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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft Aluminiumlegierungsfahrzeugstrukturkomponenten und ganz besonders das Bilden einer Öffnung außerhalb einer Ebene („out of plane“) zu einem Hauptabschnitt der Strukturkomponenten.
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HINTERGRUND
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Kleinlastwagen (Pick-ups) sind Kraftfahrzeuge mit einem vorderen Fahrgastbereich, der oftmals als ein Führersitz bezeichnet wird, und einem nach oben offenen hinteren Frachtbereich, der oftmals als ein Kasten bezeichnet wird. Der Kasten weist gewöhnlich eine im Wesentlichen ebene Ladefläche auf, von der sich zwei Seitenwände und ein nach vorne verbindendes Kopfteil davon nach oben erstrecken. Kleinlastwagen können auch eine am Boden mit Scharnieren versehene Tür einsetzen, die häufig als eine Heckklappe bezeichnet wird und die an der hinteren Kante der Ladefläche mit Scharnieren versehen ist und schließbar ist, um eine vierte Wand für den Frachtbereich bereitzustellen. Führersitze und Kästen können separate Baugruppen oder Teil derselben Einvolumenkarosseriestruktur sein. Kleinlastwagen sind in hohem Maße beliebt, weil der Kasten es ermöglicht, sie auf so viele verschiedene Weisen zu nutzen, einschließlich des Beförderns einer Vielfalt von Frachtarten und des Ziehens verschiedener Arten von Anhängern.
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Traditionell wurde der Großteil der Karosseriestrukturen von Kleinlastwagen aus Stahllegierungen hergestellt. Durch langjährige Erfahrung haben Kleinlastwagendesigner gelernt, wie Stahllastwagenkarosserieteile konstruiert werden können, die der Vielfalt der anspruchsvollen Kleinlastwagenanwendungen standhalten. Die aktuellen Regelungs- und Wirtschaftsrahmenbedingungen haben die Bedeutung des Steigerns der Kraftstoffeffizienz sowie der Funktionalität und Dauerhaftigkeit von Kleinlastwagen erhöht. Eine Methode zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs besteht darin, das Fahrzeugstrukturgewicht zu verringern.
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Aluminiumlegierungen haben in der Regel ein höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht als Stahllegierungen. Dementsprechend bietet das Ersetzen von Stahl durch Aluminium Potential zur Gewichtsverringerung. Der Elastizitätsmodul von Aluminium ist jedoch im Allgemeinen niedriger als der Elastizitätsmodul von Stahl. Zudem funktionieren Fertigungstechniken und -verfahren zum Verbinden von Teilen, die bei Stahlteilen gut funktionieren, möglicherweise nicht gut für das gleiche Aluminiumteil. Aufgrund dieser und anderer Unterschiede bringt ein einfacher Materialaustausch nicht unbedingt ein annehmbares Design hervor.
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Aluminiumlegierungen werden im Allgemeinen durch eine vierstellige Zahl identifiziert, wobei die erste Stelle davon in der Regel das bzw. die Hauptlegierungselemente identifiziert. Die Hauptlegierungselemente in einer Aluminiumlegierung der Serie 6xxx oder 6000 sind beispielsweise Magnesium und Silizium, während das Hauptlegierungselement der Serie 5xxx oder 5000 Magnesium ist und für die Serie 7xxx oder 7000 Zink ist. Beim Beschreiben einer Serie von Aluminiumlegierungen auf der Basis des Hauptlegierungselements können auf die erste Zahl drei x (groß- oder kleingeschrieben) oder drei 0 (Nullen) folgen. Zusätzliche Zahlen, die in der Serienkennzeichnung durch den Buchstaben „x“ oder die Zahl „0“ dargestellt werden, definieren die exakte Aluminiumlegierung. Eine Aluminiumlegierung 6061 hat beispielsweise eine Zusammensetzung von 0,8–1,2% Magnesium, 0,4–0,8% Silizium, 0,15–0,4% Kupfer, 0,04–0,35% Chrom, 0–0,7% Eisen, 0–0,25% Zink, 0–0,15% Mangan und 0–0,15% Titan. Andere Legierungen stellen andere Kompromisse von Festigkeit, Härte, Umformbarkeit und anderen Eigenschaften bereit.
