DE102020206732B4 - Vehicle and method for producing a sheet steel component of the vehicle - Google Patents
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Abstract
Fahrzeug (1), umfassend eine einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente (2) mit einem Vorderrad (5) und einem Hinterrad (6) sowie eine zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente (3) mit einem linken und einem rechten Fahrzeugrad (25, 26), wobei die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente (2) frontseitig des Fahrzeugs (1) angeordnet und die Fahrzeugkomponenten (2, 3) untereinander lösbar verbunden oder verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebszustand des Fahrzeugs (1), in welchem die Fahrzeugkomponenten (2, 3) untereinander verbunden sind, die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente (2) derart in/ an der zweispurigen Zweirad-Fahrzeugkomponente (3) befestigt ist, dass das Hinterrad (6) der einspurigen Zweirad-Fahrzeugkomponente (2) oberhalb und beabstandet zu einem Fahrplanum (30) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist, wobei die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente (2) und die zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente (3) zumindest einen Antrieb aufweisen.Vehicle (1), comprising a single-track two-wheel vehicle component (2) with a front wheel (5) and a rear wheel (6) and a two-track two-wheel vehicle component (3) with left and right vehicle wheels (25, 26), the single-track two-wheeler vehicle component (2) is arranged at the front of the vehicle (1) and the vehicle components (2, 3) are or can be detachably connected to one another, characterized in that in an operating state of the vehicle (1) in which the vehicle components (2, 3 ) are connected to one another, the single-track two-wheel vehicle component (2) is fastened in/on the two-track two-wheel vehicle component (3) in such a way that the rear wheel (6) of the single-track two-wheel vehicle component (2) is above and at a distance from a road surface (30 ) of the vehicle (1) is arranged, wherein the single-track two-wheel vehicle component (2) and the two-track two-wheel vehicle component (3) have at least one drive.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 12 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechbauteils des besagten Fahrzeugs.The invention relates to a vehicle according to the preamble of
In Ballungszentren tritt zunehmend Fahrzeugstau allein durch zu hohe Verkehrsdichte auf. Dies erfolgt oft spontan ohne Vorwarnung und Leitsysteme sind dafür oftmals nicht geeignet oder nicht vorhanden. Aus Studien geht hervor, dass die meisten urbanen Fahrten bzw. Pendelwege von nur einer Person durchgeführt werden. Die durchschnittlichen Strecken sind It. Studie überwiegend kleiner 100 km. Es besteht der Bedarf nach einem kleinen und flexibel einsetzbaren Fahrzeug, um auf beispielsweise plötzlich auftretende Staus flexibel reagieren zu können. Im Hinblick darauf sind bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Konzepte bekannt.In conurbations, vehicle congestion is increasingly occurring simply because of excessive traffic density. This often happens spontaneously without warning and control systems are often not suitable or not available. Studies show that most urban journeys or commutes are made by just one person. According to the study, the average distances are predominantly less than 100 km. There is a need for a small vehicle that can be used flexibly in order to be able to react flexibly to, for example, sudden traffic jams. With regard to this, a large number of different concepts are already known.
So beschreibt die
Die US 2010 / 0 193 274 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einer fahrzeugheckseitig angeordneten Motorradkomponente und mit einer fahrzeugfrontseitigen Fahrgestellkomponente, welche untereinander lösbar verbunden sind. Die Fahrgestellkomponente weist in Anlehnung an ein zweispuriges Fahrzeug zwei koaxial zueinander angeordnete Vorderräder auf, wogegen die einspurige Motorradkomponente ein Hinterrad des Fahrzeugs zur Verfügung stellt. Hierzu ist das Motorrad derart in/an der Fahrgestellkomponente gelagert, dass das Vorderrad der Motorradkomponente oberhalb und beabstandet zu einem Fahrplanum des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Fahrer kann zwischen einem dreirädrigen Fahrzeug und einem Motorrad wählen, wobei das dreirädrige Fahrzeug ausschließlich von der Motorradkomponente angetrieben ist/wird.US 2010/0 193 274 A1 describes a vehicle with a motorcycle component arranged at the rear of the vehicle and with a chassis component at the front of the vehicle, which are detachably connected to one another. Based on a two-track vehicle, the chassis component has two front wheels arranged coaxially with one another, whereas the single-track motorcycle component provides a rear wheel of the vehicle. For this purpose, the motorcycle is mounted in/on the chassis component in such a way that the front wheel of the motorcycle component is arranged above and at a distance from a road surface of the vehicle. The rider can choose between a three-wheeled vehicle and a motorcycle, with the three-wheeled vehicle being powered exclusively by the motorcycle component.
