-
Die Erfindung betrifft einen Biegequerträger für eine Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Biegequerträgers gemäß Anspruch 4.
-
Aus dem Serienbau von Kraftwagen sind Biegequerträger bekannt, wobei ein solcher Biegequerträger in den 1 bis 3 dargestellt ist. 1 zeigt einen Biegequerträger 10 für eine Karosserie eines Kraftwagens, welcher ein Querträgerelement 12 umfasst, das sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung gemäß einem Richtungspfeil 14 erstreckt. Die 2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Querschnittsansicht alternativer Ausführungsformen des Biegequerträgers 10 gemäß 1. Das Querträgerelement 12 besteht aus Blech, welches einen im Wesentlichen C-förmigen offenen Querschnitt 16 aufweist. Das Querträgerelement 12 gemäß 3 weist zudem Fügflansche 18 auf und ist über die Fügflansche 18 mit einem Schließblech 20 verbunden, so dass der Querschnitt 16 zu einem umlaufend geschlossenen Querschnitt ergänzt ist. Der Biegequerträger 10 wird beispielsweise mittels eines Tiefziehverfahrens oder einer Warmumformung hergestellt. Dabei weist der Biegequerträger 10 weiteres Potential auf, sein Unfallverhalten bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zu verbessern.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Biegequerträger für eine Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Biegequerträgers bereitzustellen, so dass der Biegequerträger ein verbessertes Unfallverhalten aufweist.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Biegequerträger für eine Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Biegequerträgers mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Der erste Aspekt der Erfindung betrifft einen Biegequerträger für eine Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens mit einem Querträgerelement, welches wenigstens eine Wandung umfasst, die mindestens einen ersten, in Einbaulage des Biegequerträgers zumindest im Wesentlichen vertikalen Wandungsbereich aufweist. Die Wandung weist ferner wenigstens einen zweiten, sich an den ersten Wandungsbereich anschließenden und einstückig mit dem ersten Wandungsbereich ausgebildeten Wandungsbereich auf, wobei sich der zweite Wandungsbereich infolge eines Umformverfahrens, welchem das Querträgerelement unterzogen wird, in Einbaulage unter Ausbildung einer Durchtrittsöffnung der Wandung zumindest im Wesentlichen horizontal erstreckt.
-
Es hat sich gezeigt, dass in Einbaulage des Biegequerträgers zumindest im Wesentlichen horizontal verlaufende beziehungsweise sich horizontal erstreckende Wandungen und durch die Wandungen gebildete, sich im Wesentlichen horizontal erstreckende Flächen zu einem verbesserten Unfallverhalten des Biegequerträgers führen, da insbesondere die horizontalen Wandungen zur Aufnahme von Unfallenergien zur Verfügung stehen. Der erfindungsgemäße Biegequerträger weist nun zumindest eine solche horizontale Fläche auf, welche durch den sich horizontal erstreckenden Wandungsbereich gebildet ist. Somit kann der erfindungsgemäße Biegequerträger bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Biegequerträgers bzw. der Karosserie besonders gut eine aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende Unfall- bzw. Aufprallenergie aufnehmen, was zu einem sehr guten und verbesserten Unfallverhalten des erfindungsgemäßen Biegequerträgers führt. Dies ist insbesondere aufgrund der einstückigen Ausbildung der ersten und zweiten Wandungsbereiche sowie der horizontalen Ausbildung des zweiten Wandungsbereichs durch das Umformverfahren der Fall.
-
Festzuhalten ist, dass im Zusammenhang mit der hier vorliegenden Erfindung unter den Begriffen beziehungsweise Richtungsangaben ”vertikal” und ”horizontal” Bezug genommen wird auf Hauptachsen des Kraftwagens, nämlich auf die Fahrzeughochachse und die Fahrzeuglängsachse. Das heißt, ein ”vertikaler Wandbereich” erstreckt sich – in Querrichtung zum Kraftwagen gesehen – in Fahrzeughochrichtung (z-Achse), also parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer gedachten Vertikalen, und in Fahrzeugquerrichtung, während ein ”horizontaler Wandbereich” sich – in Querrichtung zum Kraftwagen gesehen – in Fahrzeuglängsrichtung, also parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer gedachten Horizontalen, und in Fahrzeugquerrichtung erstreckt.
-
Der erfindungsgemäße Biegequerträger kann eine Mehrzahl von solchen sich zumindest im Wesentlichen horizontal verlaufenden Wandungsbereichen aufweisen, so dass er besonders hohe Unfallenergien aufnehmen kann.
-
Die infolge des Umformverfahrens entstehende Durchtrittsöffnung, welche beispielsweise in Umfangsrichtung der Durchtrittsöffnung vollständig umlaufend durch die Wandung des Querträgerelements begrenzt ist, kann beispielsweise dazu genutzt werden, um zumindest eine Erfassungseinrichtung, insbesondere einen Sensor, in zumindest bereichsweiser Überdeckung mit der Durchtrittsöffnung anzuordnen, so dass mittels der Erfassungsreinrichtung, insbesondere des Sensors, in Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftwagens vor diesem geschehende Ereignisse oder dergleichen erfasst werden können. Dadurch ist eine Funktionsintegration realisiert, durch welche der erfindungsgemäße Biegequerträger nicht nur ein sehr vorteilhaftes Unfallverhalten, sondern auch Anordnungsmöglichkeiten für die wenigstens eine Erfassungseinrichtung, insbesondere den Sensor, aufweist. Dabei kann insbesondere die Erstreckung des erfindungsgemäßen Biegequerträgers in Fahrzeughochrichtung gering gehalten werden bei gleichzeitiger Erfüllung geometrischer Anordnung, beispielsweise um standardisierte Unfalltests sehr gut erfüllen zu können.
-
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Biegequerträgers für eine Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei welchem ein Querträgerelement des Biegequerträgers einem Umformverfahren unterzogen wird. Bei diesem Umformverfahren wird ein zweiter, sich an einen ersten, in Einbaulage des Biegequerträgers zumindest im Wesentlichen vertikalen Wandungsbereich einer Wandung des Querträgerelements anschließender und einstückig mit dem ersten Wandungsbereich ausgebildeter Wandungsbereich der Wandung unter Ausbildung einer Durchtrittsöffnung der Wandung umgeformt, wodurch sich der zweite Wandungsbereich in Einbaulage zumindest im Wesentlichen horizontal erstreckt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren weist der Biegequerträger den zumindest einen sich zumindest im Wesentlichen horizontal erstreckenden Wandungsbereich auf, welcher besonders vorteilhaft unfall- und Aufprallenergien aufnimmt und gegebenenfalls in Verformungsenergie umwandeln kann. Dadurch weist der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Biegequerträger ein sehr vorteilhaftes Unfallverhalten bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Biegequerträgers auf.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist beispielsweise vorgesehen, dass die zumindest im Wesentlichen und in Einbaulage des Biegequerträgers vertikal verlaufende Wandung geschlitzt wird, indem die Wandung beispielsweise gestanzt wird. Ebenso kann vorgesehen sein, die Wandung mittels eines Lasers zu schlitzen. Anschließend erfolgt eine insbesondere mechanische Umformung, wobei der zweite Wandungsbereich beispielsweise um eine Biegeachse gebogen wird, so dass sich dieser im Gegensatz zum ersten Wandungsbereich zumindest im Wesentlichen horizontal erstreckt. Durch das zuvor durchgeführte Schlitzen der Wandung wird die Wandung zumindest bereichsweise durchtrennt und der zweite Wandungsbereich bereichsweise von der übrigen Wandung getrennt, während er weiterhin lediglich bereichsweise mit der Wandung bzw. dem ersten Wandungsbereich verbunden ist. Dann kann der zweite Wandungsbereich insbesondere in dem Bereich, in welchem der erste Wandungsbereich mit dem zweiten Wandungsbereich noch verbunden ist, durch das Umformverfahren umgeformt werden, so dass sich der zweite Wandungsbereich zumindest im Wesentlichen horizontal erstreckt.
-
Die daraus resultierende Durchtrittsöffnung wird dann zumindest bereichsweise von einer Kante der Wandung begrenzt, entlang welcher die Wandung geschlitzt wird bzw. zuvor geschlitzt wurde.
-
Zum Umformen des zweiten Wandungsbereichs wird beispielsweise eine Kaltumformung oder eine Warmumformung durchgeführt, um somit den zweiten Wandungsbereich besonders bedarfsgerecht umzuformen und dem Biegequerträger ein besonders günstiges Unfallverhalten zu verleihen.
-
Das Querträgerelement ist beispielsweise aus Stahl, insbesondere aus Stahlblech, oder aus einem anderweitigen Werkstoff ausgebildet. Das Querträgerelement kann beispielsweise auch aus Aluminium- oder Magnesiumblech gebildet werden. Bevorzugt weist der Werkstoff, aus welchem das Querträgerelement ausgebildet ist, analoge Materialeigenschaften wie Stahl auf, um steigenden Anforderungen insbesondere hinsichtlich des Unfallverhaltens des Biegequerträgers gerecht zu werden. Darüber hinaus sind beispielsweise auch Werkstoffe mit oder aus Aluminiumlegierungen in superplastischer Umformung möglich. Eine besonders wichtige Rolle insbesondere hinsichtlich des Unfallverhaltens des Biegequerträgers spielt der Erhalt eines Zugverbandes zwischen den Längsträgern der Karosserie, auch bei oder nach einem so genannten Pfahlaufprall, wobei die Längsträger beispielsweise über den erfindungsgemäßen Biegequerträger in Fahrzeugquerrichtung miteinander verbunden sind.
-
Der Biegequerträger und insbesondere das Querträgerelement ist beispielsweise in Blechschalenbauweise ausgebildet, wobei beispielsweise zwei zumindest im Wesentlichen schalenförmige bzw. einen schalenförmigen Querschnitt aufweisende Blechbauteile über jeweilige Fügflansche zur Ausbildung des Biegequerträgers, insbesondere des Querträgerelements, miteinander verschweißt und insbesondere punktverschweißt, sind.
-
Ebenso kann bei der Blechschalenbauweise lediglich ein zumindest im Wesentlichen schalenförmiges oder einen schalenförmigen Querschnitt aufweisendes Blechbauteil vorgesehen sein. Dabei kann dieses mit einem Schließblech verbunden, beispielsweise verschweißt und insbesondere punktverschweißt, sein, wobei der offene schalenförmige Querschnitt des Blechbauteils durch ein Schließblech oder mehrere Schließbleche zu einem umlaufend vollständig geschlossenen Querschnitt ergänzt werden kann.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Perspektivansicht eines Biegequerträgers gemäß dem Stand der Technik;
-
2 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform des Biegequerträgers gemäß 1;
-
3 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Biegequerträgers gemäß 1;
-
4 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Biegequerträgers für eine Karosserie eines Kraftwagens in einem Ausgangszustand;
-
5 eine schematische Querschnittsansicht des Biegequerträgers gemäß 4 in einem umgeformten Zustand;
-
6 eine schematische Perspektivansicht einer Platine, aus welcher ein Biegequerträger gemäß 7 herzustellen ist;
-
7 eine schematische Perspektivansicht des aus der Platine gemäß 6 hergestellten Biegequerträgers;
-
8 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Platine gemäß 6 und
-
9 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Biegequerträgers gemäß 7, welcher aus der Platine gemäß 8 hergestellt ist.
-
Die 4 zeigt einen Biegequerträger 10' für eine Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem Querträgerelement 12', welches sich in Einbaulage des Biegequerträgers 10' in Fahrzeugquerrichtung gemäß einem Richtungspfeil 21 erstreckt. Wie der 4 zu entnehmen ist, weist der Biegequerträger 10' bzw. das Querträgerelement 12' eine optionale Einprägung 22 auf.
-
Der Biegequerträger 10' ist in Blechschalenbauweise ausgebildet. Dabei ist das Querträgerelement 12' als Blechbauteil ausgebildet und weist einen in Umfangsrichtung offenen und im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt 24 auf. Der Biegequerträger 10' umfasst ferner ein Schließblech 20, welches in Verbindungsbereichen 26 mit dem Querträgerelement 12' verbunden bzw. verschweißt oder verlötet und insbesondere punktverschweißt, ist und durch welches der in Umfangsrichtung offene Querschnitt 24 zu einer in Umfangsrichtung vollständig geschlossenen Querschnitt ergänzt ist.
-
Das Querträgerelement 12 weist eine Stirnseitige Wandung 28 auf, welche in der in den 4 und 5 dargestellten Einbaulage des Biegequerträgers 10' im Wesentlichen horizontal verläuft.
-
Um dem Biegequerträger 10' ein besonders gutes Unfallverhalten zu verleihen, so dass der Biegequerträger 10' bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung besonders hohe Unfallenergien aufnehmen kann, wird die sich im Wesentlichen vertikal erstreckende Wandung 28 geschlitzt, was durch eine Linie 30 in den 4 und 5 dargestellt ist. Entlang dieser Linie wird die Wandung 28 durchtrennt, beispielsweise mittels eines Lasers oder durch Stanzen.
-
Anschließend werden Wandungsbereiche 32 der Wandung 28 insbesondere mechanisch umgeformt, indem sie beispielsweise um eine Biegeachse 34 gemäß Richtungspfeilen 36 umgebogen werden. Infolge dieses Umbiegens, was ein Umformverfahren darstellt, weist die Wandung 28 die Wandungsbereiche 32 auf, welche sich in Einbaulage des Biegequerträgers 10 zumindest im Wesentlichen horizontal erstrecken. An die Wandungsbereiche 32 schließen sich jeweils Wandungsbereiche 38 an, welche sich in Einbaulage des Biegequerträgers 10' zumindest im Wesentlichen vertikal erstrecken und welche jeweils einstückig mit den entsprechenden Wandungsbereichen 32 ausgebildet sind.
-
Wie der 5 zu entnehmen ist, in welcher der Biegeträger 10 nach dem Umformen dargestellt ist, sind durch das Umformen durch das Querträgerelement 12' wenigstens zwei Teilquerschnitte 40 gebildet, welche im Wesentlichen C-förmig ausgebildet und in Umfangsrichtung offen sind. Um die Teilquerschnitte 40 zu jeweiligen geschlossenen Querschnitten zu ergänzen, ist das Schließblech 20' vorgesehen, wobei es sich auch um jeweilige, den Teilquerschnitten zugeordnete einzelne Schließbleche 20' handeln kann. Ebenso möglich ist es, dass auch das Schließblech 20' gemäß 4 zertrennt wird.
-
Durch das geschilderte Umformen der Wandungsbereiche 32 ist eine Durchtrittsöffnung 42 der Wandung 28 gebildet, welche von den Wandungsbereichen 32 begrenzt ist. Dadurch ist ein Freiraum 44 gebildet, in welchem zumindest bereichsweise ein Sensor angeordnet werden kann. Die Durchtrittsöffnung 42 ermöglicht es nun, dass der Sensor in Fahrzeuglängsrichtung gemäß einem Richtungspfeil 46 bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Personenkraftwagens gemäß einem Richtungspfeil 48 vor dem Personenkraftwagen geschehende Ereignisse erfassen kann und im Crashfall sich innerhalb der Durchtrittsöffnung 42 zur Vermeidung von Beschädigungen frei bewegen kann.
-
Eine Erstreckung der Durchtrittsöffnung 42 in Fahrzeughochrichtung gemäß einem Richtungspfeil 50 ist vorteilhafterweise so gewählt, dass die Wandungsbereiche 32 sowie Wandungsbereiche 52 des Querträgerelements 12' in Fahrzeuglängsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 46 auf einer gemeinsamen Höhe enden, so dass die Teilquerschnitte 40 besonders günstig durch das Schließblech 20' bzw. die Schießbleche 20' zu dem geschlossenen Teilquerschnitt 40 ergänzt werden können. So können die Schließbleche 20', wobei es sich auch um anderweitig Schließteile handeln kann, in ihrem Gewicht gering gehalten werden.
-
Die 6 zeigt eine Platine 53, welche aus Blech ausgebildet ist und aus welcher ein Biegequerträger 10' gemäß 7 auszubilden ist. In der 6 ist eine Kontur 54 dargestellt, welche eine Außenkontur eines Querträgerelements 12' des Biegeträgers 10' gemäß 7 entspricht. Mit anderen Worten ist das Querträgerelement 12' beispielsweise durch Stanzen entlang der Linie 54 aus der Platine 53 auszubilden. Der 6 zu entnehmen sind auch Freischnitte 56, durch welche die Platine 53 durchtrennt ist.
-
Der 6 ferner zu entnehmen sind Umformkanten 58, entlang welchen Wandungsbereiche 32 relativ zu Wandungsbereichen 38 einer Wandung 28 des Querträgerelement 12' umgeformt, insbesondere umgebogen, werden, so dass die Wandung 28 in Einbaulage des Biegequerträgers 10' zumindest im Wesentlichen vertikal verlaufende Wandungsbereiche 38 sowie zumindest im Wesentlichen horizontal verlaufende Wandungsbereiche 32 entsprechend dem Biegequerträger 10' gemäß den 4 und 5 aufweist.
-
Infolge des Umformens werden Durchtrittsöffnungen 42 und damit Freiräume 44 gebildet, in welchen eine entsprechende Erfassungseinrichtung zumindest bereichsweise angeordnet werden kann.
-
Die 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform des Biegequerträgers 10' gemäß den 6 und 7, welche mit 10'' bezeichnet ist. Der Biegequerträger 10'' unterscheidet sich von dem Biegequerträger 10' dahingehend, dass sein Querträgerelement 12' in einem Mittenbereich 58 lediglich eine durchgehende Durchtrittsöffnung 42 aufweist.
-
Der Biegeträger 10'' gemäß 9 ist dabei aus einer Platine 53 gemäß 8 auszubilden. Die Platine 53 gemäß 8 unterscheidet sich insbesondere hinsichtlich der Umformkanten 58 und der Freischnitte 56 von der Platine 53 gemäß 6, um das Querträgerelement 12' des Biegträgers 10'' gemäß 9 entsprechend auszubilden.
-
Die Querträgerelemente 12' der Biegequerträger 10' und 10'' weisen ferner Durchtrittsöffnungen 60 auf, über welche sie in Fahrzeuglängsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 46 verschraubbar und dadurch beispielsweise mit in Fahrzeugquerrichtung gemäß dem Richtungspfeil 21 gegenüber einander angeordneten Längsträgern der Karosserie des Personenkraftwagens verbindbar sind. Die Durchtrittsöffnungen 60 sind optional.
