DE4231213C2

DE4231213C2 - Method for producing a carrier-like shaped body

Info

Publication number: DE4231213C2
Application number: DE19924231213
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Hansen; Christian Sander; Wolfgang Dipl Ing Streubel
Original assignee: Benteler Deutschland GmbH
Current assignee: Benteler Deutschland GmbH
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2012-09-19
Also published as: WO1994006581A2; EP0621812A1; WO1994006581A3; DE4231213A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines trägerartigen Formkörpers mit in seiner Längserstreckung unterschiedliche Wanddicken aufweisenden Längenbereichen.The invention relates to a method for producing a carrier-like shaped body with in its longitudinal extent length ranges having different wall thicknesses.

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.In the case of carrier-like shaped bodies, as described, for example, in the automotive industry as chassis parts in the form of Subframes occur in the front axle area pointed out that superfluous weight exists because in areas where a molded body has less stress is subject to and thus smaller voltage peaks occur, nonetheless, as pre-selected by the source material given thickness is present.

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.With such subframes there are areas that have local voltage peaks, which can be reduced by increasing the sheet thickness nen. So far this means that the entire subframe which is thicker and therefore heavier, although certain areas of the subframe cover a large area have significantly lower voltages, the law of thought then only, and seen locally, reduced Need wall thicknesses.

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).In view of the fact that just the Automotive industry permanently reducing weight reaches that in the chassis parts mentioned here have tried to go into the 100g range Efforts to realize that the chassis parts either from already deformed individual sheet metal parts different thickness welded together or under sheet metal parts of different thickness are first welded together and then overall to a support-like molded body are formed (see 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.The main disadvantage is in both cases in the fact that welding work has to be carried out. This is especially true for mass production To manufacture and provide appropriate devices. Except for the additional ones it causes Costs are always a weak point in weld seams 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.As a further disadvantage of the last-mentioned procedure It should be noted that when joining Sheet metal parts of different thickness inevitably from rupter step-like transition is present. This one off rupte thickness transition occurs in high voltage peaks noticeable which is the resilience of each Restrict the shaped body. It should also be noted that in the areas next to the weld seams inevitably feeling changes occur. Even with a flawless one manufactured weld seam then exists through such Structural change the risk that ne in these areas cracks appear at the weld seam at higher loads Such cracks immediately break the Molded body. This fact must in particular under the aspect that molded bodies of the here in The type in question, i.e. chassis parts of power vehicles, permanently in use during operation loads of various types and heights are exposed are.

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.DE 33 43 709 A1 discloses a method for molding of frame parts with U, Z or box-shaped cross cut. The aim of the process is to make these cross sections in terms of the webs thinner than that of the right webs to form angled protruding legs. Such Cross-sectional design should then run over the entire length the frame parts remain the same.

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.To achieve this goal, according to an exec The first step is an endless primary material in the longitudinal direction direction are rolled so that it is transverse to the rolling direction a cross section with different wall thicknesses holds. These different wall thicknesses are said to be there by reveal that the roller differed in diameter Lich has large sections in the longitudinal direction of the Endless primary material to parallel depressions form.

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.Then this should unite over its entire length rolled cross-section always constant Endless primary material can be cut lengthwise to several To produce metal strips in which the thickness in the Near the median longitudinal plane is smaller than near the Sides is. Ultimately, these metal bands are so Longitudinal bends that U or Z-shaped cross sections arise.

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.In the case of a box-shaped frame part, two in Distance parallel to each other, in thickness tapered sections on a continuous stock Rolls are generated. Then it is ge rolled endless stock around longitudinal axes into a box profile bent and then the previously free longitudinal edges of the formed metal sheet welds.

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.The generated in this way, in cross section on their entire length of constant U, Z or box profiles can then according to the respective requirements lengthened to frame parts for motor vehicles will.

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.The well-known teaching therefore goes out, such rolled and slit continuous stock on the desired length of divisible support-like frame parts create the wall which is different in cross section thick in the webs and legs, but in the longitudinal direction tion consistently constant cross-sections.

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.It is also in the case of the box-shaped frame part required to perform welding work with what, abge see the additional cost, again a pre-pro There is a grammatical weak point on a frame part is.

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.The prior art of US 19 98 970 and DE-PS 59 052 only disclose in cross section Constant deformation over the length in the endless Continuous process, while from DE 22 45 650 B2 only the production of a stepped plate emerges.