Die
Die
Die
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik alternatives Fahrzeug zu schaffen, welches sich aus einer einspurigen Fahrzeug-Komponente mit einem Vorder- und einem Hinterrad und einer zweispurigen Zweirad-Fahrzeugkomponente mit einem linken und einem rechten Fahrzeugrad zusammensetzt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechbauteils des besagten Fahrzeugs zu schaffen, welches zum einen einer Leichtbauweise des Fahrzeugs gerecht wird und zum anderen ein verbessertes Verformungsverhalten insbesondere im Hinblick auf ein etwaige zu verzeichnendes Unfallereignis des Fahrzeugs aufweist.The object of the invention is to provide an alternative vehicle with regard to the prior art described above, which consists of a single-track vehicle component with a front and a rear wheel and a two-wheeled two-wheeled vehicle component having left and right vehicle wheels. Furthermore, the object of the invention is to create a method for producing a sheet steel component of said vehicle, which on the one hand does justice to the lightweight construction of the vehicle and on the other hand has improved deformation behavior, especially with regard to a possible accident event of the vehicle.
Ausgehend von einem Fahrzeug, umfassend eine einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente mit einem Vorderrad und einem Hinterrad sowie eine zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente mit einem linken und einem rechten Fahrzeugrad, wobei die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente frontseitig des Fahrzeugs angeordnet und die Fahrzeugkomponenten untereinander lösbar verbunden oder verbindbar sind, wird die gestellte Aufgabe zunächst dadurch gelöst, dass in einem Betriebszustand des Fahrzeugs, in welchem die Fahrzeugkomponenten untereinander verbunden sind, die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente derart in/ an der zweispurigen Zweirad-Fahrzeugkomponente befestigt ist, dass das Hinterrad der einspurigen Zweirad-Fahrzeugkomponente oberhalb und beabstandet zu einem Fahrplanum des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente und die zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente zumindest einen Antrieb aufweisen..Starting from a vehicle comprising a single-track two-wheel vehicle component with a front wheel and a rear wheel and a two-track two-wheel vehicle component with a left and a right vehicle wheel, the single-track two-wheel vehicle component being arranged at the front of the vehicle and the vehicle components being detachably connected or connectable to one another , the stated object is initially achieved in that, in an operating state of the vehicle in which the vehicle components are connected to one another, the single-track two-wheel vehicle component is fastened in/on the two-track two-wheel vehicle component in such a way that the rear wheel of the single-track two-wheel vehicle component is above and is arranged at a distance from a driving surface of the vehicle, the single-track two-wheel vehicle component and the two-track two-wheel vehicle component having at least one drive..
Durch diese Maßnahme ist ein einfaches und kostengünstiges Fahrzeug nach Art eines dreirädrigen Rollers geschaffen, welches/r sich besonders einfach handhaben und optimal betreiben lässt.This measure creates a simple and inexpensive vehicle in the manner of a three-wheeled scooter, which is particularly easy to handle and can be operated optimally.
Weiterhin weisen die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente und die zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente zumindest einen Antrieb auf. Durch diese Maßnahme sind die unterschiedlichsten Antriebs- und Nutzungskonzepte realisierbar.Furthermore, the single-track two-wheel vehicle component and the two-track two-wheel vehicle component have at least one drive. This measure makes it possible to implement a wide variety of drive and utilization concepts.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.The dependent claims describe preferred developments or refinements of the invention.
Danach ist die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente eigenständig betreibbar, um beispielsweise im Falle eines Verkehrsstaus mit minimalem Aufwand überhaupt oder schneller das angestrebte Fahrziel zu erreichen.After that, the single-track two-wheeler vehicle component can be operated independently, for example in the event of a traffic jam, in order to reach the desired destination with minimal effort or more quickly.
Bevorzugt ist der Antrieb durch einen Elektromotor gebildet, dem wenigstens ein elektrochemischer Speicher zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Elektromotor zugeordnet ist.The drive is preferably formed by an electric motor, which is assigned at least one electrochemical store for providing electrical energy for the electric motor.
In Fortbildung der Erfindung weist die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente zumindest eine/die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs auf. D.h., besagte Lenkvorrichtung ist nicht nur dazu eingerichtet, beim separaten Betreiben der einspurigen Zweirad-Fahrzeugkomponente dieselbe zu lenken, sondern auch beim Betreiben des Gesamt-Fahrzeugs mit den beiden demgemäß zusammengesetzten Zweirad-Fahrzeugkomponenten.In a further development of the invention, the single-track two-wheeler vehicle component has at least one/the steering device of the vehicle. That is to say, said steering device is set up not only to steer the same when the single-track two-wheeler vehicle component is operated separately, but also when the overall vehicle is operated with the two two-wheeler vehicle components assembled accordingly.
Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente zumindest ein Sitzelement für wenigstens einen Passagier des Fahrzeugs aufweist, um besagten Passagier komfortabel zu befördern.Provision is further preferably made for the two-wheeled two-wheeler vehicle component to have at least one seat element for at least one passenger of the vehicle in order to transport said passenger comfortably.
