material.
  • the reinforcement plate 1 shown in FIGS. 1 to 3 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.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Platine für ein Strukturbauteil, ein Strukturbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge, bei denen ein Grundblech und ein Verstärkungsblech (1) miteinander zu einer Platine verbunden und umgeformt werden. Die beim Umformen des Verstärkungsbleches (1) und des Grundbleches möglicherweise auftretende Faltenbildung wird nun dadurch verringert, daß eine örtliche Materialanhäufung ausgebildet wird, die eine größere effektive Oberfläche aufweist als das Material des Grundblechs. Auf der anderen Seite kann beim Dehnen des Grundbleches im Tiefziehprozeß die Formgebung des Verstärkungsbleches durch die Verformungsreserve aus der größeren effektiven Oberfläche wesentlich erleichtert werden und dadurch in vielen Fällen der Tiefziehvorgang erst möglich gemacht werden. Dies kann erreicht werden, indem das Verstärkungsblech zumindest teilweise als Waffel-, Schuppenblech oder wölbstrukturiertes Blech ausgeführt ist. <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, 5 und 11.
Die DE 43 07 563 C2 zeigt eine derartige Platine und ein derartiges Verfahren. Bei der Herstellung derartige 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 gewünschhte 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 und ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge derart auszugestalten und weiterzubilden, daß die Faltenbilung und Rißbildung in der Platine beim Umformvorgang gering gehalten wird und dennoch ein niedriges Gesamtgewicht eingehalten wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Platine nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 5 sowie ein Strukturbauteil nach Anspruch 11 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Durch eine Verformungsreserve in dem Verstärkungsblech kann dabei zum einen eine stärkere Dehnung des Verstärkungsblechs durch eine Glättung desselben ohne eine Materialausdünnung erreicht werden. Die Verformungsreserve kann dabei insbesondere eine höhere effektive Oberfläche aufweisen und z.B. durch verschiedene Strukturierungen in dem Verstärkungsblech gebildet werden. Eine Stauchung des Verstärkungsblechs wird dabei auch durch die Verformungsreserve aufgefangen, indem z.B. die Wölbstruktur eine lokal stärkere Aufwölbung erfährt, ohne daß in dem Verstärkungsblech Falten gebildet werden, die zu einem bevorzugten Abknicken des Strukturbauteils entlang einiger Linien führen.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür werden nun mehrere Ausführungsformen für ein entsprechend ausgebildetes Verstärkungsblech anhand der beiliegenden Zeichungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine erste Ausführungsform eines Verstärkungsbleches,
Fig. 2
eine zweite Aufsführungsform eines Verstärkungsbleches,
Fig. 3
eine dritte Ausführungsform eines Verstärkungsbleches.
Fig. 4
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgmäßen Platine gemäß einer Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 weist eine Platine 4 ein Grundblech 2 auf, auf dem ein Verstärkungsblech 1 befestigt ist. Auf dem Verstärkungsblech sind in vorbestimmten Bereichen Verformungsreserven 3 ausgebildet, die aufgrund von Strukturierungen eine höhere effektive Oberfläche haben als andere Bereiche des Verstärkungsblechs oder das Grundblech 2.
Die Fig. 1 zeigt ein als Waffelblech ausgeführtes Verstärkungsblech 1, wohingegen die Fig. 2 ein als Schuppenblech ausgeführtes Verstärkungsblech 1 zeigt. In Fig. 3 ist ein Verstärkungsblech 1 gezeigt, das als wölbstrukturiertes Blech ausgeführt ist. Das Waffelblech zeigt pyramidenartige Erhebungen und das Schuppenblech längliche Erhebungen, die jeweils durch Stege voneinander getrennt sind; dabei sind aber auch entsprechende Ausbildungen möglich, bei denen die jeweiligen Erhebungen ohne derartige Stege direkt aneinander angrenzen und/oder zusätzliche Vertiefungen aufweisen. Bei dem in Fig. 3 gezeigten wölbstrukturierten Blech grenzen die Erhebungen ohne Stege direkt aneinander an.
Dadurch, daß das Verstärkungsblech 1 entsprechend vorgeformt ist, sind Verformungsreservon vorhanden, die beim anschließenden Umformen, z.B. Tiefziehen abgebaut werden können, ohne das Material allzu stark zu strecken. Weiterhin ist die erforderliche Materialdehnung bzw. -ausdehnung im Vergleich zu der eines nicht vorgeformten Verstärkungsbleches 1 relativ gesehen geringer, so daß eine Faltenbildung des Verstärkungsbleches 1 beim gemeinsamen Umformvorgang mit dem Grundblech verringert werden kann. Dies hat den Vorteil, daß keine wesentliche Verringerung der Materialdicke erfolgt.
Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Verstärkungsblech 1 wird nun gemäß Fig. 4 vor dem gemeinsamen Umformen mit dem Grundblech zumindest teilweise mit dem Grundblech verbunden. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Punktschweißtechnik, Laserschweißtechnik oder Klebetechnik, ggf. auch Kombinationen dieser Techniken 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.
Dann wird die aus dem Grundblech und dem oder den Verstärkungsblech(en) gebildete Platine umgeformt, z.B. durch einen Tiefziehvorgang.
Bei diesem Umformvorgang werden im allgemeinen einige Stellen der Platine stärker gestreckt oder gestaucht, oder die Platine wird stärkeren Biegungen unterworfen, bei denen das auf einer Seite des Grundblechs angebrachte Verstärkungsblech ebenfalls stärker gestaucht oder gestreckt wird. Durch eine günstige Anordnung der erfindungsgemäßen Bereiche mit Verformungsreserve, d.h. höherer effektiver Oberfläche, können die Streckungen und Stauchungen in diesen Bereichen abgefangen werden.
Bei einer Streckung an einer Stelle, in der das Verstärkungsblech einer Streckung unterworfen ist, werden die Bereiche mit Erhöhungen und Vertiefungen geglättet, ohne daß ein größerer Materialfluß stattfinden muß oder eine größere Materialausdünnung in dem Bereich stattfindet. Weiterhin werden bei einer Stauchung die Erhöhungen und Vertiefungen gestaucht oder vergrößert, ohne daß größere Knicklinien ausgebildet werden, die zu einer Schwächung des Materials führen.
Das in den Fig. 1 bis 3 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.
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. Von Vorteil ist, daß örtliche Materialdehnungen nicht allein aus der Blechdicke bereitgestellt werden müssen, sondern durch eine entsprechende Streckung der vorher erzeugten Form bereitgestellt werden können.

Claims (11)

  1. Platine für ein Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs mit einem Grundblech (2) und einem Verstärkungsblech (1), das auf dem Grundblech angebracht ist und dieses zumindest teilweise bedeckt,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Verstärkungsblech (1) einen Bereich mit einer Verformungsreserve (3) für einen nachfolgenden Umformvorgang aufweist, und
    die Verformungsreserve (3) Vertiefungen und Erhöhungen aufweist, die bei einem Umformvorgang glättbar sind.
  2. Platine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1) zumindest teilweise als Waffelblech ausgeführt ist.
  3. Platine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß das Verstärkungsblech (1) zumindest teilweise als Schuppenblech ausgeführt ist
  4. Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1) zumindest teilweise als wölbstrukturiertes Blech ausgeführt ist..
  5. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteiles für Kraftfahrzeuge, insbesondere unter Verwendung einer Platine nach einem der Anspüche 1 bis 4, wobei ein Grundblech und ein Verstärkungsblech (1) miteinander verbunden und umgeformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1) einen Bereich mit einer Verformungsreserve aufweist, die Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, wobei dieser Bereich beim Umformen zumindest teilweise geglättet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen mindestens einen Tiefziehvorgang aufweist.
  7. Verfahren nach einem Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen dem Grundblech und dem Verstärkungsblech (1) Korrosionsschutzmaßnahmen durchgeführt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verstärkungsbleche (1) auf einem Grundblech vorgesehen sind.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsblech (1) in verschiedenen Bereichen eine unterschiedliche, aber bestimmte Materialdicke aufweist, so daß beim Umformen in diesen Bereichen ein unterschiedlicher Materialfluß bzw. Materialdehnung erfolgen kann.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundblech sowie das Verstärkungsblech (1) unterschiedliche Gefügestrukturen aufweisen.
  11. Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug, das nach einem der Verfahren 5 bis 10 hergestellt ist, vorzugsweise unter Verwendung einer Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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