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Die
Erfindung betrifft ein Karosserieteil für eine Karosserie
eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art.
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Damit
beispielsweise bei einer Fahrgastzelle eines Personenkraftwagens
der notwendige Überlebensraum im Falle einer Kollision
gewährleistet werden kann, wird diese heute zumeist mit
möglichst steifen und hochfesten Metallbauteilen, insbesondere
Stahlbauteilen, hergestellt. Hierbei werden zunehmend pressgehärtete
Stähle verwendet, welche eine sehr hohe Festigkeit und
eine geringe Bruchdehnung aufweisen. Hierdurch wird zwar bewirkt,
dass die einzelnen Karosserieteile entsprechend wenig nachgeben,
jedoch reagieren diese bei einer Überbelastung mit einem
Bruchverhalten bei vergleichsweise geringen Deformationen. Diese
Eigenschaft kann insbesondere in crashbeaufschlagten Bereichen und
in Anbindungsbereichen des Karosseriebauteils an benachbarten Karosseriebauteilen
bei Überbelastung zu ungewünschtem Versagen führen.
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Des
Weiteren ist es aus der
DE 10 2004 054 795 A1 als bekannt zu entnehmen,
Karosserieteile aus wenigstens einer umgeformten Blechplatine (tailored
blank) zu gestalten, bei welcher Bleche aus gleichen oder unterschiedlichen
Stahlwerkstoffen mit Hilfe des Laserschweißens zusammengefügt
sind. Aus diesen Blechplatinen (tailored blanks) werden anschließend
durch Warmumformung Karosseriebauteile hergestellt, welche demzufolge
Bereiche von geringerer und demgegenüber höherer
Duktilität aufweisen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Karosserieteil der eingangs
genannten Art zu schaffen, welches insbesondere bei einer unfallbedingten
Kraftbeaufschlagung verbesserte Eigenschaften aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Karosserieteil
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um
ein Karosserieteil zu schaffen, welches insbesondere bei einer unfallbedingten
Kraftbeaufschlagung verbesserte Eigenschaften aufweist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der wenigstens eine Bereich von höherer Duktilität
in einem Anbindungsbereich des Karosserieteils zu einem benachbarten
Karosserieteil vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
den Anbindungsbereich des Karosserieteils aus einem Werkstoff mit
einer höheren Duktilität zu gestalten. Hiermit
wird insbesondere erreicht, dass das Karosserieteil im jeweiligen
Anbindungsbereich ein duktiles Verhalten insbesondere bei einer
unfallbedingten Kraftbeaufschlagung oder einer Überbelastung
aufweist, um hierdurch ein sprödes Bruchverhalten oder ein
ungewünschtes plötzliches Versagen zu vermeiden.
Somit ergibt sich ein duktiler Anbindungsbereich des Karosserieteils,
welcher auch erheblichen Kraftbeaufschlagungen beispielsweise bei
einer entsprechenden Kollision standhält.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft
gezeigt, wenn der Anbindungsbereich aus einem nicht oder wenig aushärtbaren
Werkstoff besteht, um einen entsprechenden Bereich höherer
Duktilität zu erreichen.
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Als
insbesondere vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, den Anbindungsbereich
aus einem Werkstoff des Typs Dualphasen-Stahl oder einem mikrolegierten
Stahl zu gestalten, da hierdurch eine besonders hohe Duktilität
erreicht werden kann.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn ein entsprechender Werkstoff gewählt
wird, so dass der Anbindungsbereich gut schweißbar ist.
Somit kann eine unsensible Verbindungstechnik im kritischen Bereich – dem
Anbindungsbereich des Karosserieteils – erreicht werden,
um hierdurch ein plötzliches und unerwünschtes
Versagen einer Verbindung zum angrenzenden bzw. benachbarten Bauteil
zu vermeiden.
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Als
weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Karosserieteil
im Bereich einer Fahrgastzelle des Personenkraftwagens einsetzbar
ist. Insbesondere in diesem Karosseriebereich ist es nämlich von
erheblicher Wichtigkeit, dass die jeweiligen Karosserieteile einerseits
einen Bereich geringer Duktilität und hoher Festigkeit
aufweisen, nämlich dort wo ein entsprechender Überlebensraum
unbedingt gewährleistet werden muss. Andererseits sollen
gerade die Anbindungsbereiche des Karosserieteils entsprechend duktil
gestaltet werden, um hierdurch ein plötzliches Versagen
der Verbindung des Karosserieteils mit einem benachbarten Karosserieteil
zu vermeiden.
