DE102015216355A1

DE102015216355A1 - Konfiguration einer Karosserie

Info

Publication number: DE102015216355A1
Application number: DE102015216355.5A
Authority: DE
Inventors: Lars Gebel; Haucke-Frederik Hartmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-03-02

Abstract

Konfiguration einer Karosserie, wobei ein Stahlprodukt, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, zur Herstellung eines warmpressgehärteten Bauteils für die Karosserie verwendet wird. Gemäß der Erfindung ist das warmpressgehärtete Bauteil als ein Außenhautteil der Karosserie ausgebildet, wodurch sich eine Komplexität der Karosserie reduzieren lässt.

Description

Die Erfindung betrifft die Konfiguration einer Karosserie und betrifft insbesondere eine Verwendung eines Stahlprodukts, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, zur Herstellung eines warmpressgehärteten Bauteils für eine Karosserie, ein aus dem Stahlprodukt hergestelltes warmpressgehärtetes Bauteil sowie eine Verwendung des warmpressgehärteten Bauteils zur Herstellung einer Karosserie und eine mit dem warmpressgehärteten Bauteil versehene Karosserie.
Aus DE 10 2009 030 489 A1 ist es bekannt, ein Stahlflachprodukt, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, zur Herstellung eines warmpressgehärteten Bauteils für eine Fahrzeugkarosserie zu verwenden. Damit soll ein hochfestes Blechumformteil für die Fahrzeugkarosserie realisierbar sein, welches unempfindlich gegen Korrosion ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konfigurationsmöglichkeit für eine Karosserie bereitzustellen, so dass deren Komplexität reduzierbar ist. Dies wird mit einer Verwendung eines Stahlprodukts gemäß Anspruch 1, einem warmpressgehärteten Bauteil gemäß Anspruch 5, einer Verwendung eines warmpressgehärteten Bauteils gemäß Anspruch 9 bzw. einer Karosserie mit einem warmpressgehärteten Bauteil gemäß Anspruch 10 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einer Ausprägung der Erfindung wird ein Stahlprodukt, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, zur Herstellung eines warmpressgehärteten Bauteils für eine Karosserie verwendet, wobei das warmpressgehärtete Bauteil ein Außenhautteil der Karosserie ist. Die Erfindung stellt in einer weiteren Ausprägung ein warmpressgehärtetes Bauteil für eine Karosserie bereit. Das warmpressgehärtete Bauteil ist aus einem Stahlprodukt, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, hergestellt und als ein Außenhautteil der Karosserie ausgebildet.
Als Außenhautteile werden erfindungsgemäß insbesondere diejenigen Bauteile einer Karosserie betrachtet, welche die äußeren Sichtflächen der Karosserie definieren. Als Karosserie kommt dabei z.B. eine Flugzeugkarosserie oder eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere eine Kraftfahrzeugkarosserie, in Betracht. Als Bauteil kommt insbesondere ein Blechumformteil in Betracht, welches aus einem Stahlflachprodukt wie einem Stahlblech hergestellt ist.
Von den Erfindern wurde problematisiert, dass Außenhautteile bei Karosserien einerseits hohe Anforderungen an die visuelle Qualität ihrer Sichtflächen erfüllen, aber andererseits auch eine ausreichende Festigkeit aufweisen müssen, um der Karosserie die gewünschte Stabilität zu verleihen. Üblicherweise verwendete, warmpresshärtbare Stahlwerkstoffe wie borlegierte Stähle (z.B. 22MnB5) eignen sich wegen ihrer starken Korrosionsneigung (insbesondere in Form von Verzunderung beim Warmpresshärtprozess) und damit im Ergebnis ungenügenden Oberflächenqualität in der Regel nicht für Außenhautteile einer Karosserie.
Daher werden in üblichen Karosserien für Außenhautteile in der Regel kaltumgeformte Bauteile aus Stahlwerkstoffen verwendet, welche die gewünschte Oberflächenqualität erzielen. Als verwendetes Stahlprodukt kommt dabei z.B. kaltgewalztes Stahlblech aus HC180B in Betracht. Allerdings ist es bei der Verwendung solcher Stahlwerkstoffe zur Erzielung der gewünschten Festigkeit oft erforderlich, für die jeweiligen Außenhautteile eine komplizierte Kombination bzw. Zusammenfügung aus z.B. einem die Sichtflächen definierenden Außenteil und einem oder mehreren die Festigkeit erhöhenden innenliegenden Verstärkungsteil(en) vorzusehen. Dies macht die Konfiguration der Bauteile und damit der Karosserie kompliziert.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass bei Verwendung eines Stahlprodukts, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, zur Herstellung eines Außenhautteils für eine Karosserie einerseits durch Warmpresshärten des Stahls die gewünschte Festigkeit und andererseits durch die Korrosionsbeständigkeit des Stahls, welche eine Verzunderung beim Warmpresshärten vermeidet, die gewünschte Oberflächenqualität der Sichtfläche(n) des Außenhautteils erzielbar ist. Im Ergebnis braucht durch die höhere Festigkeit bei solchen Außenhautteilen keine komplizierte Kombination aus Außenteil und einem oder mehreren Verstärkungsteil(en) vorgesehen werden und kann somit die Komplexität der Außenhautteile und damit der Karosserie reduziert werden. Neben der Komplexität der Außenhautteile kann vorteilhaft auch deren Gewicht reduziert werden. Außerdem können im Produktionsprozess der Karosserie die Teilevielfalt reduziert und Fügeschritte für die Außenhautteile eingespart werden, was den Herstellungsaufwand reduziert.
