DE102009022486A1

DE102009022486A1 - Strukturbauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102009022486A1
Application number: DE102009022486A
Authority: DE
Inventors: Lothar Teske; Stanislaw Klimek
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturbauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, welches aus einem Metallblechzuschnitt gefertigt ist, der aneinander angrenzende und zusammengefügte Flächenabschnitte (12, 13, 14; 22, 23; 32, 33; 42, 43, 44, 45) unterschiedlicher Materialart, Dicke und/oder Materialbeschaffenheit aufweist, wobei zumindest eine Fügenaht (15, 16; 25; 35; 46, 47, 48) aneinander angrenzender Flächenabschnitte (12, 13, 14; 22, 23; 32, 33; 42, 43, 44, 45) zumindest bereichsweise schräg, quer oder senkrecht zu einer bei mechanischer Belastung durch auf das Bauteil einwirkende Verformungskräfte entstehenden Biegeachse verläuft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturbauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, welches aus einem Metallblechzuschnitt gefertigt ist, der aneinander angrenzende und zusammengefügte Flächenabschnitte unterschiedlicher Materialart, Dicke und/oder Materialbeschaffenheit aufweist. Die Erfindung betrifft insbesondere warm umgeformte Strukturbauteile für den Kraftfahrzeugkarosseriebau, denen eine Tailor Welded Blank-Platine zugrunde liegt.
Stand der Technik
Im Kraftfahrzeugbau, insbesondere im Karosseriebereich werden vermehrt speziell auf das mechanische Anforderungsprofil abgestimmte Strukturbauteile verwendet, welche ihrer späteren Funktion im Kraftfahrzeug angepasste Beschaffenheiten aufweisen. Zur Herstellung solcher Strukturbauteile werden daher sogenannte Tailor Welded Blank- oder Tailor Welded Coil-Zuschnitte verwendet.
Solche Platinen zeichnen sich durch einzelne aneinander angrenzende, miteinander verschweißte Flächenabschnitte auf, wobei jeder Flächenabschnitt auf die spätere Verwendung des Bauteils abgestimmte Eigenschaften aufweist. So ist es üblich, dass die einzelnen Flächenabschnitte sich hinsichtlich des verwendeten Materials, ihrer Dicke, Güte oder sonstigen Materialeigenschaften, so auch etwa hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit unterscheiden.
Durch die Verwendung eines Tailor Welded Blank ist es beispielsweise möglich, einzelne, aus Stahlblech gefertigte Karosseriekomponenten bereichsweise dick- bzw. dünnwandiger auszugestalten, umbeispielsweise das Gesamtfahrzeuggewicht, insbesondere zu Zwecken der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zu verringern.
Für crashrelevante und potenziell hoch beanspruchte Baugruppen werden vornehmlich pressgehärtete Stahlwerkstoffe, wie etwas Bor-Mangan-legierte Stahlbleche verwendet, welche bei den im Karosseriebau üblichen Wanddicken eine im Hinblick auf die an das Bauteil gestellten Crashanforderungen ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen.
So beschreibt etwa die WO 2007/019979 A1 eine B-Säule einer Kraftfahrzeugkarosserie, die aus einer Außenschale besteht, die meist einteilig mit einem Seitenrahmen ausgebildet ist, welcher zugleich zumindest Teil eines Seitenschwellers oder eines Dachseitenrahmens bilden kann. Ferner weist jene B-Säule ein Verstärkungsblech auf, das sich über die gesamte Höhe der B-Säule erstreckt. Dieses Verstärkungsblech besteht dabei aus einem umgeformten Tailor Rolled Blank, welches durch flexibles Walzen hergestellt ist und quer zur Walzrichtung unterschiedliche Dicken aufweist.
Bereiche unterschiedlicher Dicke verlaufen dabei parallel und im Endmontagezustandam Kraftfahrzeug im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung der B-Säule.
Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte, aus einem Tailor Welded Blank-Zuschnitt gefertigte B-Säule ist in 1 dargestellt. Diese weist insgesamt drei Flächenabschnitte 2, 3, 4 unterschiedlicher Blechdicke auf, die im Bereich von im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung der B-Säule, folglich nahezu horizontal verlaufenden Schweißnähten 5, 6 jeweils eine die Schweißnaht in ihrer Festigkeit erhöhende Materialdopplung aufweisen.
