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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Modulträger für ein Kraftfahrzeug, welcher mindestens ein den Modulträger zumindest teilweise ausbildendes funktionales Bauteil aufweist sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Modulträgers und ein Kraftfahrzeug mit einem Modulträger.
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Im Kraftfahrzeugbau spielt das Eigengewicht der Fahrzeuge, insbesondere im Rahmen der Entwicklung von Elektro- beziehungsweise Hybridfahrzeugen, eine zunehmend an Bedeutung gewinnende Rolle. Ferner müssen Kraftfahrzeuge heutzutage ein hohes Maß an Stabilität und Sicherheit mit sich bringen, um die hohen an selbige gestellten Auflagen zufriedenstellend erfüllen zu können. Insbesondere die Modulträger eines Kraftfahrzeugs eignen sich zur Gewichtseinsparung, da diese einen großen Anteil am Gesamtgewicht eines Kraftfahrzeugs ausmachen. Ferner sind die Längs- und Querträger eines Kraftfahrzeugs für dessen Stabilität von hoher Relevanz.
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Aus der
DE 10 2007 037 510 A1 ist eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Seitenwand bekannt, welche in Schalenbauweise aus einer inneren Schale und einer äußeren Schale besteht. Zwischen der inneren und der äußeren Schale ist ein einstückiges Integralbauteil angeordnet, das einen Türausschnitt ringartig umgibt.
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Ferner ist aus der
DE 10 2009 047 951 A1 eine Säule, insbesondere eine B-Säule für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einer Innenschale aus Stahl und einer mit dieser verbundenen Außenschale aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere einer Aluminiumbasislegierung, wobei ein Verstärkungsteil aus einer Leichtmetallbasislegierung, insbesondere einer Aluminiumbasislegierung, flächig mit einer Außenseite der Außenschale verbunden ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gegenüber dem Stand der Technik leichteren und stabileren Modulträger für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit einem Modulträger für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren nach Anspruch 8 und ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird ein Modulträger für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, welcher mindestens ein den Modulträger zumindest teilweise ausbildendes funktionales Bauteil umfasst. Erfindungsgemäß besteht das mindestens eine funktionale Bauteil zumindest teilweise aus Tailored Blanks. Mit anderen Worten ausgedrückt besteht das mindestens eine funktionale Bauteil zumindest teilweise aus einer maßgeschneiderten Platine. Der Modulträger, insbesondere der Modulquerträger eines Kraftfahrzeugs, hat die Funktion, die im Kraftfahrzeug verbaute Instrumententafel zu tragen und zu stützen. Er ist im Inneren der Instrumententafel verbaut.
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Der Vorteil eines derartig ausgeführten Modulträgers besteht in der Möglichkeit, hochbelastete Bereiche mindestens eines von dem Modulträger umfassten funktionalen Bauteils mit einem ersten Material und weniger belastete Bereiche mit einem zweiten Material unterschiedlicher Materialstärke innerhalb des das funktionale Bauteil bildenden Tailored Blanks zu berücksichtigen. Dadurch ist der Modulträger insgesamt gegenüber dem Stand der Technik leichter ausführbar und kann zudem kostengünstiger gefertigt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt ermöglicht der erfindungsgemäße ausgeführte Modulträger die zielgerichtete Verstärkung besonders beanspruchter Bereiche.
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Vorzugsweise besteht das mindestens eine funktionale Bauteil vollständig aus Tailored Blanks. Mit einer derartigen Ausführungsform kann der Modulträger ganz besonders leicht ausgeführt werden. Ferner kann durch die Wahl der in den Tailored Blanks zum Einsatz kommenden Materialien beispielsweise für den Crashfall eine günstige Knautschrichtung vorgegeben werden.
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Ferner bevorzugt umfasst das zumindest teilweise aus Tailored Blanks bestehende funktionale Bauteil mindestens zwei Komponenten, welche aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Dadurch kann das mindestens eine funktionale Bauteil in seinen Eigenschaften besser an die sich aus den Anforderungen an Steifigkeit, Festigkeit und Gewicht ergebenden Idealeigenschaften des funktionalen Bauteils angepasst werden.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung dieser Ausführungsform unterscheiden sich die mindestens zwei Komponenten des funktionalen Bauteils in ihrer Dicke und/oder in ihrer Werkstoffgüte voneinander. Damit lassen sich zum Beispiel die dynamischen Eigenschaften des funktionalen Bauteils abermals feiner einstellen. Beispielsweise kann über die Wandstärke das Gewicht über die bloße Materialwahl hinaus optimiert werden.
