Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING A STRUCTURAL PART OF A MOTOR VEHICLE BODY AND CORRESPONDING STRUCTURAL PART
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/000441
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a structural part of a motor vehicle body, having a long, tubular and spatially curved form and a flange for applying additional parts. The aim of the invention is to produce and assemble the entire vehicle in such a way that it weighs little, and involves minimum cost and effort. To this end, the structural part (1) consists of a closed, continuous extruded profile (20) which is subjected to a pre-deformation process, followed by a deformation process according to the internal high pressure moulding method (Innenhochdruckverfahren: IHU). The part is first placed in an intermediate mould and the flange is oriented, the end form is obtained using the internal high pressure moulding method, and the flange (6) is fixed according to the requested dimensions in relation to the course and direction (38), along the structural part (1). The invention also relates to a structural part produced according to said method.

Inventors:
Trubert, Franz (Josef-Städter Strasse 74/19, Wien, A-1080, AT)
Seifert, Michael (Crinitztalstrasse 102, Obercrinitz, 08147, DE)
Köder, Harry (Rosenbergerstrasse 23, Jagstzell, 73489, DE)
Application Number:
PCT/AT2002/000185
Publication Date:
January 03, 2003
Filing Date:
June 26, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
Magna, Ihv Gesellschaft Für (Innenhochdruckverfahren mbH, Industriestrasse 20, Bopfingen, 73441, DE)
Trubert, Franz (Josef-Städter Strasse 74/19, Wien, A-1080, AT)
Seifert, Michael (Crinitztalstrasse 102, Obercrinitz, 08147, DE)
Köder, Harry (Rosenbergerstrasse 23, Jagstzell, 73489, DE)
International Classes:
B21D26/033; B21D26/047; B21D53/86; B62D23/00; B62D27/02; B62D29/00; B62D65/00; (IPC1-7): B21D53/86; B21D26/02; B62D29/00
Foreign References:
US6116680A2000-09-12
US5839777A1998-11-24
FR2816573A12002-05-17
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 05, 30. Juni 1995 (1995-06-30) -& JP 07 032076 A (MITSUBISHI ALUM CO LTD;OTHERS: 02), 3. Februar 1995 (1995-02-03)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 01, 31. Januar 1997 (1997-01-31) -& JP 08 243667 A (MITSUBISHI ALUM CO LTD;TUBE FORMING:KK; NISSAN MOTOR CO LTD), 24. September 1996 (1996-09-24)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 12, 26. Dezember 1996 (1996-12-26) -& JP 08 206741 A (MITSUBISHI ALUM CO LTD;NISSAN MOTOR CO LTD), 13. August 1996 (1996-08-13)
Attorney, Agent or Firm:
Kovac, Werner (Magna Steyr AG & CO KG, Magna-Strasse 1, Oberwaltersdorf, A-2522, AT)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen und räumlich ge bogenen Strukturteiles (l) aus einem Strangpressprofil (20 ; 40 ; 140) mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden abstehenden Flansch (6 ; 46 ; 146), in den folgenden Schritten : a) das abgelängte Strangpressprofil (20 ; 40 ; 140) wird so gebogen, dass seine Form die gewünschten Krümmungen der Endform des Strukturteiles zumindest annähert, b) dann wird eine Verformung vorgenommen, bei der der Querschnitt des Strangpressprofiles (20 ; 40 ; 140) verändert und der Flansch (6 ; 46 ; 146) gerichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung (Schritt b in 1.) in zwei Schritte unterteilt ist : bl) eine Vorverformung, bei der das Strangpressprofil in eine für das folgende Innenhochdruckverfahren geeignete Vorform (50, 51) gebracht und der Flansch (6 ; 46 ; 146) gerichtet wird, und b2) eine Endverformung nach dem Innenhochdruckverfahren, wobei der Flansch (6 ; 46 ; 146) in der Trennebene zwischen Oberund Unter werkzeug (30,33 ; 60, 61 ; 150) zu liegen kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Strangpressprofil (20 ; 40) im Querschnitt einen abstehenden Flansch (6 ; 46 ; 146) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Biegen aus dem Flansch (6 ; 46 ; 146) stel lenweise Unterbrechungen (14) ausgeschnitten werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verformung noch ein weiteres Biegen stattfindet.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6 ; 46 ; 146) zum Richten zwischen einem oberen und einem unteren VorverformungsWerkzeug (50, 51) durch deren Zusammen drücken eingespannt wird, wobei der Winkel in dem der Flansch absteht, stellenweise geändert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch zum Richten zwischen einem oberen und einem unteren Vorver formungsWerkzeug (50, 51 ; 70, 71) mit einem zusätzlichen Schieber (73) bearbeitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einlegen des gebogenen und gegebenenfalls vorverformten Strangpress profiles (20 ; 40 ; 140) in die Form (30, 31 ; 60,61 ; 150,155) für die Innen hochdruckVerformung der Flansch (6 ; 146) in eine Nut (153) des Werk zeuges (150) eingelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einlegen des gebogenen und vorverformten Strangpressprofiles (20 ; 40) in die Form für die Verformung nach dem Innenhochdruckverfahren der Flansch (6 ; 46) in eine Vertiefung (36 ; 62) in der Trennfläche (32) einer der beiden Hälften (30,33) des Werkzeuges eingelegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (146) in der Nut (153) des Werkzeuges (150,155) etwas Spiel hat, sodass er sich bei der Verformung verschieben kann.