DE102016223262A1

DE102016223262A1 - Kraftfahrzeugstrukturbauteil mit Adapterbauteil

Info

Publication number: DE102016223262A1
Application number: DE102016223262.2A
Authority: DE
Inventors: Timm Gonschorek; Carsten Lifka
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) angegeben. Das Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) weist ein Stahlbauteil (7), ein Leichtmetallbauteil (8) und ein Adapterbauteil (5), welches das Stahlbauteil (7) mit dem Leichtmetallbauteil (8) verbindet, auf. Das Adapterbauteil (5) weist einen aus einem umgeformten mehrschichtigen Blech (1) gebildeten Grundkörper (16) auf, wobei das mehrschichtige Blech (1) eine Stahllastübertragungsschicht (2), eine Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) und eine zwischen der Stahllastübertragungsschicht (2) und der Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) angeordnete Zwischenbindungsschicht (3) aufweist. Das Stahlbauteil (7) ist mit der Stahllastübertragungsschicht (2) und das Leichtmetallbauteil (8) ist mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) des Adapterbauteils (5) verbunden. Die Zwischenbindungsschicht (3) und die Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) weisen ein Leichtmetall auf, wobei die Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) eine größere mechanische Stabilität als die Zwischenbindungsschicht (3) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil mit einem Adapterbauteil. Bei dem Kraftfahrzeugstrukturbauteil kann es sich insbesondere um eine Fahrwerkskomponente handeln.
Im gegenwärtigen Stand der Technik werden Achsträger von Fahrzeugen meist entweder in Aluminium- oder Stahlbauweise ausgeführt. Reine Aluminium- bzw. Stahlkonzepte stoßen bei der Erfüllung der immer weiter verschärften Anforderungen, wie z.B. funktionale Anforderung (Zielsteifigkeiten, Crashbelastungen) und Gewichtsanforderungen konzept- und werkstoffbedingt zunehmend an ihre Grenzen. Zusätzlich verschärfen die Bauraumeinschränkungen diesen Konflikt.
Weiterhin sind z.B. Achsträger aus Aluminium bekannt, die mittels am Achsträger verschraubten oder vernieteten Stahl-Verstärkungsstäben verstärkt werden. Hierbei stellen die Achsträger an sich jedoch keine hybride Struktur dar.
Darüber hinaus sind im Stand der Technik Kraftfahrzeug-Achskomponenten beschrieben, die einen Leichtmetallkörper (z.B. Aluminium) sowie einem Rohrkörper (z.B. Stahl) aufweisen, welche über klebetechnische Verbindungen miteinander verbunden sind.
Die Druckschriften DE 199 59 814 B4 und DE 10 2009 029 883 A1 beschreiben beispielsweise jeweils Achsträger für Kraftfahrzeuge.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil mit einem Adapterbauteil anzugeben, welches auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar ist, verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist und/oder durch welches eine verbesserte Verbindung von Strukturkomponenten unterschiedlicher Werkstoffe ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
Das Kraftfahrzeugstrukturbauteil weist gemäß zumindest einer Ausführungsform ein Stahlbauteil, ein Leichtmetallbauteil und ein Adapterbauteil, welches das Stahlbauteil mit dem Leichtmetallbauteil verbindet, auf. Vorzugsweise weist das Adapterbauteil einen aus einem umgeformten mehrschichtigen Blech gebildeten Grundkörper auf, wobei das mehrschichtige Blech eine Stahllastübertragungsschicht, eine Leichtmetalllastübertragungsschicht und eine zwischen der Stahllastübertragungsschicht und der Leichtmetalllastübertragungsschicht angeordnete Zwischenbindungsschicht aufweist. Das Stahlbauteil ist mit der Stahllastübertragungsschicht des Adapterbauteils verbunden und das Leichtmetallbauteil ist mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht des Adapterbauteils verbunden. Die Zwischenbindungsschicht und die Leichtmetalllastübertragungsschicht weisen vorzugsweise ein Leichtmetall auf, wobei die Leichtmetalllastübertragungsschicht vorzugsweise eine größere mechanische Stabilität als die Zwischenbindungsschicht aufweist.
