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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Knotenstruktur,
insbesondere einer Knotenstruktur für die Rahmenstruktur
oder das Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens zwei
geschlossene Hohlprofile, bei welchem ein erstes geschlossenes Hohlprofil
mit mindestens einer Formausnehmung zur Verfügung gestellt
wird und mindestens ein zweites geschlossenes Hohlprofil in der
Formausnehmung des ersten Hohlprofils angeordnet und mit diesem
zumindest im Bereich der Formausnehmung stoffschlüssig
verbunden wird, so dass eine Knotenstruktur gebildet wird. Daneben
betrifft die Erfindung eine Knotenstruktur aufweisend mindestens
ein erstes und ein zweites geschlossenes Hohlprofil, wobei das erste
geschlossene Hohlprofil mindestens eine Formausnehmung aufweist, das
zweite geschlossene Hohlprofil in dieser Formausnehmung derart angeordnet
ist, dass eine Knotenstruktur gebildet wird und das zweite Hohlprofil
im Bereich der Formausnehmung zumindest teilweise stoffschlüssig
mit dem ersten Hohlprofil verbunden ist.
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Gattungsgemäße
Knotenstrukturen bestehend aus geschlossenen Hohlprofilen sind aus
dem Kraftfahrzeugbau, insbesondere zur Verbindung von Strukturkomponenten
eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise im Bereich des Fahrwerks, bekannt.
Die verwendeten Hohlprofile weisen häufig komplexe Formen
auf, um bei möglichst geringem Gewicht ausreichende Stabilität
zu gewährleisten. Zudem wird für Knotenstrukturen
gefordert, bei hoher Belastbarkeit möglichst wenige Bauteile
zu umfassen.
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Aus
der US-Patentanmeldung
US 2004/0150208
A1 ist beispielsweise eine gattungsgemäße
Knotenstruktur sowie ein gattungsgemäßes Verfahren
zur Herstellung der Knotenstruktur bekannt. Die bekannte Knotenstruktur
besteht aus einem hydroumgeformten, geschlossenen Hohlprofil, in
welchem eine Formausnehmung zur Aufnahme des zweiten Hohlprofils
vorgesehen ist. Das zweite Hohlprofil besteht aus in longitudinaler
Richtung miteinander verbundenen Halbschalen. Beide Hohlprofile
sind im Bereich der Formausnehmung miteinander stoffschlüssig
verbunden. Die Formausnehmung wurde in das erste Hohlprofil nach
dem Hydroumformen eingebracht. Dies geschieht unter Verwendung des
Investitionskosten intensiven Laserbeschnittverfahrens, um eine
möglichst hohe Passgenauigkeit zwischen dem ersten und
zweiten Hohlprofil zu erreichen.
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Von
diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres und kostengünstigeres
Verfahren zur Herstellung einer gewichtsoptimierten Knotenstruktur
sowie entsprechend hergestellte Knotenstrukturen zur Verfügung
zu stellen. Daneben liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine kostengünstigere Rahmenstruktur bzw. ein
kostengünstiges Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges vorzuschlagen.
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Gemäß einer
ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst,
dass das erste geschlossene Hohlprofil aus einer Platine unter Verwendung der
"W-Einrolltechnik" hergestellt wird, wobei die Platine zunächst
tiefgezogen wird, so dass diese ein w-förmiges Querschnittsprofil
aufweist, die Platine zum geschlossenen ersten Hohlprofil gebogen
wird, die Kanten der Platine verschweißt werden und die Formausnehmung
zur Aufnahme des zweiten Hohlprofils in die Platine des ersten Hohlprofils
vor und/oder während des Umformens der tiefgezogenen Platine
zum geschlossenen Hohlprofil eingebracht wird.
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Die
"W-Einrolltechnik" geht auf die
deutsche Patentanmeldung
der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2006 025 522.4 zurück.
Sie stellt ein einfaches Verfahren zur Herstellung komplex geformter, geschlossener
Hohlprofile dar. Mit der "W-Einrolltechnik" können die
für die Knotenstruktur benötigten Formausnehmungen
des ersten Hohlprofils vor und/oder während des Umformens
der w-förmigen Platine zu einem geschlossenen Hohlprofil
durch Verwendung konventioneller Mittel, beispielsweise konventioneller
Formstempel, mit hoher Präzision in die Platine eingebracht
werden. Nach dem Biegen und Verschweißen der tiefgezogenen
Platine kann eine sehr präzise Formausnehmung im ersten
Hohlprofil zur Verfügung gestellt werden. Auf die Verwendung
eines kostenintensiven Laserbeschnittverfahrens kann deshalb verzichtet
werden.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Formausnehmung in die Platine des ersten Hohlprofils während des
Tiefziehens und/oder der Umformung der Platine zu einem geschlossenen
Hohlprofil über mindestens einen Formstempel in die Platine
eingebracht, welcher in einem Tiefzieh- und/oder Umformwerkzeug integriert
ist. Hierdurch wird die Anzahl der benötigten Werkzeuge
und Arbeitsschritte zur Herstellung des Hohlprofils reduziert. Gleichzeitig
können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gewichtsoptimierte Bauteile mit komplexer Geometrie hergestellt werden.
Der Materialeinsatz wird weiter minimiert, wenn beispielsweise das
erste Hohlprofil flanschlos mit einem I-Stoß im Fügebereich
hergestellt wird, so dass keine Materialdoppelungen auftreten. Durch Anstauchoperationen
kann zudem das erste Hohlprofil rückfederungsarm ausgebildet
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine verbesserte Knotenstruktur
durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch zur
Verfügung gestellt werden, dass das zweite geschlossene Hohlprofil
durch Verschweißen mindestens zweier tiefgezogener, vorzugsweise
flanschloser Halbschalen hergestellt wird. Flanschlose Halbschalen
ermöglichen eine mehr als halbumfängliche Umschließung des
zweiten Hohlprofils durch die Formausnehmung des ersten Hohlprofils,
ohne dass eine komplexe Formausnehmung, welche beispielsweise Ränder
des Hohlprofils berücksichtigt, vorgesehen werden muss. Außerdem
ermöglicht die Verwendung von flanschlosen Halbschalen
eine gewichtsoptimierte Bauweise, da die Fügebereiche als
I-Stoß ausgebildet sind und Materialdoppelungen auch am
zweiten Hohlprofil vermieden werden.
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Vorzugsweise
erfolgt die Herstellung des zweiten Hohlprofils aus tiefgezogenen
Halbschalen durch Verschweißen der Kanten von rückfederungsarmen
Halbschalen im I-Stoß, beispielsweise unter Verwendung
eines Laserschweißverfahrens. Rückfederungsarme
Halbschalen können dadurch hergestellt werden, dass eine
Platine in einem Ziehgesenk gezogen wird, nach dem Tiefziehen die
tiefgezogene Zarge der Platine Flanschbereiche aufweist, welche durch
Anstauchen einer Ecke im Wesentlichen senkrecht zur Wand der Zarge
der tiefgezogenen Platine ausgeformt werden und die Flanschbereiche
anschließend in einem Schergesenk beschnitten werden, so
dass flanschlose Halbschalen entstehen. Ein entsprechendes Herstellverfahren
ist aus der auf die Anmelderin zurückgehenden
deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
10 2006 020 000.4 bekannt. Rückfederungsarme Halbschalen
haben den Vorteil, dass diese beim Verschweißen eine sehr hohe
Präzision ermöglichen, da Rückstellprozesse aufgrund
von Verspannungen, die durch das Tiefziehen in die Platine eingebracht
worden sind, stark reduziert werden. In Verbindung mit dem ersten
Hohlprofil ergibt sich durch das hochpräzise zweite Hohlprofil
eine besonders gute Formanpassung des zweiten Hohlprofils an die
Formausnehmung des ersten Hohlprofil, sodass die Verbindungsqualität
zwischen dem ersten und zweiten Hohlprofil deutlich verbessert werden
kann.
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Alternativ
kann auch das zweite Hohlprofil unter Verwendung der "W-Einrolltechnik"
hergestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass das zweite geschlossene
Hohlprofil nur eine Schweißnaht aufweist und insofern Prinzip
bedingt weniger Arbeitsschritte zur Herstellung benötigt
werden.