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6 ; 46) in den Vertiefungen (36 ; 62) des Werkzeuges (30,33 ; 60, 61) etwas Spiel hat, sodass er sich bei der Verformung verschieben kann.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt das Strangpressprofil (140) eine sich nach innen erstreckende Blase (145) und der Flansch (146) eine Wurzel (147) aufweist und dass vor dem Biegen die Wurzel (147) des Flansches in die Blase (145) einge führt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen der Wurzel (147) des Flansches in die Blase (145) in Längs richtung des Strukturteiles (l) erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch l l, dadurch gekennzeichnet, dass bei der darauffolgenden Verformung nach dem Innenhochdruckverfahren die Blase (145) zusammengedrückt und die Wurzel (147) des Flansches (146) so in der gewünschten Winkelstellung mit der Blase (145) fest verbunden wird.
14. Strukturteil eines Kraftfahrzeugkörpers langer, rohrförmiger und räumlich gebogener Gestalt mit einem Flansch zur Anbringung von An bauelementen, das aus einem geschlossenen Strangpressprofil mit einem in Längsrichtung verlaufenden abstehenden Flansch besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturteil (1) einen über seine Länge variablen Querschnitt hat, und dass der Flansch (6 ; 46 ; 146) in Verlauf und Richtung (38 ; 49) seines Abstehens über die Länge des Strukturteiles (1) variabel und maßhaltig festgelegt ist.
15. Strukturteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6 ; 46 ; 146) stellenweise Unterbrechungen (8 ; 14) aufweist.
16. Strukturteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6 ; 46 ; 146) in Zonen starker Biegung Ausklinkungen (14) auf weist.
17. Strukturteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Strangpressprofiles (20) annähernd quadratisch ist, der Flansch (6) in der Symmetrale (23) einer Quadratseite absteht, und die Quadratseite beiderseits des Flansches geneigte Seiten (24) aufweist, so dass sie mit dem Flansch (6) einen stumpfen Winkel (25) bildet.
18. Strukturteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Strangpressprofiles (40 ; 140), von dem bei der Herstellung ausgegangen wird, im wesentlichen kreisförmig ist.
19. Strukturteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (140) tropfenförmig ist, wobei der Flansch (146) an dem Umfangsteil (142) mit dem kleinsten Krümmungsradius angeordnet ist.
20. Strukturteil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (146) in das Strangpressprofil (140) eingesetzt und durch Verfor mung nach dem Innenhochdruckverfahren festgelegt ist.
21. Strukturteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt das Strangpressprofil (140), von dem bei der Herstellung ausgegangen wird, aus einer Aussenwand (141) und aus einer sich ins Innere erstreckenden Blase (145) besteht, wobei die Aussenwand (141) unterbrochen und deren voneinander beabstandete Unterbrechungskanten (148) durch die Blase (145) verbunden sind, und dass der Flansch einen Wurzelteil (147) hat, welcher sich in der Blase (145) befindet.
22. Strukturteil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Wurzelteiles (147) poligonal und der der Blase (145) rund ist.
Description:
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES STRUKTURTEILES EINES KRAFTFAHRZEUGKÖRPERS UND STRUKTURTEIL Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen und räumlich gebogenen Strukturteiles aus einem Strangpressprofil mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden abstehenden Flansch, und betrifft auch einen nach diesem Verfahren hergestellten Strukturteil eines Kraftfahrzeugkörpers. Der Strukturteil ist von langer, rohrförmiger und räumlich gebogener Gestalt mit einem Flansch zur Anbringung von Anbauelementen. Er kann ein Längs-oder Querträger, ein Schweller oder Dachlängsholm, oder eine A-Säule, eine B-Säule, eine C-Säule oder eine Kombination dieser sein. Die Säulen können über die ganze Höhe des Fahrzeuges reichen, oder nur über einen Teil derer.

Im Kraftfahrzeugbau wird nicht nur geringes Gewicht bei Erfüllung aller statischen und dynamischen Festigkeitsanforderungen angestrebt, sondern auch ein Minimum an Kosten und Arbeitsaufwand bei der Herstellung der Strukturteile und beim Zusammenbau des Gesamtfahrzeuges, was ausge- zeichnete Maßhaltigkeit der einzelnen Strukturteile erfordert.

