DE102018129724B4

DE102018129724B4 - Fahrzeugbauteil für ein Fahrzeug

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Publication number: DE102018129724B4
Application number: DE102018129724.6A
Authority: DE
Inventors: Georg Frost; Andreas Hitz; Mathias Lohberg; Martin Schröter
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: US11161468B2; US20200164817A1; US20220063530A1; CN111216800B; DE102018129724A1; US12012059B2; CN111216800A

Abstract

Fahrzeugbauteil (100), wobei es sich um einen Sitzquerträger handelt, mit:einem Bauteilkörper (101), welcher sich in eine Längsrichtung (103) länglich erstreckt,wobei der Bauteilkörper (101) Plateaubereiche und Seitenbänder (115-1, 115-2) mit zwischenliegenden Krümmungsbereichen (117-1, 117-2) aufweist,wobei die Krümmungsbereiche (117-1, 117-2) in Längsrichtung (103) ausgebildet sind und jeweils an ein abgeflachtes Seitenband (115-1, 115-2) angrenzen,wobei der Bauteilkörper (101) lokal begrenzte Deformationszonen aufweist, welche unterschiedliche Materialhärten zueinander und zu dem umgebenden Material aufweisen, wobei sich zwischen den Deformationszonen Bereiche höherer Zugfestigkeit erstrecken,wobei der Bauteilkörper (101) in Längsrichtung (103) im Plateaubereich zwei örtlich verteilte Deformationszonen (105-1, 105-3) mit vergleichbarer Zugfestigkeit aufweist, die Deformationszonen der Seitenbänder (109-1, 109-2, 109-3, 109-4) weisen in Bezug auf die Deformationszonen des Plateaubereichs (105-1, 105-3) eine geringere Zugfestigkeit auf,wobei sich die Deformationszonen des Plateaubereichs (105-1, 105-3) über einen Plateaubereich der U-Profilform hinaus in den jeweiligen Krümmungsbereich (117-1, 117-2) des Bauteilkörpers (101) erstrecken, wobei die Deformationszonen des Plateaubereichs (105-1, 105-3) eine U-Profilform aufweisen,wobei der Bauteilkörper (101) mit den örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-3, 109-1, 109-2, 109-3, 109-4) einstückig aus einem Blechmaterial gebildet ist,um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers (101) bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper (101) vorbestimmt zu beeinflussen.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeugbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Das Fahrzeugbauteil kann insbesondere Bestandteil einer Fahrzeugkarosserie sein und die mechanischen Eigenschaften, beispielsweise eine Deformation der Fahrzeugkarosserie im Falle einer Krafteinwirkung auf die Fahrzeugkarosserie bestimmen. Ferner kann das Fahrzeugbauteil Deformationsbereiche aufweisen, welche eine verringerte Materialhärte aufweisen können, um eine Deformation des Fahrzeugbauteils auf diese Deformationsbereiche zu konzentrieren. Insbesondere können dadurch die Richtung der Deformation gesteuert und/oder Risse in dem Fahrzeugbauteil vermieden werden. Entsprechend kann mit den Deformationsbereichen eine Änderung der Geometrie des Fahrzeugbauteils bei einer Krafteinwirkung vorbestimmt werden. Jedoch kann mit den bekannten Fahrzeugbauteilen der zeitliche Verlauf der Deformation respektive der Energieabsorption durch das Fahrzeugbauteil bei einer externen Krafteinwirkung auf das Fahrzeugbauteil nicht vorbestimmt werden.
Die Druckschrift DE 10 2005 054 847 B3 offenbart ein hochfestes Stahlbauteil mit gezielter Deformation im Crashfall.
Die Druckschrift DE 10 2011 050 657 B3 offenbart eine Kraftfahrzeug-Fahrwerkskomponente.
Die Druckschrift EP 1 180 470 A1 offenbart eine B-Säule für ein Kraftfahrzeug.
Die Druckschrift DE 10 2014 211 510 A1 offenbart eine Energieabsorbierende Struktur, insbesondere eine Karosserie oder ein Teil einer Karosserie.
Die Druckschrift US 2004/0201256 A1 offenbart eine Quetschschiene oder ein anderes strukturelles Teil eines Fahrzeugs.
Die Druckschrift DE 10 2016 125 033 B3 offenbart eine Kraftfahrzeugkarosserie mit B-Säule.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein effizienteres Fahrzeugbauteil bereitzustellen, welches insbesondere ausgebildet ist, ein vorbestimmtes zeitliches und/oder geometrisches Deformationsverhalten des Fahrzeugbauteils bei einer Krafteinwirkung auf das Fahrzeugbauteil zu realisieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.
Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch ein Fahrzeugbauteil gelöst wird, welches eine Mehrzahl an lokal begrenzten Deformationszonen aufweist, welche unterschiedliche Materialhärten zueinander und zu dem umgebenden Material aufweisen. Insbesondere können an Krafteinleitungspunkten des Fahrzeugbauteils erste Deformationszonen mit einer geringen Materialhärte vorgesehen sein und mit zunehmender Entfernung von den Krafteinleitungspunkten können, von der ersten Deformationszone beabstandete, weitere Deformationszonen eine größere Materialhärte als die ersten Deformationszonen aufweisen. Dadurch kann das Deformationsverhalten des Fahrzeugbauteils, insbesondere ein ziehharmonikaartiges Falten, ein Knicken und/oder Biegen und dessen jeweilige zeitliche Entwicklung, vorbestimmt werden.
Das Fahrzeugbauteil kann ein warmgeformtes Fahrzeugbauteil, insbesondere aus einer härtbaren Stahllegierung, beispielsweise Mangan-Bor-Stahl, sein. Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil eine A-Säule, ein Bestandteil des Dachrahmens, eine Innenverstärkung des Dachrahmens, ein Längsträger, eine Innenverstärkung des Längsträgers, eine Kotflügelbank, ein Träger (Beam), eine Diagonalstrebe, eine Vertikalstrebe, eine Stirnwand, ein Tunnel in einem Unterboden, ein Unterzug, ein Fersenblech, ein seitlicher Schweller, eine B-Säule, eine C-Säule, ein Dachquerträger, eine Sitzlehne, Sitzfläche und/oder eine Sitzflanke. Erfindungsgemäß ist das Fahrzeugbauteil ein Sitzquerträger.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend kann das Fahrzeugbauteil ein, insbesondere partiell gehärtetes, Achsteil sein, wobei das Achsteil Sollknickstellen aufweisen kann. Diese Sollknickstellen können beispielsweise mittels der Deformationszonen realisiert oder durch die Deformationszonen gebildet sein.
Ferner kann das Fahrzeugbauteil aus Stahl, insbesondere einem UHSS-Stahl, Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem Verbundwerkstoff gefertigt sein. Die Deformationszonen können beispielsweise durch eine lokale Wärmebehandlung des Bauteilkörpers erzeugt werden. Durch die Wärmebehandlung kann zusätzlich der Übergang der Deformationszonen zu dem Blechmaterial angepasst werden. Beispielsweise kann eine graduelle, kontinuierliche oder stufenförmige Anpassung der Zugfestigkeit realisiert sein. Die Deformationszonen können in einer ebenen Fläche des Bauteilkörpers angeordnet sein und/oder sich über Kanten, Biegungen und/oder Ausnehmungen des Bauteilkörpers erstrecken. Eine Formung des Bauteilkörpers kann vor oder nach dem Einbringen der Deformationszonen erfolgen.
Die Deformationszonen können insbesondere ausgebildet sein, eine Deformation des Bauteilkörpers bei einer parallel zu der Längsrichtung wirkenden Kraft zu steuern. Beispielsweise kann eine mehrteilige Faltung des Bauteilkörpers realisiert sein. Eine zeitliche und örtliche Vorbestimmung der Faltung kann durch eine Anpassung der Zugfestigkeit der Deformationszonen realisiert sein. Deformationszonen mit einer geringeren Zugfestigkeit können eine Deformation des Bauteilkörpers zulassen, bevor Deformationszonen mit einer höheren Zugfestigkeit eine weitere Deformation des Bauteilkörpers zulassen.
Ferner können die Deformationszonen an den zu erwartenden Krafteinwirkungspunkten angeordnet sein, um eine Kraftaufnahme und entsprechend eine Deformation in einer Deformationszone zu realisieren, wobei Bereiche des Bauteilkörpers außerhalb der Deformationszone eine geringere oder keine Deformation erfahren. Entlang der Längsrichtung können Deformationszonen mit ansteigender Zugfestigkeit angeordnet sein.
Ferner können in einem ersten Abschnitt des Bauteilkörpers mehrere voneinander getrennte Deformationszonen gleicher oder ähnlicher Zugfestigkeit angeordnet sein. In einem zweiten Abschnitt, welcher entlang der Längsrichtung gegenüber dem ersten Abschnitt versetzt ist, können zudem weitere voneinander getrennte Deformationszonen gleicher oder ähnlicher Zugfestigkeit angeordnet sein. Die Zugfestigkeit der weiteren Deformationszonen in dem zweiten Abschnitt kann größer sein als die Zugfestigkeit der Deformationszonen in dem ersten Abschnitt. Die Deformationszonen in dem jeweiligen Abschnitt können zentral oder teilweise beabstandet von einer Symmetrieachse des Bauteilkörpers angeordnet sein.
