DE60125768T2

DE60125768T2 - Gewalzter und gestanzter türträger

Info

Publication number: DE60125768T2
Application number: DE60125768T
Authority: DE
Inventors: B. Rainer Brighton NEES
Original assignee: Shape Corp
Current assignee: Shape Corp
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP4072050B2; JP2004507396A; ES2278771T3; US20020069609A1; EP1299257B1; EP1299257A1; AU2001282882A1; MXPA02005790A; CA2394550A1; DE60125768D1; WO2002004240A1; CA2394550C; US6622450B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Priorität
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen Anmeldung Nr. 60/217,791, welche an 12. Juli 2000 angemeldet wurde und den Titel „Gewalzter/gestanzter Türbalken" trägt.
II. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahzeug-Türbalken und insbesondere solche-Türbalken mit Verstärkungseinsätzen.
III. Beschreibung des Standes der Technik
Fahrzeugtürbalken sind in der Automobilindustrie weit verbreitet, um die Aufprallfestigkeit von Fahrzeugtüren zu erhöhen und dadurch die Automobilsicherheit zu erhöhen. Ein Türbalken ist üblicherweise aus gewalztem Stahl und weist einen hutförmigen Balkenbereich und ein Paar Flügel an beiden Enden des Balkenabschnittes auf. Ein Türbalken wird üblicherweise innerhalb einer Fahrzeugtür durch Anschweißen der Flügel an den Türrahmen befestigt.
Wenn die Ausbildung von Türbalken – sowie praktisch aller Automobilkomponenten – erwogen wird, suchen die Konstrukteure ein Gleichgewicht zwischen Funktion, Gewicht und Kosten. Als Teil dieses Gleichgewichtes ist bekannt, dass das Gewicht eines Türbalkens durch Herstellung des Türbalkens aus relativ teurem Material gesenkt werden kann. Allerdings erhöht dies unerwünschter Weise die Kosten des Türbalkens. Es ist auch bekannt, dass die Stärke eines Türbalkens durch Herstellung aus einem relativ dicken Material erhöht werden kann. Allerdings erhöht dies unerwünschter Weise das Gewicht des Türbalkens.
Bei jeglichem Versuch das Gesamtgewicht zu reduzieren schließen einige Konstrukteure eine Verstärkungskomponente auf den hutförmigen Balken ein. Beispiele dieser Versuche sind in den US Patenten 5,692,797, erteilt 2. Dezember 1997, Dancasiu; 4,796,946, erteilt 10. Jänner 1989, Wilson et al; und 4,684,166, erteilt 4. August 1987, Kanodia, geoffenbart. Bei all diesen Ausbildungen ist eine relativ flache Verstärkung auf ein Segment des hutförmigen Türbalkens gebördelt.
Ein Türbalken, der die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 aufweist, ist in US-A-5 785 376 gezeigt.
Allerdings fuhren die Konstrukteure fort, zusätzliche Verbesserungen am Funktion/Gewicht/Kosten-Gleichgewicht zu suchen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorzitierten Probleme werden bei der vorliegenden Erfindung gelöst, bei welcher ein Türbalken einen relativ hochfesten, hutförmigen Einsatz aufweist, der in einen Körper niedriger Festigkeit eingebördelt ist. Die Einheit bietet die gewünscht Funktion bei relativ geringem Gewicht und relativ niedrigen Kosten. Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Einsatz aus Martensit hergestellt; und der Balken ist aus Flussstahl hergestellt ist.
Die vorliegende Erfindung hat eine Vielfalt von Vorteilen gegenüber früherer Techniken. Erstens ist der Großteil des Türbalkens aus relativ billigem Material gefertigt. Zweitens erbringt der Einsatz die notwendige Aufprallfestigkeit nur wo sie benötigt wird, dadurch werden das Gesamtgewicht und die Kosten des Türbalkens gesenkt. Drittens wird der Türbalken in einer Vielzahl von Längen hergestellt, indem nur die Länge des Basisteils und nicht notwendigerweise des Einsatzes geändert wird.