Aus der DE 195 06 160 ist eine aus mehreren einzeln durch Innenhoch- druckverformung von Aluminium-Rohrprofilen, die stranggepresst sein können, querschnittsoptimierten Strukturteilen zusammengesetzte Baugruppe bekannt. Diese Teile werden dann zusammengesteckt, was arbeitsaufwendig und ungenau ist. Eines der Strukturteile-es ist ein Längsträger-hat einen sich in Längsrichtung erstreckenden Flansch, der in konstantem Winkel vom Profil absteht. Es ist nicht zu erkennen, dass dieser Längsträger gebogen oder gar verdrillt wäre. Das aber wäre für die heute bei Kraftfahrzeugen üblichen weichen und runden Konturen und die stark geneigten und gekrümmten Fensterflächen nötig.

Aus der DE 36 10 769 AI ist es weiters bekannt, ein Aluminium-Strang- pressprofil zur Bildung von Dachholmen zu verwenden, dessen über die Länge konstanter Querschnitt Ausformungen für die Aufnahme der später eingeklebten Dachplatte bzw. Verglasung und von Dichtungen aufweist.

Erwähnt ist die Möglichkeit, die Dachholme im vorderen und hinteren Bereich nach unten zu ziehen, wo sie Fensterholme bilden. Dazu muss das Profil allerdings gebogen werden, was wegen der Ausformungen des Querschnittes nur mit sehr großen Biegeradien erfolgen kann. Aber auch dann ist die für die spätere Montage erforderliche Maßhaltigkeit der Aus- formungen nicht gewährleistet.

Aus der WO 97/30882 schließlich ist noch ein aus gebogenen Stahl- profilen konstanten Querschnittes hergestelltes Fahrzeug-Gerippe bekannt, bei dem A-Säule, Dachlängsholm und C-Säule von einem einzigen rohrförmigen Strukturteil gebildet ist. Zur Gewichtersparnis werden hier

einfach geformte dünnwandige flanschlose Profile aus einem härtbaren Stahl eingesetzt. Die Möglichkeit, Innenhochdruckverformung anzu- wenden ist am Rande erwähnt.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung solcher Strukturteile zu schaffen, das bei minimalen Gesamtkosten höchste Genauigkeit und Freiheit der Formgestaltung bietet. Der Strukturteil soll so gestaltet sein, dass die Ausführung des Verfahrens erleichtert ist und bei geringem Gewicht alle Festigkeitsanforderungen erfüllbar sind.

Erfindungsgemäß besteht das Verfahren darin, dass zunächst das abge- längte Strangpressprofil so gebogen wird, dass seine Form die gewünsch- ten Krümmungen der Endform des Strukturteiles zumindest annähert.

Dieses Biegen kann in der Ebene oder bereits räumlich sein. Dann wird eine Verformung vorgenommen, bei der der Querschnitt des Strangpress- profiles (20 ; 40) verändert und der Flansch gerichtet wird. Erst durch dieses Richten des Flansches im Werkzeug (was ein Positionieren, ein Verändern des Abstehwinkels und ein Beseitigen von beim vorhergehen- den Biegen entstandenen Wellen beinhalten kann) ist das aus der Aufga- benstellung folgende Problem lösbar.

Bei Strukturteilen zumindest örtlich stark gekrümmter und tordierter Form, wie sie in Kraftfahrzeugen moderner Linienführung vorkommen, wird die Verformung vorzugsweise auf zwei Schritte aufgeteilt. In einer Vorverformung wird der Rohteil in eine für das folgende Innenhoch- druckverfahren geeignete Vorform gebracht und der Flansch gerichtet.

Sodann wird die Endverformung nach dem Innenhochdruckverfahren

vorgenommen, wobei der Positionierung des Flansches, vorzugsweise in der Trennebene zwischen Ober-und Unterwerkzeug, Rechnung getragen wird (Anspruch 2). Insgesamt sind damit sehr komplexe und festig- keitsoptimierte Formen herstellbar, die dank dem integralen und in Rich- tung und Lage angepassten Flansch mit einem Minimum an Aufwand mit den umgebenden Karosserieteilen verbindbar sind.

An den Stellen, an denen kein Flansch benötigt wird oder wo er bei sehr engen Krümmungsradien im Weg ist, kann vor dem Biegen der Flansch stellenweise unterbrochen werden (Anspruch 3).

Die Grundschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können durch Zwischenschritte ergänzt und das Innenhochdruckverfahren kann auch noch in mehreren Schritten ausgeübt werden. So kann beispielsweise bei der Vorverformung auch noch ein weiteres Biegen stattfinden (Anspruch 4), etwa in der dritten Dimension, wenn der vorhergehende Biegevorgang in der Ebene erfolgte.

