EP2969710A1 - Querträger für den bodenbereich einer kraftfahrzeug-rohbaustruktur, verfahren zur herstellung eines querträgers und kraftfahrzeug-rohbaustruktur - Google Patents

Querträger für den bodenbereich einer kraftfahrzeug-rohbaustruktur, verfahren zur herstellung eines querträgers und kraftfahrzeug-rohbaustruktur

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Publication number
EP2969710A1
EP2969710A1 EP14711442.5A EP14711442A EP2969710A1 EP 2969710 A1 EP2969710 A1 EP 2969710A1 EP 14711442 A EP14711442 A EP 14711442A EP 2969710 A1 EP2969710 A1 EP 2969710A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cross member
motor vehicle
shell structure
forged
forging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14711442.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Kempf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP2969710A1 publication Critical patent/EP2969710A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/08—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted built up with interlaced cross members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/008—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of light alloys, e.g. extruded

Definitions

  • the invention relates to a cross member for the bottom region of a motor vehicle shell structure according to the preamble of claim 1, a method for producing a cross member according to the preamble of claim 7, and a motor vehicle shell structure according to the preamble of claim 8.
  • Offenlegungsschrift DE 10 2010 018 638 A1 is a support structure of a
  • Seat cross member out which consists of an elongated, extending in the vehicle transverse direction profile element made of sheet steel and through
  • Hot working is form hardened.
  • a cross member at least partially as a casting, as a pipe or as an extruded profile.
  • a disadvantage of these embodiments is that they can be improved, in particular with regard to their mechanical resistance, especially in the case of a side impact.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a cross member, which does not have the disadvantages mentioned.
  • the invention is further based on the object to provide a method for producing such a cross member and a motor vehicle bodyshell structure, wherein also said disadvantages are avoided.
  • the object is achieved by providing a cross member having the features of claim 1. This is characterized by the fact that it is at least partially made by forging.
  • the forging results in a highly compacted structure through which the cross member achieves an extraordinarily high mechanical strength. This has a particularly advantageous in a side impact.
  • Forging can also set a fiber profile in the structure load
  • CONFIRMATION COPY fibers can be compacted, especially in mechanically highly stressed areas. In this way, the strength of the cross member is further increased. Ductile areas can also be integrated. Due to the increased strength, it is possible to ensure at the same time a sufficient load resistance in the event of a side impact and to reduce the wall thickness of the cross member. This carries that
  • the carrier with a varying cross-sectional profile, as seen along its longitudinal extent, it being possible in particular to form regions with a larger cross-section, which are subjected to high mechanical stress, than regions subjected to lower mechanical stress.
  • the wall thickness of the support does not have to be designed for a maximum mechanical load, but can be configured as needed. This in turn leads to material savings, so that the cross member can be lighter overall than is the case, for example, in a casting, which must be made with largely constant, designed for a maximum load wall thickness.
  • the mechanically highly compressed structure of a forged part is free from voids, which makes it more mechanically resilient and requires less testing than is the case with a cast part.
  • a forged component requires significantly less reworking.
  • the cross member is forged from at least one heated light metal blank. This also contributes to the lightweight design bill. Together with the advantage that the cross member with discontinuous cross section and depending on
  • Alloy component can be achieved through the use of hybrid materials such as steel, fiber reinforced plastic to further improve the functional property.
  • the cross member depending on the requirements include a double profile, which is fixed by forged connecting pieces.
  • the cross member according to the invention is also characterized in that it comprises at least partially a light metal or a light metal alloy.
  • the cross member is made of a light metal or a light metal alloy. This is particularly the case when the cross member of at least one heated
  • the cross member comprises at least partially aluminum or an aluminum alloy.
  • the cross member made of aluminum or an aluminum alloy.
  • a higher-strength aluminum alloy is preferably used for the cross member at least in some areas.
  • the cross member preferably comprises magnesium or a magnesium alloy.
  • a preferred embodiment of the cross member is made of magnesium or a magnesium alloy. The choice of one of these
  • Materials at least for a region of the cross member allows a particularly easy training of the same and thus contributes to the lightweight design bill.
  • the cross member is designed as a seat cross member.
  • the cross member comprises at least one receptacle for a seat of the motor vehicle.
  • the cross member comprises at least one receptacle for a seat rail of the motor vehicle.
  • the seat cross member may be formed so as to be e.g. for a convertible has rollover structures.
  • connection points for a hybrid floor / rear wall paneling and, for example, control units / media can also be integrated into the crossbeam.
  • a preferred embodiment of the cross member is formed einschalig.
  • the cross member may thus have a forged shell structure comprising a shell.
  • Another embodiment of the cross member comprises a bivalve structure.
  • the cross member is preferably formed of two interconnected shells, which are preferably both forged. These shells can also consist of different materials according to design requirements.
  • the cross member which is characterized in that it is designed in several parts.
  • the cross member comprises a curved middle part, which is intended to bridge the central tunnel area of a motor vehicle shell structure.
