-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Fahrwerksbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen.
-
Die Erfindung betrifft ferner auch eine mit diesem Verfahren hergestellte Fahrwerksbaugruppe, vorzugsweise für einen Personenkraftwagen.
-
Bei der Fahrwerksbaugruppe handelt es sich insbesondere um einen Vorderachsträger. Bei der Fahrwerksbaugruppe kann es sich aber auch um einen Hinterachsträger, ein Vorderachsmodul, ein Hinterachsmodul oder dergleichen handeln.
-
Aus der
DE 10 2009 004 310 A1 ist ein in Leichtmetall ausgeführter Vorderachsträger bekannt, der aus mehreren miteinander verschweißten Einzelkomponenten gebildet ist. Ein solcher Vorderachsträger ist auch in der
DE 10 2010 025 537 A1 beschrieben. In der DE 10 2010 025 537 A1 ist ferner beschrieben, dass Einzelkomponenten dieses Vorderachsträgers vor dem Fügen wärmebehandelt werden können (Lösungsglühen) und dass nach dem Fügen der Einzelkomponenten der gesamte Vorderachsträger ebenfalls einer Wärmebehandlung unterzogen werden kann (vgl. Abs. [0094]).
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art neue Möglichkeiten für die Wärmebehandlungen der Einzelkomponenten und der daraus hergestellten Fahrwerksbaugruppe aufzuzeigen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Fahrwerksbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich sowohl aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet zumindest die folgenden Bearbeitungsschritte:
- – Bereitstellen der Einzelkomponenten, die zu der Fahrwerksbaugruppe zusammengefügt (bzw. verbunden und gefügt) werden sollen;
- – Wärmebehandeln bzw. Wärmevorbehandeln einzelner (d. h. wenigstens einer und bevorzugt mehrerer) Einzelkomponenten (im Hinblick auf die Erzielung anforderungsgerechter bzw. einsatzgerechter Materialeigenschaften der betreffenden Einzelkomponenten innerhalb der gefügten Fahrwerksbaugruppe);
- – Verbinden der Einzelkomponenten zu der Fahrwerksbaugruppe und Fügen dieser Einzelkomponenten durch Verschweißen, wobei ergänzend auch Formschlussverbindungen vorgesehen sein können;
- – anschließendes und insbesondere abschließendes Wärmbehandeln der gesamten Fahrwerksbaugruppe, wobei dieses Wärmebehandeln unmittelbar nach dem Fügen oder auch später erfolgen kann.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei der dem Fügen vorausgehenden Wärmebehandlung bzw. Wärmevorbehandlung der betreffenden bzw. hiervon betroffenen Einzelkomponenten zunächst mehr oder weniger gezielt ein (einzelteilspezifischer) temporärer Wärmebehandlungszustand herbeigeführt (bzw. hergestellt oder eingestellt) wird und dass dieser temporäre Wärmbehandlungszustand erst beim Wärmebehandeln der gesamten Fahrwerksbaugruppe in den endgültigen (d. h. anforderungsgerechten bzw. einsatzgerechten) Wärmebehandlungszustand überführt wird.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Wärmevorbehandeln (letztlich) dazu dient, an der bzw. den betreffenden Einzelkomponenten im gefügten bzw. verbauten Endzustand duktile Werkstoffeigenschaften einzustellen bzw. herauszubilden, während die anderen Einzelkomponenten hingegen feste Materialeigenschaften aufweisen. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.
-
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Wärmebehandlungsvorgang für die Einzelkomponenten aufzuteilen bzw. zu splitten, was bei einer Vielzahl von Aluminiumlegierungen (insbesondere bei so genannten warmauslagerbaren Al-Legierungen) möglich ist. Je nach Länge bzw. Dauer der gesamten Wärmebehandlung können verschiedene Materialeigenschaften eingestellt werden. Mit einer kurzen Wärmebehandlung (bspw. zwischen 1,5 h Std. und 3,0 Std) können hohe Werkstofffestigkeiten herbeigeführt werden. Mit einer langen Wärmebehandlung (bspw. zwischen 10 Std. und 14 Std.) können duktile Werkstoffeigenschaften herbeigeführt werden.
-
Insbesondere ist vorgesehen, dass eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fahrwerksbaugruppe aus miteinander verschweißten, materialgleichen oder zumindest materialähnlichen Einzelkomponenten besteht, die jedoch unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen, um auf diese Weise eine anforderungsgerechte Ausgestaltung der Fahrwerksbaugruppe zu erzielen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass jede Einzelkomponente im verbauten endgültigen Zustand einen individuellen Wärmebehandlungszustand und somit spezielle Werkstoffeigenschaften aufweist, was durch unterschiedliche bzw. verschiedene Wärmebehandlungen erreicht wird.