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.The invention is based on the prior art Task based on a procedure for creating a slow to create gerger shaped body, which in its Longitudinal extension no constant cross-section, but has deliberately varying cross sections, by ever different areas according to the application To be able to convey wall thicknesses that relate to the respective against loads and thus locally soaring voltage peaks are matched to these Areas exposed in practical use.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen des Pa tentanspruchs.The solution to this problem consists in the characteristics of Pa entitlement.

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.The method according to the invention now leads to sheep fung of a shaped body that is not made of a The length of the extruded profile remains the same in cross section was done. Rather, it is one of the Contour finally determined shaped body from a flat Sheet metal part. This molded body has a length range or in several length ranges a wall thickness that the Thickness of the flat sheet metal part corresponds. In other length ranges the wall thickness is partially reduced by rolling to save material where there is no tension sharp can occur.

Der Blechteil kann eine einzelne vorgefertigte Platine oder auch Bestandteil eines Blechcoils sein.The sheet metal part can be a single prefabricated board or also be part of a sheet metal coil.

Es wird so vorgegangen, daß die maximal erforderliche Wand dicke der Dicke des Ausgangsmaterials entspricht. The procedure is such that the maximum required wall thickness corresponds to the thickness of the starting material.

Das partielle Walzen kann sowohl an den Enden eines Formkörpers als auch in anderen Längenbereichen des Formkörpers vor genommen werden.The partial rolling can take place at both ends of a shaped body as well as in other length ranges of the molded body be taken.

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 vorhandenIn this context, the invention allows the ever some circuit board or one of a sheet coil wrapped sheet metal part according to the desired configuration ration by rolling in thickness. Here can the different length ranges of each Sheet metal part always over the entire width rolled and thus reduced in thickness. The Rolling directions in this case are always such that the Ma material from the rollers across the entire width of each stretched out lengthwise range. Are on the side no material accumulations available

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu tert. Es zeigen:The invention is based on a in the drawing Solutions illustrated embodiment explained in more detail tert. Show it:

Fig. 1 einen Formkörper in der Perspektive; Fig. 1 a mold body in perspective;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Formkörpers der Fig. 1, teilweise im vertikalen Längsschnitt; Fig. 2 is a side view of the molded body of Figure 1, partially in vertical longitudinal section.

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Formkörper der Fig. 1; Fig. 3 is a plan view of the molded body of Fig. 1;

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt IV gemäß Fig. 2 und Fig. 4 in an enlarged view the section IV of FIG. 2 and

Fig. 5 im Schema einen Walzvorgang. Fig. 5 in the scheme a rolling process.

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.In Figs. 1 to 4, a shaped body 1 is shown as a carrier. The molded body 1 was first rolled from a flat sheet metal part 2 (see also FIG. 5) and then formed by pressing.

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.The molded body 1 has a greater wall thickness in its central length region 1 a than in its two end-side length regions 1 b. This fact is particularly clearly expressed in FIG. 4.

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.To produce the molded body 1 , a flat sheet metal part 2 in the form of a circuit board with a uniform thickness corresponding to the greatest wall thickness of the molded body 1 to be manufactured is first introduced into a roller mill 3 ( FIG. 5). When passing through the roller mill 3 is Chen by changing the roller spacing in the desired Längenberei - in the embodiment, the ends Längenbe rich 1 b - the sheet metal part 2 reduced in thickness. Subsequently, the sheet metal part 2 , which is now in the lengths 1 a and 1 b and has different thicknesses, is formed by pressing to form the molded body 1 .

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.The reduction in thickness can not only be done on one flat sheet metal part in the form of a prefabricated board he but also on a sheet metal part made by one Sheet coil was unwound. After reducing the The sheet becomes thick in the desired length ranges partly separated from the sheet coil.

Claims

Method for producing a carrier-like shaped body ( 1 ) with longitudinal regions ( 1 a, 1 b) having different wall thicknesses in its longitudinal extent,
in which a flat sheet metal part ( 2 ) with a uniform thickness corresponding to the greatest wall thickness of the molded body ( 1 ) to be manufactured is first introduced into a roller mill ( 3 )
and then, when passing through the roller mill ( 3 ), by changing the roller spacing in the desired length ranges ( 1 b), the thickness is reduced,
whereupon the sheet metal part ( 2 ), which has different thicknesses in the length ranges ( 1 a, 1 b), is formed by pressing or deep-drawing to give the shaped body ( 1 ).