EP3010740A1 - Verstärkungselement für eine kraftfahrzeugtür, kraftfahrzeugtür und verfahren zur herstellung eines verstärkungselements - Google Patents

Verstärkungselement für eine kraftfahrzeugtür, kraftfahrzeugtür und verfahren zur herstellung eines verstärkungselements

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Publication number
EP3010740A1
EP3010740A1 EP14728448.3A EP14728448A EP3010740A1 EP 3010740 A1 EP3010740 A1 EP 3010740A1 EP 14728448 A EP14728448 A EP 14728448A EP 3010740 A1 EP3010740 A1 EP 3010740A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reinforcing element
forged
vehicle door
motor vehicle
reinforcing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14728448.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Fütterer
Stefan Linke
Manfred Kempf
Jürgen Thalemann
Oya BARBERIS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP3010740A1 publication Critical patent/EP3010740A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E05D—HINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
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    • E05D5/02—Parts for attachment, e.g. flaps
    • E05D5/0207—Parts for attachment, e.g. flaps for attachment to vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60J5/00—Doors
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    • B60J5/048—Doors arranged at the vehicle sides characterised by the material
    • B60J5/0483—Doors arranged at the vehicle sides characterised by the material lightweight metal, e.g. aluminum, magnesium
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05D—HINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
    • E05D11/00—Additional features or accessories of hinges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05D—HINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
    • E05D7/00—Hinges or pivots of special construction

Definitions

  • the invention relates to a reinforcing element for a motor vehicle door according to
  • the preamble of claim 1 a motor vehicle door according to the preamble of claim 8, and a method of manufacturing a reinforcing element for a motor vehicle door according to the preamble of claim 9.
  • German Patent Application DE 10 2005 061 562 A1 discloses a motor vehicle door which comprises reinforcing elements, in particular hinged and / or lock reinforcements based on light metal in a sheet metal construction.
  • Reinforcement elements consist at least in some areas of profiled sheets. Normally, deep-drawn or stamped aluminum sheets are fastened for reinforcement to a lateral frame structure of the motor vehicle door. In the hinge area, a steel threaded plate is additionally fastened, on which a side impact strut is attached.
  • profiled sheets is difficult because high design levels are necessary due to the structural design. Few ductile materials such as aluminum or its alloys can be reshaped only with great procedural effort. After deep drawing results in a jump of the deep-drawn component, so that the dimensional stability of the same is low. Reworking is therefore required in any case.
  • the usual mixed construction in which
  • the invention has for its object to provide a reinforcing element, a motor vehicle door and a method for producing a reinforcing element for the motor vehicle door, said disadvantages do not occur.
  • a reinforcing element is provided with the features of claim 1.
  • the reinforcing element is particularly preferably produced by forging. It is possible to produce dimensionally stable complex reinforcement elements in lightweight construction with little effort.
  • solid-formed, preferably forged reinforcement member has a high-density structure, whereby it is given a high strength. It is therefore highly resilient to mechanical stresses.
  • massive forming, in particular forging it is possible to set a fiber course in the component in a way that is suitable for the load, in particular fibers in mechanical
  • the reinforcing element can be tailored to the expected mechanical stresses and locally thickened exactly where particularly high forces attack.
  • loading paths along the reinforcing element are easily adjustable, since the material during
  • Massive forming especially when forging pressed in accordance with the expected mechanical loads and can be selectively varied in its thickness.
  • the reinforcing element as a whole only has an increased wall thickness where it is also required in terms of load.
  • a thin-walled component can be created on the whole, which is lighter, but nevertheless more stable than a corresponding deep-drawn, profiled or cast part.
  • the reinforcing element has specifically provided, local
  • Reinforcing element form smaller than in other areas.
  • the solid-formed, preferably forged component has excellent mechanical properties with regard to its tensile strength, yield strength,
  • the reinforcing element is preferably made in one piece from only one light metal blank by massive forming, preferably by forging. This reduces a number of components, and joints omitted. Thus, at the same time reduces the assembly costs for a motor vehicle door, which includes the reinforcing element. Overall, the production costs for the motor vehicle door and also for the reinforcing element can be reduced.
