DE102020109579A1 - Carrier for a motor vehicle and method of manufacturing a carrier - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeugsäule 1, hergestellt als Schalenbauteil, wobei zumindest eine erste Schale 2 aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt ist und eine zweite Schale als Anbauteil 3 ausgebildet ist und die Schalen 2, 3 miteinander gekoppelt sind, wobei die erste Schale 2 zumindest längenabschnittsweise als im Querschnitt geschlossenes extrudiertes Hohlprofil 5 ausgebildet, wobei die erste Schale 2 einstückig und werkstoffeinheitlich hergestellt ist.The present invention relates to a support for a motor vehicle, in particular a motor vehicle pillar 1, manufactured as a shell component, at least one first shell 2 being made from a light metal alloy and a second shell being designed as an attachment 3 and the shells 2, 3 being coupled to one another, the first shell 2 formed at least lengthwise as an extruded hollow profile 5 with a closed cross-section, the first shell 2 being made in one piece and made of the same material.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers gemäß den Merkmalen im Anspruch 12.The present invention relates to a carrier for a motor vehicle according to the features in the preamble of claim 1. The present invention also relates to a method for producing a carrier according to the features in
Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeugkarosserien bekannt, die insbesondere als selbsttragende Karosserien hergestellt werden. Als bevorzugte Werkstoffe werden hierzu metallische Werkstoffe eingesetzt, ganz besonders bevorzugt Stahlwerkstoff. Zum Teil werden jedoch auch Leichtmetallwerkstoffe, insbesondere Aluminium eingesetzt.Motor vehicle bodies are known from the prior art, which are produced in particular as self-supporting bodies. Metallic materials are used as preferred materials for this purpose, steel material being very particularly preferred. In some cases, however, light metal materials, in particular aluminum, are also used.
Eine jeweilige Kraftfahrzeugkarosserie wird insbesondere als selbsttragende Karosserie hergestellt, so dass einzelne Strukturbauteile miteinander gekoppelt werden.A respective motor vehicle body is produced in particular as a self-supporting body, so that individual structural components are coupled to one another.
Alternativ oder ergänzend werden dann Bauteile, wie beispielsweise Querträger oder auch Längsträger, zusätzlich mit der Karosserie gekoppelt. Auch werden Seitenaufprallträger in eine jeweilige Tür eingebaut.As an alternative or in addition, components such as cross members or longitudinal members are then additionally coupled to the body. Side impact beams are also built into a respective door.
Bei einer solchen Kraftfahrzeugkarosserie ist das Bestreben grundsätzlich, möglichst hohe Steifigkeiten zu erreichen, um die Verwindungssteifigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie hoch zu halten. Gleichzeitig soll jedoch möglichst ein geringes Eigengewicht realisiert werden sowie ein möglichst geringer Materialeinsatz und geringe Herstellungskosten erreicht werden.In such a motor vehicle body, the aim is fundamentally to achieve the highest possible rigidity in order to keep the torsional rigidity of the motor vehicle body high. At the same time, however, the lowest possible dead weight should be achieved and the lowest possible use of material and low manufacturing costs should be achieved.
Eine weitere Anforderung an die Kraftfahrzeugkarosserie ist die Crashsicherheit. Neben einer hohen Verwindungssteifigkeit soll auch eine möglichst hohe Resistenz gegen einen jeweiligen Fahrzeugcrash hergestellt werden. Als Beispiele sind ein Frontalcrash und insbesondere auch ein Seitenaufprall als mögliche Crashszenarien benannt.Another requirement for the motor vehicle body is crash safety. In addition to high torsional rigidity, the highest possible resistance to a respective vehicle crash should also be produced. A frontal crash and, in particular, a side impact are named as possible crash scenarios as examples.
Beispielsweise ist aus der
Ausgehend vom Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Träger, insbesondere eine Kraftfahrzeugsäule, für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges aufzuzeigen, die eine besonders einfache und kostengünstige Fertigungsmöglichkeit besitzt, sowie auf partielle Anforderungen der Crashsicherheit der Kraftfahrzeugkarosserie adaptierbar ist sowie ein geringes Eigengewicht besitzt.Based on the prior art, the object of the present invention is to provide a support, in particular a motor vehicle pillar, for a body of a motor vehicle, which has a particularly simple and inexpensive manufacturing option, and which can be adapted to partial crash safety requirements of the motor vehicle body and has a low dead weight owns.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Träger für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved according to the invention with a carrier for a motor vehicle having the features in claim 1.
