DE102004053258A1

DE102004053258A1 - Längsträger für eine Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102004053258A1
Application number: DE102004053258A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gerlach; Gerd Kühn; Andreas Kurth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-11-05
Also published as: DE102004053258B4

Abstract

Um bei einem Längsträger (1) für eine Fahrzeugkarosserie aus einem vergütbaren Stahl bei reduziertem Gewicht hohe Festigkeitsanforderungen zu erfüllen, umfasst der einteilige Längsträger - entlang seiner Längsachse gesehen - mehrere Längsträgerbereiche (2-5), die jeweils entsprechend der Crashanforderungen angepasste Materialdicken sowie angepasste Materialgüten durch unterschiedliche Wärmebehandlungen aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Längsträger für eine Fahrzeugkarosserie.

Längsträger als Teil der Karosserie sind bekannt. Um eine Festigkeitserhöhung von Längsträgern, die zwischen dem Vorderbau des Fahrzeugs und dem Fußraum mit einem Höhensatz verlaufen, zu erreichen, wird beispielsweise in der DE 44 14 472 A1 vorgeschlagen, in den Längsträger von oben her ein separates Verstärkungsprofil einzusetzen, wobei dies allerdings mit einer Erhöhung des Gewichtes verbunden ist.

Es ist auch bereits bekannt, auf diese zusätzlichen Teile zu verzichten und metallische Formkörper zur Anpassung an unterschiedlich starke Belastungen mit unterschiedlichen Wandstärken auszubilden, wie dies in der DE 42 31 213 A1 beschrieben ist. Hiernach wird ein einstückiges Blechteil mit einer der größten Wandstärke des zu fertigenden Formkörpers entsprechenden Dicke verwendet und vor dem Pressen oder Tiefziehen ausschließlich in denjenigen Bereichen, in denen der Formkörper eine geringere Wandstärke aufweisen soll, durch Auswalzen auf die gewünschte geringere Dicke reduziert.

Schließlich ist es aus der EP 0 816 520 A2 bekannt, in Bauteilen, hier B-Säulen, entsprechende Eigenschaftsprofile allein durch Wärmebehandlungen einzustellen, wobei hier eine Verteilung der Härte- und Festigkeitseigenschaften über den Verlauf einer B-Säule eingestellt wird.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Längsträger vorzuschlagen, der bei reduziertem Gewicht hohe Festigkeitseigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

Kern der Erfindung ist die Schaffung eines Längsträgers, der sowohl hinsichtlich seiner Geometrie als auch hinsichtlich der Materialbehandlung optimal an die Crashanforderungen angepasst ist. Die Geometrie und das ausgewählte Material sowie die durch Wärmebehandlung eingestellte Materialgüte werden speziell an die unterschiedlichen Anforderungen angepasst. Der Längsträger ist einteilig mit – entlang seiner Längsachse gesehen – mehreren, entsprechend den Anforderungen unterschiedlichen, Längsträgerbereichen ausgebildet, die jeweils entsprechend der Crashanforderungen unterschiedliche Materialdicken und unterschiedliche Materialgüten durch unterschiedliche Wärmebehandlungen aufweisen. Insgesamt wird so ein optimiertes Bauteil bei hoher Gewichtseinsparung mit integriertem Eigenschaftsprofil erreicht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Längsträgers weisen mittlere Längsträgerbereiche im Verhältnis zu benachbarten oder endseitigen Längsträgerbereichen eine höhere oder wenigstens gleiche Materialdicke auf. Des Weiteren sind diese mittleren Längsträgerbereiche vergütet, während die endseitigen Bereiche vorzugsweise unvergütet bleiben.

Ein solcher Längsträger wird bevorzugt durch Warmumformen bzw. Formhärten hergestellt, d.h. während eines Umformprozesses im Werkzeug werden sowohl Geometrien eingestellt als auch im Werkzeug eine Wärmebehandlung durch die Härtung des Vergütungsprozesses durchgeführt. Hierbei ist das Warmumformwerkzeug so angepasst, dass die einzelnen Längsträgerbereiche bzw. -sektoren im Werkzeug, das entsprechende gezielte Abkühlungssektoren aufweist, gehärtet werden. Die über die Länge unterschiedlichen Wanddicken werden vorzugsweise durch Verwendung von entsprechend vorher abgewalztem Band bzw. abgewalzten Platinen eingestellt.

Zudem sind nach einer bevorzugten Ausführungsform bereits spätere Halterungen unmittelbar an dem Längsträger angeformt und/oder Verstärkungsteile für den Hilfsrahmen integriert. Diese werden vorteilhafterweise unmittelbar beim Pressvorgang mit ausgeformt. Auf Schotteile kann dann verzichtet werden.