  • the forged reinforcement element is easily accessible to all common joining techniques, so that no problems with joining with adjacent components of the
  • a reinforcing element is preferred, which is characterized in that at least one reinforcing region for a hinge is attached to the reinforcing element
  • the reinforcing element is forged preferably integrally with the at least one reinforcing region from only one light metal blank, wherein the at least one reinforcing region is formed during the forging of the material of the light metal blank.
  • the at least one reinforcing region is forged to the reinforcing element during forging.
  • the reinforcement area before forging is considered separate part before, but is connected during forging with the reinforcing element to a one-piece component.
  • a material connection between the initially separate elements is particularly preferably effected.
  • a positive connection between the elements is effected.
  • a reinforcing element is also preferred, which is characterized in that at least one fastening region for a strut is forged on the reinforcing element.
  • the at least one attachment region it is also possible for the at least one attachment region to be attached to the
  • Reinforcement element is forged.
  • a separate reinforcement or fastening component which would otherwise typically include steel, is omitted, because now the corresponding attachment surface for the strut is arranged or formed on the forged reinforcement element itself.
  • Is / are the gain region and / or the mounting area on the
  • Forged reinforcing element this has / have the same material as the other areas of the reinforcing element. If, however, the reinforcing area and / or the fastening area are / are initially provided as separate elements, this is not absolutely necessary. However, an embodiment is preferred in which the reinforcement region and / or the attachment region is / are formed from the same material as that of which the remaining reinforcement element is made.
  • a reinforcing element is preferred, which is characterized in that at least one threaded nut is integrated into the reinforcing element.
  • a rivet nut is integrated in the reinforcing element.
  • the at least one Threaded nut is forged into the reinforcing element or to the
  • forged refers to the fact that the at least one threaded nut is at least partially forged with the material of the reinforcing element, thus resulting in a particularly intimate and stable connection between the threaded nut and the reinforcing element, wherein preferably both a material bond and a positive connection
  • the term “forged” is based on the fact that the threaded nut is fastened to the reinforcing element during forging, wherein preferably a positive connection and / or a material connection is realized. With the help of the integrated threaded nut, it is easily possible to have a simple screw connection of a strut, especially one
  • the at least one threaded nut is therefore particularly preferably provided in the attachment area for the strut.
  • a reinforcing element which is characterized in that a side frame for the motor vehicle door at least partially to the
  • Forged reinforcing element or forged at the reinforcing element In this way, a number of components is further reduced because the lateral frame is at least partially provided with the reinforcing element in one piece.
  • the lateral frame is initially provided separately, at least in regions, and connected to the rest of the reinforcing element by forging. In this case, a form and / or a material bond is / are preferably realized. This also creates a one-piece
  • the forged reinforcement element preferably partially or completely replaces the side frame for the motor vehicle door.
  • a reinforcing element which is characterized in that it has a wall thickness of at least 2 mm to at most 5 mm.
  • the wall thickness is designed locally load different.
  • such a thin-walled reinforcing element is provided which comprises only in mechanically higher loaded areas a greater wall thickness, while mechanically less loaded areas are thin-walled. This locally load-bearing design contributes to the concept of lightweight construction.
  • a reinforcing element which is characterized in that it comprises aluminum or an aluminum alloy, in particular a wrought alloy, wherein it preferably consists of one of said materials.
  • Reinforcing element is so light and at the same time formed by the massive forming mechanically highly resilient.
  • the object is also achieved by providing a motor vehicle door with the features of claim 8.
  • This is characterized by a reinforcing element according to one of the embodiments described above. This realizes the advantages that have already been explained in connection with the reinforcing element.
  • the reinforcing element replaces at least partially a lateral frame of the vehicle door, thereby eliminating joining operations and saving space for separate reinforcing components.
  • the object is also achieved by providing a method for producing a reinforcing element according to one of the exemplary embodiments described above for a motor vehicle door.
  • the method is characterized in that the reinforcing element is made of a light metal blank by massive forming, preferably by forging. This realizes the benefits that have already been carried out in connection with the reinforcing element.
  • the reinforcing element is preferably made in one piece from only one light metal blank by massive forming, preferably forging.
  • a method is preferred, which is characterized in that at least one reinforcement region, at least one attachment region and / or at least partially a side frame for the motor vehicle door on the
  • a method is also preferred, which is characterized in that at least one threaded nut, preferably a rivet nut, in the reinforcing element, is integrated.
