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Title:
PROFILED COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/082557
Kind Code:
A1
Abstract:
The profiled component (10) comprises a rolled section with at least two profiled legs (12, 14, 16, 18). The profiled component (10) has at least partly a rigidity-altering contour (22) in the longitudinal direction (20)and at least one profiled leg (18) has a structuring (24) at least partly compensating for the rigidity alteration.

Inventors:
EIPPER KONRAD (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/001679
Publication Date:
September 09, 2005
Filing Date:
February 18, 2005
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
EIPPER KONRAD (DE)
International Classes:
B21C37/06; B21C37/15; B21D22/04; B62D21/00; B62D25/00; F16F7/12; (IPC1-7): B21C37/06; B62D21/00; B62D25/00
Foreign References:
DE10226517C12003-10-30
EP1205376A12002-05-15
DE2459519B11976-04-22
US5316367A1994-05-31
Attorney, Agent or Firm:
Bogert, Valentin (Intellectual Property Management IPM - C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Profilbauteil (10) mit einem mindestens zwei Profilschen kel (12,14, 16,18) enthaltenden Walzprofil, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilbauteil (10) in Profillängsrichtung (20) wenigstens bereichsweise eine steifigkeitsverändernde Kontur (22) aufweist und mindestens ein Profilschenkel (18) eine die Steifigkeitsveränderung wenigstens teilwei se kompensierende Strukturierung (24) aufweist.
2. Profilbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (24) durch eine geometrische Oberflächenstruktur (26) und/oder durch eine zu einer Profilgrundwandstärke (S1) veränderte Wandstärke (S2) und/oder durch eine Ausnehmungsstruktur (28) gebildet ist.
3. Profilbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Oberflächenstruktur als mindestens eine Sicke ausgebildet ist.
4. Profilbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderte Wandstärke (S2) größer oder kleiner ist als die Profilgrundwandstärke (S1).
5. Profilbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungsstruktur (28) als mindestens eine Profilwandöffnung ausgebildet ist.
6. Profilbauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilwandöffnung eine Ausstanzung ist.
7. Profilbauteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilwandöffnung einen flanschartigen Rand (30) aufweist.
8. Profilbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (24) innerhalb eines vollständi gen Profillängsteilbereichs ausgebildet ist.
9. Profilbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (24) in einem Teilsektor eines Profillängsteilbereichs ausgebildet ist.
10. Profilbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilbauteil (10) ein Hohlprofil mit in Längs richtung variierender ProfiLhöhe (H) und/oder Profilbrei te (B) ist.
11. Profilbauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil ein im Querschnitt im Wesentlichen Uförmiges Walzprofil enthält, an dessen freien Enden ein Walzblech (32) schweißbefestigt ist, unter Ausbildung ei nes geschlossenen Hohlprofils.
12. Profilbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Steifigkeit in Profillängsrichtung (20) im We sentlichen konstant ist.
13. Profilbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein LeichtbauKonstruktionsteil, insbesondere ei nes Fahrzeugs, ist.
Description:
Profilbauteil Die Erfindung betrifft ein Profilbauteil mit einem mindestens zwei Profilschenkel enthaltenden Walzprofil, gemäß dem Ober- begriff des Anspruchs 1.

Profilbauteile der eingangs genannten Art sind bekannt. Bei- spielsweise offenbart die DE 198 07 830 AI ein Verfahren zur Herstellung von Karosserie-und Fahrwerkteilen für Fahrzeuge aus längsnahtverschweißten Aluminiumrohren oder offenen Walz- profilen. Dazu wird ein flachbandförmiges planes Halbzeug in einem kontinuierlichen Prozess zuerst anhand von Ermittlungen oder Berechnungen der benötigten Wanddicken der endgültigen Karosserie-und Fahrwerkteile mittels Walzen selektiv über seiner Breite auf die für die benötigten Wanddicken erforder- liche Materialdicke umgeformt. Danach wird das Material mit- tels ein Rohrprofil oder offenes Profil formender Walzen in ein geschlossenes rohrförmiges Profil oder offenes Profil um- geformt. Im Falle eines rohrförmigen Profils werden die seit- lichen Kanten des ursprünglichen planen Halbzeugs längs mit- einander verschweißt und anschließend die Schweißnaht entgra- tet. Das flachbandförmige Halbzeug kann ggf. mittels vorge- schalteter Walzen selektiv auch über seiner Länge auf die für die benötigten Wanddicken erforderliche Materialdicke umge- formt werden. Dadurch können unterschiedliche Wanddicken nicht nur über dem Umfang des Profils, sondern auch über der Länge des Profils, also in Achsrichtung, erzielt werden.