Bei dem vergütbaren Stahl handelt es sich vorzugsweise um einen höchstfesten Vergütungsstahl, insbesondere einen borlegierten Vergütungsstahl, wie den 22MnB5.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Längsträger näher erläutert.
Der Längsträger 1 weist eine Ausführung als U-Profil bzw. weist eine trogartige Profilform auf. Er umfasst bei dieser bevorzugen Ausführungsform vier Bereiche 2, 3, 4 und 5, die an die Crashanforderungen angepasst sind und sich hinsichtlich Materialgüte und Materialdicke unterscheiden. D.h., die Auswahl der Materialgüte in Abhängigkeit der Wärmebehandlung und Materialdicke erfolgt anhand der zu erfüllenden Crashanforderungen. Im Einzelnen besteht der Längsträger 1 aus zwei endseitigen Bereichen 2 und 5 und zwei mittigen Bereichen 3 und 4. Die endseitigen Bereiche 2 und 5 sind unvergütet ausgeführt, während die mittigen Bereiche 3 und 4 vergütet sind.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform weist der erste endseitige Längsträgerbereich 2 eine Wanddicke von 1,5mm auf. Dieser Bereich ist unvergütet. Ein sich daran anschließender erster mittlerer Längsträgerbereich 3 hat eine Wanddicke von 1,5mm und ist vergütet. Ein sich an diesen Bereich 3 anschließender zweiter mittlerer Längsträgerbereich 4 ist 2,25mm dick und ist ebenfalls vergütet. Der vierte Bereich 5 bzw. der sich daran anschließende zweite endseitige Längsträgerbereich hat eine Wanddicke von 1,0mm und ist unvergütet. Des Weiteren sind bei der hier gezeigten Ausführungsform der Bereich 2 etwa 200mm lang, der Bereich 3 300mm und die Bereiche 4 und 5 jeweils 600mm lang. Ein Längsträger der Erfindung ist aber nicht auf diese Maßangaben beschränkt.
Im dritten Bereich 4 sind Verstärkungsteile 6 für den Hilfsrahmen angeformt, denen eine weitere Halterung 7 gegenüberliegt, wobei diese Ausformungen 6 und 7 im Warmumformwerkzeug mit durchgeführt werden.
Mit dem vorgeschlagenen Längsträger wird ein optimaler Leichtbaulängsträger geschaffen. Es wird eine Bauteiloptimierung beim Einsatz von höchstfesten vergütbaren Stählen erreicht. Das so optimiert ausgelegte Bauteil ist besonders crash- und festigkeitsrelevant, wobei es gewichtsreduziert ist und auf separate festigkeitssteigernde Zusatzteile verzichten kann. Bei dem in der Fig. gezeigten Längsträger kann beispielsweise ein Gewichtspotential von 4kg pro Stück erreicht werden bei gleicher Leistungsfähigkeit.

1: Längsträger
2: endseitiger Bereich
3: mittiger Bereich
4: mittiger Bereich
5: endseitiger Bereich
6: integriertes Verstärkungsteile
7: integrierte Halterung

Claims

Längsträger (1) für eine Fahrzeugkarosserie aus einem vergütbaren Stahl, wobei der einteilige Längsträger (1), entlang seiner Längsachse gesehen, mehrere Längsträgerbereiche (2–5) umfasst, die jeweils entsprechend der Crashanforderungen angepasste Materialdicken sowie angepasste Materialgüten durch unterschiedliche Wärmebehandlungen aufweisen.
Längsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträgerbereiche (2–5) unterschiedliche Materialdicken und unterschiedliche Materialgüten aufweisen.
Längsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittlere Längsträgerbereiche (3, 4) im Verhältnis zu benachbarten oder endseitigen Längsträgerbereichen (2, 5) eine höhere oder wenigstens gleiche Materialdicke aufweisen und dass diese mittleren Längsträgerbereiche (3, 4) vergütet sind, während die endseitigen Längsträgerbereiche (2, 5) unvergütet sind.
Längsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser umfasst: einen ersten endseitigen unvergüteten Längsträgerbereich (2) mit einer Wanddicke von 1,5mm, einen sich daran anschließenden ersten mittleren vergüteten Längsträgerbereich (3) mit einer Wanddicke von 1,5mm, einen sich daran anschließenden zweiten mittleren vergüteten Längsträgerbereich (4) mit einer Wanddicke von 2,25mm und einen sich daran anschließenden zweiten endseitigen unvergüteten Längsträgerbereich (5) mit einer Wanddicke von 1,0mm.
Längsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (1) wenigstens an seinem in Fahrtrichtung weisenden Ende als U-Profil ausgebildet ist.
Längsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die angepassten Materialdicken der Längsträgerbereiche (2–5) über ein entsprechend abgewalztes Ausgangsmaterial eingestellt sind.
Längsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Längsträger (1) in einem Warmumformwerkzeug umgeformt und wärmebehandelt ist.
Längsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Längsträger (1) integrierte Verstärkungsteile (6) und/oder Halterungen (7) für im Einbauzustand daran angreifende Teile, wie den Hilfsrahmen, aufweist, die beim Umformvorgang mit ausgeformt werden.
Längsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einem borlegierten Vergütungsstahl gefertigt ist.