Weiters kann der Flansch zum Richten zwischen einem oberen und einem unteren Vorverformungs-Werkzeug durch deren Zusammendrücken ein- gespannt werden, wobei der Winkel, in dem der Flansch absteht, stellen- weise geändert wird (Anspruch 5). Oder aber kann der Flansch zum Rich- ten zwischen einem oberen und einem unteren Vorverformungs-Werkzeug durch einen zusätzlichen Schieber hinsichtlich Lage und Winkel positio- niert werden (Anspruch 6).

Auch bei der Innenhochdruclc-Verformung selbst gibt es verschiedene Vorgangsweisen. In einer Variante wird beim Einlegen des gebogenen und vorverformten Strangpressprofiles in die Form für die Innenhochdruck- Verformung der Flansch in eine Nut des Werkzeuges eingelegt (Anspruch 7). Das Werkzeug besteht mindestens aus einem Oberteil und einem Unterteil, die vor dem Einbringen des hydraulischen Druckes geschlossen werden. Naturgemäß wird die Nut im Unterwerkzeug vorgesehen sein. Sie kann von einer ebenen oder nicht ebenen Trennfläche normal einwärts gehen oder auch in einem Winkel, je nach der beim Biegen gegebenen Form, dem gewünschten Verlauf des Flansches und den geometrischen Erfordernissen beim Einlegen.

In einer anderen Variante wird beim Einlegen des gebogenen und vorver- formten Strangpressprofiles in die Form für die Verformung nach dem Innenhochdruckverfahren der Flansch in eine Vertiefung in der Trenn- fläche einer der beiden Hälften des Werkzeuges eingelegt (Anspruch 8), sodass der Flansch beim Schließen des Werkzeuges zusammengedrückt wird.

Dadurch kann beim Schließen des Werkzeuges der Flansch nicht nur genau positioniert, sondern auch eventuelles welliges Ausbeulen beim Biegen wieder geebnet werden. Bei bestimmten Werkstoffen und unter ausreichendem mechanischen Druck zwischen den beiden Formhälften kann der Flansch so auch gehärtet werden. Aber auch eine Änderung der Winkelstellung des Flansches ist noch in diesem Stadium möglich.

Je nach Querschnittsverlauf des Strukturteiles kann es vorteilhaft sein, wenn der Flansch in der Nut des Werkzeuges (Anspruch 9) oder in der Trennfläche zwischen den beiden Werkzeughälften (Anspruch 10) etwas Spiel hat, sodass er sich bei der Verformung verschieben kann ; nämlich dann, wenn beim Hydroformen die Gravur der Form ganz ausgefüllt wird und dabei der Flansch noch etwas weiter in die Nut hineingeschoben wird.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens hat der Querschnitt des Strangpressprofiles eine sich nach innen erstreckende Blase und der Flansch weist eine Wurzel auf, und vor dem Biegen wird die Wurzel des Flansches in die Blase eingeführt (Anspruch 11), vorzugsweise in Längs- richtung des Strukturteiles (Anspruch 12). Gegebenenfalls wird der Flansch zuerst stellenweise unterbrochen und erst dann wird der Rohteil gebogen. Bei der darauffolgenden Verformung nach dem Innenhoch- druckverfahren wird die Blase zusammengedrückt und die Wurzel des Flansches so mit der Blase fest verbunden (Anspruch 13).

Die Erfindung betrifft auch einen Strukturteil eines Kraftfahrzeugkörpers langer, rohrförmiger und räumlich gebogener Gestalt mit einem Flansch zur Verbindung mit anderen Teilen des Fahrzeugaufbaues, das aus einem geschlossenen Strangpressprofil mit einem in Längsrichtung verlaufenden abstehenden Flansch besteht. Der Strukturteil soll allen Anforderungen an Formgestaltung, Festigkeit und Genauigkeit genügen.

Erfindungsgemäß hat der Strukturteil dank der Verformung im Innenhoch- druckverfahren einen über seine Länge variablen Querschnitt und ist der Flansch in Verlauf und Richtung seines Abstehens über die Länge des

Strukturteiles variable und maßhaltig festgelegt (Anspruch 14). Dadurch ist der Flansch in Lage und Abstehwinkel masshaltig und kann so beim Zusammenbau ohne Nacharbeit verwendet werden. So wird eine signi- fikante Zeitersparnis en-eicht. Beim Biegen ist entweder noch gar kein Flansch vorhanden (das ist die Variante mit eingeschobenem Flansch), was kleine Biegeradien erlaubt, oder wenn er vorhanden ist und auf der konkaven Seite der Biegung liegt, kann seine Verformung aus der Ebene wieder gerichtet werden.

