DE102012005986A1 - Longitudinal beam for arrangement above rear axle of cabriolet, has longitudinal beam element made of light metal or light metal alloy and manufactured by massive forming process i.e. semi-hot forging process - Google Patents

Longitudinal beam for arrangement above rear axle of cabriolet, has longitudinal beam element made of light metal or light metal alloy and manufactured by massive forming process i.e. semi-hot forging process Download PDF

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Konrad Eipper
Lutz Storsberg
Eberhard Benz
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    • B62D29/008—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of light alloys, e.g. extruded

Abstract

The beam (1) has a longitudinal beam element (3) designed as a profile component and made of a light metal or light metal alloy. The longitudinal beam element is manufactured by a massive forming process i.e. semi-hot forging process. Another longitudinal beam element (11) is made of the light metal or light metal alloy and produced as a deep-drawing or casting part by a non-forging process. The longitudinal beam elements are high and less mechanically loaded, respectively and welded with one another. The former longitudinal beam element comprises mechanical highly loaded regions (5, 7, 9). An independent claim is also included for a method for manufacturing a longitudinal beam of a motor car.

Description

Die Erfindung betrifft einen Längsträger für ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Längsträgers für ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention relates to a side member for a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and to a method for producing a side member for a motor vehicle according to the preamble of claim 7.

Längsträger für Kraftfahrzeuge und Verfahren zu deren Herstellung sind bekannt. Aus der DE 10 2004 019 750 A1 geht ein Längsträger hervor, der aus Stahlblech gefertigt ist. Dieser ist mit Knotenelementen verbunden, welche beispielsweise als Aluminiumgussteil oder als Aluminiumschmiedeteil ausgebildet sind. Alternativ sind Längsträger bekannt, welche ein Leichtmetall umfassen beziehungsweise aus einem Leichtmetall bestehen. Nachteilig an Längsträgern, welche aus Stahlblech gebildet sind, ist, dass diese ein vergleichsweise hohes Gewicht aufweisen. Längsträger, welche Leichtmetall umfassen, sind üblicherweise als Gussbauteile ausgebildet. Diese weisen eine relativ geringe Festigkeit auf und müssen daher mit einer entsprechend hohen Wandstärke ausgebildet sein, um die in sie eingeleiteten Kräfte aufnehmen zu können. Insbesondere müssen hochbelastete Bereiche der Längsträger entsprechend dickwandig ausgebildet sein. An diesen Stellen tritt häufig Lunker auf, sodass ein erhöhter Aufwand für eine Qualitätsprüfung nötig ist, wobei ein hoher Anteil an Ausschuss anfällt. Qualitativ hochwertige Gussbauteile, welche die gewünschten Eigenschaften aufweisen, sind darüber hinaus teuer. Die insbesondere in hochbelasteten Bereichen notwendigen hohen Wandstärken führen auch zu einem entsprechend erhöhten Gewicht der Bauteile.Longitudinal members for motor vehicles and methods for their production are known. From the DE 10 2004 019 750 A1 goes out a side member, which is made of sheet steel. This is connected to node elements, which are formed for example as an aluminum casting or aluminum forging. Alternatively, longitudinal members are known which comprise a light metal or consist of a light metal. A disadvantage of longitudinal members, which are formed from sheet steel, is that they have a comparatively high weight. Side members comprising light metal are usually formed as cast components. These have a relatively low strength and must therefore be formed with a correspondingly high wall thickness in order to absorb the forces introduced into them can. In particular, highly stressed areas of the longitudinal members must be designed correspondingly thick-walled. At these points often cavities occur, so that an increased effort for a quality inspection is necessary, resulting in a high proportion of rejects. High-quality cast components that have the desired properties are also expensive. The high wall thicknesses required especially in highly stressed areas also lead to a correspondingly increased weight of the components.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Längsträger und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, mit deren Hilfe die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll der mithilfe des Verfahrens herstellbare Längsträger mechanisch hochbelastbar sein, ohne deswegen schwer und teuer zu sein beziehungsweise aufwendige Qualitätsprüfungen zu erfordern.It is therefore an object of the invention to provide a side member and a method for its production, by means of which the disadvantages mentioned are avoided. In particular, the longitudinal beam which can be produced by means of the method should be capable of withstanding high mechanical loads, without being heavy and expensive or requiring expensive quality checks.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Längsträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Der Längsträger für ein Kraftfahrzeug, der insbesondere zur Anordnung über eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs bestimmt ist, umfasst mindestens ein erstes Längsträgerelement, das als Profilbauteil ausgebildet ist und ein Leichtmetall, vorzugsweise eine Leichtmetalllegierung, besonders bevorzugt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfasst. Er zeichnet sich dadurch aus, dass das Längsträgerelement durch Massivumformung, vorzugsweise durch Schmieden, hergestellt ist. Massivumgeformte Teile und insbesondere Schmiedebauteile weisen gegenüber Gussbauteilen oder Blechbauteilen eine erhöhte mechanische Belastbarkeit auf. Dies liegt wesentlich daran, dass beim Massivumformen, insbesondere beim Schmieden, ein Faserverlauf in dem Bauteil geeignet gestaltet beziehungsweise beeinflusst werden kann, wobei sich die Fasern insbesondere in bestimmten Bereichen sammeln, die dann mechanisch besonders hoch belastbar sind. Insbesondere an Stellen, die eine größere Wandstärke aufweisen, sind massivumgeformte, insbesondere geschmiedete Bauteile gegenüber Gussbauteilen vorteilhaft, weil die Wahrscheinlichkeit eines Einschlusses von Lunkern in einem Gussbauteil mit steigender Wandstärke steigt. Demgegenüber existiert dieses Problem bei massivumgeformten Bauteilen nicht. Da außerdem massivumgeformte, insbesondere geschmiedete Bauteile eine höhere mechanische Belastbarkeit aufweisen, ist es möglich, deren Wandstärke im Vergleich zu Gussbauteilen, aber auch im Vergleich zu tiefgezogenen Bauteilen zu reduzieren, sodass ein geschmiedeter Längsträger eine geringere Wandstärke und damit ein geringeres Gewicht aufweist als ein Längsträger, der als Gussbauteil oder als tiefgezogenes Bauteil ausgebildet ist. Dies trägt dem Leichtbaugedanken Rechnung. Durch die Möglichkeit, den Faserverlauf in dem Längsträger beim Massivumformen, insbesondere beim Schmieden in geeigneter Weise auszubilden, ist es möglich, den Längsträger belastungsgerecht maßzuschneidern. Insbesondere ist es möglich, dessen mechanische Belastbarkeit lokal differenziert einzustellen, wobei zugleich eine möglichst große Gewichtseinsparung erhalten wird. Der Längsträger ist bevorzugt für ein offenes Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Cabriolet, vorgesehen.The object is achieved by a side member is provided with the features of claim 1. The longitudinal member for a motor vehicle, which is intended in particular for arrangement via a rear axle of the motor vehicle, comprises at least one first side member, which is formed as a profile component and a light metal, preferably a light metal alloy, particularly preferably aluminum or an aluminum alloy. It is characterized in that the side member is made by massive forming, preferably by forging. Bulk formed parts and in particular forged components have an increased mechanical strength compared to cast components or sheet metal components. This is essentially due to the fact that during massive forming, in particular during forging, a fiber course in the component can be designed or influenced suitably, with the fibers in particular accumulating in certain areas, which are then mechanically highly loadable. Especially in places that have a greater wall thickness, solid-formed, in particular forged components are advantageous over cast components, because the probability of inclusion of voids in a cast component increases with increasing wall thickness. In contrast, this problem does not exist in massively formed components. In addition, since solid-formed, in particular forged components have a higher mechanical strength, it is possible to reduce their wall thickness compared to cast components, but also compared to deep-drawn components, so that a forged side member has a smaller wall thickness and thus a lower weight than a side member , which is designed as a cast component or as a deep-drawn component. This contributes to the lightweight concept. Due to the possibility of forming the fiber path in the longitudinal beam during massive forming, in particular during forging in a suitable manner, it is possible to tailor the longitudinal beam load-appropriate. In particular, it is possible to set its mechanical strength locally differentiated, at the same time the largest possible weight saving is obtained. The longitudinal member is preferably provided for an open motor vehicle, in particular for a convertible.