Um ein sicheres, insbesondere crashsicheres Fahrzeug zu schaffen, weist die zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente eine Spaceframe- bzw. Gitterrahmenstruktur auf, an der das linke und rechte Fahrzeugrad derselben gelagert sind. Gitterrahmenstrukturen sind bei minimiertem Materialbedarf und demgemäß Gewicht äußerst stabil und verwindungssteif darstellbar und somit für den in Rede stehenden Einsatzfall besonders geeignet.In order to create a safe vehicle, in particular a crash-proof vehicle, the two-wheeled two-wheeler vehicle component has a space frame or lattice frame structure on which the left and right vehicle wheels are mounted. Lattice frame structures are extremely stable and torsion-resistant with minimized material requirements and corresponding weight and are therefore particularly suitable for the application in question.
Vorteilhaft bildet die Gitterrahmenstruktur eine Fahrerkabine aus, um den Passagier sicher zu befördern.The lattice frame structure advantageously forms a driver's cab in order to transport the passenger safely.
Weiter vorteilhaft weist die gebildete Fahrerkabine eine Beplankung auf, um zum einen die Fahrerkabine weiter zu versteifen und damit die Sicherheit des Passagiers zu erhöhen und zum anderen denselben vor Wetterunbilden zu schützen.In a further advantageous manner, the driver's cab formed has planking in order to further stiffen the driver's cab and thus increase the safety of the passenger and to protect the passenger from inclement weather.
Bevorzugt ist die Gitterrahmenstruktur durch Stahlblechbauteile in Form von langgestreckten Hohlprofilen gebildet, welche direkt oder äußerst einfach und kostengünstig über Knotenelemente zu einer tragenden Struktur fest verbunden sind.The lattice frame structure is preferably formed by sheet steel components in the form of elongated hollow profiles, which are connected directly or extremely simply and inexpensively via node elements to form a supporting structure.
Weiter bevorzugt sind die Knotenelemente durch einfach und kostengünstig nach insbesondere einem Stanz-Biegeverfahren herzustellende Blech-Falt-Knoten gebildet.More preferably, the node elements are formed by sheet metal fold nodes that can be produced easily and inexpensively, in particular using a stamping and bending process.
Wie die Erfindung noch vorsieht, sind die Hohlprofile und/oder Knotenelemente der Gitterrahmenstruktur wenigstens teilweise aus einem warmumgeformten und pressgehärteten Vormaterial in Form eines Stahlfeinblechs mit einem Gefüge, aufweisend Bainit, Restaustenit und gegebenenfalls Martensit, hergestellt, wobei besagtes Stahlfeinblech in Gewichtsprozent Bestandteile wie folgt aufweist:
Durch den relativ hohen Kohlenstoffgehalt von 0,30 bis 0,42 % kann eine Stabilisierung von Restaustenit des Stahlmaterials verbessert werden. Um zudem auch eine gute Schweißbarkeit des Stahlmaterials erreichen zu können, sollte der Kohlenstoffgehalt 0,42 % nicht übersteigen. Insbesondere durch den Siliziumanteil von 0,8 bis 2,2 % kann Restaustenit in dem Stahlmaterial stabilisiert werden, wodurch die Duktilität des Stahlmaterials verbessert werden kann. Um die Duktilität des Stahlmaterials weiter zu verbessern, ist zudem der Mangangehalt begrenzt, so dass höchstens 2,5 % Mangan, bevorzugt jedoch nur bis 1,0 % (siehe unten) in der Stahllegierung enthalten sind, um ein homogenes Gefüge zu erzielen und eine nachteilige Karbidbildung in dem Stahlmaterial zu verhindern. Durch den Zusatz von Niob von bis zu 0,06 % kann eine Kornfeinung erreicht werden, welche ebenfalls zur Verbesserung der Duktilität beitragen kann. Durch den Wegfall bzw. die starke Reduzierung von Titan wird die martensitische Umwandlung im Presshärteschritt verzögert und die Bainitumwandlung im Bainitisierungsschritt unterstützt. Bor dient zur Abbindung von Stickstoff, was ebenfalls die Duktilität verbessert. Mit den erfindungsgemäßen Legierungsbestandteilen kann ein Stahlmaterial zur Verfügung gestellt werden, welches sich durch eine hohe Festigkeit und gleichzeitig eine sehr hohe Duktilität auszeichnet. Das Stahlmaterial kann vorteilhaft als Stahlblechbauteil für das in Rede stehende Fahrzeug, insbesondere die Hohlprofile und/oder Knotenelemente der Gitterrahmenstruktur eingesetzt bzw. verwendet werden.The relatively high carbon content of 0.30 to 0.42% can improve the stabilization of retained austenite in the steel material. In order to also be able to achieve good weldability of the steel material, the carbon content should not exceed 0.42%. In particular, the silicon content of 0.8 to 2.2% can stabilize retained austenite in the steel material, whereby the ductility of the steel material can be improved. In order to further improve the ductility of the steel material, the manganese content is also limited, so that the steel alloy contains a maximum of 2.5% manganese, but preferably only up to 1.0% (see below), in order to achieve a homogeneous structure and a to prevent adverse carbide formation in the steel material. By adding up to 0.06% niobium, grain refinement can be achieved, which can also contribute to improving ductility. The omission or the strong reduction of titanium delays the martensitic transformation in the press-hardening step and supports the bainitic transformation in the bainitising step. Boron serves to bind nitrogen, which also improves ductility. With the alloy components according to the invention, a steel material can be made available which is characterized by high strength and, at the same time, very high ductility. The steel material can advantageously be employed or used as a sheet steel component for the vehicle in question, in particular the hollow profiles and/or node elements of the lattice frame structure.
