DE102009035324A1

DE102009035324A1 - Karosserieelement für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Karosserieelements

Info

Publication number: DE102009035324A1
Application number: DE200910035324
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. Eipper; Arndt Dr.-Ing. Gerick; Lutz Dr. Storsberg; Daniel Dr.-Ing. Wortberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Karosserieelement (1) für ein Fahrzeug, umfassend zumindest ein Stahlbauteil (2) und zumindest ein Leichtmetallgussbauteil (3), wobei das Stahlbauteil (2) zumindest teilweise in das Leichtmetallgussbauteil (3) eingegossen ist. Dabei bildet das Karosserieelement (1) eine Fahrzeugsäule. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Karosserieelements (1) für ein Fahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Karosserieelement für ein Fahrzeug, umfassend zumindest ein Stahlbauteil und zumindest ein Leichtmetallgussbauteil, wobei das Stahlbauteil zumindest teilweise in das Leichtmetallgussbauteil eingegossen ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Karosserieelements für ein Fahrzeug, wobei das Karosserieelement aus zumindest einem Stahlbauteil und zumindest einem Leichtmetallgussbauteil gebildet wird, wobei das Stahlbauteil zumindest teilweise in das Leichtmetallgussbauteil eingegossen wird.
Aus der EP 1 880 784 A2 ist ein Verbund aus mindestens einem Leichtmetallgussbauteil und mindestens einem Stahlbauteil bekannt, wobei der Verbund Bestandteil einer Fahrzeugkarosserie ist. Dabei ist das Stahlbauteil verzinkt ausgebildet und teilweise in das Leichtmetallgussbauteil eingegossen, so dass das Stahlbauteil mit dem Leichtmetallgussbauteil metallurgisch kraftschlüssig verbunden ist. Nicht von dem Leichtmetall umgebene Abschnitte des Stahlbauteils sind zu einer Anbindung von anderen aus Stahl gefertigten Bauteilen anhand von Schweißverfahren vorgesehen. Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Verbunds beschrieben, wonach das Stahlbauteil zunächst verzinkt, anschließend in eine Gussform für das Leichtmetallbauteil eingelegt und abschließend derart mit Leichtmetall umgossen wird, dass das Stahlbauteil in das Leichtmetallbauteil eingegossen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Karosserieelement für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Karosserieelements für ein Fahrzeug anzugeben, mittels welcher insbesondere eine Gewichtsreduzierung der Fahrzeugkarosserie und somit eines Fahrzeugs bei gleichzeitiger Erhöhung der Stabilität und geringem Aufwand realisierbar sind. Weiterhin soll auch eine einfache Anbindung des Karosserieelements an weitere Karosserieelemente sichergestellt werden.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Karosserieelements durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung des Karosserieelements durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Karosserieelement für ein Fahrzeug umfasst zumindest ein Stahlbauteil und zumindest ein Leichtmetallgussbauteil, wobei das Stahlbauteil zumindest teilweise in das Leichtmetallgussbauteil eingegossen ist, und zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Karosserieelement eine Fahrzeugsäule, insbesondere ein A-, B-, C- oder D-Säule, bildet.
Dadurch ist es in besonders gewinnbringender Weise möglich, das Karosserieelement stabil und gleichzeitig leicht herzustellen. Durch das Eingießen des Stahlbauteils in das Leichtmetallbauteil ergibt sich eine Fahrzeugsäule, welche besonders einfach und effektiv mittels eines Schweißverfahrens mit weiteren aus Leichtmetall gebildeten Karosserieelementen verbindbar ist. Insbesondere bei Cabrio-Fahrzeugen ist es besonders wichtig, dass deren A-Säule sehr stabil ausgebildet ist, um bei Unfällen des Fahrzeugs die Sicherheit der Insassen des Fahrzeugs sicherzustellen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Karosserieelements und die Verwendung als A-Säule ergibt sich in besonderer Weise, dass die A-Säule aufgrund einer Leichtmetallumhüllung mit einer aus Leichtmetall gebildeten Karosserie verschweißbar ist und gleichzeitig aufgrund des eingebrachten Stahlbauteils besonders stabil ausgebildet ist.
Somit ergeben sich insbesondere die Vorteile, dass unterschiedliche Werkstoffe zur Herstellung der Fahrzeugkarosserie verwendbar und miteinander verbindbar sind und gleichzeitig eine Kontaktkorrosion zwischen den Werkstoffen bzw. den Stahlbauteilen und den Leichtmetallgussbauteilen ohne zusätzliche Fertigungsschritte vermieden wird. Hieraus resultiert neben einer signifikanten Zeit- und Kosteneinsparung während der Herstellung der Fahrzeugkarosserie auch eine Erhöhung der Langlebigkeit dieser durch einen verbesserten Korrosionsschutz, insbesondere an den Verbindungsstellen zwischen dem Stahlbauteil und dem Leichtmetallgussbauteil.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Karosserieelements für ein Fahrzeug, und