Es ist möglich, dass der Längsträger nur ein erstes Längsträgerelement umfasst beziehungsweise aus dem ersten Längsträgerelement besteht. Er ist dann einteilig ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, weil die Herstellung des Längsträgers dann in einem einzigen Herstellungsprozess erfolgen kann, ohne dass verschiedene Längsträgerelemente anschließend miteinander gefügt werden müssen. Dabei verringern sich ein apparative Aufwand und eine Taktzeit zur Herstellung des Längsträgers, wobei zugleich die Präzision des Bauteils, insbesondere auch in Hinblick auf eine exaktere Reproduzierbarkeit, erheblich höher ist, als wenn der Längsträger aus mehreren Teilen gefügt wird. Nachteilig ist allerdings, dass hohe Umformgrade schwieriger zu bewirken sind, wobei eine typische Schalenform des Längsträgers häufig gerade hohe Umformgrade erfordert. Zudem ist die erreichbare Komplexität in der Ausformung des Längsträgers eingeschränkt. Bevorzugt ist es daher auch möglich, dass der Längsträger mehr als ein Längsträgerelement umfasst, wobei die Längsträgerelemente bevorzugt miteinander gefügt sind.It is possible that the longitudinal carrier comprises only a first longitudinal carrier element or consists of the first longitudinal carrier element. He is then one-piece trained. This is advantageous because the production of the longitudinal member can then take place in a single manufacturing process without having to subsequently join different side members together. At the same time, the precision of the component, in particular also with regard to a more exact reproducibility, is considerably higher than when the longitudinal member is made up of several parts. The disadvantage, however, is that high degrees of deformation are more difficult to effect, with a typical shell shape of the longitudinal member often requires just high degrees of deformation. In addition, the achievable complexity in the shape of the longitudinal member is limited. It is therefore also preferably possible for the longitudinal member to comprise more than one longitudinal carrier element, wherein the longitudinal carrier elements are preferably joined together.

Es wird ein Längsträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das Längsträgerelement aus Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, besteht. Besonders bevorzugt besteht das Längsträgerelement aus einer Leichtmetalllegierung. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Aluminiumlegierung handeln.A longitudinal member is preferred, which is characterized in that the longitudinal support element made of light metal, such as aluminum. Particularly preferably, the side member consists of a light metal alloy. For example, it may be an aluminum alloy.