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In einer ferner bevorzugten Weiterentwicklung dieser Ausführungsform besteht eine der mindestens zwei Komponenten zumindest teilweise aus Aluminium. Aluminium ist ein sehr leichter Werkstoff, der also ein sehr geringes Eigengewicht bei dennoch hoher Festigkeit aufweist.
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Des Weiteren bevorzugt besteht eine der mindestens zwei Komponenten zumindest teilweise aus Stahl. Stahl ist ein sehr harter, starrer Werkstoff, welcher sich sehr gut für einen stabilen Karosseriebau eignet.
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Vorzugsweise ist der Modulträger als Modulquerträger ausgeführt.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Modulträgers bereitgestellt, welches mindestens zwei jeweils mindestens zwei zueinander verschiedene Materialien umfassende Tailored Blanks umfasst, wobei mindestens eines der von einem ersten der mindestens zwei Tailored Blanks umfassten Materialien identisch ist zu mindestens einem der von dem zweiten der Tailored Blanks umfassten Materialien. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Umformen mindestens eines der Tailored Blanks in eine vorbestimmte Form. Einlegen der mindestens zwei Tailored Blanks in eine Stahl-Schweißanalge, wobei jeweils die identischen Materialien der mindestens zwei Tailored Blanks aneinander angrenzen. Verschweißen der mindestens zwei Tailored Blanks miteinander in dem Bereich, in welchem die beiden Tailored Blanks mit ihren identischen Materialien aneinander angrenzen. Ein derartiges Verfahren ermöglicht es, einen leichten, aus Tailored Blanks gefertigten Modulträger beziehungsweise einen Hybridträger mit geringen Fertigungskosten zu fertigen.
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Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Modulträger bereitgestellt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Modulträgers in einer Explosionsdarstellung, und
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2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Modulträgers 1 für ein Kraftfahrzeug in einer Explosionsdarstellung gezeigt. In diesem ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Modulträger 1, bei welchem es sich in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft um einen Modulquerträger handelt, eine Vielzahl an den Modulträger 1 ausbildenden funktionalen Bauteilen 2, von denen einige vollständig aus Tailored Blanks bestehen. Mit anderen Worten ausgedrückt bestehen einige der in dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines Modulträgers 1 gezeigten funktionalen Bauteile 2 vollständig aus maßgeschneiderten Platinen, welche in diesem ersten Ausführungsbeispiel jeweils rein beispielhaft zwei verschiedene Komponenten umfassen, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Es können allerdings auch erfindungsgemäße Modulträger 1 ausgeführt werden, in welchen die aus Tailored Blanks beziehungsweise maßgeschneiderten Platinen bestehenden funktionalen Bauteile 1 jeweils auch aus mehr oder weniger als zwei Komponenten beziehungsweise zwei Materialien bestehen. In diesem Ausführungsbeispiel dient der Modulquerträger rein beispielhaft dem Tragen der Instrumententafel.
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In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den die beiden Komponenten der Tailored Blanks beziehungsweise maßgeschneiderten Platinen der funktionalen Bauteile 2 bildenden Materialien, rein beispielhaft um Aluminium und Stahl. Es können allerdings auch aus Tailored Blanks bestehende funktionale Bauteile 2 in erfindungsgemäßen Modulträgern 1 ausgeführt werden, welche aus anderen Materialien als den oben genannten bestehen oder welche andere Materialien als die oben genannten umfassen. Des Weiteren unterscheiden sich die beiden Komponenten des Tailored Blanks eines funktionalen Bauteils 2 in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft in ihrer Dicke und in ihrer Werkstoffgüte voneinander.