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Darüber hinaus können fünf grundlegende Zustandsbezeichnungen für Aluminiumlegierungen verwendet werden, bei denen es sich um folgende handelt: F – Herstellungszustand, O – weichgeglüht, H – kaltverfestigt, T – thermisch behandelt und W – lösungsgeglüht (zwischen Lösungswärmebehandlung und künstlicher oder natürlicher Alterung). Auf die Zustandsbezeichnung kann eine ein- oder zweistellige Zahl zur weiteren Abgrenzung folgen. Aluminium mit einer Zustandsbezeichnung T6 beispielsweise wurde lösungswärmebehandelt und künstlich gealtert, jedoch nicht nach der Lösungswärmebehandlung kaltumgeformt (oder derart, dass die Kaltumformung in den Materialeigenschaften sich nicht widerspiegelt).
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Gesichtspunkt dieser Offenbarung zielt auf eine Automobilkomponente ab, die eine Out-of-Plane-Öffnung definiert. Die Komponente ist eine Aluminiumlegierungsstrukturkomponente mit einem Hauptabschnitt, der einen vertieften Abschnitt umgibt. Der vertiefte Abschnitt weist einen kaltverfestigten Unterabschnitt auf, der einen Bettunterabschnitt mit dem Hauptabschnitt verbindet. Der Bettunterabschnitt liegt außerhalb einer Ebene („out of plane“) zu dem Hauptabschnitt und definiert eine Öffnung. Die Strukturkomponente kann eine Aluminiumlegierung der Serie 6000 sein. Die Strukturkomponente kann eine Aluminiumlegierung 6111 sein.
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In diesem Gesichtspunkt kann der Bettunterabschnitt im Wesentlichen parallel zu dem Hauptabschnitt sein. Der Bettunterabschnitt kann außerdem eine Breite von mindestens 6 Millimeter haben, die sich im Wesentlichen lotrecht von einem beliebigen Punkt auf einem Umfang der Öffnung erstreckt. Der Hauptabschnitt kann eine erste Dicke haben und der Bettunterabschnitt kann eine zweite Dicke haben, die im Wesentlichen gleich der ersten Dicke ist. Die erste und die zweite Dicke können mindestens 2 Millimeter betragen.
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Der Hauptabschnitt kann eine im Wesentlichen ebene erste Fläche aufweisen. Der Bettunterabschnitt kann eine im Wesentlichen ebene zweite Fläche aufweisen. Die zweite Fläche kann im Wesentlichen parallel zu der ersten Fläche sein. Eine Tiefe zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche kann mindestens das 2,5-fache der ersten Dicke betragen. Die Tiefe kann mindestens 5 Millimeter betragen.
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Eine erste Grenzfläche kann sich zwischen dem Hauptabschnitt und dem kaltverfestigten Unterabschnitt mit einem ersten Radius erstrecken. Eine zweite Grenzfläche kann sich zwischen dem kaltverfestigten Unterabschnitt und dem Bettunterabschnitt mit einem zweiten Radius erstrecken. Der erste und der zweite Radius können sich in entgegengesetzte Richtungen wölben. Der erste und der zweite Radius können mindestens das 3-fache der ersten Dicke betragen. Der erste und der zweite Radius können mindestens 6 Millimeter betragen.
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Die Öffnung kann im Wesentlichen kreisförmig sein; andere Formen können jedoch verwendet werden und mehrere Öffnungen können zusammen gruppiert werden. Die Öffnung kann einen Durchmesser von mindestens 16 Millimeter haben. Die Öffnung kann ein Zugangsloch sein, das während des Zusammenfügens der Komponente verwendet wird. Der vertiefte Abschnitt kann sich von einer Außenfläche nach innen in die Strukturkomponente erstrecken oder kann sich von einer Innenfläche nach außen von der Strukturkomponente erstrecken.
