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Die Erfindung betrifft einen Querträger für einen Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs, einen Hilfsrahmen aufweisend einen Querträger sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Querträgers.
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Stand der Technik
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Ein Hilfsrahmen dient im Bereich der Hinterachse und der Vorderachse eines insbesondere elektrischen Kraftfahrzeugs unter anderem zur Aufnahme einer Elektromaschine und dient darüber hinaus zur Aufnahme der Radlenker der Radaufhängungen. In Fahrzeugquerrichtung weist der Hilfsrahmen in der Regel einen Querträger auf, welcher die beiden Aufhängungspunkte in den jeweiligen Seiten des Fahrzeugs verbindet.
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Zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts ist es vorteilhaft, Komponenten des Fahrzeugs wie beispielsweise den Hilfsrahmen in Leichtbauweise auszuführen. Darüber hinaus ist es hinsichtlich des Herstellungsprozesses und der Kosten vorteilhaft, wenn der Hilfsrahmen aus möglichst wenigen Komponenten gefertigt wird.
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Aus der
WO 2010/043036 A1 ist ein Hilfsrahmen mit einem Querträger bekannt, welcher zwei Längslenker aufweist, wobei die Längslenker fest am Querträger an einer von zwei Verbindungsbereichen des Querträgers befestigt sind oder einteilig mit einem der zwei Verbindungsbereiche ausgebildet sind.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Querträger für einen Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welcher ein reduziertes Gewicht und eine reduzierte Anzahl von Schweißnähten aufweist, um zum einen die Prozessrisiken während der Herstellung zu minimieren und zum anderen die Herstellungszeit zu verkürzen. Diese Aufgabe wird durch einen Querträger gemäß Anspruch 1, einen Hilfsrahmen gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren zur Herstellung eines Querträgers gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Die Erfindung sieht einen Querträger für einen Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs vor, wobei der Querträger ein erstes Teil und ein zweites Teil umfasst. Das zweite Teil und das erste Teil sind miteinander verbunden und plattenförmig ausgeführt, wobei das erste Teil und das zweite Teil jeweils bereichsweise eine unterschiedliche Wanddicke und/oder eine unterschiedliche Festigkeit aufweisen.
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Durch den zweiteiligen Aufbau des Querträgers entfallen auf vorteilhafte Weise Verbindungsstellen, da die Verbindung mehrerer zusätzlicher Bauteile untereinander entfällt. Dadurch werden Verbindungsfehler während des Herstellungsprozesses reduziert, und der Herstellungsprozess wird einfacher und kürzer gestaltet. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden das erste Teil und das zweite Teil mittels einer Schweißnaht verbunden.
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Das erste Teil weist vorzugsweise eine Höhe von 330 mm bis 360 mm, bevorzugt eine Höhe von 335 mm bis 345 mm, und besonders bevorzugt eine Höhe von 340 mm auf. Darüber hinaus weist das erste Teil vorzugsweise eine Breite von 730 mm bis 760 mm, bevorzugt eine Höhe von 740 mm bis 750 mm, und besonders bevorzugt eine Höhe von 745 mm auf.
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Das zweite Teil weist vorzugsweise eine Höhe von 310 mm bis 340 mm, bevorzugt eine Höhe von 315 mm bis 325 mm, und besonders bevorzugt eine Höhe von 320 mm auf. Darüber hinaus weist das zweite Teil vorzugsweise eine Breite von 730 mm bis 760 mm, bevorzugt eine Breite von 740 mm bis 750 mm, und besonders bevorzugt eine Breite von 745 mm auf.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich die Wanddicke und/oder die Festigkeit des ersten Teils und des zweiten Teils entlang einer Längserstreckung des Querträgers derart ändert, dass je ein erster Endbereich und ein zweiter Endbereich des Querträgers eine erste Wanddicke und/oder eine erste Festigkeit aufweisen. Der erste Endbereich und der zweite Endbereich sind durch einen Verbindungsbereich verbunden, wobei der Verbindungsbereich eine zweite Wanddicke und/oder eine zweite Festigkeit aufweist.
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Durch die variablen Wanddicken und Festigkeiten des Querträgers entlang einer Längserstreckung kann der Querträger im Fahrbetrieb torsional beansprucht werden, ohne für jeden Bereich mit unterschiedlicher Materialeigenschaft ein separates Bauteil vorsehen zu müssen.
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Weiterhin ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die zweite Wanddicke kleiner ist als die erste Wanddicke und/oder die zweite Festigkeit geringer ist als die erste Festigkeit. Dadurch, dass der Querträger an den Randbereichen, an welcher sich die Befestigungspunkte für die weiteren Komponenten des Hilfsrahmens befinden, eine höhere Festigkeit und/oder eine höhere Wanddicke aufweist, kann der Querträger fest mit den weiteren Komponenten verbunden werden und der Mittelteil des Querträgers, welcher eine geringere Festigkeit und/oder Wanddicke auf die Randbereich aufweist, ist flexibel ausgestaltet, um sich während des Fahrbetriebs den dynamischen Gegebenheiten anpassen zu können.