Gemäß der Erfindung kommt für den warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl z.B. allgemein nichtrostender Stahl bzw. chromhaltiger Edelstahl der Stahlgruppen 1.40 bis 1.45 in Betracht. Insbesondere kommen für den warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl z.B. die nichtrostenden Stähle X2CrNi12, X20Cr13, X46Cr13 und X12Cr13 in Betracht. Als besonders für warmpressgehärtete Außenhautteile einer Karosserie geeignet hat sich der chromhaltige Edelstahl X20CrNi12 erwiesen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das warmpressgehärtete Bauteil als eine Frontklappe einer Fahrzeugkarosserie ausgebildet. Üblicherweise wird eine Frontklappe einer Fahrzeugkarosserie in komplizierter Zusammenfügung eines sichtbaren Außenteils, eines verstärkenden Innenteils und eines weiteren Stützteils hergestellt. Von den Erfindern wurde erkannt, dass sich vorteilhaft gerade bei einer Frontklappe einer Fahrzeugkarosserie diese drei zusammenzufügenden Komponenten durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Stahlprodukts aus warmpresshärtbarem und korrosionsbeständigem Stahl konstruktiv zu einer einzigen einstückigen Komponente vereinen lassen. Neben der reduzierten Komplexität der Frontklappe ergibt sich damit vorteilhaft auch eine Gewichtsreduzierung dieser, welche z.B. etwa 50 Prozent betragen kann.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung wird ein warmpressgehärtetes Bauteil gemäß einer, mehreren oder allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in jeder denkbaren Kombination zur Herstellung einer Karosserie verwendet, wobei das warmpressgehärtete Bauteil mit einer Sichtlackierung versehen ist. In noch einer Ausprägung der Erfindung weist eine Karosserie ein warmpressgehärtetes Bauteil gemäß einer, mehreren oder allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in jeder denkbaren Kombination auf, wobei das warmpressgehärtete Bauteil mit einer Sichtlackierung versehen ist. Insbesondere ist jede Sichtfläche des als Außenhautteils ausgebildeten warmpressgehärteten Karosseriebauteils mit der Sichtlackierung versehen. Eine Sichtlackierung eines Bauteils stellt hohe Anforderungen an die Beschaffenheit der zu lackierenden Oberfläche des Bauteils. Mit dem erfindungsgemäßen warmpressgehärteten Bauteil, dessen Stahlmaterial korrosionsbeständig und insbesondere beim Warmpresshärten verzunderungsbeständig ist, können diese Anforderungen erfüllt werden.
Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform beschrieben werden, wobei als Bauteil einer Karosserie exemplarisch eine Frontklappe als Außenhautteil einer Kraftfahrzeugkarosserie betrachtet wird. Die Frontklappe weist dabei eine außenliegende Sichtfläche auf, welche bei der fertigen Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Sichtlackierung versehen ist.
Im Rahmen einer Modellüberarbeitung in der Produktion eines Kraftfahrzeugs wurden Untersuchungen zur Konfiguration von dessen Frontklappe durchgeführt. In bisheriger Konfiguration wurde die Frontklappe in hoher Komplexität aus drei Komponenten, nämlich einem sichtbaren Außenteil, einem verstärkenden Innenteil und einem weiteren Stützteil, hergestellt. Diese drei Komponenten mussten dann durch Fügeprozesse miteinander verbunden werden.
In der bisherigen Konfiguration der Frontklappe wurden die drei Komponenten jeweils aus einem kaltgewalzten Stahlblech als Stahlprodukt in Kaltumformung hergestellt. Als Blechdicke wurde für das Außenteil 0,7 mm, für das Innenteil 0,6 mm und für das Stützteil 0,8 mm verwendet. Als Stahlmaterial wurde bevorzugt HC180B verwendet, welches eine Zugfestigkeit von 300–360 MPa und eine Bruchdehnung von 34 Prozent aufweist.
Um die Komplexität der Frontklappe zu reduzieren und gleichzeitig Gewicht einzusparen, wurde eine neue Konfiguration für die Frontklappe erarbeitet. In der neuen Konfiguration der Frontklappe wird als Stahlprodukt ein Stahlblech, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, zur Herstellung eines warmpressgehärteten Blechumformteils als Frontklappe der Kraftfahrzeugkarosserie verwendet. In der neuen Konfiguration wird die Frontklappe mit einer einzigen Komponente (Anbauteile wie Scharniere usw. ausgenommen) einstückig mit einer Blechdicke von 1 mm geformt. Als Stahlmaterial wurde X20CrNi12 verwendet, welches nach dem Warmpresshärten eine Zugfestigkeit von 500–750 MPa und eine Bruchdehnung von 20 Prozent aufweist.
Mit der neuen Konfiguration der Frontklappe ergibt sich neben deren reduzierter Komplexität eine Gewichtsreduzierung, welche bei mindestens 50 Prozent gegenüber der bisherigen Konfiguration liegt. Außerdem wird im Produktionsprozess der Kraftfahrzeugkarosserie die Teilevielfalt reduziert und werden die zuvor nötigen Fügeschritte für die Frontklappe eingespart, was den Herstellungsaufwand reduziert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009030489 A1 [0002]

Claims

Verwendung eines Stahlprodukts, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, zur Herstellung eines warmpressgehärteten Bauteils für eine Karosserie, wobei das warmpressgehärtete Bauteil ein Außenhautteil der Karosserie ist.
Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei das warmpressgehärtete Bauteil als ein Blechumformteil ausgebildet ist.
Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das warmpressgehärtete Bauteil als eine Frontklappe der Karosserie ausgebildet ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei das Stahlprodukt mit X20CrNi12 als warmpresshärtbarem und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist.
Warmpressgehärtetes Bauteil für eine Karosserie, welches aus einem Stahlprodukt, das mit einem warmpresshärtbaren und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist, hergestellt ist, wobei das warmpressgehärtete Bauteil ein Außenhautteil der Karosserie ist.
Warmpressgehärtetes Bauteil gemäß Anspruch 5, wobei das warmpressgehärtete Bauteil als ein Blechumformteil ausgebildet ist.
Warmpressgehärtetes Bauteil gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das warmpressgehärtete Bauteil als eine Frontklappe der Karosserie ausgebildet ist.
Warmpressgehärtetes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 5–7, wobei das Stahlprodukt mit X20CrNi12 als warmpresshärtbarem und korrosionsbeständigen Stahl gebildet ist.
Verwendung eines warmpressgehärteten Bauteils gemäß einem der Ansprüche 5–8 zur Herstellung einer Karosserie, wobei das warmpressgehärtete Bauteil mit einer Sichtlackierung versehen ist.
Karosserie mit einem warmpressgehärteten Bauteil gemäß einem der Ansprüche 5–8, wobei das warmpressgehärtete Bauteil mit einer Sichtlackierung versehen ist.