DE4231213C2 - Verfahren zum Herstellen eines trägerartigen Formkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines trägerartigen Formkörpers mit in seiner Längserstreckung unterschiedliche Wanddicken aufweisenden Längenbereichen.

Bei trägerartigen Formkörpern, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie als Fahrwerksteile in Form von Hilfsrahmen im Vorderachsbereich vorkommen, hat sich herausgestellt, daß überflüssiges Gewicht existiert, weil in den Bereichen, wo ein Formkörper geringeren Belastun­ gen unterworfen ist und dadurch kleinere Spannungsspitzen auftreten, dennoch die durch das Ausgangsmaterial vorge­ gebene Dicke vorhanden ist.

Bei derartigen Hilfsrahmen sind nämlich Bereiche vor­ handen, die örtliche Spannungsspitzen aufweisen, welche durch eine Erhöhung der Blechdicke reduziert werden kön­ nen. Bislang bedeutet dies, daß der gesamte Hilfsrahmen die größere Dicke und damit ein erhöhtes Gewicht besitzt, obwohl bestimmte Bereiche des Hilfsrahmens großflächig erheblich geringere Spannungen aufweisen, die denkgesetz­ lich dann auch nur, und zwar örtlich gesehen, reduzierte Wanddicken benötigen.

Im Hinblick auf den Sachverhalt, daß gerade die Automobilindustrie permanent Gewichtsreduzierungen ver­ langt, die bei den hier angesprochenen Fahrwerksteilen bis in den 100g-Bereich gehen, hat man versucht, diese Bestrebungen dadurch zu verwirklichen, daß die Fahrwerks­ teile entweder aus schon verformten einzelnen Blechteilen unterschiedlicher Dicke zusammengeschweißt oder unter­ schiedlich dicke Blechteile zunächst zusammengeschweißt und dann insgesamt zu einem trägerartigen Formkörper ver­ formt werden (siehe hierzu die EP 0 279 866 B1).

Der wesentliche Nachteil besteht in beiden Fällen aber darin, daß Schweißarbeiten durchgeführt werden müssen. Hierzu sind gerade bei einer Massenproduktion entspre­ chende Vorrichtungen anzufertigen und bereitzustellen. Abgesehen von den dadurch verursachten zusätzlichen Kosten bilden Schweißnähte immer potentielle Schwachstel­ len.

Als weiteren Nachteil der zuletzt erwähnten Verfah­ rensweise ist anzuführen, daß beim Zusammenfügen von Blechteilen unterschiedlicher Dicke zwangsläufig ein ab­ rupter stufenartiger Übergang vorhanden ist. Dieser ab­ rupte Dickenübergang macht sich in hohen Spannungsspitzen bemerkbar, welche die Belastungsfähigkeit des jeweiligen Formkörpers einschränken. Ferner ist zu beachten, daß in den Bereichen neben den Schweißnähten zwangsläufig Gefü­ geveränderungen eintreten. Selbst bei einer einwandfrei gefertigten Schweißnaht besteht dann durch eine solche Gefügeveränderung die Gefahr, daß in diesen Bereichen ne­ ben der Schweißnaht bei höheren Belastungen Risse auftre­ ten. Solche Risse führen unmittelbar zu einem Bruch des Formkörpers. Dieser Sachverhalt muß insbesondere unter dem Aspekt gewertet werden, daß Formkörper der hier in Rede stehenden Art, also Fahrwerksteile von Kraft­ fahrzeugen, während des Einsatzes permanent Dauerbe­ lastungen unterschiedlichster Art und Höhe ausgesetzt sind.

Die DE 33 43 709 A1 offenbart ein Verfahren zur Formung von Rahmenteilen mit U-, Z- oder kastenförmigen Quer­ schnitten. Ziel des Verfahrens ist es, diese Querschnitte bezüglich der Stege dünner als die von den Stegen recht­ winklig abstehenden Schenkel auszubilden. Eine solche Querschnittsgestaltung soll dann über die gesamte Länge der Rahmenteile gleich bleiben.