Die Stahllegierung weist vorzugsweise Gehalte an Chrom, Nickel und/oder Molybdän auf, wobei die Summe an Chrom, Nickel und/oder Molybdän vorzugsweise weniger als 0,5 %, bevorzugt weniger als 0,35 % aufweist. Die Stahllegierung weist damit vorzugsweise nur einen sehr geringen Anteil an Chrom, Nickel und Molybdän auf, wodurch die Menge an teureren Legierungselementen in der Stahllegierung verringert werden kann.The steel alloy preferably contains chromium, nickel and/or molybdenum, with the sum of chromium, nickel and/or molybdenum preferably being less than 0.5%, preferably less than 0.35%. The steel alloy therefore preferably has only a very small proportion of chromium, nickel and molybdenum, as a result of which the amount of more expensive alloying elements in the steel alloy can be reduced.
Das Stahlmaterial weist nach der Warmumformung bevorzugt eine Streckgrenze Re ≥ 780 MPa auf. Die Streckgrenze kennzeichnet bei einem Material die Spannung, bis zu der bei momentfreier und einachsiger Zugbelastung das Material nahezu keine bleibende plastische Verformungen aufweist. Das bedeutet, dass sich das Material zwar verformt, doch nach dem Zurücknehmen der Belastung wieder in die ursprüngliche Form zurückkehrt. Die Verformung bleibt reversibel bzw. elastisch.After hot forming, the steel material preferably has a yield point Re ≥ 780 MPa. In the case of a material, the yield point characterizes the stress up to which the material shows almost no permanent plastic deformation under moment-free and uniaxial tensile loading. This means that the material deforms, but returns to its original shape after the stress is removed. The deformation remains reversible or elastic.
Der Biegewinkel des Stahlmaterials ist nach der Warmumformung vorzugsweise gleich oder größer als 75°. Die Bruchdehnung A50 des Stahlmaterials ist vorzugsweise gleich oder größer als 14 %. Durch diesen hohen Biegewinkel und/oder die hohe Bruchdehnung kann das Stahlmaterial eine besonders hohe Duktilität aufweisen.The bending angle of the steel material after hot working is preferably equal to or larger than 75°. The elongation at break A 50 of the steel material is preferably equal to or greater than 14%. Due to this high bending angle and/or the high elongation at break, the steel material can have a particularly high ductility.
Weiter zeichnet sich das Stahlmaterial nach der Warmumformung durch eine hohe Festigkeit aus, wobei das Stahlmaterial vorzugsweise eine Zugfestigkeit Rm ≥ 1180 MPa aufweist. Die Zugfestigkeit bestimmt die maximale mechanische Zugspannung die das Stahlmaterial aushält. Das Stahlmaterial weist damit eine höhere Zugfestigkeit bei wenigstens gleicher Duktilität auf als die üblicherweise verwendeten Kaltumformgüten, wie beispielsweise DP780 oder DP980 auf.Furthermore, after hot forming, the steel material is characterized by high strength, with the steel material preferably having a tensile strength Rm≧1180 MPa. The tensile strength determines the maximum mechanical tensile stress that the steel material can withstand. The steel material thus has a higher tensile strength with at least the same ductility as the cold-forming grades commonly used, such as DP780 or DP980.
Ein aus einem derartigen Stahlmaterial ausgebildetes Hohlprofil und/oder Knotenelement der Gitterrahmenstruktur weist zum einen ein geringes Gewicht auf, so dass es über ein hohes Leichtbaupotenzial verfügt. Zum anderen weist ein derartiges Hohlprofil und/oder Knotenelement eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig sehr hoher Duktilität auf, so dass das Verhalten der Gitterrahmenstruktur im Falle eines Unfalls des Fahrzeuges verbessert werden kann.A hollow profile and/or node element of the lattice frame structure made from such a steel material has a low weight, so that it has a high potential for lightweight construction. On the other hand, such a hollow profile and/or node element has a high strength combined with a very high ductility, so that the behavior of the lattice frame structure can be improved in the event of an accident of the vehicle.
