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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbodenblechanordnung, aufweisend ein Fahrzeugbodenblech zum Einbau bzw. als Bestandteil einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeugkarosserien bekannt. Diese werden in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen eingesetzt. Die Personenkraftfahrzeuge werden von einem verbrennungsmotorischen Antrieb, zunehmend mehr jedoch auch von einem Elektroantrieb angetrieben.
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Eine solche selbsttragende Karosserie ist aus einzelnen umformtechnisch hergestellten Blechbauteilen hergestellt. Diese Blechbauteile werden zumeist aus Stahlblechlegierungen, in weiteren Einzelfällen auch aus Aluminiumbauteilen hergestellt. Hierzu werden einzelne Bauteile, wie beispielsweise eine A-Säule, eine B-Säule, eine C-Säule, verschiedene Längsträger oder Querträger einzeln hergestellt und im Anschluss fügetechnisch zu der selbsttragenden Karosserie zusammengesetzt.
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Für einzelne Bauteile kommt auch die Warmumform- und Presshärtetechnologie zum Einsatz. Hiermit können Zugfestigkeiten von mehr als 1.000 MPa an einer härtbaren Stahllegierung eingestellt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugbodenblech bereit zu stellen, welches in Bezug auf seine Herstellungskosten produktionstechnisch einfach, jedoch auch kostengünstig hergestellt werden kann, in seiner geometrischen Präzision verbessert ist sowie verschiedene Anbindungsmöglichkeiten für weitergehende Bauteile sowie die spezifische Einstellung von Crasheigenschaften aufweist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird bei einer Fahrzeugbodenblechanordnung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Fahrzeugbodenblechanordnung weist ein Fahrzeugbodenblech auf als Bestandteil einer Kraftfahrzeugkarosserie. Hierzu wird ein Fahrzeugbodenblech einstückig umformtechnisch hergestellt und dann in eine selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt. Das Fahrzeugbodenblech weist dazu einen flächigen Boden auf sowie an zwei gegenüberliegenden Längsseiten und zwei gegenüberliegenden Stirnseiten eine Umformung. Die Umformung bezieht sich auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung nach unten. Anstelle einer Umformung kann auch von einer umgeformten Kante bzw. einem umlaufenden Rand gesprochen werden. Hierdurch entsteht ein haubenartiger Körper bzw. eine haubenartige Wanne. Dieser haubenartige Körper bildet das Fahrzeugbodenblech aus. Die Öffnung des haubenartigen Körpers ist bezogen auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung im Einbauzustand in der Kraftfahrzeugkarosserie nach unten gerichtet. Somit wird erfindungsgemäß hinsichtlich der möglichen Funktionsintegration erreicht, dass das Fahrzeugbodenblech, welches den Boden bzw. nach unten den Abschluss des Fahrgastraumes bildet, gleichzeitig auch eine obere Haube eines elektrischen Energiespeichers bzw. einer Antriebsbatterie bildet. Das Fahrzeugbodenblech bildet somit den oberen Teil bzw. die obere Haube des Batteriekastens mit aus. Insbesondere ist die nach unten gerichtete Umformung bzw. der Rand mit einem Flansch versehen, so dass hiermit der untere Teil eines Batteriekastens gekoppelt werden kann.
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Gleichzeitig wird erfindungsgemäß weiterhin das Fahrzeugbodenblech einteilig aus einem Blechrohling in bevorzugt einem Pressenhub auf einer Großpresse hergestellt. Das Fahrzeugbodenblech weist weiterhin optional Bereiche mit unterschiedlicher Zugfestigkeit und/oder unterschiedlicher Wandstärke auf. Durch diese Maßnahme kann in lokal benötigten Bereichen eine beispielsweise höhere Festigkeit durch eine höhere Wandstärke oder auch eine höhere Festigkeit bei Anwendung der Warmumform- und Presshärtetechnik eines Tailored Tempering mithin einer gesteigerten Zugfestigkeit bereitgestellt werden. Die Bereiche mit höherer Festigkeit weisen insbesondere eine Zugfestigkeit größer 1.000 MPa, insbesondere größer 1.350 MPa, besonders bevorzugt größer 1.500 MPa und ganz besonders bevorzugt größer als 1.800 MPa, in Einzelfällen sogar mehr als 2.000 MPa auf.
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Besonders bevorzugt können beispielsweise Bereiche verstärkt werden, die besondere Anbindungsfestigkeiten aufweisen müssen. Dies kann beispielsweise ein quer zur Fahrtrichtung verlaufender eingeformter Querträger sein, welcher gleichzeitig auch als Sitzquerträger dient. Gleichzeitig dient dies auch zur Versteifung der hergestellten Kraftfahrzeugkarosserie sowie zur Aussteifung des Fahrgastraumes, gerade beim Seitencrash. Eine solche Querstrebe weist dann lokal über ihren Längsverlauf, wobei der Längsverlauf in Kraftfahrzeugquerrichtung orientiert ist, eine hohe Zugfestigkeit und/oder gesteigerte Wandstärke auf.
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Einteilig bedeutet im Sinne der Erfindung, dass ein Blechrohling verwendet wird. Der Blechrohling selbst kann einstückig und werkstoffeinheitlich ausgebildet sein. Der Blechrohling kann jedoch auch als Tailored Rolled Blank oder Tailored Welded Blank bereitgestellt werden. Letztenfalls, mithin bei einem Tailored Welded Blank, können lokal unterschiedliche Wandstärken und/oder lokal unterschiedliche Werkstoffeigenschaften verwendet werden, um die später gewünschten Festigkeiten in gezielt lokalen Bereichen auszubilden. Im Falle eines Tailored Welded Blanks werden bevorzugt die einzelnen Blechlagen stumpf aneinandergelegt und verschweißt, insbesondere laserverschweißt. Es können jedoch auch Überlappbereiche vorhanden sein, die beispielsweise dann punktgeschweißt werden.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich ein weiterer Vorteil aus, dass dieser Blechrohling dann vor der eigentlichen Umformung vollständig bereitgestellt wird. Das gesamte Fußbodenblech wird dann im Falle der Warmumform- und Presshärtetechnologie in einem Umformvorgang bzw. einer Umformpresse und ganz besonders bevorzugt einem Pressenhub hergestellt. Sollte das Fußbodenblech als Kaltformbauteil hergestellt werden, kann dies auch in mehreren Stufen umgeformt werden, jedoch immer in einer Umformpresse als ganzes Bauteil umgeformt werden. Hierdurch kann gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren die geometrische Präzision deutlich gesteigert werden im Falle von Einzelanordnungen.
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Gleichzeitig kann auf weitere Zusatzbauteile verzichtet werden, da ansonsten Längs- und Querträger im Fußbodenbereich einer Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt werden und dann entsprechende Bodenbleche nur als Schließbleche oder dazwischen eingesetzt werden. Die Versteifungsfunktionen, beispielsweise von Längs- und Querträgern, können durch entsprechende Einformungen und/oder lokal feste Bereiche mit in das Fußbodenblech integriert werden. Gleichzeitig wird die Funktionsintegration einer Haube eines Batteriekastens mit ausgeformt. Der Gesamtproduktionsaufwand der Kraftfahrzeugkarosserie wird somit ebenfalls gesenkt, aufgrund der Tatsache, dass nicht verschiedene Einzelbauteile einzeln hergestellt werden müssen und im Anschluss zusammengefügt werden müssen.
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Die Gesamtdimension des Fußbodenblechs beträgt somit mehr als 80 cm x 100 cm, bevorzugt mehr als 100 cm x 150 cm. Das Fahrzeugbodenblech erstreckt sich im Wesentlichen in der Kraftfahrzeugkarosserie auf die Kraftfahrzeugquerrichtung bezogen von einem Schweller zum gegenüberliegenden Schweller. In Bezug auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung erstreckt sich das Fahrzeugbodenblech im Wesentlichen von einer Stirnwand bzw. Feuerschutzwand im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges bis hin zu einer Rückbankauflage im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges.
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Bevorzugt werden zumindest einzelne Bleche, insbesondere im Falle eines Tailored Welded Blanks, aus den nachfolgend genannten Legierungsspezifikationen ausgewählt. Es können dann entsprechend duktile Bereiche zwischen 500 MPa und 1.000 MPa, respektive 500 MPa bis 850 MPa oder auch kleiner als 450 MPa eingestellt werden. Im Falle von hochfesten oder höherfesten bzw. höchstfesten Bereichen werden entsprechende Angaben vom mehr als 1.000 MPa durch Anwendung der Warmumform- und Presshärtetechnologie eingestellt.
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Die verwendeten Stahlsorten können nachfolgend exemplarisch zum Einsatz kommen. Insbesondere können verschiedene Stahlsorten miteinander kombiniert werden in einer Tailored Welded Blank. Entsprechende Festigkeitsbereiche zu harten bzw. weichen Bereichen bzw. festen oder duktilen Bereichen können der Tabelle entnommen werden. Alle Legierungsbestandteile sind angegeben in Gew.-%, wobei zu der jeweiligen härtbaren Stahllegierung dann Resteisen sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen hinzukommen
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Sie dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
- 1 eine Kraftfahrzeugkarosserie für ein Kraftfahrzeug als teilweisen Ausschnitt,
- 2a, b und c eine Draufsicht, einen Längsschnitt sowie eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbodenblechanordnung,
- 3a, b und c eine weitergehende Ausgestaltung der Erfindung,
- 4a, b und c eine alternative Ausgestaltungsvariante zu 2,
- 5a, b und c eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante zu 4 und
- 6a, b und c eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante.
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1 zeigt eine Kraftfahrzeugkarosserie 1 für ein Kraftfahrzeug als teilweisen Ausschnitt. Zu erkennen ist eine vorne angedeutete A-Säule 3. Unterhalb der Kraftfahrzeugkarosserie 1 wird angesetzt ein Fußbodenblech 4, sodass eine Fahrzeugbodenblechanordnung 5 hierdurch realisiert wird. Ferner sind vorne gegenüberstehende Längsträger 6 ausgebildet sowie im hinteren Bereich eine Rückbankauflage 7.
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2a, b und c zeigen eine Draufsicht, einen Längsschnitt sowie eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbodenblechanordnung 5.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeugbodenblech 4 weist umlaufend einen Rahmen bzw. eine Umformung 8 auf, die auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z bezogen nach unten ausgeformt ist. Sie kann also als umlaufender Rahmen 8 ausgebildet sein. Diesem gegenüber steht nach außen ein umlaufender Flansch 9 ab. Zur Kopplung mit einer unteren Schale bzw. Wanne 10, so dass insgesamt ein Batterieträger 11 ausgebildet ist. Das Fahrzeugbodenblech 4 bildet somit die obere Haube des Batterieträgers 11 gleichsam aus. Es erstreckt sich über den gesamten Fahrzeugboden, mithin auf die Kraftfahrzeugquerrichtung Y bezogen, von einem Schweller 2 zum gegenüberliegenden Schweller 2, auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung X bezogen, von einer vorderen Spritzschutz- bzw. Feuerschutzwand bis hin zu dem hinteren Rückbankblech. Ferner ist ein Querträger 13 eingeformt, der gleichzeitig Aufnahmen 14 aufweist und somit als Sitzquerträger ausgebildet ist. Unterhalb den Aufnahmen 14 können sich Hülsen 15 erstrecken. Diese Hülsen 15 dienen als Versteifung bzw. Abstandhalter. Im auf die Vertikalrichtung hinteren Bereich, ist dann eine haubenartige Mulde 16 ausgebildet. Dies haubenartige Mulde 16 kann beispielsweise zur Aufnahme 14 einer nicht näher dargestellten Leistungselektronik der Batterien, welche in dem Batterieträger 11 angeordnet sind, dienen, was hier jedoch nicht näher dargestellt ist. Insbesondere, beispielsweise im Bereich des Querträgers bzw. der Quersicke 13 kann ein hochfester Bereich ausgebildet sein. Somit wird eine hinreichende Steifigkeit in Kraftfahrzeugquerrichtung Y erreicht.
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3a, b und c zeigen eine weitergehende Ausgestaltung, gerade unter der Berücksichtigung von entweder größerer oder geringerer Wandstärke und/oder gesteigerter oder geringerer Zugfestigkeit und/oder der Anordnung eines entsprechenden Patches 17. So ist insbesondere im Bereich der Quersicke 13 hier ein Patch 17 aufgebracht, welcher die Quersicke 13 verstärkt. Das gesamte Fahrzeugbodenblech ist als einteiliges Bauteil umgeformt. Hierzu wird zunächst ein Blechrohling als Tailored Welded Blank bereitgestellt. In einem, auf die Kraftfahrzeuglängsrichtung X vorderen Bereich ist somit eine größere Wandstärke ausgebildet. Hier kann auch alternativ eine größere Zugfestigkeit ausgebildet sein. Darauf folgend ist dann eine in Relation dazu geringere Wandstärke ausgebildet bzw. geringere Zugfestigkeit. In einem hinteren Bereich ist dann wiederum eine größere Wandstärke ausgebildet, alternativ oder ergänzend kann eine größere Zugfestigkeit ausgebildet sein.
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Gemäß der 3b ist bevorzugt eine dickere bzw. größere Wandstärke im vorderen und hinteren Bereich in Kraftfahrzeuglängsrichtung angeordnet. Dies dient zur Aussteifung für einen Frontalcrash bzw. einen Heckcrash. Im Falle eines mit größerer Wandstärke angeordneten Sitzquerträgers wird hierdurch die Steifigkeit bei einem Seitencrash erhöht.
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4a, b und c zeigen eine alternative Ausgestaltungsvariante zu 2. Hierbei ist ebenfalls die Quersicke 13 mit einem Patch 17 versehen, welcher sich über die gesamte Kraftfahrzeugbreite bezogen auf die Kraftfahrzeugquerrichtung Y erstreckt.
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5a, b und c zeigen eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante zu 4. Hierbei ist im hinteren Bereich der Mulde 16 nochmals ein Patch 17 aufgesetzt. Auch dieser Patch 17 erstreckt sich auf die gesamte Kraftfahrzeugbreite, wie in 5c dargestellt.
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6a, b und c zeigen eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante. Hierbei die umlaufende Umformung 8 am Fahrzeugbodenblech in Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z nur geringfügig ausgebildet. Diese weist auch einen umlaufenden Flansch auf. Im hinteren Bereich ist eine zweite Quersicke ausgebildet, die sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Fußbodenblechs in Kraftfahrzeugquerrichtung erstreckt.
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Die verwendeten Stahlsorten können nachfolgend exemplarisch zum Einsatz kommen und für alle Varianten dieser Erfindung eingesetzt werden können. Insbesondere können verschiedene Stahlsorten miteinander kombiniert werden in einer Tailored Welded Blank. Entsprechende Festigkeitsbereiche zu harten bzw. weichen Bereichen bzw. festen oder duktilen Bereichen können der Tabelle entnommen werden. Alle Legierungsbestandteile sind angegeben in Gew.-%, wobei zu der jeweiligen härtbaren Stahllegierung dann Rest Eisen sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen hinzukommen.
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Bezugszeichen:
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- 1
- Kraftfahrzeugkarosserie
- 2
- Schweller
- 3
- A-Säule
- 4
- Fahrzeugbodenblech
- 5
- Fahrzeugbodenblechanordnung
- 6
- Längsträger
- 7
- Rückbankauflage
- 8
- Umformung/Rahmen
- 9
- Flansch
- 10
- Schale/Wanne
- 11
- Batterieträger
- 12
- Sitzquerträger
- 13
- Querträger/Quersicke
- 14
- Aufnahme
- 15
- Hülse
- 16
- Mulde
- 17
- Patch
- 18
- größere Wandstärke
- 19
- geringere Wandstärke
- X
- Kraftfahrzeuglängsrichtung
- Y
- Kraftfahrzeugquerrichtung
- Z
- Kraftfahrzeugvertikalrichtung
