DE9409127U1

DE9409127U1 - Formbauteil

Info

Publication number: DE9409127U1
Application number: DE19949409127
Authority: DE
Original assignee: MECKENSTOCK H W KG
Current assignee: MECKENSTOCK H W KG
Priority date: 1994-06-04
Filing date: 1994-06-04
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2004-06-05

Description

Stenger, Watzke & Rim©.*

PATENTANWÄLTE -JV ' 'J'J •K/ri/Wri.drich-Ring 70

D-40547 DÜSSELDORF

DIPL-ING. WOLFRAM WATZKE

.. _., &agr;&Lgr;&Ggr;,&eegr;&Lgr;&Lgr; DIPL.-ING. HEINZ J. RING

Unser Zechen= 94 0314 DIPL.-ING. ULRICH CHRISTOPHERSEN

PATENTANWÄLTE

1. H.W. Meckenstock KG, Oststraße 2, european patent attorneys
40822 Mettmann,

Datum 3. Juni 1994

2. Helmut W. Diedrichs, Messeler-Park-Str. 119, 64291 Darmstadt-Wixhausen

Formbauteil

Die Erfindung betrifft ein Formbauteil, insbesondere zur Abdeckung von Funktionselementen, beispielsweise Fahrzeugfunktionsteilen in

Kraftfahrzeugen.

Derartige Abdeckungen, beispielsweise von Fahrwerkselementen, unterliegen einerseits großen dynamischen Belastungen, andererseits können auch thermische Belastungen auf die Teile einwirken. Vorbekannte Abdeckungen werden bisher aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen hergestellt, welches beispielsweise im Druckgußverfahren verarbeitet wird. Derartige vorbekannte Abdeckungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf, da sie zur Erzielung bestimmter Festigkeitseigenschaften vergleichsweise dick ausgelegt werden müssen und damit schwer sind. Die Hersteilung der Formbauteile im Aluminiumdruckgußverfahren ist energie- und materialaufwendig. Darüber hinaus sind die Oberflächen der Aluminium-Druckguß-Formbauteile optisch nur unzureichend gestaltbar. Als besonders negativ wird das Schwingungsverhalten empfunden, so daß deshalb die Materialstärke erhöht wird, was zu relativ dicken und schweren Formbauteilen führt und sich ungünstig auf die Verbindungsbereiche auswirkt und zu Klappern und/oder Dröhnen führen kann. Sollten im Bereich von Befestigungslöchern oder sonstigen Verbindungsstellen Risse auftreten, so sind diese nur mit aufwendigen Verfahren festzustellen. Schließlich stellt die Entsorgung der Formbauteile ein Problem dar, zumal vergleichsweise große Massen anfallen.

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Aufgrund der genannten Nachteile gehen die heutigen Überlegungen dahin, anstelle der schweren und dicken Aluminium-Druckguß-Formbauteile wenigstens einlagige, dünnwandige strukturierte Schichten, vorzugsweise aus metallischem Werkstoff, zu formen und für die genannten Zwecke einzusetzen.

Im Bereich der Kraftfahrzeugindustrie werden aber auch andere Abdeckungen, die nicht zwangsläufig als Aluminium-Druckguß-Formbauteil hergestellt werden, aus Blechen gebildet. Großflächige Blechabdeckungen haben ebenfalls eine Reihe von Nachteilen, wobei neben der Schichtdicke, dem Gewicht und den Verformungsgrenzen vor allem ein schlechtes Schwingungsverhalten und die damit einhergehende Dröhnungsneigung zu nennen sind. Die Überlegungen gehen heute dahin, derartige Blechabdeckungen durch Leichtbauteile zu ersetzen, die aus mehreren, sandwichartig übereinandergesetzten Schichten gebildet sind, wobei wenigstens eine der Schichten eine dünnwandige, strukturierte Schicht aus einem metallischen Werkstoff ist.

Sowohl die einlagigen Formbauteile ais auch die sandwichartig aufgebauten Leichtbauteile weisen in der Regel Anschlußbereiche auf, die flanschartig ausgebildet und mit Löchern versehen sind. Mit diesen Flanschen werden die Formbauteile an entsprechenden Anschlußflanschen befestigt. Durch die extreme Leichtbauweise sind die Anschlußflächen formbauteilseitig jedoch nicht immer in gewünschter Weise eben. Darüber hinaus läßt die Steifigkeit der Formbauteile insbesondere im Anschlußbereich zu Wünschen übrig, so daß diese Formbauteile ein schlechtes Schwingungsverhalten haben, welches im Flanschbereich bis hin zur Rißbildung führen kann.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Formbauteil bereitzustellen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und neben einer erhöhten Steifigkeit ein verbessertes Schwingungsverhalten aufweist und bei welchem die Rißbildungsneigung insbesondere im Flanschbereich vermindert ist.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird ein Formbauteil bereitgestellt, bestehend aus mindestens einer wenigstens in Teilbereichen dreidimensional spanlos verformten und mit Anschlußbereichen zur Befestigung versehenen Schicht, vorzugsweise aus metallischem Werkstoff, die an wenigstens einem Rand einen Flansch aufweist und im Bereich der Flanschfläche wenigstens einmal um 180° einen Falz bildend umgebogen ist.

Durch diese Umbiegung wird ein Falzrand erzeugt, welcher ebenfalls zur Verwindungssteifigkeit beiträgt. Darüber hinaus wirkt sich der Falzrand positiv auf das Schwingungsverhalten des Bauteils aus, weiches in seinem Resonanz- und Schwingungsverhalten verbessert wird. Der Falz wirkt darüber hinaus Kerbwirkungen entgegen. In vorteilhafter Weise wird vorgeschlagen, daß der Falz so breit ist, daß die Löcher überdeckt werden. Einerseits wird durch diese Maßnahme eine ebene Anschlußfläche erzielt, andererseits werden Kerbwirkungen insbesondere im Bereich der Flanschlöcher vermieden.

Der Flansch ist vorteilhafter Weise abgewinkelt und weist Löcher auf. So kann das Formteil mittels Schrauben, Bolzen und dergleichen an Anschlußflanschen im Bereich der abzudeckenden Funktionseiemente befestigt werden. In vorteilhafter Weise weist das Formbauteil Versteifungssicken auf. Die Versteifungssicken wirken stabilisierend, insbesondere verstärken sie das Bauteil gegen Verwindung. In vorteilhafter Weise sind Versteifungssicken am Rand ausgebildet. Sie verlaufen dort im wesentlichen zumindest stellenweise parallel zum Rand und bewirken die gewünschte Steifheit des Bauteils. In vorteilhafter Weise wird vorgeschlagen, Versteifungssicken auch als tunnelartige Anbindungen zum abgewinkelten Flansch auszubilden. Durch diese tunnelartigen Anbindungen wird der Flansch in seiner Position zur Bauteiloberfiäche stabilisiert und das Bauteil insgesamt steifer. Die tunnelartigen Anbindungen sind in vorteilhafter Weise derart im Umgebungsbereich von im Flansch ausgebildeten Löchern angeordnet, daß der Kraftfluß von der Schraubverbindungsstelle in die Bauteilfläche begünstigt wird.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß das Formbauteil unstrukturierte Anschlußbereiche aufweist. Diese können entweder dadurch erzielt werden,

daß keine dreidimensionale Struktur aufgebracht wird, oder dadurch, daß die zu verformende Schicht in den Anschlußbereichen wieder gepreßt wird.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Schicht, vorzugsweise aus metallischem Werkstoff, zumindest in einem Teilbereich eine dreidimensionale Struktur aufweist, welche in wenigstens zwei in der Schichtebene in einem Winkel zueinander liegenden Richtungen durchbrochen ist. Es entsteht eine Struktur, die sich kreuzenden Wellenscharen entspricht.

Durch die in der Schicht ausgebildete dreidimensionale Struktur kann die zur Herstellung des Formbauteils verwendete Schicht dünner ausgelegt und damit ein leichteres Formbauteil erhalten werden. Durch die in wenigstens zwei in einem Winkel zueinander und in der Schichtebene liegenden Richtungen durchbrochene Struktur ist das Materia! leicht dreidimensional spanlos verformbar, beispielsweise in Pressen, im Tiefziehverfahren oder dergleichen. Damit ist das Herstellungsverfahren gegenüber den

Aluminiumdruckgußverfahren erheblich vereinfacht. Durch das erheblich geringere Gewicht sind die Schwingungseigenschaften verbessert und im besonderen der Dröhnungsneigung entgegengewirkt.

Als Schichtmateria! wird vorzugsweise eine Metallfolie verwendet. Derartige mit einer wie angegebenen Struktur versehenen Metallfolien weisen bei minimalem Gewicht eine sehr große Festigkeit auf. Je nach Anforderungen kann als zu verformende Schicht auch ein Blech verwendet werden.

Mit besonderem Vorteil wird vorgeschlagen, daß die dreidimensionale Struktur durch Noppen gebildet ist. Diese Noppen bilden kuppelartige Gewölbe, die eine hohe Druckfestigkeit garantieren, wobei das Formbauteil dennoch aus einer dünnen und äußerst leichten Schicht gebildet sein kann. In vorteilhafter Weise ist die Noppenstruktur in einem Winkel von vorzugsweise 45° zur Hauptverformungsrichtung ausgerichtet. Dadurch wird die Verformbarkeit bei zumindest gleichbleibender Stabilität verbessert.

Das erfindungsgemäße Formbauteil zeichnet sich durch eine Vielzahl von Vorteilen aus. Es ist einfacher herstellbar, wobei die dreidimensionale Struktur

erheblich zur Festigkeit beiträgt, ohne eine spanlose Verformbarkeit negativ zu beeinträchtigen. Das Formbauteil kann gegenüber herkömmlichen Formbauteilen erheblich dünner und leichter ausgebildet werden. Darüber hinaus ist die Oberfläche gestaltbar, beispielsweise durch die Wahl einer geeigneten dreidimensionalen Struktur. Das Schwingungsverhalten des neuen Formbauteils ist gegenüber herkömmlichen Formbauteilen erheblich verbessert. So neigt das neue Formbauteil nicht zum Dröhnen. Risse sind gegenüber den herkömmlichen Aluminium-Bauteilen leicht zu entdecken. Schließlich ist die Entsorgung erheblich verbessert, da das erfindungsgemäße Formbauteil aus einer Metallfolie oder aus dünnen Metallblechen besteht, beispielsweise aus Aluminium, Stahl oder Aluminiumlegierüngen, so daß keine großen zu entsorgenden Mengen anfallen.

Durch die Ausbildung der Falz im Bereich des Flansches werden die Formbauteile, die mindestens einlagig aufgebaut sind, oder auch die Leichtbauteile, die durch die Kombination unterschiedlicher Schichten aufgebaut werden, in ihren Anschlußbereichen erheblich verbessert. Neben der verminderten Neigung gegen Risse wird vor allen Dingen die Steifigkeit erhöht und die Schwingungsneigung der Bauteile verringert. Durch die einfache und kostengünstige Maßnahme der Falzbiidung können vorteilhafte Verbesserungen erzielt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines

Ausführungsbeispieles für ein Formbauteil;

Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie H-Il gemäß Figur 1 und
Figur 3 eine Schnittansicht entlang der Linie Ill-Ill gemäß Figur 1.

Das in den Figuren gezeigte Formbauteil 1 besteht aus einer Metallfolie, beispielsweise aus Aluminium, in welcher zur Bildung einer dreidimensionalen Struktur Noppen 3 ausgebildet sind. Durch diese Noppen 3 wird keine

Biegekanten-Lagerichtung vorgeschrieben, so daß auch schwierige Verformungen des Bauteils einfach möglich sind. Die Metallfolie 2 ist an den Rändern besonders ausgebildet. So ist an einem Ende ein Flansch 4 ausgebildet, entlang der anderen Ränder sind Versteifungssicken 5 ausgebildet, oder es ist ein einfacher flacher Rand 6 ausgeformt. Im Flansch sind Löcher 8 ausgebildet. Darüber hinaus ist der Flansch 4 gegenüber der Abdeckfläche mit tunnelartigen Anbindungen 9, das heißt stabilisierenden Versteifungssicken im Flanschbereich versehen.

Wie in Figur 3 zu sehen, ist die Metallfolie 2 im Bereich des Flansches 4 einmal um 180° umgebogen, so daß sich der Faiz 7 ergibt.¹

Die Noppen 3 erhöhen die Festigkeit der Folien bzw. Bleche, deren Verwindungssteifigkeit durch die Versteifungssicken 5 und die tunnelartigen Anbindungen 9 erhöht wird. Die Metallfolie 2 läßt sich einfach spanlos verformen. Der Flansch 4 wird durch den Falz verstärkt, was das Resonanz- und Schwingungsverhalten verbessert und die Rißbildung im Bereich der Löcher 8 vermindert.

in der Praxis hat sich die Falzbildung im Bereich der Flanschkanten 10 als wichtig herausgestellt.

Darüber hinaus ist die Anordnung von tunnelartigen Anbindungen 9 in der in Figur 2 gezeigten Weise günstig, da hier der Kraftfluß von der Schraubverbindungsstelle, das heißt dem mittleren Loch 8 zur Bauteilfläche begünstigt wird.

BezuQszeichenliste

1 Formbauteil

2 Metallfolie

3 Noppen

4 Flansch

5 Versteifungssicke

6 Rand

7 Falz

8 Loch

9 tunnelartige Anbindung

10 Flanschkante

Claims

Ansprüche

1. Formbauteil, insbesondere zur Abdeckung von Funktionselementen, bestehend aus mindestens einer wenigstens in Teilbereichen dreidimensional spanlos verformten und mit Anschlußbereichen zur Befestigung versehenen Schicht, vorzugsweise aus metallischem Werkstoff, die an wenigstens einem Rand einen Flansch aufweist und im Bereich der Flanschfläche wenigstens einmal um 180° eine Falz bildend umgebogen ist.

2. Formbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) zum Formbauteil (1) abgewinkelt ist.

3. Formbauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Flansch (4) Löcher (8) ausgebildet sind.

4. Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Falz so breit ausgelegt ist, daß Löcher (8) von der Falz (7) überdeckt werden.

5. Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formbauteil (1) im Flanschbereich zum abgewinkelten Flansch (4) quer verlaufende tunnelartige Anbindungen (9) aufweist.

6. Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht ein Blech ist.

7. Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht ein Blech ist.

8. Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schicht, vorzugsweise aus metallischem Werkstoff, zumindest in einem Teilbereich eine dreidimensionale Struktur aufweist, welche in wenigstens zwei in der

Schichtebene in einem Winkel zueinander liegenden Richtungen durchbrochen ist.

9. Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dreidimensionale Struktur durch Noppen (3) gebildet ist.

10. Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses flache Anschlußbereiche aufweist.

11. Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Versteifungssicken (5) aufweist.

12. Formbauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungssicken (5) an einem Rand des Formbauteils (1) ausgebildet sind.