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Vorteilhaft ist das erste Teil und/oder das zweite Teil eine Tailored Blank, wobei insbesondere eine Ausgestaltung als Tailor Welded Blank oder als Tailor Rolled Blank vorgesehen ist. Durch die Ausgestaltung als Tailored Blank lässt sich insbesondere vorteilhaft ein Bauteil schaffen, welches bereichsweise eine unterschiedliche Festigkeit und/oder Wanddicke aufweist, ohne dass das Bauteil aus mehreren Komponenten zusammengesetzt werden muss. Dadurch entfallen vorteilhaft Schweißnähte und es kann Material eingespart werden, da eine Materialüberlappung der Komponenten an den Verbindungslinien entfällt. Dadurch können sowohl Kosten-als auch Materialeinsparungen erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Teil und das zweite Teil schalenförmig mit einem Rand ausgebildet sind, wobei das erste Teil und das zweite Teil an deren jeweiligen korrespondierenden Rand miteinander, insbesondere mittels einer Schweißnaht, verbunden sind.
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Vorteilhaft sind das erste und das zweite Teil mittels mehrerer diskreter Schweißnähte miteinander verbunden. Insbesondere weist der Querträger im ersten Teil und im zweiten Teil Aussparungen auf, wobei die Aussparungen des ersten Teils und die des zweiten Teils sich vorzugsweise jeweils gegenüberliegen. Die korrespondierenden Ränder der Aussparungen werden jeweils mittels einer Schweißnaht miteinander verbunden. Die Aussparungen können auch versetzt zueinander angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Teil und das zweite Teil jeweils mindestens eine Aussparung aufweisen, wobei in der mindestens einen Aussparung mindestens eine Querstrebe angeordnet ist. Durch die mindestens eine Aussparung in dem ersten Teil und dem zweiten Teil kann der Querträger in einer Leichtbauweise ausgeführt werden. Durch die mindestens eine Querstrebe kann gleichzeitig die Stabilität des Querträgers erhöht werden. Besonders vorteilhaft weisen das erste Teil und das zweite Teil jeweils zwei Querstreben auf.
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Weiterhin betrifft die Erfindung einen Hilfsrahmen, aufweisend einen Querträger mit den zuvor genannten Merkmalen.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Querträgers aufweisend ein erstes Teil und ein zweites Teil, wobei das erste Teil und das zweite Teil jeweils eine Tailored Blank, insbesondere eine Tailor Welded Blank oder eine Tailor Rolled Blank sind, welche bereichsweise, insbesondere entlang einer Längserstreckung des Querträgers, eine unterschiedliche Wanddicke und/oder eine unterschiedliche Festigkeit aufweist, wobei das erste Teil und das zweite Teil insbesondere mittels Tiefziehens umgeformt werden, wobei das erste Teil und das zweite Teil insbesondere mittels Schweißen miteinander verbunden werden.
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Das Verfahren zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, dass zur Herstellung des Querträgers lediglich zwei Komponenten miteinander verbunden werden müssen. Dadurch entfallen vorteilhaft Verbindungslinien, welche bei der Verbindung mehrerer Komponenten anfallen würden, wodurch Bearbeitungszeit, Kosten und Gewicht eingespart werden. Die beiden Komponenten sind jeweils eine Tailored Blank, was zum Vorteil hat, dass die Materialeigenschaften einer jeden Komponente bereichsweise genau angepasst werden können.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung
- 1 das erste Teil des Querträgers mit einem ersten und einem zweiten Endbereich und einem Verbindungsbereich in einer Ausführungsform ohne Querstreben,
- 2 das zweite Teil des Querträgers mit einem ersten und einem zweiten Endbereich und einem Verbindungsbereich in einer Ausführungsform ohne Querstreben,
- 3 den Querträger, wobei das erste Teil und das zweite Teil miteinander verbunden sind in einer Ausführungsform ohne Querstreben,
- 4: einen Ausschnitt aus dem Verbindungsbereich zwischen zwei Bereichen unterschiedlicher Wanddicke und/oder Festigkeit des Querträgers,
- 5: das erste Teil des Querträgers mit einem ersten und einem zweiten Endbereich und einem Verbindungsbereich in einer Ausführungsform mit Querstreben, und
- 6 das zweite Teil des Querträgers mit einem ersten und einem zweiten Endbereich und einem Verbindungsbereich in einer Ausführungsform mit Querstreben.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt das erste Teil 10 des Querträgers 100. Das erste Teil weist eine Längserstreckung auf, wobei ein erster Endbereich 14a und ein zweiter Endbereich 15a durch einen Verbindungsbereich 16a verbunden sind. Das erste Teil 10 ist schalenförmig ausgebildet mit einem äußeren Rand 17a.
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Sowohl der erste Endbereich 14a als auch der zweite Endbereich 15a dienen zur Befestigung des Querträgers mit den weiteren Komponenten des Hilfsrahmens und sind hierzu vorzugsweise als Bereiche mit einer großen Wanddicke und einer hohen Festigkeit ausgebildet. Der Verbindungsbereich 16a ist hingegen vorzugsweise als Bereich mit geringerer Wanddicke und geringerer Festigkeit ausgebildet. Der Verbindungsbereich 16a ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet, wobei der Verbindungsbereich 16a in diesem Ausführungsbeispiel drei Aussparungen 19a aufweist. Durch diesen Aufbau wird hohe Stabilität bei gleichzeitiger Materialeinsparung gewährleistet.
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Das erste Teil 10 weist eine Höhe H1 und eine Breite B1 auf, wobei die Höhe H1 vorzugsweise 340 mm und die Breite B1 vorzugweise 745 mm beträgt. Das zweite Teil 11 weist eine Höhe H2 und eine Breite B2 auf, wobei die Höhe H2 vorzugsweise 320 mm und die Breite B2 vorzugweise 745 mm beträgt.
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Die Bereiche unterschiedlicher Wanddicke und/oder Festigkeit sind entlang der Linie 12a getrennt. Gemäß einer hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Linie 12a parallel zur einer der Längserstreckung parallelen Linie verlaufen.
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In 2 ist das zweite Teil 11 des Querträgers 100 dargestellt. Das zweite Teil 11 ist ebenfalls schalenförmig ausgebildet, sodass es mit dem ersten Teil zu dem in 3 dargestellten Querträger zusammengesetzt werden kann. Die Verbindung des ersten Teils und des zweiten Teils erfolgt entlang der Ränder 17a und 17b des ersten Teils 10 bzw. des zweiten Teils 11 insbesondere mittels einer Schweißnaht, welche entlang des oberen Bereichs des Verbindungsbereichs 16a, 16b angeordnet ist sowie entlang der Ränder der Aussparungen 19a, 19b. Dazu wird der Rand 17a des ersten Teils 10 auf den Rand 17b des zweiten Teils 11 gesetzt. Vorzugsweise verläuft die Schweißnaht abschnittsweise entlang der Ränder der Aussparungen 19a, 19b bzw. entlang der Ränder 17a, 17a der Verbindungsbereiche 16a, 16b.
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Sowohl das erste Teil 10 als auch das zweite Teil 11 sind vorzugsweise eine Tailored Blank, insbesondere eine Tailor Rolled Blank oder eine Tailor Welded Blank.
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4 zeigt den Übergangsbereich zwischen dem Verbindungsbereich 16a, 16b und dem Endbereich 15a, 15b am Übergang zwischen dem ersten Teil 10 und dem zweiten Teil 11. Es ist zu erkennen, dass der Verbindungsbereich 16a, 16b ohne Materialüberlappung an den Endbereich 15a, 15b angrenzt. In analoger Weise ist der Übergang zwischen dem Verbindungsbereich 16a, 16b mit dem Endbereich 14a, 14b ausgestaltet.
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Die 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform des Querträgers 100 mit dem ersten Teil 10 und dem zweiten Teil 11. Die Verbindungsbereiche 16a, 16b weisen jeweils Querstreben 18a, 18b in den Aussparungen 19a, 19b auf, sodass zusätzlich Material eingespart werden kann bei gleichbleibender Stabilität des Querträgers. In diesem Ausführungsbeispiel weisen das erste Teil 10 und das zweite Teil 11 jeweils zwei Querstreben 18a, 18b auf, jedoch ist jede beliebige Anzahl von Querstreben denkbar.
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Die Ausgestaltung des ersten Endbereichs 14a, 14b des zweiten Endbereichs 15a, 15b sowie die Ausgestaltung der Verbindungslinie 12a, 12b ist analog zu dem Ausführungsbeispiel ohne Querstreben 18a, 18b.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Querträger
- 10
- erstes Teil
- 11
- zweites Teil
- 12, 12b
- Verbindungslinie
- 13
- Schweißnaht
- 14a, 14b
- erster Endbereich
- 15a, 15b
- zweiter Endbereich
- 16a, 16b
- Verbindungsbereich
- 17a, 17b
- Rand
- 18a, 18b
- Querstreben
- 19a, 19b
- Aussparung
- H1, H2
- Höhe
- B1, B2
- Breite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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