Diese und andere Ziele Vorteile und Merkmale der Erfindung werden besser verstanden und erkannt werden durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen und Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugtüre einschließlich des Türbalkens der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Seitenaufrissansicht des Türbalkens vor dem Bördeln des Körpers um den Einsatz;
3 ist eine Schnittansicht nach Linie 3-3 der 2;
4 2 ist eine Seitenaufrissansicht des komplett fertigen Türbalkens, u.zw. ist der Körper um den Einsatz gebördelt gezeigt;
5 ist ein Querschnitt des Türbalkens nach Linie 5-5 der 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Als Offenlegung und nicht als Einschränkung ist ein in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung konstruierter Türbalken in den 1–5 dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet.
I. Konstruktion des Türbalkens
Der Türbalken 10 enthält allgemein einen Basisteil oder Körper 20 und ein Verstärkungsglied oder Einsatz 40. Der Basisteil 20 ist mit der Tür 100 verbunden. Das Verstärkungsglied 40, das in den Basisteil 20 gebördelt ist, erhöht die Aufprallfestigkeit des Türbalkens 10. Das Verstärkungsglied 40 ist aus einem Material gefertigt, das einen höheren Elastizitätsmodul und höhere Zugfestigkeit aufweist als der Basisteil 20. Das Verstärkungsglied hat einen Querschnitt, der für die Erhöhung der Aufprallfestigkeit geformt ist.
Der Basisteil 20 ist ein einstückiger integraler Teil, der einen zentralen Abschnitt 22 und Endbeschläge 24 an den gegenüberliegenden Enden desselben aufweist. Der Aufprallbalken 10 ist im Allgemeinen horizontal in der Tür 100 (1) ausgerichtet. Die Endbeschläge 24 sind an dem Rahmen der Tür 100 durch jedes passende Mittel befestigt, vorzugsweise durch Anschweißen daran.
Die Ausbildung und Form der Endbeschläge 24 sind im Stand der Technik gut bekannt und werden von Anwendung zu Anwendung in Abhängigkeit von der Türe 100 variieren. Anbringungsmechanismen zusätzlich zu den Beschlägen 24 können enthalten sein. Die Endbeschläge 24 sind einstückig mit dem Basisteil 20. Nicht erfindungsgemäß können die Endbeschläge 24 getrennt vom zentralen Abschnitt 22 hergestellt und mit dem zentralen Abschnitt 22 durch jedes passende Mittel verbunden sein, bevorzugt durch Schweißen.
Der zentrale Abschnitt 22 enthält gegenüberliegende Enden 50 und seitliche Kanten 26, welche im fertigen Balken um den Einsatz 40 gebördelt sind. Der zentrale Abschnitt 22 weist weiters einen länglichen eingedrückten Abschnitt 30 auf um die strukturelle Festigkeit und Stärke zu erhöhen und um eine Positionierungsfunktion zu bieten, wenn der Einsatz 40 auf dem Körper 20 während der Herstellung platziert ist. Wenn gebördelt (siehe 4–5), sind die seitlichen Kanten 26 auf sich selbst gefaltet um einen Kanal 28 zu begrenzen. Der eingedrückte Bereich 30 ist von den seitlichen Kanten 26 beabstandet und erstreckt sich entlang des Balkens 10. Der eingedrückte Bereich 30 ist in 5 als eine hutförmige Gestaltung aufweisend gezeigt. Alternative Querschnitte werden für Fachleute erkennbar sein. Der eingedrückte Bereich 30 definiert eine Vertiefung 34.
Der Basisteil 20 ist aus relativ billigem Material hergestellt, das genügend Festigkeit besitzt, um während eines Aufpralls an der Türe befestigt zu verbleiben und das Verstärkungsglied zu tragen. In einer bevorzugten Ausführung ist der Basisteil 20 aus einem billigen Flussstahl hergestellt. Der Basisteil 20 kann aus anderem Material hergestellt werden.