2 schematisch ein Schnittdarstellung des Karosserieelements gemäß 1.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Karosserieelement 1 für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug, wobei es sich bei dem Karosserieelement 1 um ein Element zur Bildung einer A-Säule einer Fahrzeugkarosserie handelt. 2 zeigt das Karosserieelement 1 in einer Schnittdarstellung. Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Karosserieelement 1, das Verfahren zu dessen Herstellung sowie Ausführungsbeispiele anhand beider 1 und 2 gemeinsam erläutert.
Zur Herstellung des dargestellten Karosserieelements 1 wird zumindest ein Stahlbauteil 2 während eines Verfahrens zur Herstellung der Fahrzeugkarosserie in einer nicht näher dargestellten Druckgussvorrichtung angeordnet und anschließend derart mit einem geschmolzenen Leichtmetall, insbesondere Aluminium, umgossen, dass sich das Karosserieelement 1, d. h. die A-Säule für die Fahrzeugkarosserie, ausbildet.
An Verbindungsstellen zwischen dem Stahlbauteil 2 und dem durch den Druckgussprozess erzeugten Leichtmetallgussbauteil 3 entsteht eine kraftschlüssige, formschlüssige und/oder stoffschlüssige, insbesondere metallurgische Verbindung, welche sich durch eine hohe Stabilität auszeichnet. Somit zeichnet sich das Karosserieelement 1 durch eine sehr hohe Steifigkeit aus, so dass eine hohe Stabilität der Fahrzeugkarosserie erreicht wird.
Bei dem Stahlbauteil 2 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Stahlrohr, welches sehr stabil gegenüber in Längsrichtung auf dieses wirkende Kräfte ist, so dass bei einem Unfall des Fahrzeugs eine Deformierung der A-Säule vermieden oder zumindest verringert wird. Somit ist beispielsweise auch bei Cabrio-Fahrzeugen, welche meist keine B- und C-Säulen aufweisen, eine umfassende Insassensicherheit realisierbar. Alternativ kann das Stahlbauteil 2 auch als Stahlblech, Profilteil oder Pressteil oder als eine Kombination dieser ausgebildet sein, wobei zusätzlich die Möglichkeit besteht, dass mehrere Stahlbauteile in das Leichmetallgussbauteil 3 eingegossen werden.
Die Steifigkeit wird insbesondere dadurch weiter erhöht, dass während des Druckgussprozesses in dem Leichtmetallgussbauteil 3 Rippen- und/oder Hohlstrukturen erzeugt werden.
Weiterhin werden die Verbindungsstellen zwischen dem Stahlbauteil 2 und dem Leichtmetallgussbauteil 3 derart dicht ausgeführt, dass ein Eindringen von Schmutzpartikeln, Feuchtigkeit und Elektrolyten verhindert wird, woraus eine Vermeidung der Bildung von Kontaktkorrosion resultiert. Somit sind auch unterschiedliche Werkstoffe, hier insbesondere Aluminium und Stahl, miteinander verbindbar, wobei die Bildung von Schädigungen durch Korrosion vermieden wird.
Durch die dargestellte Ausbildung des Karosseriebauteils 1 als A-Säule ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, diese in eine Fahrzeugkarosserie aus Leichtmetall, insbesondere, einzubinden. Das kann beispielsweise durch Verschweißen des Karosserieelements 1 mit weiteren nicht näher dargestellten Karosserieelementen geschehen, wobei durch die Anbindung mittels Verschweißen eine sehr stabile Verbindung zwischen dem Karosserieelement 1 und der verbleibenden Fahrzeugkarosserie entsteht, wodurch wiederum die Sicherheit des Fahrzeugs erhöht wird.
Dabei werden die Abschnitte des Karosserieelements 1, welche aus dem Leichtmetall gebildet sind, d. h. das Leichtmetallgussbauteil 3, mit den ebenfalls aus Leichtmetall gebildeten weiteren Karosserieelementen verschweißt, wobei zwischen den gleichartigen Werkstoffen, wie hier Leichtmetall und Leichtmetall, eine stabile Verschweißung sichergestellt ist.
Alternativ oder zusätzlich wird das Karosserieelement 1 mittels alternativer oder zusätzlicher Verbindungstechniken, beispielsweise durch Vernieten, Löten, Kleben und/oder weitere Techniken, mit den weiteren Karosserieelementen verbunden.
Um an dem Karosserieelement 1 weitere Bauteile zu befestigen, beispielsweise eine Beplankung aus Stahl oder Leichtmetall anzuordnen, sind durch das Leichtmetallgussbauteil 3 Stege 2.1 bis 2.3 des Stahlbauteils 2 geführt, so dass sowohl ein aus Stahl gebildetes Bauteil mit einem oder mehreren der Stege 2.1 bis 2.3 als auch ein aus Leichtmetall gebildetes Bauteil mit den Bereichen des Leichtmetallgussbauteils 3, welche zwischen den Stegen 2.1 bis 2.3 angeordnet sind, verschweißt werden können.
Durch die Stege 2.1 bis 2.3 wird neben einer weiteren Versteifung und Erhöhung der Stabilität des Karosserieelements 1 und der gesamten Fahrzeugkarosserie auch der Vorteil erreicht, dass je nach Anforderung im Betrieb des Fahrzeugs verschiedenenartige Bauteile, insbesondere aus verschiedenartigen Materialien, an dem Karosserieelement 1 angeordnet werden können. Somit ist eine einfache Dimensionierung des Karosserieelements 1 für die während des Betriebs des Fahrzeugs auftretenden Belastungen möglich.
Bezugszeichenliste