  • side parts adjoin the middle part on both sides, the middle part connecting the two side parts to one another.
  • the side parts are preferably not curved but rather straight. In this case, they preferably extend substantially within the motor vehicle shell structure, preferably exactly in the vehicle transverse direction.
  • Recording segment for an energy system and the associated media can be selected for the cross member also a continuous uniform profile.
  • the seat cross member in an embodiment in conjunction with the ground segment and the battery part can be completely replaced with. The connection takes place in this case with the joining of the power generation carrier.
  • At least one of the side parts is made by forging, particularly preferably from a heated light metal blank.
  • both sides are made by forging, more preferably from a heated light metal blank.
  • the middle part is produced by forging, particularly preferably from a heated light metal blank.
  • the individual components ie in particular the two side parts and the middle part are preferably bolted together, riveted or glued. Alternatively, it is also possible that they are welded together. When using easier
  • Embodiment of the cross member in which the side parts are forgiven with the middle part As a result, a particularly stable, firm and resilient connection of the side parts with the central part can be achieved in a simple manner.
  • the side parts are forged with the Mitteilteil preferably non-positively and positively, possibly even cohesively merged.
  • the cross member which is characterized in that the cross member is a total of one piece by forging, more preferably made of a heated light metal blank.
  • the cross member along its entire extent from a first side to a second side of a motor vehicle shell structure is made in one piece by forging, more preferably from a heated light metal blank.
  • a cross member which is characterized in that it is provided at least one connection node for connection to a longitudinal member and / or Schweiler the motor vehicle shell structure.
  • the at least one connection node is forged to the cross member or forged at the cross member.
  • the cross member is preferably connected in a sill area and / or in the region of a center tunnel with the motor vehicle shell structure. This can be done by means of mechanical means, in particular by means of screws or rivets, by gluing and / or by welding. It is easily possible to connect a forged cross member by means of welding to adjacent elements of a motor vehicle body shell structure.
  • a cross member which is characterized in that at least one functional structure is provided on it.
  • the at least one functional structure is preferably selected from a group consisting of a seat receptacle, a seat rail receptacle, depending on the vehicle, a receptacle for a roll-over structure and a receiving element or fastening element for a storage volume.
  • the storage volume is preferably an energy store, in particular a battery and / or a tank, in particular a fuel tank.
  • additional parts for such a recording can be omitted, and it is also a protection of the storage volume in the event of a side impact guaranteed.
  • the at least one functional structure is preferably in the cross member
  • a forging suggests that the functional structure is at least partially recast with the material of the cross member.
  • Anchoring suggests that a connection of the functional structure with the cross member by forging, preferably by hybrid forging, is effected
  • recesses are provided in a fastening region of the functional structure through which material of the cross member is forced from a first side, wherein the material engages behind the fastening region on a second side, so that a non-positive and positive connection is effected.
  • the functional structure is formed during forging from the material of the cross member.
  • the cross member is formed as a hybrid component, wherein it is particularly preferably produced by hybrid forging. It includes the
  • Cross member more than one area, wherein at least one other area is not made by massive forming, especially not by forging. But it is possible that the at least one other area by forging with the
  • Forged area is connected. It is particularly possible that the at least one further area in the forged area completely
  • Forged, forged to this or area with the material of the forged area umschmiedet is.
  • a complete forging indicates that the forged area is encompassed completely and on all sides by the material of the forged area, while reforging responds that the further area is only partially covered by the material of the forged area
  • a forged area is embraced.
  • a forged area can be
  • an inlay for example, an inlay, a reinforcing structure, in particular a
  • the object is also achieved by providing a method for producing a cross member for the floor area of a motor vehicle shell structure with the steps of claim 8.
  • the method preferably produces a cross member according to one of the previously described embodiments.
  • the method is characterized in that the cross member at least partially through
  • the cross member is made of at least one heated light metal blank.
  • the cross member is produced as a single or double-shell component by forging.
  • the cross member is at least partially subjected to a heat treatment. It is possible that the entire cross member is subjected to a heat treatment. Alternatively or additionally, it is possible that the cross member is subjected to a partial or local heat treatment.
  • the heat treatment it is possible to adjust the component properties of the cross member, in particular its strength, toughness, ductility and / or hardness, as needed. These are particularly preferred aterial properties adjusted locally as needed.
  • targeted areas of the cross member can be set ductile, tougher or firmer. As a result, in particular, the stability of the cross member with regard to a side impact can be improved overall.
  • a method is preferred in which at least a portion of the cross member is produced by hot forging. Higher degrees of deformation can be achieved here.
  • An embodiment of the method is also preferred in which at least a portion of the cross member is produced by hot forging. In this case, lower degrees of deformation can be represented than in hot forging, but the risk when using a steel component as an inlay by scaling a surface of the cross member is lower.
  • a method is preferred in which at least a portion of the cross member is made by cold forging. Although lower degrees of deformation can be represented, on the other hand there is no risk of scaling of the surface. Hardening can further improve the properties.