Der Bauteilkörper erstreckt sich axial entlang der Längsrichtung, wobei die Längsrichtung einen gekrümmten Verlauf aufweisen kann, welcher der Geometrie des Bauteilkörpers folgt. Ferner kann die Längsrichtung mit einer Symmetrieachse und/oder einer Haupterstreckungsrichtung des Bauteilkörpers zusammenfallen.
Erfindungsgemäß ist der Bauteilkörper mit den örtlich verteilten Deformationszonen einstückig, insbesondere einstückig und unterbrechungsfrei, aus dem Blechmaterial gebildet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Bauteilkörper spaltfreie Übergänge zwischen den Deformationszonen und dem Blechmaterial aufweisen kann und/oder ein Verbinden der Deformationszonen mit dem Bauteilkörper durch Klebe-, Schweiß- oder Schraubverbindungen entfallen kann. Ferner kann der Bauteilkörper eine homogene Oberfläche und/oder homogene Oberflächenstruktur aufweisen. Ferner kann dadurch der Vorteil einer effizienten Kraftübertragung von dem Blechmaterial zu den Deformationszonen realisiert werden.
In einer Ausführungsform ist der Bauteilkörper mit den örtlich verteilten Deformationszonen aus zumindest zwei miteinander gefügten Blechplatinen gebildet. Der Bauteilkörper kann insbesondere ein Tailored Blank sein oder aus einem Tailored Blank geformt sein, und entsprechend aus Blechplatinen zusammengesetzt sein, welche unterschiedliche Werkstoffgüten, Blechdicken und/oder Materialien aufweisen können. Ferner können die gefügten Blechplatinen Überlappungsbereiche aufweisen, in welchen die Blechplatinen überlappend angeordnet, insbesondere gefügt, sind. Weiterhin kann an den Fügebereichen ein Verstärkungsblech angeordnet sein oder durch den Fügebereich ein Verstärkungsblech gebildet sein.
In einer Ausführungsform weist jede der örtlich verteilten Deformationszonen jeweils eine Zugfestigkeit auf, welche sich von einer Zugfestigkeit des Bauteilkörpers außerhalb der jeweiligen örtlich verteilten Deformationszone unterscheidet. Insbesondere kann die Zugfestigkeit außerhalb der Deformationszonen gegenüber der Zugfestigkeit der Deformationszonen erhöht sein. Dadurch kann eine Deformation des Bauteilkörpers auf die Deformationszonen und/oder auf Bereiche beschränkt sein, die an die Deformationszonen angrenzen. Das Blechmaterial kann entsprechend bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper eine geringere Deformation erfahren als die Deformationszonen.
In einer Ausführungsform sind die Zugfestigkeiten von zumindest zwei aufeinanderfolgenden örtlich verteilten Deformationszonen, insbesondere in Längsrichtung des Bauteilkörpers, abnehmend oder zunehmend. Bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper können erste Deformationszonen geringerer Zugfestigkeit als erstes eine Deformation bewirken. Ist das Deformationspotential der ersten Deformationszonen erschöpft kann eine zweite Deformationszone mit höherer Zugfestigkeit als die erste Deformationszone eine weitere Deformation bewirken. Demnach kann ein zeitlicher Ablauf einer Deformation des Bauteilkörpers mittels der Deformationszonen unterschiedlicher Zugfestigkeit gesteuert werden.
In einer Ausführungsform kann sich zwischen der ersten Deformationszone und der zweiten Deformationszone ein Bereich höherer Zugfestigkeit erstrecken, wobei die Zugfestigkeit insbesondere gegenüber einer jeweiligen Zugfestigkeit der ersten Deformationszone und der zweiten Deformationszone erhöht ist. Dadurch wird der Vorteil verbesserter Steifigkeitseigenschaften und einer vorteilhaft erhöhten Verformungsresistenz des Bauteilkörpers erreicht.
In einer Ausführungsform können Deformationszonen an Enden des Bauteilkörpers in Längsrichtung eine verringerte Zugfestigkeit aufweisen und/oder weitere Deformationszonen, welche entfernt von den Enden des Bauteilkörpers angeordnet sind können eine erhöhte Zugfestigkeit aufweisen. Entsprechend kann bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper zuerst eine Deformation an den Enden des Bauteilkörpers und anschließend eine Deformation entfernt von den Enden des Bauteilkörpers realisiert sein.