  • the reinforcing element is at least partially subjected to a heat treatment. It is possible to produce by means of a locally adapted heat treatment, a high-strength light metal component with specifically set, in particular local needs different properties.
  • the reinforcing element is by means of a
  • Hot massive forming method preferably produced by a hot forging method, wherein the method preferably comprises an integrated heat treatment in the hot massive forming.
  • the mechanical properties of the reinforcing element as needed and
  • a method is preferred which is characterized in that the reinforcing element is partially machined mechanically. In particular at interfaces and / or joints to adjacent components of the motor vehicle door or a
  • FIG. 1 shows a reinforcing element according to the prior art
  • Fig. 2 shows an embodiment of a reinforcing element.
  • FIG. 1 shows a region of a motor vehicle door 1, which has a reinforcing element 3.
  • This is made here of a light metal alloy as a deep-drawn or profiled sheet metal component.
  • two reinforcing plates 7 are provided, which are made of steel.
  • the complex shaped reinforcing element 3 can be produced only with great procedural effort. It has a constant wall thickness, which depends on the mechanical
  • Reinforcing plates 7 comprises, is formed in three parts, means an increased logistical effort.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a reinforcing element. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the reinforcing element 3 is forged in one piece from a light metal blank. In this case, in particular in the region of the only indicated hinges 5 reinforcing regions 9 on the
  • Reinforcement plates 7 made of steel.
  • the reinforcing element 3 has a locally demand-designed wall thickness, wherein mechanically highly stressed areas are thick-walled than mechanically less loaded areas. At the same time it has a mechanical overall
  • Reinforcing element 3 created, which additionally takes into account the lightweight construction that can be dispensed with reinforcing plates 7 made of steel.
  • the reinforcing element 3 is at the same time designed to be lightweight and mechanically highly resilient, it being simple and inexpensive to produce. At the same time, there is a need for assembly and thus a total of ontageierwand for a motor vehicle door having the reinforcing member 3 reduces, which saves production costs. The logistical effort is reduced because of that
  • Reinforcement element 3 is integrally formed, wherein functional areas in the
  • Reinforcement element 3 integrated or forged at this or are forged to this. The same advantages are realized in connection with the motor vehicle door and the method of manufacturing a reinforcing element.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement (3) für eine Kraftfahrzeugtür (1), das Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass das Verstärkungselement (3) aus einem Leichtmetall-Rohling durch Massivumformen, vorzugsweise durch Schmieden, hergestellt ist.

Description

Verstärkungselement für eine Kraftfahrzeugtür, Kraftfahrzeugtür und
Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements
Die Erfindung betrifft ein Verstärkungselement für eine Kraftfahrzeugtür gemäß
Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Kraftfahrzeugtür gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8, und ein Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements für eine Kraftfahrzeugtür gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.
Kraftfahrzeugtüren mit Verstärkungselementen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 061 562 A1 geht eine Kraftfahrzeugtür hervor, die Verstärkungselemente, insbesondere Scharnier- und/oder Schlossverstärkungen auf Leichtmetallbasis in Blechbauweise umfasst. Die