Was das Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechbauteils für das in Rede stehende Fahrzeug anbelangt, ist bevorzugt vorgesehen, dass in einer zeitlichen Prozessabfolge in einem ersten Prozessschritt ein Vormaterial einen Beschnitt sowie Kaltformgebungsschritt durch Rollprofilieren und/oder Biegen und/oder Umformen durchläuft, in einem zweiten Prozessschritt das Vormaterial einen ersten Wärmebehandlungsschritt (= Austenitisierungsschritt) durchläuft, in einem dritten Prozessschritt das Vormaterial einem Abschreckprozessschritt unterzogen wird, in einem vierten Prozessschritt das Vormaterial einen zweiten Wärmebehandlungsprozess (= Bainitisierungsschritt) durchläuft, in einem fünften Prozessschritt (= Presshärteschritt) das Material pressgehärtet wird und in einem sechsten Prozessschritt das Stahlblechbauteil einem dritten Wärmebehandlungsschritt (= Partitioning-Wärmebehandlungsschritt) unterzogen wird. In einem siebten Schritt kann eine weitere Beschnittoperation auf Bauteilmaß und/oder Bauteilkontur und/oder für das Einbringen von Löchern erfolgen.As far as the method for producing a sheet steel component for the vehicle in question is concerned, it is preferably provided that in a chronological process sequence in a first process step a starting material runs through a trimming and cold forming step by roll profiling and/or bending and/or forming in a second process step the pre-material undergoes a first heat treatment step (= austenitization step), in a third process step the pre-material is subjected to a quenching process step, in a fourth process step the pre-material undergoes a second heat treatment process (= bainitization step), in a fifth process step (= press-hardening step) the material is press-hardened and in a sixth process step, the sheet steel component is subjected to a third heat treatment step (=partitioning heat treatment step). In a seventh step, a further trimming operation to the component size and/or component contour and/or for the introduction of holes can take place.
Aufgrund der sehr hohen Verformbarkeit kann das Stahlblechbauteil nach dem oben beschriebenen Warmumformprozess anschließend in einem weiteren Prozessschritt einem Formgebungsprozess, insbesondere Kaltumformprozess, unterzogen werden. Dadurch lassen sich vorteilhaft komplexere Bauteile, insbesondere besagte Hohlprofile und/oder Knotenelement fertigen und/oder zusätzlich verfestigte Bereiche durch Kaltverfestigung im Bauteil einstellen.Due to the very high deformability, the sheet steel component can be subjected to a shaping process, in particular a cold forming process, in a further process step after the hot forming process described above. As a result, advantageously more complex components, in particular said hollow profiles and/or junction elements, can be produced and/or additionally hardened areas can be set in the component by strain hardening.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x" („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y", die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z", und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden. Es zeigen:
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1 äußerst schematisch das erfindungsgemäße Fahrzeug in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorn, umfassend eine einspurige Zweiradkomponente sowie eine zweispurige Zweiradkomponente (Variante 1), -
2 eine äußerst schematische Darstellung der separaten Nutzung der einspurigen Zweiradkomponente als Fortbewegungsmittel, -
3 die einspurige Zweiradkomponente in einer äußerst schematischen Einzeldarstellung derselben, -
4 eine perspektivische Darstellung eines in einer Radgabel aufgehängten Vorderrades der einspurigen Zweiradkomponente nach3 , -
5 einen Horizontalschnitt eines Trittbrettes der einspurigen Zweiradkomponente, -
6 eine äußerst schematische Darstellung eines Koppelmechanismus zur Kopplung der Radgabel mit einer Steuerstange des Fahrzeugs während eines Koppelvorgangs, -
7 den Koppelmechanismus im gekoppelten Zustand der Radgabel mit der Steuerstange, -
8 eine Seitenansicht der beiden Zweiradkomponenten nach1 in einer voneinander separierten Darstellung derselben, -
9 die Einzelheit „Z“ nach8 mit der Darstellung eines Fügebereiches einer Gitterrahmenstruktur der zweispurigen Zweirad-Komponente, -
10a-c drei Beispiele eines Knotenelements der Gitterrahmenstruktur, -
11 eine Seitenansicht der beiden Zweiradkomponenten des Fahrzeugs nach1 im Zusammenbau derselben, -
12 eine äußerst schematische Funktionsdarstellung des Zusammenbaus der beiden Zweiradkomponenten, -
13 die Einzelheit „Y“nach 12 , -
14 eine äußerst schematische Darstellung eines Verbindungselements zwischen der Radgabel und der Steuerstange als zusätzliches Mittel zum Einsatz der Steuerstange bei der Nutzung des Gesamt-Fahrzeugs als Fortbewegungsmittel, -
15 äußerst schematisch eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Fahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorn, -
16 eine vorteilhafte Weiterbildung des Fahrzeug nach15 , -
17 ein Prozessschaubild, welches schematisch eine Prozessabfolge der Warmumformung zur Herstellung eines kaltgeformten und pressgehärteten Stahlblechbauteils für das erfindungsgemäße Fahrzeug zeigt, und -
18 einen exemplarischen Verlauf der Temperatur „T“ in °C über der Zeit „t“ bei einer derartigen Warmumformung.
