DE102011000636A1

DE102011000636A1 - Karosserie-Rohbauteil

Info

Publication number: DE102011000636A1
Application number: DE201110000636
Authority: DE
Inventors: Michael Gövert
Original assignee: Wisco Tailored Blanks GmbH
Current assignee: Wisco Tailored Blanks GmbH
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-02-11
Also published as: DE102011000636B4; WO2012107265A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Karosserie-Rohbauteil (1) für ein Kraftfahrzeug, welches mindestens einen tragfähigen Metallgussanteil (3) aufweist, der mindestens einen geschlossenen Rahmen (3.1, 3.2, 3.3, 3.7, 3.8, 3.9) bildet. Um eine Gewichtsreduktion sowie eine Reduktion von Herstellungskosten beim Fahrzeugbau zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass der mindestens eine geschlossene Rahmen (3.1, 3.2, 3.3, 3.7, 3.8, 3.9) mit mindestens einem ersten Blechteil (2.1, 2.7) teilweise oder vollflächig ausgefüllt ist, wobei wenigstens ein Rand- und/oder Teilbereich des Blechteils (2.1, 2.7) stoffschlüssig in den Rahmen (3.1, 3.7) eingegossen ist, und wobei wenigstens ein Rand- und/oder Teilbereich mindestens eines weiteren Blechteils (2.2, 2.3, 2.8, 2.9), das sich bezüglich Metallart, Blechdicke und/oder Werkstoffgüte von dem ersten Blechteil (2.1, 2.7) unterscheidet, in den Metallgussanteil (3) stoffschlüssig eingegossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Karosserie-Rohbauteil für ein Kraftfahrzeug, welches mindestens einen tragfähigen Metallgussanteil aufweist, der mindestens einen geschlossenen Rahmen bildet.
Im Fahrzeugbau wird insbesondere für Karosserie-Rohbauteile laufend nach Gewichtsreduktionsmöglichkeiten gesucht.
Aus der DE 199 09 726 B4 ist ein als Gussbauteil ausgestaltetes Rohbaubodenteil eines Kraftfahrzeuges bekannt, in das folgende Komponente integriert sind: ein Anschlussträger, der zur Verbindung eines einen Kraftfahrzeugmotor stützenden vorderen Längsträgers mit einem dazu seitlich nach außen versetzten, einen Fahrzeugschweller bildenden mittleren Längsträger vorgesehen ist, ein vorderer Sitzquerträger, der zur Unterstützung eines vorderen Fahrzeugsitzes dient, ein Hilfsquerträger, der einerseits mit dem Anschlussträger verbunden ist und andererseits zur Verbindung mit einem Getriebetunnel vorgesehen ist, ein Getriebetunnelabschnitt, der mit dem Hilfsträger und dem vorderen Sitzquerträger verbunden ist, sowie eine Getriebelager-Konsole. Dieses Gussbauteil ist aus Leichtmetall mit einem Druckgussverfahren hergestellt. Es weist eine Vielzahl von Befestigungselementen auf, die beispielsweise aus Gewindebohrungen bestehen und der Befestigung einer Bodenplatte sowie eines Fahrzeugsitzes dienen.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2008 017 977 A1 ein Leichtbauteil für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges bekannt, das einen geschlossenen Rahmen bildet und zumindest teilweise als Gussbauteil ausgeführte Seitenteile und wenigstens ein zwischen diesen Seitenteilen angeordnetes Verstärkungsprofil oder Verstärkungsblech aufweist, wobei die gegenüberliegenden Endbereiche des Verstärkungsprofils bzw. Verstärkungsblechs durch Umgießen stoff- und formschlüssig mit zumindest einem der Seitenteile verbunden sind. Ein solches Leichtbauteil, beispielsweise ein Trägerrahmen einer Fahrzeugtür, Motorhaube oder Heckklappe, kann in einem einzigen Verfahrensschritt durch Umgießen der vorher bereitgestellten Profilbauteile oder Blechbauteile gefertigt werden. An diesem Leichtbauteil sind zudem Fügeflächen zur Anbringung einer Beplankung aus Leichtmetallblech, Stahlblech oder Kunststoff ausgebildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Karosserie-Rohbauteil für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das eine weitere Gewichtsreduktion sowie eine Reduktion von Herstellungskosten beim Fahrzeugbau bietet.
Diese Aufgabe wird durch ein Karosserie-Rohbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Karosserie-Rohbauteil weist mindestens einen tragfähigen Metallgussanteil auf, der mindestens einen geschlossenen Rahmen bildet, welcher mit mindestens einem ersten Blechteil teilweise oder vollflächig ausgefüllt ist, wobei wenigstens ein Rand- und/oder Teilbereich des Blechteils stoffschlüssig in den Rahmen eingegossen ist, und wobei wenigstens ein Rand- und/oder Teilbereich mindestens eines weiteren Blechteils, das sich bezüglich Metallart, Blechdicke und/oder Werkstoffgüte von dem ersten Blechteil unterscheidet, in den Metallgussanteil stoffschlüssig eingegossen ist. Mindestens eines der Blechteile kann dabei aus Stahl, Aluminium, Titan, Magnesium oder Sandwichblech gefertigt sein.
Die Erfindung basiert auf der Idee, verschiedene Blechteile, die sich bezüglich Metallart, Blechdicke und/oder Werkstoffgüte voneinander unterscheiden, mittels Metallguss als Fügemedium miteinander zu verbinden. Die Blechteile werden dabei an ihren Rändern und gegebenenfalls in zu verstärkenden Bereichen teilweise umgossen bzw. umspritzt. Bei dem erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteil handelt es sich somit insbesondere hinsichtlich der ausgewählten Blechteile um ein maßgeschneidertes Bauteil.
Insbesondere die Fügebereiche aus Metallguss erlauben dabei die Integration verschiedener Funktionen in das erfindungsgemäße Karosserie-Rohbauteil. Weitere Funktionen werden durch eine gezielte Kombination verschiedener Blechteile in das erfindungsgemäße Karosserie-Rohbauteil integriert. Diese Integration verschiedener Funktionen ermöglicht erhebliche Kostensenkungen in der Herstellung von Karosserie-Rohbauteilen.
Im Unterschied zu den aus der DE 199 09 726 B4 und der DE 10 2008 017 977 A1 bekannten Karosserie-Rohbauteilen erfordert das erfindungsgemäße Karosserie-Rohbauteil nicht zwingend eine Beplankung mit einer Bodenplatte bzw. einem Karosserieblech.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteils ist dadurch gekennzeichnet, dass dessen Metallgussanteil mehrere geschlossene Rahmen bildet, die eine netz- oder gitterartige Rahmenstruktur definieren. Hierdurch lässt sich die Funktionsintegration in das Karosserie-Rohbauteil steigern bzw. optimieren. Insbesondere können durch diese Ausgestaltung vorteilhafte gewichtsoptimierte Verstärkungs- bzw. Versteifungsstrukturen realisiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteils sieht vor, dass in dessen Metallgussanteil die Steifigkeit des Karosserie-Rohbauteils erhöhende Strukturen ausgebildet sind. Mit Vorteil können in dem Metallgussanteil insbesondere auch Halter zum Befestigen eines oder mehrerer Anbauteile ausgebildet oder teilweise eingegossen sein.
Ein großes Potential für eine Funktionsintegration bieten ein Fahrzeugboden sowie eine Motorraumtrennwand, insbesondere eine zwischen Motorraum und Fahrgastraum angeordnete Stirnwand. Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Karosserie-Rohbauteils vorzugsweise als Fahrzeugboden oder Motorraumtrennwand oder als Teil eines Fahrzeugbodens oder einer Motorraumtrennwand ausgebildet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Blechteil oder das mindestens eine weitere Blechteil des erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteils als mehrlagiges Hitzeschutzschild ausgebildet. Hierdurch können herkömmliche, im nachfolgenden Fertigungsablauf zu montierende Hitzeschutzschilde entfallen oder reduziert werden.
Wird ein Fahrzeugboden oder ein Teil eines Fahrzeugbodens erfindungsgemäß ausgeführt, so sind in dem Metallgussanteil vorzugsweise Sitzschienenhalter oder Konsolen ausgebildet. Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteils als Fahrzeugboden, Motorraumtrennwand oder Abschnitt eines solchen Bauteils können in dem Metallgussanteil alternativ oder zusätzlich auch eine oder mehrere Ausnehmungen zur Aufhängung eines Anbauteils, insbesondere einer Getriebekomponente ausgebildet sein. Des Weiteren sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass an dem Metallgussanteil eine oder mehrere hinterschnittene Strukturen zur Aufhängung eines Anbauteils, insbesondere einer Getriebekomponente angeformt sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Rahmen oder die Rahmenstruktur randseitig einen oder mehrere Verbindungsflansche aufweist, der/die durch teilweises Umgießen mindestens eines der Blechteile und/oder durch teilweises Umgießen mindestens eines weiteren Blechteils gebildet ist/sind. Diese Ausgestaltung vereinfacht den Einsatz des erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteils in bestehenden Rohbaufertigungslinien unter Beibehaltung der dort üblicherweise vorhandenen Fügesysteme, insbesondere Schweißsysteme.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteils sind in den beiliegenden Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in Form einer unmaßstäblichen Prinzipskizze:
1 ein Karosserie-Rohbauteil in Form eines Fahrzeughauptbodens für ein Kraftfahrzeug in perspektivischer Draufsicht;
2 eine Schnittansicht des Fahrzeugbodens der 1 entlang der Schnittlinie A-A; und
3 eine Schnittansicht des Fahrzeugbodens der 1 entlang der Schnittlinie B-B.
Bei dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Fahrzeughauptboden handelt es sich um ein Karosserie-Rohbauteil für einen Personenkraftwagen.
Der Fahrzeugboden (Karosserie-Rohbauteil) 1 ist aus mehreren Blechteilen 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 und einem die Blechteile verbindenden Metallgussanteil 3 gebildet. Der Metallgussanteil 3 umfasst mehrere geschlossene Rahmen 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, die eine netz- oder fachwerkartige Rahmenstruktur definieren. Der jeweilige geschlossene Rahmen 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 ist im Wesentlichen vollflächig durch das darin angeordnete Blechteil 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 ausgefüllt. Die vorliegende Erfindung umfasst allerdings auch Ausführungen, bei denen in einem oder mehreren der Blechteile 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 Öffnungen (nicht gezeigt) zur Durchleitung von zum Beispiel Leitungen wie Elektrokabeln oder Bowdenzüge ausgeschnitten sind.
Die Blechteile 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 sind an ihren Rändern in den Metallgussanteil 3 stoffschlüssig eingegossen bzw. mit dem Material des Metallgussanteils 3 umspritzt. Der als Fügemedium für die Blechteile 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 dienende Metallgussanteil 3 ist beispielsweise durch Aluminium- oder Zinkdruckguss gebildet.
Der Fahrzeughauptboden 1 weist einen integrierten Getriebetunnel 1.1 auf. Dementsprechend sind mehrere der Blechteile, beispielsweise die Blechteile 2.1, 2.2, 2.3, 2.7, 2.8, 2.9 als dreidimensionale Formblechteile ausgebildet, wobei der Metallgussanteil 3 winkelförmig bzw. dreidimensional ausgebildete Rahmenabschnitte (z. B. die Rahmenabschnitte 3.11, 3.21, 3.22, 3.31) umfasst. Mindestens zwei der Blechteile 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 unterscheiden sich voneinander bezüglich ihrer Metallart, Blechdicke und/oder Werkstoffgüte.
Die Blechteile 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 sind beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Titan, Magnesium oder Sandwichblech gefertigt. Sie sind hinsichtlich Metallart, Blechdicke und/oder Werkstoffgüte gezielt ausgewählt, um das Gesamtgewicht des Fahrzeugbodens 1 bei ausreichender Bauteilfestigkeit bzw. Bauteilsteifigkeit zu minimieren. So können beispielsweise neben einem oder mehreren Leichtmetallblechen, insbesondere Aluminium-, Magnesium- und/oder Titanblechen auch ein oder mehrere Stahlbleche in dem rahmenförmigen bzw. fachwerkförmigen Metallgussanteil 3 eingegossen sein.
Bei mindestens einem der den jeweiligen geschlossenen Rahmen 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 bzw. ein Fach der fachwerkartigen Rahmenstruktur ausfüllenden Blechteile 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 kann es sich auch selbst um ein maßgeschneidertes Blechteil handelt, also um ein Blechteil, das aus mindestens zwei Blechen unterschiedlicher Blechdicke, Festigkeit und/oder Werkstoffgüte zusammengesetzt ist. Die mindestens zwei unterschiedlichen Bleche können dabei insbesondere an Randabschnitten miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt sein.
Der Metallgussanteil 3 übernimmt neben einer Trag- und Steifigkeitsfunktion auch weitere Funktionen in bzw. an dem dargestellten Fahrzeugboden 1. Beispielsweise können in quer zur Fahrzeug- bzw. Getriebetunnellängsachse verlaufenden Rahmenabschnitten 3.21, 3.22 des Metallgussanteils 3 Konsolen und/oder Halteprofile 3.23, 3.24 zur Lagerung und Befestigung eines Fahrzeugsitzes (nicht gezeigt) oder von Fahrzeugsitzschienen (nicht gezeigt) integriert sein. Im Stand der Technik werden Sitzschienenhalter bzw. Sitzschienenkonsolen dagegen üblicherweise separat hergestellt und in den Fahrzeughauptboden eingeschweißt.
Außerdem ist im Bereich des Getriebetunnels 1.1 in einem Rahmenabschnitt 3.10 des Metallgussanteils 3 eine Getriebeaufhängung 3.11 ausgebildet. Das Getriebe kann somit im Getriebetunnel 1.1 aufgehängt werden. Die Getriebeaufhängung 3.11 kann dabei einen ringförmigen Lagerabschnitt mit einer Öffnung bzw. Ausnehmung 4 zur Durchführung eines Getriebeschalthebels aufweisen. Beispielsweise können auch mehrere (hier nicht gezeigte) Öffnungen bzw. Ausnehmungen im Strukturbereich des Tunnels zur Aufnahme bzw. Aufhängung der Getriebekomponenten vorgesehen sein, um nach konventioneller Bauweise, die sonst in üblicher Weise verwendete Getriebekonsole (nicht gezeigt), die die Getriebekomponenten aufnimmt und mit dem Fahrzeugboden verschraubt wird, einzusparen.
Des Weiteren können in dem Metallgussanteil 3 des dargestellten Fahrzeugbodens 1 Halter (nicht gezeigt) zum Befestigen diverser Anbauteile, wie z. B. Halter zum Befestigen eines Abgasstranges, angegossen sein. Ferner können im Bereich des Abgasstranges ein oder mehrere Hitzeschutzplatten in dem Fahrzeugboden 1 integriert sein. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist mindestens ein randseitig in den Metallgussanteil 3 eingegossenes Blechteil 2.1 als mehrlagiges Hitzeschutzschild ausgebildet (vgl. 2). Das mehrlagige Hitzeschutzschild 2.1 ist beispielsweise aus einem dünnen Aluminium-Trägerblech 2.11 und einer dem Abgasstrang zugewandeten Aluminiumfolie 2.12 gebildet, wobei zwischen dem Trägerblech 2.11 und der äußeren Aluminiumfolie 2.12 ein Abstandhalter 2.13 zum Beispiel in Form einer geprägten Aluminiumfolienstruktur oder eines Aluminium-Gewirkes angeordnet ist. Zudem kann die dem Abgasstrang zugewandete Aluminiumfolie 2.12 vorzugsweise eine akustisch wirksame Mikroperforation zur Schalldämpfung aufweisen.
Je nach Rohbaukonzept kann der Fahrzeugboden 1 an seinen Außenrändern mindestens einen Verbindungsflansch 1.2 aufweisen, der durch teilweises Umgießen mindestens eines Blechteiles bzw. Blechstreifens 2.10 gebildet ist. Der beispielsweise aus Aluminium- oder Stahlblech bestehende Verbindungsflansch 1.2 stellt die Nutzung vorhandener bzw. üblicher Fertigungslinien mit konventionellen Fügeverfahren, insbesondere der konventionellen Schweißtechnik, für die Verbindung des Fahrzeugbodens (Karosserie-Rohbauteils) 1 mit anderen Karosseriebauteilen sicher. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsflansch 1.2 als umlaufender Metallblechstreifen 2.10 ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass sich der Verbindungsflansch 1.2 gegebenenfalls auch nur über einen einzelnen oder mehrere voneinander getrennte Teilabschnitte des Außenrandes des Fahrzeugbodens (Karosserie-Rohbauteils) 1 erstrecken kann.
Die Ausführung des erfindungsgemäßen Karosserie-Rohbauteils ist nicht auf das vorstehend beschriebene, in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten denkbar, die auch bei abweichender Gestaltung von der in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So kann das erfindungsgemäße Karosserie-Rohbauteil beispielsweise auch als Motorraumtrennwand verwirklicht werden, insbesondere auch für Lastkraftwagen und Nutzkraftwagen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19909726 B4 [0003, 0010]
DE 102008017977 A1 [0004, 0010]

Claims

Karosserie-Rohbauteil (1) für ein Kraftfahrzeug, welches mindestens einen tragfähigen Metallgussanteil (3) aufweist, der mindestens einen geschlossenen Rahmen (3.1, 3.2, 3.3, 3.7, 3.8, 3.9) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine geschlossene Rahmen (3.1, 3.2, 3.3, 3.7, 3.8, 3.9) mit mindestens einem ersten Blechteil (2.1, 2.7) teilweise oder vollflächig ausgefüllt ist, wobei wenigstens ein Rand- und/oder Teilbereich des Blechteils (2.1, 2.7) stoffschlüssig in den Rahmen (3.1, 3.7) eingegossen ist, und wobei wenigstens ein Rand- und/oder Teilbereich mindestens eines weiteren Blechteils (2.2, 2.3, 2.8, 2.9), das sich bezüglich Metallart, Blechdicke und/oder Werkstoffgüte von dem ersten Blechteil (2.1, 2.7) unterscheidet, in den Metallgussanteil (3) stoffschlüssig eingegossen ist.
Karosserie-Rohbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgussanteil (3) mehrere geschlossene Rahmen (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9) bildet, die eine netz- oder gitterartige Rahmenstruktur definieren.
Karosserie-Rohbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Rahmen (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9) oder die Rahmenstruktur randseitig einen oder mehrere Verbindungsflansche (1.2) aufweist, der/die durch teilweises Umgießen mindestens eines der Blechteile (2.1, 2.2, 2.3, 2.7, 2.8, 2.9) und/oder durch teilweises Umgießen mindestens eines weiteren Blechteils (2.10) gebildet ist/sind.
Karosserie-Rohbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Blechteile (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9) aus Stahl, Aluminium, Titan, Magnesium oder Sandwichblech gefertigt ist.
Karosserie-Rohbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Metallgussanteil (3) Halter zum Befestigen eines oder mehrerer Anbauteile ausgebildet oder teilweise eingegossen sind.
Karosserie-Rohbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Metallgussanteil (3) die Steifigkeit des Karosserie-Rohbauteils erhöhende Strukturen ausgebildet sind.
Karosserie-Rohbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blechteil (2.1) oder das mindestens eine weitere Blechteil (2.7) als mehrlagiges Hitzeschutzschild ausgebildet ist.
Karosserie-Rohbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es als Motorraumtrennwand oder als Teil einer Motorraumtrennwand ausgebildet ist.
Karosserie-Rohbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es als Fahrzeugboden (1) oder als Teil eines Fahrzeugbodens ausgebildet ist.
Karosserie-Rohbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Metallgussanteil (3) Sitzschienenhalter (3.23, 3.24) oder Fahrzeugsitzkonsolen ausgebildet sind.
Karosserie-Rohbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Metallgussanteil (3) eine oder mehrere Ausnehmungen (4) zur Aufhängung eines Anbauteils, insbesondere einer Getriebekomponente ausgebildet sind.
Karosserie-Rohbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Metallgussanteil (3) eine oder mehrere hinterschnittene Strukturen zur Aufhängung eines Anbauteils, insbesondere einer Getriebekomponente angeformt sind.