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Ein anderer Gesichtspunkt dieser Offenbarung zielt auf einen Kleinlastwagen (Pick-up) mit einer Strukturkomponente aus Aluminiumlegierung der Serie 6000 ab. Die Strukturkomponente aus Aluminiumlegierung der Serie 6000 weist einen Hauptabschnitt auf, der einen Bettunterabschnitt umgibt, der außerhalb einer Ebene („out of plane“) zu dem Hauptabschnitt ist. Die Strukturkomponente aus Aluminiumlegierung der Serie 6000 weist außerdem einen kaltverfestigten Unterabschnitt auf, der zwischen dem Hauptabschnitt und dem Bettunterabschnitt angeordnet ist. Der Bettunterabschnitt definiert eine Öffnung, wodurch vorgesehen wird, dass die Öffnung außerhalb einer Ebene zu dem Hauptabschnitt liegt. Die Strukturkomponente kann Teil einer Dachspitzenbaugruppe sein.
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Der Bettunterabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu dem Hauptabschnitt von einem Umfang seiner definierten Öffnung um ein Minimum von 6 Millimeter. Die Strukturkomponente kann eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen. Die Dicke kann mindestens 2 Millimeter betragen. Der Bettunterabschnitt kann eine Tiefe von dem Hauptabschnitt von mindestens dem 2,5-fachen der Dicke haben. Die Tiefe kann 5 Millimeter betragen.
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Eine erste Grenzfläche zwischen dem Hauptabschnitt und dem kaltverfestigten Unterabschnitt kann einen ersten Radius von mindestens dem 3-fachen der Dicke haben. Der erste Radius kann mindestens 6 Millimeter betragen. Eine zweite Grenzfläche zwischen dem kaltverfestigten Unterabschnitt und dem Bettunterabschnitt kann einen zweiten Radius von mindestens dem 3-fachen der Dicke haben. Der zweite Radius kann eine Abmessung haben, die im Wesentlich gleich dem ersten Radius ist. Der zweite Radius kann mindestens 6 Millimeter betragen.
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Ein weiterer Gesichtspunkt dieser Offenbarung zielt auf ein Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumlegierungsfahrzeugstrukturkomponente ab, die eine Out-of-Plane-Öffnung definiert. Ein erster Schritt in diesem Verfahren beinhaltet das Auswählen eines Aluminiumlegierungsrohlings mit einer Dicke. Ein zweiter Schritt in diesem Verfahren beinhaltet das Formen des Rohlings, so dass ein Bettunterabschnitt im Wesentlichen parallel zu einem Hauptabschnitt und außerhalb einer Ebene („out of plane“) zu diesem Hauptabschnitt um einen Abstand von mindestens dem 2,5-fachen der Dicke gebildet wird und eine Öffnung definiert und um mindestens 6 Millimeter umgibt.
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In diesem Gesichtspunkt kann der Schritt des Formens des Rohlings außerdem das Ziehen des Bettunterabschnitts aus dem Hauptabschnitt und das Kaltverfestigen eines kaltverfestigten Unterabschnitts mit Doppelwölbung zwischen dem Bettunterabschnitt und dem Hauptabschnitt beinhalten. Der kaltverfestigte Unterabschnitt mit Doppelwölbung kann einen ersten Radius und einen zweiten Radius aufweisen, die jeweils mindestens das 3-fache der Dicke betragen. Zudem kann der Schritt des Formens des Rohlings in diesem Gesichtspunkt das Stanzen der Öffnung im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Ziehen des Bettunterabschnitts beinhalten.
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Die obigen Gesichtspunkte dieser Offenbarung und andere Gesichtspunkte werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen detaillierter erklärt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Kleinlastwagenführersitzes und eines Kleinlastwagenkastens auf einem Rahmen.
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2 ist eine zum Teil auseinandergezogene Ansicht eines Kleinlastwagenführersitzes.
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3 ist eine perspektivische Teilansicht einer Aluminiumlegierungsstrukturkomponente, die eine Out-of-Plane-Öffnung definiert.
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4 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 4-4 in 3 vorgenommen wurde.
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5 ist eine Teildraufsicht einer Aluminiumlegierungsstrukturkomponente, die eine Out-of-Plane-Langöffnung definiert.
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6 ist eine Draufsicht einer Aluminiumlegierungsstrukturkomponente, die eine Out-of-Plane-Gruppierung von Öffnungen definiert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die veranschaulichten Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabgetreu und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Die offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Einzelheiten sollten nicht als einschränkend betrachtet werden, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einem Fachmann die Art der Ausübung der offenbarten Konzepte zu lehren.