Hierdurch lassen sich die Wanddicken auch unterschiedlichen örtlichen Belastungen über der Länge des Rohres oder offenen Profils anpassen. Ferner wird so eine weitere Material-und Gewichtseinsparung möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Profilbauteil der eingangs genannten Art zu schaffen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Profilbauteil mit den Merkma- len des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Pro- filbauteil zeichnet sich dadurch aus, dass es in Profillängs- richtung wenigstens bereichsweise eine steifigkeitsverändern- de Kontur aufweist und mindestens ein Profilschenkel eine die Steifigkeitsveränderung wenigstens teilweise kompensierende Strukturierung aufweist. Hierdurch ist es möglich, ein in Profillängsrichtung an die jeweils zu erwartende Beanspru- chungshöhe und/oder-art angepasst konzipiertes Profilbauteil zu schaffen, wobei das Profilbauteil in Profillängsrichtung nun auch unterschiedliche Konturen enthalten kann, welche oh- ne eine geeignete Strukturierung des Profilbauteils eine Steifigkeitsveränderung in Profillängsrichtung hervorrufen würden. Eine derartige steifigkeitsverändernde Kontur kann beispielsweise im Fahrzeugbau zur Optimierung der Bauraumaus- nutzung erstrebenswert bzw. erforderlich sein. Mittels einer geeigneten, die Steifigkeitsveränderung wenigstens teilweise kompensierenden Strukturierung des Profilbauteils ist es mög- lich zu gewährleisten, dass selbiges eine hinreichend große Steifigkeit aufweist und gleichzeitig eine konstruktiv fle- xible Profilbauteilstrukturierung, ggf. unter Berücksichti- gung von Leichtbaukonzepten, möglich ist.

Mit Vorteil ist die Strukturierung durch eine geometrische Oberflächenstruktur und/oder durch eine zu einer Profilgrund- wandstärke veränderte Wandstärke und/oder durch eine Ausneh- mungsstruktur gebildet. Mittels einer derartigen steifig- keitserhöhenden bzw. steifigkeitsverringernden Strukturierung mindestens eines Profilschenkels des Profilbauteils ist es möglich, selbiges auf vielseitige Weise an die jeweils vor- liegenden Einbau-und/oder Beanspruchungsanforderungen, bei- spielsweise in einer Fahrzeugkarosserie, anzupassen.

Die geometrische Oberflächenstruktur kann beispielsweise als mindestens eine Sicke ausgebildet sein. Ferner ist es mög- lich, eine Strukturierung in Form einer veränderten Wandstär- ke vorzusehen, welche größer oder kleiner ist als die Profil- grundwandstärke. Die Ausnehmungsstruktur kann z. B. als min- destens eine Profilwandöffnung ausgebildet sein. Eine derar- tige Profilwandöffnung kann mittels einer Ausstanzung ferti- gungstechnisch verhältnismäßig einfach realisiert werden.

Ferner kann die Profilwandöffnung ggf. mit einem flanscharti- gen Rand versehen sein. Derartige konstruktive Maßnahmen der Profilstrukturierung sind verhältnismäßig einfach an Walzpro- filen realisierbar.

Die Strukturierung kann innerhalb eines vollständigen Profil- längsteilbereichs oder auch in einem Teilsektor eines Profil- längsteilbereichs ausgebildet sein. Bei einem derartigen Teilsektor handelt es sich um einen, sich lediglich teilweise in Umfangsrichtung erstreckenden Sektor innerhalb eines Pro- fillängsteilbereichs. Unter einem vollständigen Profillängs- teilbereich wird somit ein Teilbereich verstanden, der sich über den kompletten Umfang des Profilbauteils erstreckt.

Das Profilbauteil kann ein Hohlprofil mit in Längsrichtung variierender Profilhöhe und/oder Profilbreite sein. Hierdurch wird bei Gewährleistung einer hinreichend großen Profilstei- figkeit eine verhältnismäßig hohe Gestaltungsflexibilität in Bezug auf die Konstruktion von Profilbauteilen geschaffen.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform enthält das Hohlprofil ein im Querschnitt im Wesentlichen U-förmiges Walzprofil, an dessen freien Enden ein Walzblech schweißbefestigt ist, unter Ausbildung eines geschlossenen Hohlprofils. Dabei kann die Strukturierung beispielsweise im Walzblech ausgebildet sein.

Die Steifigkeit des Profilbauteils kann in Profillängsrich- tung im Wesentlichen konstant sein oder ggf. je nach Belas- tungsfall definiert variieren. Bei dem Profilbauteil kann es sich um ein Leichtbau-Konstruktionsteil, insbesondere eines Fahrzeugs, handeln.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei- bung.

Die Erfindung wird anhand mehrerer bevorzugter Ausführungs- beispiele, unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen : Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines er- findungsgemäßen Profilbauteils entsprechend einer ersten Ausführungsform ; Fig. 2 eine schematische Seitendarstellung des teilweise gezeigten Profilbauteils der Figur li Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf ein Walzblech zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Profilbau- teils ; Fig. 4 eine schematische Querschnittdarstellung des Walz- blechs der Figur 3 ; Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein Walzblech ent- sprechend einer weiteren, alternativen Ausführungs- form zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Pro- filbauteils ; Fig. 6 eine schematische Querschnittdarstellung des Walz- blechs der Figur 5 ; Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf ein Walzblech ge- mäß einer weiteren, alternativen Ausführungsform zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Profilbau- teils und Fig. 8 eine schematische Längsschnittdarstellung des Walz- blechs der Figur 7.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in schematischen Darstellungen ein allgemein mit 10 gekennzeichnetes Profilbauteil, das ein Walzprofil mit vier Profilschenkeln 12,14, 16, 18 ist. Bei dem Walzprofil handelt es sich um ein geschlossenes 0-Profil, das in Profillängsrichtung 20 bereichsweise eine steifigkeitsver- ändernde Kontur 22 aufweist. Diese, die Profilsteifigkeit verändernde Kontur 22 wird dadurch erhalten, dass die Profil- schenkel 12,16 hinsichtlich ihrer Höhe H in dem betreffenden Profilbereich nicht betragsmäßig konstant ausgebildet sind, sondern einen in diesem Ausführungsbeispiel kurvenförmigen Profilschenkelverlauf aufweisen. Hierdurch wird eine Steifig- keitsveränderung der Profilschenkel 12,16 und insbesondere eine Steifigkeitsreduzierung derselben hervorgerufen.

Zur wenigstens teilweisen Kompensation der genannten Steifig- keitsveränderung der zwei Profilschenkel 12,16 des Profilbau- teils 10 ist am Profilschenkel 18 eine Strukturierung 24 vor- gesehen. Diese Strukturierung 24 ist derart, dass der Profil- schenkel 18 im Bereich der Kontur 22 mit einer in Bezug auf die Profilgrundwandstärke S1 veränderten, d. h. vergrößerten Wandstärke S2 versehen ist. Dabei sind die Profilschenkel 12,14, 16,18 des Profilbauteils 10 mit einer bestimmten Pro- filgrundwandstärke S1 versehen, mit Ausnahme des Profilschen- kels 18 im Bereich der steifigkeitsverändernden Kontur 22, in welchem der Profilschenkel 18 zur Gewährleistung einer hin- reichenden Steifigkeit des Profilbauteils 10 im Bereich der Kontur 22 eine geeignet vergrößerte Wandstärke S2 besitzt.

Die Vergrößerung der Wandstärke S2 gegenüber der Profilgrund- wandstärke S1 ist im Wesentlichen umgekehrt proportional zur Veränderung der Schenkelhöhe der Profilschenkel 12,16 im Be- reich der Kontur 22.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Profilbauteil 10 entlang der vollständigen Profillängsrichtung 20 eine kon- stante Breite B auf. Zur Realisierung eines Hohlprofils gemäß dem Profilbauteil 10 kann der Profilschenkel 18 mit der Strukturierung 24 ein Walzblech 32 sein, welches mit dem ent- sprechend geformten U-förmigen Restprofil, bestehend aus den Profilschenkeln 12,14, 16, an dessen freien Enden schweißver- bunden worden ist, unter Ausbildung des geschlossenen Hohl- profils. Als Fügeverfahren kann beispielsweise das Laser- schweißen oder auch ein anderes geeignetes Fügeverfahren ein- gesetzt werden.

Die Figuren 3 bis 8 zeigen mögliche, alternative Ausführungs- beispiele in Bezug auf die Gestaltung des Walzblechs 32 zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Profilbauteils 10. Das Walzblech 32 ist gemäß der in den Figuren 3 und 4 dargestell- ten Ausführungsform mit einer Strukturierung 24 in Form einer Ausnehmungsstruktur 28 versehen. Dabei wird die Ausnehmungs- struktur 28 durch eine Mehrzahl an in Profillängsrichtung 20 hintereinander angeordneten und voneinander beabstandeten Profilwand-Durchgangsöffnungen gebildet. Die Strukturierung 24 des in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbei- spiels des Walzblechs 32 wird durch eine Ausnehmungsstruktur 28 in Form einer Profilwand-Durchgangsöffnung mit einem flanschartigen Rand 30 gebildet. Die Ausnehmungsstruktur 28 des Walzblechs 32 der Figur 5 kann ggf. auch eine Mehrzahl an Profilwand-Durchgangsöffnungen mit jeweils einem flanscharti- gen Rand 30 aufweisen. Die Profilwand-Durchgangsöffnungen am Walzblech 32 gemäß den Figuren 3 und 5 können beispielsweise Ausstanzungen sein. Dabei sind eine Mehrzahl an voneinander beabstandet angeordnete und/oder auch aneinander angrenzende Profilwandöffnungen im Walzblech 32 realisierbar. Die Figuren 7 und 8 zeigen ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel eines Walzblechs 32 zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Profilbauteils 10. Das Walzblech 32 der Figuren 7 und 8 ent- hält eine geometrische Oberflächenstrukturierung 26, die als eine Mehrzahl an voneinander beabstandeten Sicken ausgebildet ist. Alternativ hierzu ist auch eine andersartige Anordnung bzw. Ausgestaltung von Sicken denkbar.

Mittels einer geeigneten Strukturierung 24 kann am Walzblech 32 und somit am Profilbauteil 10 eine Steifigkeitserhöhung oder eine Steifigkeitsreduzierung hervorgerufen werden. Die konstruktiven Maßnahmen zur Herstellung einer geeigneten Strukturierung 24 können an unterschiedlichen Konstruktions- werkstoffen, wie z. B. Stahl oder Aluminium, fertigungstech- nisch verhältnismäßig einfach realisiert werden. Es lassen sich mittels einer geeigneten Strukturierung 24 Steifigkeits- sprünge bei Walzprofilen mit unterschiedlichen Querschnitten und/oder mit Aussparungen kompensieren. Bei derartigen Aus- sparungen kann es sich beispielsweise um Fixierlöcher han- deln, welche durch zusätzliches Abstellen eines flanscharti- gen Randes stabilisiert werden können. Die Strukturierung 24 kann mittels bekannter Walzprofilieranlagen vor dem eigentli- chen Rollumformprozess am Walzblech 32 realisiert werden. Das Anwendungsspektrum der neuen Profilbauteile 10 ist im Ver- gleich zu traditionellen Profilbauteilen verhältnismäßig hoch. Insbesondere im Karosseriebau für Fahrzeuge ist es nun besonders effektiv möglich, eine crashgerechte Auslegung von Walzprofilen unter gleichzeitiger Berücksichtigung von Leichtbaukonzepten durchzuführen.