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Eine
weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann dadurch erreicht werden, dass auch das erste Hohlprofil rückfederungsarm hergestellt
wird. Dies kann beispielsweise ebenfalls durch Anstauchoperationen
der Zargenwände der tiefgezogenen Bereiche der Platine
erreicht werden.
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Ein
wichtiger Aspekt bei der Konstruktion von Fahrzeugteilen ist die
Reduktion der Anzahl der Bauteile. Dadurch werden einerseits weniger
Werkzeuge, beispielsweise Tiefziehwerkzeuge, benötigt.
Andererseits können mehrere Arbeitsschritte, insbesondere
Fügeoperationen, entfallen. Durch das Einbringen von mindestens
einer Anbindungsstelle an mindestens einem Ende des ersten Hohlprofils
zur Verbindung des ersten Hohlprofils mit einer Komponente des Kraftfahrzeugs,
insbesondere des Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs, können
zwei Konsolen entfallen, was bei gleichzeitiger Verstärkung
in der Summe die Anzahl der Bauteile reduziert. Dies ist mit den
beschriebenen Kostenvorteilen verbunden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist im Bereich der Anschlussstellen des ersten Hohlprofils mindestens eine
innenliegende Verstärkung angeordnet, welche vor, während
und/oder nach dem Umformen der Platine zum geschlossenen ersten
Hohlprofil mit der Platine zumindest teilweise stoff-, form- und/oder
kraftschlüssig verbunden wird. Damit können bereits
bei der Herstellung der Knotenstruktur die Anschlussstellen verstärkt
werden, so dass eine höhere Last in die Enden des ersten
Hohlprofils eingeleitet werden kann und eine besonders steife Ausführung
der Knotenstruktur zur Verfügung gestellt wird.
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Besonders
einfache innenliegende Verstärkungen werden dadurch zur
Verfügung gestellt, dass als innenliegende Verstärkungen
Stanzteile und/oder Tiefziehteile, insbesondere mit Hütchen-
oder Näpfchenform verwendet werden. Diese können
einerseits die Anschlussstellen an den Enden des ersten Hohlprofils
verstärken und andererseits als eine Art Schottblech das
erste Hohlprofil radial versteifen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das Gewicht der Knotenstruktur dadurch verringert, dass
die Wanddicken des ersten und/oder des zweiten geschlossenen Hohlprofils
kleiner als 2 mm sind, insbesondere 1,2 mm bis 1,9 mm betragen.
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Um
bei diesen Wanddicken maximale Festigkeitswerte für die
Knotenstruktur zu erzielen, ist es vorteilhaft, dass das erste und/oder
das zweite geschlossene Hohlprofil aus Platinen aus Mehrphasenstählen
bestehen. Mehrphasenstähle zeichnen sich durch besonders
hohe Festigkeitswerte aus. Beispiele für Mehrphasenstähle
sind die Stahltypen "CP-W 800" und "DP-W 600".
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Schließlich
kann durch den Einsatz von vorbeschichteten Blechen, insbesondere
von verzinkten Blechen in Verbindung mit einer anschließenden
kathodische Tauchlackierung(KTL), im Vergleich zum konventionellen
Stückverzinken, bei welchem eine urbeschichtet gefügte
Struktur einzeln verzinkt wird, ein Kostenvorteil aufgrund des effektiven
Ablaufs des Verfahrens erzielt werden. Zusätzlich findet
die KTL in einem niedrigeren Temperaturbereich als das Stückverzinken
statt, was Vorteile für die Gefügeausbildung mit
sich bringt, da der Festigkeitsabbau aufgrund niedriger Temperaturen
geringer ist. Es kann sich in der KTL auch eine gewünschte
Festigkeitssteigerung am umgeformten Bauteil durch den sogenannten
Bake-Hardening-Effekt ausbilden.
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Gemäß einer
zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe durch eine gattungsgemäße Knotenstruktur
dadurch gelöst, dass das erste geschlossene Hohlprofil
ein unter Verwendung der "W-Einrolltechnik" aus einer Platine hergestelltes,
geschlossenes Hohlprofil ist, dessen Formausnehmung zur Aufnahme
des zweiten Hohlprofils vor und/oder während des Umformens
der nach dem Tiefziehen ein w-förmiges Querschnittsprofil
aufweisenden Platine zum geschlossenen ersten Hohlprofil eingebracht
worden ist.
