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  • 专利说明
  • 权利要求
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einer ersten Platine, wobei die erste Platine einen ersten, stark belasteten Bereich aufweist, der mittels eines Verstärkungsteils verstärkt wird, und weniger stark belastete Bereiche, die außerhalb des ersten Bereichs liegen, und die unverstärkt sind, mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Bereitstellen der ersten Platine, DOLLAR A - Bereitstellen einer zweiten, das Verstärkungsteil bildenden Platine, die kleiner als die erste Platine ist und die gerade so gestaltet ist, dass sie sich über den ersten, stark belasteten Bereich der ersten Platine erstreckt, DOLLAR A - Einbringen einer Zwischenschicht zwischen die beiden Platinen, wobei die Zwischenschicht während des Herstellungsvorganges des Bauteils fließfähig ist und nach einer Aushärtezeit elastisch oder fest ist, DOLLAR A - Umformen der Platinen mittels eines Umformwerkzeugs in eine Endform des Bauteils. DOLLAR A Zumindest eine der beiden Platinen ist derart strukturiert, dass bei der Herstellung des Bauteils Zwischenschichtmaterial in einzelne Strukturierungen der mindestens einen strukturierten Platine gedrückt wird, wobei die Zwischenschicht in mindestens einer Raumrichtung formschlüssig mit der mindestens einen strukturierten Platine verbunden ist.
    公开号:DE102004023058A1
    申请号:DE102004023058
    申请日:2004-05-11
    公开日:2005-12-08
    发明作者:Robert Kirschner；Bernd Dr. Kupetz；Sebastian Veith
    申请人:Bayerische Motoren Werke AG；
    IPC主号:B32B3-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eineslokal verstärktenBauteils gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruches 1 sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltesBauteil gemäß den Merkmalendes Patentanspruches 28.
    [0002] Invielen Bereichen der Technik, insbesondere im Automobil-Karosseriebau,spielt das Thema Leichtbau eine immer größere Rolle. Bauteile sollten inmöglichstallen Bauteilbereichen entsprechend den dort auftretenden mechanischenBelastungen ausgelegt sein. Aus Gewichtsgründen sollten Bauteilüberdimensionierungenvermieden werden. Bei tragenden Strukturkomponenten von Fahrzeugkarosserienwerden stark belastete Bauteilbereiche häufig durch mehrere übereinanderliegende Verstärkungsblecheverstärktbzw. versteift. Bauteile, die belastungsgerecht lokal durch Verstärkungsblecheverstärktwerden, könnenals "Patchwork"-Bauteile bezeichnetwerden. Patchwork-Bauteile sind seit langem Stand der Technik.
    [0003] Beispielsweisebeschreibt die DE100 11 589 A1 ein Blechbauteil bestehend aus einer Blechplatine,die durch Aufdoppeln eines zweiten kleineren Blechs auf die größere „Grundplatine" lokal verstärkt ist.Bei der Herstellung des Bauteils wird zunächst zwischen die Grundplatineund das kleinere Verstärkungsblecheine Klebstoffzwischenschicht aus Pulverharz eingebracht. Anschließend werdendie beiden zusammengefügten "Platinen" bei hoher Temperaturzu einem Verbund gepresst. Danach wird der Verbund abgekühlt unddurch Tiefziehen in eine Bauteilendform umgeformt. Die Zwischenschichtverbessert nicht nur die Festigkeit des Platinenverbundes, sondernverringert auch die Gefahr von Korrosion.
    [0004] Ausder DE 197 53 110A1 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Patchwork-Bauteils bekannt.Stark belastete Bereiche des Bauteils sind durch mehrere übereinanderangeordnete Bleche verstärkt.Die übereinanderangeordneten Bleche sind jeweils über eine Heißschmelzklebefolieoder ein Kleber-Verbindungsband miteinander verbunden. Nach derHerstellung des "Patchworks" werden die übereinandergeschichteten Bleche gemeinsam umgeformt.
    [0005] Fernersind aus der DE 19729 566 C2 , der DE100 60 816 A1 und der US4,759,994 mehrschichtige Verbundplatten bekannt, die jeweilseine Oberschicht, eine Unterschicht und eine dazwischen eingebrachteZwischenschicht aufweisen. Bei der Zwischenschicht kann es sichbeispielsweise um eine Kunststoffschicht mit eingelagerten Verstärkungselementenhandeln oder um ein Streckmetall, das mit der Ober- und Unterschichtverklebt oder in sonstiger Weise verbunden ist.
    [0006] Aufgabeder Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines lokalverstärktenBauteils bzw. ein nach diesem Verfahren hergestelltes Bauteil zu schaffen,das hinsichtlich Bauteilfestigkeit und Bauteilgewicht weiter optimiertist.