Gerade unter extremen Belastungen, wie sie üblicherweise bei einem Fahrzeugcrash auftreten und bei denen besonders hohe mechanische Belastungen und Biegemomente auf eine B-Säule 1 einwirken und die gesamte B-Säule 1 als auch ihre einzelnen Flächenabschnitte 2, 3, 4 einer plastischen Verformung unterliegen, stellen die zwischen den zueinander angrenzenden Bereichen 2 und 3 sowie zwischen 3 und 4 verlaufenden Schweißnähte 5, 6 eine strukturelle Schwachstelle dar. Extreme mechanische Belastungen können erfahrungsgemäß zu einer Rissbildung oder einem Bruch der gesamten Schweißnaht 5, 6 führen, die ein entsprechendes Versagen und einen Bruch des gesamten Bauteils 1 mit sich bringen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hinsichtlich Struktursteifigkeit und Festigkeit verbessertes Strukturbauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere eine entsprechende strukturverstärkte B-Säule einer Fahrzeugkarosserie zur Verfügung zu stellen, die zugleich hinsichtlich ihres Gesamtgewichts sowie unter Berücksichtigung von in Einbausituationen am Kraftfahrzeug auftretenden mechanischen Lastpfaden optimiert ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mittels einem Strukturbauteil gemäß Patentanspruch 1 sowie einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Strukturbauteil ist als Komponente einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere als hoch beanspruchte, crashrelevante Baugruppe einer Fahrzeugkarosserie ausgelegt. Das Strukturbauteil, etwa eine B-, A-, C- oder D-Säule ist zumindest aus einem Metallblechzuschnitt gefertigt, der aneinander angrenzende und zusammengefügte, insbesondere zusammengeschweißte Flächenabschnitte unterschiedlicher Materialart, Dicke, Güte und/oder sonstiger Materialbeschaffenheiten aufweist.
Der Metallblechzuschnitt ist insbesondere als Tailor Welded Blank ausgebildet und kann als pressgehärtetes Bauteil mittels eines Warmumformprozesses, welcher mit einer plastischen Umformung des Metallblechzuschnitts einhergeht, in die bestimmungsgemäße Form des Strukturbauteils gebracht werden.
Das erfindungsgemäße Strukturbauteil zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zumindest eine zwischen zwei aneinander angrenzenden Flächenabschnitten des Metallblechzuschnitts verlaufende Fügenaht zumindest bereichsweise schräg, quer oder senkrecht zu einer bei mechanischer Beanspruchung oder mechanischer Belastung des Strukturbauteils entstehenden Biegeachse verläuft.
Jene Biegeachse, welche die aufgrund von extern auf das Strukturbauteil einwirkenden Verformungskräften und einer damit einhergehende Verformung oder Deformation des Bauteils typischerweise gebildet wird, soll insbesondere nicht parallel zur Fügenaht, sondern schräg, quer oder senkrecht hierzu im Strukturbauteil verlaufen.
Der Verlauf der Biegeachse ist insbesondere durch die geometrische Ausgestaltung des Strukturbauteils, seiner späteren Anbindung an der Kraftfahrzeugkarosserie und durch Art und Weise der einwirkenden Verformungskräfte bestimmt. Die Fügenaht verläuft erfindungsgemäß in einer solchen Richtung, in welcher sich eine Biegeachse auch bei extremen, etwa crashbedingten Belastungen typischerweise nicht ausbilden kann.
Durch diese erfindungsgemäße Ausrichtung einer Fügenaht eines Tailor Welded Blank kann erreicht werden, dass das Strukturbauteil vorgegebene mechanische Lastanforderungen ohne Weiteres erfüllt, ohne dass eine Rissbildung oder gar ein Aufbrechen einer Fügenaht, etwa einer Schweißnaht zu befürchten wäre. Eine derart erhöhte Struktursteifigkeit des Bauteils kann eine weitere Material- und Gewichtseinsparung, etwa durch bereichsweise und gezielte Blechdickenreduzierung ermöglichen. Auch können die ansonsten üblichen Verstärkungsmaßnahmen für eine Schweißnaht entfallen, sodass Herstellungs- und Kostenaufwand für derartige Strukturbauteile gesenkt werden kann.
