DE102004029458A1

DE102004029458A1 - Bauteil einer Fahrzeugkarosserie und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102004029458A1
Application number: DE200410029458
Authority: DE
Inventors: Michael Braun; Manfred Beck; Erich Zimmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Hfs Hotforming Solutions De GmbH
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2024-06-19
Also published as: DE102004029458B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil einer Fahrzeugkarosserie und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bauteil um einen Teil einer Fahrzeugtür. Gemäß der Erfindung ist das Bauteil durch eine partielle, die Fahrzeugkarosserie stabilisierende Materialverfestigung gekennzeichnet. Vorzugsweise ist die Materialverfestigung in wenigstens einem Flächenabschnitt (5, 9, 11, 13, 15, 17, 19) durch Materialverdichtung hergestellt, wobei die Verdichtung vorzugsweise durch Kalibrierung in einem Arbeitsgang mit dem Warmtiefziehen des Karosseriebauteils erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere ein Bauteil einer Fahrzeugtür.
Bekanntermaßen weisen Fahrzeugkarosserien hinter der Außenhaut gelegene Verstärkungselemente auf, welche großflächige Blechteile der Karosserie in bestimmten Bereichen stabilisieren. Dies betrifft vor allem die Fahrzeugtür, die z.B. mit Verstärkungsblechen zur Stabilisierung im Bereich des Fensterschachts und des Außenspiegels versehen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fahrzeugkarosserien im Hinblick auf die Verbesserung der Leistungsdaten von Kraftfahrzeugen weiter zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird durch ein Karosseriebauteil gelöst, das durch eine partielle, die Fahrzeugkarosserie stabilisierende Materialverfestigung gekennzeichnet ist.
Vorteilhaft können solche partiellen Verfestigungen des Karosseriematerials separate Verstärkungselemente ersetzen, wodurch sich bei Vereinfachung der Karosseriekonstruktion Möglichkeiten zur Materialeinsparung und dementsprechend zur Gewichtsreduzierung eröffnen. Die Gewichtsreduzierung lässt höhere Beschleunigungswerte oder/und Kraftstoffeinsparungen zu. Andererseits lässt sich durch Bauteile nach der Erfindung die Festigkeit der Fahrzeugkarosserie und damit die Sicherheit der Fahrzeuge erhöhen.
Während es denkbar wäre, partielle Materialverfestigungen durch Wärmebehandlung eines Flächenabschnitts oder mehrerer Flächenabschnitte des Bauteils zu erzeugen, wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Materialverfestigung in wenigstens einem Flächenabschnitt des Bauteils durch Materialverdichtung hergestellt. Das flächige Material des Karosseriebauteils wird hierzu, vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche, zusammengepresst.
Vorzugsweise ist das Bauteil unter Warmverformung, insbesondere Tiefziehen eines flächigen Rohlings hergestellt, wobei die Materialverfestigung durch Materialpressung vorzugsweise in einem abschließenden Arbeitsgang mit der Warmverformung erfolgt. Entsprechend wird ein Presswerkzeug verwendet, dessen Pressfläche in ihren Maßen auf die in dem betreffenden Flächenabschnitt oder den betreffenden Flächenabschnitten zu erreichende Materialstärke abgestimmt ist und in der Endphase der Bauteilformung eine Kalibrierung bewirkt. Das Ausmaß der Verfestigung lässt sich durch Variation des Pressdrucks und der Haltezeit steuern.
Wie bereits erwähnt, kann die partielle Materialverdichtung die Stabilisierungsfunktion eines ohne die Verfestigung notwendigen Verstärkungselements für das Bauteil übernehmen, was zu der genannten Material- und Gewichtseinsparung führt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der wenigstens eine Flächenabschnitt eine Formung in der Art von Sicken auf, welche der zusätzlichen Stabilisierung dient. Zusätzlich der Stabilisierung dienende Formungen des Bauteils können auch außerhalb des verfestigten Flächenabschnitts gebildet sein.
Vorzugsweise ist ein verfestigter Flächenabschnitt des Bauteils zur jeweiligen Stabilisierung einer Fahrzeugtür im Bereich des Fensterschachtes, des Außenspiegels, der B-Säule, des Türfensterrahmens, der Scharniere oder/und des Schlosses gebildet. Insbesondere ein Türinnenblech nach der Erfindung kann verfestigte Flächenabschnitte aufweisen, welche die genannten Stabilisierungsfunktionen übernehmen. Alternativ könnte ein separates Bauteil mit entsprechenden verfestigten Abschnitten gebildet sein, das mit einem Türinnenblech oder/und einem Türaußenblech verbunden ist.