Wie in den 1, 3 und 5 gezeigt, weist der Verstärkungsteil über seine Länge eine hutförmigen Querschnitt auf und besitzt Füße 42, einen Brückenteil 44 und verbindende Seitenwände 46. Die Seitenwände 46 erstrecken sich von jeder Seite des Brückenteils 44 weg. Die Füße 42 erstrecken sich von den Seitenwänden 46 nach außen und sind im Allgemeinen coplanar zueinander. „Hutförmig" bedeutet jeglichen Querschnitt, bei welchem sich ein wesentlich verstärkender Körperbereich von einem Paar von gegenüberliegenden Füssen weg erstreckt. Der Abstand zwischen den Seitenwänden 46 ist im wesentlich gleich der Breite des eingedrückten Bereiches 30 um das Platzieren des Einsatzes 40 in Bezug auf den Körper 20 zu unterstützen. Die Form und Ausbildung des Einsatzes 40 wird von Anwendung zu Anwendung variieren.
Die Füße 42 sind innerhalb der Kanäle 28 durch die umgebördelten Seitenkanten 26 festgelegt. Die Kanäle 28 erlauben den Füßen 42 des Verstärkungsgliedes 40 relativ und entlang des Basisteils 20 während des Aufpralls zu gleiten. Die durch dieses Gleiten verursache Relativbewegung hilft die Druckkräfte eines Aufprall vom Biegen des Verstärkungsgliedes 40 und des Basisteils 20 abzuhalten. Daher erhöht das Gleiten des Verstärkungsgliedes 40 entlang des Basisteils 20 während des Aufpralls die Aufprallfestigkeit des Türbalkens 10.
Bei der bevorzugten Ausbildung ist das Verstärkungsglied 40 gleich weit von den gegenüberliegenden Enden 50 des Basisteils 20 angeordnet, weil die Hauptkraft in der Mitte des Balkens benötigt wird. Die Länge des Einsatzes 40 und seine örtliche Anordnung entlang des Körpers 20 wird von Anwendung zu Anwendung variieren.
Das Verstärkungsglied 40 ist aus einem Material mit relativ hohem Elastizitätsmodul und/oder höherer Zugfestigkeit hergestellt als der Basisteil 20. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Verstärkungsglied 40 aus Martensit-Stahl hergestellt. Ein Beispiel eines passenden Martensit-Stahls ist Inland M220 ultrahochfester, niedrig legierter Stahl. Das Martensit-Stahl-Verstärkungsglied 40 hat einen höheren Elastizitätsmodul als der Flussstahl-Basisteil 20. Da der Basisteil 20 aus billigem Flussstahl hergestellt ist, sind die Gesamtkosten des Türbalkens relativ niedrig. Das Verstärkungsglied 40 erhöht die Aufprallfestigkeit des Türbalkens 10, während relativ geringe Gesamtkosten ermöglicht sind.
II. Herstellungsverfahren
Wie gegenwärtig vorgesehen ist der Basisteil 20 gestanzt; und das Verstärkungsglied 40 ist nach einem für die Fachleute auf dem Gebiet gut bekannten Verfahren gewalzt. Die Einsätze 40 werden mit einer Geschwindigkeit gewalzt, welche einen Einsatz zu jedem Basisteil vor dem letzten Pressvorgang ausgibt, bei welchem die seitlichen Kanten 26 des Körpers 20 um die Füße 42 des Einsatzes herumgebördelt werden. Erst vor dem Bördelungsschritt wird das Verstärkungsglied 40 auf den Basisteil 20 gesetzt. Die Passungs- oder Einnistprofile des Einsatzes und des Körpers erleichtern die richtige Positionierung des Einsatzes auf dem Körper. Nachdem der Einsatz 40 richtig positioniert ist, werden die seitlichen Kanten 26 des Basisteils 20 gefaltet oder um die Füße 42 gebördelt.
Schweißen, Pressen oder Nieten kann verwendet werden, um das Verstärkungsglied 40 mit dem Basisteil 20 weiter zu verbinden. Diese Verfahren können wenn sie eingesetzt sind, das Verstärkungsglied 40 daran hindern, entlang des Basisteils 20 bei einem Aufprall zu gleiten.
Die Endbeschläge 24 können während vorhergehender, gleichzeitiger oder nachfolgender Stanzschritte ausgebildet und geformt werden (einschließlich beispielsweise Winkel, Löcher, Kämme und andere Merkmale).