Es wird ein Längsträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das Längsträgerelement durch Halbwarmschmieden hergestellt ist. Dies spricht an, dass die Arbeitstemperatur bei der Umformung vorzugsweise unterhalb einer Rekristallisationstemperatur des bearbeiteten Materials liegt. Ein Vorteil ist hierbei, dass sich kein oder nur ein geringes Maß an Aluminiumoxid (Al2O3) an der Oberfläche des Materials ausbildet. Es sind vergleichsweise enge Maßtoleranzen darstellbar. Alternativ ist bevorzugt, dass das Längsträgerelement durch Warmschmieden hergestellt ist. Dies spricht an, dass die Arbeitstemperatur bei der Umformung vorzugsweise oberhalb einer Rekristallisationstemperatur des Materials liegt. Vorteilhaft hierbei ist, dass vergleichsweise geringe Umformkräfte erforderlich sind.A longitudinal beam is preferred, which is characterized in that the longitudinal support element is produced by hot forging. This suggests that the working temperature during the forming is preferably below a recrystallization temperature of the machined material. An advantage here is that no or only a small amount of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is formed on the surface of the material. There are comparatively tight tolerances can be displayed. Alternatively, it is preferred that the side member is made by hot forging. This suggests that the working temperature during the forming is preferably above a recrystallization temperature of the material. The advantage here is that comparatively low forming forces are required.

Es wird auch ein Längsträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass er mindestens ein zweites Längsträgerelement aufweist. Der Längsträger ist in diesem Fall mindestens zweiteilig ausgebildet, wobei er zumindest das erste und zumindest das zweite Längsträgerelement umfasst. In diesem Fall sind die mindestens zwei Längsträgerelemente bevorzugt miteinander gefügt, besonders bevorzugt miteinander verschweißt. Auch andere Verbindungen der mindestens zwei Längsträgerelemente sind möglich: Diese können kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein, insbesondere miteinander verschraubt, vernietet, verklebt, verlötet, geclincht oder auf andere, geeignete Weise verbunden. Das mindestens eine zweite Längsträgerelement umfasst vorzugsweise ein Leichtmetall und besteht besonders bevorzugt aus diesem. Ganz besonders bevorzugt umfasst es eine Leichtmetalllegierung beziehungsweise besteht aus dieser. Es ist beispielsweise möglich, dass das zweite Längsträgerelement Aluminium beziehungsweise eine Aluminiumlegierung umfasst, beziehungsweise hieraus besteht.It is also preferred a longitudinal member, which is characterized in that it has at least one second side member. The longitudinal member is in this case at least two parts, wherein it comprises at least the first and at least the second side member. In this case, the at least two longitudinal carrier elements are preferably joined together, particularly preferably welded together. Other connections of the at least two longitudinal support elements are possible: These may be positively, positively and / or cohesively connected to each other, in particular screwed together, riveted, glued, soldered, clinched or connected in any other suitable manner. The at least one second longitudinal carrier element preferably comprises a light metal and particularly preferably consists of this. Most preferably, it comprises a light metal alloy or consists of this. It is for example possible that the second longitudinal support element comprises aluminum or an aluminum alloy, or consists thereof.

In diesem Zusammenhang wird ein Längsträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das mindestens eine zweite Längsträgerelement nicht durch Massivumformung, sondern vorzugsweise durch Tiefziehen oder als Gussteil hergestellt ist. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel umfasst der Längsträger mindestens zwei Teile, von denen mindestens eines durch Massivumformung, insbesondere durch Schmieden, hergestellt ist, während mindestens ein anderes durch Tiefziehen oder als Gussteil hergestellt ist. Es ist möglich, dass der Längsträger mehr als zwei Teile umfasst. Dabei kann mehr als ein Teil als massiv umgeformtes, vorzugsweise geschmiedetes Teil hergestellt sein. Ebenso ist es möglich, dass mehr als ein Teil nicht durch Massivumformung und insbesondere als tiefgezogenes Teil oder als Gussteil hergestellt ist.In this context, a longitudinal member is preferred, which is characterized in that the at least one second side member is not made by massive forming, but preferably by deep drawing or as a casting. In such an embodiment, the side member comprises at least two parts, at least one of which is made by massive forming, in particular by forging, while at least one other is made by deep drawing or as a casting. It is possible that the side member comprises more than two parts. In this case, more than one part can be produced as a massively formed, preferably forged part. It is also possible that more than one part is not made by massive forming and in particular as a deep-drawn part or as a casting.

