CN105251842A - 用于由板材制造扭转型材的方法以及扭转型材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由板材(8)制造扭转型材(1)的方法。扭转型材具有扭转刚性的管状端部区段(2)、扭转柔性的U形中部纵向区段(3)和在它们之间的过渡区段(4)。a)在板材(8)中与板材端面端部(9)隔开距离地引入纵向指向的U形凹腔(11)形成腿(14，15)。b)向凹腔(11)旁弯曲腿(14，15)，使腿相互平行并平行于凹腔(11)的中心纵平面。c)使腿(14，15)在邻近端面端部(9)的区域(10)管状变形且在中部纵向区段(3)中U形变形以适应凹腔(11)的轮廓，使腿(14，15)的纵棱边(35，36)相对置。d)引入间隔件(50；51，52)，使得腿(14，15)和凹腔(11)的边界壁(54，55)保持距离。e)接合腿的纵棱边。

Description

用于由板材制造扭转型材的方法以及扭转型材

技术领域

本发明涉及如权利要求1前序部分所述的一种由板材制造扭转型材的方法以及如权利要求8前序部分所述的扭转型材。

背景技术

由归于申请人的DE102009031981A1已知一种这类方法和这类扭转型材。为了制造这种扭转型材，在那里提到的方法中，板材在离它的端面端部一定距离处设有指向纵向的U形凹腔。接着将以这种方式变形的板材的在该凹腔旁边产生的腿基本相互平行并且平行于凹腔的中心纵轴线地弯曲。弯曲后的腿在它们的纵棱边接触的情况下在邻近板材端面端部的区域管型变形并且在纵向区段中用凹腔在适应凹腔轮廓的情况下O型变形。最后将该变形后的腿的纵棱边相互焊接，从而制成此时完成的扭转型材用于进一步使用。

但在按照由DE102009031981A1公开的方法制造的扭转型材中，板材的弯曲的腿直接贴靠在加工到板材中的凹腔的边界壁上，使得它们直接相互接触。虽然以这种方式制造的扭转型材尤其对于在汽车领域中的应用具有足够的抗扭强度，该抗扭强度尤其在汽车领域中的与安全性相关的区域中对于这种扭转型材是必要的。但是这种扭转型材包含不好的特性：在扭转负荷下有时会产生不希望的噪音，因为板材的弯曲的腿以及加工到板材中的凹腔的边界壁在可承受扭转负荷的中间纵向区段中相互摩擦。该噪音在此能处于对人的听觉不舒服的甚至可能造成疼痛的频率区域，使得这种扭转型材不适用于机动车的舒适运行。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种用于由板材制造扭转型材的方法以及一种扭转型材，其中，不希望的噪音不出现。

该任务在方法方面通过具有权利要求1所有特征的方法解决。在扭转型材方面，该任务通过具有权利要求8所有特征的扭转型材解决。本发明的有利构型在从属权利要求中。

根据本发明提出一种由板材制造扭转型材的方法，该扭转型材具有扭转刚性的管状的端部区段、扭转柔性的U形的中部纵向区段和在该中部纵向区段以及所述端部区段之间从U形横截面变为管状横截面的过渡区段，该方法具有如下方法步骤：

a)在该板材中与其端面端部隔开距离地在形成腿的情况下引入指向纵向的U形凹腔，所述腿从由该凹腔立起，

b)将变形后的板材的腿向该凹腔旁边弯曲，使得所述腿基本相互平行并且平行于该凹腔的中心纵平面地布置，

c)使弯曲后的腿在邻近板材的端面端部的区域中管状变形并且弯曲后的腿在具有所述凹腔的纵向区段中U形变形以适应该凹腔的轮廓，其中，弯曲后的腿的纵棱边在其整个纵向延伸上对置地布置。