  • the cross member and its connection knot can be produced to adjacent elements of the motor vehicle shell structure.
  • Automotive body structure by a cross member which is prepared by a method according to one of the embodiments described above. This realizes for the motor vehicle shell structure, the advantages that have already been presented in connection with the cross member and the method.
  • a motor vehicle shell structure which is characterized in that a central part of the cross member is formed curved. This bridges one
  • the cross member is connected on both sides laterally and in the region of the central tunnel with longitudinal members, in particular sills, the motor vehicle body shell structure.
  • longitudinal members in particular sills
  • the single FIGURE shows an embodiment of a motor vehicle shell structure with two cross members according to an embodiment.
  • the figure shows an embodiment of a motor vehicle shell structure 1, wherein a rectangle R, a region of the motor vehicle shell structure 1 is characterized by a first cross member 3 and a second cross member 5 are provided.
  • first cross member 3 and the second cross member 5 are formed identically, so that in the following only the first cross member 3 is described in more detail. The comments on this first cross member 3 apply to the second cross member 5 as well.
  • the cross member 3 which is provided for the bottom portion of the motor vehicle shell structure 1, has a curved middle part 7, which bridges a central tunnel area of the motor vehicle bodyshell structure 1.
  • a first side part 9 and a second side part 11 are provided, which with the middle part. 7
  • At least one of the side parts 9, 11 and / or the middle part 7 are produced by forging, from at least one heated light metal blank.
  • the entire cross member 3 is made in one piece by forging from a heated light metal blank.
  • connection nodes for connection to longitudinal members 13, 15, 17, 19 of the motor vehicle shell structure are provided.
  • Such a connection node is identified here by way of example by the reference numeral 21.
  • the connection nodes 21 are preferably forged to the cross member or forged therefrom from the material of the cross member.
  • the cross member 3 is preferably with the
  • receptacles 23 for at least one seat and / or at least one seat rail are preferably integrally formed or forged on the side parts 9, 11 and / or on the middle part 7. It is also possible that the receptacles 23 are forged in particular by hybrid forging on the side parts 9, 11 and / or the middle part 7 or forged into its material. They are designed in this case as separate components. Preferably, four receptacles 23 are provided for four seat rails and / or for two seats.
  • At least one of the side parts 9, 11 is preferably at least one receiving or fastening element for a storage volume, in particular for a
  • Fastener is preferably in one piece on the side part 9, 11th
  • Hybrid forging is forged as a separate component to the at least one side member 9, 11 or forged into this.
  • the cross member is mechanically heavy-duty and at the same time lightweight and compact. He is inexpensive to produce by simple means within the process.
  • the vehicle bodyshell structure equipped with the cross member has increased stability against a side impact.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Querträger (3,5) für den Bodenbereich einer Kraftfahrzeug- Rohbaustruktur (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (3,5) zumindest bereichsweise ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung, vorzugsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, vorzugsweise Magnesium oder eine Magnesiumlegierung, umfasst und zumindest bereichsweise durch Schmieden hergestellt ist.

Description

Querträger für den Bodenbereich einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur,
Verfahren zur Herstellung eines Querträgers und Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur
Die Erfindung betrifft einen Querträger für den Bodenbereich einer Kraftfahrzeug- Rohbaustruktur gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Verfahren zur Herstellung eines Querträgers gemäß Oberbegriff des Anspruchs 7, sowie eine Kraftfahrzeug- Rohbaustruktur gemäß Oberbegriff des Anspruchs 8.
Querträger der hier angesprochenen Art sind bekannt. Aus der deutschen
Offenlegungsschrift DE 10 2010 018 638 A1 geht eine Trägerstruktur eines
Sitzquerträgers hervor, die aus einem langestreckten, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Profilelement besteht, das aus Stahlblech gefertigt und durch
Warmumformung formgehärtet ist. Alternativ ist es auch bekannt, einen Querträger zumindest bereichsweise als Gussteil, als Rohr oder als Strangpressprofil auszubilden. Nachteilig an diesen Ausgestaltungen ist, dass sie insbesondere in Hinblick auf ihre mechanische Beanspruchbarkeit, gerade auch für den Fall eines Seitenaufpralls, verbesserbar sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Querträger zu schaffen, der die genannten Nachteile nicht aufweist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Querträgers sowie eine Kraftfahrzeug- Rohbaustruktur zu schaffen, wobei ebenfalls die genannten Nachteile vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Querträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass er zumindest bereichsweise durch Schmieden hergestellt ist. Durch das Schmieden ergibt sich ein hochverdichtetes Gefüge, durch das der Querträger eine außerordentlich hohe mechanische Festigkeit erreicht. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft bei einem Seitenaufprall aus. Beim
Schmieden kann auch ein Faserverlauf in dem Gefüge belastungsgerecht eingestellt
BESTÄTIGUNGSKOPIE werden, wobei Fasern insbesondere in mechanisch hochbelasteten Bereichen verdichtet werden können. Auf diese Weise wird die Festigkeit des Querträgers weiter gesteigert. Auch duktile Bereiche können integriert sein. Durch die erhöhte Festigkeit ist es möglich, zugleich einen ausreichenden Belastungswiderstand für den Fall eines Seitenaufpralls zu gewährleisten und die Wandstärke des Querträgers zu verringern. Dies trägt dem
Leichtbaugedanken Rechnung. Weiterhin ist es beim Schmieden möglich, den Träger mit - entlang seiner Längserstreckung gesehen - variierendem Querschnittsverlauf zu fertigen, wobei es insbesondere möglich ist, mechanisch hochbelastete Bereiche mit größerem Querschnitt auszubilden als mechanisch geringer belastete Bereiche. Die Wandstärke des Trägers muss also nicht auf eine maximale mechanische Belastung ausgelegt werden, sondern kann bedarfsgerecht ausgestaltet sein. Dies führt wiederum zu Materialeinsparungen, so dass der Querträger insgesamt leichter sein kann als dies beispielsweise bei einem Gussteil der Fall ist, welches mit weitestgehend konstanter, auf eine maximale Belastung ausgelegter Wandstärke gefertigt werden muss. Das mechanisch hochverdichtete Gefüge eines Schmiedeteils ist frei von Lunker, wodurch es mechanisch belastbarer ist und einen geringeren Prüfaufwand nach sich zieht, als dies bei einem Gussteil der Fall ist. Weiterhin bedarf es bei einem geschmiedeten Bauteil einer deutlich geringfügigeren Nachbearbeitung. Es kommt hinzu, dass es eine vergleichsweise einfache Vorgehensweise darstellt, den Querträger zumindest bereichsweise zu schmieden. Es ist daher möglich, im Rahmen des Verfahrens mit relativ einfachen Mitteln kostengünstig einen zugleich leichten und mechanisch hoch
belastbaren Querträger herzustellen.
Bevorzugt ist der Querträger aus zumindest einem erwärmten Leichtmetallrohling geschmiedet. Dies trägt zusätzlich dem Leichtbaugedanken Rechnung. Gemeinsam mit dem Vorteil, dass der Querträger mit diskontinuierlichem Querschnitt und je nach
Beanspruchung zusätzlich mit variablen in kraftrichtungsverlaufenden Rippen- /Sickenstrukturen hergestellt werden kann, ist es insbesondere bei einer Verwendung eines erwärmten Leichtmetallrohlings möglich, dem Querträger eine relativ komplexe, vorzugsweise zumindest bereichsweise filigrane Struktur zu geben. Insgesamt wird so durch die verringerte Wandstärke und den Einsatz eines Leichtbauwerkstoffs den Leichtbauanforderungen Rechnung getragen. Zusätzlich kann zu einer
Leichtmetallkomponente durch den Einsatz von Hybridmaterialien wie z.B. Stahl, faserverstärktem Kunststoff eine weitere Verbesserung der funktionalen Eigenschaft erreicht werden. Ergänzend kann der Querträger je nach Anforderung ein Doppelprofil beinhalten, wobei dieses durch angeschmiedete Verbindungsstücke fixiert ist. Der erfindungsgemäße Querträger zeichnet sich auch dadurch aus, dass er zumindest bereichsweise ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung umfasst. Vorzugsweise besteht der Querträger aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Querträger aus zumindest einem erwärmten
Leichtmetallrohling geschmiedet ist. Vorzugsweise umfasst der Querträger zumindest bereichsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Besonders bevorzugt besteht der Querträger aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Insbesondere wird für den Querträger zumindest bereichsweise vorzugsweise eine höherfeste Aluminiumlegierung eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich umfasst der Querträger vorzugsweise Magnesium oder eine Magnesiumlegierung. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Querträgers besteht aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung. Die Wahl eines dieser
Materialien zumindest für einen Bereich des Querträgers ermöglicht eine besonders leichte Ausbildung desselben und trägt so dem Leichtbaugedanken Rechnung.
Es wird auch ein geschmiedeter Querträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass der Querträger als Sitzquerträger ausgebildet ist. Dabei umfasst er mindestens eine Aufnahme für einen Sitz des Kraftfahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich umfasst der Querträger mindestens eine Aufnahme für eine Sitzschiene des Kraftfahrzeugs.
Ergänzend kann der Sitzquerträger so ausgebildet sein, dass er z.B. für ein Cabrio Überschlagsstrukturen aufweist. Zudem können noch Anbindungspunkte für eine hybride Boden-/Rückwandbeplankung und z.B: Steuergeräte/Medien in den Querträger integriert sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Querträgers ist einschalig ausgebildet. Der Querträger kann also eine geschmiedete Schalenstruktur aufweisen, die eine Schale umfasst. Ein anderes Ausführungsbeispiel des Querträgers umfasst eine zweischalige Struktur. In diesem Fall ist der Querträger bevorzugt aus zwei miteinander gefügten Schalen gebildet, die vorzugsweise beide geschmiedet sind. Diese Schalen können nach konstruktiver Anforderung auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Es wird ein Querträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass er mehrteilig ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst der Querträger ein gewölbtes Mittelteil, welches dazu vorgesehen ist, den Mitteltunnelbereich einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur zu überbrücken. Vorzugsweise schließen sich an das Mittelteil beidseitig Seitenteile an, wobei das Mittelteil die beiden Seitenteile miteinander verbindet. Die Seitenteile sind vorzugsweise nicht gewölbt sondern vielmehr gerade ausgebildet. Dabei verlaufen sie innerhalb der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur bevorzugt im Wesentlichen, vorzugsweise genau in Fahrzeugquerrichtung. In einer funktionellen Ausführungsform als
Aufnahmesegment für ein Energiesystem und die dazu gehörigen Medien kann für den Querträger auch ein durchgehendes gleichmäßiges Profil gewählt werden. Auch kann der Sitzquerträger in einer Ausführung in Verbindung mit dem Bodensegment und dem Batterieteil komplett mit getauscht werden. Die Anbindung erfolgt in diesem Falle mit dem Fügen des Energieerzeugungsträgers.
Vorzugsweise ist mindestens eines der Seitenteile durch Schmieden, besonders bevorzugt aus einem erwärmten Leichtmetallrohling hergestellt. Bei einem
Ausführungsbeispiel des Querträgers sind beide Seitenteile durch Schmieden, besonders bevorzugt aus einem erwärmten Leichtmetallrohling hergestellt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Mittelteil durch Schmieden, besonders bevorzugt aus einem erwärmten Leichtmetallrohling, hergestellt ist.
Die Einzelbauteile, also insbesondere die beiden Seitenteile und das Mittelteil sind vorzugsweise miteinander verschraubt, vernietet oder verklebt. Alternativ ist es auch möglich, dass sie miteinander verschweißt sind. Bei einem Einsatz einfacher
Fügetechniken wie beispielsweise Kleben, Nieten oder Schrauben reduziert sich im Vergleich zum Schweißen ein Wärmeeintrag, wodurch auch ein Bauteilverzug geringer ausfällt. Dadurch können sowohl der Querträger als auch eine diesen aufweisende Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur maßhaltig gefertigt werden. Bevorzugt wird ein
Ausführungsbeispiel des Querträgers, bei welchem die Seitenteile mit dem Mittelteil verschmiedet sind. Hierdurch kann auf einfache Weise eine besonders stabile, feste und belastbare Verbindung der Seitenteile mit dem Mittelteil erreicht werden. Beim
Verschmieden werden die Seitenteile mit dem Mitteilteil vorzugsweise kraft- und formschlüssig, gegebenenfalls sogar stoffschlüssig verbunden.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Querträgers bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Querträger insgesamt einstückig durch Schmieden, besonders bevorzugt aus einem erwärmten Leichtmetallrohling, hergestellt ist. Dies stellt eine besonders verfahrensökonomische Ausbildung des Querträgers dar. Bevorzugt ist der Querträger entlang seiner gesamten Erstreckung von einer ersten Seite bis zu einer zweiten Seite einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur einstückig durch Schmieden, besonders bevorzugt aus einem erwärmten Leichtmetallrohling hergestellt. Hierdurch erhält er entlang seiner gesamten Erstreckung eine überragend hohe Stabilität und mechanische Belastbarkeit, wobei er zugleich mit verringerter, bedarfsgerecht variabel angepasster Wandstärke und somit besonders leicht ausgebildet sein kann. Es wird auch ein Querträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass an ihm mindestens ein Anbindungsknoten zur Verbindung mit einem Längsträger und/oder Schweiler der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur vorgesehen ist. Bevorzugt ist der mindestens eine Anbindungsknoten an den Querträger angeschmiedet oder an dem Querträger ausgeschmiedet. Mit Hilfe des mindestens einen Anbindungsknotens wird der Querträger vorzugsweise in einem Schwellerbereich und/oder im Bereich eines Mitteltunnels mit der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur verbunden. Dies kann mit Hilfe mechanischer Mittel, insbesondere mittels Schrauben oder Nieten, durch Kleben und/oder durch Schweißen geschehen. Dabei ist es problemlos möglich, einen geschmiedeten Querträger mittels Verschweißen an benachbarte Elemente einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur anzubinden.
Es wird auch ein Querträger bevorzugt, der sich dadurch auszeichnet, dass mindestens eine Funktionsstruktur an ihm vorgesehen ist. Die mindestens eine Funktionsstruktur ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer Sitzaufnahme, einer Sitzschienenaufnahme, je nach Fahrzeug einer Aufnahme für eine Überrollstruktur und einem Aufnahmeelement oder Befestigungselement für ein Speichervolumen. Bei dem Speichervolumen handelt es sich vorzugsweise um einen Energiespeicher, insbesondere um eine Batterie und/oder einen Tank, insbesondere einen Kraftstofftank. Insbesondere wenn ein Aufnahmeelement oder ein Befestigungselement für eine Batterie oder einen Kraftstofftank an dem Querträger vorgesehen ist, können Zusatzteile für eine solche Aufnahme entfallen, und es wird zugleich ein Schutz des Speichervolumens im Falle eines Seitenaufpralls gewährleistet.