Verstärkungselemente bestehen zumindest in Teilbereichen aus profilierten Blechen. Üblicherweise werden tiefgezogene oder gestanzte Aluminiumbleche zur Verstärkung an einer seitlichen Rahmenstruktur der Kraftfahrzeugtür befestigt. Im Scharnierbereich wird zusätzlich eine Stahlgewindeplatte befestigt, an der eine Seitenaufprallstrebe angebracht wird. Die Herstellung der profilierten Bleche ist schwierig, da aufgrund der konstruktiven Ausbildung hohe Umformgrade nötig sind. Wenig duktile Werkstoffe wie Aluminium oder dessen Legierungen können nur unter großem verfahrenstechnischem Aufwand entsprechend umgeformt werden. Nach dem Tiefziehen ergibt sich ein Aufsprung des tiefgezogenen Bauteils, sodass die Maßhaltigkeit desselben gering ist. Nacharbeiten sind daher in jedem Fall erforderlich. Die übliche Mischbauweise, in welcher
Stahlkomponenten mit Leichtmetallkomponenten kombiniert werden, führt zu
sprunghaften Eigenschaftsänderungen an den Übergangsstellen und hieraus
resultierenden Problemen, beispielsweise mit Kontaktkorrosion. Insbesondere Blechoder Profilbauteile, aber auch Gussbauteile sind bezüglich ihrer Wandstärke oder ihres Querschnitts insgesamt auf einen höchstbelasteten Bereich ausgelegt. Bauteilbereiche, die weniger belastet sind, werden in diesem Fall überdimensioniert. Die Bauteile weisen daher ein sehr hohes Gewicht auf. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verstärkungselement, eine Kraftfahrzeugtür und ein Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements für die Kraftfahrzeugtür zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, in dem ein Verstärkungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dadurch, dass das Verstärkungselement aus einem Leichtmetall-Rohling durch Massivumformen hergestellt ist, sind ohne Weiteres sehr hohe Umformgrade erzielbar. Das Verstärkungselement ist besonders bevorzugt durch Schmieden hergestellt. Dabei ist es möglich, mit geringem Aufwand auch komplexe Verstärkungselemente in Leichtbauweise maßhaltig herzustellen. Das
massivumgeformte, vorzugsweise geschmiedete Verstärkungselement weist ein hochverdichtetes Gefüge auf, wodurch ihm eine hohe Festigkeit verliehen wird. Es ist daher gegenüber mechanischen Beanspruchungen hochbelastbar. Außerdem ist es beim Massivumformen, insbesondere beim Schmieden möglich, einen Faserverlauf in dem Bauteil belastungsgerecht einzustellen, insbesondere Fasern in mechanisch
hochbelasteten Bereichen zu bündeln, sodass diese eine erhöhte Stabilität aufweisen. Hierdurch ist es möglich, auch hochbelastete Bereiche dünnwandiger auszubilden, als dies bei anderen Herstellverfahren der Fall ist. Darüber hinaus ist es beim
Massivumformen, insbesondere beim Schmieden möglich, in dem Verstärkungselement einen variierenden Querschnitt beziehungsweise eine diskontinuierliche Wandstärke zu verwirklichen, wobei mechanisch höher belastete Bereiche mit größerem Querschnitt oder größerer Wandstärke ausgebildet werden können als mechanisch geringer belastete Bereiche. Insgesamt kann das Verstärkungselement so auf die zu erwartenden mechanischen Belastungen maßgeschneidert und genau dort lokal verdickt sein, wo besonders hohe Kräfte angreifen. Insbesondere sind Belastungspfade entlang des Verstärkungselements in einfacher Weise einstellbar, da das Material beim
Massivumformen, insbesondere beim Schmieden entsprechend der zu erwartenden mechanischen Belastungen verpresst und gezielt in seiner Dicke variiert werden kann.
Diese Möglichkeiten führen dazu, dass das Verstärkungselement insgesamt nur dort eine erhöhte Wandstärke besitzt, wo diese belastungsgerecht auch benötigt wird. Somit kann insgesamt ein dünnwandiges Bauteil geschaffen werden, das leichter, aber dennoch stabiler ist als ein entsprechendes tiefgezogenes, profiliertes oder gegossenes Teil.
Bevorzugt weist das Verstärkungselement gezielt vorgesehene, lokale
Deformationszonen auf, in denen es bei einem Unfall in vorherbestimmter Weise verformt wird. Auch solche Deformationszonen lassen sich ohne Weiteres beim Massivumformen, insbesondere beim Schmieden an dem Verstärkungselement ausbilden. Insbesondere ist es möglich, im Bereich einer Deformationszone die Wandstärke des
Verstärkungselements geringer auszubilden als in anderen Bereichen.
Es ist möglich, beim Massivumformen, insbesondere beim Schmieden ein sehr maßhaltiges Bauteil herzustellen. Dabei erfolgt insbesondere kein Aufsprung, sodass die Maßhaltigkeit und damit auch die Reproduzierbarkeit des Verstärkungselements gewährleistet ist. Nacharbeiten zur Gewährleistung der Maßhaltigkeit können entfallen.