根据本发明的方法的特征在于以下进一步的方法步骤：

d)将至少一间隔件引入到变形后的板材中，使得弯曲的腿和凹腔的向中部纵向区段的纵边缘的方向延伸的边界壁至少区域地保持距离，和

e)将变形后的腿的纵棱边接合。

在此，在时间上不必按在此示出的顺序实施各个方法步骤，特别地，方法步骤d)也能在方法步骤a)，b)或c)之一之前实施。

该板材在此能具有所有可能的轮廓。但有利的是，该板材呈矩形轮廓，使得当在该板材中在与板材的端面端部隔开距离地引入指向纵向的U形凹腔后弯曲该变形的板材的腿时，所述腿在其整个纵向延伸上具有大致相同的宽度。在此，以如下方式弯曲所述弯曲的腿：使得弯曲的腿基本相互平行并且平行于凹腔的中心纵平面地布置。通过弯曲的腿在邻近该板材的端面端部的区域中管状变形并且弯曲的腿在具有凹腔的纵向区段中U形变形以适应该凹腔的轮廓，弯曲的腿的纵棱边在其整个纵向延伸上相对置地布置。管状变形在此不应限于圆形、椭圆形或者类似几何形状。而是对此应理解为所有变形，使得这样产生的型材的端部区段能成形在其他构件上，其中，这些其他构件自然相应地构造为扭转刚性的。

本发明的特征如下：通过在变形后的板材中引入至少一间隔件，弯曲的腿和凹腔的向中部纵向区段的纵边缘的方向延伸的边界壁至少局部地保持距离，其中，在变形的腿的纵棱边接合后，弯曲的腿和凹腔的边界壁在中部纵向区段中是隔开距离的，该中部纵向区段在扭转型材中可承受扭转负荷。由此根据本发明达到，弯曲的腿和边界壁在扭转负荷下不再整面地相互摩擦或者说滑动，从而有效降低了噪音的产生，特别是在对于人耳不舒服或甚至造成疼痛的频率范围内。但特别有利的是，弯曲的腿和凹腔的向中部纵向区段的纵边缘方向延伸的边界壁在凹腔的整个纵向延伸上保持距离。由此达到，弯曲的腿和边界壁在扭转负荷下根本不再彼此摩擦或者说滑动，从而有效避免了噪音的产生，特别是在对于人耳不舒服甚至造成疼痛的频率范围中。

因为纵棱边的接合基于通常由金属、尤其由钢或铝组成的板材而通过焊接方法进行并且由此发生高的能量输入，在根据本发明的方法的第一构型中设置，从凹腔的底部向中部纵向区段的纵边缘的方向成型出突出的凸起。由此可靠地避免，不会通过在接合或者说焊接时引入的能量输入将该凹腔的底部与弯曲的腿也焊接。由此在弯曲的腿和凹腔底部区域中的凸起之间构成空腔，通过该空腔避免出现腿与凹腔底部的焊接。

按照根据本发明的方法的特别有利的第一构型，在弯曲的腿的纵棱边之间引入至少一个间隔件。由此达到，能扩展使用由已经公开的DE102009031981A1所知的整个制造方法，其中，仅最后的接合在引入所述间隔件后才能进行。这样，虽然弯曲的腿在引入该间隔件之前还贴靠在凹腔的边界壁上，但通过将间隔件引入到弯曲的腿的纵棱边之间达到；弯曲的腿发生涨开，使得此时在弯曲的腿和凹腔的边界壁之间形成所需要的距离。此时在弯曲的腿和边界壁之间出现的缝隙足以避免在扭转型材的中部纵向区段在扭转负荷时的噪音形成。

将这样引入到变形的腿的纵棱边之间的缝隙中的间隔件与变形的腿在该变形的腿的纵棱边区域中接合，特别是焊接，从而产生完成的扭转型材。

按照另一根据本发明的方法，以如下方式进行所述至少一个间隔件的引入：在弯曲的腿U形变形后，该间隔件处于在弯曲的腿和凹腔的向所述中部纵向区段的纵边缘的方向延伸的边界壁之间。在此，有利的地用两个间隔件，使得在凹腔的两侧在弯曲的腿和边界壁之间各有一个间隔件。通过引入这种间隔件也避免了弯曲的腿和凹腔的边界壁在扭转型材的中部纵向区段上的完全接触，从而由此也避免了在扭转情况下由于腿在边界壁上的相互摩擦而产生的噪音形成。

为了不出现噪音形成，有利的使用固体润滑剂作为间隔件，例如使用石墨、石墨烯、硫化钼、聚四氟乙烯或类似固体润滑剂。这些材料的摩擦特性或者说滑动特性使得这些元件能够几乎无噪音地、对于人的听力不可感知地在凹腔的边界壁上或者在弯曲的腿上滑动。在此，间隔件可以在板材变形之前就已经布置在板材的相应位置上。但也可想到，该间隔件在不同制造步骤之一期间定位在已经变形的板材的相应位置上。此外在此也能设置，该间隔件以弯曲的腿或者凹腔的边界壁的成型部的形式制成并且在朝向边界壁或者弯曲的腿延伸的面的区域中设置有相应的固体润滑剂。当然也可能的是，在此不使用固体润滑剂，而是使用粘性润滑剂。在一定情况下，固体润滑剂以及粘性润滑剂可以在扭转型材制成后再例如以化学方式或者通过溶解而在受扭转负荷期间从扭转型材溶出，其中，所述腿相对于凹腔的边界壁的间距仍然保持。

在按照这种方法制造的扭转型材中，如从现有技术已知的那样，将变形的腿的纵棱边相互接合，特别是焊接。

该由板材制造的根据发明的扭转型材具有扭转刚性的管状的端部区段、扭转柔性的形成凹腔的U形中部纵向区段和在该中部纵向区段以及该端部区段之间从U形横截面变为管状横截面的过渡区段，其中，该中部纵向区段以如下方式构造：使得弯曲的腿和凹腔的向中部纵向区段的纵向边缘的方向延伸的边界壁相邻地布置。根据本发明的扭转型材的特征是，设置有至少一个间隔件，通过该间隔件使弯曲的腿在中部纵向区段中围绕凹腔的边界壁保持距离。

通过根据本发明的扭转型材的构型达到，在凹腔的边界壁和扭转型材的弯曲的腿之间形成缝隙，使得在扭转情况下它们之间不能有直接接触，从而有效避免噪音形成。

按照根据本发明的扭转型材的第一有利构型，所述至少一个间隔件布置在变形的腿的纵棱边之间。由此达到，这种间隔件能够简单地插入到变形的腿的纵棱边之间的缝隙中，由此变形的腿再略微涨开，从而在腿和凹腔的边界壁之间构成该缝隙。在此，通过间隔件的变化实现在腿和边界壁之间具有不同距离的扭转型材，但其中，能够使用相同的制造模具。这是特别有利的，因为由此不必保有大量制造模具来制造具有不同扭转特性的不同扭转型材。在此，通过间隔件的相应使用能调整扭转型材的扭转特性。

间隔件在此与变形的腿的纵棱边接合，特别是焊接。

按照本发明的另一构型，被证实为有利的是，在弯曲的腿和凹腔的向中部纵向区段的纵边缘的方向延伸的边界壁之间布置有至少一个间隔件。由此也使弯曲的腿和凹腔的边界壁保持距离，从而在此也在这些元件之间构成缝隙，使得在扭转负荷下在中部纵向区段在腿和凹腔的边界壁之间不出现接触。在这种实施方式中，变形的腿的纵棱边再相互接合，特别是相互焊接。

为了不由于间隔件和凹腔的边界壁或者与弯曲的腿之间可能的摩擦而产生噪音形成，被证实为特别有利的是，至少一个间隔件由固体润滑剂特别由石墨、石墨烯、硫化钼、聚四氟乙烯或类似物组成。即，这类固体润滑剂具有这种特别性能：它们特别好地在其他材料上、特别是相对光滑的材料上无噪音形成地滑动。

有利的是，弯曲的腿和凹腔的边界壁之间的间隔在整个中部纵向区段上是均匀的。即，这种扭转型材能在方法技术上特别有利地制造。此外还可能的是，根据本发明的扭转型材以如下方式构型：弯曲的腿和凹腔的边界壁之间的间隔在中部纵向区段上是变化的。

如已经在根据本发明的方法中示出的，被证实为有利的是，凹腔在接合部位的区域中具有突出的凸起，该凸起构成空腔的情况下从底部在向中部纵向区段的纵边缘的方向延伸。由此能有效地避免：当在焊接期间向材料中进行高的能量输入时，凹腔的边界壁和弯曲的腿以意外的方式相互接合或者焊接。

有利的是，根据本发明的扭转型材按照前述根据本发明的方法制造。

附图说明

本发明的其它目的、优点、特征和应用可能性由下面参考附图对实施例的说明中得知。在此，所有文字说明的和/或图示的特征单独地或以任意有意义的组合地构成本发明的主题，也不依赖于它们在权利要求中概括或权利要求的引用关系。

附图示出：

图1根据本发明的扭转型材的实施例的立体图；

图2到5在制造根据本发明的扭转型材的实施例时的不同方法步骤的立体图；

图6图5的扭转型材的垂直于扭转型材的凹腔的中心纵平面的横截面图；

图7根据图6的扭转型材在引入间隔件后；

图8根据图7的扭转型材在间隔件接合后；

图9根据本发明的扭转型材的另一实施例在最后接合前；

图10根据图9的扭转型材在最后接合后。

具体实施方式

在图1中以立体图示出了根据本发明的扭转型材1的实施例。扭转型材1在此具有扭转刚性的、基本圆形的、管状的端部区段2，扭转软化柔性的、U形的中部纵向区段3，和在中部纵向区段3以及端部区段2之间从U形横截面变为管状横截面的过渡区段4。扭转型材1在此在中部纵向区段中设有凹腔11，从而通过凹腔11中部纵向区段3构造成U形。该凹腔的底部47在此相对纵边缘7布置，所述纵边缘构造为耳形，其中，扭转型材1由此在中部纵向区段3中构造成双层的或者说双壁的。

扭转型材1由矩形金属板材8制造，在图2中示出了该板材的一半。另一半是镜像对称的，从而接着后面在图3到5中仅说明和描述该一半。

为了完成扭转型材，首先将板材8的邻近端面端部9的区域10进行S形变形。为此要使用的工模具不详细示出。

接着，给以这种方式变形的板材8在S形的区域10之间设置U形的凹腔11。为了制造该凹腔11，将该板材8放置在在此未示出的上模具和同样未示出的下模具之间。上模具用凸起确定凹腔的内轮廓，而下模具以沟槽用作支座并确定外轮廓。

在板材8中以如下方式在中部引入凹腔11：使得邻近凹腔11形成大致相同宽度的腿14和15。在图3中示出以这种方式变形的板材8。在后续加工步骤中，借助另一在此未示出的上模具和一同样未示出的下模具，将板材8的大致相同的腿14和15向凹腔11旁边基本相互平行地并且平行于凹腔11的中心纵平面地弯曲。在图4中示出相应改形的板材8。

根据图4变形的板材8接着在使用其他工具的情况下改型，使得腿14和15在它们的纵棱边35和36接触的情况下在改形后的板材8的端部中管状地变形而在具有凹腔的中部纵向区段3中U形地变形。在图5中示出以这种方式变形的板材8。

图6示出根据图5变形的板材的在中部纵向区段3的区域中的横截面图。在此可非常清楚地看出，腿14和15在此贴靠在凹腔11的边界壁54和55上并且接触所述边界壁。腿14和15的纵棱边35和36在此在构成缝隙42的情况下对置。在该缝隙对面，凹腔11在它的底部47中设有凸起48，使得在腿14和15和边界壁54和55之间在缝隙42的区域中构成空腔49。

现在为了避免腿14和15与边界壁54和55的接触，在缝隙42中插入间隔件50。在此，腿14和15再次稍微扩张，使得他们不再与凹腔11的边界壁54和55接触。在此，在图7中示出以这种方式变形的板材8的构型，其中可清楚地看出，在腿14和边界壁54之间以及在腿15和边界壁55之间构成缝隙。现在为了固定以这种方式变形的板材8，将间隔件50与腿14和15在构成接合部位61和62的情况下材料锁合地连接，这些接合部位在焊接时构造为焊缝。在接合后，根据本发明的扭转型材1完成了。在此，扭转型材1在它的可能受扭转负荷的中部纵向区段3中不具有腿14和15与对应的边界壁54和55的接触，从而避免在扭转型材受扭转负荷时由于相互摩擦的腿14和15以及边界壁54和55而引起的噪音形成。

在图9和10中示出根据本发明的扭转型材1的另一实施例。在此可清楚地看出，在该实施例中，在腿14和15的纵棱边35和36之间的缝隙42中不放置间隔件。而是在此在腿14和边界壁54之间以及腿15和边界壁55之间分别放入一单独的间隔件51和52。

通过间隔件51，腿14与边界壁54间隔开，而通过间隔件52，腿15与边界壁55间隔开。为了在此在扭转型材1受扭转负荷时不出现噪音形成，被证实有利的是，间隔件51和52由固体润滑剂例如石墨、石墨烯、硫化钼或聚四氟乙烯构成。这些材料尤其具有好的滑动特性，使得在扭转情况下当间隔件51和52相对于腿14和15或者边界壁54和55运动时不出现噪音形成或者不出现人的听力可感受到的噪音形成。

为了在本实施例中也产生闭合的型材，将以这种方式变形的板材8的腿14和15的纵棱边35和36相互接合，特别是相互焊接。这种接合部位62在图10中示出并且在金属板材的情况下优选实施为焊缝。

在制造根据发明的扭转型材1时，间隔件51和52可以在不同的方法步骤期间放置。一方面可以是，矩形的板材8就已经设置有相应的间隔件51和52。但也可行的是，在根据本发明的方法的其他制造步骤期间相应地放置间隔件。

参考标号列表

1扭转型材

2端部区段

3中部纵向区段

4过渡区段

7纵边缘

8板材

9端面端部

10区域

11凹腔

14腿

15腿

35纵棱边

36纵棱边

42缝隙

47底部

48凸起

49空腔

50间隔件

51间隔件

52间隔件

54边界壁

55边界壁

60接合部位

61接合部位

62接合部位

Claims (16)

1.用于由板材(8)制造扭转型材(1)的方法，所述扭转型材具有扭转刚性的管状的端部区段(2)、扭转柔性的U形的中部纵向区段(3)和在所述中部纵向区段(3)以及所述端部区段(2)之间从U形横截面变为管状横截面的过渡区段(4)，该方法具有如下方法步骤：

a)向所述板材(8)中与所述板材的端面端部(9)隔开距离地在形成腿(14，15)的情况下引入纵向指向的U形的凹腔(11)，所述腿从所述凹腔(11)立起，

b)向所述凹腔(11)旁边弯曲所述变形的板材(8)的所述腿(14，15)，使得所述腿基本相互平行并且平行于所述凹腔(11)的中心纵平面地布置，

c)在邻近所述板材(8)的所述端面端部(9)的区域(10)中使弯曲的所述腿(14，15)管状地变形并且在具有所述凹腔(11)的所述纵向区段(3)中使弯曲的所述腿(14，15)U形变形以适应所述凹腔(11)的轮廓，其中，弯曲的所述腿(14，15)的纵棱边(35，36)在所述腿的整个纵向延伸上相对置地布置，