Als zu verfestigende Flächenabschnitte kommen ferner Kontakt-, Anlage- oder/und Bördelflächenabschnitte des Bauteils in Betracht. Durch die Verfestigung solcher Flächenabschnitte lassen sich gerade im Randbereich des Bauteils hohe Fertigungsgenauigkeiten und dadurch passgenaue Karosseriebauteile herstellen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können verfestigte Flächenbereiche des Bauteils, insbesondere eines Türinnenblechs, zur Stabilisierung der Fahrgastzelle der Fahrzeugkarosserie gebildet sein. So lassen sich ohne zusätzlichen Materialaufwand steifere, und damit sicherere Fahrgastzellen herstellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Fahrzeugtür mit einem Türinnenblech nach der Erfindung, das eine Fensterschachtstabilisierung aufweist,
2 eine Fahrzeugtür mit einem Türinnenblech nach der Erfindung, das eine Stabilisierung im Bereich des Außenspiegels aufweist,
3 eine Fahrzeugtür mit einem Türinnenblech nach der Erfindung, das eine Stabilisierung im Bereich des Fensterrahmens aufweist,
4 eine Fahrzeugtür mit einem Türinnenblech nach der Erfindung, das eine Stabilisierung im Bereich der B-Säule aufweist,
5 eine Fahrzeugtür mit einem Türinnenblech nach der Erfindung, das eine Stabilisierung im Bereich des Türscharniers aufweist,
6 eine Fahrzeugtür mit einem Türinnenblech nach der Erfindung, das eine Stabilisierung im Bereich des Türschlosses aufweist,
7 eine Fahrzeugtür nach der Erfindung mit einem Türinnenblech, das sämtliche der in den 1 bis 6 gezeigten Stabilisierungen aufweist,
8 eine fensterrahmenlose Fahrzeugtür mit einem Türinnenblech nach der Erfindung, das bis auf die Rahmenverstärkung sämtliche der in den 1 bis 6 gezeigten Stabilisierungen und zusätzlich eine Stabilisierung im Schwellenbereich aufweist,
9 eine vordere und hintere Fahrzeugtür mit Türinnenblechen nach der Erfindung, die sämtliche der in den 1 bis 6 gezeigten Stabilisierungen aufweisen,
10 eine vordere und hintere Fahrzeugtür mit Türinnen- und -außenblechen nach der Erfindung, die im Bereich der Kontakt-Anlage und Bördelflächenabschnitte Verstärkungen aufweisen, und
11 eine Fahrzeugtür mit einem separaten Verstärkungsblech nach der Erfindung, das eine Fensterschachtverstärkung, eine schräg verlaufende Seitenaufprallschutzverstärkung sowie Verstärkungen im Bereich des Außenspiegels, der Türscharniere und des Schlosses bildet.
Eine Fahrzeugtür 1, z.B. eines PKW, weist ein Innenblech 2 und ein Außenblech 3 auf. Angrenzend an eine Fensteröffnung 4 der Fahrzeugtür ist im Innenblech 2 ein Flächenabschnitt 5 mit Abmessungen F × F' vorgesehen, in welchem in weiter unten beschriebener Weise eine Materialverdichtung gebildet ist. Durch diese Materialverdichtung wird die Fahrzeugtür 1 im Bereich eines Fensterschachts 6, in den hinein sich ein Glasfenster 7 der Fahrzeugtür 1 versenken lässt, stabilisiert. Wie die Querschnittsdarstellung von 1 b erkennen lässt, ist der Flächenabschnitt 5 sickenartig geformt, was zusätzlich zur Stabilisierung der Tür im Bereich des Fensterschachts beiträgt.
Das z.B. aus Stahl oder Aluminium bestehende Innenblech 2 ist durch Warmtiefziehen hergestellt, wobei in der Endphase des Tiefziehvorgangs im Flächenabschnitt 5 eine Materialpressung unter Bildung der Materialverdichtung erfolgte.
Die in den nachfolgenden Figuren dargestellten Innenbleche wurden in gleicher Weise wie das Innenblech 2 hergestellt.
Wie die sich auf den Stand der Technik beziehende Querschnittsdarstellung von 1c verdeutlichen soll, ersetzt der materialverdichtete, sickenartig geformte Flächenabschnitt 5 ein separates Verstärkungsblech 8, das herkömmlich zur Verstärkung des Fensterschachts mit einem Innenblech 2' zu verbinden war.
