DE10120934A1

DE10120934A1 - Fahrwerks- oder Karosseriebauteil

Info

Publication number: DE10120934A1
Application number: DE10120934A
Authority: DE
Inventors: Thomas Henksmeier; Christian Theissing
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-10-31
Also published as: EP1253066A1; US20020190516A1; CZ298811B6

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 R_e 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.

Bezugszeichenaufstellung

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

Claims

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 R_e 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.