Betrachtet man das Strukturbauteil beispielsweise in einer Ausgestaltung als B-Säule einer Kraftfahrzeugkarosserie, so verläuft eine in der überwiegenden Zahl von Crashsituationen durch Auftreten entsprechender Biegemomente gebildete Biegeachse im Wesentlichen in horizontaler Richtung. Demgemäß ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Fügenaht aneinander angrenzender Flächenabschnitte eines zu einer B-Säule umzuformenden Tailor Welded Blank unter einem Winkel zur Horizontalen vorzusehen.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Fügenaht vollständig außerhalb einer typischerweise im Belastungsfall gebildeten Biegeachse verläuft. Besonders bevorzugt kann sogar vorgesehen werden, dass sämtliche zwischen den einzelnen aneinander angrenzenden Flächenabschnitten gebildeten Fügenähte keine Überschneidung mit einer typischerweise im Crashfall gebildeten Biegeachse des Strukturbauteils aufweisen und somit außerhalb etwaiger Biegeachsen verlaufen.
Zumindest aber ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zumindest eine Fügenaht eine durch Verformungskräfte bedingte Biegeachse höchstens in einem Punkt schneidet.
Dies ermöglicht beispielsweise eine nahezu beliebige Anordnung der Fügenaht und eine damit einhergehende beliebige, bevorzugt an die Lastanforderungen des Strukturbauteils angepasste geometrische Ausgestaltung der einzelnen zusammenzufügenden Flächenabschnitte unterschiedlicher Materialbeschaffenheit, sofern nur die Fügenaht zu einem angrenzenden Flächenabschnitt zumindest bereichsweise in einer Richtung schräg, quer oder senkrecht zur Ausrichtung einer im Belastungsfall auftretenden Biegeachse verläuft.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein, vorzugsweise aber beide Enden der Fügenaht beabstandet von einer im Belastungsfall entstehenden oder sich durch entsprechende Verformungskräfte ergebenden Biegeachse zu liegen kommt bzw. kommen. Durch diese Ausgestaltung kann ein Auf- und Auseinanderbrechen einer Fügenaht, etwa einer Schweißnaht entgegengewirkt werden, welche naturgemäß im Bereich ihrer Endabschnitte besonders anfällig für externe, Verformungen erzeugende Krafteinwirkungen ist.
Des Weiteren kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Fügenaht im Wesentlichen geradlinig und schräg zur Längserstreckung des gesamten Strukturbauteils verläuft. Es kann dabei ferner vorgesehen sein, dass die im Bereich der Fügenaht miteinander verbundenen Flächenabschnitte des Metallblechzuschnitts ohne gegenseitigen Überlapp stumpf aneinander anliegen und zur Bildung einer Fügenaht ausreichender Güte innerhalb zulässiger Toleranzen miteinander korrespondierende Zuschnitte aufweisen. Alternativ ist auch denkbar, dass die einzelnen, den Metallblechzuschnitt bildenden Flächenabschnitte zumindest geringfügig überlappend zueinander angeordnet und derart verschweißt sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fügenaht zwischen aneinander angrenzenden Flächenabschnitten des Metallblechzuschnitts einen gewellten, gezackten oder gar gezinkten Verlauf aufweist. Anfangs- und Endpunkte der Fügenaht können dabei durchaus auf einer im Wesentlichen parallel zur entstehenden Biegeachse verlaufenden gedachten Verbindungslinie liegen. Die derart ausgebildete Fügenaht weist jedoch einzelne Teilbereiche auf, welche schräg, quer oder senkrecht zur typischen Biegeachse des Strukturbauteils verlaufen. Selbst wenn in einem ungünstigen Falle die Fügenaht und die Biegeachse zumindest bereichsweise überdeckend zueinander verlaufen sollten, kann sich ein verformungsbedingter Riss oder Bruch in der Fügenaht nur bedingt über die gesamte Fügenaht ausbreiten, sodass im Endeffekt ein vollständiger Bruch der Fügenaht aufgrund ihres gewellten oder gezackten, bzw. gezinkten Verlaufs weitgehend vermieden werden kann.
Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt ist der Metallblechzuschnitt als Tailor Welded Blank ausgebildet, wobei sich die Schweißnähte der einzelnen Flächenabschnitte des zum Strukturbauteil umzuformenden Tailor Welded Blank nicht parallel, sondern schräg, quer oder senkrecht zu typischerweise zu erwartenden und extern durch einwirkende Verformungskräfte hervorgerufenen Biegeachse erstrecken.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Metallblechzuschnitt bzw. das gesamte Strukturbauteil zumindest abschnittsweise ein hochfestes Stahlblech aufweist. Das Strukturbauteil ist insbesondere als pressgehärtetes Stahlbauteil ausgebildet und kann durch die Verwendung hochfester, etwa Bor-Mangan-legierter Stahlwerkstoffe Zugfestigkeiten und Streckgrenzen von über 400 N/mm² bis hin zu Streckgrenzen von 1300 oder gar 1500 N/mm² aufweisen.
Die Formgebung des Strukturbauteils erfolgt ausgehend von einem als Tailor Welded Blank ausgebildeten Metallblechzuschnitts, bevorzugt durch einen Warmumformprozess, bei welchem der Metallblechzuschnitt auf eine ausreichende Temperatur aufgeheizt und mittels eines geeigneten Presswerkzeugs durch plastische Deformation in die für das Strukturbauteil jeweils vorgesehene Geometrie gebracht und dabei zugleich durch Abschrecken und kontrolliertes Abkühlen einem Härteprozess unterzogen wird. Neben einem bevorzugten Warmumformverfahren sind für die Herstellung des Strukturbauteils jedoch auch Kaltumformverfahren, Tiefziehen, Bördeln, Hydro-Formen, Rollformen, Prägen und Stanzen denkbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Strukturbauteil als B-Säule einer Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildet. Das Strukturbauteil weist in dieser Ausgestaltung einen oberen Dachrahmenabschnitt und einen unteren Schwellerabschnitt sowie einen dazwischenliegenden Mittelabschnitt auf, wobei zumindest eine an den Mittelabschnitt angrenzende und den Mittelabschnitt zumindest bereichsweise begrenzende sowie als Schweißnaht ausgebildete Fügenaht schräg, quer oder senkrecht zur Längserstreckung des Mittelabschnitts verläuft.
Der obenliegende Dachrahmenabschnitt sowie der untenliegende Schwellerabschnitt der erfindungsgemäßen B Säule kann jeweils einen Teil des Dachseitenrahmens bzw. des Seitenschwellers des Fahrzeugs bilden und/oder mit Erreichen einer Endmontageposition am Kraftfahrzeug zumindest bereichsweise überdeckend mit einem Dachrahmen oder einem Seitenschweller zur Anlage gelangen.
In typischen Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass der obenliegende Dachrahmenabschnitt, bzw. der untenliegende Seitenschwellerabschnitt der B-Säule im Vergleich zum dazwischenliegenden, sich im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung erstreckenden Mittelabschnitt dünnwandig ausgebildet ist und in diesen Bereichen eine geringere Materialdicke aufweist.
Der von den Fügenähten zwischen Mittelabschnitt und Seitenschwellerabschnitt, bzw. zwischen Mittelabschnitt und Dachrahmenabschnitt gebildete Übergangsbereich kann dabei schräg zur Längserstreckung des Mittelabschnitts bzw. schräg zur Horizontalerstreckung von Dachrahmenabschnitt und/oder Seitenschwellerabschnitt verlaufen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass auch die beiden, den Mittelabschnitt jeweils nach oben und nach unten begrenzenden bzw. einfassenden, typischerweise als Schweißnähte ausgebildeten Fügenähte nicht parallel, sondern schräg, bzw. unter einem Winkel zueinander verlaufen.