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Der
Bereich von geringerer Duktilität und hoher Festigkeit
wird bevorzugt aus einem aushärtbaren Werkstoff, insbesondere
einem presshärtbaren Stahl, gebildet. Durch einen solchen
presshärtbaren Stahl ist somit im Umformprozess des Karosserieteils ein
Bauteilbereich zu schaffen, mittels welchem auf entsprechend zuverlässige
Weise beispielsweise ein Überlebensraum der Fahrgastzelle
im Crashfall bereitgestellt werden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft
gezeigt, wenn das Karosserieteil als Stirnwandquerträger
ausgebildet ist. Somit kann beispielsweise erreicht werden, dass
ein zweiteiliger Stirnwandträger realisiert werden kann.
Dieses Bauteil ist dann relativ gut umformbar und weist nach der
Härtung – insbesondere der Presshärtung – im
wesentlichen Bereich eine hohe Festigkeit auf, während
die jeweiligen Anbindungsbereiche eine entsprechend hohe Duktilität
und gute Schweißbarkeit aufweisen.
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Als
weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Karosserieteil
als Seitenwandteil der Kraftwagenkarosserie ausgebildet ist. Hiermit
wird erreicht, dass eine großflächige Seitenwand
als Fertigbauteil nach der Härtung, insbesondere der Presshärtung,
in wesentlichen Bereichen eine entsprechend hohe Festigkeit aufweist,
und in den Anbindungsbereichen die entsprechend vorbeschriebenen Eigenschaften
hat.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als außerdem
vorteilhaft gezeigt, wenn das Karosserieteil als Bauteil einer Seitentür,
insbesondere als Seitenaufprallträger, Schachtabdeckung oder
dergleichen, ausgebildet ist. Hiermit wird erreicht, dass einzelne
Bauteile einer Tür im direkten Aufprallbereich eine entsprechend
geringe Duktilität und hohe Festigkeit aufweisen, während
diese im Anbindungsbereich eine entsprechend hohe Duktilität haben.
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Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Karosserieteil als
Bauteil einer Säule oder eines Rahmenteils der Karosserie,
insbesondere als B-Säule, ausgebildet ist. Auch hier kann
wiederum erreicht werden, dass die Säule im direkten Aufprallbereich
eine entsprechende Festigkeit und in den Anbindungsbereichen eine
entsprechende Duktilität aufweist, um hierdurch die Eigenschaften
des Kraftwagens bzw. der Fahrgastzelle im Falle einer Seitenkollision
entsprechend zu verbessern.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen, diese zeigen in:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine als tailored blank gestaltete Blechplatine,
welche aus mehreren zusammengefügten Blechelementen mit unterschiedlichen
Werkstoffeigenschaften besteht sowie eine schematische Perspektivansicht
auf ein aus der Blechplatine umgeformtes Karosserieteil;
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2 eine
Draufsicht sowie eine Perspektivansicht auf ein als Stirnwandträger
ausgebildetes Karosserieteil, welches im Anbindungsbereich eine
höhere Duktilität aufweist als in einem anderen
Bereich;
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3 zwei
schematische und leicht perspektivische Seitenansichten auf jeweilige,
als Seitenwandteile der Karosserie des Kraftwagens ausgebildete
Karosserieteile, welche wiederum Bereiche von geringerer und demgegenüber
höherer Duktilität aufweisen;
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4 eine
Perspektivansicht auf Bauteile einer Seitentür, wobei insbesondere
ein Seitenaufprallträger und eine Schachtabdeckung als
Karosserieteile ausgebildet sind, welche Bereiche von geringerer und
höherer Duktilität aufweisen, wobei deren Anbindungsbereiche
an benachbarte Karosserieteile eine entsprechend höhere
Duktilität aufweisen; und in
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5 eine
Perspektivansicht auf Bauteile eines als B-Säule gestalteten
Karosserieteils, wobei zumindest eines der Bauteile einen Bereich
von geringerer Duktilität und einen Anbindungsbereich von höherer
Duktilität aufweist.