2 zeigt eine Fahrzeugtür 1b mit einem Innenblech 2b, das in einem Flächenabschnitt 11 durch Materialverdichtung und Formung verfestigt ist, um die Tür 1b im Bereich eines Außenspiegels zu stabilisieren.
Wie die auf den Stand der Technik bezogene Querschnittsansicht von 2c zeigt, welche dem Querschnitt von 3b gemäß Schnittlinie A-A von 2a entspricht, wurde herkömmlich zur Stabilisierung der Fahrzeugtür im Bereich des Außenspiegels ein separates, mit einem Türinnenblech 2b' zu verbindendes Verstärkungsblech 12 eingesetzt.
Ein Innenblech 2c einer in 3 gezeigten Fahrzeugtür 1c weist im Bereich des Fensterrahmens einen verdichteten Flächenabschnitt 13 auf. Wie aus der Querschnittsdarstellung von 3b hervorgeht, ist der materialverdichtete Abschnitt 13 sickenartig gewölbt ausgebildet, um eine zusätzliche Stabilisierung zu erreichen. Der verdichtete Flächenabschnitt 13 ersetzt gemäß 3c ein herkömmlich verwendetes Verstärkungsteil 14, das eine Sicke aufweisen oder gemäß eingezeichneter Punktlinie lediglich als Winkelprofil ausgebildet sein kann.
4 zeigt eine Fahrzeugtür 1d, deren Innenblech 2d im Bereich der C-Säule einen materialverdichteten Flächenabschnitt 15 aufweist, der gemäß Querschnittsdarstellung von 4b mit Sicken ausgebildet ist. Wie die Querschnittsdarstellung von 4c zeigt, kann der Flächenabschnitt 13 ein herkömmlich verwendetes, gesicktes Verstärkungsblech 16 ersetzen. Wie aus 4 ferner hervorgeht, könnte die Flächenverdichtung auch auf einen Bereich F1 ausgedehnt werden.
Eine in 5 gezeigte Fahrzeugtür 1e weist einen verdichteten Flächenabschnitt 17 im Bereich der Türscharniere auf. 5b zeigt die Querschnittsform dieses Flächenabschnitts. Durch die Materialverdichtung wird eine Verfestigung erreicht, welche ein gemäß 5c an dieser Stelle herkömmlich verwendetes Verstärkungsblech 18 überflüssig macht.
Ein Innenblech 2f einer in 6 gezeigten Fahrzeugtür 1f weist einen materialverdichteten Flächenabschnitt 19 mit einem in 6b gezeigten Querschnitt auf. Dieser die Fahrzeugtür stabilisierende Flächenabschnitt ersetzt ein in 6c gezeigtes, herkömmlich verwendetes Verstärkungsblech 20.
Es versteht sich, dass eine Fahrzeugtür einen oder mehrere der vorangehend beschriebenen Flächenabschnitte oder noch weitere materialverdichtete Flächenabschnitte aufweisen kann.
In einer in 7 gezeigten Fahrzeugtür 1g sind sämtlichen Flächenabschnitten 5, 11, 13, 15, 17, 19 entsprechende Flächenabschnitte 5g, 11g, 13g, 15g, 17g und 19g verwirklicht.
Eine in 8 gezeigte rahmenlose Fahrzeugtür 1h, wie sie z.B. in einem Cabriolet verwendet wird, weist den Flächenabschnitten 5, 11, 17 und 19 entsprechende Flächenabschnitte 5h, 11h, 17h und 19h auf. Ein verstärkender Flächenabschnitt 23 im Schwellenbereich kommt hinzu.
Es wird nun auf 9 Bezug genommen, wo eine vordere Tür 1i und eine hintere Tür 1i' einer Fahrgastzelle einer Fahrzeugkarosserie gezeigt ist. Sowohl die vordere Tür 1i als auch die hintere Tür 1i' weisen alle in den 1 bis 6 gezeigten Flächenabschnitte auf. Durch diese materialverdichteten Flächenabschnitte kommt es zu einer Stabilisierung der Fahrgastzelle, wie durch eine durchgehende Schraffur angedeutet werden soll. Über die gezeigten Flächenabschnitte hinaus könnten noch weitere Flächenabschnitte mit Materialverdichtungen und der weiteren Verfestigung dienenden Formungen vorgesehen sein. Es wäre ferner denkbar, eine Materialverdichtung im gesamten Türinnenblech vorzusehen, um eine weitere Stabilisierung der Fahrgastzelle zu erreichen.
10 zeigt eine Vordertür 1j und eine hintere Tür 1j', die zusätzlich zu den genannten Flächenabschnitten weitere Flächenabschnitte 22 mit einer Materialverdichtung im Bereich der Anlage-, Kontakt- und Falzflächen mit einer Breite K des Verdichtungsbereichs aufweist. Vorteilhaft kann durch die Verdichtung in den genannten Randbereichen eine hohe Maßgenauigkeit der Fahrzeugtür gerade an den kritischen Stellen erreicht werden.
11 zeigt eine Fahrzeugtür 1k mit einem Außenblech 24 und einem Innenblech 25, wobei das Innenblech mit einem separaten, durch eine Strichlinie angedeuteten Verstärkungsblech 21 verbunden ist. Das Verstärkungsblech 21 weist materialverdichtete Flächenbereiche 5k, 11k, 15k, 17k und 19k auf, die in ihrer Stabilisierungsfunktion den Flächenabschnitten 5, 11, 15, 17 und 19 von 1 bis 6 entsprechen. Ferner weist das separate Verstärkungsblech weitere materialverdichtete Flächenabschnitte 9 und 23k zur Bildung eines Seitenaufprallschutzes bzw. einer Verstärkung im Schwellenbereich auf. Das separate Verstärkungsblech eignet sich auch für eine rahmenlose Tür.
Durch die materialverdichteten, zum Teil unter weiterer Verfestigung verformten Flächenabschnitte lässt sich bei geringerem Materialeinsatz die Festigkeit von Fahrzeugkarosserien erhöhen, wobei das eingesparte Gewicht Möglichkeiten zur Kraftstoffeinsparung oder/und Vergrößerung der Beschleunigungswerte bei gleichzeitiger Erhöhung der Sicherheit der Fahrgastzelle eröffnet.

Claims

Bauteil einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere Bauteil (2, 21) einer Fahrzeugtür (1), gekennzeichnet durch eine partielle, die Fahrzeugkarosserie stabilisierende Materialverfestigung.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialverfestigung in wenigstens einem Flächenabschnitt (5, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 22) des Bauteils, vorzugsweise durch Materialverdichtung, hergestellt ist.
Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2, 21) unter Warmverformung, insbesondere Warmtiefziehen, eines flächenartig ausgedehnten Rohlings hergestellt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die partielle Materialverfestigung die Stabilisierungsfunktion eines ohne die Verfestigung notwendigen Verstärkungselements (8, 10, 12, 14, 16, 18, 20) für das Bauteil (2) übernimmt.
Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Flächenabschnitt (5, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 22) eine der zusätzlichen Stabilisierung dienende, eine Wölbung umfassende Formung aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdichteter Flächenabschnitt (5, 11, 13, 15, 17, 19), vorzugsweise eines Türinnenblechs, zur jeweiligen Stabilisierung einer Fahrzeugtür (1) im Bereich des Fensterschachts, des Außenspiegels, des Türfensterrahmens, der B-Säule, der Scharniere oder/und des Schlosses gebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontakt-, Anlage- oder/und Bördelflächenabschnitt (22) des Bauteils verfestigt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein verfestigter Flächenabschnitt (9) als Seitenaufprallschutz gebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein verfestigter Flächenbereich zur Stabilisierung der Fahrgastzelle des Fahrzeugs gebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein mit dem Innen- oder/und Außenblech einer Fahrzeugtür (1a) verbundenes Zusatzteil (21) ist.
Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zusatzteil (21) ein verdichteter Flächenbereich (9) für die Bildung eines Seitenaufprallschutzes vorgesehen ist.
Bauteil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zusatzteil (21) ein verdichteter Flächenbereich (23k) für die Bildung einer Verstärkung im Schwellenbereich vorgesehen ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzteil (21) zur Verbindung mit einer rahmenlosen Fahrzeugtür vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere Bauteils (2, 21) einer Fahrzeugtür (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein flächenförmig ausgedehnter Rohling warmtiefgezogen und in einem abschließenden Arbeitsgang mit dem Tiefziehen in wenigstens einem Flächenabschnitt (5, 9, 11, 13, 15, 17,19, 22) unter Verdichtung des Materials in dem Flächenabschnitt gepresst wird.