DE102009035326A1

DE102009035326A1 - Verbundbauteil mit wenigstens zwei Verbundkomponenten und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102009035326A1
Application number: DE102009035326A
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
Also published as: WO2011012190A3; WO2011012190A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil (1), insbesondere einen Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, mit wenigstens zwei Verbundkomponenten (2 bis 8), die über eine Verbundgussverbindung (17, 18) form- und/oder kraftschlüssig verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil mit wenigstens zwei Verbundkomponenten, insbesondere einen Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils.
Aus der EP 1 880 784 A2 ist ein Verbund aus mindestens einem Leichtmetallgussbauteil und mindestens einem Stahlbauteil bekannt, wobei das Stahlbauteil verzinkt und teilweise in das Leichtmetallgussbauteil eingegossen ist. Ferner wird in der EP 1 880 784 A2 ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundes vorgeschlagen, bei dem das Stahlbauteil verzinkt wird, das verzinkte Stahlbauteil in eine Gussform eingelegt wird und das Leichtmetallbauteil gegossen wird, so dass ein Teil des verzinkten Stahlbauteils mit eingegossen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verbundbauteil, insbesondere einen verbesserten Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, mit wenigstens zwei Verbundkomponenten, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verbundbauteils durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verbundbauteil weist wenigstens zwei Verbundkomponenten auf, die über eine Verbundgussverbindung form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.
Eine Verbindung von zwei Verbundkomponenten über eine Verbundgussverbindung ermöglicht es insbesondere, aus unterschiedlichen Werkstoffen und/oder in unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellte Verbundkomponenten form-, stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Dadurch können vorteilhaft Verbundbauteile hergestellt werden, deren Verbundkomponenten der jeweils vorgesehenen Verwendung des Verbundbauteils hinsichtlich des Werkstoffes, aus dem sie gefertigt sind, und hinsichtlich des Herstellungsverfahrens, mittels dessen sie hergestellt werden, optimal angepasst sind.
Ferner können Verbundgussverbindungen derart gestaltet werden, dass sie ein Eindringen von Wasser oder ähnlichen Elektrolyten an der Verbindungsstelle verhindern. Dadurch wird vorteilhaft die Bildung von Kontaktkorrosion an den Verbindungsstellen von Verbundkomponenten verhindert, die aus unterschiedlichen Werkstoffen, z. B. Aluminium und Stahl, gefertigt sind.
Erfindungsgemäß sind derartige Verbundbauteile insbesondere als Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges vorgesehen.
Erfindungsgemäße Verbundbauteile eignen als Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, da Integral- und Hinterachsträger vielfältigen Anforderungen unterliegen, die am besten erfüllt werden, wenn die Integral- und Hinterachsträger aus Verbundkomponenten zusammengesetzt werden, die aus unterschiedlichen Werkstoffen und/oder in unterschiedlichen Herstellungsverfahren gefertigt sind. Die Verbindung der Verbundkomponenten durch Verbundgussverbindungen erhöht ferner vorteilhaft die Quersteifigkeit derartiger Verbindungen und die Stabilität eines Integral- oder Hinterachsträgers, insbesondere bei Unfällen, da die Verbindungsstellen von Verbundkomponenten, insbesondere bei Unfällen, besonders sicherheitskritische Zonen eines Verbundbauteils bilden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils werden wenigstens zwei Verbundkomponenten miteinander verbunden, indem sie in eine Vergießmaschine eingelegt werden und an jeweils wenigstens einem ihrer Enden mit einem sie verbindenden Vergießmaterial umgossen werden.
Die Verbindung der Verbundkomponenten durch Verbundgussverbindungen ermöglicht es insbesondere, Verbundkomponenten ohne zusätzliche Verbindungselemente, z. B. Halter, zu verbinden, wodurch das Herstellungsverfahren vorteilhaft vereinfacht, beschleunigt und verbilligt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben.
Dabei zeigt 1 ein Verbundbauteil 1, das als ein Integralträger für ein Fahrzeug ausgebildet ist und sieben Verbundkomponenten 2 bis 8 aufweist.
Eine erste Verbundkomponente 2 und eine zweite Verbundkomponente 3 sind jeweils als ein Strangpressprofil ausgebildet und bilden zusammen mit einer dritten Verbundkomponente 4, die als ein Gussbauteil ausgebildet ist, einen im Wesentlichen in Richtung einer Längsachse 9 des Fahrzeuges verlaufenden ersten Längsträger des Verbundbauteils 1.
Dabei sind die erste Verbundkomponente 2 und die zweite Verbundkomponente 3 beispielsweise als so genannte Crashboxen ausgeführt, d. h. als Bereiche des Integralträgers, die bei einem Unfall des Fahrzeuges relativ leicht verformbar sind, so dass ein großer Anteil einer Aufprallenergie bei dem Unfall zur Verformung der Crashboxen verbraucht wird.