Wenn auch der Flansch das Profil auf seiner Länge begleitet, kann er doch stellenweise unterbrochen sein (Anspruch 15), beispielsweise wenn der Strukturteil ein Dachlängsholm ist, etwa in der Mitte für den Anschluss einer B-Säule mittels Schweissung. In Zonen starker Biegung kann der Flansch sogar ausgeklinkt sein (Anspruch 16).

In einer ersten Grundausführungsform ist der Querschnitt des Strang- pressprofiles, von dem bei der Herstellung ausgegangen wird, annähernd quadratisch, der Flansch in der Symmetrale einer Quadratseite absteht, und die Quadratseite beiderseits des Flansches geneigte Seiten aufweist, sodass sie mit dem Flansch einen stumpfen Winkel bildet (Anspruch 17). Es han- delt sich also um ein Strangpressprofil, das bereits mit Flansch hergestellt ist. Die Symmetrie erleichtert das darauffolgende Einlegen in das Werk- zeug zur Innenhochdruckverformung und das dreidimensionale Biegen.

Die Richtung des Flansches ergibt minimale Verformung des Flansches aus seiner Ebene beim Biegen, vor allem wenn dieser in der Biege- Druckzone liegt.

Fallweise ist es vorteilhaft, wenn der Querschnitt des Strangpressprofiles, von dem bei der Herstellung ausgegangen wird, im wesentlichen kreis- förmig ist (Anspruch 18), er kann also auch ellipsisch oder tropfenförmig sein. Ist er insbesondere tropfenförmig, ist der Flansch an dem Umfangs- teil mit dem kleinsten Krümmungsradius angeordnet (Anspruch 19). Das erleichtert wieder das dreidimensionale Biegen und das Einlegen in das Werkzeug zum Innenhochdruckverformen.

In einer zweiten Grundausführungsform ist der Flansch in das Strang- pressprofil eingesetzt und wird erst bei der Verformung im Innenhoch- druckverfahren in diesem festgelegt (Anspruch 20). Durch das spätere Einsetzen des Flansches behindert er das Biegen nicht, beziehungsweise kann er dabei nicht beschädigt werden, und kann der Abstehwinkel leicht den Erfordernissen entsprechend über die Länge des Strukturteiles variabel sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Strangpressprofil, von dem bei der Herstellung ausgegangen wird, im Querschnitt aus einer Aussenwand und aus einer sich ins Innere erstreckenden Blase, wobei die Aussenwand unterbrochen und deren voneinander beabstandete Unter- brechungskanten durch die Blase verbunden sind, und dass der Flansch aus einem Flanschteil und einem Wurzelteil besteht, wobei der Wurzelteil sich in der Blase befindet (Anspruch 21). Die Blase ergänzt das Profil trotz der unterbrochenen Aussenwand zu einem geschlossenen Profil, verstärkt dieses sogar, ohne aber beim Biegen hinderlich zu sein. In sie wird der Wurzelteil nach dem Biegen entweder in Querrichtung eingesteckt oder in Profillängsrichtung eingeschoben. In beiden Fällen ist die Winkellage des

Flansches noch nicht endgültig festgelegt, sie wird es erst beim späteren Innenhochdruckverformen.

Eine besonders nützliche Ausbildung wird erreicht, wenn im Querschnitt der Wurzelteil des Flansches poligonal und die Blase rund ist (Anspruch 22). Der verdickte Wurzelteil wird in Längsrichtung in die Blase einge- schoben und bleibt um einen beträchtlichen Winkel schwenkbar. Das erleichtert zunächst das Einlegen in das Werkzeug zum Innenhochdruck- verformen und hat noch eine ganz besondere Wirkung : Beim Innenhoch- druckverformen wird die Blase so zusammengedrückt, dass sie sich an den poligonalen Wurzelteil anlegt und diesen so festlegt.

Im Prinzip ist der erfindungsgemäße Strukturteil nicht an einen bestimm- ten Werkstoff gebunden, solange dieser die erforderlichen Eigenschaften aufweist. Wenn er aus einem Leichtmetall-Strangpressprofil besteht, treten seine Vorteile durch die Anpassung des Querschnittes an die Be- lastung besonders deutlich hervor.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar : Fig. 1 : ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strukturteiles in Seitenansicht, Fig. 2 : denselben Teil in Ansicht von vorne, Fig. 3 : a) bis f) Querschnitte durch denselben an verschiedenen Stellen, Fig. 4 : Detail IV in Fig. 1, vergrößert,

Fig. 5 : einen Querschnitt zu einer ersten Vorgangsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das Ausgangsprofil zu Fig. 1, Fig. 6 : den ersten Schritt einer zweiten Vorgangsweise, Fig. 7 : den zweiten Schritt einer zweiten Vorgangsweise, Fig. 8 : den dritten Schritt einer zweiten Vorgangsweise, Fig. 9 : eine Variante zu Fig. 6, Fig. 10 : einen Querschnitt durch ein anderes Ausgangsprofil zu Fig. l, Fig. 11 : einen Querschnitt zu Fig. 6 nach der Bearbeitung.