Das massivumgeformte, vorzugsweise geschmiedete Bauteil weist hervorragende mechanische Eigenschaften in Hinblick auf seine Zugfestigkeit, Streckgrenze,
Bruchdehnung und Duktilität auf. Dabei ist es insbesondere Blechbauteilen und
Gussbauteilen auf Leichtmetallbasis überlegen. Die entsprechenden mechanischen Eigenschaften des massivumgeformten Verstärkungselements befinden sich - obwohl es ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung umfasst - auf dem Niveau eines
Stahlbauteils. Somit werden hervorragende mechanische Eigenschaften mit einem geringen Gewicht kombiniert, was dem Leichtbaugedanken besonders Rechnung trägt.
Das Verstärkungselement ist vorzugsweise einteilig aus nur einem Leichtmetall-Rohling durch Massivumformen, vorzugsweise durch Schmieden, hergestellt. Hierdurch reduziert sich eine Anzahl der Bauteile, und Fügeverbindungen entfallen. Somit reduziert sich zugleich der Montageaufwand für eine Kraftfahrzeugtür, welche das Verstärkungselement umfasst. Insgesamt können so die Herstellkosten für die Kraftfahrzeugtür und auch für das Verstärkungselement gesenkt werden.
Das geschmiedete Verstärkungselement ist allen üblichen Fügetechniken ohne Weiteres zugänglich, sodass keine Probleme beim Fügen mit angrenzenden Bauteilen des
Türrahmens der Kraftfahrzeugtür auftreten.
Es wird ein Verstärkungselement bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass an dem Verstärkungselement mindestens ein Verstärkungsbereich für ein Scharnier
ausgeschmiedet ist. Dies bedeutet, dass das Verstärkungselement bevorzugt mit dem mindestens einen Verstärkungsbereich einteilig aus nur einem Leichtmetall-Rohling geschmiedet ist, wobei der mindestens eine Verstärkungsbereich beim Schmieden aus dem Material des Leichtmetall-Rohlings ausgeformt wird. Alternativ ist es möglich, dass der mindestens eine Verstärkungsbereich beim Schmieden an das Verstärkungselement angeschmiedet wird. In diesem Fall liegt der Verstärkungsbereich vor dem Schmieden als separates Teil vor, wird aber beim Schmieden mit dem Verstärkungselement zu einem einteiligen Bauteil verbunden. Besonders bevorzugt wird dabei beim Schmieden ein Stoffschluss zwischen den zunächst separaten Elementen bewirkt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass auch ein Formschluss zwischen den Elementen bewirkt wird.
Unabhängig davon, ob der mindestens eine Verstärkungsbereich an das
Verstärkungselement angeschmiedet oder an diesem ausgeschmiedet ist, können jedenfalls zusätzliche Stahlgewindeplatten zur Verstärkung des Scharnierbereichs entfallen, da die entsprechende Funktionalität durch das geschmiedete
Verstärkungselement selbst übernommen wird.
Es wird auch ein Verstärkungselement bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass an dem Verstärkungselement mindestens ein Befestigungsbereich für eine Strebe ausgeschmiedet ist. Alternativ ist es - wie zuvor für den Verstärkungsbereich ausgeführt - auch möglich, dass der mindestens eine Befestigungsbereich an dem
Verstärkungselement angeschmiedet ist. Jedenfalls entfällt auch hier ein separates Verstärkungs- oder Befestigungsbauteil, welches ansonsten typischerweise Stahl umfassen würde, weil nunmehr die entsprechende Befestigungsfläche für die Strebe an dem geschmiedeten Verstärkungselement selbst angeordnet beziehungsweise ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der mindestens eine Befestigungsbereich zur
Befestigung einer Seitenaufprallstrebe ausgebildet. Die hohe mechanische Belastbarkeit des geschmiedeten Verstärkungselements gewährleistet, dass sowohl die Strebenlast als auch eine möglicherweise anfallende Aufprallbelastung bei einem Unfall besser aufgenommen wird.
Ist/sind der Verstärkungsbereich und/oder der Befestigungsbereich an dem
Verstärkungselement ausgeschmiedet, weist/weisen diese dasselbe Material auf wie die übrigen Bereiche des Verstärkungselements. Ist/sind der Verstärkungsbereich und/oder der Befestigungsbereich dagegen zunächst als separate Elemente vorgesehen, ist dies nicht zwingend erforderlich. Es wird jedoch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei welchem der Verstärkungsbereich und/oder der Befestigungsbereich aus demselben Material gebildet ist/sind, aus welchem auch das restliche Verstärkungselement besteht.