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Die
erfindungsgemäße Knotenstruktur kann deutlich
kostengünstiger zur Verfügung gestellt werden,
da die Formausnehmungen nicht nachträglich in beispielsweise
ein hydroumgeformtes Bauteil per Laserbeschnitt eingebracht werden
müssen. Gleichzeitig ist die Flexibilität in der
Formgebung der Knotenstruktur dennoch groß, so dass die
Knotenstruktur optimal an die Belastungen angepasst werden kann.
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Eine
weitere Verringerung der Herstellkosten wird gemäß einer
nächsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Knotenstruktur dadurch erreicht, dass das zweite geschlossene Hohlprofil
aus zwei miteinander verbundenen, tiefgezogenen Halbschalen besteht,
wobei die Halbschalen vorzugsweise flanschlos und rückfederungsarm
sind. Geschlossene Hohlprofile bestehend aus zwei tiefgezogenen Halbschalen
können besonders komplexe Geometrien aufweisen und damit
besonders gut an die Belastungen beispielsweise im Kraftfahrzeugbau
angepasst werden. Werden flanschlose und rückfederungsarm
hergestellte Halbschalen verwendet, können die Toleranzen
bei der Herstellung des zweiten geschlossenen Hohlprofils weiter
reduziert werden, so dass nicht nur eine besonders gute Passgenauigkeit
des zweiten Hohlprofil in der Formausnehmung des ersten Hohlprofils
erzielt wird, zusätzlich wird durch die Toleranzverbesserung
auch die Verbindungsqualität zwischen dem ersten und dem
zweiten Hohlprofil deutlich gesteigert.
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Im
Ergebnis weist die erfindungsgemäße Knotenstruktur
eine verbesserte Steifigkeit auf. Alternativ kann das zweite Hohlprofil
ebenfalls unter Verwendung der "W-Einrolltechnik" hergestellt werden.
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Wie
bereits zuvor geschildert, wird die Anzahl der Bauteile der erfindungsgemäßen
Knotenstruktur gemäß einer nächsten vorteilhaften
Ausgestaltung dadurch verringert, dass das erste Hohlprofil an mindestens
einer seiner beiden Enden mindestens eine Anschlussstelle zur Verbindung
des ersten Hohlprofils mit einer Komponente eines Kraftfahrzeugs,
insbesondere einer Fahrwerkskomponente eines Kraftfahrzeugs aufweist,
da auf zusätzliche Konsolen zur Befestigung der Knotenstruktur
an beispielsweise einer Komponente des Kraftfahrzeugs verzichtet
werden kann.
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Sind
innenliegende Verstärkungen im Bereich der Anschlussstellen
des ersten Hohlprofils vorgesehen, wird das Lastaufnahmevermögen
der Anschlussstellen der Knotenstruktur weiter gesteigert.
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Eine
gleichzeitige Aussteifung der Anschlussstellen in Verbindung mit
einer Aussteifung in Querschnittsrichtung des ersten Hohlprofils
wird dadurch erreicht, dass als innenliegende Verstärkungen Stanzteile
und/oder Tiefziehteile, insbesondere mit Hütchen- oder
Näpfchenform vorgesehen sind.
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Eine
weitere Gewichtsreduktion kann bei der erfindungsgemäßen
Knotenstruktur dadurch erreicht werden, dass die Wanddicken des
ersten und/oder des zweiten Hohlprofils kleiner als 2 mm sind, insbesondere
1,2 mm bis 1,9 mm betragen.
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Besonders
gute Festigkeitseigenschaften der Knotenstruktur werden bei geringen
Wanddicken dann erzielt, wenn das erste und/oder das zweite Hohlprofil
aus Mehrphasenstählen besteht.
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Wie
bereits ausgeführt, ist es vorteilhaft, wenn das erste
und/oder das zweite Hohlprofil aus vorbeschichteten Blechen, insbesondere
verzinkten Blechen hergestellt ist. Hierzu wird auf die Beschreibung
der Vorteile beim Einsatz vorbeschichteter und/oder verzinkter Bleche
zusammen mit. dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwiesen.
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Gemäß einer
dritten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Rahmenstruktur oder ein Fahrwerk
eines Kraftfahrzeugs mindestens eine erfindungsgemäße
Knotenstruktur umfasst. Die Rahmenstruktur bzw. das Fahrwerk wird
durch die erfindungsgemäße Knotenstruktur nicht
nur kostengünstiger herstellbar, sie weist bei verringerter
Bauteilzahl auch eine verbesserte Belastbarkeit auf.
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Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße
Verfahren zur Herstellung einer Knotenstruktur, die Knotenstruktur,
die Rahmenstruktur oder das Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs weiterzubilden
und auszugestalten. Hierzu wird einerseits verwiesen auf die den
Patentansprüchen 1 und 11 nachgeordneten Patentansprüche
sowie auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
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1 ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Knotenstruktur in einer perspektivischen Darstellung,
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2 eine
Anschlussstelle des ersten Hohlprofils des Ausführungsbeispiels
aus 1 in vergrößerter Darstellung
(Ausschnitt A),
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3 die
Anschlussstelle aus 2 in einer schematischen Seitenansicht,
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4 den
Ausschnitt B aus 1 in vergrößerter
Darstellung,
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5 das
zweite geschlossene Hohlprofil aus 4 in einer
schematischen Querschnittsansicht,
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6 bis 9 ein
Ausführungsbeispiel eines Herstellverfahrens eines geschlossenen
Hohlprofils unter Verwendung der "W-Einrolltechnik" in einer schematischen,
perspektivischen Darstellung sowie
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10a) bis d) in einer schematischen Schnittansicht
ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung
flanschloser und rückfederungsarmer Halbschalen.
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1 zeigt
zunächst in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Knotenstruktur 1 einer
Strukturkomponente 2 eines Kraftfahrzeugs. Die Knotenstruktur 1 wird
durch ein erstes Hohlprofil 3 und einzweiten Hohlprofil 4 gebildet.
Das erste Hohlprofil 3 weist eine Formausnehmung 5 auf,
in welcher das zweite Hohlprofil 4 angeordnet ist. Beide
Hohlprofile sind im Bereich der Formausnehmung 5 stoffschlüssig
miteinander verbunden. Typischerweise umschließt das erste
Hohlprofil 3 in der Formausnehmung etwa ¾ des
Umfanges des zweiten Hohlprofils 4, um eine möglichst
stabile Verbindung zwischen beiden Hohlprofilen 3, 4 zu
erreichen. Erfindungsgemäß ist das erste geschlossene
Hohlprofil 3 unter Verwendung der "W-Einrolltechnik" aus
einer Platine hergestellt worden.
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Wie
anhand 1 erkennbar ist, weist das erste geschlossene
Hohlprofil 3 eine komplexe Struktur auf, die den dynamischen
und statischen Belastungen einer Strukturkomponente eines Kraftfahrzeuges
Rechnung trägt. Trotz der komplexen Formgebung des ersten
Hohlprofils 3 kann, wie später gezeigt wird, durch
die "W-Einrolltechnik" ein komplexes, geschlossenes Hohlprofil samt
Formausnehmung 5 auf einfache Weise hergestellt werden,
ohne das kostenintensive Laserbeschnittverfahren zu benötigen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste geschlossene
Hohlprofil 3 als Querträger und das zweite geschlossene
Hohlprofil 4 als Längsträger ausgebildet.
Das erste Hohlprofil 3 weist zudem noch eine zusätzliche
Ausnehmung 5' zur Aufnahme eines weiteren geschlossenen
Hohlprofils 4' auf.
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In 2 ist
der Ausschnitt A der 1 vergrößert
dargestellt. Der Ausschnitt zeigt ein Ende des ersten geschlossenen
Hohlprofils 3, an welchem eine Anschlussstelle 6 zur
Anbindung der Knotenstruktur 1 an weitere nicht dargestellte
Strukturkomponenten oder Fahrwerkskomponenten vorgesehen ist. Die
im ersten Hohlprofil 3 integrierte Anschlussstelle 6 ermöglicht
auf zwei Konsolen zur Anbindung des Endes des ersten Hohlprofils 3 an
eine weitere, nicht dargestellte Strukturkomponente oder Fahrwerkskomponente
zu verzichten. Die Anschlussstelle 6 ist durch eine innenliegende
Verstärkung 7 derart verstärkt, dass
eine höhere Last in die Anschlussstellen eingeleitet werden
kann. Durch diese Maßnahme wird in vorteilhafter Weise
eine besonders steife Ausbildung der Anschlussstelle 6 am
ersten Hohlprofil 3 erreicht. Konsolen zur Aufnahme der
Lasteinwirkungen müssen an diesen Anschlussstellen nicht
vorgesehen werden.
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In 3 ist
die Position und die Ausbildung der innenliegenden Verstärkung 7 in
einer Seitenansicht des einen Endes des ersten Hohlprofils 3 dargestellt.
Die innenliegende Verstärkung hat die Form eines Hütchens
bzw. eines Näpfchens, dessen Bodenbereich 7a vorzugsweise, ähnlich
einem Schottblech, den Hohlraum des ersten geschlossenen Hohlprofils 3 abschließt.
Die Seitenwände der Näpfchen- oder Hütchenform
aufweisenden, innenliegenden Verstärkung 7 liegen
an der inneren Oberfläche des ersten Hohlprofils 3 an
und verstärken die für den Anschluss einer Strukturkomponente
vorgesehene Durchführung 6a der Anschlussstelle 6.
Gleichzeitig wird mit der innenliegenden Verstärkung 7 eine
radiale Aussteifung des Hohlprofils 3 im Bereich der Anschlussstelle
erzielt. Die innenliegende Verstärkung 7 kann beispielsweise
bereits Hütchen- oder Näpfchenform aufweisen und
noch vor dem Umformen der w-förmig tiefgezogenen Platine
zum ersten geschlossenen Hohlprofil 3 mit der Platine zumindest
teilweise verbunden werden, sodass das Herstellverfahren vereinfacht
wird.
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Der
Ausschnitt B aus 1 ist vergrößert
in 4 dargestellt. Dieser zeigt das zweite geschlossene
Hohlprofil 4 in einer perspektivischen Darstellung. Das
zweite geschlossene Hohlprofil 4 besteht aus zwei Halbschalen 4a und 4b,
die miteinander durch Verschweißen verbunden sind. Es kann
besonders passgenau hergestellt werden, wenn die Halbschalen 4a, 4b rückfederungsarm
tiefgezogen werden. Vorzugsweise werden die Halbschalen 4a und 4b im
I-Stoß 8 unter Verwendung des Laserschweißverfahrens
miteinander stoffschlüssig verbunden, wie die 5 in
einer Querschnittsansicht des zweiten geschlossenen Hohlprofils 4 zeigt.
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In
den 6 bis 9 ist ein Ausführungsbeispiel
der "W-Einrolltechnik" zur Herstellung von geschlossenen Hohlprofilen
dargestellt. Das Ziehgesenk 101 umfasst einen Ziehstempel 102,
einen Niederhalter 103 sowie eine Matrize 104.
Vorliegend ist die Platine 105 bereits vorverformt, um
während des Tiefziehens unter Verwendung des Tiefziehstempels 102 einen
maximalen Freiheitsgrad im Hinblick auf die Ausformung der tiefgezogenen
Bereiche zu ermöglichen. Der Ziehstempel 102 ist
in dem Ausführungsbeispiel nicht symmetrisch aufgebaut,
weist aber eine im Wesentlichen w-förmige Querschnittsform
auf. Beim Tiefziehen wird die Platine 105 in die vorgesehene
Matrize 104 gezogen und entsprechend tiefgezogene Bereiche
hergestellt, so dass die Platine 105 ein w-förmiges
Querschnittprofil erhält.
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Nach
dem in der Zeichnung nicht dargestellten Beschneiden der tiefgezogenen
Platine und gegebenenfalls auch nach Durchführung von Anstauchoperationen
zur Verringerung der Rückfederungskräfte wird
eine tiefgezogene Platine mit einem im Wesentlichen w-förmigen
Querschnittsprofil erhalten, wie in 7 dargestellt.
Der Verbindungsbereich 106 der Platine verbindet die beiden
tiefgezogenen Bereiche 107 und 108 miteinander
und ist axial gradlinig über die gesamte Länge
der Platine ausgebildet. Zusätzlich sind in der tiefgezogenen
Platine 105 Sicken 109, Ausnehmungen 110 sowie
Anformungen 111 während des Tiefziehens eingebracht
worden. Die Herstellung einer Formausnehmung 5, wie sie
zur Aufnahme des zweiten Hohlprofils benötigt wird, ist zwar
in dem Ausführungsbeispiel der 6 bis 9 nicht
dargestellt. Anstelle der Ausnehmungen 110 im Hohlprofil 105 kann
aber ohne weiteres durch Verwendung entsprechender Formstempel eine
Formausnehmung zur Aufnahme des zweiten Hohlprofils in das Hohlprofil 105 eingebracht
werden. Auf besonders einfache Weise gelingt dies während
des Tiefziehens oder während des Umformens der Platine
zu einem geschlossen Hohlprofil mit integrierten Formstempeln.
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Anschließend
wird die w-förmige Platine derart umgeformt, dass die beiden
tiefgezogenen Bereiche 107 und 108 ähnlich
wie Halbschalen den Hohlraum des ersten geschlossenen Hohlprofils 3 bilden. Das
geschlossene Hohlprofil 117 kann entlang des axial verlaufenden
I-Stoßes der Kanten 115 und 116 verschweißt
werden. Das Verschweißen des Hohlprofils 117 erfolgt
in einer Schweißvorrichtung, die eine Auflage 118 und
zwei Formbacken 119 und 120 aufweist. Während
des Verschweißens der Platine werden die tiefgezogenen
Bereiche der Platine 115 und 116 gegeneinander
gedrückt, um Rückstellkräfte möglichst
gering zu halten. Bevorzugt wird das Hohlprofil 117 unter
Verwendung eines Laserschweißverfahrens verschweißt.
Es können aber auch andere Schweißverfahren zum
Einsatz kommen. Schließlich ist in 9 das stark
strukturierte, geschlossene Hohlprofil 117 dargestellt.
Trotz der starken Strukturierung sind die Herstellkosten relativ
gering, da aufwändige Laserschnittbearbeitungen zur Einbringung von
Formausnehmungen für das zweite Hohlprofil nicht benötigt
werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel für die Herstellung von rückfederungsarmen,
flanschlosen Halbschalen aus einer Platine zeigt 10a)
bis 10d). Das Schergesenk 202 weist eine Matrize 218,
einen Schneidstempel 216 sowie einen Niederhalter 217.
auf. Der Schneidstempel 216 schneidet in Verbindung mit dem
Niederhalter 217 den als Ecke senkrecht abstehend ausgeformten
Flanschbereich 206a der tiefgezogenen Platine ab, wie aus
den 10a) und 10b) erkennbar
ist. Im weiteren Verlauf wird durch eine Relativbewegung der Matrize 218 und
des Stempels 219 gegeneinander in Verbindung mit dem Niederhalter 217 die
Wand der Zarge der tiefgezogenen Platine 206 zusätzlich
gestaucht, 10c). Anschließend
wird das Schergesenk 202 geöffnet und die flanschlose,
rückfederungsarme tiefgezogene Platine 214 entnommen.
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Die 6 bis 9 sowie 10a) bis 10d)
zeigen Ausführungsbeispiele zur Herstellung von geschlossenen
Hohlprofilen unter Verwendung der "W-Einrolltechnik" bzw. die Herstellung
rückfederungsarmer Halbschalen durch Tiefziehen. Die Kombination
beider Technologien ermöglicht erfindungsgemäß die
Herstellung von besonders kostengünstigen, gewichts- und
belastungsoptimierten Knotenstrukturen, insbesondere für
Struktur- oder Fahrwerkskomponenten von Kraftfahrzeugen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 20040150208
A1 [0003]
- - DE 102006025522 [0006]
- - DE 102006020000 [0009]