In diesem Zusammenhang wird auch ein Längsträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass das mindestens eine erste Längsträgerelement mechanisch hochbelastet ist, wobei das mindestens eine zweite Längsträgerelement mechanisch geringer belastet ist. Insgesamt umfasst der Längsträger also bei diesem Ausführungsbeispiel mindestens zwei Längsträgerelemente, wobei ein mechanisch hochbelastetes Längsträgerelement, nämlich das mindestens eine erste Längsträgerelement, durch Massivumformung, vorzugsweise Schmieden, hergestellt ist, und wobei mindestens ein mechanisch geringer belastetes Längsträgerelement, nämlich das mindestens eine zweite Längsträgerelement, nicht durch Massivumformung, sondern bevorzugt durch Tiefziehen oder als Gussteil hergestellt ist. Es ist demnach möglich, nur diejenigen Längsträgerelemente des Längsträgers durch Massivumformung, insbesondere Schmieden herzustellen, welche mechanisch hochbelastet sind, sodass sich dabei die Vorteile dieser Herstellungsart in den Längsträgerelementen verwirklichen. Längsträgerelemente, die mechanisch nicht hochbelastet beziehungsweise mechanisch geringer belastet sind, sind dann vorzugsweise im Tiefziehverfahren oder besonders bei höherer Komplexität als Gussteil hergestellt. Dabei beziehen sich mechanisch höhere Belastungen insbesondere auf Bereiche des Längsträgers, in denen Querträger mit dem Längsträger verbunden, insbesondere mit Toleranzausgleich in Querrichtung in diesen eingesteckt und kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit ihm verbunden, insbesondere verschweißt sind. Insbesondere sind in entsprechenden Bereichen eines Kraftfahrzeug-Rohbaus zwei gegenüberliegende Längsträger durch mindestens einen Querträger miteinander verbunden. In diesem Fall ist das als massivumgeformtes Teil, insbesondere als Schmiedeteil ausgebildete Längsträgerelement bevorzugt innen angeordnet, also an einer Seite des Längsträgers, die dem – in Querrichtung des Fahrzeugs gesehen – gegenüberliegenden Längsträger zugewandt ist. Es ist auch möglich, den Längsträger lokal nur in den Bereichen mit Schmiedebauteilen auszustatten, die ausschließlich zum Fügen mit Querträgern vorgesehen sind. Diese Schmiedebauteile werden dann passungsgerecht mit den übrigen Längsträgerelementen gefügt, insbesondere verschweißt, wobei hier auch ein einziger, nicht als Schmiedeteil ausgebildeter Längsträgerkörper vorgesehen sein kann, mit welchem die Schmiedebauteile gefügt werden.In this context, a longitudinal beam is also preferred, which is characterized in that the at least one first longitudinal beam member is mechanically highly loaded, wherein the at least one second longitudinal beam member is mechanically less loaded. Overall, the longitudinal member so in this embodiment comprises at least two longitudinal support members, wherein a mechanically highly loaded side member, namely the at least one first side member, by massive forming, preferably forging, and at least one mechanically less loaded side member, namely the at least one second side member, not by massive forming, but preferably by deep drawing or as a casting is made. It is therefore possible to produce only those longitudinal support elements of the longitudinal member by massive forming, in particular forging, which are mechanically highly loaded, so that thereby realize the advantages of this type of production in the longitudinal support elements. Side member elements which are not mechanically highly loaded or mechanically less loaded, are then preferably produced by deep-drawing or especially at higher complexity than castings. In this case, mechanically higher loads relate in particular to areas of the longitudinal member, in which cross member connected to the side member, in particular with tolerance compensation in the transverse direction inserted into this and positively, positively and / or materially connected thereto, in particular welded. In particular, two opposite longitudinal members are connected by at least one cross member in corresponding areas of a motor vehicle shell. In this case, the solid-member element formed as a solid-formed part, in particular as a forged part, is preferably arranged inside, that is to say on one side of the longitudinal member which faces the opposite longitudinal member viewed in the transverse direction of the vehicle. It is also possible to equip the longitudinal member locally only in the areas with forging components, which are provided exclusively for joining with cross members. These forging components are then fitted in accordance with the other longitudinal beam elements, in particular welded, and here also a single, not designed as a forged part longitudinal carrier body can be provided, with which the forging components are joined.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zur Herstellung eines Längsträgers für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 geschaffen wird. Der mithilfe des Verfahrens herstellbare Längsträger ist insbesondere zur Anordnung über einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Besonders bevorzugt wird mithilfe des Verfahrens ein Längsträger nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele hergestellt. Dabei wird mindestens ein erstes Längsträgerelement als Profilbauteil aus mindestens einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung hergestellt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Längsträgerelement durch Massivumformen, vorzugsweise durch Schmieden, hergestellt wird. Hierdurch ergeben sich die bereits in Zusammenhang mit dem Längsträger geschilderten Vorteile. Im Übrigen weist ein durch Massivumformen, vorzugsweise durch Schmieden hergestelltes Längsträgerelement bessere mechanische Eigenschaften, insbesondere eine verbesserte Zugfestigkeit, eine höhere Dehngrenze, eine höhere Bruchdehnung und eine höhere Duktilität auf als ein vergleichbares gegossenes, tiefgezogenes oder stranggepresstes Längsträgerelement. Durch gezielte Formgebung und Einstellung des Herstellungsverfahrens ist es möglich, das Längsträgerelement optimal auf Unfallbedingungen hin auszulegen. Es ist demnach möglich, die sogenannte Crashperformance des Längsträgerelements und damit auch des Längsträgers zu verbessern. Insbesondere ist es möglich, bei dem Herstellungsverfahren mechanisch hochbelastete Bereiche des Längsträgers beziehungsweise des Längsträgerelements massiver auszulegen, während mechanisch geringer belastete Bereiche schlanker ausgelegt werden.The object is also achieved by providing a method for producing a longitudinal member for a motor vehicle having the features of claim 7. The help of the procedure producible side members is intended in particular for arrangement over a rear axle of a motor vehicle. With particular preference, the method produces a longitudinal beam according to one of the embodiments described above. In this case, at least one first longitudinal carrier element is produced as a profile component made of at least one light metal or a light metal alloy. The method is characterized in that the side member is produced by massive forming, preferably by forging. This results in the already described in connection with the longitudinal member advantages. Incidentally, a longitudinal support element produced by massive forming, preferably by forging, has better mechanical properties, in particular an improved tensile strength, a higher yield strength, a higher elongation at break and a higher ductility than a comparable cast, deep-drawn or extruded longitudinal support element. By targeted shaping and adjustment of the manufacturing process, it is possible to optimally design the side member to accident conditions. It is therefore possible to improve the so-called crash performance of the side member and thus also of the longitudinal member. In particular, it is possible in the manufacturing process to design mechanically highly loaded areas of the longitudinal member or of the longitudinal member element more solid, while mechanically lower loaded areas are designed to be slimmer.

Ebenso ist es möglich, durch entsprechende Auslegung des Massivumformprozesses beziehungsweise des Schmiedeverfahrens einen optimalen Kraftfluss in dem Längsträger beziehungsweise dem Längsträgerelement zu erreichen, insbesondere indem ein Faserverlauf in dem Bauteil optimiert wird. Dabei wird bevorzugt darauf geachtet, dass sich die Fasern in hochbelasteten Bereichen sammeln. Eine erhöhte Festigkeit und Duktilität ergibt sich auch durch eine Kaltverfestigung des Leichtmetallbauteils.Likewise, it is possible to achieve an optimal power flow in the side member or the side member by appropriate design of the massive forming process or the forging process, in particular by a fiber profile is optimized in the component. Care is taken to ensure that the fibers collect in highly stressed areas. Increased strength and ductility also result from cold work hardening of the light metal component.

In Zusammenhang mit dem Verfahren zeigt sich außerdem, dass bei einem massiv umgeformten, vorzugsweise geschmiedeten Längsträgerelement ein geringerer Aufwand für die Nachbearbeitung anfällt als beispielsweise bei entsprechenden tiefgezogenen oder gegossenen Teilen.In connection with the method also shows that in a massively formed, preferably forged side member a lesser effort for the post-processing is obtained as for example in corresponding deep-drawn or cast parts.

Es ist auch möglich, die Festigkeit des Bauteils durch gezielte Funktionsintegrationen von Kraftflusspunkten, beispielsweise Anschraubpunkten, zu erhöhen. Hierdurch ergeben sich zugleich ein geringeres Gewicht und geringere Kosten in Zusammenhang mit der Herstellung des Längsträgers. Außerdem trägt eine aufgrund der erhöhten Festigkeit mögliche, leichtere Ausbildung des Längsträgers dem Leichtbaugedanken Rechnung.It is also possible to increase the strength of the component by means of specific functional integrations of force flow points, for example screw-on points. This results at the same time a lower weight and lower costs in connection with the production of the longitudinal member. In addition, a possible due to the increased strength, lighter design of the side member takes into account the lightweight design.

Es wird ein Verfahren bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Längsträgerelement durch Halbwarmschmieden oder durch Warmschmieden hergestellt wird. Dabei ergeben sich die bereits in Zusammenhang mit dem Längsträger genannten Vorteile.A method is preferred, which is characterized in that the longitudinal support element is produced by hot forging or hot forging. This results in the advantages already mentioned in connection with the side member.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass mindestens ein zweites Längsträgerelement aus mindestens einem Leichtmetall hergestellt wird, wobei die mindestens zwei Längsträgerelemente, nämlich das erste Längsträgerelement und das zweite Längsträgerelement, miteinander gefügt werden. Bevorzugt werden die Längsträgerelemente miteinander verschweißt. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist möglich, die Längsträgerelemente auf andere Weise, insbesondere kraft-, form- und/oder stoffschlüssig, besonders durch Schrauben, Nieten, Clinchen, Löten oder Kleben, oder auf sonstige geeignete Weise miteinander zu fügen.A method is also preferred which is characterized in that at least one second longitudinal carrier element is produced from at least one light metal, wherein the at least two longitudinal carrier elements, namely the first longitudinal carrier element and the second longitudinal carrier element, are joined together. Preferably, the longitudinal support elements are welded together. In another embodiment of the method is possible, the longitudinal beam elements in other ways, especially non-positively, positively and / or materially, especially by screwing, riveting, clinching, soldering or gluing, or in any other suitable manner to add together.

Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass das mindestens eine zweite Längsträgerelement nicht durch Massivumformen hergestellt wird. In diesem Zusammenhang wird insbesondere mindestens ein hochbelastetes Längsträgerelement des Längsträgers durch Massivumformen, vorzugsweise Schmieden, hergestellt, während ein geringer belastetes Längsträgerelement nicht durch Massivumformen hergestellt wird. Dabei wird das zweite Längsträgerelement vorzugsweise durch Tiefziehen oder als Gussteil hergestellt.Finally, a method is preferred which is characterized in that the at least one second longitudinal carrier element is not produced by massive forming. In this context, in particular at least one highly loaded longitudinal beam element of the longitudinal member is produced by massive forming, preferably forging, while a less loaded side member is not produced by massive forming. In this case, the second longitudinal support element is preferably produced by deep drawing or as a cast part.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine isometrische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Längsträgers; 1 an isometric view of an embodiment of a longitudinal member;

2 eine Seitenansicht eines Teils einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur mit zwei Längsträgern gemäß 1, und 2 a side view of a part of a motor vehicle shell structure with two side rails according to 1 , and

3 eine Ansicht von schräg oben auf den Teil einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur gemäß 2. 3 a view obliquely from above on the part of a motor vehicle body structure according to 2 ,

1 zeigt eine isometrische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Längsträgers 1. Dieser ist zur Anordnung über eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Er ist vorzugsweise für ein offenes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Cabriolet vorgesehen. Aufgrund der erhöhten Stabilität des Längsträgers 1 eignet er sich ganz besonders für offene Fahrzeug-Rohbaustrukturen, beispielsweise Rohbauten für Cabriolets. 1 shows an isometric view of an embodiment of a side member 1 , This is intended to be arranged on a rear axle of a motor vehicle. It is preferably provided for an open motor vehicle, in particular a convertible. Due to the increased stability of the longitudinal member 1 It is particularly suitable for open vehicle bodyshell structures, such as body shell for convertibles.

Der Längsträger 1 umfasst ein erstes Längsträgerelement 3. Dieses ist als Profilbauteil ausgebildet und umfasst ein Leichtmetall, insbesondere eine Leichtmetalllegierung, beziehungsweise besteht bevorzugt aus einem Leichtmetall beziehungsweise einer Leichtmetalllegierung. The side member 1 includes a first side member 3 , This is designed as a profile component and comprises a light metal, in particular a light metal alloy, or preferably consists of a light metal or a light metal alloy.

Es ist möglich, dass das Längsträgerelement 3 identisch mit dem Längsträger 1 ist. Dieser besteht dann aus dem Längsträgerelement 3 und umfasst keine weiteren Längsträgerelemente.It is possible that the side member 3 identical to the side member 1 is. This then consists of the side member 3 and does not include any further side rail members.

Das Längsträgerelement 3 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Schmieden, bevorzugt Halbwarmschmieden oder Warmschmieden, hergestellt.The side member 3 is produced in the illustrated embodiment by forging, preferably hot forging or hot forging.

Der Längsträger 1 umfasst hier drei mechanisch hochbelastete Bereiche 5, 7, 9. Dabei bezieht sich die mechanisch hohe Belastung auf eine bestimmungsgemäße Verwendung des Längsträgers 1 im Rohbau eines Kraftfahrzeugs. Die hohe mechanische Belastung tritt also insbesondere dann an dem Längsträger 1 auf, wenn das Fahrzeug bewegt wird. Dabei kann die hohe mechanische Belastung auch eine statische Belastung bei stehendem Fahrzeug umfassen. Insbesondere handelt es sich bei den in 1 dargestellten Bereichen 5, 7, 9 um Bereiche, in denen Querträger mit Toleranzausgleich in Querrichtung des Fahrzeugs eingesteckt und verschweißt werden. Sie verbinden dabei den Längsträger 1 mit einem in 1 nicht dargestellten, gegenüberliegenden Längsträger.The side member 1 here comprises three mechanically highly stressed areas 5 . 7 . 9 , In this case, the mechanically high load refers to a proper use of the longitudinal member 1 in the shell of a motor vehicle. The high mechanical load thus occurs in particular on the longitudinal member 1 on when the vehicle is being moved. The high mechanical load may also include a static load when the vehicle is stationary. In particular, the in 1 represented areas 5 . 7 . 9 To areas in which crossbeams are inserted with tolerance compensation in the transverse direction of the vehicle and welded. They connect the side member 1 with an in 1 not shown, opposite side members.

Ist der Längsträger 1 insgesamt als Schmiedeteil hergestellt, ergibt sich ohne Weiteres, dass auch die mechanisch hochbelasteten Bereiche 5, 7, 9 als geschmiedete Bereiche beziehungsweise Bereiche eines Schmiedebauteils hergestellt sind.Is the side member 1 Overall produced as a forging, it is clear that even the mechanically highly stressed areas 5 . 7 . 9 are produced as forged areas or areas of a forging component.

Es ist allerdings möglich, dass der Längsträger 1 mindestens ein zweites Längsträgerelement aufweist. Beispielsweise kann der in 1 dargestellte Längsträger 1 entlang einer gestrichelten Linie L und entlang einer durchgezogen dargestellten Linie L' geteilt werden. Er umfasst dann ein zweites Längsträgerelement 11, das mit dem ersten Längsträgerelement 3 gefügt ist. Vorzugsweise umfasst auch das zweite Längsträgerelement 11 ein Leichtmetall beziehungsweise eine Leichtmetalllegierung, oder es besteht besonders bevorzugt aus einem Leichtmetall beziehungsweise einer Leichtmetalllegierung.However, it is possible that the side member 1 Has at least one second side member. For example, the in 1 illustrated side members 1 along a broken line L and along a solid line L '. It then comprises a second side member 11 that with the first side member 3 is added. Preferably, the second side member also includes 11 a light metal or a light metal alloy, or it is particularly preferably made of a light metal or a light metal alloy.

Es ist möglich, dass das zweite Längsträgerelement 11 nicht durch Massivumformung hergestellt ist. Es ist insbesondere vorzugsweise durch Tiefziehen oder als Gussteil hergestellt.It is possible that the second side member 11 not made by massive forming. It is particularly preferably produced by deep drawing or as a casting.

Dabei zeigt sich, dass das erste Längsträgerelement 3 die mechanisch hochbelasteten Bereiche 5, 7, 9 umfasst, während das zweite Längsträgerelement 11 mechanisch geringer belastete Bereiche umfasst. Dabei können insbesondere in einem Bereich 13 Wandstärken bis zu 12 mm realisiert werden.It turns out that the first side member 3 the mechanically highly stressed areas 5 . 7 . 9 includes while the second side member 11 includes mechanically less loaded areas. This can be especially in one area 13 Wall thicknesses up to 12 mm can be realized.

Es zeigt sich, dass bevorzugt mechanisch hochbelastete Bereiche des Längsträgers 1 als Schmiedeteil ausgebildet sind. Dabei ist es auch möglich, dass der Längsträger 1 ein seine wesentliche Erstreckung umfassendes, quasi als Grundkörper ausgebildetes Längsträgerelement umfasst, welches als tiefgezogenes Teil oder als Gussteil ausgebildet ist. An diesem so gebildeten Längsträgerkörper können dann einzelne Schmiedebauteile vorgesehen sein, die die hochbelasteten Bereiche, beispielsweise die Bereiche 5, 7, 9 bilden.It turns out that preferably mechanically highly stressed areas of the longitudinal member 1 are designed as a forging. It is also possible that the side member 1 comprises a substantial extent extending, virtually formed as a base body longitudinal support member which is formed as a deep-drawn part or as a casting. Individual forging components can then be provided on this longitudinal carrier body thus formed, which are the heavily loaded areas, for example the areas 5 . 7 . 9 form.

Letztlich ist eine beliebige Kombination verschiedener Längsträgerelemente möglich, wobei vorzugsweise stets die mechanisch hochbelasteten Teile als Schmiedeteile ausgebildet sind, während die mechanisch geringer belasteten Teile als tiefgezogene Teile oder als Gussteile ausgebildet sind.Ultimately, any combination of different side members is possible, preferably always the mechanically highly stressed parts are designed as forgings, while the mechanically less loaded parts are formed as deep-drawn parts or as castings.

2 zeigt einen Teil eines Fahrzeugrohbaus 15 in Seitenansicht, wobei der Rohbau 15 zwei Längsträger 1, 1' gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Eine mögliche Teilung des Längsträgerelements 1 ist hier wiederum durch eine durchgezogene Linie L' und eine schräg zu dieser verlaufende durchgezogene Linie L'' dargestellt. 2 shows a part of a vehicle body shell 15 in side view, the shell 15 two side members 1 . 1' according to the in 1 illustrated embodiment includes. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. A possible division of the side member 1 is again shown here by a solid line L 'and an obliquely extending to this solid line L''.

Es zeigt sich, dass sich die Längsträger 1, 1' – in Querrichtung des Fahrzeugs gesehen, also in einer Richtung, welche senkrecht auf einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs steht und parallel zu einer Fahrbahn orientiert ist – gegenüberliegen. Dabei sind die mechanisch hochbelasteten Bereiche 5, 7, 9 in 2 nicht dargestellt, weil sie quasi innenliegend angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die mechanisch hochbelasteten Bereiche 5, 7, 9 des Längsträgers 1 den entsprechenden Bereichen 5', 7', 9' des Längsträgers 1' zugewandt sind.It turns out that the side members 1 . 1' - Seen in the transverse direction of the vehicle, ie in a direction which is perpendicular to a direction of travel of the vehicle and is oriented parallel to a road - opposite. Here are the mechanically highly stressed areas 5 . 7 . 9 in 2 not shown, because they are arranged quasi inside. This means that the mechanically highly stressed areas 5 . 7 . 9 of the longitudinal member 1 the corresponding areas 5 ' . 7 ' 9 ' of the longitudinal member 1' are facing.

3 zeigt eine Ansicht von schräg oben auf den Teil des Fahrzeug-Rohbaus 15 gemäß 2. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die Längsträger 1, 1' sind hier nur teilweise dargestellt. Bei dem Längsträger 1' sind die mechanisch hochbelasteten Bereiche 7', 9' dargestellt, außerdem ein zusätzlicher mechanisch hochbelasteter Bereich 17'. Entsprechend sind bei dem Längsträger 1 – zumindest teilweise – die mechanisch hochbelasteten Bereiche 7, 9, 17 dargestellt. 3 shows a view obliquely from above on the part of the vehicle shell 15 according to 2 , Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. The side members 1 . 1' are shown here only partially. At the side member 1' are the mechanically highly stressed areas 7 ' . 9 ' shown, also an additional mechanically highly loaded area 17 ' , Accordingly, in the side member 1 - at least partially - the mechanically highly stressed areas 7 . 9 . 17 shown.

In die Bereiche 7, 9, 17, 7', 9', 17' sind in Querrichtung des Fahrzeugs verlaufende Querträger 19, 21, 23 eingesteckt. Vorzugsweise sind sie mit den Längsträger 1, 1' gefügt, insbesondere mit diesen verschweißt. Besonders bevorzugt sind die Querträger 19, 21, 23 mit Toleranzausgleich in Querrichtung in die Bereiche 7, 9, 17, 7', 9', 17' eingesteckt. In the areas 7 . 9 . 17 . 7 ' . 9 ' . 17 ' are transverse cross-members of the vehicle 19 . 21 . 23 plugged in. Preferably, they are with the side members 1 . 1' joined, especially welded with these. Particularly preferred are the cross member 19 . 21 . 23 with tolerance compensation in the transverse direction in the areas 7 . 9 . 17 . 7 ' . 9 ' . 17 ' plugged in.

Damit zeigt sich, dass diese Bereiche der Längsträger 1, 1' mechanisch besonders hoch belastet sind. Sie sind daher bevorzugt als Schmiedeteile ausgebildet oder an mindestens einem Schmiedeteil angeordnet. Dabei ist es, wie bereits ausgeführt, möglich, dass die Längsträger 1, 1' vollständig als Schmiedeteile ausgebildet sind. Insbesondere ist es jedoch bevorzugt, dass die mechanisch hochbelasteten Bereiche 7, 9, 17, 7', 17', 9' und auch die hier nicht dargestellten mechanisch hochbelasteten Bereich 5, 5' von mindestens einem Längsträgerelement umfasst sind, welches als Schmiedebauteil oder auch als massivumgeformtes Bauteil ausgebildet sind.This shows that these areas of the side members 1 . 1' mechanically particularly high loads. They are therefore preferably designed as forgings or arranged on at least one forging. It is, as already stated, possible that the side members 1 . 1' are completely formed as forgings. In particular, however, it is preferred that the mechanically highly stressed areas 7 . 9 . 17 . 7 ' . 17 ' . 9 ' and also the mechanically highly stressed area, not shown here 5 . 5 ' are covered by at least one longitudinal carrier element, which are formed as a forged component or as a solid-formed component.

Mindestens ein weiteres Längsträgerelement, welches mechanisch geringer belastet ist, kann als nicht durch Massivumformen, insbesondere nicht durch Schmieden hergestelltes Bauteil ausgebildet sein, wobei es bevorzugt als tiefgezogenes Teil oder als Gussteil ausgebildet ist.At least one further longitudinal member element, which is mechanically less loaded, may be formed as not by massive forming, in particular not produced by forging component, wherein it is preferably formed as a deep-drawn part or as a cast part.

Insgesamt zeigt sich, dass der hier vorgeschlagene Längsträger zugleich mechanisch hochbelastbar und in Leichtbauweise ausgebildet ist. Dabei sind seine mechanischen Eigenschaften insbesondere aufgrund des Verfahrens, mit welchem er hergestellt wird, deutlich gegenüber bekannten Längsträgern verbessert. Es ist eine kostengünstige Herstellung des Längsträgers und zugleich dessen optimale Auslegung auf mögliche Unfallbedingungen gewährleistet. Besonders bevorzugt wird der Längsträger als über der Hinterachse gelegener Längsträger eines Kraftfahrzeugs, und ganz besonders bevorzugt eines offenen Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Cabriolets, eingesetzt.Overall, it turns out that the longitudinal beam proposed here is at the same time of high mechanical strength and of lightweight construction. In this case, its mechanical properties, in particular due to the method with which it is produced, significantly improved over known side members. It is a cost-effective production of the longitudinal member and at the same time ensures its optimal design for possible accident conditions. The side member is particularly preferably used as a side member of a motor vehicle located above the rear axle, and very particularly preferably an open motor vehicle, for example a convertible.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004019750 A1 [0002] DE 102004019750 A1 [0002]

Claims (10)

Längsträger (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Anordnung über einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem ersten Längsträgerelement (3), das als Profilbauteil ausgebildet ist und ein Leichtmetall umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsträgerelement (3) durch Massivumformung, vorzugsweise durch Schmieden, hergestellt ist.Side members ( 1 ) for a motor vehicle, in particular for arrangement over a rear axle of the motor vehicle, with at least one first longitudinal carrier element ( 3 ), which is formed as a profile component and comprises a light metal, characterized in that the longitudinal support element ( 3 ) is made by massive forming, preferably by forging. Längsträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsträgerelement (3) aus Leichtmetall besteht.Side members ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the longitudinal support element ( 3 ) consists of light metal. Längsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsträgerelement (3) durch Halbwarmschmieden oder durch Warmschmieden hergestellt ist.Side members ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal support element ( 3 ) is made by hot forging or hot forging. Längsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (1) mindestens ein zweites Längsträgerelement (11) aufweist, das vorzugsweise Leichtmetall umfasst, besonders bevorzugt aus Leichtmetall besteht.Side members ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal member ( 1 ) at least one second longitudinal carrier element ( 11 ), which preferably comprises light metal, particularly preferably consists of light metal. Längsträger (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Längsträgerelement (11) nicht durch Massivumformung sondern vorzugsweise durch Tiefziehen oder als Gussteil hergestellt ist.Side members ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the at least one second longitudinal carrier element ( 11 ) is not made by massive deformation but preferably by deep drawing or as a casting. Längsträger (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Längsträgerelement (3) mechanisch hochbelastet ist, wobei das mindestens eine zweite Längsträgerelement (11) mechanisch geringer belastet ist.Side members ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the at least one first longitudinal carrier element ( 3 ) is mechanically highly loaded, wherein the at least one second side member ( 11 ) is loaded mechanically less. Verfahren zur Herstellung eines Längsträgers (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Anordnung über einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs, ganz besonders zur Herstellung eines Längsträgers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens ein erstes Längsträgerelement (3) als Profilbauteil aus mindestens einem Leichtmetall hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsträgerelement (3) durch Massivumformen, vorzugsweise durch Schmieden, hergestellt wird.Method for producing a longitudinal member ( 1 ) for a motor vehicle, in particular for arrangement over a rear axle of the motor vehicle, especially for producing a longitudinal member ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, wherein at least one first longitudinal carrier element ( 3 ) is produced as a profile component from at least one light metal, characterized in that the longitudinal support element ( 3 ) is produced by massive forming, preferably by forging. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsträgerelement (3) durch Halbwarmschmieden oder durch Warmschmieden hergestellt wird.A method according to claim 7, characterized in that the side member ( 3 ) is produced by hot forging or hot forging. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites Längsträgerelement (11) aus mindestens einem Leichtmetall hergestellt wird, wobei die mindestens zwei Längsträgerelemente (3; 11) miteinander gefügt, vorzugsweise miteinander verschweißt werden.Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that at least one second side member ( 11 ) is made of at least one light metal, wherein the at least two longitudinal support elements ( 3 ; 11 ) are joined together, preferably welded together. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Längsträgerelement (11) nicht durch Massivumformen, sondern vorzugsweise durch Tiefziehen oder als Gussteil hergestellt wird.A method according to claim 9, characterized in that the at least one second side member ( 11 ) is not made by massive forming, but preferably by deep drawing or as a casting.
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