Ein verfahrenstechnischer Anteil der Aufgabe wird mit den Merkmalen im Anspruch 12 gelöst.A procedural part of the task is achieved with the features in
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous design variants of the present invention are the subject of the dependent claims.
Der Träger für ein Kraftfahrzeug, wobei es sich bei dem Träger insbesondere um eine Kraftfahrzeugsäule, besonders bevorzugt eine B-Säule, handelt, ist als Schalenbauteil hergestellt.The carrier for a motor vehicle, the carrier being in particular a motor vehicle pillar, particularly preferably a B-pillar, is produced as a shell component.
Zumindest eine erste Schale ist aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt und eine zweite Schale als Anbauteil oder auch Schließblech bzw. Koppelblech ausgebildet. Die Schalen sind miteinander gekoppelt. Das Koppeln ist insbesondere als stoffschlüssiges Fügen, ganz besonders bevorzugt als Schweißen und hier insbesondere als Punktschweißen, ausgebildet. Jedoch können die Schalen auch beispielsweise miteinander verklebt sein und optional ergänzend miteinander vernietet sein. Werden insbesondere verschiedene Werkstoffe eingesetzt, so dass beispielsweise das Anbauteil aus einer Stahllegierung ausgebildet ist, so kann auch ein Schweißnietverfahren eingesetzt werden. Die erste Schale ist jedoch insbesondere aus einer Leichtmetalllegierung und hier aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Zum Einsatz kommen insbesondere ultrahochfeste Aluminiumlegierungen, welches ganz besonders bevorzugt 6000er bzw. 7000er Aluminiumlegierungen sind. Die zweite Schale wird bevorzugt ebenfalls aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere Aluminiumlegierung, hergestellt und ist dann mit der ersten Schale gekoppelt.At least one first shell is made from a light metal alloy and a second shell is designed as an attachment or also a striking plate or coupling plate. The shells are coupled to one another. The coupling is designed in particular as a materially bonded joining, very particularly preferably as welding and here in particular as spot welding. However, the shells can also be glued to one another, for example, and optionally additionally riveted to one another. If, in particular, different materials are used, so that, for example, the attachment is made from a steel alloy, then a weld riveting process can also be used. However, the first shell is made in particular from a light metal alloy and here from an aluminum alloy. In particular, ultra-high-strength aluminum alloys are used, which are very particularly preferably 6000 or 7000 aluminum alloys. The second shell is preferably also made from a light metal alloy, in particular aluminum alloy, and is then coupled to the first shell.
Erfindungsgemäß ist nunmehr die erste Schale zumindest quer- und längenabschnittsweise als im Querschnitt geschlossenes extrudiertes Hohlprofil ausgebildet, wobei die erste Schale einstückig und werkstoffeinheitlich hergestellt ist. Die Schale weist im Querschnitt zumindest längenabschnittsweise eine Hohlkammer auf. Die Extrusionsrichtung ist bevorzugt in Längsrichtung der ersten Schale ausgebildet.According to the invention, the first shell is now designed at least transversely and lengthwise as an extruded hollow profile with a closed cross-section, the first shell being produced in one piece and made of the same material. The shell has a hollow chamber in cross section at least in sections. The extrusion direction is preferably formed in the longitudinal direction of the first shell.
Dies bedeutet, dass die erste Schale in ihrem eigenen Querschnitt eine Hohlkammer aufweist. Es können im Rahmen der Erfindung jedoch auch Zwei- oder Dreikammerhohlprofile im Querschnitt der ersten Schale ausgebildet sein. Durch das Extrudieren wird somit zunächst ein Profil hergestellt, welches im Querschnitt als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet ist. Im Anschluss daran wird besonders bevorzugt dieses Hohlprofil zumindest längenabschnittsweise mit einer Schneideoperation bearbeitet. Hierbei werden dann insbesondere die Kammern des Hohlprofils längenabschnittsweise ausgeschnitten.This means that the first shell has a hollow chamber in its own cross section. Within the scope of the invention, however, two- or three-chamber hollow profiles can also be formed in the cross section of the first shell. The extrusion thus initially produces a profile which is designed as a closed hollow profile in cross section. Subsequently, this hollow profile is particularly preferably machined, at least in sections, with a cutting operation. Here the chambers of the hollow profile are then cut out lengthwise in particular.
Alternativ oder ergänzend kann das Hohlprofil in seinem Querschnitt verändert werden. Dieses Verändern kann stattfinden durch ein Verjüngen und/oder Verprägen und/oder Aufweiten. Die zuvor genannten Operationen werden längenabschnittsweise ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, längenabschnittsweise, also bei beispielsweise einer Kraftfahrzeugsäule, auf einer jeweiligen Höhe in Kraftfahrzeugvertikalrichtung, geforderte Biegesteifigkeiten und/oder Trägheitsmomente, insbesondere in Kraftfahrzeugquerrichtung und/oder Kraftfahrzeuglängsrichtung, gezielt durch Material- und/oder Querschnittsgeometrie Veränderungen hinsichtlich Verformungs- und Energieabsorbtionseigenschaften einzustellen. Ist somit beispielsweise ein Hohlprofil vorhanden, ist die Biegesteifigkeit in Kraftfahrzeugquerrichtung (Lateralrichtung) höher als in den Längenabschnitten, in denen das Hohlprofil schneidetechnisch entfernt ist. Auch kann jedoch eine weitere laterale Deformation beeinflusst werden. Die Deformation im Kraftfahrzeug ist eine Querdeformation zur Kraftfahrzeuglängsrichtung. Auch hier wird ein laterales Deformationsverhalten des Trägers, insbesondere der Kraftfahrzeugsäule, beeinflusst.Alternatively or in addition, the cross section of the hollow profile can be changed. This change can take place by tapering and / or coining and / or widening. The aforementioned operations are performed lengthwise. This makes it possible to adjust the required bending stiffnesses and / or moments of inertia, in particular in the transverse direction of the vehicle and / or the longitudinal direction of the vehicle, in a targeted manner through material and / or cross-sectional geometry, changes with regard to deformation and energy absorption properties at a respective height in the vehicle vertical direction, for example in the case of a motor vehicle pillar . If, for example, a hollow profile is present, the flexural rigidity in the transverse direction of the motor vehicle (lateral direction) is higher than in the length sections in which the hollow profile is removed by cutting. However, a further lateral deformation can also be influenced. The deformation in the motor vehicle is a transverse deformation to the longitudinal direction of the motor vehicle. Here, too, a lateral deformation behavior of the carrier, in particular the motor vehicle pillar, is influenced.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, eine Schale, insbesondere eine Kraftfahrzeugsäule, ganz besonders bevorzugt eine Kraftfahrzeug-B-Säule, als Extrusionsprofil herzustellen und durch anschließende Bearbeitung umformtechnisch und/oder schneidetechnisch des Extrusionsprofil gezielt die Widerstandsmomente gegen Belastung in Kraftfahrzeugquerrichtung und/oder Kraftfahrzeuglängsrichtung und die damit verbundenen Crasheigenschaften einzustellen. Dies wird mittels plastischer Verformung des Extrusionsprofils hergestellt. Die Umformung und/oder der Beschnitt erfolgen dabei bevorzugt mechanisch, insbesondere werkzeugbasiert in einem gleichen oder in vor- bzw. nachgelagerten Prozessschritten.This measure makes it possible to produce a shell, in particular a motor vehicle pillar, very particularly preferably a motor vehicle B-pillar, as an extrusion profile and, through subsequent processing, by means of forming and / or cutting technology, the extrusion profile is specifically designed to resist loads in the transverse direction of the vehicle and / or in the longitudinal direction of the vehicle adjust the associated crash properties. This is produced by means of plastic deformation of the extrusion profile. The reshaping and / or the trimming are preferably carried out mechanically, in particular tool-based, in the same process steps or in upstream or downstream process steps.
Besonders bevorzugt ist dann die erste Schale mit dem Anbauteil gekoppelt. Hier kann längenabschnittsweise wiederum das Anbauteil mit der ersten Schale bzw. dem Hohlprofil der ersten Schale vollflächig zur Anlage kommen. Auch kann im Querschnitt das Anbauteil mit der ersten Schale zumindest abschnittsweise eine Doppellage ausbilden.The first shell is then particularly preferably coupled to the attachment. Here again the attachment part can come into contact over the entire surface with the first shell or the hollow profile of the first shell by length. In cross section, the attachment with the first shell can also form a double layer, at least in sections.
Bei dem Werkstoff der ersten Schale handelt es sich besonders bevorzugt um eine Aluminiumlegierung mit einer Streckgrenze größer 200 MPa. Die Streckgrenze beträgt bevorzugt bis zu 550 MPa.The material of the first shell is particularly preferably an aluminum alloy with a yield point greater than 200 MPa. The yield strength is preferably up to 550 MPa.
Damit die erste Schale und das Anbauteil miteinander gekoppelt sind, weist die erste Schale bevorzugt seitlich abstehende Flansche auf.So that the first shell and the attachment are coupled to one another, the first shell preferably has laterally protruding flanges.
Weiterhin besonders bevorzugt kann die Wandstärke im Querschnitt durch den Extrusionsprozess gezielt variiert werden. Beispielsweise ist bei den Flanschen eine im Querschnitt geringere Wandstärke möglich, wobei im Bereich eines mittleren Abschnitts bzw. des Hohlprofils der ersten Schale eine relativ dazu größere Wandstärke vorgesehen ist. In der jeweiligen Längsrichtung sind die im Querschnitt verschiedenen Wandstärken jedoch homogen ausgebildet.Furthermore, particularly preferably, the wall thickness in cross section can be varied in a targeted manner by the extrusion process. For example, in the case of the flanges, a wall thickness that is smaller in cross section is possible, with a wall thickness that is relatively greater than that being provided in the area of a central section or of the hollow profile of the first shell. In the respective longitudinal direction, however, the wall thicknesses, which differ in cross-section, are homogeneous.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Trägers. Das Verfahren zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
- - Extrudieren einer ersten Schale aus einer Leichtmetalllegierung, mit im Querschnitt zumindest einer Hohlkammer,
- - mechanisches umformtechnisches und/oder schneidetechnisches Bearbeiten der ersten Schale mit längenabschnittsweise voneinander abweichender Querschnittskonfiguration,
- - optional längenabschnittsweises Entfernen der mindestens einen Hohlkammer,
- - Bereitstellen einer zweiten Schale in Form eines Anbauteils, vorzugsweise als Umformbauteil,
- - Koppeln der ersten und zweiten Schale miteinander.
- - Extrusion of a first shell made of a light metal alloy, with at least one hollow chamber in cross section,
- - Mechanical forming and / or cutting-related processing of the first shell with a cross-sectional configuration that differs from one another in length sections,
- - optionally removing the at least one hollow chamber lengthwise,
- - Provision of a second shell in the form of an attachment, preferably as a formed component,
- - Coupling the first and second shell to one another.
Im Rahmen der Erfindung kann somit zunächst ein Extrusionsbauteil mit im Querschnitt zumindest einer Hohlkammer hergestellt werden. Auch können im Querschnitt mehrere Hohlkammern vorhanden sein. Die Wandstärken im Querschnitt selbst können voneinander abweichen. In Längsrichtung des Extrusionsprofils ist jedoch die jeweilige Wandstärke homogen ausgebildet.In the context of the invention, an extrusion component with at least one hollow chamber in cross section can thus initially be produced. Several hollow chambers can also be present in cross section. The wall thicknesses in the cross section itself can differ from one another. In the longitudinal direction of the extrusion profile, however, the respective wall thickness is designed to be homogeneous.
Besonders bevorzugt stehen an der ersten Schale seitlich Flansche ab. Die Flansche können insbesondere als zumindest ein jeweiliger Koppelbereich mit der zweiten Schale in Form eines Anbauteils dienen. Ferner kann jedoch auch die zweite Schale im Bereich einer Hohlkammer mit der ersten Schale gekoppelt werden.Particularly preferably, flanges protrude from the side of the first shell. The flanges can in particular serve as at least one respective coupling area with the second shell in the form of an attachment. Furthermore, however, the second shell can also be coupled to the first shell in the region of a hollow chamber.
Die Koppelung erfolgt insbesondere stoffschlüssig durch ein Schweißverfahren, insbesondere Punktschweißverfahren. Die Koppelung kann jedoch auch durch ein Klebeverfahren, wiederum bevorzugt in Kombination mit einem Schweißniet- und/oder Nietverfahren ausgebildet sein.The coupling takes place in particular in a materially bonded manner by means of a welding process, in particular a spot welding process. The coupling can, however, also be formed by an adhesive process, again preferably in combination with a weld riveting and / or riveting process.
Durch schneidetechnisches Bearbeiten und/oder umformtechnisches Bearbeiten des Hohlprofils ist es möglich, längenabschnittsweise gezielt ein jeweiliges Widerstandsmoment gegen Verformung einzustellen. Die Belastung tritt dabei insbesondere im Einbauzustand eines Kraftfahrzeuges in jeweiliger Lateralrichtung zu dem Träger auf. Im Falle einer Kraftfahrzeug-B-Säule sind diese Lateralrichtungen sowohl die Kraftfahrzeugquerrichtung als auch die Kraftfahrzeuglängsrichtung und/oder Mischformen aus den zuvor beschriebenen Richtungen.By cutting and / or shaping the hollow profile, it is possible to create a specific moment of resistance against deformation in a targeted manner by length to adjust. The load occurs in particular in the installed state of a motor vehicle in the respective lateral direction to the carrier. In the case of a motor vehicle B-pillar, these lateral directions are both the transverse direction of the motor vehicle and the longitudinal direction of the motor vehicle and / or mixed forms of the directions described above.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Träger in Form einer Kraftfahrzeugsäule in perspektivischer Ansicht, -
2 die erste Schale in perspektivischer Ansicht, -
3a bis3c verschiedene Querschnittsansichten der ersten Schale und -
4a und4b einen Herstellungsvorgang für eine erste Schale.
-
1 a carrier according to the invention in the form of a motor vehicle pillar in a perspective view, -
2 the first shell in perspective view, -
3a until3c various cross-sectional views of the first shell and -
4a and4b a manufacturing process for a first shell.
Die erste Schale
Dieser Trennvorgang ist in den
Ferner ersichtlich in
Gemäß
Die Querschnittsgestaltung gemäß
Durch die Querschnittsestaltung gemäß
Die Querschnittsgestaltung gemäß
In Längsrichtung
Beide Schalen sind miteinander in den Flanschen, aber auch im Kontaktbereich
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KraftfahrzeugsäuleAutomotive pillar
- 22
- erste Schalefirst shell
- 33
- AnbauteilAttachment
- 44th
- Flansch zu 2Flange to 2
- 55
- HohlprofilHollow profile
- 66th
- LängsrichtungLongitudinal direction
- 77th
- Flansch zu 3Flange to 3
- 88th
- HohlkammerHollow chamber
- 99
- zweite Hohlkammersecond hollow chamber
- 1010
- KontaktbereichContact area
- 1111
- dritte Hohlkammerthird hollow chamber
- 1212th
- oberer Abschnittupper section
- 1313th
- mittlerer Abschnittmiddle section
- 1414th
- unterer Abschnitt lower section
- BB.
- Breitebroad
- HH
- Höheheight
- XX
- KraftfahrzeuglängsrichtungLongitudinal direction of the vehicle
- YY
- KraftfahrzeugquerrichtungVehicle transverse direction
- ZZ
- KraftfahrzeugvertikalrichtungMotor vehicle vertical direction
- W1W1
- erste Wandstärkefirst wall thickness
- W2W2
- zweite Wandstärkesecond wall thickness
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102018106526 A1 [0007]DE 102018106526 A1 [0007]
Claims (13)
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DE102020109579.1A DE102020109579A1 (en) | 2020-04-06 | 2020-04-06 | Carrier for a motor vehicle and method of manufacturing a carrier |
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DE102018106526A1 (en) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Cross member for arrangement on a motor vehicle |
-
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- 2020-04-06 DE DE102020109579.1A patent/DE102020109579A1/en active Pending
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Legal Events
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