DE112014003629T5

DE112014003629T5 - Fahrzeugkarosseriebauteil

Info

Publication number: DE112014003629T5
Application number: DE112014003629.3T
Authority: DE
Inventors: Peter Garnweidner
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-04-14
Also published as: CA2912952A1; CN105263789A; US9873397B2; CA2912952C; CN105263789B; WO2015017932A1; DE102013215534A1; US20160137150A1

Abstract

Beschrieben wird ein Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bauteil mit wenigstens einem weiteren Bauteil stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Bauteile einen flächigen Kontaktbereich miteinander aufweisen, wobei eines der Bauteile als ein lotplattiertes Blechteil ausgebildet ist, und die stoffschlüssige Verbindung durch einen Ofenlötvorgang bewirkt wird. Insbesondere ist das Karosseriebauteil als ein Stoßfänger ausgebildet, bestehend aus einer sich im wesentlichen über die Fahrzeugbreite erstreckenden Stoßfängerstrebe (SFT) sowie wenigstens einem die Stoßfängerstrebe (SFT) gegenüber der Fahrzeugkarrosserie tragenden Träger (T), wobei zumindest eines der Bauteile ein lotplattiertes Blechteil ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1.
Hintergrund
Karosseriebauteile bestehen aus geformtem Stahlblech und/oder sind aus Aluminium gefertigt. Blechteile werden zu Profilen geformt und mittels Schweißen, Löten, umbördeln (rollen) mit weiteren Bauteilen verbunden. Bei Aluminium ist es bekannt, Profilteile als Strangpressteile zu fertigen. Profilteile finden insbesondere im Bereich von Stoßfängern Verwendung, bei denen die Kräfte in vorgesehenen Richtungen aufgenommen und weitergeleitet werden.
Das Verbinden von Profilteilen mittels Schweißen ist aufwendig, und der Zeitaufwand für den Schweißprozess – unabhängig von dem konkreten Schweißverfahren – ist von der Verbindungslänge abhängig, d. h. der Länge der Schweißnaht. Auch ist der beim Schweißprozess erfolgende Wärmeeintrag bei der Bauteilgestaltung zu berücksichtigen.
Auch Verbindungen mittels Löten, Hartlöten, bedingen die genannten Nachteile. Grundsätzlich ist hier der partielle Wärmeeintrag geringer, jedoch ist das für den Prozess erforderliche Lötmittel zuzufügen.
Die Verwendung von lotplattierten Blechen im Kraftfahrzeugbau ist bekannt. Bspw. werden Wärmetauscher unter Verwendung derartiger Materialien hergestellt. Bei einem lotplattierten Blech wird ein Hartlot – meist AlSi12 – mittels eines Walzprozesses auf einem Blech aufgetragen. Durch das Walzen ergibt sich eine entsprechend dünne Schichtung. Die dünne Hartlotschicht bildet die Verbindungsschicht, das Trägermaterial und das Blech ergeben die geforderte Festigkeit. Die Fügung erfolgt über eine Ofenlötung, das Lot wird dabei über die lotplattierten Aluminiumbleche bereitgestellt. Die Bauteile werden durch Fixierelemente in der Position gehalten, in der die Verbindung erfolgen soll. Die Ofenlötung erfolgt bei ca. 590°C.
Zusammenfassung von Ausführungsformen der Erfindung
Es liegt die Aufgabe zugrunde, ein Karosseriebauteil in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Form bereitzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Karosseriebauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist ein Bauteil vorgesehen, welches wenigstens ein lotplattiertes Blechteil umfasst, welches durch einen Ofenlötvorgang mit einem weiteren Bauteil, insbesondere einem weiteren Blechteil verbunden ist.
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Bauteil ein lotplattiertes Aluminiumblech auf, das mit einem weiteren Aluminiumblech oder einem Stahlblech ofengelötet wird. Von Vorteil ist hierbei, das bei entsprechend flächiger Gestaltung der Kontaktbereiche der Bauteile eine Kraftübertragung, eine Verbindungsfestigkeit und Charakteristik wie bei einer Verklebung erzielbar ist.
Die Anzahl der Fügestellen ist nicht taktzeitrelevant. Die zu verbindenden Bauteile werden miteinander und zueinander in Kontakt gebracht und fixiert und sodann im Lötofen einer Wärmebehandlung unterzogen.
Auf einfache Weise lassen sich Kombinationsteile aus Aluminium und Stahl herstellen. Gegebenenfalls, abhängig von dem verwendeten Material und den vorgesehenen Kräften wird auf dem Stahlteil, dem Stahlblech eine haftvermittelnde Schicht bspw. mittels Verzinken erzeugt.
Kombinationsteile aus Aluminium-Stahl ermöglichen eine gewichtsoptimierte Bauweise, so dass die Bauteile sehr gut an die aufzunehmenden Kräfte angepasst werden können. So kann das Stahlteil die hohe Festigkeit bewerkstelligen, und das Alubauteil komplettiert wegen der geringeren Dichte mit entsprechend geringem Gewicht.
Bei einer reinen Aluminiumbaugruppe können unterschiedliche Aluminiumlegierungen als Trägerbleche verwendet werden. Bei der Verwendung von 3xxx (AlMn), 5xxx (AlMg) und 6xxx (AlMgSi) Legierungen als Trägermaterial sind durch eine Ofenlötung annähernd ein weicher Zustand erreichbar. Gerade bei einer Crashbox kann ein 5182 (AlMg4, 5Mn) in weichem Zustand einen Vorteil haben. So sind Werkstoffzustände mit sehr guter Umformbarkeit herstellbar.
Eine andere Eigenschaft kann man erzielen, wenn man als Trägermaterial 7020 niedrig legierte 7xxx Legierungen wie z. B. 7020 (AlZn4, 5Mg1) verwendet. Dieser Werkstoff ist so unempfindlich auf die Abschreckung nach dem Lösungsglühen (Hartlöten), dass dieser auch bei Abkühlung an ruhender Luft noch ein übersättigtes Mischkristall aufweist und somit nachträglich warmausgelagert werden kann. Durch eine gezielte Wärmebehandlung nach dem Ofenlöten kann so eine geforderte Bauteilcharakteristik erzielt werden. Dies kann durch eine Luftstrom-Abschreckung des im Ofen gelöteten Bauteils erfolgen mit einer anschließenden 2-phasigen Auslagerung bei bspw. 100°C und 140°C.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht ein Stoßfängersystem vor. Dieses besteht aus insgesamt drei Baugruppen, nämlich der sich quer zur Fahrtrichtung erstreckenden Stoßfängerstrebe, zwei die Strebe an der linken und der rechten Fahrgestellseite aufnehmenden Trägern sowie Aufnahmeplatten, mittels denen die Träger am Fahrgestell montierbar und befestigbar sind.
Die als Querstrebe ausgebildete Stoßfängerstrebe ist aus einem hutförmigen Profilteil sowie einer dieses Hutprofil abschließenden Platte gebildet. Die beiden Teile sind ofengelötet – die Platte ist lotplattiertes Aluminiumblech, und das Hutprofil ist warmumgeformter Stahl oder Aluminium 7020 (AlZn4, 5Mg1). Das Hutprofil und die das Hutprofil abschließende Platte sind an den beiden Kantenden des Profils miteinander flächig in Kontakt und durch das Lot des lotplattierten Aluminiumbleches miteinander stoffschlüssig verbunden.
Die beiden die Stoßfängerstrebe tragenden und gegenüber dem Fahrgestell, der Karosserie des Kraftfahrzeuges stützenden Träger bestehen aus zwei ofengelöteten, lotplattierten Aluminiumblechen. Die beiden Z-förmig profilierten Teile haben an ihren Außenbereichen flächig Kontakt und sind in diesem Kontaktbereich durch den Ofenlötvorgang flächig miteinander verbunden.
Die beiden Träger umfassen den Hutschienenbereich der Stoßfängerstrebe, die beiden parallel zueinander verlaufenden Außenflanken der Hutschiene. Da die beiden Z-Profile des Trägers aus lotplattiertem Aluminiumblech bestehen, kann auch die Verbindung zwischen Träger und Hutschiene bzw. der Stoßfängerstrebe durch eine Ofenlötung realisiert werden. Die Verbindung der Aufnahmeplatten mit den Trägern ist durch eine Schweißverbindung realisiert. Die Aufnahmeplatten sind bspw. als ein Aluminium-Strangpressprofil gefertigt. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Des weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen.
1 zeigt einen Stoßfänger für ein (nicht dargestelltes) Kraftfahrzeug in einer Ansicht von oben.
2 zeigt die Stoßfängerstrebe SFT im Profil als Schnitt entlang der Linie A-A der 1.
3 zeigt einen Schnitt durch einen der Träger T entlang der Linie B-B der 1.
4 zeigt einen Schnitt in Längsrichtung des Trägers T entlang der Linie C-C der 1.
1 zeigt einen Stoßfänger für ein (nicht dargestelltes) Kraftfahrzeug in einer Ansicht von oben. Eine in Fahrtrichtung gewölbt ausgeführte Stoßfängerstrebe SFT wird über zwei sich in Fahrtrichtung erstreckende Träger T getragen. Die Stoßfängerstrebe SFT ist somit eine Querstrebe, welche sich im wesentlichen über die Fahrzeugbreite erstreckt.
Die Träger T weisen an dem der Stoßfängerstrebe SFT abgewandten Ende jeweils eine Halte- bzw. Trägerplatte TP auf, vermittels welcher die Träger T und somit die gesamte Stoßfängereinrichtung an der Karosserie (nicht dargestellt) des Fahrzeuges montierbar ist. Die Trägerplatten TP weisen dazu Öffnungen auf, so dass die Stoßfängereinrichtung mittels Schrauben am Kraftfahrzeug, der Karosserie montierbar ist.
2 zeigt die Stoßfängerstrebe SFT im Profil, und zwar als Schnitt entlang der Linie A-A der 1. Die Stoßfängerstrebe SFT besteht aus einem Hutprofil HP sowie einem das offene Profil schließende Leiste L. Das Hutprofil HP sowie die das Profil schließende Leiste L sind in Fahrtrichtung gewölbt ausgeführt, wobei die Bauteile diese Wölbung bereits vor der Zusammenfügung aufweisen. Das Hutprofil HP ist aus warmumgeformtem Stahl gefertigt. Alternativ kann das Hutprofil HP auch aus Aluminium, z. B. 7020 (AlZn4, 5Mg1), gefertigt sein. Die das Profil in Fahrtrichtung schließende Leiste L ist aus einem lotplattierten Aluminiumblech gefertigt, wobei die lotplattierte Seite bzw. Innenseite, Fläche der Leiste L der Hutprofilseite zugewandt ist.
Die Leiste L sowie das Hutprofil HP weisen im Bereich der abgewinkelten Enden des Hutprofils HP einen flächigen Kontakt auf. Durch eine Ofenlötung entsteht in dieser Kontaktfläche sodann die stoffschlüssige Verbindung der Bauteile. Bei Ausführung des Hutprofils HP als ein Stahlprofil weist dieses bevorzugt eine haftver-mittelnde Schicht, eine Verzinkung auf.
3 zeigt einen Schnitt durch einen der Träger T entlang der Linie B-B der 1. Der Träger T ist somit aus zwei Z-förmig geformten Trägerblechen TB1, TB2 zusammengesetzt. Die beiden Trägerbleche TB1, TB2 weisen in den außenliegenden Profilbereichen einen flächigen Kontakt auf. Die Trägerbleche TB1, TB2 bestehen aus lotplattiertem Aluminiumblech, die lotplattierten Seiten der Bleche TB1, TB2 liegen einander gegenüber. Die Verbindung der beiden Trägerbleche TB1, TB2 erfolgt durch einen Ofenlötvorgang.
4 zeigt einen Schnitt in Längsrichtung des Trägers T entlang der Leistung C-C der 1. Das Hutprofil HP der Stoßfängerstrebe SFT ist in flächigem Kontakt mit den mittleren Profilbereichen der den Träger T bildenden Trägerbleche TB1, TB2. Da die lotplattierten Seiten der Trägerbleche TB1, TB2 einander gegenüberliegen, haben die Trägerbleche TB1, TB2 über die lotplattierten Flächen Kontakt mit dem Hutprofil HP, den beiden parallel zueinander verlaufenden Außenflächen des Hutprofils HP.
Die Trägerplatte TP ist als ein Aluminium-Strangpressprofil ausgeführt und an das der Stoßfängerstrebe SFT gegenüberliegende Ende des Trägers T angesetzt. Die Verbindung der Trägerplatte TP und des durch die beiden Trägerbleche TB1, TB2 gebildeten Trägers T ist durch einen Schweißvorgang hergestellt.
Zur Herstellung des beschriebenen Stoßfängers werden die Teile in der vorgesehenen Position miteinander in Kontakt gebracht, durch bspw. Klemmvorrichtungen fixiert und sodann in einem Ofenlötvorgang thermisch behandelt. Um den Aufwand bzw. die Anzahl der erforderlichen Klemmvorrichtungen im Ofenprozess zu reduzieren, können die Teile auch durch einen Durchsetzfügeprozess vorfixiert werden.
Bezugszeichenliste

SFT

Stoßfängerstrebe, Traverse

T

Träger

TP

Trägerplatte, Grundplatte

HP

Hutprofil, Hutprofilschiene

L

Leiste

TB1

Trägerblech

TB2

Trägerblech

Claims

Fahrzeugkarosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bauteil mit wenigstens einem weiteren Bauteil stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Bauteile einen flächigen Kontaktbereich miteinander aufweisen, wobei eines der Bauteile als ein lotplattiertes Blechteil ausgebildet ist, und die stoffschlüssige Verbindung durch einen Ofenlötvorgang bewirkt wird.
Fahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 1, bei dem das lotplattierte Blechteil als ein Aluminium-Blechteil ausgebildet ist.
Fahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das lotplattierte Blechteil mit einem weiteren Blechteil verbunden ist.
Fahrzeugkarosseriebauteil wenigstens nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das weitere Blechteil ebenfalls ein lotplattiertes Blechteil ist.
Fahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 3, bei dem das weitere Blechteil ein Aluminium-Blechteil ist.
Fahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 3, bei dem das weitere Blechteil ein Stahl-Blechteil ist.
Fahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das weitere Blechteil weist eine für das Lot bzw. die Lotverbindung haftvermittelnde Beschichtung auf.
Fahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 7, bei dem das weitere Blechteil ein Stahl-Blechteil mit einer Verzinkung als haftvermittelnde Beschichtung ist.
Fahrzeugkarosseriebauteil wenigstens nach Anspruch 1, bei dem das Karosseriebauteil als ein Stoßfänger ausgebildet ist, der eine sich im wesentlichen über die Fahrzeugbreite erstreckende Stoßfängerstrebe (SFT) sowie wenigstens einen die Stoßfängerstrebe (SFT) gegenüber der Fahrzeugkarrosserie tragenden Träger (T) umfasst.
Kraftfahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 9, bei dem die Stoßfängerstrebe (SFT) als eine Hutprofilschiene (HP) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 10, bei dem die Schiene des Hutprofils (HP) ein Stahlprofil ist.
Kraftfahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 10, bei dem die Schiene des Hutprofils (HP) auf der offenen Seite mit einem als Leiste (L) ausgebildeten Blech verbunden ist.
Kraftfahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 9, bei dem der Träger (T) aus zwei Z-förmig profilierten Blechen (TB1, TB2) gefertigt ist.
Kraftfahrzeugkarosseriebauteil nach Anspruch 10, bei dem der Träger (T) einen flächigen Kontakt mit den parallel zueinander verlaufenden Außenseiten des Hutprofils (HP) aufweist.
Fahrzeugkarosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Bauteilkomponente, die mit mindestens einer anderen Bauteilkomponente mittels stoffschlüssiger bzw. metallurgischer Verbindung verbunden ist, wobei die Bauteilkomponenten einen flächigen Kontaktbereich miteinander aufweisen, wobei eine der Bauteilkomponenten als ein lotplattiertes Blechteil ausgebildet ist, und die stoffschlüssige bzw. metallurgische Verbindung in dem flächigen Kontaktbereich durch einen Ofenlötvorgang gebildet ist.
Verfahren zum Bilden eines Fahrzeugkarosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, mit den folgenden Schritten: Anordnen einer ersten Bauteilkomponente benachbart zu einer anderen Bauteilkomponente mit einem flächigen Kontaktbereich dazwischen, wobei mindestens eine der Bauteilkomponenten als ein lotplattiertes Blechteil ausgebildet ist, stoffschlüssiges Verbinden der ersten Bauteilkomponente und der mindestens einen anderen Bauteilkomponente in dem flächigen Kontaktbereich unter Verwendung eines Ofenlötvorgangs.