DE102006040072A1

DE102006040072A1 - Kraftfahrzeughohlprofil und ein Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102006040072A1
Application number: DE200610040072
Authority: DE
Inventors: Kai-Uwe Dr.-Ing. Dudziak; Jürgen Dipl.-Ing. Falke; Denis Graf; Jörg KÖLLN; Silke Dipl.-Ing. Langwaldt; Rüdiger Dipl.-Ing. Martens; Jens Dipl.-Ing. Schult
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-08-26
Filing date: 2006-08-26
Publication date: 2008-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeughohlprofil (1) mit einer Schutzabdeckung (2), welche um ein innenhochdruckgeformtes Bauteil gebildet ist. Um mit einfachen Mitteln einen besonders guten Schutz des Hohlprofils (1) zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass die aus einem gegen mechanische Oberflächenbeschädigungen resistenten und/oder korrosionsbeständigen Material bestehende Abdeckung (2) das Hohlprofil (1) ringsum umgibt, wobei die Abdeckung (2) zumindest lokal das Hohlprofil (1) kraftschlüssig einfasst. Hierzu wird über einen Hohlprofilrohling ein Rohr aus besagtem Material geschoben, wonach der Rohling mittels Innenhochdruck zumindest bis zur kraftschlüssigen Anlage am Rohr, das die Schutzabdeckung (2) bildet, aufgeweitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeughohlprofil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.
Ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeughohlprofile beziehungsweise ein gattungsgemäßes Verfahren dazu ist aus der DE 102 41 406 B4 bekannt. Dort ist die Ausbildung eines Federlenkers beschrieben, der hohlförmig ausgebildet ist und aus einem rohrförmigen Hohlprofil mittels fluidischen Innenhochdruckes aufweitend umgeformt ist. Um den das Kraftfahrzeughohlprofil bildenden Federlenker gegen Steinschlag zu schützen, werden Abdeckungsbauteile in Bohrungen des Federlenkers verrastet. Das Vorsehen von Bohrungen im Federlenker bedeutet eine Schwächung in dessen Biege- und Torsionssteifigkeit und einen erheblichen Aufwand, da zum einen die Bohrungen in einem separaten Arbeitsschritt ausgebildet und zum anderen die Rastmittel bereitgestellt werden müssen. Die Bohrungen führen oftmals auch zu Korrosionsbeeinträchtigungen an den Schneidflächen insbesondere bei Oberflächenveredelten Ausgangsmaterialien, da der Oberflächenschutz in diesen Bereichen nicht existiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Hohlprofil dahingehend weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln ein besonders guter Schutz des Hohlprofils gewährleistet ist. Des Weiteren soll dazu ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hohlprofils angegeben werden.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 hinsichtlich des Kraftfahrzeughohlprofils und durch die Merkmale des Patentanspruches 6 hinsichtlich des Herstellungsverfahrens gelöst.
Auf Grund der Ausbildung der Schutzabdeckung aus einem gegen mechanische Oberflächenbeschädigungen, wie beispielsweise durch Steinschlag und dergleichen, resistenten und/oder korrosionsbeständigen Material und der Anordnung der Abdeckung rings um die abzudeckenden Bereiche des Hohlprofils wird diesem ein besonders guter Schutz geboten. Das Material des Hohlprofils kann dabei aus einem besonders billigen Werkstoff bestehen, da dieser nicht den hohen Anforderungen an die Witterungsfestigkeit und Resistenz gegenüber Oberflächenbeschädigungen genügen muss. Durch den Verlauf der Abdeckung ringsum das Hohlprofil wird diesem ein allseitiger Schutz gewährt. In Folge dessen, dass die Abdeckung zumindest lokal das Hohlprofil kraftschlüssig einfasst, kann auf die Ausbildung von Rastmitteln und die Anfertigung von Bohrungen im Hohlprofil für diese Belange verzichtet werden. Die Ausbildung des Kraftschlusses kann durch Aufstecken oder Aufpressen eines als Schutzabdeckung dienenden Rohres auf den Hohlprofilrohling oder das fertig ausgeformte Kraftfahrzeughohlprofil erfolgen. Hierbei sollten die Abmaße des Hohlprofils beziehungsweise des Rohlings und des Rohres aufeinander derart abgestimmt sein, dass der Innendurchmesser des Rohres zumindest lokal