Auch kann vorgesehen sein, dass lediglich eine der an den Mittelabschnitt der B-Säule angrenzenden Schweißnähte in erfindungsgemäßer Weise schräg gegenüber der Längserstreckung des Mittelabschnitts verläuft, während die andere Schweißnaht einen im Wesentlichen horizontalen Verlauf aufweist. Auch kann vorgesehen sein, dass ein oder einige der Schweißnähte des Strukturbauteils einen geradlinigen, andere aber einen gewellten, gezackten oder gezinkten Verlauf aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass sich der Mittelabschnitt der B-Säule nach unten, bis an einen, im Schwellerbereich eines Kraftfahrzeugs zu liegen kommenden Außenrand der vom Bauteil gebildeten B-Säule erstreckt. Dabei ist denkbar, dass jener Mittelabschnitt in diesem, an den unteren Rand der B-Säule angrenzenden Bereich mit zumindest einem in Fahrzeuglängsrichtung an den Mittelabschnitt angrenzenden Schwellerabschnitt verschweißt ist. Insbesondere kann hierbei vorgesehen werden, nicht nur einen, sondern beispielsweise zwei, in Fahrzeuglängsrichtung gegenüberliegende Schwellerabschnitte an den bis an den unteren Rand der B-Säule angrenzenden Mittelabschnitt anzuschweißen, sodass jener, eine T-förmige Geometrie aufweisende schwellerseitige Anbindungsbereich der B-Säule insgesamt drei Flächenabschnitte, nämlich einen vorderen und hinteren Schwellerabschnitt sowie einen dazwischenliegenden unteren Mittelabschnitt der B-Säule aufweist.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass ein Zusammenfügen, insbesondere ein Zusammenschweißen einzelner Flächenabschnitte vor einem für das Strukturbauteil erforderlichen Formgebungsprozess erfolgt. Insbesondere ist vorgesehen, dass der einem zur Bildung des Strukturbauteils einem Formgebungsprozess zu unterziehende Metallblechzuschnitt bereits vorkonfiguriert die für den späteren Einsatzzweck geeigneten und miteinander verschweißten Flächenabschnitte unterschiedlicher Materialart, Dicke, Güte und/oder sonstiger Materialbeschaffenheit aufweist.
Neben einem Strukturbauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Strukturbauteil.
Ausführungsbeispiele
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Dabei bilden sämtliche im Text beschriebenen, als auch in den Figuren dargestellten Merkmale sowohl in Alleinstellung sowie in jeglicher sinnvollen Kombination untereinander den Gegenstand der Erfindung. Es zeigen:
1 eine aus einem Tailor Welded Blank gebildete B-Säule eines Kraftfahrzeugs nach dem Stand der Technik,
2 ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil in Ausgestaltung einer B-Säule mit schräg verlaufenden Schweißnähten,
3 eine Ausgestaltung mit einem gewellten Schweißnahtverlauf,
4 eine ausschnittsweise dargestellte weitere Ausgestaltung mit einem gezinkten Schweißnahtverlauf und
5 ein weiteres, als B-Säule ausgebildetes Strukturbauteil mit insgesamt vier entlang dreier Schweißnähte miteinander verbundenen Flächenabschnitten.
Das in 2 dargestellte erfindungsgemäße Strukturbauteil 10, welches als B-Säule einer Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildet ist, weist insgesamt drei Flächenabschnitte 12, 13, 14 auf, die mittels schräg verlaufender geradliniger Schweißnähte 15, 16 miteinander verbunden sind. Der obenliegende, an einem Dachrahmen der Fahrzeugkarosserie zu befestigende Dachrahmenabschnitt 14 ist in etwa T-förmig ausgebildet und geht im Bereich der typischerweise als Schweißnaht ausgebildeten Fügenaht 16 in einen korrespondierend schräg ausgebildeten Mittelabschnitt 13 über.