Die mindestens eine Funktionsstruktur ist vorzugsweise in den Querträger
eingeschmiedet, an den Querträger angeschmiedet oder an dem Querträger
ausgeschmiedet. Dabei spricht ein Einschmieden an, dass die Funktionsstruktur zumindest bereichsweise mit dem Material des Querträgers umschmiedet wird. Ein Anschmieden spricht an, dass eine Verbindung der Funktionsstruktur mit dem Querträger durch Schmieden, vorzugsweise durch Hybridschmieden, bewirkt wird, wobei
beispielsweise Ausnehmungen in einem Befestigungsbereich der Funktionsstruktur vorgesehen sind, durch welche Material des Querträgers von einer ersten Seite hindurchgedrängt wird, wobei das Material den Befestigungsbereich auf einer zweiten Seite hintergreift, sodass eine kraft- und formschlüssige Verbindung bewirkt wird. Ein Ausschmieden spricht an, dass die Funktionsstruktur beim Schmieden aus dem Material des Querträgers ausgeformt wird. Es ist bevorzugt möglich, dass der Querträger als Hybridbauteil ausgebildet ist, wobei er besonders bevorzugt durch Hybridschmieden hergestellt wird. Dabei umfasst der
Querträger mehr als einen Bereich, wobei mindestens ein weiterer Bereich nicht durch Massivumformen, insbesondere nicht durch Schmieden, hergestellt ist. Es ist aber möglich, dass der mindestens eine weitere Bereich durch Schmieden mit dem
geschmiedeten Bereich verbunden ist. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der mindestens eine weitere Bereich in den geschmiedeten Bereich vollständig
eingeschmiedet, an diesen angeschmiedet oder bereichsweise mit dem Material des geschmiedeten Bereichs umschmiedet ist. Dabei spricht in diesem Fall ein vollständiges Einschmieden an, dass der eingeschmiedete Bereich vollständig und allseitig von dem Material des geschmiedeten Bereichs umgriffen wird, während ein Umschmieden anspricht, dass der weitere Bereich nur bereichsweise von dem Material des
geschmiedeten Bereichs umgriffen wird. Ein eingeschmiedeter Bereich kann
beispielsweise ein Inlay, eine Verstärkungsstruktur, insbesondere eine
Verstärkungseinlage oder Verstärkungsseele sein. Mithilfe solcher Strukturen ist es möglich, die Stabilität und mechanische Belastbarkeit des Querträgers weiter zu erhöhen beziehungsweise bedarfsgerecht abzustimmen.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem, ein Verfahren zur Herstellung eines Querträgers für den Bodenbereich einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur mit den Schritten des Anspruchs 8 geschaffen wird. Insbesondere wird mithilfe des Verfahrens vorzugsweise ein Querträger nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele hergestellt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Querträger zumindest bereichsweise durch
Schmieden hergestellt wird. Bevorzugt wird der Querträger aus zumindest einem erwärmten Leichtmetallrohling hergestellt. Hierdurch verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Querträger ausgeführt wurden.
Bei einerbevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Querträger als ein- oder zweischaliges Bauteil durch Schmieden hergestellt.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Querträger zumindest bereichsweise einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Es ist möglich, dass der gesamte Querträger eine Wärmebehandlung unterzogen wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Querträger einer partiellen beziehungsweise lokalen Wärmebehandlung unterzogen wird. Mithilfe der Wärmebehandlung ist es möglich, die Bauteileigenschaften des Querträgers, insbesondere dessen Festigkeit, Zähigkeit, Duktilität und/oder Härte, bedarfsgerecht einzustellen. Besonders bevorzugt werden diese aterialeigenschaften bedarfsgerecht lokal eingestellt. Hierdurch können gezielt Bereiche des Querträgers duktiler, zäher oder fester eingestellt werden. Dadurch kann insgesamt insbesondere die Stabilität des Querträgers in Hinblick auf einen Seitenaufprall verbessert werden.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, bei welchem zumindest ein Bereich des Querträgers durch Warmschmieden hergestellt wird. Hierbei sind höhere Umformgrade erzielbar. Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welchem zumindest ein Bereich des Querträgers durch Halbwarmschmieden hergestellt wird. Hierbei sind geringere Umformgrade darstellbar als beim Warmschmieden, allerdings ist die Gefahr beim Einsatz einer Stahlkomponente als Inlay durch Verzundern einer Oberfläche des Querträgers geringer. Schließlich wird auch ein Verfahren bevorzugt, bei welchem zumindest ein Bereich des Querträgers durch Kaltschmieden hergestellt wird. Hierbei sind zwar geringere Umformgrade darstellbar, andererseits besteht keine Gefahr einer Verzunderung der Oberfläche. Eine Kaltverfestigung kann die Eigenschaften weiter verbessern.
Es zeigt sich jedenfalls, dass insbesondere bei einer einstückigen Herstellung des Querträgers durch Schmieden, eine Bauteilezahl im Kraftfahrzeug-Rohbau reduziert werden kann. Zugleich ist es möglich, eine Modulstrategie durch Verwendung von Gleichteilen beziehungsweise einer Konzeptgleichheit zu verfolgen. Zugleich ist eine höhere Absicherung der Quersteifigkeit des Bauteils möglich.
Das Verfahren ist kostengünstig durch werkzeuggebundenes Schmieden wie
Gesenkschmieden durchführbar. Dabei können bevorzugt zugleich der Querträger und dessen Anbindungsknoten zu benachbarten Elementen der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur hergestellt werden.
Die Beschreibung des Querträgers einerseits und des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere sind Verfahrensschritte, die - gegebenenfalls implizit - in Zusammenhang mit dem Querträger beschrieben wurden, vorzugsweise einzeln oder in Kombination miteinander Schritte einer Ausführungsform des Verfahrens. Umgekehrt sind vorzugsweise Merkmale, die - gegebenenfalls implizit - in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander Merkmale eines Ausführungsbeispiels des Querträgers. Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 9 geschaffen wird. Diese zeichnet sich durch einen im Bodenbereich der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur vorgesehenen Querträger nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aus. Alternativ zeichnet sich die
Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur durch einen Querträger aus, der durch ein Verfahren nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hergestellt ist. Damit verwirklichen sich für die Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Querträger und dem Verfahren dargestellt wurden.
Es wird eine Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass ein Mittelteil des Querträgers gewölbt ausgebildet ist. Dieses überbrückt einen
Mitteltunnelbereich der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur. Der Querträger ist beidseitig seitlich und im Bereich des Mitteltunnels mit Längsträgern, insbesondere Schwellern, der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur verbunden. Vorzugsweise ist der Querträger mit den Längsträgern, insbesondere Schwellern, und/oder mit dem Mitteltunnelbereich mechanisch verbunden, beispielsweise durch Schrauben und/oder Nieten, oder verschweißt. Es ist auch möglich, dass der Querträger mit den Längsträgern,
insbesondere den Schwellern, und/oder dem Mitteltunnelbereich verklebt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur mit zwei Querträgern gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur 1, wobei mit einem Rechteck R ein Bereich der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur 1 gekennzeichnet ist, indem ein erster Querträger 3 und ein zweiter Querträger 5 vorgesehen sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur 1 sind der erste Querträger 3 und der zweite Querträger 5 identisch ausgebildet, sodass im Folgenden lediglich der erste Querträger 3 näher beschrieben wird. Die Ausführungen zu diesem ersten Querträger 3 treffen genauso auch auf den zweiten Querträger 5 zu.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur 1 ist es möglich, dass zwei verschiedene Querträger 3, 5 oder nur ein Querträger oder mehr als zwei identische oder verschiedene Querträger vorgesehen sind. Der Querträger 3, der für den Bodenbereich der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur 1 vorgesehen ist, weist ein gewölbtes Mittelteil 7 auf, welches einen Mitteltunnelbereich der Kraftfahrzeugrohbaustruktur 1 überbrückt. Beidseitig des Mittelteils 7 sind ein erstes Seitenteil 9 und ein zweites Seitenteil 11 vorgesehen, die mit dem Mittelteil 7
vorzugsweise mechanisch verbunden, insbesondere mit diesem verschraubt, vernietet oder verklebt sind. Alternativ ist es möglich, dass die Seitenteile 9, 11 mit dem Mittelteil 7 verschmiedet sind.
Mindestens eines der Seitenteile 9, 11 und/oder das Mittelteil 7 sind durch Schmieden, aus zumindest einem erwärmten Leichtmetallrohling hergestellt. Alternativ ist es möglich, dass der gesamte Querträger 3 einstückig durch Schmieden aus einem erwärmten Leichtmetallrohling hergesteilt ist.
An dem Querträger 3 sind Anbindungsknoten zur Verbindung mit Längsträgem 13, 15, 17, 19 der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur vorgesehen. Ein solcher Anbindungsknoten ist hier beispielhaft mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet. Die Anbindungsknoten 21 sind vorzugsweise an den Querträger angeschmiedet oder an diesem aus dem Material des Querträgers ausgeschmiedet. Der Querträger 3 ist vorzugsweise mit den
Längsträgern 13, 15, 17, 19 im Bereich der Anbindungsknoten verschweißt. Alternativ ist es auch möglich, dass der Querträger mit den Längsträgers 13, 5, 17, 19 verschraubt, vernietet oder verklebt ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass die Anbindungsknoten 21 an den Querträger 3, insbesondere an die Seitenteile 9 und/oder an das Mittelteil 7, angeschraubt, angenietet oder mit diesem verschweißt oder verklebt sind.
An den Seitenteilen 9, 11 und/oder an dem Mittelteil 7 sind vorzugsweise Aufnahmen 23 für mindestens einen Sitz und/oder mindestens eine Sitzschiene vorzugsweise einstückig ausgeformt beziehungsweise ausgeschmiedet. Es ist auch möglich, dass die Aufnahmen 23 insbesondere durch Hybridschmieden an die Seitenteile 9, 11 und/oder das Mittelteil 7 angeschmiedet oder in dessen Material eingeschmiedet sind. Sie sind in diesem Fall als separate Bauteile ausgebildet. Bevorzugt sind vier Aufnahmen 23 für vier Sitzschienen und/oder für zwei Sitze vorgesehen.
An mindestens einem der Seitenteile 9, 11 ist vorzugsweise mindestens ein Aufnahmeoder Befestigungselement für ein Speichervolumen, insbesondere für einen
Energiespeicher, vorgesehen. Insbesondere ist vorzugsweise mindestens ein Aufnahme- oder Befestigungselement für eine Batterie und/oder für einen Tank, insbesondere einen Kraftstofftank, vorgesehen. Auch dieses mindestens eine Aufnahme- oder
Befestigungselement ist vorzugsweise einstückig an dem Seitenteil 9, 11
ausgeschmiedet. Alternativ ist es möglich, dass es insbesondere im Wege des
Hybridschmiedens als separates Bauteil an das mindestens eine Seitenelement 9, 11 angeschmiedet oder in dieses eingeschmiedet ist.
Insgesamt zeigt sich, dass der Querträger mechanisch hochbeanspruchbar und zugleich leicht und kompakt ausgebildet ist. Er ist dabei mit einfachen Mitteln kostengünstig im Rahmen des Verfahrens herstellbar. Die mit dem Querträger ausgestattete Kraftfahrzeug- Rohbaustruktur weist eine erhöhte Stabilität gegenüber einem Seitenaufprall auf.

Claims

Patentansprüche
1. Querträger (3,5) für den Bodenbereich einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (3,5) zumindest bereichsweise ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung, vorzugsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, vorzugsweise Magnesium oder eine Magnesiumlegierung, umfasst und zumindest bereichsweise durch Schmieden hergestellt ist.
2. Querträger (3,5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (3,5) als Sitzquerträger ausgebildet ist, wobei er mindestens eine Aufnahme (23) für einen Sitz und/oder eine Sitzschiene des Kraftfahrzeugs aufweist.
3. Querträger (3,5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Querträger (3,5) mehrteilig ausgebildet ist, wobei er insbesondere ein vorzugsweise gewölbtes Mittelteil (7) und zwei sich beidseitig an das Mittelteil (7) anschließende Seitenteile (9,11) aufweist, wobei vorzugsweise mindestens eines der Seitenteile (9,11), besonders bevorzugt beide Seitenteile (9,11) und/oder das Mittelteil (7) durch Schmieden, hergestellt ist.
4. Querträger (3,5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Querträger (3,5) insgesamt, vorzugsweise entlang einer gesamten Erstreckung von einer ersten Seite einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1) bis zu einer zweiten Seite der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1) einstückig durch Schmieden, hergestellt ist.
5. Querträger (3,5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass an dem Querträger (3,5) mindestens ein Anbindungsknoten (21) zur Verbindung des Querträgers (3,5) mit einem Längsträger (13,15,17,19) der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1) vorgesehen, vorzugsweise an den Querträger (3,5) angeschmiedet oder an dem Querträger (3,5) ausgeschmiedet ist.
6. Querträger (3,5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eine Funktionsstruktur, vorzugsweise mindestens eine Sitzaufnahme (23), mindestens eine Sitzschienenaufnahme (23), mindestens ein Aufnahme- oder Befestigungselement für ein Speichervolumen, insbesondere einen Energiespeicher, vorzugsweise eine Batterie und/oder einen Tank, an dem Querträger (3,5) vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Funktionsstruktur vorzugsweise in den Querträger (3,5) eingeschmiedet, an den Querträger (3,5) angeschmiedet oder an dem Querträger (3,5) ausgeschmiedet ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Querträgers (3,5) für den Bodenbereich einer
Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1), insbesondere eines Querträgers (3,5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (3,5) zumindest bereichsweise durch Schmieden aus zumindest einem erwärmten Leichtmetallrohling hergestellt wird.
8. Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1), gekennzeichnet durch einen im Bodenbereich der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1 ) vorgesehenen Querträger (3,5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, oder durch einen Querträger (3,5), erhalten durch ein Verfahren nach Anspruch 7.
9. Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelteil (7) des Querträgers (3,5) gewölbt ausgebildet ist und einen
Mitteltunnelbereich der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1 ) überbrückt, wobei der Querträger (3,5) beidseitig seitlich und im Bereich des Mitteltunnels mit
Längsträgern (13,15,17,19) der Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur (1 ) verbunden ist.
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