Fig. 1 und 2 zeigen beispielsweise einen insgesamt mit 1 bezeichneten Strukturteil eines Kraftfahrzeugkörpers, bestehend aus dem oberen Teil einer A-Säule 2, einem Dachlängsholm 3 und einem oberen Teil einer C- Säule 4, die aus einem durchlaufenden geschlossenen Profil hergestellt sind. Am Übergang von der A-Säule 2 zum Dachlängsholm 3 ist eine Stelle 7 stärkerer Krümmung. In Fig. 2 ist zu erkennen, dass der Struk- turteil I auch in die dritte Dimension gebogen ist, insbesondere endet die C-Säule 4 in einem Fuß 5, der S-förmig stark einwärts gebogen ist. Der Strukturteil 1 besitzt im wesentlichen über seine gesamte Länge einen Flansch 6. Der Flansch 6 ist bei 8 unterbrochen, um später das Anschwei- ßen einer in Fig. 1 strichliert angedeuteten B-Säule 9 zu erleichtern.

Fig. 3 zeigt verschiedene Querschnitte durch den Strukturteil 1 an Stellen, die in Fig. 1 mit den Kleinbuchstaben a bis f bezeichnet sind. Im Schnitt a ist der Querschnitt des Profiles noch annähernd symmetrisch und der Flansch 6 ragt im Winkel der Symmetrale 23 ab. In Schnitt b ist der Quer- schnitt bereits erheblich verändert und der Flansch 6'ist um einen Winkel 11 gegenüber seiner Richtung in Schnitt a geneigt. In Schnitt c ist der

Flansch 6"in der entgegengesetzten Richtung um einen Winkel 12 ge- neigt. Der Schnitt d zeigt den Querschnitt dort, wo wegen der B-Säule 9 der Flansch 6 unterbrochen, etwa ausgeschnitten, ist. In den Schnitten e und f ist zu sehen, dass die Lage und Richtung des Flansches 6"', 6"" jeweils eine andere ist.

In Fig. 4 ist die gekrümmte Zone 7 der Fig. 1 genauer zu sehen. Der Flansch 6 ist hier mit Ausklinkungen 14 versehen, so daß dazwischen trapezförmige Lappen 15 bleiben. Dieses Ausklinken wird vor dem Biegen des noch unverformten Profiles konstanten Querschnittes vorgenommen, weil es kleine Biegeradien ermöglicht.

Fig. 5 zeigt eine ein Schema zu einer ersten Vorgangsweise für eine erste Ausführungsform mit einem stranggepreßten Profil annähernd quadra- tischen Querschnittes als Ausgangsmaterial. Das Profil hat drei gerade Quadratseiten 21, die über Ausrundungen 22 ineinander übergehen und an einer weiteren Quadratseite als integrierenden Bestandteil des Profiles einen Flansch 6. Er liegt in der Symmetrale 23 und ragt nach außen.

Beiderseits des Flansches 6 sind dachartig geneigte Seiten 24 vorgesehen, die jeweils mit dem Flansch 6 einen stumpfen Winkel 25 einschließen. Sie erleichtern das Einlegen in das Werkzeug.

Dieses Profil wird zuerst abgelängt und wenn nötig an Stellen starker Krümmung ausgeklinkt beziehungsweise der Flansch wird an gewissen Stellen entfernt, sodann wird es gebogen und liegt bereits in einem Werk- zeug das hier sowohl ein Werkzeug für die Vorverformung als auch eines für die Innenhochdruckverformung sein kann. Bei einfacher Gestalt des

Strukturteiles ist eine Vorverformung nicht nötig. Dann besteht das abge- bildete Werkzeug aus einem Unterwerkzeug 30, das von einer Trennfläche 32 ausgehend eine Gravur 31 aufweist. Die Trennfläche 32 ist jeweils die Fläche, die entweder mit dem Werkstück oder mit dem Oberwerkzeug 33 während der Innenhochdruckverfornmng in Berührung kommt. Die Gra- vur ist der Teil der Form, an dem das Profil durch die Wirkung des Innen- hochdruckes zur Anlage gebracht wird. Das gilt auch für das Oberwerk- zeug 33 mit der Gravur 34 und der Trennfläche 35.