Es wird ein Verstärkungselement bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass in das Verstärkungselement mindestens eine Gewindemutter integriert ist. Vorzugsweise ist in das Verstärkungselement eine Einnietmutter integriert. Die mindestens eine Gewindemutter ist in das Verstärkungselement eingeschmiedet oder an das
Verstärkungselement angeschmiedet. Dabei spricht der Begriff„eingeschmiedet" an, dass die mindestens eine Gewindemutter zumindest bereichsweise mit dem Material des Verstärkungselements umschmiedet ist. Es ergibt sich so eine besonders innige und stabile Verbindung zwischen der Gewindemutter und dem Verstärkungselement, wobei vorzugsweise sowohl ein Stoffschluss als auch ein Formschluss verwirklicht wird. Der Begriff„angeschmiedet" spricht an, dass die Gewindemutter beim Schmieden an dem Verstärkungselement befestigt wird, wobei vorzugsweise ein Formschluss und/oder ein Stoffschluss realisiert wird. Mithilfe der integrierten Gewindemutter ist es ohne Weiteres möglich, eine einfache Schraubanbindung einer Strebe, insbesondere einer
Seitenaufprallstrebe, zu verwirklichen. Die mindestens eine Gewindemutter ist daher besonders bevorzugt in dem Befestigungsbereich für die Strebe vorgesehen.
Es wird auch ein Verstärkungselement bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein seitlicher Rahmen für die Kraftfahrzeugtür zumindest bereichsweise an das
Verstärkungselement angeschmiedet oder an dem Verstärkungselement ausgeschmiedet ist. Auf diese Weise wird eine Bauteilzahl weiter reduziert, weil auch der seitliche Rahmen zumindest bereichsweise mit dem Verstärkungselement einteilig vorgesehen ist.
Besonders bevorzugt ist er aus dem Material des nur einen Leichtmetall-Rohlings beim Schmieden ausgeformt. Alternativ ist es möglich, dass der seitliche Rahmen zumindest bereichsweise zunächst separat vorgesehen und durch das Schmieden mit dem restlichen Verstärkungselement verbunden ist. Dabei wird/werden vorzugsweise ein Form- und/oder ein Stoffschluss realisiert. Auch so entsteht ein einteiliges
Schmiedebauteil, sodass Fügeverbindungen entfallen und der Montageaufwand sowie die Herstellungskosten für das Verstärkungselement und auch für die Kraftfahrzeugtür reduziert sind.
Insbesondere ersetzt das geschmiedete Verstärkungselement vorzugsweise den seitlichen Rahmen für die Kraftfahrzeugtür teilweise oder ganz. Hierdurch können nicht nur Fügeoperationen eingespart werden, sondern es wird auch Platz eingespart, der ansonsten für separate Verstärkungsbauteile nötig wäre.
Es wird auch ein Verstärkungselement bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass es eine Wandstärke von mindestens 2 mm bis höchstens 5 mm aufweist. Die Wandstärke ist dabei lokal belastungsgerecht verschieden ausgebildet. Insbesondere ist so ein dünnwandiges Verstärkungselement vorgesehen, das lediglich in mechanisch höher belasteten Bereichen eine größere Wandstärke umfasst, während mechanisch weniger belastete Bereiche dünnwandig ausgebildet sind. Diese lokal belastungsgerechte Bauweise trägt dem Leichtbaugedanken Rechnung.
Es wird auch ein Verstärkungselement bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass es Aluminium oder eine Aluminium-Legierung, insbesondere eine Knetlegierung, umfasst, wobei es vorzugsweise aus einem der genannten Materialien besteht. Das
Verstärkungselement ist so zugleich leicht und durch das Massivumformen mechanisch hochbelastbar ausgebildet.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Kraftfahrzeugtür mit den Merkmalen des Anspruchs 8 geschaffen wird. Diese zeichnet sich aus durch ein Verstärkungselement nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Hierbei verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verstärkungselement erläutert wurden.
Vorzugsweise ersetzt das Verstärkungselement dabei zumindest teilweise einen seitlichen Rahmen der Kraftfahrzeugtür, wodurch Fügeoperationen entfallen und Platz für separate Verstärkungsbauteile eingespart wird.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele für eine Kraftfahrzeugtür geschaffen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Verstärkungselement aus einem Leichtmetall-Rohling durch Massivumformen, vorzugsweise durch Schmieden, hergestellt wird. Dabei verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verstärkungselement ausgeführt wurden.
Das Verstärkungselement ist bevorzugt einteilig aus nur einem Leichtmetall-Rohling durch Massivumformen, vorzugsweise Schmieden, hergestellt.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass mindestens ein Verstärkungsbereich, mindestens ein Befestigungsbereich und/oder zumindest bereichsweise ein seitlicher Rahmen für die Kraftfahrzeugtür an dem
Verstärkungselement ausgeschmiedet oder an das Verstärkungselement angeschmiedet wird.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass in das Verstärkungselement mindestens eine Gewindemutter, vorzugsweise eine Einnietmutter, integriert wird. Dabei wird die mindestens eine Gewindemutter in das
Verstärkungselement eingeschmiedet oder an das Verstärkungselement angeschmiedet.
Bevorzugt wird auch ein Verfahren, bei welchem das Verstärkungselement zumindest bereichsweise einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Dabei ist es möglich, mittels einer lokal angepassten Wärmebehandlung ein hochfestes Leichtmetall-Bauteil mit gezielt eingestellten, insbesondere lokal bedarfsgerecht verschiedenen Eigenschaften zu erzeugen.
Besonders bevorzugt wird das Verstärkungselement mittels eines
Warmmassivumformverfahrens, vorzugsweise eines Warmschmiedeverfahrens hergestellt, wobei das Verfahren bevorzugt eine integrierte Wärmebehandlung bei der Warmmassivumformung umfasst. Auf diese Weise ist es besonders flexibel möglich, die mechanischen Eigenschaften des Verstärkungselements bedarfsgerecht und
vorzugsweise lokal einzustellen, wozu die Wärmebehandlung entsprechend lokal unterschiedlich durchgeführt wird.
Schließlich wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Verstärkungselement partiell mechanisch bearbeitet wird. Insbesondere an Schnittstellen und/oder Fügestellen zu benachbarten Bauteilen der Kraftfahrzeugtür oder einer
Kraftfahrzeugrohbaustruktur ist es möglich, das Verstärkungselement mechanisch zu bearbeiten, um Anforderungen an die Schnitt- oder Fügestelle noch besser gerecht zu werden.
Die Beschreibung des Verstärkungselements sowie der Kraftfahrzeugtür einerseits und des Verfahrens zur Herstellung des Verstärkungselements andererseits sind
komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere sind Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verstärkungselement oder der
Kraftfahrzeugtür beschrieben wurden, bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Umgekehrt sind Merkmale, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander Merkmale eines Ausführungsbeispiels des Verstärkungselements oder der Kraftfahrzeugtür.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 ein Verstärkungselement gemäß dem Stand der Technik, und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Verstärkungselements.
Figur 1 zeigt einen Bereich einer Kraftfahrzeugtür 1 , die ein Verstärkungselement 3 aufweist. Dieses ist hier aus einer Leichtmetalllegierung als tiefgezogenes oder profiliertes Blechbauteil gefertigt. Im Bereich von nur angedeuteten Scharnieren 5 sind zwei Verstärkungsplatten 7 vorgesehen, die aus Stahl hergestellt sind. Das komplex geformte Verstärkungselement 3 ist nur unter großem verfahrenstechnischem Aufwand herstellbar. Es weist eine konstante Wandstärke auf, die auf den mechanisch
höchstbelasteten Bereich abgestimmt ist. Bereits hierdurch hat es ein vergleichsweise großes Gewicht. Hinzu kommt das Gewicht der Verstärkungsplatten 7, die aus Stahl und damit entsprechend schwer sind. Zusätzlich sind Fügeoperationen nötig, um die
Verstärkungsplatten 7 mit dem Verstärkungselement 3 zu fügen. Dass die
Verstärkungsstruktur, welche hier das Verstärkungselement 3 sowie die beiden
Verstärkungsplatten 7 umfasst, dreiteilig ausgebildet ist, bedeutet einen erhöhten logistischen Aufwand.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verstärkungselements. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das Verstärkungselement 3 ist einteilig aus einem Leichtmetall-Rohling geschmiedet. Dabei sind insbesondere im Bereich der nur angedeuteten Scharniere 5 Verstärkungsbereiche 9 an dem
Verstärkungselement 3 ausgeschmiedet. Somit ist es möglich, auf die separaten
Verstärkungsplatten 7 aus Stahl zu verzichten.
Das Verstärkungselement 3 weist eine lokal bedarfsgerecht gestaltete Wandstärke auf, wobei mechanisch hochbelastete Bereiche dickwandiger ausgebildet sind als mechanisch geringer belastete Bereiche. Zugleich weist es insgesamt ein mechanisch
hochverdichtetes Gefüge auf, und ein Faserverlauf ist in den mechanisch hochbelasteten Bereichen verdichtet, sodass diese sehr belastbar ausgebildet sind. Dadurch ist es möglich, auch die mechanisch hochbelasteten Bereiche dünnwandiger auszubilden als bei anderen Herstellungstechniken. Insgesamt ist so ein sehr leichtes
Verstärkungselement 3 geschaffen, welches dem Leichtbaugedanken zusätzlich dadurch Rechnung trägt, dass auf Verstärkungsplatten 7 aus Stahl verzichtet werden kann.
Damit zeigt sich insgesamt, dass das Verstärkungselement 3 zugleich leicht und mechanisch hochbelastbar ausgebildet ist, wobei es einfach und kostengünstig herstellbar ist. Zugleich ist ein Fügeaufwand und somit insgesamt ein ontageaufwand für eine Kraftfahrzeugtür, welche das Verstärkungselement 3 aufweist, verringert, was Produktionskosten spart. Der logistische Aufwand ist verringert, weil das
Verstärkungselement 3 einteilig ausgebildet ist, wobei Funktionsbereiche in das
Verstärkungselement 3 integriert beziehungsweise an diesem ausgeschmiedet oder an dieses angeschmiedet sind. Die gleichen Vorteile verwirklichen sich in Zusammenhang mit der Kraftfahrzeugtür und dem Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements.

Claims

Patentansprüche
1. Verstärkungselement (3) für eine Kraftfahrzeugtür (1), das Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verstärkungselement (3) aus einem Leichtmetall-Rohling durch Massivumformen, vorzugsweise durch Schmieden, hergestellt ist.
2. Verstärkungselement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Verstärkungsbereich (9) für ein Scharnier (5) an dem
Verstärkungselement (3) ausgeschmiedet oder an das Verstärkungselement (3) angeschmiedet ist.
3. Verstärkungselement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Befestigungsbereich für eine Strebe an dem Verstärkungselement (3) ausgeschmiedet oder an das Verstärkungselement (3) angeschmiedet ist.
4. Verstärkungselement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Verstärkungselement (3) mindestens eine
Gewindemutter, vorzugsweise eine Einnietmutter, integriert ist, wobei die mindestens eine Gewindemutter bevorzugt in das Verstärkungselement (3) eingeschmiedet, oder an das Verstärkungselement (3) angeschmiedet ist.
5. Verstärkungselement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein seitlicher Rahmen für die Kraftfahrzeugtür (1) zumindest bereichsweise an das Verstärkungselement (3) angeschmiedet oder an dem Verstärkungselement (3) ausgeschmiedet ist.
6. Verstärkungselement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement eine Wandstärke von mindestens 2 mm bis höchstens 5 mm aufweist, wobei die Wandstärke lokal bedarfsgerecht verschieden ausgebildet ist.
7. Verstärkungselement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement Aluminium oder eine
Aluminiumlegierung, insbesondere eine Knetlegierung, umfasst, wobei es vorzugsweise aus einem der genannten Materialien besteht.
8. Kraftfahrzeugtür (1), gekennzeichnet durch ein Verstärkungselement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungselements (3) nach einem der
Ansprüche 1 bis 7 für eine Kraftfahrzeugtür (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (3) aus einem Leichtmetall-Rohling durch Massivumformen, vorzugsweise durch Schmieden, vorzugsweise einteilig hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein
Verstärkungsbereich (9), mindestens ein Befestigungsbereich und/oder zumindest bereichsweise ein seitlicher Rahmen für die Kraftfahrzeugtür (1) an dem
Verstärkungselement (3) ausgeschmiedet oder an das Verstärkungselement (3) angeschmiedet wird/werden.
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