-
1 extremely schematically the vehicle according to the invention in a perspective view obliquely from the front, comprising a single-track two-wheeler component and a two-track two-wheeler component (variant 1), -
2 an extremely schematic representation of the separate use of the single-track two-wheeler component as a means of locomotion, -
3 the single-track two-wheeler component in an extremely schematic individual representation of the same, -
4 a perspective view of a front wheel suspended in a wheel fork of the single-track two-wheeler component 3 , -
5 a horizontal section of a running board of the single-track two-wheeler component, -
6 an extremely schematic representation of a coupling mechanism for coupling the wheel fork to a control rod of the vehicle during a coupling process, -
7 the coupling mechanism in the coupled state of the wheel fork with the control rod, -
8th a side view of the twobicycle components 1 in a separate representation of the same, -
9 the detail "Z" after8th with the representation of a joining area of a lattice frame structure of the two-track two-wheeler component, -
10a-c three examples of a node element of the lattice frame structure, -
11 a side view of the two two-wheel components of thevehicle 1 in the assembly of the same -
12 an extremely schematic functional representation of the assembly of the two bicycle components, -
13 the detail "Y" after12 , -
14 an extremely schematic representation of a connecting element between the wheel fork and the control rod as an additional means of using the control rod when using the entire vehicle as a means of locomotion, -
15 extremely diagrammatically a second variant of the vehicle according to the invention in a perspective view obliquely from the front, -
16 an advantageous further development of thevehicle 15 , -
17 a process diagram which schematically shows a process sequence of hot forming for the production of a cold-formed and press-hardened sheet steel component for the vehicle according to the invention, and -
18 an example of the temperature "T" in °C over time "t" for such a hot forming process.
Das in
Die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 2 weist gemäß den
Die Lösbarkeit der Lenkvorrichtung 11 respektive Steuerstange 11a ist mittels eines in den
Bevorzugt weisen die Steuerstange 11a und das Aufnahmerohr 14 der Radgabel 7 zueinander korrespondierende Querschnitte auf, welche eine Lenkmomentübertragung gewährleisten. Besagte Querschnitte können beispielsweise durch unrunde Querschnitte, wie ovale Querschnitte, oder durch polygonale Querschnitte gebildet sein (nicht zeichnerisch dargestellt). Alternativ kann zur Lenkmomentübertragung auch ein an sich bekanntes mechanisches Befestigungselement vorgesehen sein, beispielsweise eine Befestigungsschraube, welche korrespondierende Bohrungen der Steuerstange 11a und des Aufnahmerohrs 14 der Radgabel 7 durchsetzt oder eine an sich bekannte Passfederanordnung (nicht zeichnerisch dargestellt).The
Die zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 3 weist eine Gitterrahmenstruktur 22 auf, die aus einer Mehrzahl Stahlblechbauteilen in Form von langgestreckten Hohlprofilen 23 gebildet ist. Die Hohlprofile 23 sind direkt oder über Knotenelemente 24 zu einer tragenden Struktur fest verbunden, insbesondere geklebt und mechanisch gefügt (vgl.
Wie der
Wie insbesondere den
Um die Steuerstange 11a der Lenkvorrichtung 11 der einspurigen Zweirad-Fahrzeugkomponente 2 auch für das Gesamt-Fahrzeug 1 nutzbar zu gestalten, ist derselben ein in
Nach alldem bildet das Fahrzeug 1 sozusagen einen dreirädrigen Kabinenroller aus, wobei die Lenkvorrichtung 11 für die als Roller ausgebildete und separat betreibbare einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 2 gleichzeitig als Lenkvorrichtung 11 für das Gesamt-Fahrzeug 1 dient. Bevorzugt ist die als Roller ausgebildete einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 2 als Elektroroller ausgebildet und weist demnach zumindest einen nicht zeichnerisch dargestellten Elektromotor samt elektrochemischen Speicher (Batterie) zum Antrieb des Vorderrades 5 der einspurigen Zweirad-Fahrzeugkomponente 2 auf. Die nunmehr als Elektroroller ausgebildete einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 2 treibt demnach auch das Gesamt-Fahrzeug 1 an.After all, the
Zu dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Antriebskonzept können selbstverständlich auch alternative Antriebskonzepte zum Einsatz kommen, welche durch die Erfindung mit erfasst sind. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass auch die zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 3 zumindest einen Elektromotor samt einem elektrochemischen Speicher zum Antrieb wenigstens eines ihrer Fahrzeugräder 25, 26 aufweist. D.h., im Betrieb des Fahrzeugs 1 können beide Fahrzeugkomponenten 2, 3 sowohl in Alleinstellung als auch in Kombination Antriebsleistung zur Verfügung stellen (nicht zeichnerisch dargestellt).In addition to the preferred drive concept described above, alternative drive concepts can of course also be used, which are also covered by the invention. For example, it can be provided that the two-wheeled two-