Das Kraftfahrzeugstrukturbauteil kann z.B. als Fahrwerkskomponente ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeugstrukturbauteil als Achsträger, z.B. als Hinterachsträger oder Vorderachsträger, ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Stahlbauteil mit der Stahllastübertragungsschicht des Adapterbauteils verschweißt und das Leichtmetallbauteil ist mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht des Adapterbauteils verschweißt.
Im Folgenden wird zunächst auf das mehrschichtige Blech, aus welchem der Grundkörper des Adapterbauteils des Kraftfahrzeugstrukturbauteils gebildet ist, eingegangen.
Unter einem mehrschichtigen Blech wird im Rahmen der Erfindung ein band- oder plattenförmiges mehrschichtiges Objekt mit einer Blechdicke und einer Blechbreite verstanden. Bei einer plattenförmigen Ausbildung des mehrschichtigen Blechs ist eine Blechlänge definiert bzw. bestimmbar, bei einer bandförmigen Ausbildung des mehrschichtigen Blechs wird eine Blechlänge als endlos bezeichnet. Das mehrschichtige Blech weist mindestens eine Stahllastübertragungsschicht, mindestens eine Zwischenbindungsschicht sowie mindestens eine Leichtmetalllastübertragungsschicht auf. Besonders bevorzugt weist das mehrschichtige Blech genau eine Stahllastübertragungsschicht und genau eine Leichtmetalllastübertragungsschicht auf, wobei das mehrschichtige Blech eine oder mehrere Zwischenbindungsschichten aufweisen kann, von denen eine erste Zwischenbindungsschicht, die eine besonders gute Bindung mit der Stahllastübertragungsschicht ausbildet, an der Stahllastübertragungsschicht und eine zweite Zwischenbindungsschicht, die eine besonders gute Bindung mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht ausbildet, an der Leichtmetalllastübertragungsschicht angeordnet ist. Insbesondere Bevorzugt weist das mehrschichtige Blech genau eine Zwischenbindungsschicht auf, die sowohl zur Ausbildung einer guten Bindung mit der Stahllastübertragungsschicht als auch der Leichtmetalllastübertragungsschicht ausgebildet ist.
Die Stahllastübertragungsschicht weist vorzugsweise eine Legierungszusammensetzung, insbesondere eine Duktilität, auf, die eine Herstellung des mehrschichtigen Blechs durch Walzplattieren begünstigt. Darüber hinaus weist die Stahllastübertragungsschicht vorzugsweise eine derartige Festigkeit auf, dass eine sichere Verbindung von zwei Bauteilen eines Kraftfahrzeugstrukturbauteil über das aus dem mehrschichtigen Blech hergestellten Adapterbauteil gewährleistbar ist, welche mechanischen Belastungen beim Betrieb des Fahrzeugs standhält.
Die Leichtmetalllastübertragungsschicht weist vorzugswese ein Leichtmetall auf. Das Leichtmetall liegt in der Leichtmetalllastübertragungsschicht vorzugsweise in einer derartigen Konzentration vor, dass ein Verschweißen der Leichtmetalllastübertragungsschicht mit einem Leichtmetallbauteil desselben Leichtmetalls gewährleistet ist. Die Leichtmetalllastübertragungsschicht weist vorzugsweise eine Legierungszusammensetzung, insbesondere eine Duktilität, auf, die eine Herstellung des mehrschichtigen Blechs durch Walzplattieren begünstigt. Darüber hinaus weist die Leichtmetalllastübertragungsschicht vorzugsweise eine derartige Festigkeit auf, dass eine sichere Verbindung des Stahlbauteils und des Leichtmetallbauteils mittels des Adapterbauteils gewährleistbar ist, welche mechanischen Belastungen beim Betrieb des Fahrzeugs standhält. Die Stahllastübertragungsschicht und Leichtmetalllastübertragungsschicht sind vorzugsweise derart ausgebildet, durch Walzplattieren nur eine unzureichende Bindung miteinander auszubilden, wenn keine Zwischenbindungsschicht vorhanden wäre.