In einer Ausführungsform sind die Deformationszonen mit geringerer Zugfestigkeit an zu erwartenden Krafteinleitungspunkten des Bauteilkörpers angeordnet und/oder Deformationszonen mit höherer Zugfestigkeit sind weiter entfernt von den zu erwartenden Krafteinleitungspunkten angeordnet.
In einer Ausführungsform sind die Zugfestigkeiten von benachbarten örtlich verteilten Deformationszonen unterschiedlich oder die Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen unterscheiden sich um zumindest 20 MPa, vorzugsweise um zumindest 50 MPa, insbesondere mindestes 100 MPa. Der Bauteilkörper kann aus einem hochfesten Stahl (UHSS - Ultra-High-Strength Steel) gefertigt sein und eine Zugfestigkeit größer als 1350 MPa aufweisen. Ferner kann die Zugfestigkeit des Bauteilkörpers kleiner als 2100 MPa sein. Die Deformationszonen können eine Zugfestigkeit aufweisen, welche kleiner als 1100 MPa ist. Vorteilhafterweise können sich die Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen bei einer Fertigung des Bauteilkörpers aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung um mindestens 20 MPa zueinander unterscheiden.
Der Bauteilkörper kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sein und eine Zugfestigkeit größer als 350 MPa bei einer Dehngrenze von 0,2 % (R_p0,2) aufweisen. Ferner kann die Zugfestigkeit des Bauteilkörpers kleiner als 600 MPa sein. Die Deformationszonen können eine Zugfestigkeit aufweisen, welche bei kleiner als 400 MPa ist, wobei die Dehngrenze R_p0,2 und/oder die Zugfestigkeit R_m der Deformationszonen zueinander unterschiedlich sein kann und die Unterschiede zumindest 20 MPa beträgt. Der Bauteilkörper kann insbesondere aus einem Blechmaterial gebildet sein, welches ein flach extrudiertes Strangpressprofil ist. Das flach extrudierte Strangpressprofil kann verschiedene Wanddicken aufweisen.
In einer Ausführungsform weist der Bauteilkörper einen Kraftaufnahmebereich für die Krafteinwirkung auf. Eine dem Kraftaufnahmebereich in Längsrichtung nachgeordnete erste Deformationszone weist eine Zugfestigkeit auf, welche geringer als eine Zugfestigkeit einer dem Kraftaufnahmebereich und der ersten Deformationszone in Längsrichtung nachgeordneten zweiten Deformationszone ist.
In einer Ausführungsform sind die örtlich verteilten Deformationszonen gebildet, um, insbesondere im Falle eines Aufpralls, einen in Längsrichtung vorbestimmten Deformationsverlauf, insbesondere eine Biegung oder eine Faltung, des Bauteilkörpers zu erhalten. Mit der reduzierten Zugfestigkeit der Deformationszonen kann eine Vorzugsrichtung einer Faltung und/oder Biegung des Bauteilkörpers bestimmt werden. Ferner kann ein maximaler Biegewinkel des Bauteilkörpers an der Deformationszone durch die Zugfestigkeit bestimmt sein. Je größer die Zugfestigkeit der Deformationszone, desto kleiner kann ein maximal erreichbarer Biegewinkel der Deformationszone sein.
Die Deformationszone kann ausgebildet sein unter einer dynamisch einwirkenden Last eine vorbestimmte Biegerichtung und/oder eine vorbestimmte Faltanordnung des Bauteilkörpers zu realisieren. Für jede vorbestimmte Faltung des Bauteilkörpers kann eine separate Deformationszone vorgesehen sein. Eine zeitliche Reihenfolge der Faltungen kann durch ansteigenden Zugfestigkeiten der Deformationszonen realisiert sein. Beispielsweise können Deformationszonen mit größerer Zugfestigkeit gegenüber Deformationszonen mit geringer Zugfestigkeit eine Faltung des Bauteilkörpers zeitlich nachgeordnet realisieren. Entsprechend können Deformationszonen mit geringerer Zugfestigkeit bei einem Aufprall als erstes nachgeben.