Der Mittelabschnitt 13 geht seinerseits an einem unteren Endabschnitt in einen Seitenschwellerabschnitt 12 der B-Säule 10 über. Auch dieser Übergangsbereich ist durch eine schräg gegenüber der Längserstreckung des Mittelabschnitts 13 verlaufende, geradlinig ausgebildete Schweißnaht 15 gekennzeichnet. Das gesamte Bauteil 10 ist als pressgehärtetes Stahlblechbauteil ausgebildet, welches ausgehend von einem Tailor Welded Blank einem Umformprozess, vorzugsweise einem Warmumformprozess unterzogen wurde.
Charakteristisch für die Erfindung ist insbesondere, dass die Fügenähte 15, 16 schräg, quer oder senkrecht zu einer im Belastungsfall, insbesondere bei Auftreten von etwa crashbedingten Verformungskräften gebildeten und durch eine entsprechende Biegeachse gekennzeichneten Verformungen erstrecken. Bedingt durch die Bauteilgeometrie und durch die Befestigung der B-Säule 10 mit ihrem Dachrahmenabschnitt 14 und Seitenschwellerabschnitt 12 an zugehörigen Dachrahmen und Seitenschwellern der Fahrzeugkarosserie verlaufen die in typischen Crashsituationen auftretenden Biegeachsen vorwiegend im Wesentlichen in Horizontalrichtung, also im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Mittelabschnitts 13 der B-Säule 10.
Insoweit kann sowohl durch die Anordnung und Positionierung der Fügenähte 15, 16, welche durch den Zuschnitt der einzelnen Flächenabschnitte 12, 13, 14 im Tailor Welded Blank vorgegeben sind, ein paralleler Verlauf von Fügenähten und von im Crashfall entstehenden Biegeachsen umgangen werden, was andernfalls und in einem ungünstigen Fall zu einem Bruch und zu einem Versagen des Strukturbauteils führen könnte.
In 3 ist am Beispiel eines Übergangs zwischen einem Mittelteilabschnitt 23 und einem Seitenschwellerabschnitt 22 eine wellenartig verlaufende Schweißnaht 25 gezeigt, welche bei der Herstellung des Tailor Welded Blank entsprechend aufeinander abgestimmte wellenartige Zuschnitte und deren präzises Verschweißen erfordert.
Abweichend und nach einer weiteren Ausgestaltung ist in 4 ein gezinkter Verlauf einer zwischen Mittelabschnitt 33 und Seitenschwellerabschnitt 32 gebildeten, bereichsweise eckig und geradlinig ausgebildeten Schweißnaht 35 gezeigt. Obschon Anfangs und Endpunkte der in den 3 und 4 schemenhaft gezeigten Schweißnähte 25, 35 auf einer im Wesentlichen waagerecht verlaufenden gedachten Verbindungslinie liegen, kann allein durch den nicht geradlinigen Verlauf und dem damit einhergehenden, zumindest bereichsweise schräg, quer oder senkrecht zur typischerweise auftretenden verformungsbedingten Biegeachse ein Bruch des Bauteils im Bereich der Fügenaht 25, 35 verhindert werden.
In 5 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung in Form einer weiteren B-Säule 40 gezeigt. Diese, bzw. der zugrundeliegende, aus einzelnen Flächenabschnitten 42, 43, 44, 45 gebildete Metallblechzuschnitt weist insgesamt drei Fügenähte 46, 47, 48 und insgesamt vier Flächenabschnitte 42, 43, 44, 45 mit unterschiedlichen, an den jeweiligen Einsatzzweck und/oder an die angrenzenden Karosseriebauteile angepasste Materialbeschaffenheiten auf.
Während der Übergang vom oberen Dachrahmenabschnitt 45 zum Mittelabschnitt 44 entlang einer schräg verlaufenden Schweißnaht 48 in etwa analog zur Ausgestaltung gemäß 2 ausgebildet ist, erstreckt sich im Ausführungsbeispiel nach 5 der Mittelabschnitt 44 durchgehend nach unten bis zu einem unteren Seiten- oder Außenrand 49 der B-Säule 40. Dieser untenliegende, an den Außenrad 49 angrenzende Bereich des Mittelabschnitts 44 grenzt in Fahrzeuglängsrichtung gesehen an einen vorderen Schwellerabschnitt 42 als auch an einen hinteren Schwellerabschnitt 43 an, wobei entsprechende Schweißnähte 46, 47 nahezu parallel zur Längserstreckung des Mittelabschnitts 44 verlaufen.