    [0007] DieseAufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 27 gelöst. VorteilhafteAusgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zuentnehmen.
    [0008] Ausgangspunktder Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines „Patchwork-Bauteils" aus einer erstenPlatine, die einen ersten, währenddes Betriebs des Patchwork-Bauteils stark belasteten Bereich aufweist,der mittels eines Verstärkungsteils verstärkt wird,und weniger stark belastete Bereiche, die außerhalb des ersten Bereichsliegen, und die unverstärktbleiben. Das herzustellende Bauteil wird also nur dort verstärkt, woes aus Festigkeitsgründen wirklicherforderlich ist. UnnötigeMaterialüberschüsse werdenvermieden, was das Bauteilgewicht minimiert.
    [0009] ZurHerstellung eines solchen Patchwork-Bauteils muss zunächst eine "erste Platine" bereit gestelltwerden. Zur Verstärkungder ersten Platine wird eine "zweitePlatine" bereitgestellt, die kleiner als die erste Platine ist. Die zweite „Verstärkungsplatine" ist beanspruchungsgerechtgestaltet. Das heißt,sie ist so gestaltet, dass sie sich nur über den ersten, im Betriebdes Bauteils stark belasteten Bereich der ersten Platine erstreckt.Anschließendwerden die beiden Platinen gefügt.Hierbei wird zwischen die beiden Platinen eine „Zwischenschicht" eingebracht. DieZwischenschicht kann so beschaffen sein, dass sie während derHerstellung des Patchwork-Bauteils fließfähig und nach einer Aushärtezeit elastischoder sogar fest ist.
    [0010] DerKern der Erfindung besteht nun darin, dass zumindest eine der Platinen "strukturiert" ist oder dass beidePlatinen „strukturiert" sind. Bei der Herstellungdes Patchwork-Bauteils wird Zwischenschichtmaterial in einzelne „Strukturierungen" der mindestens einenstrukturierten Platine gedrückt.Dadurch wird die Zwischenschicht in mindestens einer Raumrichtungformschlüssigmit der mindestens einen strukturierten Platine verbunden.
    [0011] Zusätzlich können diebeiden Platinen über dieZwischenschicht miteinander verklebt sein. Vorzugsweise ist dieZwischenschicht flächigmit den beiden Platinen verbunden. Dadurch wird ein Eindringen vonFeuchtigkeit zwischen die Zwischenschicht und die Platinen verhindert,was die Gefahr von Korrosionsschädenverringert.
    [0012] DieBegriffe "strukturiert" bzw. "Strukturierungen" sind im Zusammenhangmit dem Verstärkungsteilsehr breit zu verstehen. Bei den Strukturierungen kann es sich – ganz allgemeingesprochen – umAusnehmungen, Vertiefungen, Rillen, Riffelungen, Rändelungen,Sacklöcher,Durchgangslöcher,Buckel etc. handeln. Die Strukturierungen können auch ganz unterschiedlicheFormen haben. Im Falle lochartiger Strukturierungen können dieeinzelnen Löcherz.B. kreisförmig,oval, rechteckförmig,dreieckförmig,prismenförmigoder anderweitig gestaltet sein.
    [0013] DieStrukturierungen einer Platine können unterschiedlicheFormen oder gleiche Formen sowie unterschiedliche Größen odergleiche Größen haben.Die einzelnen Strukturierungen könnendiskontinuierlich oder gleichmäßig über diemindestens eine strukturierte Platine verteilt sein. Bauteilbereiche,die stark belastet sind, könnenbeispielsweise kleine Löcheraufweisen, die relativ weit voneinander beabstandet sind, wohingegenBauteilbereiche, die weniger stark belastet sind, aus Gewichtsgründen größere Löcher aufweisenoder Löcherndie näherbeieinander liegen.
    [0014] DiePlatinen könnenaus jeweils dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestelltsein. Die Platinen könnenbeispielsweise aus eisenhaltigem Metall, aus einem Nichteisenmetall,aus einem Nichtmetall, z.B. aus einem isotropen Kunststoff, auseinem anisotropen Kunststoff, insbesondere einem Faserverbundwerkstoff,insbesondere aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, aus Leder,aus Holz oder aus anderen Materialien hergestellt sein. Für Anwendungenim Kraftfahrzeugbau kommen primärPlatinen aus Stahl-, Aluminium- oder Magnesiumblechen in Betracht.
    [0015] Nacheiner Variante der Erfindung sind die Platinen nicht nur über dieZwischenschicht, sondern übermindestens eine zusätzliche „Verbindung" miteinander verbunden.Bei der zusätzlichenVerbindung kann es sich um eine formschlüssige Verbindung handeln. DiePlatinen könnenz.B. durch eine Schweißverbindung,eine Clinchverbindung, eine Schraubverbindung, eine Nietverbindungoder durch anderweitige Verbindungstechniken miteinander verbundensein.