gegenüber dem Außendurchmesser des Kraftfahrzeughohlprofils beziehungsweise Rohlings Untermaß besitzt. Durch die Ausbildung der Schutzabdeckung als Rohr und der Aufweitung des Hohlprofilrohlings mittels Innenhochdruck bis zur kraftschlüssigen Anlage am Rohr wird sich in verfahrensökonomischer Weise der Mittel bedient, die zum Umformen des Kraftfahrzeughohlprofils in dessen Endform sowieso verwandt werden. Die Stärke des Kraftschlusses ist durch Steuerung des Druckes einstellbar, so dass die Festlegung der rohrförmigen Schutzabdeckung am Hohlprofil lösbar oder auch unlösbar gestaltet werden kann. Die Bereitstellung der Mittel zur Ausbildung eines besonders guten Schutzes für das Kraftfahrzeughohlprofil ist somit sehr einfach und mit geringstmöglichem Aufwand verbunden, da keine zusätzlichen Mittel verwandt werden, die Schutzabdeckung am Kraftfahrzeughohlprofil zu befestigen, was allein nur umformverfahrensbedingt bewerkstelligt wird. Das Kraftfahrzeughohlprofil bleibt dabei mangels der Einbringung von Bohrungen und sonstiger Schwächungen hinsichtlich seiner Biege- und Torsionssteifigkeit unbeeinträchtigt. Zudem werden durch die Verbindung der Schutzabdeckung mit dem Hohlprofil bei mechanischen Belastungen Kräfte von der Schutzabdeckung aufgenommen, die das Hohlprofil in vorteilhafter Weise entlasten. Hierbei ist es denkbar, dass bei gleich bleibender Steifigkeit des Gesamtzusammenbaus von Hohlprofil und Schutzabdeckung die Wandstärke des Hohlprofils verringert werden kann, was der Leichtbaukonzeption eines Kraftfahrzeugs zugute kommt. Ein derartiges erfindungsgemäßes Kraftfahrzeughohlprofil ist beispielsweise im Fahrwerkbereich, insbesondere als Querlenker, der in einer bestimmten Konstruktionsvariante auch als Wattstrebe, als Überrollbügel oder auch als Antriebswelle einsetzbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist die Abdeckung der Form des Hohlprofils nachgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird zum einen Bauraum eingespart und zum anderen je nach Verwendung des Kraftfahrzeughohlprofils dessen Funktion aufrechterhalten. Dies kann auch für optische Zwecke dienlich sein.
Alternativ ist es jedoch auch denkbar, die Schutzabdeckung nach Designgesichtspunkten des Kraftfahrzeugs auszugestalten, wenn diese Gestaltung beim Kraftfahrzeughohlprofil auf Grund etwaiger Einschränkungen in der Funktionalität nicht zulässig wäre.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist die Abdeckung am Hohlprofil reibschlüssig befestigt. Entsprechend dem weitergebildeten erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 7 wird dazu der Hohlprofilrohling unter Ausbildung eines Presssitzes mit dem Rohr aufgeweitet. Hierdurch kann der Rohling in einfacher Weise locker in das Rohr eingeschoben werden, beziehungsweise das Rohr locker auf den Hohlprofilrohling aufgeschoben werden, wodurch eine exakte Relativlage der beiden Bauteile zueinander erreicht werden kann. Die Aufweitung kann derart erfolgen, dass bei Erreichen des Presssitzes keine Aufweitung der rohrförmigen Schutzabdeckung stattfindet. Dadurch können Materialien für die Schutzabdeckung zur Verwendung kommen, die eine geringe Bruchdehnung besitzen und gegebenenfalls daher preiswert herzustellen sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ist die Abdeckung am Hohlprofil formschlüssig befestigt. Hierdurch wird eine besonders feste Verbindung zwischen der Schutzabdeckung und dem Kraftfahrzeughohlprofil geschaffen, wobei der Formschluss allseitig wirkt, dass heißt in axialer Richtung und in Umfangsrichtung. Gemäß der bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 8, wird der Formschluss lokal ausgebildet, indem der Hohlprofilrohling aufgeweitet wird. Hierzu kann das umgebende Rohr eine Einwölbung zum Hohlprofilrohling hin besitzen, welche im Laufe der Aufweitung vom Hohlprofilmaterial umschlossen wird. In gleicher Weise ist es auch denkbar, dass das Rohr eine Auswölbung besitzt, in die im Zuge der Aufweitung das Material des Hohlprofilsrohlings hineinfließt. Die genannte Auswölbung kann am Rohr schon, bevor