Die Zwischenbindungsschicht ist daher ausgebildet, eine sichere Verbindung zwischen der Stahllastübertragungsschicht und der Leichtmetalllastübertragungsschicht bereitzustellen, die vorzugsweise durch Walzplattieren erzielbar ist. Hierfür weist die Zwischenbindungsschicht ebenfalls ein Leichtmetall, vorzugsweise dasselbe Leichtmetall wie die Leichtmetalllastübertragungsschicht, auf, um eine Bindung mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht zu verbessern. Die Zwischenbindungsschicht weist vorzugsweise eine Legierungszusammensetzung, insbesondere eine Duktilität, auf, die eine Herstellung des mehrschichtigen Blechs durch Walzplattieren begünstigt. Darüber hinaus weist die Zwischenbindungsschicht vorzugsweise eine derartige Festigkeit auf, dass eine sichere Verbindung des Stahlbauteils und des Leichtmetallbauteils durch das Adapterbauteil gewährleistbar ist, welche mechanischen Belastungen beim Betrieb des Fahrzeugs standhält.
Vorzugsweise weist die Leichtmetalllastübertragungsschicht eine höhere mechanische Stabilität, wie z.B. Streckgrenze und/oder Zugfestigkeit und/oder Härte, als die Zwischenbindungsschicht auf.
Das mehrschichtige Blech hat gegenüber bekannten mehrschichtigen Blechen den Vorteil, dass dieses zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem Stahlbauteil und einem Leichtmetallbauteil, die zum Widerstehen hoher dynamischer Lasten ausgebildet ist, besonders geeignet ist. Daher ist das mehrschichtige Blech besonders zur Verwendung in Fahrzeugstrukturen von Kraftfahrzeugen in Leichtbauweise geeignet, um eine sichere sowie hoch beanspruchbare Verbindung von Leichtmetallbauteilen und Stahlbauteilen mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig zu gewährleisten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei dem mehrschichtigen Blech vorgesehen sein, dass die Leichtmetalllastübertragungsschicht eine Aluminiumlegierung (Al-Legierung) aufweist, insbesondere eine höherfeste Al-Legierung, welche z.B. zumindest die Festigkeit von EN AW 5754 aufweist. Eine Al-Legierung hat den Vorteil, dass Aluminiumbauteile für eine Fahrzeugstruktur mit Stahlbauteilen der Fahrzeugstruktur über ein aus dem mehrschichtigen Blech hergestelltes Adapterbauteil zuverlässig miteinander verbindbar sind. Aluminiumbauteile sind aufgrund der geringen Dichte von Aluminium insbesondere zur Einsparung von Gewicht bei Fahrzeugen gut geeignet. Eine höherfeste Al-Legierung hat den Vorteil, dass eine Beanspruchbarkeit des mehrschichtigen Blechs, insbesondere eines aus dem mehrschichtigen Blech hergestellten Adapterbauteils verbessert ist. Dies ist insbesondere bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeugstrukturbauteil eines Fahrzeugs von Vorteil, da hierdurch eine Belastbarkeit des Kraftfahrzeugstrukturbauteils verbesserbar sowie ein Verschleiß des Kraftfahrzeugstrukturbauteils, insbesondere eine Erhöhung der Betriebsfestigkeit oder der Ermüdungsfestigkeit des Kraftfahrzeugstrukturbauteils, reduzierbar ist.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Leichtmetalllastübertragungsschicht eine AlMg₃-Legierung aufweist oder aus einer AlMg₃-Legierung besteht. AlMg₃ wird auch als EN AW 5754 bezeichnet. Eine AlMg₃-Legierung ist besonders mechanisch beanspruchbar und somit zur Herstellung eines hochbelastbaren Kraftfahrzeugstrukturbauteils besonders geeignet.
Es ist bevorzugt, dass die Zwischenbindungsschicht modifiziertes Al 99 aufweist oder aus modifiziertem Al 99 besteht. Al 99 wird auch als EN AW 1200 bezeichnet. Das Al 99 ist vorzugsweise derart modifiziert, dass eine Verbindung mit der Stahllastübertragungsschicht und/oder der Leichtmetalllastübertragungsschicht, insbesondere eine durch Walzplattieren erzielte Verbindung, verbessert ist. Das modifizierte AI 99 weist vorzugsweise eine feinere Gefügeausbildung als herkömmliches Al 99 auf. Ein mehrschichtiges Blech mit einer derartigen Zwischenbindungsschicht ist für hochbelastete Strukturbauteile aufgrund vorteilhafter mechanischer Eigenschaften besonders geeignet.
Vorzugsweise weist die Stahllastübertragungsschicht einen Sondergütestahl auf oder besteht aus einem Sondergütestahl. Ein Sondergütestahl ist im Rahmen der Erfindung ein Stahl, der eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist, um bei einem Strukturbauteil einer Fahrzeugstruktur auftretenden hohen dynamischen Belastungen zu widerstehen. Ferner weist der Sondergütestahl eine höhere Festigkeit bei vorzugsweise verbesserter plastischer Verformbarkeit als ein herkömmlicher Stahl auf. Vorzugsweise weist der Sondergütestahl eine verbesserte Verbindbarkeit mit der Zwischenbindungsschicht auf. Hierdurch ist der Sondergütestahl zum Herstellen des mehrschichtigen Blechs durch Walzplattieren besonders geeignet.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Leichtmetalllastübertragungsschicht einen Siliziumgehalt von weniger als 20 Gew.-%, insbesondere von weniger als 5 Gew.-% aufweist. Ein bevorzugter minimaler Siliziumgehalt der Leichtmetalllastübertragungsschicht beträgt 0,3 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt der Siliziumgehalt der Leichtmetalllastübertragungsschicht etwa 0,4 Gew.-%. Derartige Leichtmetalllastübertragungsschichten mit einem relativ geringen Siliziumgehalt haben den Vorteil einer besonders hohen Festigkeit und/oder Ermüdungsfestigkeit, insbesondere einer geringeren mechanische Versprödung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eines hier beschriebenen mehrschichtigen Blechs weist die Stahllastübertragungsschicht eine Stahlschichtdicke zwischen 0,8 und 2,3 mm und/oder die Zwischenbindungsschicht mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht zusammen eine Schichtdickensumme zwischen 2 und 7mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5mm, insbesondere zwischen 2 und 2,9 mm, auf. Dabei ist es bevorzugt, dass die Stahllastübertragungsschicht eine Stahlschichtdicke zwischen 0,8 und 2,3 mm und die Zwischenbindungsschicht mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht zusammen eine Schichtdickensumme zwischen 2 und 2,9 mm aufweisen. Die Schichtdickensumme ist eine Summe einer Zwischenschichtdicke der Zwischenbindungsschicht und einer Lastschichtdicke der Leichtmetalllastübertragungsschicht. Derartige Stahlschichtdicken bzw. Schichtdickensummen haben den Vorteil, dass diese mittels eines Walzplattierverfahrens mit einfachen Mitteln sowie zuverlässig herstellbar sind, so dass eine ausreichende Anbindung der Stahllastübertragungsschicht mit der Zwischenbindungsschicht sowie der Zwischenbindungsschicht mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht gewährleistet ist.
Weiter bevorzugt ist eine Lastschichtdicke der Leichtmetalllastübertragungsschicht mindestens doppelt so groß wie eine Zwischenschichtdicke der Zwischenbindungsschicht. Durch eine relativ dünne Zwischenbindungsschicht sowie eine relativ dicke Leichtmetalllastübertragungsschicht kann eine Festigkeit des mehrschichtigen Blechs verbessert werden. Dabei ist es bevorzugt, dass die Zwischenschichtdicke mindestens eine minimale Schichtdicke von 0,2 mm aufweist. Somit ist eine dynamische Belastbarkeit des Kraftfahrzeugstrukturbauteils verbesserbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Grundkörper des Adapterbauteils des Kraftfahrzeugstrukturbauteils im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders auf. Beispielsweise kann das mehrschichtige Blech zur Herstellung des Grundkörpers derart umgeformt werden, dass das mehrschichtige Blech nach dem Umformvorgang einen Körper mit einer im Wesentlichen rohrartigen Form bzw. einer hohlzylindrischen Form bildet. Das mehrschichtige Blech kann beispielsweise derart umgeformt sein, dass die Stahllastübertragungsschicht im Inneren des hohlzylindrischen Grundkörpers angeordnet ist und die Leichtmetalllastübertragungsschicht die äußere Oberfläche des hohlzylindrischen Grundkörpers bildet. Alternativ kann das mehrschichtige Blech z.B. derart umgeformt sein, dass die Leichtmetalllastübertragungsschicht im Inneren des hohlzylindrischen Grundkörpers angeordnet ist und die Stahllastübertragungsschicht