-
Die Wärmebehandlungszeit bzw. -dauer für das Wärmevorbehandeln bzw. für die Wärmevorbehandlung der betreffenden Einzelkomponenten vor dem Zusammenfügen richtet sich nach der Wärmebehandlungszeit für die gesamte Fahrwerksbaugruppe. Dies ist derart zu verstehen, dass sich die Wärmevorbehandlungszeit für eine jeweilige Einzelkomponente aus der insgesamt erforderlichen Wärmbehandlungszeit für diese Einzelkomponente abzüglich der Wärmebehandlungszeit für die gesamte Fahrwerksbaugruppe ergibt. Die Wärmebehandlungszeit für die gesamte Fahrwerksbaugruppe richtet sich z. B. nach der Einzelkomponente mit der geringsten Wärmebehandlungszeit und/oder nach der Zeit bzw. Dauer, die gegebenenfalls für die Wärmebehandlung der Schweißnähte erforderlich ist. Im Ergebnis hat durch eine abschließende Wärmebehandlung der Fahrwerksbaugruppe jede in der Fahrwerksbaugruppe verbaute Einzelkomponente eine Wärmebehandlung erfahren, auch wenn einzelne Einzelkomponenten vor dem Fügen keine separate Wärmevorbehandlung durchlaufen haben.
-
Insbesondere Einzelkomponenten die eine lange oder mittlere Wärmebehandlungszeit bzw. Wärmebehandlungsdauer benötigen können zunächst als Einzelteile wärmevorbehandelt werden ohne den endgültigen Wärmebehandlungszustand herzustellen, was bspw. auch bei einem Zulieferbetrieb erfolgen kann. Direkt danach oder gegebenenfalls auch zeitversetzt werden die wärmevorbehandelten Einzelkomponenten mit den anderen Einzelkomponenten gefügt und dann im fertigen Verbund (d. h. zusammen mit den anderen Einzelteilen) bei einer sich anschließenden Wärmebehandlung in den endgültigen Wärmebehandlungszustand überführt. Bei dieser Vorgehensweise erfahren die betroffenen Einzelkomponenten zwei getrennte Wärmebehandlungen (bzw. Wärmebehandlungsstufen), wobei prinzipiell auch mehr als zwei Wärmebehandlungen denkbar sind.
-
Für Einzelkomponenten die eine kurze Wärmebehandlungszeit bzw. Wärmebehandlungsdauer benötigen ist gegebenenfalls die Wärmebehandlung der gefügten Fahrwerksbaugruppe ausreichend, so dass bei diesen Einzelkomponenten eine dem Fügen vorausgehende Wärmevorbehandlung nicht erforderlich ist.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Temperatur bei allen Wärmebehandlungen einheitlich ca. 200°C (genau ca. 205°C) beträgt.
-
Die Wärmebehandlungszeit bzw. Wärmebehandlungsdauer für die gesamte bzw. gefügte Fahrwerksbaugruppe kann zwischen 1,0 Std. und 3,0 Std. und bevorzugt zwischen 1,5 Std. und 2,5 Std. betragen. Insbesondere ist vorgesehen, dass diese Wärmebehandlungszeit ca. 2,0 Std. beträgt.
-
Die Wärmevorbehandlungszeit bzw. Wärmebehandlungsdauer für die betreffenden Einzelkomponenten (vor dem Fügen zu der Fahrwerksbaugruppe) beträgt bevorzugt zwischen 4 Std. und 12 Std. und vorzugsweise zwischen 8 Std. und 10 Std. Insbesondere ist vorgesehen, dass diese Wärmebehandlungszeit ca. 10,0 Std. beträgt.
-
Die betreffenden Einzelkomponenten können unmittelbar (d. h. ohne längere Zwischenlagerung und/oder größere Transportwege) vor dem Fügen wärmebehandelt werden. Gegebenenfalls ist vor dem Fügen ein Auskühlen vorgesehen. Ebenso ist möglich, dass die betreffenden Einzelkomponenten bei einem Zulieferer oder Lohnfertiger wärmebehandelt werden, so dass diese eine längere Zwischenlagerung und/oder größere Transportwege erfahren, bevor diese zu der Fahrwerksbaugruppe zusammengefügt werden. Auch eine Kombination beider Möglichkeiten kann vorgesehen sein.
-
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens eine Einzelkomponente vor dem Fügen bzw. Verschweißen mit den anderen Einzelkomponenten wärmeunbehandelt bleibt. Diese Einzelkomponente wird dann quasi nur bei der Wärmebehandlung der gesamten Fahrwerksbaugruppe wärmebehandelt.
-
Bei den Einzelkomponenten handelt es sich insbesondere um Aluminium-Gussteile oder um Aluminium-Strangpressprofilteile.
-
Eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Baugruppe kann als Schweißbaugruppe und insbesondere als Aluminiumschweißbaugruppe bezeichnet werden.
-
Mit dem nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe auch auf eine Fahrwerksbaugruppe, wobei es sich insbesondere um einen Vorderachsträger handelt, die bzw. der vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Diese Fahrwerksbaugruppe besteht aus mehreren aus Aluminiummaterial gebildeten und miteinander verschweißten Einzelkomponenten, wobei diese Einzelkomponenten im verbauten bzw. gefügten Zustand unterschiedliche Wärmebehandlungszustände und somit zueinander verschiedene Werkstoffeigenschaften aufweisen, wodurch eine anforderungsgerechte Ausgestaltung der Fahrwerksbaugruppe erzielt wird.
-
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.
-
1 zeigt eine PKW-Vorderachse in einer perspektivischen Ansicht.
-
2 zeigt den Achsträger der PKW-Vorderachse aus 1 in einer Explosionsansicht.
-
1 zeigt eine Vorderachse 100 für einen Personenkraftwagen (PKW). Die Fahrtrichtung des Personenkraftwagens ist mit V angegeben. Die Vorderachse 100 weist einen als Baugruppe bzw. Fahrwerksbaugruppe ausgebildeten Vorderachsträger 200 auf, an dem Radaufhängungen 310/320, Federbeine 410/420, ein Lenkgetriebe 500 und dergleichen mehr gehalten sind. Der Vorderachsträger 200 ist aus mehreren miteinander verschweißten Einzelkomponenten gebildet. Im Einzelnen sind dies ein linkes Längsrohr 210, ein rechtes Längsrohr 220, ein vorderes Querrohr 250, das über zwei Rippengusstücke 230 und 240 mit den Längsrohren 210 und 220 verbunden ist, und ein so genanntes mittleres Querrohr 260, das in etwa mittig der Längsrohre 210 und 220 zwischen diesen verschweißt ist. Zwischen dem mittleren Querrohr 260 und den hinteren Abschnitten der Längsrohre 210 und 220 sind zwei strebenartig verlaufende Motoraufnahmen 270 und 280 eingesetzt. Die im Wesentlichen aus dem selben oder einem ähnlichen Aluminiummaterial gebildeten Einzelkomponenten 210 bis 280 sind an den Verbindungsstellen miteinander verschweißt. Ergänzend können auch Formschlussverbindungen vorhanden sein.
-
Es ist vorgesehen, dass die zu dem Vorderachsträger 200 verbauten Einzelkomponenten 210 bis 280 im gezeigten verbauten Zustand unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen, um auf diese Weise eine anforderungsgerechte Ausgestaltung des Vorderachsträgers 200 zu erzielen. Das vordere Querrohr 250 und das mittlere Querrohr 260 sind mit hohen Werkstofffestigkeiten ausgebildet, um bei einem Unfall bzw. Crash ein Einknicken zu vermeiden. Selbiges gilt auch für die beiden Rippengussstücke 230/240 und die beiden Motoraufnahmen 270/280. Die beiden Längsrohre 210 und 220 weisen hingegen duktile Werkstoffeigenschaften auf, um bei einem Crash durch Verformung Energie aufnehmen zu können.
-
Solche unterschiedlichen Materialeigenschaften werden durch unterschiedliche Wärmebehandlungen und damit einhergehende unterschiedliche Wärmebehandlungszustände erreicht. Duktile Werkstoffeigenschaften können mit einer verhältnismäßig langen Wärmebehandlung (bspw. zwischen 10 Std. und 14 Std.) eingestellt werden. Feste Werkstoffeigenschaften können durch eine verhältnismäßig kurze Wärmebehandlung (bspw. zwischen 1,5 h Std. und 3,0 Std) eingestellt werden. Relevant ist die gesamte bzw. kumulierte Wärmebehandlungszeit.
-
Zur Herstellung des in 1 gezeigten Vorderachsträgers 200 ist vorgesehen, dass die mit duktilen Werkstoffeigenschaften auszubildenden Längsträger bzw. Längsrohre 210 und 220 vor dem Fügen mit Wärme vorbehandelt werden bzw. einer Wärmevorbehandlung unterzogen werden, wobei jedoch nicht ein endgültiger Wärmebehandlungszustand, sondern ein temporärer Wärmebehandlungszustand hergestellt wird. Diese Wärmebehandlung kann auch bei einem Zulieferer oder Lohnfertiger (Drittunternehmen) durchgeführt werden. Die Wärmebehandlungszeit für die Wärmevorbehandlung beträgt ca. 10 Std. bei ca. 200°C.
-
Die wärmevorbehandelten Längsrohre 210 und 220 werden anschließend mit den mit hoher Festigkeit auszubildenden Einzelkomponenten – dies sind das vordere Querrohr 250, die beiden Rippengussstücke 230 und 240, das mittlere Querrohr 260 und die beiden Motoraufnahmen 270 und 280 – durch Verschweißen miteinander verfügt, wobei die mit hoher Festigkeit auszubildenden Einzelkomponenten zuvor nicht wärmebehandelt werden und somit beim Fügen wärmeunbehandelt sind.
-
Nach dem Fügen aller Einzelkomponenten wird der gesamte Vorderachsträger 200 wärmebehandelt bzw. einer anschließenden Wärmebehandlung unterzogen. Die Wärmebehandlungszeit beträgt ca. 2 Std., ebenfalls bei ca. 200°C. Hierbei stellt sich an den Längsrohren 210 und 220 der endgültige Wärmebehandlungszustand ein, die hiernach duktile Werkstoffeigenschaften aufweisen, wobei sich die gesamte Wärmebehandlungszeit aus der Addition der beiden einzelnen Wärmebehandlungen bzw. Wärmebehandlungsstufen ergibt (d. h. 10 Std. + 2 Std. = 12 Std.).
-
Ferner stellt sich beim Wärmebehandeln des gesamten Vorderachsträgers 200 auch an den übrigen wärmeunbehandelten Einzelkomponenten 230, 240, 250, 260, 270 und 280 ein endgültiger Wärmebehandlungszustand ein, wobei die Wärmebehandlungszeit (von ca. 2 Std.) so bemessen ist, dass sich die festen Werkstoffeigenschaften ausbilden können.
-
Die Wärmebehandlung des gesamten Vorderachsträgers 200 dient aber auch dazu, dass die Schweißnähte und die den Schweißnähten angrenzenden Werkstoffbereiche, die durch die Wärmeinbringung beim Schweißen ungünstig beeinflusst wurden, positiv verändert werden.
-
2 zeigt eine Explosionsansicht des Vorderachsträgers 200, wobei die Einzelkomponenten vor dem Fügen dargestellt sind. Die Längsrohre bzw. Längsträger 210 und 220 sind bereits einer Wärmebehandlung von ca. 10 Std. bei ca. 200°C (exakt 205°C) unterzogen worden und weisen demnach einen temporären (d. h. nur vorübergehenden und noch nicht endgültigen) Wärmebehandlungszustand auf. Die mit einem Stern (*) gekennzeichneten Einzelkomponenten sind beim Fügen noch wärmeunbehandelt und werden demnach nur beim anschließenden Wärmebehandeln des gefügten Vorderachsträgers 200 im gesamten einer Wärmebehandlung unterzogen, wie vorausgehend erläutert.
-
Je nach Anforderung an den Vorderachsträger können weitere oder andere Einzelkomponenten einer Wärmevorbehandlung unterzogen werden. Die Wärmevorbehandlungszeit der Einzelkomponenten kann auch weniger als 10 Std. betragen. Die Wärmebehandlungszeit des gesamten Achsträgers kann mehr als 2 Std. betragen. Ferner kann sowohl die Wärmevorbehandlung einzelner Komponenten als auch die Wärmebehandlung des gesamten Vorderachsträgers in mehrere Wärmebehandlungen bzw. Wärmebehandlungsstufen aufgeteilt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Vorderachse
- 200
- Vorderachsträger
- 210
- Längsrohr (Längsträger)
- 220
- Längsrohr (Längsträger)
- 230
- Rippengussstück
- 240
- Rippengussstück
- 250
- vorderes Querrohr (vorderer Querträger)
- 260
- mittleres Querrohr (mittlerer Querträger)
- 270
- Motoraufnahme (mit Lagerschale)
- 280
- Motoraufnahme (mit Lagerschale)
- 310
- Radaufnahme
- 320
- Radaufnahme
- 410
- Federbein
- 420
- Federbein
- 500
- Lenkgetriebe
- V
- Fahrtrichtung
-
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
-
- DE 102009004310 A1 [0004]
- DE 102010025537 A1 [0004]