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In 1 ist
in der linken Darstellung eine Blechplatine 10 in Form
eines so genannten tailored blanks dargestellt. Demzufolge besteht
die vorliegende Blechplatine 10 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel
aus drei separaten Blechelementen 12, 14, 16 welche über
jeweilige Laserschweißnahten 18, 20 miteinander
zu der Blechplatine 10 verbunden sind. Das zentrale mittlere
Blechelement 14 besteht dabei aus einem härtbaren
bzw. aushärtbaren Werkstoff, während die beiden
seitlichen Blechelemente 12, 16 aus einem nicht
oder wenig härtbaren bzw. aushärtbaren Metallwerkstoff
bestehen. Des Weiteren ist es denkbar, Blechelemente 12, 14, 16 mit
unterschiedlichen Blechdicken einzusetzen.
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In
der rechten Darstellung von 1 ist in
einer Perspektivansicht ein Karosserieteil erkennbar, welches aus
der Blechplatine 10 in einem entsprechenden Umformprozess
hergestellt worden ist. Die beiden seitlichen Blechelemente 12, 16 bilden
dabei jeweilige Anbindungsbereiche 22 des Karosserieteils,
welche einen zentralen Bereich 24 flankieren.
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Da – wie
vorstehend erläutert – die beiden Blechelemente 12, 16 aus
einem nicht bzw. wenig härtbaren Werkstoff bestehen, ergeben
sich im umgeformten Zustand entsprechende Anbindungsbereiche 22,
welche eine relativ hohe Duktilität aufweisen. Da demgegenüber
das zentrale Blechelement 14 der Blechplatine 10 aus
einem härtbaren Werkstoff besteht, ergibt sich nach dem
Umformprozess der zentrale Bereich 24, welcher eine geringere
Duktilität und eine hohe Festigkeit aufweist.
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Somit
ist insgesamt mittels der Blechplatine 12 im Umformprozess
ein Karosserieteil geschaffen worden, welches in seinen Anbindungsbereichen 22 an
benachbarte Karosserieteile eine höhere Duktilität aufweist
als im zentralen Bereich 24, welcher demzufolge eine hohe
Festigkeit aufweist. Somit ist vorliegend ein Karosserieteil geschaffen,
welches im zentralen Bereich 24 eine hohe Festigkeit aufweist,
damit beispielsweise bei einer Kollision des Personenkraftwagens
eine übermäßige Deformation in diesem zentralen
Bereich 24 des Karosserieteils vermieden werden kann. Demgegenüber
sind die Anbindungsbereiche 22 entsprechend duktil, um
bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in den Anbindungsbereichen 22 des
Karosserieteils ein plötzliches Versagen infolge eines
spröden Bruchverhaltens zu vermeiden.
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Somit
ist insgesamt ein Karosserieteil geschaffen, welches einerseits
im zentralen Bereich 24 ein hervorragendes Crashverhalten
aufweist, welches andererseits in seinen Anbindungsbereichen 22 an
die benachbarten Karosserieteile eine entsprechende Duktilität
aufweist, damit eine äußerst gute Verbindung zum
Nachbarbauteil erzielt werden kann.
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Die
beiden Anbindungsbereiche 22 bzw. die jeweiligen Blechelemente 12, 16 bestehen
dabei bevorzugt aus einem gut schweißbaren Werkstoff, damit
das Karosserieteil entsprechend günstig in einem Schweißprozess
in die Kraftwagenkarosserie eingebunden werden kann.
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In 2 ist
in einer Draufsicht sowie einer Perspektivansicht ein Stirnwandquerträger 26 dargestellt,
welcher somit als Karosserieteil im Bereich einer Fahrgastzelle
des Personenkraftwagens einsetzbar ist. Dabei ist in den beiden
Darstellungen von 2 schematisch angedeutet, dass
wiederum ein jeweiliger Anbindungsbereich 22 eine entsprechend hohe
Duktilität aufweist, während der übrige
Bereich 24 eine geringe Duktilität und eine hohe
Festigkeit hat.
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Der
Anbindungsbereich 22 besteht dabei beispielsweise aus einem
nicht härtbaren Stahl des Typs Dualphasen-Stahl oder aus
einem mikrolegierten Stahl. Der Bereich 24 mit geringerer
Duktilität und höherer Festigkeit besteht hingegen
aus einem presshärtbaren Stahl beispielsweise des Typs 22MnB5.