die äußere Oberfläche des hohlzylindrischen Grundkörpers bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Stahllastübertragungsschicht in einem an einen ersten Öffnungsbereich des hohlzylindrischen Grundkörpers angrenzenden Teilabschnitt nicht von der Zwischenbindungsschicht und/oder nicht von der Leichtmetalllastübertragungsschicht bedeckt. Beispielsweise kann dieser Teilabschnitt des Grundkörpers, welcher an den ersten Öffnungsbereich angrenzt, lediglich durch die Stahllastübertragungsschicht gebildet sein. Die Zwischenbindungsschicht und/oder die Leichtmetalllastübertragungsschicht können in diesem Bereich, z.B. durch eine spannende Bearbeitung oder durch Erodieren, entfernt worden sein, sodass ein aluminiumfreier Endabschnitt zum Verschweißen mit einem Stahlbauteil zur Verfügung steht. Da beim Schweißen von Stahl mit sehr hohen Temperaturen geschweißt wird, würde nämlich eine in diesem Bereich angeordnete Aluminiumschicht schmelzen und in das Stahlschmelzbad fließen, wodurch spröde intermetallische Phasen ausgebildet würden, welche die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Adapterbauteil und dem Stahlbauteil absenken würden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Zwischenbindungsschicht und/oder die Leichtmetalllastübertragungsschicht in einem an einen zweiten Öffnungsbereich des hohlzylindrischen Grundkörpers angrenzenden Teilabschnitt nicht von der Stahllastübertragungsschicht bedeckt. Der zweite Öffnungsbereich kann beispielsweise an einem dem ersten Öffnungsbereich gegenüberliegenden Ende des hohlzylindrischen Grundkörpers ausgebildet sein. Dieser Bereich kann insbesondere zum Verschweißen des Adapterbauteils mit einem Leichtmetallbauteil bzw. Aluminiumbauteil ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Aufreißen der Schweißnaht bei dynamisch hochbelasteten Strukturen verhindert werden. Die Stahllastübertragungsschicht kann in dem an den zweiten Öffnungsbereich angrenzenden Teilabschnitt, beispielsweise durch eine spannende Bearbeitung, entfernt worden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Stahllastübertragungsschicht eine Schichtdicke auf, wobei ausgehend vom ersten Öffnungsbereich in Richtung des zweiten Öffnungsbereichs abnimmt. Beispielsweise kann die Stahllastübertragungsschicht in einem ersten Abschnitt, der sich z.B. vom ersten Öffnungsbereich in Richtung des zweiten Öffnungsbereichs erstreckt, eine konstante Schichtdicke aufweisen und in einem an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten Abschnitt eine in Richtung des zweiten Öffnungsbereichs kontinuierlich abnehmende Schichtdicke aufweisen. Dadurch kann vorteilhafterweise ein Steifigkeitssprung durch die Gestaltung des Übergangs von Stahl zu Aluminium vermindert werden.
Das hier beschriebene Kraftfahrzeugstrukturbauteil kann vorteilhafterweise eine Vielzahl von Anforderungen an eine dynamisch hochbelastete Struktur, beispielsweise hinsichtlich Zielsteifigkeiten, fahrdynamischen Belastungen, Crashbelastungen und einem geringen Gewicht, in Verbindung mit einem engen Bauraum erfüllen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Adapterbauteils und des hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Adapterbauteils ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:

1 und 2 schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
3 und 4 schematische Darstellungen von Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen Adapterbauteils eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dimensioniert dargestellt sein.
In den 1 und 2 sind schematische Darstellungen eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 100 ist in diesem Ausführungsbeispiel als hybride Achsträgerstruktur, z.B. für die Vorder- und/oder Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet und weist ein Stahlbauteil 7, ein Leichtmetallbauteil 8 und zumindest ein Adapterbauteil 5, welches das Stahlbauteil 7 mit dem Leichtmetallbauteil 8 verbindet, auf. Das Adapterbauteil 5 kann insbesondere mit dem Stahlbauteil 7 und dem Leichtmetallbauteil 8 verschweißt sein.
Das Adapterbauteil 5 weist einen aus einem umgeformten mehrschichtigen Blech gebildeten Grundkörper 16 auf, welcher eine Stahllastübertragungsschicht 2, eine Zwischenbindungsschicht 3 und eine Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 aufweist. Der Grundkörper 16 weist eine hohlzylindrische Form auf. Die Zwischenbindungsschicht 3 und die Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 weisen vorzugsweise ein Leichtmetall auf, und die Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 weist vorzugsweise eine größere mechanische Stabilität als die Zwischenbindungsschicht 3 auf.
Die Stahllastübertragungsschicht 2 ist in einem an einen ersten Öffnungsbereich des hohlzylindrischen Grundkörpers 16 angrenzenden Teilabschnitt weder von der Zwischenbindungsschicht 3 noch von der Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 bedeckt. Dadurch kann ein aluminiumfreier Endbereich zum Verschweißen des Adapterbauteils 5 mit dem Stahlbauteil 7 bereitgestellt werden. Das Stahlbauteil 7 ist mit der Stahllastübertragungsschicht 2 des Adapterbauteils 5 über eine Stahlschweißnaht 10 verschweißt und somit an dem Adapterbauteil 5 fixiert.
Die Zwischenbindungsschicht 3 ist in einem an einen zweiten Öffnungsbereich des hohlzylindrischen Grundkörpers 16 angrenzenden Teilabschnitt nicht von der Stahllastübertragungsschicht 2 bedeckt. Dadurch kann ein stahlfreier Endbereich zum Verschweißen des Adapterbauteils 5 mit dem Leichtmetallbauteil 8 zur Verfügung gestellt werden. Weiterhin nimmt die Schichtdicke der Stahllastübertragungsschicht 2 in Richtung des zweiten Öffnungsbereichs ab. Das Leichtmetallbauteil 8, das z.B. als Aluminiumbauteil ausgebildet ist, ist mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht 8 des Adapterbauteils 5 über eine Leichtmetallschweißnaht 11, die vorzugsweise als Aluminiumschweißnaht ausgebildet ist, verschweißt und somit ebenfalls an dem Adapterbauteil 5 fixiert.
In 3 ist ein Herstellungsprozess eines mehrschichtigen Blechs 1 zur Herstellung eines Adapterbauteils 5 des Kraftfahrzeugstrukturbauteils 100 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Das mehrschichtige Blech 1 weist eine Stahllastübertragungsschicht 2, eine Zwischenbindungsschicht 3 und eine Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 auf, wobei die Zwischenbindungsschicht 3 zwischen der Stahllastübertragungsschicht 2 und der Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 angeordnet ist. Bei der Herstellung des mehrschichtigen Blechs 1 werden die Stahllastübertragungsschicht 2, Zwischenbindungsschicht 3 und Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 zwischen zwei Walzen 9 hindurchgeführt und miteinander in einem Walzplattierverfahren unter hohem Druck oder hohem Druck und Temperaturzufuhr verpresst. Zusätzlich kann eine anschließende Wärmebehandlung nach dem Verpressen vorgesehen sein. Somit wird eine feste Bindung der Stahllastübertragungsschicht 2, Zwischenbindungsschicht 3 und Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 erzielt. Die Stahllastübertragungsschicht 2 weist eine Stahlschichtdicke 12, die Zwischenbindungsschicht 3 eine Zwischenschichtdicke 13 und die Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 eine Lastschichtdicke 14 auf. Die Summe aus Zwischenschichtdicke 13 und Lastschichtdicke 14 wird als Schichtdickensumme 15 bezeichnet.
4 zeigt in einer schematischen Darstellung, wie ein mehrschichtiges Blech 1, welches beispielsweise im Zusammenhang mit der 3 beschrieben hergestellt werden kann, durch einen Umformprozess 17 zu einem hohlzylindrischen Grundkörper umgeformt wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß der 3 wird das mehrschichtige Blech 1 derart umgeformt, dass die Stahllastübertragungsschicht 2 im Inneren des Grundkörpers und die Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 außen angeordnet ist. Alternativ kann das mehrschichtige Blech zur Herstellung eines Adapterbauteils 5 auch derart umgeformt werden, dass die Stahllastübertragungsschicht außen und die Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 innen angeordnet ist. Zur Herstellung des Kraftfahrzeugstrukturbauteils 100 wird das Stahlbauteil 7 mit der Stahllastübertragungsschicht 2 und das Leichtmetallbauteil 8 mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht 4 des Adapterbauteils 5 verbunden, wobei das Verbinden vorzugsweise durch ein thermisches Fügeverfahren bzw. ein Schweißverfahren erfolgt.
Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Mehrschichtiges Blech
2: Stahllastübertragungsschicht
3: Zwischenbindungsschicht
4: Leichtmetalllastübertragungsschicht
5: Adapterbauteil
7: Stahlbauteil
8: Leichtmetallbauteil
9: Walze
10: Stahlschweißnaht
11: Leichtmetallschweißnaht
12: Stahlschichtdicke
13: Zwischenschichtdicke
14: Lastschichtdicke
15: Schichtdickensumme
16: Grundkörper
17: Umformung
100: Kraftfahrzeugstrukturbauteil

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 19959814 B4 [0005]
DE 102009029883 A1 [0005]

Claims

Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) aufweisend ein Stahlbauteil (7), ein Leichtmetallbauteil (8) und ein Adapterbauteil (5), welches das Stahlbauteil (7) mit dem Leichtmetallbauteil (8) verbindet, wobei - das Adapterbauteil (5) einen aus einem umgeformten mehrschichtigen Blech (1) gebildeten Grundkörper (16) aufweist, wobei das mehrschichtige Blech (1) eine Stahllastübertragungsschicht (2), eine Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) und eine zwischen der Stahllastübertragungsschicht (2) und der Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) angeordnete Zwischenbindungsschicht (3) aufweist, - das Stahlbauteil (7) mit der Stahllastübertragungsschicht (2) und das Leichtmetallbauteil (8) mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) des Adapterbauteils (5) verbunden sind, und - die Zwischenbindungsschicht (3) und die Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) ein Leichtmetall aufweisen, wobei die Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) eine größere mechanische Stabilität als die Zwischenbindungsschicht (3) aufweist.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach Anspruch 1, wobei das Stahlbauteil (7) mit der Stahllastübertragungsschicht (2) und das Leichtmetallbauteil (8) mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) des Adapterbauteils (5) verschweißt sind.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) als Fahrwerkskomponente ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) Anspruch 3, wobei das Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) als Achsträger ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Grundkörper (16) des Adapterbauteils (5) die Form eines Hohlzylinders aufweist.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei - die Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) eine AI-Legierung, insbesondere eine AIMg₃-Legierung, aufweist oder im Wesentlichen daraus besteht, - die Zwischenbindungsschicht (3) modifiziertes AI 99 aufweist oder im Wesentlichen aus modifiziertem AI 99 besteht, und - die Stahllastübertragungsschicht (2) einen Sondergütestahl aufweist oder im Wesentlichen aus einem Sondergütestahl besteht.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) einen Siliziumgehalt von weniger als 20 Gew.-% aufweist.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stahllastübertragungsschicht (2) eine Stahlschichtdicke (12) zwischen 0,8 und 2,3 mm und/oder die Zwischenbindungsschicht (3) mit der Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) zusammen eine Schichtdickensumme (15) zwischen 2,0 und 7,0 mm, vorzugsweise zwischen 2,0 und 5,0 mm, insbesondere zwischen 2,0 und 2,9 mm, aufweisen.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Lastschichtdicke (14) der Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) mindestens doppelt so groß wie eine Zwischenschichtdicke (13) der Zwischenbindungsschicht (3) ist.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Stahllastübertragungsschicht (2) in einem an einen ersten Öffnungsbereich des Grundkörpers (16) angrenzenden Teilabschnitt nicht von der Zwischenbindungsschicht (3) und/oder Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) bedeckt ist.
Kraftfahrzeugstrukturbauteil (100) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Zwischenbindungsschicht (3) und/oder die Leichtmetalllastübertragungsschicht (4) in einem an einen zweiten Öffnungsbereich des Grundkörpers (16) angrenzenden Teilabschnitt nicht von der Stahllastübertragungsschicht (2) bedeckt sind.