das Hohlprofil aufgeweitet ist, bestehen, es ist jedoch auch möglich, dass die Auswölbung im Zuge der Umformung des Hohlprofilrohlings lokal ausgebildet wird. Dass heißt, dass die Auswölbung gemeinsam mit dem Kraftfahrzeughohlprofil mittels Innenhochdruck in einem gemeinsamen Prozess erzeugt wird. Die letztgenannte Variante kann durch die Einführung einer Aufweitlanze realisiert werden, die den Bereich um die auszubildende Auswölbung herum im Kraftfahrzeughohlprofil abdichtet und über die in den abgedichteten Bereich ein Druckfluid zugeleitet wird, mittels dessen die Auswölbung hergestellt werden kann. Die Auswölbung entsteht gleichsam am Kraftfahrzeughohlprofilrohling und am umgebenden Rohr. Die Form der Auswölbung kann nur punktuell gestaltet sein, es ist jedoch auch möglich, die Auswölbung in Form einer großflächigen Ausbauchung auszuformen. Die genannte Ausbauchung kann unter Erfüllung der Funktionsfähigkeit des Kraftfahrzeughohlprofils und/oder der beabsichtigten Designgebung des Zusammenbaus aus Kraftfahrzeughohlprofil und Schutzabdeckung in den Formverlauf dieses Zusammenbaus eingebettet sein, ohne dass dabei bei Betrachtung des Zusammenbaus speziell der Formschluss ins Auge fallen würde.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeughohlprofils nach Anspruch 5 liegt die Abdeckung am Hohlprofil im Wesentlichen über dessen gesamte Erstreckung eng an. Entsprechend der bevorzugten Weiterbildung des dazugehörigen erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 9 wird der Rohling dafür gemeinsam mit dem Rohr über dessen gesamte Erstreckung in eine Endform aufgeweitet. Dies hat zur Voraussetzung, dass das Rohr beziehungsweise die Schutzabdeckung aus einem Werkstoff besteht, der leicht umformbar ist und eine ähnliche Bruchdehnung besitzt, so dass dieser auch höheren Umformgraden schadensfrei folgen kann. Durch die völlige Umschließung über nahezu die gesamte Erstreckung des Kraftfahrzeughohlprofils durch die Schutzabdeckung wird diesem ein besonders hoher Schutz verliehen, da auf Grund der hohen Presspassung zwischen der Schutzabdeckung und dem Kraftfahrzeughohlprofil keine Feuchtigkeit in den Fügespalt eindringen kann, wodurch Spaltkorrosion verhindert wird. Durch die gleichzeitige Umformung der Schutzabdeckung folgt diese insgesamt präzise dem Konturverlauf des Kraftfahrzeughohlprofils, so dass keinerlei Einschränkungen in der Funktionalität des Kraftfahrzeughohlprofils auftreten können. Gleichzeitig wird Bauraum gespart, da die Schutzabdeckung wie eine Haut das Kraftfahrzeughohlprofil umgibt.
Der Werkstoff für die Schutzabdeckung ist vorzugsweise ein unempfindlicher Kunststoff, der durch Steinschlag und dergleichen nicht zu Schaden kommt. Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, anstatt der engen Umschließung des Kraftfahrzeughohlprofils durch die Schutzabdeckung deren Anordnung so vorzusehen, dass zwischen diesem und dem Kraftfahrzeughohlprofil ein Ringspalt ausgebildet ist. Dies ist dann möglich, wenn der Reibschluss und/oder der Formschluss zwischen dem Kraftfahrzeughohlprofil und der Schutzabdeckung punktuell gestaltet sind. Auf Grund der Ausbildung eines Spaltes können zwischen der Schutzabdeckung und dem Kraftfahrzeughohlprofil Leitungen und Kabel durchgeführt werden, die somit geordnet in einem Behältnis untergebracht sind und wie das Kraftfahrzeughohlprofil auch durch die Schutzabdeckung gegenüber äußeren schädlichen Einwirkungen geschützt sind. Zudem erfordern die Leitungen und Kabel keinen zusätzlichen Bauraum, der nun für andere Bauteile und Aggregate des Kraftfahrzeugs verbessert genutzt werden kann.
Es sei hier noch einmal angemerkt, dass die umgebende Schutzabdeckung dem Kraftfahrzeughohlprofil eine zusätzliche Biege- und Torsionssteifigkeit verleiht, was beispielsweise im Crashfall besonders günstig ist.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 in einer seitlichen Ansicht ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeughohlprofil mit einer Schutzabdeckung,
2 das Kraftfahrzeughohlprofil aus 1 in einem Schnitt entlang der Linie B-B.