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1 zeigt einen noch nicht fertig gestellten Kleinlastwagen 10 mit einer Karosserie 12, die auf einen Rahmen 14 montiert ist. Die Karosserie 12 weist einen Führersitz 16 und einen Kasten 18 auf. Die Karosseriestruktur 12 kann eine Reihe Automobilstrukturkomponenten 20 umfassen. Die Strukturkomponenten 20 können Aluminiumlegierungen sein. Die Strukturkomponenten können Aluminiumlegierungen der Serie 5xxx und der Serie 6xxx sein.
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2 zeigt eine zum Teil auseinandergezogene Ansicht des Führersitzes 16, die ein Beispiel einer Reihe von Strukturkomponenten 20 darstellt. Ein Dachelement 24, eine Seitentüröffnungsstruktur 26 und eine Reihe Verstärkungselemente 28, 30a, 30b, 30c, 32 sind gekennzeichnet. Die Verstärkungselemente 30a, 30b, 30c können zusammengebaut werden, um eine Dachspitzenbaugruppe 34 bereitzustellen. Die Dachspitzenbaugruppe 34 verbindet einen Abschnitt des Dachelements 24 mit der Seitenstruktur 26 und stellt eine strukturelle Stütze für den Führersitz 16 des Kleinlastwagens 10 bereit. Andere gezeigte Strukturkomponenten 20 können auch einbezogen werden, um die Dachspitzenbaugruppe 34 bereitzustellen.
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Alle der in 2 gezeigten Komponenten, ob nun gekennzeichnet oder nicht, können als Strukturkomponenten 20 betrachtet werden. Ebenso können andere Komponenten, die nicht in 2 gezeigt sind, wie jene, die den Kasten 18 bilden (siehe 1), als Strukturkomponenten 20 betrachtet werden. Strukturkomponenten 20 beinhalten Außenkarosserieelemente, Innenkarosserieelemente, Verstärkungselemente und Verbindungselemente beinhalten, die ermöglichen, dass alle der zuvor erwähnten Komponenten zusammengefügt werden können. Alle der Komponenten in 2, gekennzeichnet oder nicht gekennzeichnet, können aus Aluminiumlegierung der Serie 6xxx hergestellt sein. Die Dachspitzenbaugruppe 34 kann eine Aluminiumlegierung 6111 sein.
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Der Fahrzeugrahmen 14 und die Karosseriebaugruppen 12 (siehe 1) können durch Verbinden einzelner Formkomponenten (d. h. 28, 30a, 30b, 30c, 32) zusammengefügt werden. Zu Zusammenfügungsverfahren können Widerstandspunktschweißen, Stanznieten und die Verwendung anderer Befestigungsmittel, wie Bolzen, zählen. Während des Zusammenfügungsvorgangs können Zugangsöffnungen in einigen der Komponenten benötigt werden, um einen Zugang für die Herstellungswerkzeuge zu ermöglichen, um die Komponenten zu verbinden. Widerstandspunktschweißen kann beispielsweise Zugangsöffnungen für einen Schweißzangenzugang erfordern, Stanznieten können Zugangsöffnungen für Stanznietpistolen erfordern und für Bolzen und/oder Muttern kann ein Schrauberwerkzeug eine Öffnung zum Zugang zu einer Fuge und zum Verbinden mehrerer Teile miteinander erfordern. Darüber hinaus können Öffnungen auch zum Ablaufenlassen von Elektrotauchlack und zur Gewichtsverringerung verwendet werden.
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Die 3 und 4 zeigen eine perspektivische bzw. eine Schnittansicht eines Abschnitts einer Strukturkomponente 20, die eine Öffnung 40 definiert. Die Strukturkomponente 20 weist einen Hauptabschnitt 42 auf, der einen vertieften Abschnitt 44 umgibt. Der vertiefte Abschnitt 44 weist einen kaltverfestigten Unterabschnitt 46 und einen Bettunterabschnitt 48 auf. Der kaltverfestigte Unterabschnitt 46 ist zwischen dem Hauptabschnitt 42 und dem Bettunterabschnitt 48 angeordnet. Der kaltverfestigte Unterabschnitt 46 verbindet den Bettunterabschnitt 48 mit dem Hauptabschnitt 42. Ein Abschnitt des kaltverfestigten Unterabschnitts 46 kann eine Härte haben, die höher als die des Hauptabschnitts 42 ist. Der vertiefte Abschnitt 44 kann sich nach innen in die Strukturkomponente 20 erstrecken, wie in 3 gezeigt, oder kann umgedreht sein, um sich von der Strukturkomponente 20 nach außen zu erstrecken.
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Der Hauptabschnitt 42 weist eine erste Dicke 50 und eine erste Fläche 52 auf. Die erste Fläche 52 ist im Wesentlichen eben und kann dazu verwendet werden, eine erste Ebene 54 zu definieren. Der Bettunterabschnitt 48 weist eine zweite Dicke 56 und eine zweite Fläche 58 auf. Die zweite Fläche 58 ist im Wesentlichen eben und kann dazu verwendet werden, eine zweite Ebene 60 zu definieren. Die zweite Dicke 56 kann im Wesentlichen gleich der ersten Dicke 50 sein. Die Strukturkomponente 20 kann eine im Wesentlichen konstante Dicke 50, 56 nahe der Öffnung 40 aufweisen. Die Dicke 50, 56 kann beispielsweise 2 Millimeter sein. Im Wesentlichen, wie in dieser Patentanmeldung verwendet, bedeutet nicht exakt, folglich kann eine gewisse Toleranz gegeben sein und ein Fachmann kann einen angemessenen Toleranzbetrag für jedes Merkmal, das der Begriff im Wesentlichen modifiziert, bestimmen. Die zweite Dicke 56 kann beispielsweise aufgrund eines Ziehens des Materials, um den vertieften Abschnitt 44 zu bilden, dünner als die erste Dicke 50 sein und sie können dennoch als im Wesentlichen gleich zueinander betrachtet werden.
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Die zweite Fläche 58 kann im Wesentlichen parallel zu der ersten Fläche 52 sein, und bei wesentlichen Ebenheiten und im Wesentlichen gleichen Dicken 50, 56 kann gesagt werden, dass der Bettunterabschnitt 48 im Wesentlichen parallel zu dem Hauptabschnitt 42 ist. Eine Tiefe 62 kann zwischen der ersten Fläche 52 und der zweiten Fläche 58 definiert sein. Die Tiefe 62 kann mindestens das 2,5-fache der ersten Dicke 50 betragen. Wenn die Strukturkomponente 20 beispielsweise eine Dicke 50 von 2 Millimeter hat, wäre die Tiefe mindestens 5 Millimeter. Die Tiefe 62 kann auch aus Herstellbarkeitserwägungen auf innerhalb von dem 4-fachen der Dicke 50 beschränkt sein. Die Tiefe 62 der ersten Fläche 52 des Hauptabschnitts 42 (zum Definieren der ersten Ebene 54 verwendet) von der zweiten Fläche 58 des Bettunterabschnitts 48 (zum Definieren der zweiten Fläche 60 verwendet) sorgt dafür, dass der Bettunterabschnitt 48 außerhalb einer Ebene („out of plane“) zu dem Hauptabschnitt 42 liegt.
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Der Bettunterabschnitt 48 definiert die Öffnung 40. Die Öffnung 40 kann im Wesentlichen kreisförmig sein; andere Formen können jedoch verwendet werden und mehrere Öffnungen können zusammen gruppiert werden. Die Öffnung 40 kann einen Durchmesser 64 von mindestens 4 Millimeter haben. Der Bettunterabschnitt 48 definiert außerdem einen Umfang 66 der Öffnung 40. Der Bettunterabschnitt 48 weist eine Breite 68 auf, die sich im Wesentlichen lotrecht von dem Umfang 66 erstreckt. Die Breite 68 kann mindestens 6 Millimeter sein, so dass der Bettunterabschnitt 48 sich ein Minimum von 6 Millimeter von jedem Punkt entlang des Umfangs 66 der Öffnung 40 erstreckt. Die Öffnung 40 kann ein Zugangsloch sein, das während des Zusammenfügens der Komponente verwendet wird. Ein Zugangsloch kann einen Durchmesser 64 von mindestens 16 Millimeter haben.
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Eine erste Grenzfläche 72 kann definiert sein, die sich zwischen dem Hauptabschnitt 42 und dem kaltverfestigten Unterabschnitt 46 erstreckt. Die erste Grenzfläche 72 kann als Teil des kaltverfestigten Unterabschnitts 46 betrachtet werden und mit dem Hauptabschnitt 42 verbunden sein, anstelle zwischen den beiden angeordnet zu sein. Die erste Grenzfläche 72 weist einen ersten Radius 74 auf. Der erste Radius 74 kann mindestens das 3-fache der ersten Dicke 50 betragen. Wenn die Strukturkomponente 20 beispielsweise eine Dicke 50 von 2 Millimeter hat, wäre der erste Radius 74 mindestens 6 Millimeter.
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Eine zweite Grenzfläche 76 kann definiert sein, die sich zwischen dem kaltverfestigten Unterabschnitt 46 und dem Bettunterabschnitt 48 erstreckt. Die zweite Grenzfläche 76 kann als Teil des kaltverfestigten Unterabschnitts 46 betrachtet werden und mit dem Bettunterabschnitt 48 verbunden sein, anstelle zwischen den beiden angeordnet zu sein. Die zweite Grenzfläche 76 weist einen zweiten Radius 78 auf. Der zweite Radius 78 kann mindestens das 3-fache der ersten Dicke 50 betragen. Wenn die Strukturkomponente 20 beispielsweise eine Dicke 50 von 2 Millimeter hat, wäre der zweite Radius 38 mindestens 6 Millimeter.
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Der vertiefte Abschnitt 44 kann eine Gesamtgrundfläche 80 haben. Die Grundfläche 80, die eine kreisförmige Öffnung 40 umgibt, kann ein Tiefen-Grundflächenverhältnis haben. Das Tiefen-Grundflächenverhältnis kann bestimmt werden, indem die Grundfläche 80 durch die Tiefe 62 dividiert wird. Ein Tiefen-Grundflächenverhältnis zwischen 0,05 und 0,2 kann wünschenswert sein. Ein Strukturelement 20 mit einem vertieften Abschnitt 44, der eine kreisförmige Öffnung 40 definiert, kann beispielsweise eine Tiefe 62 von 5 Millimeter und eine Grundfläche 80 von 33 Millimeter haben. Der vertiefte Abschnitt 44 in diesem Beispiel kann ein Tiefen-Grundflächenverhältnis von 0,15 haben.
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Der vertiefte Abschnitt 44 kann einen versteiften Materialring um die Öffnung 40 herum zumindest zum Teil aufgrund der alternierenden Doppelwölbung der ersten und der zweiten Grenzfläche 72, 76 und der Fertigung der Strukturkomponente 20, um die geometrische Form zu erzielen, bereitstellen. Zusätzliche Kaltverfestigungsvorgänge können an dem kaltverfestigten Unterabschnitt 46 außerhalb des Fertigungsvorgangs, der zum Definieren der Form angewendet wird, durchgeführt werden. Darüber hinaus definiert der vertiefte Abschnitt 44 die Öffnung 40 außerhalb einer Ebene zu dem Hauptabschnitt 42. Wenn der Hauptabschnitt 42 einer Spannung innerhalb einer Ebene („in plane“) ausgesetzt ist, wie aufgrund eines Biegens, konzentriert sich die Belastung in der Strukturkomponente 20 folglich vorwiegend entlang des kaltverfestigten Unterabschnitts 46 (dem versteiften Ring) und umgeht die Öffnung 40. Infolgedessen wird der Umfang 66 der Öffnung 40 einer geringeren Belastung ausgesetzt, als wenn die Öffnung 40 innerhalb einer Ebene zu dem Hauptabschnitt 42 wäre.
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Die Öffnung 40, die außerhalb einer Ebene zu dem Hauptabschnitt 42 definiert ist, der Bettunterabschnitt 48, der die Öffnung 40 umgibt, und der kaltverfestigte Unterabschnitt 46, der den Bettunterabschnitt 48 umgibt, können die Gesamtstrukturrobustheit der Aluminiumlegierungsstrukturkomponente 20 verbessern.
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5 ist eine Teildraufsicht einer Aluminiumlegierungsstrukturkomponente 20, die eine Out-of-Plane-Langöffnung 84 definiert. Die Langöffnung 84 ist eine Darstellung dessen, dass eine Öffnung eine beliebige geometrische Form haben kann. Die Langöffnung weist einen Umfang 86 auf. Wie zuvor erstreckt sich eine Breite 88 im Wesentlichen lotrecht von dem Umfang 86. Die Breite 88 kann sich um ein Minimum von 6 Millimetern von jedem Punkt entlang des Umfangs 86 der Öffnung 84 erstrecken.