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Von den in 1 dargestellten funktionalen Bauteilen 2 des Modulträgers 1 bestehen in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft fünf aus Tailored Blanks. Diese fünf funktionalen Bauteile 2 können jeweils an einem in 1 jeweils dick eingezeichneten, das jeweilige funktionale Bauteil 2 jeweils durchkreuzenden Strich erkannt werden, welcher jeweils einen Übergangsbereich markiert, an welchem die beiden Komponenten beziehungsweise Materialien der Tailored Blanks der jeweiligen funktionalen Bauteile 2 miteinander verbunden sind. Beispielsweise handelt es sich bei dem mittig in 1 dargestellten Element um ein als Strebe ausgeführtes erstes Cockpitquerträgerelement 3, welches über eine an einem weiteren Querträgerelement 4 angeordnete Verbindungsbuchse 5 mit einem zweiten Cockpitquerträgerelement 6 verbindbar ist. Die Kombination aus dem ersten und zweiten Cockpitquerträgerelement 3, 6 wird im zusammengebauten Zustand zwischen den A-Säulen eines Kraftfahrzeugs verbaut. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Cockpitquerträgerelement 3 rein beispielhaft zum Teil sowohl der Fahrerseite als auch zum Teil der Beifahrerseite zugeordnet. Um die unterschiedlichen Leistungsanforderungen gemäß der zugeordneten Seiten erfüllen zu können, besteht der der Fahrerseite zugeordnete Teil des das erste Cockpitquerträgerelement 3 bildenden Tailored Blanks aus Stahl, während der der Beifahrerseite zugeordnete Teil des Tailored Blanks aus dem Leichtbaumaterial Aluminium besteht. Auch die an dem, eine Längsstrebe bildenden weiteren Querträgerelement 4 angeordnete Verbindungsbuchse 5, welche samt dem weiteren Querträgerelement 4 ebenfalls als Tailored Blank ausgeführt ist, ist auf Grund ihrer hohen mechanischen Belastung im Betrieb des Kraftfahrzeugs aus Stahl gefertigt. Der weniger beanspruchte Teil des weiteren Querträgerelementes 4 besteht wieder rein beispielhaft aus Aluminium. Die Befestigung der Kombination aus dem ersten und zweiten Cockpitquerträgerelement 3, 6 an den A-Säulen des Kraftfahrzeugs erfolgt über die beiden jeweils außen in 1 dargestellten Befestigungswinkel 7, welche ebenfalls jeweils aus Tailored Blanks bestehende funktionale Bauteile 2 darstellen. In dem Bereich, in welchem die Befestigungswinkel 7 mit der A-Säule des Kraftfahrzeugs verbunden werden, bestehen die Befestigungswinkel 7 jeweils aus Stahl, während die verbleibenden Bereiche der Befestigungswinkel 7 jeweils aus Aluminium bestehen. Die in 1 dunkel dargestellten Bereiche der aus Tailored Blanks bestehenden funktionalen Bauteile 2 bestehen in diesem ersten Ausführungsbeispiel also jeweils rein beispielhaft aus Stahl, während die hell dargestellten Bereiche der aus Tailored Blanks bestehenden funktionalen Bauteile 2 rein beispielhaft jeweils aus Aluminium bestehen.
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In 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dieses umfasst in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft zwei jeweils genau zwei zueinander verschiedene Materialien umfassende Tailored Blanks, wobei es sich bei den Materialien in diesem Ausführungsbeispiel jeweils rein beispielhaft um Aluminium und Stahl handelt. Die beiden Tailored Blanks lassen sich zu einem funktionalen Bauteil 2 verbinden, welches Teil eines Modulträgers 1 ist. Mit anderen Worten ausgedrückt besteht ein erstes der beiden Tailored Blanks in diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens rein beispielhaft aus den Materialien Aluminum und Stahl. Ferner besteht auch das verbleibende zweite der beiden Tailored Blanks rein beispielhaft aus den Materialien Aluminum und Stahl.
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Im ersten Verfahrensschritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beide Tailored Blanks jeweils für sich in eine vorbestimmte Form umgeformt. Diese vorbestimmte Form der beiden einzelnen Tailored Blanks ergibt sich dabei in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft aus der Form, welche das zu erzeugende funktionale Bauteil 2 beziehungsweise der zu erzeugende Modulträger 1 nach Beendigung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen soll.
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Im zweiten Verfahrensschritt S2 werden die beiden umgeformten Tailored Blanks in eine Stahl-Schweißanalge eingelegt, wobei jeweils die identischen Materialien der beiden Tailored Blanks aneinander angrenzen. Mit anderen Worten ausgedrückt werden die beiden Tailored Blank so in die Stahl-Schweißanalge eingelegt, dass Aluminium und Aluminium beziehungsweise Stahl und Stahl aneinander angrenzen.
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Im dritten Verfahrensschritt S3 werden die beiden Tailored Blanks in dem Bereich, in welchem die beiden Tailored Blanks mit ihren identischen Materialien innerhalb der Stahl-Schweißanalge aneinander angrenzen, miteinander verschweißt. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die beiden Tailored Blanks nach Beendigung des dritten Verfahrensschrittes S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils in dem Bereich beziehungsweise den Bereichen, in welchen sie identische Materialien aufweisen und aneinander angrenzen, miteinander verschweißt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Modulträger
- 2
- funktionales Bauteil
- 3
- erstes Cockpitquerträgerelement
- 4
- weiteres Querträgerelement
- 5
- Verbindungsbuchse
- 6
- zweites Cockpitquerträgerelement
- 7
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007037510 A1 [0003]
- DE 102009047951 A1 [0004]