Um dieses Ziel zu erreichen, soll gemäß einer Ausfüh­ rungsform zunächst ein Endlos-Vormaterial so in Längs­ richtung gewalzt werden, daß es quer zur Walzrichtung einen Querschnitt mit unterschiedlichen Wanddicken er­ hält. Diese unterschiedlichen Wanddicken sollen sich da­ durch ergeben, daß die Walze im Durchmesser unterschied­ lich große Abschnitte hat, um in Längsrichtung des Endlos-Vormaterials zueinander parallele Vertiefungen zu bilden.

Anschließend soll das über seine gesamte Länge einen stets gleichbleibenden Querschnitt aufweisende gewalzte Endlos-Vormaterial längs geschnitten werden, um mehrere Metallbänder zu erzeugen, bei welchen die Dicke in der Nähe der Längsmittelebene kleiner als in der Nähe der Seiten ist. Letztlich werden diese Metallbänder so um Längsachsen gebogen, daß U- oder Z-förmige Querschnitte entstehen.

Im Falle eines kastenförmigen Rahmenteils sollen zwei im Abstand parallel nebeneinander verlaufende, in der Dicke verjüngte Abschnitte an einem Endlos-Vormaterial durch Walzen erzeugt werden. Anschließend wird das derart ge­ walzte Endlos-Vormaterial um Längsachsen zu einem Kasten­ profil gebogen und dann werden die zuvor freien Längs­ kanten des umgeformten Metallblechs miteinander ver­ schweißt.

Die auf diese Weise erzeugten, im Querschnitt über ihre gesamte Länge gleich bleibenden U-, Z- oder Kastenprofile können dann entsprechend den jeweiligen Erfordernissen auf Länge zu Rahmenteilen für Kraftfahrzeuge abgeteilt werden.

Die bekannte Lehre geht demzufolge dahin, solche ausge­ walztem und längsgeschnittenem Endlos-Vormaterial auf die gewünschte Länge abteilbaren trägerartigen Rahmenteile zu schaffen, die im Querschnitt zwar unterschiedliche Wand­ dicken in den Stegen und Schenkeln, jedoch in Längsrich­ tung durchweg gleichbleibende Querschnitte besitzen.

Außerdem ist es im Falle des kastenförmigen Rahmenteils erforderlich, Schweißarbeiten durchzuführen, womit, abge­ sehen von den zusätzlichen Kosten, wiederum eine vorpro­ grammierte Schwachstelle an einem Rahmenteil vorhanden ist.

Auch der Stand der Technik der US 19 98 970 und der der DE-PS 59 052 offenbaren lediglich im Querschnitt über die Länge gleich bleibende Verformungen im Endlos- Durchlaufverfahren, während aus der DE 22 45 650 B2 nur die Herstellung eines Stufenblechs hervorgeht.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schaffung eines trä­ gerartigen Formkörpers zu schaffen, der in seiner Längserstreckung keinen gleichbleibenden Querschnitt, sondern bewußt variierende Querschnitte aufweist, um je nach Einsatzfall diversen Bereichen genau diejenigen Wanddicken vermitteln zu können, welche auf die jeweili­ gen Belastungen und damit auf die örtlich voneinander ab­ weichenden Spannungsspitzen abgestimmt sind, denen diese Bereiche im praktischen Einsatz ausgesetzt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt nunmehr zur Schaf­ fung eines Formkörpers, der nicht aus einem über die Länge im Querschnitt gleichbleibenden Strangprofil gefer­ tigt wurde. Es handelt sich vielmehr um einen von der Kontur her endlich bestimmten Formkörper aus einem ebenen Blechteil. Dieser Formkörper hat in einem Längenbereich oder in mehreren Längenbereichen eine Wanddicke, die der Dicke des ebenen Blechteils entspricht. In anderen Längenbereichen ist die Wanddicke gezielt durch Walzen partiell reduziert worden, um dort Material einzusparen, wo keine Spannungs­ spitzen auftreten können.