Typischerweise weist eine solche B-Säule in ihren teilweise mit den angrenzenden Karosserieabschnitten überlappenden oberen und unteren Anbindungsabschnitten 42, 43, 45 eine im Vergleich zum Mittelabschnitt 44 geringere Blechdicke auf, sodass eine entsprechende B-Säule 10, 40 oder vergleichbare Karosseriekomponenten in material- und gewichtseinsparender Art und Weise gefertigt und montiert werden können.

1: B-Säule
2: Seitenschwellerabschnitt
3: Mittelabschnitt
4: Dachseitenrahmenabschnitt
5: Schweißnaht
6: Schweißnaht
10: B-Säule
12: Seitenschwellerabschnitt
13: Mittelabschnitt
14: Dachseitenrahmenabschnitt
15: Schweißnaht
16: Schweißnaht
22: Seitenschwellerabschnitt
23: Mittelabschnitt
25: Schweißnaht
32: Seitenschwellerabschnitt
33: Mittelabschnitt
35: Schweißnaht
40: B-Säule
42: Vorderer Schwellerabschnitt
43: Hinterer Schwellerabschnitt
44: Mittelabschnitt
45: Dachseitenrahmenabschnitt
46: Schweißnaht
47: Schweißnaht
48: Schweißnaht
49: Außenrand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/019979 A1 [0006]

Claims

Strukturbauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie, welches aus einem Metallblechzuschnitt gefertigt ist, der aneinander angrenzende und zusammengefügte Flächenabschnitte (12, 13, 14; 22, 23; 32, 33; 42, 43, 44, 45) unterschiedlicher Materialart, Dicke und/oder Materialbeschaffenheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fügenaht (15, 16; 25; 35; 46, 47, 48) aneinander angrenzender Flächenabschnitte (12, 13, 14; 22, 23; 32, 33; 42, 43, 44, 45) zumindest bereichsweise schräg, quer oder senkrecht zu einer bei mechanischer Belastung, durch auf das Bauteil einwirkende Verformungskräfte entstehenden Biegeachse verläuft.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Fügenaht (15, 16; 25; 35; 46, 47, 48) vollständig außerhalb der Biegeachse verläuft.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Fügenaht (15, 16; 25; 35; 46, 47, 48) eine Biegeachse höchstens in einem Punkt schneidet.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Ende der Fügenaht (15, 16; 25; 35; 46, 47, 48) beabstandet von der Biegeachse zu liegen kommt.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fügenaht (15, 16; 46, 47, 48) im Wesentlichen geradlinig und schräg zur Längserstreckung des Bauteils verläuft.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fügenaht (25; 35) einen gewellten, gezackten und oder gezinkten Verlauf aufweist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metallblechzuschnitt als Tailor Welded Blank ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metallblechzuschnitt zumindest Abschnitte (12, 13, 14; 22, 23; 32, 33; 42, 43, 44, 45) aus hochfestem Stahlblech aufweist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches als B-Säule (10; 40) einer Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildet ist und zwischen einem oberen Dachrahmenabschnitt (14; 45) und einem unteren Schwellerabschnitt (12; 42, 43) einen Mittelabschnitt (13; 44) aufweist und wobei zumindest eine den Mittelabschnitt (13; 44) zumindest bereichsweise begrenzende und als Schweißnaht ausgebildete Fügenaht (15, 16; 46, 47, 48) schräg, quer oder senkrecht zur Längserstreckung des Mittelabschnitts (13; 44) verläuft.
Bauteil nach Anspruch 9, wobei sich der Mittelabschnitt (44) der B-Säule (40) nach unten bis an einen, im Schwellerbereich eines Kraftfahrzeugs zu liegend kommenden Außenrand (49) der B-Säule (40) erstreckt und dort mit zumindest einem in Fahrzeuglängsrichtung an den Mittelabschnitt angrenzenden Schwellerabschnitt (42, 43) verschweißt ist.
Kraftfahrzeug mit einem Strukturbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche.