DE10120934A1 - Fahrwerks- oder Karosseriebauteil - Google Patents
Fahrwerks- oder KarosseriebauteilInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrwerks- oder Karosseriebauteil, insbesondere einen Achsträger, welches aus wenigstens zwei Bauteilkomponenten A, B bzw. C aus Stahl zusammengesetzt ist. Die Bauteilkomponenten A, B, C besitzen voneinander verschiedene Bauteilfestigkeiten, wobei eine 1. Bauteilkomponente A warmvergütet und die 2. Bauteilkomponente B, C unvergütet ist. Die warmvergütete 1. Bauteilkomponente A besitzt eine Streckgrenze R¶e¶ um 900 MPa. Die einzelnen Bauteilkomponenten A, B, C können selbst aus mehreren Einzelbauteilen zusammengesetzt sein. Zweckmäßigerweise sind die Bauteilkomponenten A, B, C ebenso wie die Einzelbauteile durch Schweißen gefügt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrwerks- oder Karosseriebauteil für ein Kraftfahr
zeug.
Fahrwerks- und Karosseriebauteile, wie Vorder- oder Hinterachsträger
ebenso wie Türaufprallträger, Stoßfänger, Längsträger oder Karosserie
säulen unterliegen im Betrieb hohen statischen und dynamischen Belastun
gen. Überwiegend werden derzeit bei der Herstellung solcher Bauteile unle
gierte oder niedrig liegierte Stähle verwendet. Diese stellen einen Kompro
miss zwischen der Umformbarkeit und der Streckgrenze des Werkstoffs dar,
weil mit steigender Streckgrenze im allgemeinen die Umformbarkeit des
Werkstoffs sinkt und die nach einer Kaltumformung verbleibende Restbruch
dehnung verringert wird. Höheneste Stählen können oftmals nur durch
Warmumformung zu Fahrwerks- oder Karosseriebauteilen verarbeitet wer
den.
Die verschiedenen Fahrwerks- bzw. Karosseriebauteile werden teilweise
überdimensioniert, weil die Wanddicke der Bauteile nach der höchsten Be
lastung ausgelegt wird, obwohl in niedriger belasteten Bereichen diese
maximale Wanddicke gar nicht benötigt würde. Aus diesen Gründen werden
auch sogenannte Tailored Blanks verbaut. Hierbei handelt es sich um zu
sammengeschweißte Blechplatinen unterschiedlicher Festigkeitseigen
schaften und/oder unterschiedlicher Blechdicke. Die hieraus gefertigten
Karosserie- oder Fahrwerksbauteile sind dann in unterschiedlichen Bauteil
zonen hinsichtlich ihrer Dicke auf die im Fahrbetrieb auftretenden Belastun
gen bzw. Spannungen unter Einhaltung notwendiger Sicherheitsfaktoren
abgestimmt.
Die Herstellung der Tailored Blanks ist jedoch aufwendig. Auch ist deren
weitere Umformung wegen der Blechdickensprünge nicht unproblematisch.
Grundsätzlich muss aber herausgestellt werden, dass diese Technik innova
tiv ist.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe
zugrunde, Fahrwerks- oder Karosseriebauteile für ihren betrieblichen Einsatz
zu verbessern und die Abstimmung auf die in verschiedenen Bauteilzonen
auftretenden Belastungen effizienter zu gestalten.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Karosserie- oder Fahrwerks
bauteil gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
Danach ist ein erfindungsgemäßes Karosserie- bzw. Fahrwerksbauteil aus
mehreren Bauteilkomponenten zusammengesetzt, die auf die im Betrieb
auftretenden bzw. zu erwartenden Belastungen abgestimmte voneinander
verschiedene Bauteilfestigkeiten besitzen, wobei die in hoch belasteten Be
reichen platzierten Bauteilkomponenten warmvergütet sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des grundsätzlichen Er
findungsgedankens bilden Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Die Bauteilkomponenten werden voneinander unabhängig separat gefertigt
und auf die geforderten Bauteilfestigkeiten eingestellt. Hierzu werden die
ersten Bauteilkomponenten warmvergütet. Zweckmäßigerweise erfolgt die
Erwärmung in einem Durchlaufofen mit anschließendem Abschreckvorgang.
Die miteinander kombinierten Bauteilkomponenten können unterschiedlich
hoch vergütet sein. Für die Praxis bietet sich die Kombination von warmver
güteten Bauteilkomponenten und unvergüteten Bauteilkomponenten an.
Vorzugsweise besitzen die ersten warmvergüteten Bauteilkomponenten eine
Streckgrenze Re zwischen 850 MPa und 950 MPa. Es kommen dann
höchstfeste Bauteilkomponenten in kritischen Belastungszonen zum Einsatz,
die mit den übrigen Bauteilkomponenten zu einer kompletten Baugruppe
zusammengesetzt und gefügt werden. Die Bauteilkomponenten für die ge
ringer belasteten Bauteilzonen können aus normalem Qualitäts- bzw. Bau
stahl bestehen. Insgesamt wirkt sich die Erfindung positiv auf das gesamte
Bauteilgewicht aus, ebenso wie auf die Bauteilkosten sowohl was den Mate
rialeinsatz anbelangt als auch die Fertigungskosten.
Die erste warmvergütete Bauteilkomponente kann aus zwei oder mehr ein
zelnen Bauteilen zusammengesetzt sein, die dann als Einheit vergütet wer
den. Somit werden kleinere Einheiten vergütet. Es ist nicht erforderlich, das
komplette Fahrwerks- bzw. Karosseriebauteil zu vergüten. Dies erspart In
vestitions- und Betriebskosten für große Vergütungsanlagen. Zudem wird ein
Wärmeverzug am fertigen Fahrwerks bzw. Karosseriebauteil vermieden.
Die erfindungsgemäßen Fahrwerks-/Karosseriebauteile zeichnen sich zudem
durch ihr gutes dynamoelastisches Verhalten aus, da nur die Bauteilkompo
nenten in stark belasteten, also kritischen Zonen vergütet sind und die ge
forderte Festigkeit aufweisen. Die übrigen Bauteilkomponenten sind demge
genüber weicher und damit elastischer im Schwingungsverhalten.
Die einzelnen Bauteilkomponenten sind miteinander fügetechnisch verbun
den. Da es sich um Stahlbauteile handelt bietet sich eine schweißtechnische
Fügung an. Grundsätzlich können im Rahmen der Erfindung aber andere
kraft- und/oder formschlüssige Fügetechniken, wie Kleben oder Schrumpfen,
zur Anwendung gelangen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die erste Bauteilkompo
nente und die zweite Bauteilkomponente in ihrem Verbindungsbereich über
lappend ineinander gesteckt und gefügt sind. Auch diese Fügung erfolgt
zweckmäßigerweise mittels Verschweißung.
Im Rahmen der Erfindung wird eine gezielte Erhöhung der Festigkeit in
hochbelasteten Bereichen an einem Fahrwerks- oder Karosseriebauteil vor
genommen. Hierdurch wird die Flexibilität bei der Bauteilauslegung bei
spielsweise eines Achsträgers erhöht. Zudem kann das Crashverhalten ver
bessert werden. Als Folge einer möglichen kompakteren Bauweise kann das
zur Verfügung stehende Bauvolumen besser ausgenutzt werden. Eine Ge
wichts- und Kostenreduzierung wird erzielt durch eine mögliche Wandstär
kenverringerung in weniger belasteten Bauteilzonen. Zur Kostenreduzierung
trägt auch bei, dass einzelne Bauteilkomponenten aus kostengünstigen un
vergüteten Stählen bestehen können. Fertigungstechnisch kommen be
währte Standardtechnologien (Vergüten, Härten, Umformen etc.) zum Ein
satz, so dass auch eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet ist.
Beispiele für erfindungsgemäß ausgestaltete Fahrwerks- oder Karosserie
bauteile sind Vorder- oder Hinterachsträger, Mehrlenker- bzw. Verbund
lenkerachsen, Tür- und Seitenaufprallträger, Stoßfänger, Karosserielängs
träger sowie A-, B-, C- oder D-Säulen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestell
ten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 In perspektivischer Darstellungsweise eine Vorderachse und
Fig. 2 den Ausschnitt eines Knotenpunkts der Vorderachse in ver
größerter Darstellungsweise.
Die Fig. 1 zeigt den Achsträger 1 einer Vorderachse. Der Achsträger 1 ist
eine Rohrrahmenkonstruktion und besteht im wesentlichen aus einem linken
und rechten Seitenträger 2, 3, die jeweils aus einem vorderen Seitenrohr 4
und einem hinteren Seitenrohr 5 zusammengesetzt sind, sowie einem vorde
ren Querträger 6 und einem hinteren Querträger 7. Der vordere Querträger 6
besteht aus einem mittleren Querrohr 8, an das jeweils seitlich ein äußeres
Querrohr 9 angesetzt ist.
Am Achsträger 1 sind diverse Anbauteile festgelegt. Mit 10 ist die Karosse
rieanbindung hinten und mit 11 die Motorlagerkonsole bezeichnet. Ferner ist
dargestellt ein Halter 12 für das Lenkgetriebe und ein Multifunktionsblech 13
am Mittelabschnitt des hinteren Querträgers 7. Ein hinterer Querlenkerhalter
ist mit 14 bezeichnet.
Der Achsträger ist aus mehreren vorkonfektionierten Bauteilkomponenten A,
B, C, D zusammengesetzt. Der vordere Knotenpunkt (Bauteilkomponente A)
des Achsträgers 1, wie er in der Fig. 2 vergrößert dargestellt ist, umfasst
das vordere Seitenrohr 4, das äußere Querrohr 9 vorne und einen vorderen
Querlenkerhalter 15. Der Querlenkerhalter 15 ist eine Blechkonstruktion. Die
Einzelbauteile, also Seitenrohr 4, äußeres Querrohr 9 vorne und Querlen
kerhalter 15 sind aus einem vergütbaren Stahl gefertigt und miteinander ver
schweißt worden. Anschließend wird diese erste Bauteilkomponente A
warmvergütet. Hierzu erfolgt eine Erwärmung in einem Durchlaufofen,
worauf die Bauteilkomponente A abgeschreckt und gehärtet wird. Die Er
wärmung kann selbstverständlich auch induktiv erfolgen mit anschließender
Abschreckung beispielsweise mittels einer Wasserbrause.
Die so warmvergüteten Bauteilkomponenten A werden dann mit zweiten un
vergüteten Bauteilkomponenten B bzw. C verbunden. Die Bauteilkompo
nente B umfasst das mittlere Querrohr 8 vorne. Die Bauteilkomponenten C
entsprechen den hinteren Seitenrohren 5. Bauteilkomponente D umfasst den
hinteren Querträger 7 mit den angegliederten Einzelbauteilen. In die zu verbindenden
Abschnitte der 1. Bauteilkomponente A und der 2. Bauteilkompo
nente B bzw. C sind konfigurativ aufeinander abgestimmt, so dass die Bau
teile im Verbindungsbereich 16 überlappend ineinandergesteckt und ver
schweißt werden können. Grundsätzlich ist auch eine Stumpfverschweißung
der Bauteilkomponenten A, B, C möglich.
Im Achsträger 1 sind höchstfeste Bauteilkomponenten A, die eine Streck
grenze im Bereich um 900 MPa aufweisen mit den übrigen Bauteilkompo
nenten B, C, D kombiniert, wobei diese aus normalem Qualitäts- bzw. Bau
stahl bestehen können.
1
Achsträger
2
Seitenträger
3
Seitenträger
4
vorderes Seitenrohr
5
hinteres Seitenrohr
6
vorderer Querträger
7
hinterer Querträger
8
mittleres Querrohr v.
6
9
äußeres Querrohr v.
6
10
Karosserieanbindung hinten
11
Motorlagerkonsole
12
Halter Lenkgetriebe
13
Multifunktionsblech
14
hinterer Querlenkerhalter
15
vorderer Querlenkerhalter
16
Verbindungsbereich
A Bauteilkomponente
B Bauteilkomponente
C Bauteilkomponente
D Bauteilkomponente
A Bauteilkomponente
B Bauteilkomponente
C Bauteilkomponente
D Bauteilkomponente
Claims (6)
1. Fahrwerks- oder Karosseriebauteil, insbesondere Achsträger, welches
aus wenigstens zwei Bauteilkomponenten (A, B, C, D) aus Stahl zusam
mengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteil
komponenten (A, B, C, D) voneinander verschiedene Bauteilfestigkeiten
besitzen und eine 1. Bauteilkomponente (A) warmvergütet ist.
2. Fahrwerks- oder Karosseriebauteil nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass die 1. Bauteilkomponente (A) warmvergütet
und die andere 2. Bauteilkomponente (B, C, D) unvergütet ist.
3. Fahrwerks- oder Karosseriebauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die warmvergütete 1. Bauteilkomponente
(A) eine Streckgrenze Re zwischen 850 MPa und 950 MPa besitzt.
4. Fahrwerks- oder Karosseriebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die 1. Bauteilkomponente (A)
aus zwei oder mehr Einzelbauteilen (4, 9, 15) zusammengesetzt ist.
5. Fahrwerks- oder Karosseriebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilkomponenten (A,
B, C, D) fügetechnisch, insbesondere schweißtechnisch, miteinander ver
bunden sind.
6. Fahrwerks- oder Karosseriebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die 1. Bauteilkomponente (A)
und die 2. Bauteilkomponente (B, C) im Verbindungsbereich (16) ineinan
der gesteckt und gefügt sind.
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