Der Blechteil kann eine einzelne vorgefertigte Platine oder auch Bestandteil eines Blechcoils sein.

Es wird so vorgegangen, daß die maximal erforderliche Wand­ dicke der Dicke des Ausgangsmaterials entspricht.

Das partielle Walzen kann sowohl an den Enden eines Formkörpers als auch in anderen Längenbereichen des Formkörpers vor­ genommen werden.

In diesem Zusammenhang erlaubt es die Erfindung, die je­ weilige Platine oder einen von einem Blechcoil abge­ wickelten Blechteil entsprechend der gewünschten Konfigu­ ration durch Walzen in der Dicke zu reduzieren. Hierbei können die verschiedenen Längenbereiche des jeweiligen Blechteils immer komplett über die jeweils gesamte Breite gewalzt und damit in der Dicke reduziert werden. Die Walzrichtungen sind in diesem Fall immer so, daß das Ma­ terial von den Walzen über die gesamte Breite des je­ weiligen Längenbereichs weggestreckt wird. Seitlich sind keine Materialanhäufungen vorhanden

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Formkörper in der Perspektive;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Formkörpers der Fig. 1, teilweise im vertikalen Längsschnitt;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Formkörper der Fig. 1;

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt IV gemäß Fig. 2 und

Fig. 5 im Schema einen Walzvorgang.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein Formkörper 1 als Träger dargestellt. Der Formkörper 1 wurde zunächst aus einem ebenen Blechteil 2 (siehe auch Fig. 5) gewalzt und dann durch Pressen umgeformt.

Der Formkörper 1 weist in seinem mittleren Längenbereich 1a eine größere Wanddicke auf als in seinen beiden end­ seitigen Längenbereichen 1b. Dieser Sachverhalt kommt in der Fig. 4 besonders deutlich zum Ausdruck.

Zur Herstellung des Formkörpers 1 wird zunächst gemäß einer ersten Ausführungsform ein ebener Blechteil 2 in Form einer Platine mit einer der größten Wanddicke des zu fertigenden Formkörpers 1 entsprechenden gleichmäßigen Dicke in einen Walzenstuhl 3 eingeführt (Fig. 5). Beim Hindurchführen durch den Walzenstuhl 3 wird durch Verän­ derung des Walzenabstands in den gewünschten Längenberei­ chen - beim Ausführungsbeispiel die endseitigen Längenbe­ reiche 1b - der Blechteil 2 hinsichtlich der Dicke redu­ ziert. Im Anschluß daran wird der nunmehr in den Längen­ bereichen 1a und 1b unterschiedliche Dicken aufweisende Blechteil 2 durch Pressen zum Formkörper 1 umgeformt.

Die Reduzierung der Dicke kann aber nicht nur an einem ebenen Blechteil in Form einer vorgefertigten Platine er­ folgen, sondern auch an einem Blechteil, der von einem Blechcoil abgewickelt wurde. Nach der Reduzierung der Dicke in den gewünschten Längenbereichen wird der Blech­ teil vom Blechcoil getrennt.

Claims (1)

1. Verfahren zum Herstellen eines trägerartigen Formkörpers (1) mit in seiner Längserstreckung unterschiedliche Wand­ dicken aufweisenden Längenbereichen (1a, 1b),
   bei welchem zunächst ein ebener Blechteil (2) mit einer der größten Wanddicke des zu fertigenden Formkörpers (1) entsprechenden gleichmäßigen Dicke in einen Walzenstuhl (3) eingeführt
   und dann beim Hindurchführen durch den Walzenstuhl (3) durch Veränderung des Walzenabstands in den gewünschten Längenbereichen (1b) hinsichtlich der Dicke reduziert wird,
   worauf der in den Längenbereichen (1a, 1b) unterschied­ liche Dicken aufweisende Blechteil (2) durch Pressen oder Tiefziehen zum Formkörper (1) umgeformt wird.