In den 1 und 2 ist ein Kraftfahrzeughohlprofil 1 dargestellt, das hier als Wattstrebe des Fahrwerks seine Verwendung findet und einen rohrförmigen Verlauf aufweist. Mit Ausnahme seiner Enden 3 und 4, die zur Befestigung des Kraftfahrzeughohlprofils 1 an weiteren Bauteilen ausgebildet sind, wird das Kraftfahrzeughohlprofil 1 durch eine Schutzabdeckung 2 aus Kunststoff eng eingefasst. Die rohrförmige Schutzabdeckung 2 folgt dabei mit ihrer Kontur exakt dem Konturverlauf des Kraftfahrzeughohlprofils 1. Zur Herstellung des Kraftfahrzeughohlprofils 1 mit der Schutzabdeckung 2 wird die Schutzabdeckung 2 als gradliniges Ausgangsrohr auf einen gradlinigen Hohlprofilrohling geschoben und dort exakt positioniert. Dieser Schiebeverbund wird anschließend in ein Innenhochdruckumformwerkzeug eingebracht, in welchem in das Innere 5 des Kraftfahrzeughohlprofils 1 und damit in das Innere des Ausgangsrohrs für die Schutzabdeckung 2 ein Druckfluid eingeleitet wird, welches anschließend hochgespannt wird. Unter Einfluss des auf den Schiebeverbund wirkenden Innenhochdruckes weitet sich dieser auf und legt sich an die Gravur des Innenhochdruckumformwerkzeugs konturgetreu an. Da das Kraftfahrzeughohlprofil 1 über den Aufweitvorgang hinweg an das Ausgangsrohr der Schutzabdeckung 2 angepresst wird, ist die fertig umgeformte Endform des Kraftfahrzeughohlprofils 1 mit der Schutzabdeckung 2 über die gesamte Erstreckung hinweg reibschlüssig verbunden. Da der Formverlauf des Kraftfahrzeughohlprofils 1 vom gradlinigen Verlauf des Hohlprofilrohlings abweicht und auch optional die Querschnittsform von einem kreisrunden Rohrquerschnitt abweicht, ist das Kraftfahrzeughohlprofil 1 zusätzlich über einen allseitig wirkenden Formschluss mit der Schutzabdeckung 2 ebenfalls über die gesamte Erstreckung hinweg verbunden, wodurch diese nicht mehr vom Hohlprofil 1 gelöst werden kann. Die Abweichung von der Geradlinigkeit des Ausgangsrohres beziehungsweise des Hohlprofilrohlings kann durch einen Biegevorgang des Schiebeverbundes vor der Innenhochdruckumformung erfolgen, jedoch ist die Ausbildung des gekrümmten Abschnittes 6 auch im Zuge der Schließbewegung des Innenhochdruckumformwerkzeugs denkbar, wobei der gekrümmte Abschnitt 6 grob vorgeformt wird und dann mittels des fluidischen Innenhochdruckes in die gewünschte Endform überführt wird.

Claims

Kraftfahrzeughohlprofil mit einer Schutzabdeckung, welches durch ein innenhochdruckumgeformtes Bauteil gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem gegen mechanische Oberflächenbeschädigungen resistenten und/oder korrosionsbeständigen Material bestehende Abdeckung (2) das Hohlprofil (1) ringsum umgibt, wobei die Abdeckung (2) zumindest lokal das Hohlprofil (1) kraftschlüssig einfasst.
Kraftfahrzeughohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (2) der Form des Hohlprofils (1) nachgebildet ist.
Kraftfahrzeughohlprofil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (2) am Hohlprofil (1) reibschlüssig befestigt ist.
Kraftfahrzeughohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (2) am Hohlprofil (1) formschlüssig befestigt ist.
Kraftfahrzeughohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (2) am Hohlprofil (1) im Wesentlichen über dessen gesamte Erstreckung eng anliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeughohlprofils mit einer Schutzabdeckung, wobei das Hohlprofil aus einem rohrförmigen Rohling mittels fluidischen Innenhochdrucks aufweitend umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass über den Rohling ein Rohr aus einem gegen mechanische Oberflächenbeschädigungen resistenten und/oder korrosionsbeständigen Material geschoben wird, wonach der Rohling mittels Innenhochdruck zumindest bis zur kraftschlüssigen Anlage am Rohr, das die Schutzabdeckung (2) bildet, in die Endform des Kraftfahrzeughohlprofils (1) aufgeweitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling unter Ausbildung eines Presssitzes mit dem Rohr aufgeweitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling unter Ausbildung eines lokalen Formschlusses mit dem Rohr aufgeweitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling gemeinsam mit dem Rohr über dessen gesamte Erstreckung in eine Endform aufgeweitet wird.