    [0016] DiePlatinen könnenauch elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Dies ist nichtnur dann möglich,wenn die Zwischenschicht elektrisch leitend ist. Wenn die Zwischenschichtnicht leitend ist, könnendie Platinen dennoch punktgeschweißt werden, sofern sich im Bereichdes herzustellenden Schweißpunktshinreichend fest zusammengedrückt werden,so dass das Zwischenschichtmaterial lokal beiseite gedrückt wirdund lokal eine unmittelbare Berührungder Platinen entsteht.
    [0017] Durchdie Wahl geeigneter Zwischenschichtmaterialien können die Eigenschaften desherzustellenden Bauteils gezielt beeinflusst werden. Wenn das Bauteilmechanischen Schwingungen ausgesetzt ist und diese zumindest gedämpft werdensollen, kommt eine Zwischenschicht aus dauerelastischem, dämpfendenMaterial in Betracht. Wenn die Übertragung vonKörperschallvon der einen auf die andere Platine minimiert werden soll, so kanneine schallisolierende "Antidröhnmatte" als Zwischenschichtzwischen die Platinen eingebracht werden. Eine solche Antidröhnmattekann beispielsweise aus Teer bzw. aus teerhaltigem Material hergestelltsein.
    [0018] Für bestimmteAnwendungen kann es auch sinnvoll bzw. erforderlich sein, wenn dieZwischenschicht elektrisch leitend ist. Dies kann durch ein Zwischenschichtmaterialmit eingelagerten Metallpartikeln erreicht werden.
    [0019] Beianderen Anwendungen kann es zweckmäßig sein, die beiden Platinenkathodisch voneinander zu trennen, insbesondere wenn die Platinen ausunterschiedlichen Metallwerkstoffen bestehen. In diesem Fall solltedie Zwischenschicht elektrisch isolierend sein.
    [0020] Alternativdazu kann auch ein Zwischenschichtmaterial gewählt werden, das eine geringe Wärmeleitfähigkeitaufweist, wenn es darum geht, die beiden Platinen möglichstgut thermisch voneinander zu entkoppeln.
    [0021] VonVorteil kann es auch sein, wenn die Zwischenschicht permanentmagnetischist. Bei der Herstellung brauchen die beiden Platinen dann lediglich relativzueinander positioniert werden. Durch eine permanentmagnetischeZwischenschicht wird verhindert, dass die Platinen vor der Umformungrelativ zueinander verrutschen.
    [0022] ImFolgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die 1 bis 3 erläutern dasGrundprinzip der Erfindung in schematischer Darstellung.
    [0023] 1 zeigtein Grundblech 1, welches die "erste Platine" bildet. Aus dem Grundblech soll ein Blechteilgeformt werden. Das herzustellende Blechteil wird in einzelnen Baueilenunterschiedlich stark belastet. In einem mittleren, kreisförmigen Bauteilbereich 2 wirddas herzustellende Blechteil stärkerbelastet als in den übrigenBauteilbereichen. Auf den stärkerbelasteten Bauteilbereich 2 des Grundblechs 1 wirdein Verstärkungsteil 3 aufgebracht,das auch als "Patch" bezeichnet werdenkann.
    [0024] Beidem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weistdas Verstärkungsteilbzw. Patch 3 eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 4 auf. Aufgrundder Löcher 4 hatdas Verstärkungsteil 3 einrelativ geringes Gewicht. Die Löcher 4 sindso dimensioniert und so angeordnet, dass das Verstärkungsteileine möglichsthohe Steifigkeit bei möglichstgeringem Gewicht hat.
    [0025] Zwischendas Grundblech 1 und das Verstärkungsteil 3 wirdeine Zwischenschicht 5 eingebracht. Bei der Zwischenschicht 5 kannes sich beispielsweise um eine schalldämmende Teermatte handeln. Das Grundblech 1 unddas Verstärkungsteil 3 können zusammengepresstwerden, was zu einem Verkleben des Grundblechs 1 mit derZwischenschicht 5 bzw. der Teermatte 5 und desVerstärkungsteils 3 mitder Teermatte 5 führt.Je nach Gewicht des Verstärkungsteils 3 undder Zähigkeitder Zwischenschicht 5 ist ein Zusammendrücken abernicht unbedingt erforderlich.
    [0026] Wieaus 2 ersichtlich ist, dringt Material der Zwischenschicht 5 indie durch die Löcher 4 gebildeten „Strukturierungen" des Verstärkungsteils 3 ein.In den Löchern 4 bildensich Verbindungspropfen 6. Bei dem in 2 gezeigtenAusführungsbeispiel überdeckendie Verbindungspropfen 6 nietkopfartig die Löcher 4.Somit ist das Verstärkungsteil 3 indrei Raumrichtungen formschlüssigmit der Zwischenschicht 5 verbunden.
    [0027] 3 zeigtein Ausführungsbeispiel,bei dem ebenfalls Material der Zwischenschicht in die durch dieLöcher 4 gebildetenStrukturierungen des Versteifungsteils 3 eindringt. ImUnterschied zum Ausführungsbeispielder 2 bilden sich jedoch keine propfartigen Verbindungenaus Zwischenschichtmaterial aus. Vielmehr „schließt" das in die Löcher 4 eindringendeZwischenschichtmaterial eben mit der Oberseite des Verstärkungsteils 3 ab.Das Verstärkungsteil 3 istbei diesem Ausführungsbeispielsomit nur in zwei Raumrichtungen formschlüssig mit der Zwischenschicht 5 verbunden.
    权利要求:
    Claims (28)
    [1] Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einerersten Platine (1), wobei die erste Platine (1)einen ersten, stark belasteten Bereich (2) aufweist, der mittelseines Verstärkungsteils(3) verstärktwird, und weniger stark belastete Bereiche, die außerhalbdes ersten Bereichs liegen, und die unverstärkt sind, mit folgenden Schritten: – Bereitstellender ersten Platine (1), – Bereitstellen einer zweiten,das Verstärkungsteil(3) bildenden Platine (3), die kleiner als dieerste Platine (1) ist und die gerade so gestaltet ist,dass sie sich überden ersten, stark belasteten Bereich (2) der ersten Platine(1) erstreckt, – Einbringeneiner Zwischenschicht (5) zwischen die beiden Platinen(1, 3), wobei die Zwischenschicht (5) während desHerstellungsvorganges des Bauteils fließfähig ist und nach einer Aushärtezeitelastisch oder fest ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindesteine der beiden Platinen (1, 3) derart strukturiertist, dass bei der Herstellung des Bauteils Zwischenschichtmaterialin einzelne Strukturierungen (4) der mindestens einen strukturiertenPlatine (1, 3) eindringt, wobei die Zwischenschicht(5) in mindestens einer Raumrichtung formschlüssig mitder mindestens einen strukturierten Platine (1, 3)verbunden ist.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei beide Platinen (1, 3)Strukturierungen (4) aufweisen.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei einzelneStrukturierungen in der mindestens einen strukturierten Platine(3) durch Vertiefungen gebildet sind.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei einzelneStrukturierungen in der mindestens einen strukturierten Platine(3) durch Löcher(4) gebildet sind.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestenseine der Platinen (1, 3) aus eisenhaltigem Metallbesteht.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, wobei mindestens eineder Platinen (1, 3) aus Stahl besteht.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestenseine der Platinen (1, 3) aus einem Nichteisenmetallbesteht.
    [8] Verfahren nach Anspruch 7, wobei mindestens eineder Platinen aus Aluminium besteht.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestenseine der Platinen aus einem Nichtmetall besteht.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mindestenseine der Platinen aus einem isotropen Kunststoffmaterial besteht.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mindestenseine der Platinen (1, 3) aus einem anisotropenKunststoffmaterial besteht.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mindestenseine der Platinen aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondereaus einem Kohlefaserverbundwerkstoff, besteht.
    [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei mindestenseine der Platinen aus einem Naturprodukt besteht besteht.
    [14] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei mindestenseine der Platinen aus Holz oder Leder besteht.
    [15] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die beidenPlatinen (1, 3) aus unterschiedlichen Materialienbestehen.
    [16] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die beidenPlatinen (1, 3) aus demselben Material bestehen.
    [17] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die beidenPlatinen (1, 3) zusätzlich durch eine Schweißverbindungmiteinander verbunden sind.
    [18] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die beidenPlatinen (1, 3) zusätzlich durch eine Clinch-Verbindungmiteinander verbunden sind.
    [19] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die beidenPlatinen (1, 3) durch eine Schraubverbindung miteinanderverbunden sind.
    [20] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die beidenPlatinen (1, 3) durch eine Nietverbindung miteinanderverbunden sind.
    [21] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Zwischenschichtaus Teer bzw. aus einem teerhaltigen Material besteht.
    [22] Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Zwischenschichtdurch eine schalldämmendeTeermatte gebildet ist.
    [23] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Zwischenschichtelektrisch leitend ist.
    [24] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Zwischenschichtpermanentmagnetisch ist.
    [25] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei die Zwischenschicht(5) eine geringere Wärmeleitfähigkeitaufweist als zumindest eine der beiden Platinen (1, 3).
    [26] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die Zwischenschicht(5) elektrisch nichtleitend ist.
    [27] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die Platinen(1, 3) nach dem Einbringen der Zwischenschicht(5) gemeinsam umgeformt werden.
    [28] Bauteil, das nach einem Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 27 hergestellt ist.
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