d)向所述变形的板材(8)中引入至少一个间隔件(50；51，52)，使得弯曲的所述腿(14，15)和所述凹腔(11)的向所述中部纵向区段(3)的纵边缘(7)的方向延伸的边界壁(54，55)至少局部地保持距离，

e)接合变形的所述腿(14，15)的所述纵棱边(35，36)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，从所述凹腔(11)的底部(47)向所述中部纵向区段(3)的所述纵边缘(7)的方向成型出突出的凸起(48)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，向弯曲的所述腿(14，15)的所述纵棱边(35，36)之间引入所述至少一个间隔件(50)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征是，变形的所述腿(14，15)的所述纵棱边(35，36)的接合这样进行：使得所述纵棱边(35，36)与所述至少一个间隔件(50)接合。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述至少一个间隔件(51，52)的引入这样进行：使得在弯曲的所述腿(14，15)U形变形后所述间隔件处于弯曲的所述腿(14，15)和所述凹腔(11)的向所述中部纵向区段(3)的所述纵边缘(7)的方向延伸的边界壁(54，55)之间。

6.如权利要求5所述的方法，其特征是，变形的所述腿(14，15)的所述纵棱边(35，36)的接合这样进行：使得所述纵棱边(35，36)被相互接合。

7.如前述权利要求之一所述的方法，其特征是，所述接合借助焊接过程实现。

8.由板材(8)制成的扭转型材，具有扭转刚性的管状端部区段(2)、扭转柔性的U形的形成凹腔(11)的中部纵向区段(3)和在所述中部纵向区段(3)以及所述端部区段(2)之间由U形横截面变为管状横截面的过渡区段(4)，其中，所述中部纵向区段(3)这样构造：使得弯曲的腿(14，15)和所述凹腔(11)的向所述中部纵向区段(3)的纵边缘(7)的方向延伸的边界壁(54，55)相邻地布置，其特征是，设置有至少一个间隔件(50；51，52)，通过所述间隔件，弯曲的腿(14，15)和所述凹腔(11)的所述边界壁(54，55)在所述中部纵向区段(3)中保持距离。

9.如权利要求8所述的扭转型材，其特征是，在变形的所述腿(14，15)的纵棱边(35，36)之间布置有至少一个间隔件(50)。

10.如权利要求9所述的扭转型材，其特征是，所述至少一个间隔件(50)与变形的所述腿(14，15)的所述纵棱边(35，36)接合，特别是焊接。

11.如权利要求8所述的扭转型材，其特征是，在弯曲的所述腿(14，15)和所述凹腔(11)的向所述中部纵向区段(3)的所述纵边缘(7)的方向延伸的边界壁(54，55)之间布置有至少一个间隔件(51，52)。

12.如权利要求11所述的扭转型材，其特征是，变形的所述腿(14，15)的所述纵棱边(35，36)相互接合，特别是焊接。

13.如权利要求11或12所述的扭转型材，其特征是，所述至少一个间隔件(51，52)由固体润滑剂，特别由石墨、石墨烯、硫化钼、聚四氟乙烯或类似物组成。

14.如权利要求8或12所述的扭转型材，其特征是，弯曲的所述腿(14，15)和所述凹腔(11)的所述边界壁(54，55)之间的间隔在所述中间纵向段(3)上是均匀的。

15.如权利要求8至14之一所述的扭转型材，其特征是，在接合部位(60，61；62)的区域中所述凹腔(11)具有突出的凸起(48)，所述凸起在构成空腔(49)的情况下从底部(47)向所述中部纵向区段(3)的所述纵边缘(7)的方向延伸。

16.如权利要求8至15之一所述的扭转型材，用如权利要求1至7之一所述的方法制造。