Die Trennfläche 32 des Unterwerkzeuges 30 weist eine Vertiefung 36 auf, in der der Flansch 6 des Profiles Platz findet. Diese Vertiefung ist etwas seichter als die Dicke des Flansches 6. Dadurch wird beim Schließen des Werkzeuges der Flansch 6 mit dem Schließdruck des Oberwerkzeuges 33 beaufschlagt. Dadurch werden zunächst eventuelle Unebenheiten des Flansches 6 gerichtet, wird weiters der Flansch im Werkzeug fest gespannt und kann, wenn gewünscht, und wenn das Profil aus Leichtmetall besteht, sogar eine Verfestigung des Flansches 6 durch Kaltverformung herbeige- führt werden. Das Einklemmen des Flansches 6 hat den Zweck, dessen Verschiebung beim lnnenhochdruckverformen zu verhindern.

Soweit wurde von ebenen Trennflächen 32,35 einer ebenen Vertiefung 36 ausgegangen. Das ist aber nicht nötig. Insbesondere nicht für die Vertie- fung 36. Wenn sie und der entsprechende Teil 37 des Oberwerkzeuges 33 um einen Winkel 38 geneigt sind, wird beim Schließen des Werkzeuges der Flansch 6 gebogen, sodaß er um den Winkel 38 zur Symmetrale 23 geneigt ist. Dadurch kann bereits vor der eigentlichen Innenhochdruck- verformung der Flansch in Lage und Richtung verändert werden. Dann

muss die Vertiefung aber etwas tiefer sein als die Dicke des Flansches, damit letzterer durch den inneren Druck noch etwas in die Vertiefung hineingeschoben werden kann.

Der annähernd quadratische Querschnitt erleichtert das dreidimensionale Biegen, vereinfacht gegebenenfalls Schweissstöße und gibt satte Anlage- flächen für die spätere Befestigung von plattenförmigen Teilen des Auf- baues. Die Neigung erleichtert das Einlegen in das Werkzeug zum Innen- hochdruckverformen.

Anhand der Fig. 6,7, 8 wird nun eine zweite Vorgangsweise für eine erste Ausführungsform mit einem stranggepreßten Profil annähernd kreisförmi- gen Querschnittes als Ausgangsmaterial beschrieben. Sie besteht aus zwei Arbeitsschritten, einer Vorverformung und einer Endverformung mittels Innenhochdruck.

In Fig. 6 ist die Vorverformung dargestellt. Ausgegangen wird von einem Strangpressprofil 40, das aus einem kreisförmigen Teil 41 und einem Flansch 46 besteht, welcher im Schnitt auf einem Strahl vom Mittelpunkt 43 liegt. Es ist bereits gebogen und in das Vorformwerkzeug eingelegt, welches aus einem Unterwerkzeug 50 und einem Oberwerkzeug 51 be- steht und sich gemäß dem Richtungspfeil 55 abwärts bewegt. Weiters kann ein Schieber 52 vorhanden sein, welcher bei vollständig abgesenktem Oberwerkzeug 51 gemäß dem Pfeil 56 in horizontaler Richtung zum Profil 40 bewegt wird. Das Oberwerkzeug ist in 2 Stellungen gezeichnet. Zuerst, bevor es ganz geschlossen ist, siehe die Kontour 53, erfasst es den Rand des Flansches 46 und biegt ihn bei weiterer Bewegung abwärts in die

Richtung 46*. Wenn eine solche Richtungsänderung des Flansches nicht erforderlich ist, wird das Profil 40 so eingelegt, dass der Flansch 46 bereits flach am Unterwerkzeug 50 aufliegt. Dann wird der Flansch 46 beim voll- ständigen Absenken des Oberwerkzeuges 51 nur mehr gerichtet, um beim Liegen entstandene Wellen einzuebnen. Sodann wird der Schieber 52 im Bild nach links bewegt und es entsteht das in Fig. 6 gezeigte Zwischen- stadium, in dem der Flansch gerichtet und das Profil in einer für die spätere Innenhochdruckverformung optimalen Form ist.

In Fig. 7 ist das Zwischenprofil mit 40* bezeichnet. Es besteht aus dem bereits verformten geschlossenen Teil 41 * und dem gerichteten bzw. in die richtige Lage gebrachten Flansch 46*. Fig. 7 ist nur ein Schnitt an einer Stelle des gesamten Strukturteiles, dessen Profil über seine Länge variiert.

In Fig. 8 ist das Werkzeug für die Innenhochdruckverformung mit 60 (Unterwerkzeug) und 61 (Oberwerkzeug) bezeichnet. Bei abgehobenem Oberwerkzeug 61 wird das Zwischenprodukt aus der Vorverformung (Profil 41 * mit Flansch 46 *) in das Unterwerkzeug 60 eingelegt. Es ist zu beachten, dass das Werkstück nun um 180° gedreht eingelegt ist, um die richtige Auflage und Ausfüllung der Form bei der Verformung sicherzu- stellen. Nun wird das Oberwerkzeug 61 abgesenkt, wobei die Ausneh- mung 62 für den Flansch 46* im Oberwerkzeug etwas höher ist, als der Flansch 46* dick. Sobald das Werkzeug geschlossen ist, wird das Werk- stück abgedichtet und von innen mit einer Flüssigkeit sehr hohen Druckes beaufschlagt. Dadurch wird der geschlossene Teil des Profiles 41* nach aussen in die Gravur der beiden Werkzeuge 60,61 gedrückt, was strichliert angedeutet und mit 41** bezeichnet ist. Weil der geschlossene Teil des

Profiles am Anschluss des Flansches 46* auch nach aussen verformt wird, kann sich der Flansch 46* in die Ausnehmung 62 hinein nach aussen verschieben.

Fig. 9 zeigt noch eine zusätzliche Möglichkeit zur Verformung des Flan- sches 46 des Profiles 40. Das Profil befindet sich zwischen einem Unter- werkzeug 70 und einem Oberwerkzeug 71, welches sowohl ein Vorform- als auch ein Innenhochdruckverformungswerkzeug sein kann. Um den Flansch zusätzlich zu verformen, ist ein Schieber 73 vorgesehen, der in Richtung des Pfeiles 74 bewegt wird, den Flansch 46 in eine Vertiefung 72 presst und ihn so verformt.

Fig. 10 und 11 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungs- gemäßen Strukturteiles. Fig. 10 zeigt diesen nach dem Biegen, jedoch vor der Innenhochdruckverformung. Es handelt sich ebenfalls um ein Strang- pressprofil 140, das aus einer im wesentlichen oder angenähert kreisförm- igen Aussenwand 141 mit einem Teil 142 kleineren Krümmungsradius und einer einwärts gerichteten Blase 145 besteht. Das Profil ist somit ungefähr tropfenförmig und besitzt eine mit 143 bezeichnete Symmetrale, in der auch ein Flansch als integrierender Teil des Profiles anschließen könnte. Hier aber ist die Aussenwand 141 an der Stelle 142 mit der klein- sten Krümmung aufgeschnitten, sodaß beiderseits der Symmetrale Unter- brechungskanten 144 und 144'entstehen, die voneinander beabstandet sind. Verbunden sind sie durch die in das Innere der Aussenwand 141 ragenden Blase 145, deren Innenwand kreisförmig ist.

In diese Blase 145 ist nun ein Flansch 146 mit seinem Wurzelteil 147 ein- geschoben. Der Wurzelteil 147 ist im Querschnitt polygonal, im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt er drei Kanten 148. Der Flansch 146 selbst ragt zwischen den Unterbrechungskanten 144, 144'mit erheblichem Spiel hinaus, sodaß er in beide Richtungen um einen Winkel 149 zur Symme- tralen schwenkbar ist. Bei dem gezeigten Querschnitt wird der Flansch 146 mit seinem Wurzelteil 147 in Längsrichtung des Profiles, in Fig. 6 normal zur Bildebene, in die Blase 145 eingeschoben, was je nach Ge- gebenheiten und Werkstoffauswahl vor oder nach dem Biegen des Profiles erfolgen kann.

In Fig. 10 ist auch bereits das Unterwerkzeug 150 eines Werkzeuges zur Innenhochdruckverformung eingezeichnet. Es besitzt eine Trennfläche 152 und eine Gravur 151. In die Gravur 151 ist eine Nut 153 eingearbeitet, in die beim Einlegen des Werkstückes der in seiner Richtung noch nicht festliegende Flansch 146 eingeführt wird. Die Nut 153 kann somit über die Länge der Gravur 151 einen in weiten Grenzen beliebigen Verlauf und Winkel 149 haben. Wenn das Werkstück eingelegt ist, kann das Werkzeug für die Innenhochdruckverformung geschlossen werden.

Fig. 11 zeigt dieses geschlossene Werkzeug nach der Innenhochdruck- verformung. Das Oberwerkzeug 155 mit der Gravur 156 und der Trenn- fläche 157 ist mit dem Unterwerkzeug 150 noch verspannt. Man erkennt, dass durch den Innendruck im Inneren des bereits verformt dargestellten Profiles 140'sich dieses an die Gravuren 151, 156 der beiden Werkzeuge angelegt und seinen endgültigen Querschnitt angenommen hat. Der Innen- druck hat zusätzlich noch eine ganz besondere Wirkung : er hat die Blase

145 an den Wurzelteil 147 angepreßt, sodaß die polygonal verformte Blase 145'sich fest an die Kanten 148 des Wurzelteiles 147 angelegt hat und den Flansch 146 so in der von der Nut 153 in Fig. 6 bestimmten Stellung bleibend festgelegt hat.

Bis jetzt wurden zwei verschiedene Profile und zwei verschiedene Metho- den der Festlegung des Flansches beschrieben. Es ist bemerkenswert, dass beide verschiedenen Methoden der Festlegung des Flansches mit beiden Profiltypen kombinierbar sind.