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die als Roller ausgebildete einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 2 keinen eigenen Antrieb aufweist, sondern separat nur manuell betrieben werden kann. In diesem Fall bietet die zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 3 den Elektroantrieb des Fahrzeugs 1, wogegen die einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponente 2 die Lenkvorrichtung 11 für das Fahrzeug 1 bereitstellt (nicht zeichnerisch dargestellt).Furthermore, it can be provided that the single-track two-
Das Ausführungsbeispiel nach
Was die Hohlprofile 23 und/oder Knotenelemente 24 der Gitterrahmenstruktur 22 anbelangt, sind diese wenigstens teilweise aus einem warmumgeformten und pressgehärteten Vormaterial in Form eines Stahlfeinblechs mit einem Gefüge, aufweisend Bainit, Restaustenit und gegebenenfalls Martensit, hergestellt. Das besagte Stahlfeinblech weist in Gewichtsprozent Bestandteile wie folgt auf:
Die aus den vorstehenden Stahllegierungen des zum Einsatz kommenden Stahlfeinblechs zur Herstellung der Hohlprofile 23 und/oder Knotenelemente 24 für die Gitterrahmenstruktur 22 resultierenden vorteilhaften Eigenschaften wurde bereits oben ausführlich beschrieben.The advantageous properties resulting from the above steel alloys of the steel sheet used to produce the
In
Aufgrund der sehr hohen Verformbarkeit kann das Stahlblechbauteil nach dem oben beschriebenen Warmumformprozess anschließend in einem weiteren Prozessschritt einem Formgebungsprozess, insbesondere Kaltbiegeprozess und Kaltumformprozess „Kbu“, unterzogen werden. Dadurch lassen sich vorteilhaft komplexere Bauteile, insbesondere besagte Hohlprofile 23 und/oder Knotenelement 24 fertigen und/oder zusätzlich verfestigte Bereiche durch Kaltverfestigung im betreffenden Bauteil einstellen.Due to the very high formability, the sheet steel component can be subjected to a further process step after the hot forming process described above, a shaping process, in particular a cold bending process and cold forming process "Kbu". As a result, advantageously more complex components, in particular said
Alternativ kann der dritte Wärmebehandlungsschritt „Pw“ auch nach dem Zusammenbau der Gitterrahmenstruktur 22 und z.B. während der Fahrzeuglackierung erfolgen.Alternatively, the third heat treatment step "Pw" can also take place after assembly of the
Nach Abschluss des zweiten Wärmebehandlungsschrittes kann unmittelbar anschließend unverzüglich eine Abschreckhärtung während des Presshärteschrittes „P“ erfolgen, in der das gebildete Gefüge aus Bainit und ggf. Restaustenit im Stahlfeinblech „eingefroren“ wird. Bei unvollständiger Umwandlung, d.h. bei kürzer gewähltem zweitem Wärmebehandlungsschritt „ΔtB“, kann sich während des Presshärtevorganges zudem ein erhöhter Anteil an Martensit bilden, was die Härte des Stahlmaterials steigern kann. Während dem Presshärteschritt „P“ kühlt das Werkstück innerhalb der Zeit „ΔtH“ weiter auf „Taus“ ab.
Bis zum Beginn des dritten Wärmebehandlungsschrittes „Pw“ und/oder der weiteren Beschnittoperation „Bo“ erfolgt weiter eine Luftkühlung für eine Zeit „ΔtLK“.After completion of the second heat treatment step, quench hardening can take place immediately afterwards during the press hardening step "P", in which the structure formed from bainite and possibly residual austenite is "frozen" in the steel sheet. If the conversion is incomplete, ie if the second heat treatment step “Δt B ” is selected to be shorter, an increased proportion of martensite can also form during the press hardening process, which can increase the hardness of the steel material. During the press hardening step "P", the workpiece continues to cool down to "T off " within the time "Δt H ".
Air cooling continues for a time “Δt LK ” until the beginning of the third heat treatment step “P w ” and/or the further trimming operation “B o ”.
In einem dritten Wärmebehandlungsschritt „Pw“, einem Partitioning-Wärmebehandlungsschritt, wird innerhalb der Zeitspanne „Δtp“ das eingefrorene im Wesentlichen aus Bainit, stabilisiertem Restaustenit und ggf. Martensit bestehende Gefüge partitioniert, d.h. stabilisiert durch gleichmäßige Umverteilung des Kohlenstoffes. Die Temperaturen können im Temperaturbereich größer als 100-225°C für 30 Sekunden bis 60 Minuten, bevorzugt bei größer als 150-200°C für 5-30 Minuten liegen.In a third heat treatment step "P w ", a partitioning heat treatment step, the frozen structure consisting essentially of bainite, stabilized retained austenite and possibly martensite is partitioned within the time period "Δt p ", ie stabilized by uniform redistribution of the carbon. Temperatures can range in temperature greater than 100-225°C for 30 seconds to 60 minutes, preferably greater than 150-200°C for 5-30 minutes.
Die Entnahmetemperatur „Taus“ kann in einem Temperaturbereich von -10% bis +30% um die werkstoffspezifische Martensit-Finish-Temperatur „Mf“ und unterhalb der Martensit-Start-Temperatur „Ms“ liegen, bei der eine Umwandlung von Austenit zu Martensit zum größten Teil abgeschlossen ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Presshärteschritt unmittelbar bei Erreichen der Martensit-Finish-Temperatur „Mf“ zu stoppen und die weitere Bauteilabkühlung an Luft bzw. mit einer sehr viel geringen Abkühlrate fortzusetzen, damit sich das Stahlfeinblechbauteil entspannen kann. Die Presshärtezeit kann dadurch sehr gering gehalten werden, was die Taktzeit vorteilhaft erhöht.The removal temperature "T from " can be in a temperature range of -10% to +30% around the material-specific martensite finish temperature "M f " and below the martensite start temperature "M s ", at which austenite transformation occurs to martensite is mostly complete. It has proven to be advantageous to stop the press-hardening step immediately when the martensite finish temperature "M f " is reached and to continue cooling the component in air or at a much lower cooling rate so that the thin steel sheet component can relax. As a result, the press hardening time can be kept very short, which advantageously increases the cycle time.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- einspurige Zweirad-Fahrzeugkomponentesingle-track two-wheeled vehicle component
- 33
- zweispurige Zweirad-Fahrzeugkomponentedual track two wheeler vehicle component
- 44
- Passagierpassenger
- 55
- Vorderradfront wheel
- 66
- Hinterradrear wheel
- 77
- Radgabelwheel fork
- 88th
- Basisstrukturbase structure
- 99
- Trittbrettrunning board
- 1010
- Drehachseaxis of rotation
- 1111
- Lenkvorrichtungsteering device
- 11a11a
- Steuerstangecontrol rod
- 1212
- Koppelmechanismuscoupling mechanism
- 1313
- Formschlusselementinterlocking element
- 1414
- Aufnahmerohrpickup tube
- 1515
- Formschlussgegenelementform-fit counter-element
- 1616
- Druckfedercompression spring
- 1717
- erstes Sicherungselementfirst security element
- 1818
- Druckfedercompression spring
- 1919
- zweites Sicherungselementsecond security element
- 2020
- Zugelementtension element
- 2121
- Anlaufschrägeleading edge
- 2222
- Gitterrahmenstrukturlattice frame structure
- 2323
- Hohlprofilhollow profile
- 2424
- Knotenelementnode element
- 2525
- Fahrzeugradvehicle wheel
- 2626
- Fahrzeugradvehicle wheel
- 2727
- Fahrerkabinedriver's cabin
- 2828
- Sitzelementseat element
- 2929
- Ladeflächenbereichbed area
- 3030
- Fahrplanumtimetable
- 3131
- Schienensystemrail system
- 3232
- Führungsschieneguide rail
- 3333
- Kreuzgelenkuniversal joint
- 3434
- Beplankung planking
- AcAc
- Austenitisierungsschrittaustenitizing step
- Ac3Ac3
- werkstoffspezifische Austenitisierungstemperaturmaterial-specific austenitization temperature
- Asace
- Abschreckprozessschrittquenching process step
- Baba
- Bainitgebietbainite area
- BfinBfin
- Bainit-Finish-TemperaturBainite finish temperature
- BsBs
- Bainitisierungsschrittbainitization step
- BstartBstart
- Bainit-Start-TemperaturBainite start temperature
- Bobo
- Beschnittoperationcrop operation
- FerFer
- Ferritgebietferrite area
- MfMf
- Martensit-Finish-TemperaturMartensite Finish Temperature
- MsMs
- Martensit-Start-TemperaturMartensite Start Temperature
- PP
- Presshärteschrittpress hardening step
- PerBy
- Perlitgebietperlite area
- TT
- Temperaturtemperature
- tt
- Zeittime
- Tata
- Prozesstemperatur während des Austenitisierungsschrittes „Ac“Process temperature during the austenitizing step "A c "
- Tausdew
- Werkstücktemperatur zum Ende des Presshärteschrittes „P“Workpiece temperature at the end of the press hardening step "P"
- Teinthein
- Werkstücktemperatur während des Bainitisierungsschrittes „Bs“Workpiece temperature during the bainitising step "B s "
- ΔTΔT
- Temperaturdifferenz zwischen der Martensit-Start-Temperatur „Ms“ und der Werkstücktemperatur während des Bainitisierungsschrittes „Bs“Temperature difference between the martensite start temperature "M s " and the workpiece temperature during the bainitising step "B s "
- ΔtAΔtA
- Zeitdauer des Austenitisierungsschrittes „Ac“Duration of the austenitizing step "Ac"
- ΔtBΔtB
- Haltephase während des Bainitisierungsschrittes „Bs“Holding phase during the bainitisation step “B s ”
- ΔtHΔtH
- Zeitdauer des Presshärteschrittes „P“Duration of the press hardening step "P"
- ΔtLKΔtLK
- Zeitdauer der Luftkühlung während des Ablageschrittes „Ab“Duration of air cooling during depositing step "A b "
- ΔtpΔtp
- Zeitdauer des Partitioning-Wärmebehandlungsschritt „Pw“Duration of partitioning heat treatment step "P w "
- ΔtsΔts
- Zeitdauer des Abschreckprozesses „As“Duration of the quenching process "A s "
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-
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- 2020-05-28 DE DE102020206732.5A patent/DE102020206732B4/en active Active
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R012 | Request for examination validly filed | ||
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |