WO2023001596A1 - Verfahren zum herstellen eines rahmenbauteils für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2023001596A1
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frame component
area
plug
frame
tubular end
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Peter Wasem
Michel Troitzsch
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Man Truck & Bus Se
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    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B11/00—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding
    • F16B11/006—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing
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    • F16B7/00—Connections of rods or tubes, e.g. of non-circular section, mutually, including resilient connections

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a frame component for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a frame component produced by the method.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a frame assembly for a motor vehicle.
  • hollow sections or tubular supports are predominantly used to construct a vehicle lattice frame.
  • the hollow profiles are assembled into a frame structure.
  • the hollow profiles can, for example, be designed as square profiles.
  • the hollow profiles are usually connected using thermal joining processes, primarily gas metal arc welding.
  • the connections are usually designed as a butt joint connection.
  • External load introductions can lead to high loads on the weld seams.
  • the components For the joining process, the components must first be aligned and clamped in order to ensure a defined alignment with one another. Any deviations can have a negative impact on the load-bearing capacity of the joining zone.
  • the use of gas metal arc welding processes has the disadvantage that the use of high-strength materials is restricted, since the thermal influence during the joining process has a negative effect on them.
  • DE 102008003719 A1 discloses a skeleton construction of a bus. Cast or forged multi-armed nodes are used in the skeleton construction, on the outer ends of which metal profile elements can be fastened. One end of the metal profile element to be welded to the arm end is slipped over the arm end.
  • US 6,276,111 B1 discloses a structural connection assembly comprising a pair of four-sided elongated hollow members. One end of one of the elements is buckled. The upset end of one element and the unupset end of the other element are telescopically disposed relative to each other and the two elements are connected together.
  • US 9,988,093 B2 discloses a vehicle body exoskeleton comprising a plurality of nodes each defining a socket.
  • a plurality of tubes have first and second end portions smaller than and extending from a main portion taper inwards. Each end section is recorded in one of the recordings.
  • An adhesive is applied to the end sections and fills a gap defined between the sockets and the end sections to bond the tubes and sockets.
  • the invention is based on the object of creating an improved frame component with which a joining process with a further frame component can preferably be improved, with the technology also being usable particularly preferably with a frame component made of a high-strength material.
  • the frame component has a tubular plug-in area for plugging into another frame component.
  • the tubular plug region is arranged at one (e.g. free) end of the frame member.
  • the tubular plug-in area extends along a central axis.
  • the tubular plug portion has a plurality of side walls that are opposed to each other and are generally planar.
  • the tubular plug-in area has a plurality of transition walls, each of which connects two adjacent side walls of the plurality of side walls which are oriented at an angle of ⁇ 180°, preferably at an angle of essentially 90°, and are recessed towards the central axis.
  • the frame component can advantageously be connected to the further frame component in a simple manner by means of the plug-in area.
  • the design of the plug-in area can enable a secure hold of the two frame components together and at the same time be manufacturable in a number of ways, e.g. B. by forming an end portion of the frame member.
  • the recessed transition wall can reinforce or stiffen a structure of the male component.
  • the recessed transition wall can also be used to ensure that the frame component and the further frame component can be joined together particularly effectively and securely, e.g. B. by introducing adhesive into the recesses of the transition walls.
  • a further advantage can result from the fact that any clamping systems that may be required for aligning the frame component and the further frame component can be dispensed with, since they can be fixed or positioned relative to one another by the plug connection.
  • the push-on connection allows the use of different joining technologies, such as thermal but also adhesive and mechanical joining methods. Hybrid joining processes are also possible.
  • the use of adhesive, also in combination with thermal and mechanical joining processes offers the advantage that high-strength materials can also be used, since the joining can take place without or at least with only little heat input.
  • the plug-in area and/or the frame component can preferably be three-sided, four-sided or five-sided, etc.
  • the plug-in area can be n-sided and have n side walls, with n>3.
  • the plurality of transition walls are grooved or channeled (e.g., toward the central axis).
  • the plurality of transition walls have a V-shaped or U-shaped cross-section (e.g., in a plane perpendicular to the central axis).
  • these shapes advantageously allow a particularly effective stiffening or reinforcement in the plug-in area.
  • These shapes can preferably support the subsequent joining (eg applying adhesive to the side walls and/or introducing adhesive into the recess or soldering or welding in the recesses).
  • these shapes can also be particularly suitable for reducing the cross-section of the frame component evenly and completely in one end area to create the plug-in area.
  • the plurality of transition walls extend substantially parallel to the central axis, and/or the plurality of transition walls face each other.
  • a plug-in area that is particularly easy to implement can thus advantageously be provided.
  • a number of the plurality of sidewalls and a number of the plurality of transition walls are the same, and preferably is four.
  • the plug-in area can preferably be mirror-symmetrical with respect to a central plane through the central axis and/or n-fold rotationally symmetrical about the central axis (e.g. 3-fold, 4-fold or 5-fold rotationally symmetrical).
  • the plurality of sidewalls and the plurality of transition walls are each alternately arranged (e.g., in a circumferential direction about central axis M).
  • the tubular plug-in area is essentially designed as a polygonal tube, preferably a square tube, with the multiple transition walls in (e.g. longitudinal) edge sections (or corner sections) of the polygonal tube. This can advantageously enable the plug-in area to be manufactured simply, since it can simply be derived, for example, from a polygonal hollow profile, e.g. B. by forming.
  • the multiple transition walls merge into the two adjacent side walls in a rounded manner, preferably with an arc angle (e.g., inside) of ⁇ 90°.
  • the multiple transition walls each have a rounded bottom section, which preferably has a (eg internal) arc angle ⁇ 90°, particularly preferably ⁇ 45°. Stress peaks in the material can thus advantageously be prevented and improved load paths through the plug-in area can be made possible. This can advantageously also improve the centering of the other frame component on the plug-in area.
  • the plurality of sidewalls includes a first sidewall, a second sidewall, a third sidewall, and a fourth sidewall.
  • the first sidewall and the third sidewall are substantially parallel.
  • the second sidewall and the fourth sidewall are substantially parallel.
  • the plurality of transition walls includes a first transition wall, a second transition wall, a third transition wall, and a fourth transition wall.
  • the first transition wall connects the first and second sidewalls together (e.g., with respect to a circumferential direction about the central axis).
  • the second transition wall connects the second and third sidewalls together (e.g., with respect to a circumferential direction about the central axis).
  • the third transition wall connects the third and fourth side walls together (e.g., with respect to a circumferential direction about the central axis).
  • the fourth transition wall connects the first and fourth side walls to one another (e.g. with respect to a circumferential direction around the central axis).
  • the frame component tapers at a transition to the tubular plug-in area, preferably over the entire circumference.
  • a smooth transition without stress peaks to the plug-in area can preferably be provided in this way, which can be produced simply by means of forming, for example.
  • the frame component also has a, preferably tubular, main body region which merges into the tubular plug-in region, preferably with a tapering region of the frame component arranged between the main body region and the plug-in region.
  • a smooth transition to the plug-in area can preferably be provided in this way, which can be produced simply by means of forming, for example.
  • a cross section of the tubular plug portion which is preferably substantially constant along the central axis, is smaller than a cross section of the main body portion, which is preferably substantially constant along the central axis.
  • the frame component has a tensile strength of >750 MPa or >800 MPa.
  • the plug-in area can be used particularly advantageously in the case of high-strength frame components, since the plug-in area enables a large number of joining hazards that do not impair the tensile strength.
  • the frame component is designed as an elongate (e.g. straight or curved) beam or as a frame node for connecting a plurality of beams.
  • the present technology can thus advantageously be used for a large number of possible frame components.
  • the frame assembly includes a frame member as disclosed herein.
  • the frame assembly has a further frame component, preferably designed as a longitudinal carrier or as a frame node.
  • the frame component is inserted into the further frame component by means of the tubular plug-in area.
  • the frame assembly can realize the advantages already described for the frame component.
  • the frame component and the further frame component are joined together in the tubular plug-in area, preferably materially, particularly preferably by means of gluing, by means of spot welding and/or by means of soldering, and/or non-positively, particularly preferably by means of screwing.
  • the plug-in area advantageously opens up a large number of possibilities for joining the frame components, which can also be used particularly advantageously with high-strength materials.
  • the frame component and the further frame component are joined together at the tubular plug-in area by means of gluing.
  • An adhesive can preferably be applied to flat sections of the plug-in area (eg on the outside of the side walls of the plug-in area).
  • an adhesive can preferably be introduced into the recessed transition walls and expanded and/or cured therein.
  • a joining method that can be replaced in the case of high-strength materials can therefore be used particularly preferably.
  • the special shape of the deepened transition walls can also be used advantageously for gluing.
  • the main body area of the frame component and the other frame component are flush with one another, preferably over the entire circumference.
  • an outer contour of the frame component and an outer contour of the further frame component are aligned with one another in a viewing direction running along the central axis.
  • the frame component and the further frame component can have the same cross sections. The construction and design of the frame assembly can preferably also be simplified in this way.
  • a further aspect of the present disclosure relates to a motor vehicle, preferably a commercial vehicle (eg truck or bus).
  • the motor vehicle includes a frame member or frame assembly as disclosed herein, preferably as part of a space frame of the motor vehicle.
  • the method includes providing a precursor for the frame member.
  • the preliminary stage has a tubular end region with a polygonal shape, preferably a square shape.
  • the method includes reducing (e.g., squeezing or compressing) a cross section of the tubular end portion by reshaping edge portions of the polygonal shape that extend parallel to a central axis of the tubular end portion to transition walls that are recessed toward the central axis to create a plug-in portion for plugging into another frame component.
  • the method enables the same advantages to be achieved as already described herein for the frame member aspect.
  • the method enables the shape of the plug-in area to be created in a simple manner by reshaping a polygonal shape.
  • the frame component can advantageously be produced from the preliminary stage by reducing the cross section. In one embodiment, the cross section is reduced over its entirety.
  • this means that the plug-in area can be inserted into a further frame component that has a cross section that matches the preliminary stage or a main body area of the preliminary stage that borders the plug-in area.
  • the preliminary stage and the further frame component can thus advantageously be of the same type of semi-finished product or possibly even be identical parts.
  • the forming takes place in one or more stages. Alternately or additionally, the forming takes place by means of a die or a plurality of dies, which are preferably positioned one after the other in the tubular end region.
  • the method can thus advantageously be adapted to the respective requirements and enable process-reliable forming of the end region to form the plug-in region.
  • the matrices can prevent undesired material flow and undesired deformations during forming and at the same time specify a target geometry for a respective forming step.
  • the forming includes pressing the edge sections by means of at least one pressing tool against a die that is positioned in the tubular end area, with the die preferably having an outer contour that is a precursor to a desired inner contour of the plug-in area.
  • a process-reliable forming of the edge sections towards the deepened transition areas can be achieved.
  • the reshaping also includes replacing the die in the tubular end region with a further die and pressing substantially flat side walls of the tubular end region against the further die, with the further die preferably having an outer contour that corresponds to the desired inner contour of the plug-in area.
  • the plug-in area can thus advantageously be produced in a particularly process-reliable and precise manner.
  • the forming takes place by means of hydroforming, preferably external high-pressure forming.
  • the reshaping can be done, for example, by means of deep-drawing or a roller or roller tool that is rolled onto the tubular end area.
  • the geometry of the plug-in area also enables further forming methods to create the plug-in area, which can be used depending on the requirement.
  • the forming is carried out in such a way that the recessed transition walls are recessed in the shape of a groove or channel (e.g. towards the central axis) and/or have a V-shaped or U-shaped cross section (e.g. in one plane perpendicular to the central axis).
  • These shapes can preferably support the subsequent joining (eg applying adhesive to the side walls and/or introducing adhesive into the recess or soldering or welding in the recesses).
  • these shapes can also be particularly suitable for reducing the cross section of the frame component in one end area evenly and completely in order to create the plug-in area.
  • the precursor provided is formed as an elongate, tubular beam or as a framing node for connecting multiple beams.
  • the present technology can thus advantageously be used for a large number of possible frame components.
  • the tubular end area is reshaped in such a way that the recessed transition walls merge into two adjacent side walls of the tubular end area in a rounded manner, preferably with an (e.g. internal) arc angle ⁇ 90°.
  • the tubular end area is shaped in such a way that the recessed transition walls each have a rounded bottom section, which preferably has a (z. B. internal) arc angle ⁇ 90°, particularly preferably ⁇ 45°. Stress peaks in the material can thus be prevented and improved load paths through the plug-in area are made possible. Improved centering of the additional frame component on the plug-in area can thus also be advantageously achieved.
  • the tubular end area is reshaped in such a way that the frame component tapers towards the tubular end area, preferably over the entire circumference.
  • a smooth transition without stress peaks towards the plug-in area can preferably be provided in this way, which can be produced simply by means of forming, for example.
  • the preliminary stage and/or the frame component provided has a tensile strength of >750 MPa or >800 MPa.
  • the plug-in area can be used particularly advantageously in the case of high-strength frame components, since the plug-in area allows for a large number of joining hazards that do not impair the tensile strength.
  • Another aspect of the present disclosure relates to a frame component made by a method as disclosed herein.
  • Another aspect relates to a method for manufacturing a frame assembly for a motor vehicle.
  • the method includes fabricating a frame member as disclosed herein.
  • the method further includes inserting the mating portion of the frame member into another frame member, preferably an elongate beam or a frame node for connecting multiple beams.
  • the method also includes joining the frame component and the further frame component to the plug-in area, preferably in a materially bonded manner, particularly preferably by means of gluing, spot welding and/or soldering, and/or force-fitting, particularly preferably by means of screwing.
  • the plug-in area advantageously opens up a large number of possibilities for joining the frame components, which can also be used particularly advantageously with high-strength materials.
  • the method also includes joining the frame component and the further frame component to the plug-in area by means of gluing, preferably an adhesive can be applied to flat sections of the plug-in area (e.g. on the outside of the side walls of the plug-in area).
  • an adhesive can preferably be introduced into the recessed transition walls and expand and/or cure therein.
  • a joining method that can be used with high-strength materials can thus be used particularly preferably.
  • the special shape of the deepened transition walls can also be used advantageously for gluing.
  • a main body area of the frame component adjoining the plug-in area and the further frame component are flush with one another, preferably around the entire circumference.
  • an outer contour of the frame component and an outer contour of the further frame component are aligned with one another in a viewing direction running along the central axis. It can thus advantageously be made possible for the same semi-finished products to be used for the frame component and the further frame component.
  • the frame component and the further frame component can have the same cross sections.
  • the construction and design of the frame assembly can preferably also be simplified in this way. ok
  • FIG. 1 shows a perspective view of a frame component according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 2 is a side view of the exemplary frame member
  • Figure 3 is an end view of the exemplary frame member
  • FIG. 4 shows a perspective view of a frame assembly according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 5 is a side view of the exemplary frame assembly
  • Figure 6 is a longitudinal sectional view through the exemplary frame assembly
  • FIG. 7 shows a perspective view of a preliminary stage of a frame component according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 8 shows a front view of a free end area of the preliminary stage of the frame component according to FIG. 7;
  • FIG. 9 shows a schematic representation of an exemplary method step for producing a frame component according to an exemplary embodiment of the present disclosure, in a front view of the end region.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a further exemplary method step for producing a frame component according to an exemplary embodiment of the present disclosure, in a front view of the end area or the plug-in area.
  • Figures 1 to 3 show a frame component 10.
  • the frame component 10 is suitable for use in a motor vehicle (not shown).
  • the frame component 10 can preferably be used as part of a lattice frame (e.g. lattice vehicle frame or lattice cab frame) of the motor vehicle.
  • the motor vehicle is a commercial vehicle such.
  • the frame component 10 is preferably high-strength or made from a high-strength material, preferably a metal alloy, and has, for example, a tensile strength of >750 MPa or >800 MPa.
  • the frame component 10 can preferably be designed as an elongate beam.
  • the elongate carrier is made comparatively short in the figures. In practice, the elongate carrier can be made significantly longer.
  • the elongate carrier is preferably tubular or is designed as a hollow profile.
  • the elongate support is preferably designed as a polygonal tube, particularly preferably a square tube, e.g. B. with a substan We square or rectangular cross-section.
  • the elongate support can be straight. It is also possible for the elongate beam to be bent into a desired shape, for example in a bending process, in order to meet the geometric requirements of the vehicle structure.
  • the frame component 10 can also be designed, for example, as a frame node for connecting a plurality of, preferably elongate, carriers (not shown).
  • the frame component 10 has a plug-in area 12 .
  • the frame member may include a tubular main body portion 14, preferably when the frame member 10 is embodied as an elongate beam.
  • the plug-in area 12 is tubular.
  • the plug-in area 12 extends along a central axis M.
  • the plug-in area 12 is designed to be plugged into another frame component.
  • the plug-in area 12 can connect the frame component 10 to the other frame component.
  • the plug-in area 12 is arranged at a free end of the frame component 10 . It goes without saying that the free end is only “free” when the frame component 10 is unassembled or not installed. In the assembled state, the further frame component is arranged at this end of the frame component 10 . It is possible for the frame component 10 to have a further plug-in area or no plug-in area at an opposite end.
  • the mating portion 12 has multiple side walls 16, 18, 20, 22 and multiple transition walls 24, 26, 28, 30 on. The side walls 16, 18, 20, 22 and the transition walls 24, 26, 28, 30 together may form the tubular shape of the plug portion 12.
  • a number of the plurality of side walls 16, 18, 20, 22 is four and a number of the plurality of transition walls 24, 26, 28, 30 is also four. It is possible that a different number of side walls and transition walls is included for other (e.g. prismatic) profile types or polygonal profiles. Be preferably agrees a number of side walls 16, 18, 20, 22 and a number of transition walls 24, 26, 28, 30 with each other.
  • the side walls 16, 18, 20, 22 face each other. Specifically, a first sidewall 16 may directly oppose a third sidewall 20 . A second sidewall 18 may directly oppose a fourth sidewall 22 .
  • the side walls 16, 18, 20, 22 can be in different spatial planes.
  • the first side wall 16 can be oriented essentially perpendicularly or at a 90° angle to the second side wall 18 .
  • the second side wall 18 can be oriented essentially perpendicularly or at a 90° angle to the third side wall 20 .
  • the third side wall 20 can be oriented essentially perpendicularly or at a 90° angle to the fourth side wall 22 .
  • the fourth side wall 22 can be oriented essentially perpendicularly or at a 90° angle to the first side wall 16 .
  • first sidewall 16 and the third sidewall 20 can be parallel, and/or the second sidewall 18 and the fourth sidewall 22 can be parallel.
  • the side walls 16, 18, 20, 22 can be parallel to the central axis M.
  • the side walls 16, 18, 20, 22 are essentially flat, preferably with respect to the outer surfaces of the side walls 16, 18, 20, 22.
  • the side walls 16, 18, 20, 22 can be designed to lie flat on the inside of the further frame component to create.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 each connect two adjacent side walls of the plurality of side walls 16, 18, 20, 22 together.
  • the respective adjacent side walls of the plurality of side walls 16, 18, 20, 22 are each oriented at an angle of ⁇ 180° to one another.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 can be arranged in a conventional polygonal profile instead of conventional edge sections (see main area 14 or Figure 7).
  • a first transition wall 24 can connect the first and second side walls 16, 18 together.
  • the second transition wall 26 can connect the second and third side walls 18, 20 together.
  • the third transition wall 28, the third and fourth side wall 20, 22 connect.
  • the fourth transition wall 30 may connect the first and fourth side walls 16, 22 together.
  • transition walls 24, 26, 28, 30 and the side walls 16, 18, 20, 22 are each arranged alternately, preferably based on a circumferential direction around the central axis M around.
  • Each transition wall 24, 26, 28, 30 may be adjacent to two of the side walls 16, 18, 20, 22 and vice versa.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 may face each other, e.g. B. depending on a profile shape of the mating portion 12. Specifically, the first transition wall 24 of the third transition wall 28 may be directly opposite. The second transition wall 26 may directly oppose the fourth transition wall 30 . The transition walls 24, 26, 28, 30 can be parallel to the central axis M.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 are preferably distributed around the circumference of the plug-in area 12 around the central axis M. All of the transition walls 24, 26, 28, 30 are preferably arranged equidistantly from the central axis M.
  • the plug-in area 12 can essentially be designed as a polygonal tube, preferably a square tube.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 can form the edge sections/corner sections of the polygonal tube or be arranged in the edge sections/corner sections.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 are recessed towards the central axis M.
  • the plurality of transition walls 24, 26, 28, 30 are preferably indented in the form of grooves or channels.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 may have a V-shaped or U-shaped cross section.
  • the cross section of the depression or of the transition walls 24, 26, 28, 30 can be essentially constant over a length of the transition walls 24, 26, 28, 30 parallel to the central axis M.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 can each transition into the side walls 16, 18, 20, 22 in a rounded manner, e.g. B. with an arc angle ⁇ 90 °.
  • the first transition wall 24 can rounded off in the first and second side walls 16, 18 merge.
  • the second transition wall 26 can merge into the second and third side walls 18, 20 in a rounded manner.
  • the third transitional wall 28 can merge into the third and fourth side walls 20, 22 in a rounded manner.
  • the fourth transition wall 30 can be rounded into the first and fourth side walls 16, 22 überge hen.
  • a respective bottom section of the recessed transition walls 24, 26, 28, 30 can be rounded and include, for example, an arc angle of ⁇ 90°, particularly preferably ⁇ 45°. Starting from the rounded bottom section, the respective transition wall can extend in a V or U shape towards the two adjacent side walls 16, 18, 20, 22.
  • the bottom portion of the respective transition wall 24, 26, 28, 30 may be that portion of the transition wall 24, 26, 28, 30 which is located closest to the central axis M.
  • a length of the plug-in area 12 with respect to the central axis M can be selected, for example, according to the requirements (including mechanical properties) of the frame structure to be manufactured.
  • the plug-in area 12, the side walls 16, 18, 20 and/or 22 and/or the transition walls 24, 26, 28 and/or 30 can preferably have a length in a range between 10 mm and 200 mm.
  • the frame component 10 can taper toward the plug-in area 12, preferably over the entire circumference.
  • the frame component 10 can have a tapering area 32 .
  • the taper portion 32 may be tubular. Tapered portion 32 may be located between main body portion 14 and male portion 12, preferably directly adjacent main body portion 14 and male portion 12, respectively. Tapered portion 32 may taper from main body portion 14 along central axis M toward male portion 12. A cross section or an outer contour of the tapered region 32 can decrease along the central axis M towards the plug-in region 12 .
  • the main body portion 14 may be tubular.
  • the main body portion 14 may be constructed substantially as a polygonal tube, preferably a square tube.
  • the main body portion 14, together with the plug portion 12, may form the exemplary frame member 10 embodied as an elongated beam.
  • the main body area is designed differently, e.g. B. knot-shaped, and together with the plug-in area 12, for example, forms a frame component designed as a frame node.
  • a cross section of the plug-in area 12 is preferably smaller than a cross section of the main body area 14.
  • the cross section relates to a plane perpendicular to the central axis.
  • the cross section of the mating portion 12 may be substantially constant along the central axis M.
  • the cross section of the main body portion 14 may be substantially constant along the central axis M.
  • the main body portion 14 may have an overall width in cross section that is greater than an overall width of the mating portion 12 in the cross section of the mating portion 12 .
  • the main body portion 14 may have an overall height in cross section that is greater than an overall height of the mating portion 12 in cross section of the mating portion 12 .
  • Figures 4 to 6 show a frame assembly 34 with the frame component 10 and a further frame component 36.
  • the frame assembly 34 is suitable for use in a motor vehicle (not shown).
  • the frame assembly 34 may be used as part of a lattice frame (e.g., lattice vehicle frame or lattice cab frame) of the motor vehicle.
  • the further frame component 36 is preferably high-strength or made from a high-strength material, preferably a metal alloy, and has, for example, a tensile strength of >750 MPa or >800 MPa.
  • the further frame component 36 can be designed as an elongate carrier.
  • the elongate carrier in FIGS. 4 to 6 is designed to be comparatively short. In practice, the elongate carrier can be made significantly longer.
  • the elongate carrier is preferably tubular or is designed as a hollow profile.
  • the elongate support is preferably designed as a polygonal tube, preferably a square tube, e.g. B. with a substantially square or rectangular cross-section.
  • the further frame component 36 can also be designed, for example, as a frame node (not shown) for connecting a plurality of preferably elongate carriers. It is also possible that the further frame component 36 is curved.
  • the frame component 10 is inserted into the further frame component 36 by means of the plug-in area 12 .
  • the flat outer surfaces of the side walls 16, 18, 20, 22 can flat on the inside the further frame component 36 abut.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30, which are recessed toward the central axis M, can be spaced at least in sections from an inner peripheral surface of the further frame component 36.
  • the frame component 10 After the frame component 10 has been inserted into the further frame component 36, these can still be firmly connected or joined to one another.
  • the joining preferably takes place in the overlapping area between the frame component 10 and the further frame component 36, i.e. in and/or on the plug-in area 12.
  • the frame component 10 and the further frame component 36 are preferably joined without high heat input in order not to impair the strength or the high tensile strength of >750 MPa or >800 MPa.
  • the frame component 10 and the further frame component 36 can, for example, be joined to one another in a materially bonded manner (e.g. adhesively), preferably by means of gluing and/or by means of soldering, at the plug-in area 12 .
  • a materially bonded manner e.g. adhesively
  • an adhesive may be incorporated into the recessed transition walls 24, 26, 28, 30.
  • the cavities or depressions provided by the transition walls 24, 26, 28, 30 can thus advantageously be used for the adhesive.
  • the adhesive can, for example, expand and/or harden in order to join the plug-in area 12 or the frame component 10 to the frame component 10 and/or to reinforce or strengthen the plug-in area 12 . It is possible that the adhesive hardens and/or expands in a KTL process (cathodic dip painting) and/or KTL oven and, for example, brings additional strength properties with it.
  • adhesive for joining is applied to the side walls 16, 18, 20, 22 of the plug-in area 12 or the flat section of the plug-in area 12 in order to join the plug-in area 12 to the further frame part 36.
  • a soldering foil can be positioned between the plug-in area 12 and an inner circumference of the further frame part 36 for soldering.
  • the frame component 10 and the further frame component 36 can, for example, be non-positively connected, e.g. B. by screwing on the plug-in area 12 can be joined together.
  • a connection between the frame component 10 and the further frame part 36 can be fixed by means of spot welding connections.
  • the frame member 10 and the further frame member 36 may be spot welded together. The spot welds can be positioned in the area of the tapering area 32, for example. It is also possible to dispense with spot welding.
  • a full-circumferential cross-sectional reduction of the frame component 10 in the plug-in area 12 can enable the main area 14 and the further frame component 36 to be aligned flush with one another, preferably over the entire circumference.
  • An outer contour of the frame component 10 or of the main area 14 and an outer contour of the further frame component 36 can be aligned with one another in a viewing direction in the direction of the central axis M.
  • the further frame member 36 at one end opposite the frame member 10 has a plug-in area for plugging into another frame construction part (not shown), e.g. B. elongated beam or frame node having.
  • This plug-in area can preferably be designed like the plug-in area 12 .
  • Figures 7 and 8 show a preform or precursor 38 for the frame member 10.
  • the precursor 38 is preferably formed as an elongate, tubular support.
  • the elongate support preferably has a constant cross-section along its length or along the central axis M.
  • the preliminary stage 38 can preferably be a polygonal tube, particularly preferably a square tube, as shown. In principle, however, it is also possible for the preliminary stage 38 to be designed differently, e.g. B. as a node element for connecting several elongate beams.
  • the preliminary stage 38 has an end region 40 .
  • the precursor 38 may already have the main body portion 14, preferably unchanged compared to the main body portion 14 of the frame member 10.
  • the end region 40 can be arranged at a free end of the preliminary stage 38 .
  • the Endbe rich 40 is tubular, with a polygonal shape, preferably square shape.
  • the polygonal shape or the end region 40 can have a plurality of side walls 42, 44, 46, 48 and a plurality of edge sections 50, 52, 54, 56.
  • the side walls 42, 44, 46, 48 and the edge sections 50, 52, 54, 56 together can form the polygonal shape of the plug-in area 12.
  • the plurality of sidewalls 42, 44, 46, 48 and/or edge portions 50, 52, 54, 56 may extend beyond the end portion 40 along the main body portion 14, preferably parallel to the central axis M.
  • a number of the plurality of side walls 42, 44, 46, 48 is four, and a number of the plurality of edge portions 50, 52, 54, 56 is also four. It is possible that a different number of side walls and edge sections is included for other (e.g. prismatic) profile types or multi-edged profiles. Preferably, a number of the side walls 42, 44, 46, 48 and a number of the edge sections 50, 52, 54, 56 correspond to one another.
  • the side walls 42, 44, 46, 48 face each other. Specifically, a first sidewall 42 may directly oppose a third sidewall 46 . A second sidewall 44 may directly oppose a fourth sidewall 48 .
  • the side walls 42, 44, 46, 48 can lie in different spatial planes.
  • the first side wall 42 can be oriented essentially perpendicularly or at a 90° angle to the second side wall 44 .
  • the second side wall 44 can be oriented essentially perpendicularly or at a 90° angle to the third side wall 46 .
  • the third side wall 46 can be oriented essentially perpendicularly or at a 90° angle to the fourth side wall 48 .
  • the fourth side wall 48 can be oriented essentially perpendicularly or at a 90° angle to the first side wall 42 .
  • first sidewall 42 and the third sidewall 46 can be parallel, and/or the second sidewall 44 and the fourth sidewall 48 can be parallel.
  • the side walls 42, 44, 46, 48 can be parallel to the central axis M.
  • the sidewalls 42, 44, 46, 48 are substantially planar, preferably with respect to the outer surfaces of the sidewalls 42, 44, 46, 48.
  • the edge portions 50, 52, 54, 56 are preferably rounded.
  • the edge portions 50, 52, 54, 56 each connect two adjacent side walls of the plurality of side walls 42, 44, 46, 48 together.
  • the respective adjacent side walls of the plurality of side walls 42, 44, 46, 48 are each oriented at an angle of ⁇ 180° to one another.
  • a first edge portion 50 may connect the first and second sidewalls 42, 44 together.
  • the second edge portion 52 may connect the second and third sidewalls 44, 46 together.
  • the third edge portion 54 may wall the third and fourth sides 46, 48 together.
  • the fourth edge portion 56 may connect the first and fourth sidewalls 42, 48 together.
  • edge portions 50, 52, 54, 56 and the side walls 42, 44, 46, 48 are each arranged alternately, preferably based on a circumferential direction around the central axis M around.
  • Each edge portion 50, 52, 54, 56 may abut two of the side walls 42, 44, 46, 48 and vice versa.
  • the edge portions 50, 52, 54, 56 may face each other, e.g. B. depending on a profile shape of the end portion 40.
  • the first edge portion 50 to the third edge portion 54 directly opposite.
  • the second edge portion 52 may directly oppose the fourth edge portion 56 .
  • the edge portions 50, 52, 54, 56 Kings NEN parallel to the central axis M to be.
  • the edge sections 50 , 52 , 54 , 56 are preferably distributed around the circumference of the end region 40 around the central axis M. All edge sections 50, 52, 54, 56 are preferably arranged equidistantly from the central axis M.
  • the frame component 10 can now be produced from the preliminary stage 38 in such a way that the end area 40 is formed into the plug-in area 12 .
  • a cross-section of the end area 40 is reduced by reshaping the edge sections 50, 52, 54, 56 to form the transition walls 24, 26, 28, 30, preferably over the entire circumference.
  • the forming of the end area 40 to form the plug-in area 12 can take place, for example, in a single-stage or multi-stage forming process.
  • the forming can take place, for example, at ambient temperature or at a temperature above the ambient temperature. Forming at elevated temperature can optimize the formability of the material of the preliminary stage 38. However, this must be coordinated with the material used in order to avoid a negative influence on the material properties.
  • one or more matrices or dies e.g. 58, 70
  • a targeted material flow control for the forming process can be achieved by means of the die(s).
  • a geometry of the plug-in area 12 can be designed flexibly by means of the die(s).
  • FIGS. 9 and 10 show an exemplary forming process.
  • a matrix 58 can first be introduced or positioned in the end area 40 .
  • An outer contour of the matrix 58 can preferably be a precursor to a desired inner contour of the plug-in area 12 .
  • the edge sections 50, 52, 54, 56 can be pressed against the die 58 by pressing tools 60.
  • the edge portions 50, 52, 54, 56 are formed inwards. Preliminary stages 62, 64, 66, 68 for the transition walls 24, 26, 28, 30 can arise.
  • the pressing tools 60 can preferably have a rounded contact surface for contacting the edge sections 50, 52, 54, 56.
  • the pressing tools 60 can reshape the edge sections 50, 52, 54, 56, for example simultaneously or one after the other.
  • a pressing tool 60 can be present for each edge section 50, 52, 54, 56, or the edge sections 50, 52, 54, 56 can be successively formed by the same pressing tool 60.
  • the pressing tools 60 can be designed as stamps, for example.
  • first edge section 50 can be formed into the first precursor 62 for the first transition wall 24 .
  • the second edge portion 52 may be formed into the second stage 64 prior to the second transition wall 26 .
  • the third edge portion 54 can be formed into the third precursor 66 for the third transition wall 28 .
  • the fourth edge portion 56 can be reshaped into the fourth precursor 68 for the fourth transition wall 30 .
  • the die 58 can be exchanged for another die 70 .
  • the die 58 can be removed from the end region 40 which has already been partially formed.
  • the matrix 70 can be positioned in the end region 40 which has already been partially formed.
  • An outer contour of the further matrix 70 can preferably correspond to a desired inner contour of the plug-in area 12 .
  • the further matrix 70 can depict a target geometry.
  • the side walls 42, 44, 46, 48 (see FIGS. 8 and 9) can be pressed against the further die 70 by pressing tools 72.
  • the transition walls 24, 26, 28, 30 are formed from the preliminary stages 62, 64, 66, 68 and the side walls 16, 18, 20, 22 are formed from the side walls 42, 44, 46, 48 and thus the plug-in area 12 as a whole the press tools 72 have a flat contact surface for contacting the side walls 42, 44, 46, 48.
  • the pressing tools 72 can reshape the side walls 42, 44, 46, 48, for example, simultaneously or one after the other.
  • the pressing tools 72 can preferably be in the form of stamps with planar contact surfaces.
  • first side wall 42 of the end area 40 can be formed into the first side wall 16 of the plug-in area 12 .
  • the second side wall 44 of the end area 40 can be deformed into the second side wall 18 of the plug-in area 12 .
  • the third side wall 46 of the end region 40 can be formed into the third side wall 20 of the plug-in region 12 .
  • the fourth side wall 48 of the end region 40 can be formed into the fourth side wall 22 of the plug-in region 12 .
  • first edge section 50 of the end area 40 can be formed into the first transition wall 24 of the plug-in area 12, preferably via the first preliminary stage 62.
  • the second edge section 52 of the end area 40 can be formed into the second transition wall 26 of the plug-in area 12, preferably over the second preliminary stage 64.
  • the third edge section 54 of the end region 40 can be formed into the third transition wall 28 of the plug-in region 12, preferably via the third preliminary stage 66.
  • the fourth edge section 56 of the end region 40 can be formed into the fourth transition wall 30 of the plug-in region 12 , preferably via the fourth preliminary stage 68.
  • the manufacturing method explained with reference to FIGS. 9 and 10 is particularly preferred, but only as an example.
  • Reducing the cross-section of the end area 40 to the plug-in area 12 can also be done by means of other methods, preferably forming methods.
  • the forming process can, for example, only be a one-stage process and use only one die.
  • the forming process can, for example, also have three stages or even more stages and use three or more dies.
  • the end area 40 is formed into the plug-in area 12 by means of hydroforming, preferably external high-pressure forming. It is e.g. also It is possible that the end region 40 is formed by means of deep-drawing or by means of a rolling or rolling tool that is unrolled onto the end region 40.

Abstract

Die Erfindung betrifft u. a. ein Verfahren zum Herstellen eines Rahmenbauteils (10) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Bereitstellen einer Vorstufe (38) für das Rahmenbauteil (10), wobei die Vorstufe (38) einen rohrförmigen Endbereich (40) mit einer Mehrkantform, vorzugsweise Vierkantform, aufweist. Das Verfahren weist ein Verringern eines Querschnitts des rohrförmigen Endbereichs (40) durch Umformen von sich parallel zu einer Mittelachse (M) des rohrförmigen Endbereichs (40) erstreckenden Kantenabschnitten (50, 52, 54, 56) der Mehrkantform zu hin zu der Mittelachse (M) vertieften Übergangswänden (24, 26, 28, 30) zum Schaffen eines Steckbereichs (12) zum Einstecken in ein weiteres Rahmenbauteil (36) auf.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Rahmenbauteils für ein Kraftfahrzeug Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rahmenbauteils für ein Kraftfahr zeug. Die Erfindung betrifft ferner ein durch das Verfahren hergestelltes Rahmenbauteil. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Herstellen einer Rahmenbaugruppe für ein Kraft fahrzeug.
Im Nutzfahrzeugbau, insbesondere bei Omnibussen, werden zum Aufbau eines Fahrzeuggit terrahmens überwiegend Hohlprofile bzw. rohrförmige Träger eingesetzt. Die Hohlprofile wer den zu einer Rahmenstruktur zusammengesetzt. Die Hohlprofile können bspw. als Vierkant profile ausgeführt sein.
Die Verbindung der Hohlprofile erfolgt üblicherweise mit thermischen Fügeverfahren, vorwie gend Metallschutzgasschweißen. Die Verbindungen sind üblicherweise als Stumpfstoßverbin dung ausgeführt. Durch äußere Lasteinleitungen kann es zu hohen Belastungen auf die Schweißnähte kommen. Für den Fügeprozess müssen die Bauteile zunächst ausgerichtet und verspannt werden, um eine definierte Ausrichtung zueinander sicherzustellen. Bei eventuellen Abweichungen kann es zu einer negativen Beeinflussung der Belastungsfähigkeit der Füge zone kommen. Darüber hinaus ergibt sich durch die Nutzung von Metallschutzgasschweißpro zessen der Nachteil, dass der Einsatz von hochfesten Werkstoffen eingeschränkt ist, da sich der thermische Einfluss während des Fügeprozesses negativ auf diese auswirkt.
Aus der DE 102008003719 A1 ist eine Gerippekonstruktion eines Omnibusses bekannt. In der Gerippekonstruktion werden gegossene oder geschmiedete mehrarmige Knoten verwen det, an deren äußeren Armenden Metallprofilelement befestigbar sind. Ein Ende des an dem Armende anzuschweißenden Metallprofilelements ist über das Armende geschoben.
Die US 6,276,111 B1 offenbart eine strukturelle Verbindungsbaugruppe, die ein Paar viersei tiger länglicher Hohlelemente umfasst. Ein Ende eines der Elemente ist gestaucht. Das ge stauchte Ende des einen Elements und das nicht gestauchte Ende des anderen Elements sind teleskopisch zueinander angeordnet, und die beiden Elemente sind miteinander verbunden.
Die US 9,988,093 B2 offenbart ein Fahrzeugkarosserie-Exoskelett umfassend eine Vielzahl von Knoten, die jeweils eine Aufnahme definieren. Eine Vielzahl von Rohren weist erste und zweite Endabschnitte auf, die kleiner als ein Hauptabschnitt sind und sich von diesem aus nach innen verjüngen. Jeder Endabschnitt wird in einer der Aufnahmen aufgenommen. Ein Klebstoff wird auf die Endabschnitte aufgetragen und füllt eine zwischen den Aufnahmen und den Endabschnitten definierte Lücke, um die Rohre und die Aufnahmen zu verkleben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Rahmenbauteil zu schaffen, mit dem vorzugweise eine Fügeprozess mit einem weiteren Rahmenbauteil verbessert werden kann, wobei die Technik besonders bevorzugt auch bei einem Rahmenbauteil aus einem hochfesten Werkstoff einsetzbar sein soll.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Wei terbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Rahmenbauteil für ein Kraftfahrzeug (z. B. für einen Gitterrahmen eines Kraftfahrzeugs). Das Rahmenbauteil weist einen rohrförmigen Steckbereich zum Einstecken in ein weiteres Rahmenbauteil auf. Der rohrförmige Steckbe reich ist an einem (z. B. freien) Ende des Rahmenbauteils angeordnet. Der rohrförmige Steck bereich erstreckt sich entlang einer Mittelachse. Der rohrförmige Steckbereich weist mehrere Seitenwände auf, die einander gegenüberliegen und im Wesentlichen eben sind. Der rohrför mige Steckbereich weist mehrere Übergangswände auf, die jeweils zwei benachbarte, in ei nem Winkel < 180°, vorzugsweise in einem Winkel von im Wesentlichen 90°, zueinander ori entierte Seitenwände der mehreren Seitenwände miteinander verbinden und hin zu der Mittel achse vertieft sind.
Vorteilhaft kann das Rahmenbauteil auf einfache Weise mittels des Steckbereichs mit dem weiteren Rahmenbauteil verbunden werden. Die Gestaltung des Steckbereichs kann dabei einen sicheren Halt der beiden Rahmenbauteile aneinander ermöglichen und zugleich auf ein fache Weise herstellbar sein, z. B. mittels Umformen eines Endbereichs des Rahmenbauteils. Zusätzlich kann die vertiefte Übergangswand eine Struktur des Steckbauteils verstärken bzw. versteifen. Vorzugsweise kann die vertiefte Übergangswand zudem dazu genutzt werden, dass das Rahmenbauteil und das weitere Rahmenbauteil besonders wirksam und sicher mit einander gefügt werden können, z. B. durch Einbringen von Klebstoff in die Vertiefungen der Übergangswände. Ein weiterer Vorteil kann sich daraus ergeben, dass auf eventuell erforder liche Spannsysteme zur Ausrichtung des Rahmenbauteils und des weiteren Rahmenbauteils verzichtet werden kann, da Festlegung bzw. Positionierung zueinander durch die Steckverbin dung erfolgen kann. Vorteilhaft ermöglicht die Aufsteckverbindung den Einsatz unterschiedli cher Fügetechnologien, wie thermische aber auch adhäsive und mechanische Fügeverfahren. Ebenfalls sind Hybridfügeverfahren möglich. Insbesondere der Einsatz von Klebstoff, auch in Kombination mit thermischen sowie mechanischen Fügeprozessen, bietet den Vorteil, dass auch hochfeste Werkstoffe eingesetzt werden können, da das Fügen ohne oder zumindest nur mit geringem Wärmeeintrag erfolgen kann.
Bevorzugt kann der Steckbereich und/oder das Rahmenbauteil dreiseitig, vierseitig oder fünf seitig usw. sein. Beispielsweise kann der Steckbereich n-seitig sein und n Seitenwände auf weisen, mit n > 3.
In einem Ausführungsbeispiel sind die mehreren Übergangswände nutförmig oder rinnenför mig vertieft (z. B. hin zu der Mittelachse). Alternativ oder zusätzlich weisen die mehreren Über gangswände einen V-förmigen oder U-förmigen Querschnitt auf (z. B. in einer Ebene senk recht zur Mittelachse). Vorteilhaft ermöglichen diese Formen einerseits eine besonders wirk same Versteifung bzw. Verstärkung im Steckbereich. Bevorzugt können diese Formen das anschließende Fügen unterstützten (z. B. Aufbringen von Klebstoff auf die Seitenwände und/o der Einbringen von Klebstoff in die Vertiefung oder Löten bzw. Schweißen bei den Vertiefun gen). Vorzugsweise können diese Formen zudem besonders geeignet sein, um den Quer schnitt des Rahmenbauteils in einem Endbereich zum Schaffen des Steckbereichs gleichmä ßig und vollumfänglich zu verringern.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel erstrecken sich die mehreren Übergangswände im We sentlichen parallel zu der Mittelachse, und/oder liegen die mehreren Übergangswände einan der gegenüber. Vorteilhaft kann damit ein besonders einfach auszuführender Steckbereich vorgesehen sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel stimmt eine Anzahl der mehreren Seitenwände und eine Anzahl der mehreren Übergangswände miteinander überein, und ist vorzugweise vier.
Vorzugsweise kann der Steckbereich spiegelsymmetrisch bezüglich einer Mittelebene durch die Mittelachse und/oder n-fach drehsymmetrisch um die Mittelachse sein (z. B. 3-fach, 4-fach oder 5-fach drehsymmetrisch).
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die mehreren Seitenwände und die mehreren Übergangswände jeweils abwechselnd angeordnet (z. B. in einer Umfangsrichtung um die Mittelachse M). In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der rohrförmige Steckbereich im Wesentlichen als ein Mehrkantrohr, vorzugsweise Vierkantrohr, ausgeführt, mit den mehreren Übergangswän den in (z. B. Längs-) Kantenabschnitten (bzw. Eckabschnitten) des Mehrkantrohrs. Vorteilhaft kann damit eine einfache Fertigung des Steckbereichs ermöglicht werden, da dieser bspw. einfach von einem Mehrkant-Hohlprofil abgeleitet werden kann, z. B. durch Umformen.
In einer Ausführungsform gehen die mehreren Übergangswände abgerundet in die jeweils zwei benachbarten Seitenwände über, vorzugweise mit einem (z. B. Innen-) Bogenwinkel < 90°. Alternativ oder zusätzlich weisen die mehreren Übergangswände jeweils einen abgerun deten Bodenabschnitt auf, der vorzugweise einen (z. B. Innen-) Bogenwinkel < 90°, besonders bevorzugt < 45°, aufweist. Vorteilhaft können damit Spannungsspitzen im Material verhindert und verbesserte Lastpfade durch den Steckbereich ermöglicht werden. Vorteilhaft kann damit auch eine verbesserte Zentrierung des weiteren Rahmenbauteils auf dem Steckbereich er reicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die mehreren Seitenwände eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand, eine dritte Seitenwand und eine vierte Seitenwand auf. Die erste Sei tenwand und die dritte Seitenwand sind im Wesentlichen parallel. Die zweite Seitenwand und die vierte Seitenwand sind im Wesentlichen parallel.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die mehreren Übergangswände eine erste Über gangswand, eine zweite Übergangswand, eine dritte Übergangswand und eine vierte Über gangswand auf. Die erste Übergangswand verbindet die erste und zweite Seitenwand mitei nander (z. B. bezüglich einer Umfangsrichtung um die Mittelachse). Die zweite Übergangs wand verbindet die zweite und dritte Seitenwand miteinander (z. B. bezüglich einer Umfangs richtung um die Mittelachse). Die dritte Übergangswand verbindet die dritte und vierte Seiten wand miteinander (z. B. bezüglich einer Umfangsrichtung um die Mittelachse). Die vierte Über gangswand verbindet die erste und vierte Seitenwand miteinander (z. B. bezüglich einer Um fangsrichtung um die Mittelachse).
In einer Ausführungsvariante verjüngt sich das Rahmenbauteil an einem Übergang zu dem rohrförmigen Steckbereich hin, vorzugsweise vollumfänglich. Vorzugsweise kann damit ein gleichmäßiger Übergang ohne Spannungsspitzen zum Steckbereich hin vorgesehen sein, der bspw. einfach mittels Umformen herstellbar ist. In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Rahmenbauteil ferner einen, vorzugsweise rohrförmigen, Hauptkörperbereich auf, der in den rohrförmigen Steckbereich übergeht, vor zugsweise mit einem zwischen dem Hauptkörperbereich und dem Steckbereich angeordneten Verjüngungsbereich des Rahmenbauteils. Vorzugsweise kann damit ein gleichmäßiger Über gang zum Steckbereich hin vorgesehen sein, der bspw. einfach mittels Umformen herstellbar ist.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist ein Querschnitt des rohrförmigen Steckbereichs, der vorzugsweise im Wesentlichen konstant entlang der Mittelachse ist, kleiner als ein Querschnitt des Hauptkörperbereichs, der vorzugsweise im Wesentlichen konstant entlang der Mittelachse ist.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Rahmenbauteil eine Zugfestigkeit von > 750 MPa oder > 800 MPa auf. Wie erwähnt, kann der Steckbereich besonders vorteilhaft bei hochfesten Rah menbauteilen eingesetzt werden, da der Steckbereich eine Vielzahl von Fügefahren ermög licht, die die Zugfestigkeit nicht beeinträchtigen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Rahmenbauteil als ein länglicher (z. B gerader oder gebogener) T räger oder als ein Rahmenknoten zum Verbinden mehrerer T räger ausge bildet. Vorteilhaft kann die vorliegende Technik somit für eine Vielzahl möglicher Rahmenbau teil eingesetzt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Rahmenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug. Die Rahmenbaugruppe weist ein Rahmenbauteil wie hierin offenbart auf. Die Rahmenbaugruppe weist ein weiteres Rahmenbauteil, vorzugsweise ausgebildet als ein läng licher Träger oder als ein Rahmenknoten, auf. Das Rahmenbauteil ist mittels des rohrförmigen Steckbereichs in das weitere Rahmenbauteil eingesteckt. Vorteilhaft kann die Rahmenbau gruppe die bereits für das Rahmenbauteil beschriebenen Vorteile verwirklichen.
In einer Ausführungsform sind das Rahmenbauteil und das weitere Rahmenbauteil miteinan der am rohrförmigen Steckbereich gefügt, vorzugsweise stoffschlüssig, besonders bevorzugt mittels Kleben, mittels Punktschweißen und/oder mittels Löten, und/oder kraftschlüssig, be sonders bevorzugt mittels Verschrauben. Wie erwähnt, eröffnet der Steckbereich vorteilhaft eine Vielzahl von Möglichkeiten zum Fügen der Rahmenbauteile, die besonders vorteilhaft auch bei hochfesten Werkstoffen einsetzbar sind. In einer weiteren Ausführungsform sind das Rahmenbauteil und das weitere Rahmenbauteil an dem rohrförmigen Steckbereich mittels Kleben miteinander gefügt. Vorzugsweise kann ein Klebstoff an flächigen Abschnitten des Steckbereichs (z. B. außen auf den Seitenwänden des Steckbereichs) aufgebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann vorzugsweise ein Klebstoff in die vertieften Übergangswände eingebracht und darin expandiert und/oder ausgehärtet sein. Besonders bevorzugt kann damit einerseits ein Fügeverfahren genutzt werden, das bei hoch festen Werkstoffen ersetzbar ist. Andererseits kann die spezielle Formgebung der vertieften Übergangswände zusätzlich vorteilhaft für das Verkleben genutzt werden.