Ein Ende der ersten Verbundkomponente 2 ist an einer ersten Verbindungsstelle 10 in die dritte Verbundkomponente 4 eingegossen, so dass die erste Verbundkomponente 2 und die dritte Verbundkomponente 4 an der ersten Verbindungsstelle 10 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Entsprechend ist ein Ende der zweiten Verbundkomponente 3 an einer zweiten Verbindungsstelle 11 in die dritte Verbundkomponente 4 eingegossen.
Eine vierte Verbundkomponente 5 ist als ein zweites Gussbauteil ausgebildet und bildet einen im Wesentlichen in Richtung der Längsachse 9 verlaufenden zweiten Längsträger des Verbundbauteils 1. Die vierte Verbundkomponente 5 kann derart ausgeführt sein, dass sie wenigstens einen als eine weitere Crashbox ausgebildeten Bereich aufweist.
Die weiteren Verbundkomponente 6 bis 8 bilden jeweils einen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 9 zwischen den Längsträgern verlaufenden Querträger des Verbundbauteils 1.
Dabei bildet eine fünfte Verbundkomponente 6 einen hinteren Querträger und ist als ein im Wesentlichen stabförmiges Strangpressprofil ausgebildet, dessen eines Ende an einer dritten Verbindungsstelle 12 in die dritte Verbundkomponente 4 eingegossen und dadurch mit dieser form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, und dessen anderes Ende an einer vierten Verbindungsstelle 13 in die vierte Verbundkomponente 5 eingegossen und dadurch mit dieser ebenso form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
Eine sechste Verbundkomponente 7 bildet einen vorderen Querträger und ist als ein im Wesentlichen stabförmiges Strangpressprofil ausgebildet, dessen eines Ende an einer fünften Verbindungsstelle 14 in die vierte Verbundkomponente 5 eingegossen und dadurch mit dieser form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, und dessen anderes Ende form-, stoff- und/oder kraftschlüssig, beispielsweise metallurgisch durch Verschweißen, mit der zweiten Verbundkomponente 3 verbunden ist.
Die siebte Verbundkomponente 8 bildet einen mittleren Querträger und ist beispielsweise als ein in einem Innenhochdruckumformverfahren hergestelltes Profilbauteil oder als eine Blechkomponente, z. B. in Form einer Blechwanne, ausgebildet. Ein Ende der siebten Verbundkomponente 8 ist an einer sechsten Verbindungsstelle 15 in die dritte Verbundkomponente 4 eingegossen und dadurch mit dieser form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden, das andere Ende ist an einer siebten Verbindungsstelle 16 in die vierte Verbundkomponente 5 eingegossen und dadurch mit dieser form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden.
Zur Herstellung des Verbundbauteils 1 werden die erste, zweite, fünfte, sechste und siebte Verbundkomponente 2, 3, 6, 7, 8 in eine Vergießmaschine mit Gussformen für die dritte Verbundkomponente 4 und die vierte Verbundkomponente 5 eingelegt. Dann werden durch Vergießen der Gussformen mit einem Vergießmaterial die dritte Verbundkomponente 4 und die vierte Verbundkomponente 5 hergestellt, wobei gleichzeitig an den Verbindungsstellen 10 bis 16 das jeweilige Ende der ersten, zweiten, fünften, sechsten und siebten Verbundkomponente 2, 3, 6, 7, 8 umgossen wird.
Auf diese Weise werden vorteilhaft in einem Arbeitsgang sowohl die dritte Verbundkomponente 4 und die vierte Verbundkomponente 5, als auch deren jeweilige Verbindungen mit anderen Verbundkomponenten 2, 3, 6, 7, 8 hergestellt.
Die dritte Verbundkomponente 4 ist somit gleichzeitig eine erste Verbundgussverbindung 17, die die erste, zweite, fünfte und siebte Verbundkomponente 2, 3, 6, 8 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbindet. Entsprechend ist die vierte Verbundkomponente 5 eine zweite Verbundgussverbindung 18, die die fünfte, sechste und siebte Verbundkomponente 6, 7, 8 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindet.
Das Vergießmaterial ist vorzugsweise eine Leichtmetalllegierung, beispielsweise eine besonders duktile Aluminiumlegierung. Dies hat den Vorteil, dass dadurch ein gutes Verformungsvermögen der dritten und vierten Verbundkomponente 4, 5 erreichbar wird, das sich vorteilhaft bei einem Unfall durch Aufnahme von Aufprallenergie auswirken kann.
Das Vergießen erfolgt beispielsweise als Sand- oder Kokillengussverfahren oder im Vakuumdruckgussverfahren, jeweils z. B. mit einer Wärmebehandlung.
Die dritte Verbundkomponente 4 und/oder die vierte Verbundkomponente 5 können ferner beim Vergießen mit Hohlräumen gefertigt werden, z. B. im Sand- oder Kokillengussverfahren. Dadurch ist vorteilhaft ein besonders hohes Widerstandsmoment bzw. eine besonders hohe Bausteifigkeit dieser Verbundkomponenten 4, 5 erreichbar.
Außerdem können dem Verbundbauteil 1 beim Vergießprozess angrenzende Bauteile des Fahrzeuges, beispielsweise ein Kühlerquerträger oder ein Motorträger aus Blech, eingegossen werden.
Bezugszeichenliste

1: Verbundbauteil
2: erste Verbundkomponente
3: zweite Verbundkomponente
4: dritte Verbundkomponente
5: vierte Verbundkomponente
6: fünfte Verbundkomponente
7: sechste Verbundkomponente
8: siebte Verbundkomponente
9: Längsachse
10: erste Verbindungsstelle
11: zweite Verbindungsstelle
12: dritte Verbindungsstelle
13: vierte Verbindungsstelle
14: fünfte Verbindungsstelle
15: sechste Verbindungsstelle
16: siebte Verbindungsstelle
17: erste Verbundgussverbindung
18: zweite Verbundgussverbindung

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 [0002, 0002]

Claims

Verbundbauteil (1) mit wenigstens zwei Verbundkomponenten (2 bis 8), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Verbundkomponenten (2 bis 8) über eine Verbundgussverbindung (17, 18) form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.
Verbundbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbundkomponente (2 bis 8) ein Strangpressprofil oder eine Blechkomponente ist.
Verbundbauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundgussverbindung (17, 18) aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere Aluminiumlegierung, gegossen ist.
Verbundbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundgussverbindung (17, 18) einen Hohlraum aufweist.
Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, der als ein Verbundbauteil (1) gemäß einem Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
Integral- oder Hinterachsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Integral- oder Hinterachsträger wenigstens ein angrenzendes Bauteil der Fahrzeugkarosserie eingegossen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Verbundkomponenten (2 bis 8) miteinander verbunden werden, indem sie in eine Vergießmaschine eingelegt werden und an jeweils wenigstens einem ihrer Enden mit einem sie verbindenden Vergießmaterial umgossen werden.