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Aus 2 ist
somit erkennbar, dass wiederum ein Halbzeug mittels Laserschweißung
gebildet worden ist, das im Anbindungsbereich 22 des Fertigbauteils
einen duktileren, nicht oder wenig aushärtbaren Werkstoff
aufweist, während der Bereich 24 eine niederere
Duktilität und eine höhere Festigkeit hat. Somit
ist vorliegend ein zweiteiliger Stirnwandquerträger 26 geschaffen,
der relativ gut umformbar ist und nach der Härtung im Wesentlichen
im Bereich 24 eine hohe Festigkeit hat. Der Stirnwandquerträger kann
zweiteilig bzw. sogar einteilig hergestellt werden, während
dieser mit herkömmlichen Stellen üblicherweise
vierteilig ist. Es kann zudem ein Leichtbau des Karosserieteils
ermöglicht werden, da die unterschiedlichen Blechelemente – der
spätere Anbindungsbereich 22 und der spätere
Bereich 24 – beispielsweise entsprechend gestaltet
bzw. in ihrer Dicke angepasst sind.
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In 3 sind
jeweils in einer schematischen Seitenansicht Seitenwandteile 28 der
Karosserie des Kraftwagens dargestellt. Die Seitenwandteile 28 werden
wiederum durch jeweilige Halbzeuge bzw. Blechplatinen 10 mittels
Laserschweißung gebildet, so dass nach dem Umformprozess
Anbindungsbereiche 22 höherer Duktilität
und andere Bereiche 24 geringerer Duktilität und
höherer Festigkeit hergestellt sind. Die einzelnen Bereiche 22 bzw. 24 werden
dabei wieder dadurch erreicht, dass eine Blechplatine 10 im
Umformprozess umgeformt wird, bei welcher die späteren
duktilen Anbindungsbereiche 22 aus Blechelementen bestehend
aus einem nicht oder wenig härtbaren Werkstoff gebildet
sind, und die Bereiche 24 geringerer Duktilität
und höherer Festigkeit aus einem entsprechend aushärtbaren
Werkstoff geschaffen sind.
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In 4 ist
in einer Perspektivansicht eine Seitentür 30 explosionsartig
dargestellt. Dabei umfasst die Seitentür 30 einen
Seitenaufprallträger 32 und eine Schachtabdeckung 34,
welche wiederum als entsprechende Karosserieteile gestaltet sind, welche
einerseits einen duktilen Anbindungsbereich 22 und einen
jeweiligen weniger duktilen Bereich 24 aufweisen. Die Bauteile 32 und 34 sind
wiederum in einem Umformprozess aus einer entsprechenden Blechplatine 10 hergestellt
worden, deren jeweilige Blechelemente 12, 14, 16 zur
Bildung des Anbindungsbereichs 22 bzw. des Bereichs 24 aus
einem nicht oder wenig aushärtbaren Werkstoff bzw. einem gut
aushärtbaren Werkstoff bestehen.
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Schließlich
zeigt 5 in einer Perspektivansicht mehrere M-Bauteile
einer B-Säule 36 einer Kraftwagenkarosserie. Ein
Karosserieteil 38 weist dabei wiederum einen Anbindungsbereich 22 auf, welcher
aus einem nicht bzw. wenig härtbaren Stahl (mikrolegierten
Stahl) besteht, während der andere Bereich 24 aus
einem presshärtbaren Stahl besteht. Somit ist wiederum
ein Anbindungsbereich 22 an einen korrespondierenden, nicht
dargestellten Seitenschweller geschaffen, welcher eine relativ hohe
Duktilität und eine gute Schweißbarkeit aufweist.
Demgegenüber ist der Bereich 24 entsprechend weniger duktil
und steif ausgestaltet.
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Insgesamt
ist aus dem vorliegenden Beispiel somit erkennbar, dass durch die
geeignete Werkstoffwahl der jeweiligen Blechplatine 10 jeweils
ein Karosserieteil geschaffen werden kann, welches Bereiche 22 höherer
Duktilität und Bereiche 24 geringerer Duktilität
aufweist. Die Bereiche höherer Duktilität – also die
Anbindungsbereiche 22 – bestehen vorzugsweise
aus einem nicht härtbaren Stahl des Typs Dualphasen-Stahl
oder einem mikrolegierten Stahl. Die Bereiche 24 geringerer
Duktilität und höherer Festigkeit bestehen hingegen
insbesondere aus einem presshärtbaren Stahl beispielsweise
des Typs 22MnB5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004054795
A1 [0003]