In einer Ausführungsvariante sind der Hauptkörperbereich des Rahmenbauteils und das wei tere Rahmenbauteil bündig zueinander, vorzugsweise vollumfänglich. Alternativ oder zusätz lich fluchten eine Außenkontur des Rahmenbauteils und eine Außenkontur des weiteren Rah menbauteils in einer entlang der Mittelachse verlaufenden Blickrichtung miteinander. Vorteil haft kann damit ermöglicht werden, dass die gleichen Halbzeuge für das Rahmenbauteil und das weitere Rahmenbauteil verwendet werden können. Das Rahmenbauteil und das weitere Rahmenbauteil können gleiche Querschnitte aufweisen. Vorzugsweise kann damit auch eine Konstruktion und Auslegung der Rahmenbaugruppe vereinfacht werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug (z. B. Lastkraftwagen oder Omnibus). Das Kraftfahrzeug weist ein Rahmenbau teil wie hierin offenbart oder eine Rahmenbaugruppe wie hierin offenbart auf, vorzugsweise als Teil eines Gitterrahmens des Kraftfahrzeugs.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rahmenbauteils für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren weist ein Bereitstellen einer Vorstufe für das Rahmenbauteil auf. Die Vorstufe weist einen rohrförmigen Endbereich mit einer Mehrkant form, vorzugsweise Vierkantform, auf. Das Verfahren weist ein Verringern (z. B. Zusammen drücken oder Zusammenpressen) eines Querschnitts des rohrförmigen Endbereichs durch Umformen von sich parallel zu einer Mittelachse des rohrförmigen Endbereichs erstreckenden Kantenabschnitten der Mehrkantform zu hin zu der Mittelachse vertieften Übergangswänden zum Schaffen eines Steckbereichs zum Einstecken in ein weiteres Rahmenbauteil auf. Vor teilhaft ermöglicht das Verfahren die Erzielung der gleichen Vorteile, die hierin bereits für den Aspekt des Rahmenbauteils beschrieben sind. Besonders bevorzugt ermöglicht das Verfah ren, dass die Formgebung des Steckbereichs auf einfache Weise durch Umformen einer Mehr kantform geschaffen werden kann. Vorteilhaft kann das Rahmenbauteil aus der Vorstufe durch das Verringern des Querschnitts hergestellt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird der Querschnitt vollumfänglich verringert. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass der Steckbereich in ein weiteres Rahmenbauteil einsteckbar ist, das einen Querschnitt aufweist, der mit der Vorstufe bzw. einem an den Steckbereich angren zenden Hauptkörperbereich der Vorstufe übereinstimmt. Die Vorstufe und das weitere Rah menbauteil können damit vorteilhaft vom gleichen Halbzeugtyp sein bzw. möglicherweise so gar Gleichteile sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt das Umformen einstufig oder mehrstufig. Alter nativ oder zusätzlich erfolgt das Umformen mittels einer Matrize oder mehrerer Matrizen, die vorzugsweise nacheinander in dem rohrförmigen Endbereich positioniert werden. Vorteilhaft kann das Verfahren somit an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden und ein pro zesssicheres Umformen des Endbereichs zu dem Steckbereich ermöglichen. Die Matrizen können ungewünschten Materialfluss und ungewünschte Deformationen beim Umformen ver hindern und zugleich eine Zielgeometrie für einen jeweiligen Umformschritt vorgeben.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Umformen ein Pressen der Kantenabschnitte mittels mindestens eines Presswerkzeugs gegen eine Matrize, die in dem rohrförmigen End bereich positioniert ist, auf, wobei vorzugsweise die Matrize eine Außenkontur aufweist, die eine Vorstufe zu einer gewünschten Innenkontur des Steckbereichs ist. Vorteilhaft kann damit ein prozesssicheres Umformen der Kantenabschnitte hin zu den vertieften Übergangsberei chen erreicht werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Umformen ferner ein Austauschen der Mat rize in dem rohrförmigen Endbereich durch eine weitere Matrize und ein Pressen von im We sentlichen ebenen Seitenwänden des rohrförmigen Endbereichs gegen die weitere Matrize auf, wobei vorzugsweise die weitere Matrize eine Außenkontur aufweist, die der gewünschten Innenkontur des Steckbereichs entspricht. Vorteilhaft kann der Steckbereich somit besonders prozesssicher und genau hergestellt werden.
In einer Ausführungsform erfolgt das Umformen mittels Hydroforming, vorzugsweise Außen hochdruckumformen. Alternativ kann das Umformen bspw. mittels Tiefziehens odereines Rol len- oder Walzenwerkzeugs erfolgen, das auf dem rohrförmigen Endbereich abgerollt wird. Vorteilhaft ermöglicht die Geometrie des Steckbereichs somit zudem weitere Umformverfah ren zum Schaffen des Steckbereichs, die je nach Anforderung eingesetzt werden können. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Umformen derart, dass die vertieften Über gangswände nutförmig oder rinnenförmig vertieft sind (z. B. hin zu der Mittelachse) und/oder einen V-förmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweisen (z. B. in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse). Bevorzugt können diese Formen das anschließende Fügen unterstützten (z. B. Aufbringen von Klebstoff auf die Seitenwände und/oder Einbringen von Klebstoff in die Vertie fung oder Löten bzw. Schweißen bei den Vertiefungen). Vorzugsweise können diese Formen zudem besonders geeignet sein, um den Querschnitt des Rahmenbauteils in einem Endbe reich zum Schaffen des Steckbereichs gleichmäßig und vollumfänglich zu verringern.
In einerweiteren Ausführungsform ist die bereitgestellte Vorstufe als ein länglicher, rohrförmi ger Träger oder als ein Rahmenknoten zum Verbinden mehrerer Träger ausgebildet. Vorteil haft kann die vorliegende Technik somit für eine Vielzahl möglicher Rahmenbauteil eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird der rohrförmige Endbereich derart umgeformt, dass die vertieften Übergangswände abgerundet in jeweils zwei benachbarten Seitenwände des rohrförmigen Endbereichs übergehen, vorzugweise mit einem (z. B. Innen-) Bogenwinkel < 90°. Alternativ oder zusätzlich wird der rohrförmige Endbereich derart umgeformt, dass die vertieften Übergangswände jeweils einen abgerundeten Bodenabschnitt aufweisen, der vor zugweise einen (z. B. Innen-) Bogenwinkel < 90°, besonders bevorzugt < 45°, aufweist. Vor teilhaft können damit Spannungsspitzen im Material verhindert und verbesserte Lastpfade durch den Steckbereich ermöglicht werden. Vorteilhaft kann damit auch eine verbesserte Zent rierung des weiteren Rahmenbauteils auf dem Steckbereich erreicht werden.
In einer Ausführungsvariante wird der rohrförmige Endbereich derart umgeformt, dass sich das Rahmenbauteil hin zu dem rohrförmigen Endbereich verjüngt, vorzugsweise vollumfäng lich. Vorzugsweise kann damit ein gelichmäßiger Übergang ohne Spannungsspitzen zum Steckbereich hin vorgesehen sein, der bspw. einfach mittels Umformen herstellbar ist.
In einer weiteren Ausführungsvariante weist die bereitgestellte Vorstufe und/oder das Rah menbauteil eine Zugfestigkeit von > 750 MPa oder > 800 MPa auf. Wie erwähnt, kann der Steckbereich besonders vorteilhaft bei hochfesten Rahmenbauteilen eingesetzt werden, da der Steckbereich eine Vielzahl von Fügefahren ermöglicht, die die Zugfestigkeit nicht beein trächtigen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Rahmenbauteil, das durch ein Verfahren wie hierin offenbart hergestellt wurde.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Rahmenbaugruppe für ein Kraft fahrzeug. Das Verfahren weist Herstellen eines Rahmenbauteils wie hierin offenbart auf. Das Verfahren weist ferner ein Einstecken des Steckbereichs des Rahmenbauteils in ein weiteres Rahmenbauteil, vorzugsweise einen länglicher Träger odereinen Rahmenknoten zum Verbin den mehrerer Träger, auf.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein Fügen des Rahmenbauteils und des weiteren Rahmenbauteils an dem Steckbereich, vorzugsweise stoffschlüssig, besonders bevorzugt mittels Kleben, Punktschweißen und/oder Löten, und/oder kraftschlüssig, beson ders bevorzugt mittels Verschrauben, auf. Wie erwähnt, eröffnet der Steckbereich vorteilhaft eine Vielzahl von Möglichkeiten zum Fügen der Rahmenbauteile, die besonders vorteilhaft auch bei hochfesten Werkstoffen einsetzbar sind.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein Fügen des Rahmen bauteils und des weiteren Rahmenbauteils an dem Steckbereich mittels Kleben auf Vorzugs weise kann ein Klebstoff an flächigen Abschnitten des Steckbereichs (z. B. außen auf den Seitenwänden des Steckbereichs) aufgebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann vor zugsweise ein Klebstoff in die vertieften Übergangswände eingebracht werden und darin ex pandieren und/oder aushärten. Besonders bevorzugt kann damit einerseits ein Fügeverfahren genutzt werden, das bei hochfesten Werkstoffen einsetzbar ist. Andererseits kann die spezielle Formgebung der vertieften Übergangswände zusätzlich vorteilhaft für das Verkleben genutzt werden.
In einer Ausführungsform sind nach dem Einstecken ein an den Steckbereich angrenzender Hauptkörperbereich des Rahmenbauteils und das weitere Rahmenbauteil bündig zueinander, vorzugsweise vollumfänglich. Alternativ oder zusätzlich fluchten nach dem Einstecken eine Außenkontur des Rahmenbauteils und eine Außenkontur des weiteren Rahmenbauteils in ei ner entlang der Mittelachse verlaufenden Blickrichtung miteinander. Vorteilhaft kann damit er möglicht werden, dass die gleichen Halbzeuge für das Rahmenbauteil und das weitere Rah menbauteil verwendet werden können. Das Rahmenbauteil und das weitere Rahmenbauteil können gleiche Querschnitte aufweisen. Vorzugsweise kann damit auch eine Konstruktion und Auslegung der Rahmenbaugruppe vereinfacht werden. io
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Rahmenbauteils gemäß einem Ausführungsbei spiel der vorliegenden Offenbarung;
Figur 2 eine Seitenansicht des beispielhaften Rahmenbauteils;
Figur 3 eine Stirnansicht des beispielhaften Rahmenbauteils;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer Rahmenbaugruppe gemäß einem Ausführungs beispiel der vorliegenden Offenbarung;
Figur 5 eine Seitenansicht der beispielhaften Rahmenbaugruppe;
Figur 6 eine Längsschnittansicht durch die beispielhafte Rahmenbaugruppe;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht einer Vorstufe eines Rahmenbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
Figur 8 eine Stirnansicht auf einen freien Endbereich der Vorstufe des Rahmenbauteils ge mäß Figur 7;
Figur 9 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrensschritts zum Her stellen eines Rahmenbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, in einer Stirnansicht auf den Endbereich; und
Figur 10 eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Verfahrensschritts zum Herstellen eines Rahmenbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor liegenden Offenbarung, in einer Stirnansicht auf den Endbereich bzw. den Steck bereich.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Rahmenbauteil 10. Das Rahmenbauteil 10 ist dazu geeignet, in einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) verwendet zu werden. Bevorzugt kann das Rahmen bauteil 10 als Teil eines Gitterrahmens (z. B. Gitterfahrzeugrahmens oder Gitterfahrerhaus rahmens) des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Besonders bevorzugt ist das Kraftfahrzeug ein Nutzfahrzeug, wie z. B. ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus. Das Rahmenbauteil 10 ist bevorzugt hochfest bzw. aus einem hochfesten Material, vorzugsweise einer Metalllegierung, hergestellt und weist bspw. eine Zugfestigkeit von > 750 MPa oder > 800 MPa auf.
Das Rahmenbauteil 10 kann bevorzugt als ein länglicher Träger ausgeführt sein. Aus Über sichtsgründen ist der längliche Träger in den Figuren vergleichsweise kurz ausgeführt. In der Praxis kann der längliche Träger deutlich länger ausgebildet sein. Der längliche Träger ist be vorzugt rohrförmig bzw. ist als ein Hohlprofil ausgeführt. Der längliche Träger ist vorzugsweise als ein Mehrkantrohr, besonders bevorzugt Vierkantrohr, ausgeführt, z. B. mit einem im We sentlichen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt. Der längliche Träger kann gerade sein. Es ist auch möglich, dass der längliche Träger bspw. in einem Biegeprozess in eine gewünschte Form gebogen wird, um geometrischen Anforderungen der Fahrzeugstruktur ge recht zu werden.
Alternativ zu der Ausbildung als länglicher Träger kann das Rahmenbauteil 10 bspw. auch als ein Rahmenknoten zum Verbinden mehrerer, vorzugweise länglicher, Träger ausgeführt sein (nicht dargestellt).
Das Rahmenbauteil 10 weist einen Steckbereich 12 auf. Optional kann das Rahmenbauteil einen rohrförmigen Hauptkörperbereich 14 aufweisen, vorzugsweise wenn das Rahmenbau teil 10 als länglicher Träger ausgeführt ist.
Der Steckbereich 12 ist rohrförmig. Der Steckbereich 12 erstreckt sich entlang einer Mittel achse M. Der Steckbereich 12 ist dazu ausgebildet, in ein weiteres Rahmenbauteil eingesteckt zu werden. Der Steckbereich 12 kann das Rahmenbauteil 10 mit dem weiteren Rahmenbauteil verbinden.
Der Steckbereich 12 ist an einem freien Ende des Rahmenbauteils 10 angeordnet. Es versteht sich, dass das freie Ende nur im unmontierten bzw. nicht-eingebauten Zustand des Rahmen bauteils 10 „frei“ ist. Im montierten Zustand ist an diesem Ende des Rahmenbauteils 10 das weitere Rahmenbauteil angeordnet. Es ist möglich, dass das Rahmenbauteil 10 an einem ent gegengesetzten Ende einen weiteren Steckbereich oder keinen Steckbereich aufweist. Der Steckbereich 12 weist mehrere Seitenwände 16, 18, 20, 22 und mehrere Übergangs wände 24, 26, 28, 30 auf. Die Seitenwände 16, 18, 20, 22 und die Übergangswände 24, 26, 28, 30 können zusammen die Rohrform des Steckbereichs 12 bilden.
Im dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl der mehreren Seitenwände 16, 18, 20, 22 gleich vier, und eine Anzahl der mehreren Übergangswände 24, 26, 28, 30 ist ebenfalls gleich vier. Es ist möglich, dass für andere (z. B. prismatische) Profilarten bzw. Mehr kantprofile eine andere Anzahl für die Seitenwände und die Übergangswände umfasst ist. Be vorzugt stimmt eine Anzahl der Seitenwände 16, 18, 20, 22 und eine Anzahl der Übergangs wände 24, 26, 28, 30 miteinander überein.
Die Seitenwände 16, 18, 20, 22 liegen einander gegenüber. Im Einzelnen kann eine erste Seitenwand 16 einer dritten Seitenwand 20 direkt gegenüberliegen. Eine zweite Seitenwand 18 kann einer vierten Seitenwand 22 direkt gegenüberliegen. Die Seitenwände 16, 18, 20, 22 können in unterschiedlichen Raumebnen liegen. Die erste Seitenwand 16 kann im Wesentli chen senkrecht bzw. im 90°-Winkel zur zweiten Seitenwand 18 orientiert sein. Die zweite Sei tenwand 18 kann im Wesentlichen senkrecht bzw. im 90°-Winkel zur dritten Seitenwand 20 orientiert sein. Die dritte Seitenwand 20 kann im Wesentlichen senkrecht bzw. im 90°- Winkel zur vierten Seitenwand 22 orientiert sein. Die vierte Seitenwand 22 kann im Wesentlichen senkrecht bzw. im 90°- Winkel zur ersten Seitenwand 16 orientiert sein.
Vorzugsweise können die erste Seitenwand 16 und die dritte Seitenwand 20 parallel sein, und/oder die zweite Seitenwand 18 und die vierte Seitenwand 22 können parallel sein. Die Seitenwände 16, 18, 20, 22 können parallel zu der Mittelachse M sein.
Die Seitenwände 16, 18, 20, 22 sind im Wesentlichen eben, vorzugsweise bezüglich der Au ßenflächen der Seitenwände 16, 18, 20, 22. Die Seitenwände 16, 18, 20, 22 können dazu ausgebildet sein, sich flächig innen an das weitere Rahmenbauteil anzulegen.
Die Übergangswände 24, 26, 28, 30 verbinden jeweils zwei benachbarte Seitenwände der mehreren Seitenwände 16, 18, 20, 22 miteinander. Die jeweils benachbarten Seitenwände der mehreren Seitenwände 16, 18, 20, 22 sind jeweils in einem Winkel < 180°zueinander orientiert. Bei einer von einem Dreikantrohr abgeleiteten Form kann der Winkel im Wesentlich 60° betra gen (= 18073). Bei einer von einem Vierkantrohr abgeleiteten, bevorzugten Form, wie darge stellt, kann der Winkel im Wesentlichen 90° betragen (=2*18074). Bei einer von einem Fünf kantrohr abgeleiteten Form kann der Winkel im Wesentlichen 108° betragen (=3*18074) usw. Die Übergangswände 24, 26, 28, 30 können anstelle von herkömmlichen Kantenabschnitten (siehe Hauptbereich 14 oder Figur 7) bei einem herkömmlichen Mehrkantprofil angeordnet sein.
Beispielsweise kann eine erste Übergangswand 24 die erste und zweite Seitenwand 16, 18 miteinander verbinden. Die zweite Übergangswand 26 kann die zweite und dritte Seitenwand 18, 20 miteinander verbinden. Die dritte Übergangswand 28 kann die dritte und vierte Seiten wand 20, 22 miteinander verbinden. Die vierte Übergangswand 30 kann die erste und vierte Seitenwand 16, 22 miteinander verbinden.
Bevorzugt sind die Übergangswände 24, 26, 28, 30 und die Seitenwände 16, 18, 20, 22 jeweils abwechselnd angeordnet, vorzugsweise bezogen auf eine Umfangsrichtung um die Mittel achse M herum. Jede Übergangswand 24, 26, 28, 30 kann an zwei der Seitenwände 16, 18, 20, 22 angrenzen und umgekehrt.
Die Übergangswände 24, 26, 28, 30 können einander gegenüberliegen, z. B. in Abhängigkeit von einer Profilform des Steckbereichs 12. Im Einzelnen kann die erste Übergangswand 24 der dritten Übergangswand 28 direkt gegenüberliegen. Die zweite Übergangswand 26 kann der vierten Übergangswand 30 direkt gegenüberliegen. Die Übergangswände 24, 26, 28, 30 können parallel zu der Mittelachse M sein.
Bevorzugt sind die Übergangswände 24, 26, 28, 30 um einen Umfang des Steckbereichs 12 um die Mittelachse M herum verteilt angeordnet. Vorzugsweise sind alle Übergangswände 24, 26, 28, 30 äquidistant zu der Mittelachse M angeordnet. Der Steckbereich 12 kann im Wesent lichen als ein Mehrkantrohr, vorzugsweise Vierkantrohr, ausgeführt sein. Die Übergangs wände 24, 26, 28, 30 können die Kantenabschnitte/Eckabschnitte des Mehrkantrohrs bilden bzw. in den Kantenabschnitten/ Eckabschnitten angeordnet sein.
Die Übergangswände 24, 26, 28, 30 sind zu der Mittelachse M hin vertieft. Bevorzugt sind die mehreren Übergangswände 24, 26, 28, 30 nutförmig bzw. rinnenförmig vertieft. Die Über gangswände 24, 26, 28, 30 können einen V-förmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweisen. Bevorzugt kann der Querschnitt der Vertiefung bzw. der Übergangswände 24, 26, 28, 30 über eine Länge der Übergangswände 24, 26, 28, 30 parallel zur Mittelachse M im Wesentlichen konstant sein.
Die Übergangswände 24, 26, 28, 30 können jeweils abgerundet in die Seitenwände 16, 18, 20, 22 übergehen, z. B. mit einem Bogenwinkel < 90°. Die erste Übergangswand 24 kann abgerundet in die erste und zweite Seitenwand 16, 18 übergehen. Die zweite Übergangswand 26 kann abgerundet in die zweite und dritte Seitenwand 18, 20 übergehen. Die dritte Über gangswand 28 kann abgerundet in die dritte und vierte Seitenwand 20, 22 übergehen. Die vierte Übergangswand 30 kann abgerundet in die erste und vierte Seitenwand 16, 22 überge hen.
Ein jeweiliger Bodenabschnitt der vertieften Übergangswände 24, 26, 28, 30 kann abgerundet sein und bspw. einen Bogenwinkel von < 90°, besonders bevorzugt < 45°, einschließen. Aus gehend vom abgerundeten Bodenabschnitt kann die jeweilige Übergangswand sich V- oder U-förmig hin zu den zwei jeweils benachbarten Seitenwänden 16, 18, 20, 22 erstrecken. Der Bodenabschnitt der jeweiligen Übergangswand 24, 26, 28, 30 kann derjenige Abschnitt der Übergangswand 24, 26, 28, 30 sein, der am nähesten zu der Mittelachse M angeordnet ist.
Eine Länge des Steckbereichs 12 bezüglich der Mittelachse M kann bspw. entsprechend den Anforderungen (u.a. mechanische Eigenschaften) der zu fertigenden Rahmenstruktur gewählt werden. Bezüglich der Mittelachse M kann der Steckbereich 12, die Seitenwände 16, 18, 20 und/oder 22, und/oder die Übergangswände 24, 26, 28 und/oder 30 vorzugsweise eine Länge in einem Bereich zwischen 10 mm und 200 mm aufweisen.
Das Rahmenbauteil 10 kann sich hin zu dem Steckbereich 12 verjüngen, vorzugsweise voll umfänglich. Bspw. kann das Rahmenbauteil 10 einen Verjüngungsbereich 32 aufweisen. Der Verjüngungsbereich 32 kann rohrförmig sein. Der Verjüngungsbereich 32 kann zwischen dem Hauptkörperbereich 14 und dem Steckbereich 12 angeordnet sein, vorzugsweise jeweils direkt angrenzend an den Hauptkörperbereich 14 und den Steckbereich 12. Der Verjüngungsbereich 32 kann sich ausgehend von dem Hauptkörperbereich 14 entlang der Mittelachse M hin zu dem Steckbereich 12 verjüngen. Ein Querschnitt bzw. eine Außenkontur des Verjüngungsbe reichs 32 kann sich entlang der Mittelachse M hin zu dem Steckbereich 12 verringern.
Der Hauptkörperbereich 14 kann rohrförmig sein. Der Hauptkörperbereich 14 kann im Wesent lichen als ein Mehrkantrohr, vorzugsweise Vierkantrohr, ausgeführt sein. Der Hauptkörperbe reich 14 kann zusammen mit dem Steckbereich 12 das als länglichen Träger ausgeführte, beispielhafte Rahmenbauteil 10 bilden. Es ist jedoch auch möglich, dass der Hauptkörperbe reich anders ausgeführt ist, z. B. knotenförmig, und zusammen mit dem Steckbereich 12 bspw. ein als Rahmenknoten ausgeführtes Rahmenbauteil bildet. Bevorzugt ist ein Querschnitt des Steckbereichs 12 kleiner als ein Querschnitt des Hauptkör perbereichs 14. Der Querschnitt bezieht sich auf eine Ebene senkrecht zur Mittelachse. Der Querschnitt des Steckbereichs 12 kann im Wesentlichen konstant entlang der Mittelachse M sein. Der Querschnitt des Hauptkörperbereichs 14 kann im Wesentlichen konstant entlang der Mittelachse M sein. Beispielsweise kann der Hauptkörperbereich 14 im Querschnitt eine Ge samtbreite aufweisen, die größer als eine Gesamtbreite des Steckbereichs 12 im Querschnitt des Steckbereichs 12 ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Hauptkörperbereich 14 im Quer schnitt eine Gesamthöhe aufweisen, die größer als eine Gesamthöhe des Steckbereichs 12 im Querschnitt des Steckbereichs 12 ist.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine Rahmenbaugruppe 34 mit dem Rahmenbauteil 10 und einem weiteren Rahmenbauteil 36.
Die Rahmenbaugruppe 34 ist dazu geeignet, in einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) ver wendet zu werden. Bevorzugt kann die Rahmenbaugruppe 34 als Teil eines Gitterrahmens (z. B. Gitterfahrzeugrahmens oder Gitterfahrerhausrahmens) des Kraftfahrzeugs verwendet wer den.
Das weitere Rahmenbauteil 36 ist bevorzugt hochfest bzw. aus einem hochfesten Material, vorzugsweise einer Metalllegierung, hergestellt und weist bspw. eine Zugfestigkeit von > 750 MPa oder > 800 MPa auf.
Das weitere Rahmenbauteil 36 kann als ein länglicher T räger ausgeführt sein. Aus Übersichts gründen ist der längliche Träger in den Figuren 4 bis 6 vergleichsweise kurz ausgeführt. In der Praxis kann der längliche Träger deutlich länger ausgebildet sein. Der längliche Träger ist be vorzugt rohrförmig bzw. ist als ein Hohlprofil ausgeführt. Der längliche Träger ist vorzugsweise als ein Mehrkantrohr, vorzugsweise Vierkantrohr ausgeführt, z. B. mit einem im Wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt. Alternativ zu der Ausbildung als länglicher Trä ger kann das weitere Rahmenbauteil 36 bspw. auch als ein Rahmenknoten (nicht dargestellt) zum Verbinden mehrerer, vorzugweise länglicher, Träger ausgeführt sein. Es ist auch möglich, dass das weitere Rahmenbauteil 36 gebogen ist.
Das Rahmenbauteil 10 ist mittels des Steckbereichs 12 in das weitere Rahmenbauteil 36 ein gesteckt. Die ebenen Außenflächen der Seitenwände 16, 18, 20, 22 können flächig innen an dem weiteren Rahmenbauteil 36 anliegen. Die zur Mittelachse M hin vertieften Übergangs wände 24, 26, 28, 30 können zumindest abschnittsweise beabstandet zu einer Innenumfangs fläche des weiteren Rahmenbauteils 36 sein.
Nach dem Einstecken des Rahmenbauteils 10 in das weitere Rahmenbauteil 36 können diese noch fest miteinander verbunden bzw. gefügt werden. Das Fügen erfolgt bevorzugt im Über lappungsbereich zwischen dem Rahmenbauteil 10 und dem weiteren Rahmenbauteil 36, d.h. im und/oder am Steckbereich 12.
Das Rahmenbauteil 10 und das weitere Rahmenbauteil 36 sind bevorzugt ohne hohen Wär meeintrag gefügt, um die Festigkeit bzw. die hohe Zugfestigkeit von > 750 MPa oder > 800 MPa nicht zu beeinträchtigen.
Das Rahmenbauteil 10 und das weitere Rahmenbauteil 36 können bspw. stoffschlüssig (z. B. adhäsiv), vorzugweise mittels Kleben und/oder mittels Löten, am Steckbereich 12 miteinander gefügt sein.
Besonders bevorzugt kann ein Klebstoff in die vertieften Übergangswände 24, 26, 28, 30 ein gebracht werden. Vorteilhaft können somit die durch die Übergangswände 24, 26, 28, 30 be reitgestellten Hohlräume bzw. Vertiefungen für den Klebstoff genutzt werden. Der Klebstoff kann bspw. expandieren und/oder aushärten, um den Steckbereich 12 bzw. das Rahmenbau teil 10 mit dem Rahmenbauteil 10 zu fügen und/oder um den Steckbereich 12 zu verstärken bzw. zu festigen. Es ist möglich, dass der Klebstoff in einem KTL-Prozess (kathodische Tauch- Lackierung) und/oder KTL-Ofen aushärtet und/oder expandiert und bspw. zusätzlich Festig keitseigenschaften mit sich bringt.
Es ist auch möglich, dass Klebstoff zum Fügen auf die Seitenwände 16, 18, 20, 22 des Steck bereichs 12 bzw. die flächigen Abschnitt des Steckbereichs 12 aufgebracht wird, um den Steckbereich 12 mit dem weiteren Rahmenteil 36 zu fügen.
Zum Löten kann bspw. eine Lötfolie zwischen dem Steckbereich 12 und einem Innenumfang des weiteren Rahmenteils 36 positioniert werden.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Kleben und/oder Löten usw. können das Rahmenbauteil 10 und das weitere Rahmenbauteil 36 bspw. kraftschlüssig, z. B. mittels Verschrauben, am Steck bereich 12 miteinander gefügt sein. Vor oder nach dem Kleben, Löten und/oder Verschrauben usw. kann bspw. eine Verbindung zwischen dem Rahmenbauteil 10 und dem weiteren Rahmenteil 36 mittels Punktschweißver bindungen fixiert werden. Bevorzugt können das Rahmenbauteil 10 und das weitere Rahmen bauteil 36 mittels Punktschweißen aneinandergeheftet werden. Die Schweißpunkte können bspw. im Bereich des Verjüngungsbereichs 32 positioniert sein. Es ist auch möglich, auf das Punktschweißen zu verzichten.
Eine vollumfängliche Querschnittsverringerung des Rahmenbauteils 10 im Steckbereich 12 kann ermöglichen, dass der Hauptbereich 14 und das weitere Rahmenbauteil 36 bündig zuei nander ausgerichtet sind, vorzugsweise vollumfänglich. Eine Außenkontur des Rahmenbau teils 10 bzw. des Hauptbereichs 14 und eine Außenkontur des weiteren Rahmenbauteils 36 können in einer Blickrichtung in Richtung der Mittelachse M miteinander fluchten.
Es ist möglich, dass das weitere Rahmenbauteil 36 an einem dem Rahmenbauteil 10 entge gengesetzten Ende einen Steckbereich zum Einstecken in ein weiteres anderes Rahmenbau teil (nicht dargestellt), z. B. länglicher Träger oder Rahmenknoten, aufweist. Dieser Steckbe reich kann vorzugsweise wie der Steckbereich 12 ausgebildet sein.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 10 ist nachfolgend ein Verfahren zum Herstellen des Rahmenbauteils 10 beschrieben.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Vorform bzw. Vorstufe 38 für das Rahmenbauteil 10. Die Vorstufe 38 ist bevorzugt als ein länglicher, rohrförmiger Träger ausgebildet. Vorzugsweise weist der längliche Träger entlang seiner Länge bzw. entlang der Mittelachse M einen kon stanten Querschnitt auf. Bevorzugt kann die Vorstufe 38 ein Mehrkantrohr, besonders bevor zugt ein Vierkantrohr, sein, wie dargestellt ist. Es ist allerdings prinzipiell auch möglich, dass die Vorstufe 38 anders ausgeführt ist, z. B. als ein Knotenelement zum Verbinden mehrerer länglicher Träger.
Die Vorstufe 38 weist einen Endbereich 40 auf. Die Vorstufe 38 kann bereits den Hauptkör perbereich 14 aufweisen, vorzugsweise unverändert im Vergleich zum Hauptkörperbereich 14 des Rahmenbauteils 10.
Der Endbereich 40 kann an einem freien Ende der Vorstufe 38 angeordnet sein. Der Endbe reich 40 ist rohrförmig, mit einer Mehrkantform, vorzugsweise Vierkantform. Die Mehrkantform bzw. der Endbereich 40 kann mehrere Seitenwände 42, 44, 46, 48 und mehrere Kantenab schnitte 50, 52, 54, 56 aufweisen. Die Seitenwände 42, 44, 46, 48 und die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 können zusammen die Mehrkantform des Steckbereichs 12 bilden.
Die mehreren Seitenwände 42, 44, 46, 48 und/oder die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 kön nen sich über den Endbereich 40 hinaus entlang des Hauptkörperbereichs 14 erstrecken, be vorzugt parallel zur Mittelachse M.
Im dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl der mehreren Seitenwände 42, 44, 46, 48 gleich vier, und eine Anzahl der mehreren Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 ebenfalls gleich vier. Es ist möglich, dass für andere (z. B. prismatische) Profilarten bzw. Mehr kantprofile eine andere Anzahl für die Seitenwände und die Kantenabschnitte umfasst ist. Be vorzugt stimmt eine Anzahl der Seitenwände 42, 44, 46, 48 und eine Anzahl der Kantenab schnitte 50, 52, 54, 56 miteinander überein.
Die Seitenwände 42, 44, 46, 48 liegen einander gegenüber. Im Einzelnen kann eine erste Seitenwand 42 einer dritten Seitenwand 46 direkt gegenüberliegen. Eine zweite Seitenwand 44 kann einer vierten Seitenwand 48 direkt gegenüberliegen. Die Seitenwände 42, 44, 46, 48 können in unterschiedlichen Raumebnen liegen. Die erste Seitenwand 42 kann im Wesentli chen senkrecht bzw. im 90°-Winkel zur zweiten Seitenwand 44 orientiert sein. Die zweite Sei tenwand 44 kann im Wesentlichen senkrecht bzw. im 90°-Winkel zur dritten Seitenwand 46 orientiert sein. Die dritte Seitenwand 46 kann im Wesentlichen senkrecht bzw. im 90°- Winkel zur vierten Seitenwand 48 orientiert sein. Die vierte Seitenwand 48 kann im Wesentlichen senkrecht bzw. im 90°- Winkel zur ersten Seitenwand 42 orientiert sein.
Vorzugsweise können die erste Seitenwand 42 und die dritte Seitenwand 46 parallel sein, und/oder die zweite Seitenwand 44 und die vierte Seitenwand 48 können parallel sein. Die Seitenwände 42, 44, 46, 48 können parallel zu der Mittelachse M sein.
Die Seitenwände 42, 44, 46, 48 sind im Wesentlichen eben, vorzugsweise bezüglich der Au ßenflächen der Seitenwände 42, 44, 46, 48. Die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 sind bevor zugt abgerundet.
Die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 verbinden jeweils zwei benachbarte Seitenwände der mehreren Seitenwände 42, 44, 46, 48 miteinander. Die jeweils benachbarten Seitenwände der mehreren Seitenwände 42, 44, 46, 48 sind jeweils in einem Winkel < 180°zueinander orientiert. Bei einer von einem Dreikantrohr abgeleiteten Form kann der Winkel im Wesentlich 60° betra gen (= 180 3). Bei einer von einem Vierkantrohr abgeleiteten, bevorzugten Form, wie darge stellt, kann der Winkel im Wesentlichen 90° betragen (=2*18074). Bei einer von einem Fünf kantrohrabgeleiteten Form kann der Winkel im Wesentlichen 108° betragen (=3*18074) usw.
Beispielsweise kann ein erster Kantenabschnitt 50 die erste und zweite Seitenwand 42, 44 miteinander verbinden. Der zweite Kantenabschnitt 52 kann die zweite und dritte Seitenwand 44, 46 miteinander verbinden. Der dritte Kantenabschnitt 54 kann die dritte und vierte Seiten wand 46, 48 miteinander verbinden. Der vierte Kantenabschnitt 56 kann die erste und vierte Seitenwand 42, 48 miteinander verbinden.
Bevorzugt sind die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 und die Seitenwände 42, 44, 46, 48 jeweils abwechselnd angeordnet, vorzugsweise bezogen auf eine Umfangsrichtung um die Mittel achse M herum. Jeder Kantenabschnitt 50, 52, 54, 56 kann an zwei der Seitenwände 42, 44, 46, 48 angrenzen und umgekehrt.
Die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 können einander gegenüberliegen, z. B. in Abhängigkeit von einer Profilform des Endbereichs 40. Im Einzelnen kann der erste Kantenabschnitt 50 dem dritten Kantenabschnitt 54 direkt gegenüberliegen. Der zweite Kantenabschnitt 52 kann dem vierten Kantenabschnitt 56 direkt gegenüberliegen. Die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 kön nen parallel zu der Mittelachse M sein.
Bevorzugt sind die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 um einen Umfang des Endbereichs 40 um die Mittelachse M herum verteilt angeordnet. Vorzugsweise sind alle Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 äquidistant zu der Mittelachse M angeordnet.
Das Rahmenbauteil 10 kann nun aus der Vorstufe 38 derart hergestellt werden, dass der End bereich 40 zu dem Steckbereich 12 umgeformt wird. Ein Querschnitt des Endbereichs 40 wird durch Umformen der Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 zu den Übergangswände 24, 26, 28, 30 verringert, vorzugsweise vollumfänglich.
Das Umformen des Endbereichs 40 zu dem Steckbereich 12 kann bspw. in einem einstufigen oder mehrstufigen Umformprozess erfolgen. Die Umformung kann bspw. bei Umgebungstem peratur oder bei einer Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur erfolgen. Ein Umfor men bei erhöhter Temperatur kann die Umformbarkeit des Werkstoffs der Vorstufe 38 optimie ren. Allerdings ist dies auf den eingesetzten Werkstoff abzustimmen, um einen negativen Ein fluss auf die Werkstoffeigenschaften zu vermeiden. Zum Umformen können bspw. eine oder mehrere Matrizen bzw. Gesenke (z. B. 58, 70), die in dem Endbereich 40 eingeführt (eingesetzt) bzw. positioniert werden, verwendet werden. Mit tels der Matrize(n) kann eine gezielte Materialflusssteuerung für den Umformprozess erzielt werden. Mittels der Matrize(n) kann eine Geometrie des Steckbereichs 12 flexibel gestaltbar sein.
Die Figuren 9 und 10 zeigen ein beispielhaftes Umformverfahren.
Gemäß Figur 9 kann zunächst eine Matrize 58 in dem Endbereich 40 eingeführt bzw. positio niert werden. Eine Außenkontur der Matrize 58 kann bevorzugt einer Vorstufe zu einer ge wünschten Innenkontur des Steckbereichs 12 sein.
Die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 (siehe Figur 8) können von Presswerkzeugen 60 gegen die Matrize 58 gepresst werden. Die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 werden nach innen um geformt. Es können Vorstufen 62, 64, 66, 68 für die Übergangswände 24, 26, 28, 30 entstehen. Bevorzugt können die Presswerkzeuge 60 eine abgerundete Kontaktfläche zum Kontaktieren der Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 aufweisen. Die Presswerkezuge 60 können die Kanten abschnitte 50, 52, 54, 56 beispielsweise gleichzeitig oder nacheinander umformen. Beispiels weise kann für jeden Kantenabschnitt 50, 52, 54, 56 ein Presswerkzeug 60 vorhanden sein, oder die Kantenabschnitte 50, 52, 54, 56 können nacheinander von demselben Presswerk zeug 60 umgeformt werden. Die Presswerkzeuge 60 können bspw. als Stempel ausgeführt sein.
Beispielsweise kann der erste Kantenabschnitt 50 zu der ersten Vorstufe 62 für die erste Über gangswand 24 umgeformt werden. Der zweite Kantenabschnitt 52 kann zu der zweiten Vor stufe 64 für die zweite Übergangswand 26 umgeformt werden. Der dritte Kantenabschnitt 54 kann zu der dritten Vorstufe 66 für die dritte Übergangswand 28 umgeformt werden. Der vierte Kantenabschnitt 56 kann zu der vierten Vorstufe 68 für die vierte Übergangswand 30 umge formt werden.
Gemäß Figur 10 kann die Matrize 58 durch eine weitere Matrize 70 ausgetauscht werden. Die Matrize 58 kann aus dem bereits teilweise umgeformten Endbereich 40 entnommen werden. Die Matrize 70 kann in den bereits teilweise umgeformten Endbereich 40 positioniert werden. Eine Außenkontur der weiteren Matrize 70 kann bevorzugt einer gewünschten Innenkontur des Steckbereichs 12 entsprechen. Die weitere Matrize 70 kann eine Zielgeometrie abbilden. Die Seitenwände 42, 44, 46, 48 (siehe Figuren 8 und 9) können von Presswerkzeugen 72 gegen die weitere Matrize 70 gepresst werden. Es entstehen die Übergangswände 24, 26, 28, 30 aus den Vorstufen 62, 64, 66, 68 und die Seitenwände 16, 18, 20, 22 aus den Seitenwänden 42, 44, 46, 48 und somit insgesamt der Steckbereich 12. Bevorzugt können die Presswerk zeuge 72 eine ebene Kontaktfläche zum Kontaktieren der Seitenwände 42, 44, 46, 48 aufwei sen. Die Presswerkezuge 72 können die Seitenwände 42, 44, 46, 48 beispielsweise gleichzei tig oder nacheinander umformen. Beispielsweise kann für jede Seitenwand 42, 44, 46, 48 ein Presswerkzeug 72 vorhanden sein, oder die Seitenwände 42, 44, 46, 48 können nacheinander von demselben Presswerkzeug 72 umgeformt werden. Die Presswerkzeuge 72 können als vorzugsweise Stempel mit plan ausgeführten Kontaktflächen ausgebildet sein.
Beispielsweise kann die erste Seitenwand 42 des Endbereichs 40 zu der ersten Seitenwand 16 des Steckbereichs 12 umgeformt werden. Die zweite Seitenwand 44 des Endbereichs 40 kann zu der zweiten Seitenwand 18 des Steckbereichs 12 umgeformt werden. Die dritte Sei tenwand 46 des Endbereichs 40 kann zu der dritten Seitenwand 20 des Steckbereichs 12 umgeformt werden. Die vierte Seitenwand 48 des Endbereichs 40 kann zu der vierten Seiten wand 22 des Steckbereichs 12 umgeformt werden.
Beispielsweise kann der erste Kantenabschnitt 50 des Endbereichs 40 zu der ersten Über gangswand 24 des Steckbereichs 12 umgeformt werden, vorzugsweise über die erste Vorstufe 62. Der zweite Kantenabschnitt 52 des Endbereichs 40 kann zu der zweiten Übergangswand 26 des Steckbereichs 12 umgeformt werden, vorzugsweise über die zweite Vorstufe 64. Der dritte Kantenabschnitt 54 des Endbereichs 40 kann zu der dritten Übergangswand 28 des Steckbereichs 12 umgeformt werden, vorzugsweise über die dritte Vorstufe 66. Der vierte Kan tenabschnitt 56 des Endbereichs 40 kann zu der vierten Übergangswand 30 des Steckbe reichs 12 umgeformt werden, vorzugsweise über die vierte Vorstufe 68.
Es versteht sich, dass das unter Bezugnahme auf die Figuren 9 und 10 erläuterte Herstel lungsverfahren zwar besonders bevorzugt, aber nur beispielhaft ist. Das Verringern des Quer schnitts des Endbereichs 40 zu dem Steckbereich 12 kann auch mittels anderer Verfahren, vorzugsweise Umformverfahren, erfolgen. Das Umformverfahren kann bspw. nur einstufig sein, und nur eine Matrize verwenden. Das Umformverfahren kann bspw. auch dreistufig sein oder noch mehr Stufen aufweisen, und drei oder mehr Matrizen verwenden.
Es ist bspw. auch möglich, dass der Endbereich 40 mittels Hydroforming, vorzugsweise Au ßenhochdruckumformen, zu dem Steckbereich 12 umgeformt wird. Es ist bspw. ebenfalls möglich, dass der Endbereich 40 mittels Tiefziehens oder mittels eines Rollen- oder Walzen werkzeugs, das auf den Endbereich 40 abgerollt wird, umgeformt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Be reichs.
Bezugszeichenliste
10 Rahmenbauteil
12 Steckbereich
14 Hauptkörperbereich
16 Erste Seitenwand
18 Zweite Seitenwand
20 Dritte Seitenwand
22 Vierte Seitenwand
24 Erste Übergangswand
26 Zweite Übergangswand
28 Dritte Übergangswand
30 Vierte Übergangswand
32 Verjüngungsbereich
34 Rahmenbaugruppe
36 Weiteres Rahmenbauteil
38 Vorstufe
40 Endbereich
42 Erste Seitenwand
44 Zweite Seitenwand
46 Dritte Seitenwand
48 Vierte Seitenwand
50 Erster Kantenabschnitt
52 Zweiter Kantenabschnitt
54 Dritter Kantenabschnitt
56 Vierter Kantenabschnitt
58 Matrize
60 Presswerkzeug
62 Erste Vorstufe
64 Zweite Vorstufe
66 Dritte Vorstufe
68 Vierte Vorstufe
70 Weitere Matrize
72 Presswerkzeug
M Mittelachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Rahmenbauteils (10) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend:
Bereitstellen einer Vorstufe (38) für das Rahmenbauteil (10), wobei die Vorstufe (38) einen rohrförmigen Endbereich (40) mit einer Mehrkantform, vorzugsweise Vierkant form, aufweist; und
Verringern eines Querschnitts des rohrförmigen Endbereichs (40) durch Umformen von sich parallel zu einer Mittelachse (M) des rohrförmigen Endbereichs (40) erstrecken den Kantenabschnitten (50, 52, 54, 56) der Mehrkantform zu hin zu der Mittelachse (M) vertieften Übergangswänden (24, 26, 28, 30) zum Schaffen eines Steckbereichs (12) zum Einstecken in ein weiteres Rahmenbauteil (36).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Querschnitt vollumfänglich verringert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: das Umformen einstufig oder mehrstufig erfolgt; und/oder das Umformen mittels einer Matrize (70) oder mehrerer Matrizen (58, 70), die nach einander in dem rohrförmigen Endbereich (40) positioniert werden, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Umformen aufweist:
Pressen der Kantenabschnitte (50, 52, 54, 56) mittels mindestens eines Presswerk zeugs (60) gegen eine Matrize (58), die in dem rohrförmigen Endbereich (40) positioniert ist, wobei vorzugsweise die Matrize (48) eine Außenkontur aufweist, die eine Vorstufe zu einer gewünschten Innenkontur des Steckbereichs (12) ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Umformen ferner aufweist:
Austauschen der Matrize (58) in dem rohrförmigen Endbereich (40) durch eine wei tere Matrize (70); und
Pressen von im Wesentlichen ebenen Seitenwänden (42, 44, 46, 38) des rohrför migen Endbereichs (40) gegen die weitere Matrize (70), wobei vorzugsweise die weitere Matrize (70) eine Außenkontur aufweist, die der gewünschten Innenkontur des Steckbe reichs (12) entspricht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: das Umformen mittels Hydroforming, vorzugsweise Außenhochdruckumformen, er folgt; oder das Umformen mittels Tiefziehens oder eines Rollen- oder Walzenwerkzeugs er folgt, das auf dem rohrförmigen Endbereich (40) abgerollt wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das Umformen derart erfolgt, dass die vertieften Übergangswände (24, 26, 28, 30) nutförmig oder rinnenförmig vertieft sind und/oder einen V-förmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweisen.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die bereitgestellte Vorstufe (38) als ein länglicher, rohrförmiger Träger oder als ein Rahmenknoten zum Verbinden mehrerer Träger ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der rohrförmige Endbereich (40) derart umgeformt wird, dass die vertieften Über gangswände (24, 26, 28, 30) abgerundet in jeweils zwei benachbarten Seitenwände (16, 28, 20, 22) des rohrförmigen Endbereichs (40) übergehen, vorzugweise mit einem Bogen winkel < 90°, und/oder der rohrförmige Endbereich (40) derart umgeformt wird, dass die vertieften Über gangswände (24, 26, 28, 30) jeweils einen abgerundeten Bodenabschnitt aufweisen, der vorzugweise einen Bogenwinkel < 90°, besonders bevorzugt < 45°, aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der rohrförmige Endbereich (40) derart umgeformt wird, dass sich das Rahmen bauteil (10) hin zu dem rohrförmigen Endbereich (40) verjüngt, vorzugsweise vollumfäng lich.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die bereitgestellte Vorstufe (38) und/oder das Rahmenbauteil (10) eine Zugfestig keit von > 750 MPa oder > 800 MPa aufweist.
12. Rahmenbauteil (10), das durch ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche her gestellt wurde.
13. Verfahren zum Herstellen einer Rahmenbaugruppe (34) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend:
Herstellen eines Rahmenbauteils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, Einstecken des Steckbereichs (12) des Rahmenbauteils (10) in ein weiteres Rah menbauteil (36), vorzugsweise einen länglicher Träger oder einen Rahmenknoten zum Verbinden mehrerer Träger.
14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner aufweisend: Fügen des Rahmenbauteils (10) und des weiteren Rahmenbauteils (36) an dem
Steckbereich (12), vorzugsweise stoffschlüssig, besonders bevorzugt mittels Kleben, Punktschweißen und/oder Löten, und/oder kraftschlüssig, besonders bevorzugt mittels Verschrauben; und/oder
Fügen des Rahmenbauteils (10) und des weiteren Rahmenbauteils (36) an dem Steckbereich (12) mittels Kleben, wobei ein Klebstoff vorzugsweise an flächigen Abschnit ten des Steckbereichs (12) aufgebracht wird und/oder in die vertieften Übergangswände (24, 26, 28, 30) eingebracht wird und darin expandiert und/oder aushärtet.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei: nach dem Einstecken ein an den Steckbereich (12) angrenzender Hauptkörperbe- reich (14) des Rahmenbauteils (10) und das weitere Rahmenbauteil (36) bündig zueinan der sind, vorzugsweise vollumfänglich; und/oder nach dem Einstecken eine Außenkontur des Rahmenbauteils (10) und eine Außen kontur des weiteren Rahmenbauteils (36) in einer entlang der Mittelachse (M) verlaufen den Blickrichtung miteinander fluchten.
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