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6 ist eine Teildraufsicht einer Aluminiumlegierungsstrukturkomponente 20, die eine Out-of-Plane-Gruppierung von Öffnungen 90, 92 definiert. Eine kreisförmige erste Öffnung 90 und eine quadratische zweite Öffnung 92 sind als Beispiele von gruppierten Öffnungen mit unterschiedlichen Geometrien gezeigt. Eine beliebige Anzahl von Öffnungen kann in einer Gruppierung enthalten sein. Der Unterschied zu den oben aufgeführten Ausführungsformen besteht darin, dass der Umfang 94 nicht nur der Rand der geometrischen Form, sondern die Gesamtabgrenzung aller gruppierten Öffnungen ist, wobei er Randabgrenzungen einer geometrischen Form teilt und von einer Öffnung 90 zu einer anderen Öffnung 92 verläuft, wie in der Figur gezeigt. Eine Breite 96 erstreckt sich wie zuvor dann im Wesentlichen lotrecht von dem Umfang 94. Die Breite 96 kann sich um ein Minimum von 6 Millimeter von jedem Punkt entlang des Umfangs 94 der Öffnungen 90, 92 erstrecken. Man beachte, dass der Abstand zwischen den Öffnungen 90, 92 größer oder kleiner als 6 Millimeter sein kann.
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Ein Fertigungsverfahren kann durchgeführt werden, um die wie oben beschriebene Strukturkomponente 20 zu produzieren. Die Strukturkomponente 20 kann in diesem Fall eine Aluminiumlegierungsfahrzeugstrukturkomponente sein, die eine Out-of-Plane-Öffnung definiert. Ein erster Schritt in diesem Verfahren kann das Auswählen eines Aluminiumlegierungsrohlings mit einer bekannten Dicke beinhalten. Der Rohling kann aus einer Rolle von Aluminiumlegierung mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke geschnitten sein. Ein zweiter Schritt in diesem Verfahren kann das Formen des Rohlings beinhalten, so dass ein Bettunterabschnitt im Wesentlichen parallel zu einem Hauptabschnitt und außerhalb einer Ebene („out of plane“) zu diesem Hauptabschnitt um einen Abstand von mindestens dem 2,5-fachen der Dicke gebildet wird und eine Öffnung definiert und um mindestens 6 Millimeter umgibt.
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Der Formungsschritt kann das Ziehen des Bettunterabschnitts aus dem Hauptabschnitt beinhalten. Das Ziehen ist ein Prägearbeitsvorgang. Der Formungsschritt kann außerdem das Kaltverfestigen eines kaltverfestigten Unterabschnitts mit Doppelwölbung zwischen dem Bettunterabschnitt und dem Hauptabschnitt beinhalten. Die Kaltverfestigung kann durch den Prägearbeitsvorgang durchgeführt werden. Das Verfahren kann außerdem oder alternativ dazu einen separaten Kaltverfestigungsarbeitsvorgang beinhalten, der an dem kaltverfestigten Unterabschnitt durchgeführt wird. Der kaltverfestigte Unterabschnitt mit Doppelwölbung kann einen ersten Radius und einen zweiten Radius aufweisen, die jeweils mindestens das 3-fache der Dicke betragen.
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Der Schritt des Formens des Rohlings kann außerdem das Stanzen der Öffnung beinhalten. Die Öffnung kann im Wesentlichen zur selben Zeit wie das Ziehen des Bettunterabschnitts gestanzt werden. Alternativ dazu kann die Öffnung ausgeschnitten werden, nachdem der Bettunterabschnitt gebildet wurde. Die Öffnung kann auch zuerst gebildet und der Bettunterabschnitt um die Öffnung herum gebildet werden.
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Obwohl beispielhafte Ausführungsformen oben beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens beschreiben. Vielmehr sind die in der Spezifikation verwendeten Wörter beschreibende und nicht einschränkende Wörter, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Sinn und Schutzumfang der wie beanspruchten Offenbarung abzuweichen. Die Merkmale verschiedener Umsetzungsausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der offenbarten Konzepte zu bilden.