1: Karosserieelement
2: Stahlbauteil
2.1: Steg
2.2: Steg
2.3: Steg
3: Leichtmetallgussbauteil

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

- EP 1880784 A2 [0003]

Claims

Karosserieelement (1) für ein Fahrzeug, umfassend zumindest ein Stahlbauteil (2) und zumindest ein Leichtmetallgussbauteil (3), wobei das Stahlbauteil (2) zumindest teilweise in das Leichtmetallgussbauteil (3) eingegossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieelement (1) eine Fahrzeugsäule bildet.
Karosserieelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieelement (1) kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit weiteren aus Leichtmetall und/oder Stahl gebildeten Karosserieelementen verbunden ist.
Karosserieelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlbauteil (2) und das Leichtmetallgussbauteil (2) kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
Karosserieelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlbauteil (2) ein Stahlblech, ein Profilteil, ein Rohr und/oder ein Pressteil ist.
Karosserieelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetallgussbauteil (3) aus Aluminium gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Karosserieelements (1) für ein Fahrzeug, wobei das Karosserieelement (1) aus zumindest einem Stahlbauteil (2) und zumindest einem Leichtmetallgussbauteil (3) gebildet wird, wobei das Stahlbauteil (2) zumindest teilweise in das Leichtmetallgussbauteil (3) eingegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlbauteil (2) mittels einer Druckgussvorrichtung derart mit Leichtmetall umgossen wird, dass das Karosserieelement (1) eine Fahrzeugsäule ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieelement (1) kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit weiteren Karosserieelementen verbunden, insbesondere verschweißt, wird.