In einer Ausführungsform sind die örtlich verteilten Deformationszonen voneinander, insbesondere um einen vorbestimmten Abstand, beabstandet oder durch Blechmaterial unterschiedlicher Zugfestigkeit isoliert. Insbesondere kann das Blechmaterial relativ zu den Deformationszonen eine höhere oder unterschiedliche Zugfestigkeit aufweisen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Deformationszonen die Stabilität des Bauteilkörpers, insbesondere bei statischer oder, im Vergleich zu einem Aufprall, geringfügigerer dynamischer Belastung, nicht herabsetzen. Ferner können durch eine beabstandete Anordnung der Deformationszonen zwischen den Deformationszonen formstabile Bereiche gebildet sein, die im Falle eines Aufpralls nicht oder im Vergleich zu den Deformationszonen nur geringfügig deformieren. Die Kombination aus formstabilen Bereichen und Deformationszonen kann genutzt werden, um eine definierte Verformung des Bauteilkörpers bei einem Aufprall zu steuern, um ein hohes Maß an Energieabbau zu erlauben. Beispielsweise kann bei einem Aufprall eine ziehharmonikaartige Stauchung des Bauteilkörpers in Aufprallrichtung und/oder Längsrichtung reproduzierbar realisiert sein.
In einer Ausführungsform ist jede der örtlich verteilten Deformationszone durch Blechmaterial des Bauteilkörpers mit einer Zugfestigkeit, welche sich von der Zugfestigkeit der jeweiligen örtlich verteilten Deformationszone unterscheidet, umschlossen, oder die örtlich verteilten Deformationszonen sind inselartig verteilt.
In einer Ausführungsform sind die unterschiedlichen Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen durch unterschiedliche Materialhärten der örtlich verteilten Deformationszonen bewirkt. Eine Änderung der Materialhärte kann durch Wärmeeinwirkung, mechanische Umformung, chemische Prozesse oder strukturelle Änderungen, beispielsweise Materialausnehmungen realisiert sein. Die Zugfestigkeit der Deformationszonen kann proportional zu der Materialhärte der Deformationszonen sein.
In einer Ausführungsform ist der Bauteilkörper mit den örtlich verteilten Deformationszonen durch eine Warmumformung auch Presshärten genannt, hergestellt.
Erfindungsgemäß ist der Bauteilkörper mit den örtlich verteilten Deformationszonen einstückig aus demselben Blechmaterial, insbesondere aus einem Metall oder einer Metalllegierung, geformt.
In einer Ausführungsform sind die Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen bei Stahl als Blechmaterial geringer als 1100 MPa und liegen bei Aluminium als Blechmaterial in einem Zugfestigkeitsbereich zwischen 50 MPa und 400 MPa.
In einer Ausführungsform weist der Bauteilkörper außerhalb der örtlich verteilten Deformationszonen eine, in Bezug auf die örtlich verteilten Deformationszonen, um zumindest 5 %, bevorzugt zumindest 10 %, insbesondere zumindest 15 % erhöhte Zugfestigkeit auf.
In einer Ausführungsform bilden die örtlich verteilten Deformationszonen Zonengruppen von Deformationszonen gleicher Zugfestigkeit. Beispielsweise kann in einem ersten Bereich des Bauteilkörpers eine erste Anzahl von voneinander beabstandet angeordneten Deformationszonen mit einer ersten Zugfestigkeit angeordnet sein. In einem zweiten Bereich des Bauteilkörpers kann eine zweite Anzahl von voneinander beabstandet angeordneten Deformationszonen mit einer zweiten Zugfestigkeit und/oder in einem dritten Bereich des Bauteilkörpers kann eine dritte Anzahl von voneinander beabstandet angeordneten Deformationszonen mit einer dritten Zugfestigkeit angeordnet sein. Die Zugfestigkeit der ersten Anzahl kann kleiner sein als die Zugfestigkeit der zweiten Anzahl und/oder die Zugfestigkeit der zweiten Anzahl kann kleiner sein als die Zugfestigkeit der dritten Anzahl. Ferner kann die Zugfestigkeit der dritten Anzahl kleiner als die Zugfestigkeit des umgebenden Blechmaterials sein.
In einer Ausführungsform weist die Deformationszone mit der geringsten Zugfestigkeit den größten Abstand zu einem Innenraum und/oder einer Überlebenszelle des Kraftfahrzeugs auf, wenn man den Bauteilkörper in einem eingebauten Zustand in dem Kraftfahrzeug betrachtet.
In einer Ausführungsform sind die örtlich verteilten Deformationszonen kantenfrei oder zumindest abschnittsweise oval, kreisförmig, dreiecksförmig, rechteckförmig. Ferner können die Deformationszonen jeweils einer beliebigen Freiform entsprechen, welche an die Geometrie des Bauteilkörpers angepasst sein kann. Insbesondere können die Deformationszonen in ebenen Bereichen des Bauteilkörpers angeordnet sein. Eine Randkontur der Deformationszone kann insbesondere eine kontinuierliche Krümmung aufweisen, sodass die Deformationszone kantenfrei sein kann.