Bei einem alternativen Herstellungsverfahren können der Basisteil 20 und das Verstärkungsglied 40 beide gewalzt werden. Das gewalzte Verstärkungsglied 40 wird auf den gewalzten Basisteil 20 (bevor die Kanten 26 gebördelt werden) aufgesetzt und die seitlichen Kanten werden um die Füße 42 herum durch einen nachfolgenden Walzvorgang gebördelt. Die Endbeschläge 24 können durch vorhergehende Stanzvorgänge, Walzvorgänge und/oder nachfolgende Stanzvorgänge geschaffen werden. Das durchgehende Balkenband wird dann in einzelne Balken geschnitten.

Claims

Türbalken (10) welcher aufweist: einen einteiligen Körper (20), welcher ein Paar seitlicher Kanten (26), die beide auf sich selbst gefaltet sind, um einen Kanal (28) zu bilden, sowie ein Paar gegenüberliegende Enden (50) enthält, welche beide einen integrierten Beschlag (24) ausbilden, der geeignet ist, an einer Türe befestigt zu werden, wobei der Körper weiters einen langgestreckten eingedrückten Teil (30) zwischen seinen seitlichen Kanten aufweist, wobei der eingedrückte Teil gegenüberliegende Seitenteile enthält, wobei der Körper aus einem Körpermaterial hergestellt ist, gekennzeichnet durch eine hutförmige Verstärkungseinlage (40), welche einen Brückenteil (44), sowie Seitenwände (46) aufweist, die sich von jeder Seite des Brückenteiles weg erstrecken, wobei jede Seitenwand einen Fuß (42) enthält, der sich von den Seitenwänden nach außen hin erstreckt, wobei jede Seitenwand sich an einen der Seitenteile des eingedrückten Teils anfügt, und jeder der Füße (42) innerhalb einer der Kanäle (28) gesichert ist, wobei die Einlage in den Körper eingeklemmt ist, wobei jede gefaltete seitliche Kante des Körpers mit einem der zugehörigen Füße im Eingriff ist, wobei die Einlage kürzer ist, als der Körper, und zwischen den Beschlägen angeordnet ist, wobei die Einlage aus einem Einlagematerial hergestellt ist, welches eine größere Stärke aufweist, als das Körpermaterial.
Türbalken nach Anspruch 1, welcher ein Türbalken eines Fahrzeuges ist.
Türbalken nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einlage aus Martensit-Stahl hergestellt ist.
Türbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einlage bei einem Aufprall in dem Körper gleitbar ist.
Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeug-Türbalkens (10), welches aufweist: einen ersten Formungsschritt, um eine hutförmige Einlage (40) zu bilden, welche einen Brückenteil (44), sowie Seitenwände (46) aufweist, die sich von jeder Seite des Brückenteiles weg erstrecken, wobei jede Seitenwand einen Fuß (42) enthält, der sich von den Seitenwänden nach außen hin erstreckt, wobei die Seitenwände und der Brückenteil (44) ein langgestrecktes Profil festlegen; einen zweiten Formungsschritt, um einen einteiligen Körper (20) zu bilden, der länger ist als die Einlage, und welcher seitliche Kanten (26), gegenüberliegende Enden (50), sowie einen eingedrückten Teil (30) aufweist, der geformt ist, um sich an das Profil des Einsatzes anzufügen; einen Schritt des Anordnens der Einlage auf dem Körper, wobei die Seitenwände der Einlage sich an den eingedrückten Teil des Körpers (20) anfügen, und wobei die Einlage vollständig zwischen den seitlichen Kanten des Körpers angeordnet ist; einen Schritt des Faltens der seitlichen Kanten des Körpers über die Füße der Einlage, wobei die gefalteten seitlichen Kanten Kanäle (28) ausbilden, und wobei weiters jede gefaltete seitliche Kante des Körpers mit einem der zugehörigen Füße im Eingriff ist; und einen dritten Formungsschritt, um die gegenüberliegenden Enden des Körpers in einteilig mit dem Körper ausgebildete Beschläge (24) für das Anbringen an einer Fahrzeugtüre umzuformen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der erste Formungsschritt Formwalzen oder Formen der Einlage aus Martensit-Stahl enthält.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Formungsschritt Stanzen oder Formwalzen enthält.