In einer Ausführungsform sind die Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen relativ zu dem umgebenden Blechmaterial des Bauteilkörpers niedriger.
In einer Ausführungsform weist der Bauteilkörper zusätzlich quer zur Längsrichtung weitere örtlich verteilte Deformationszonen auf. Insbesondere können die quer zur Längsrichtung angeordneten Deformationszonen die gleichen Merkmale aufweisen wie die in Längsrichtung angeordneten Deformationszonen.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil eine Fahrzeugsäule, insbesondere eine A-, B-, oder C-Säule, ein Träger, insbesondere ein Längsträger oder ein Querträger, ein Stoßfänger, oder ein Karosseriebauteil.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils nach dem ersten Aspekt, mit Umformen, insbesondere Wärmeumformen, eines Halbzeugs zu einem Bauteilkörper, welcher sich in eine Längsrichtung länglich erstreckt; und Wärmebeaufschlagen des Bauteilkörpers, um in Längsrichtung örtlich verteilte Deformationszonen herzustellen, welche in dem Bauteilkörper aus Blechmaterial gebildet sind, wobei zumindest zwei örtlich verteilte und voneinander beabstandete Deformationszonen unterschiedlicher Zugfestigkeiten nach dem Umformen erzeugt werden, um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper zu beeinflussen. Insbesondere können die Deformationszonen bezüglich des umgebenden Blechmaterials und/oder untereinander unterschiedliche Materialhärten aufweisen, wobei die zumindest zwei örtlich verteilten und voneinander beabstandeten Deformationszonen lokal begrenzte Deformationszonen umfassen.
Durch das Wärmebeaufschlagen des Bauteilkörpers kann nach einem Formhärten des Bauteilkörpers oder an einer kaltgeformten Blechplatine aus UHSS die Härte und Festigkeit lokal herabgesetzt werden. Die kaltgeformte Blechplatine kann zu einem Halbzeug umgeformt werden, welches den Bauteilkörper bilden kann. Das Wärmebeaufschlagen kann induktiv, mittels eines Lasers, eines Brenners und/oder einer, insbesondere konturangepassten Heizplatte realisiert sein.
In einer Ausführungsform kann vor dem Formhärten des Bauteilkörpers die Blechplatine oder das vorgeformte Halbzeug in einem Teilbereich auf Austenitisierungstemperatur erwärmt werden und anschließend in einem gekühlten Presswerkzeug abgeschreckt werden. Dies kann auch als „Multizone heating“ bezeichnet werden. Der Bauteilkörper kann ausgebildet sein, bei Erreichen der Austenitisierungstemperatur austentisch zu sein und Kohlenstoff nahezu vollständig in Lösung zu nehmen.
In einer Ausführungsform kann vor dem Formhärten die Blechplatine oder das vorgeformte Halbzeug zunächst vollständig austenitisiert, anschließend in einem Teilbereich auf eine Temperatur zwischen Austenitiserungstemperatur und Martensitstarttemperatur gekühlt bzw. gehalten werden und abschließend in dem gekühlten Presswerkzeug abgeschreckt werden. Dies kann auch als „Multizone cooling“ bezeichnet werden.
Insbesondere können die Deformationszonen mittels einer Wärmebehandlung eines bereits gehärteten Bauteilkörpers entfestigt sein. Der Bauteilkörper kann aus einer Materialkombination umfassend Martensit, Restaustenit, Perlit, Ferrit und/oder Bainit gebildet sein. Die Materialhärte des Bauteilkörpers kann abhängig von einem Martensitanteil sein. Die Deformationszonen in dem Bauteilkörper können durch eine partielle Austenitisierung des Bauteilkörpers, insbesondere mit anschließender Ferrit-Perlit-Umwandlung erzeugt werden. Eine Entfestigung der Deformationszonen erreicht den Vorteil einer besseren Umformbarkeit. Alternativ kann ein Anlassen bei einer Temperatur, die kleiner ist als eine Rekristallisationstemperatur Ac3, durchgeführt werden.
Ferner kann das Entfestigen der Deformationszonen mittels Rekristallisieren des Bauteilkörpers, welcher insbesondere durch ein dünnes Blech gebildet ist, realisiert sein. Die Kornstruktur des Materials kann mittels kurzzeitiger Erwärmung vollständig erneuert werden, um eine weitere Kaltverformung zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform ist der Bauteilkörper aus einer kaltverfestigten 5000er Aluminiumlegierung gebildet und nach einem Umformen des Bauteilkörpers kann der Bauteilkörper mittels Induktion, Laser, Brenner und/oder Heizplatte in einem Teilbereich wärmebehandelt werden, um die Deformationszonen zu erzeugen. Eine spätere Wärmebehandlung der umliegenden hochfesten Bereiche kann entfallen. Ferner können die umliegenden hochfesten Bereiche zusätzlich gekühlt werden, um einen Wärmefluss zu bremsen. Entsprechend kann ein Wärmeeintrag auf einen begrenzten Bereich beschränkt werden. Dies kann für Deformationszonen mit geringer Zugfestigkeit notwendig sein, da diese einen erhöhten Wärmeeintrag erfahren können.
In einer Ausführungsform ist der Bauteilkörper aus einer kaltverfestigten 5000er oder einer ausscheidungshärtbaren 6000er oder 7000er Aluminiumlegierung gebildet, und vor einem Umformen des Bauteilkörpers kann der Bauteilkörper mittels Induktion, Laser, Brenner und/oder Heizplatte in einem Teilbereich wärmebehandelt werden, um die Deformationszonen zu erzeugen. Die Wärmebehandlung kann in Dauer und/oder Intensität variiert werden, wobei eine Änderung der Zugfestigkeit proportional zu einem Energieeintrag in die Deformationszone sein kann. Nach der Wärmebehandlung kann eine Abkühlung der Deformationszonen und/oder des Halbzeugs mittels einer aktiven Kühlung realisiert sein, insbesondere kann das Halbzeug abgeschreckt werden. Anschließend kann das Halbzeug mittels eines kalten Presswerkzeugs zu dem Bauteilkörper geformt werden. Ein Umformen kann unmittelbar nach der Wärmebehandlung und/oder dem Abkühlen erfolgen. Bei einer 5000er Legierung kann ein Umformen unmittelbar nach der Wärmebehandlung notwendig sein.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil ein Längsträger oder eine Kotflügelbank in einem Vorderwagen und/oder einem Heckabschnitt eines Fahrzeugs, wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, das Fahrzeugbauteil kontrolliert zu stauchen und/oder zu knicken.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil ein Deformationselement in dem Vorderwagen und/oder dem Heckabschnitt des Fahrzeugs, wobei das Deformationselement in einem Hauptlastpfad, in einem oberen Lastpfad und/oder einem unteren Lastpfad des Fahrzeugs angeordnet ist, und wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, das Deformationselement kontrolliert zu tordieren und/oder zu biegen.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil ein Träger (Beam) in dem Vorderwagen und/oder dem Heckabschnitt des Fahrzeugs, wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, den Träger kontrolliert zu tordieren und/oder zu biegen.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil eine Diagonalstrebe in dem Vorderwagen des Fahrzeugs, wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall mit geringer Überlappung ausgebildet sind, die Diagonalstrebe kontrolliert zu knicken.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil eine Vertikalstrebe in dem Vorderwagen des Fahrzeugs, wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, die Vertikalstrebe kontrolliert zu knicken.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil eine Stirnwand in dem Vorderwagen des Fahrzeugs, wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, die Stirnwand kontrolliert zu stauchen.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil ein Tunnel, ein längs angeordneter Unterzug und/oder ein Fersenblech, welche jeweils in einem Unterboden des Fahrzeugs angeordnet sind, wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, das Fahrzeugbauteil kontrolliert zu stauchen.
Erfindungsgemäß ist das Fahrzeugbauteil ein Sitzquerträger, welcher insbesondere in einem Unterboden des Fahrzeugs angeordnet sind, wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, das Fahrzeugbauteil kontrolliert zu stauchen.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil seitlich links oder rechts oder an dem Dach des Fahrzeugs angeordnet, wobei das Fahrzeugbauteil eine A-Säule, eine B-Säule, eine C-Säule, ein Dachquerträger und/oder einen Dachrahmen bildet, und wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, das Fahrzeugbauteil kontrolliert zu knicken und/oder Dehnungsreserven an Steifigkeitssprüngen bereitzustellen.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil seitlich links oder rechts, insbesondere in einer Tür des Fahrzeugs angeordnet, wobei das Fahrzeugbauteil ein Türaufprallträger ist und die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, den Türaufprallträger kontrolliert zu knicken. Das kontrollierte Knicken des Türaufprallträger kann insbesondere unter Beibehaltung der strukturellen Integrität des Türaufprallträgers und einer Reduzierung, insbesondere einer Minimierung, einer maximalen Eindringtiefe des Türaufprallträgers realisiert sein.
Nicht zur vorliegenden Erfindung gehörend ist das Fahrzeugbauteil im Innenbereich des Fahrzeugs angeordnet, insbesondere als Teil eines Fahrzeugsitzes, wobei das Fahrzeugbauteil eine Lehne, eine Flanke und/oder eine Sitzfläche ist, und wobei die Deformationszonen bei einem Aufprall ausgebildet sind, das Fahrzeugbauteil kontrolliert zu stauchen und zu knicken, um ein unkontrolliertes Kollabieren des Fahrzeugbauteils zu verhindern.
Bei einem kontrollierten Knicken des Fahrzeugbauteils können Deformationszonen mit geringerer Zugfestigkeit näher an Krafteinleitungspunkten angeordnet sein als Deformationszonen mit größerer Zugfestigkeit. Bei einem kontrollierten Knicken, kann durch eine alternierende Anordnung von Bereichen geringerer Zugfestigkeit und Bereichen mit größerer Zugfestigkeit eine ziehharmonikaartige Faltung des Fahrzeugbauteils realisiert sein.
In einer Ausführungsform bilden die Deformationszonen eine Sollknickstelle, um ein Knicken von knickgefährdeten Bereichen des Fahrzeugbauteils außerhalb der Deformationszonen zu unterbinden.
Ferner kann durch die Anordnung von Deformationszonen unterschiedlicher Zugfestigkeit in dem Bauteilkörper der Vorteil erreicht werden, das asymmetrische Geometrien des Bauteilkörpers ausgeglichen und/oder kompensiert werden können.
Eine kontrollierte Verformung kann als eine vorgegebene geometrische Beeinflussung, insbesondere mit einer vorbestimmten Verformungsrichtung und/oder einem vorbestimmten zeitlichen Ablauf definiert werden. Ein kontrolliertes Stauchen, Knicken, Biegen, Tordieren und/oder Falten erreicht den Vorteil, dass ein unkontrollierbares kollabieren des Fahrzeugbauteils unterbunden sein kann.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1A ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
1B ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
1C ein Fahrzeugbauteil in einer Ausführungsform;
1D ein Fahrzeugbauteil in einer Ausführungsform;
2A ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
2B ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
2C ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
2D ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
2E ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
2F ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
3A ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
3B ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
3C ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört; und
4 ein Fahrzeugbauteil, welches nicht zur vorliegenden Erfindung gehört.

1A zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100 mit einem Bauteilkörper 101, welcher sich in eine Längsrichtung 103 länglich erstreckt. Der Bauteilkörper 101 weist in Längsrichtung 103 örtlich verteilte Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 auf, welche in dem Bauteilkörper 101 aus Blechmaterial gebildet sind. Zumindest zwei örtlich verteilte und voneinander beabstandete
Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 weisen unterschiedliche Zugfestigkeiten auf, um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers 101 bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper 101 zu beeinflussen. Das Fahrzeugbauteil 100 ist ein Sitzquerträger, welcher in einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnet werden kann.
Der Bauteilkörper 101 ist mit den örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 einstückig und unterbrechungsfrei aus dem Blechmaterial gebildet. Ferner weist jede der örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 jeweils eine Zugfestigkeit auf, welche sich von einer Zugfestigkeit des Bauteilkörpers 101 außerhalb der jeweiligen örtlich verteilten Deformationszone 105-1, 105-2, 105-3 unterscheidet. Die Zugfestigkeit außerhalb der Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 ist insbesondere größer als die jeweilige Zugfestigkeit der Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3. Weiterhin sind die Zugfestigkeiten von den benachbarten örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 unterschiedlich, insbesondere unterscheiden sich die Zugfestigkeiten um zumindest 50 MPa, vorzugsweise 100 MPa. Eine erste Deformationszone 105-1 kann eine Materialhärte von 500 HV aufweisen, eine zweite Deformationszone 105-2 kann eine Materialhärte von 650 HV aufweisen und eine dritte Deformationszone 105-3 kann eine Materialhärte von 500 HV aufweisen. Die Deformationszonen 105-1 bis 105-3 können sich über einen oberen Radius R hinaus erstrecken, wie mittels der Deformationszonengrenzen 106-1 bis 106-3 gezeigt ist. Die Deformationszonengrenzen 106-1 bis 106-3 beschreiben den Übergang der jeweiligen Deformationszone 105-1 bis 105-3 zu dem die Deformationszonen 105-1 bis 105-3 umgebenden Material des Bauteilkörpers 101.
Der Bauteilkörper 101 weist einen Kraftaufnahmebereich 107 für die Krafteinwirkung auf, wobei eine dem Kraftaufnahmebereich 107 in Längsrichtung 103 nachgeordnete erste Deformationszone 105-1 eine Zugfestigkeit aufweist, welche geringer als eine Zugfestigkeit einer dem Kraftaufnahmebereich 107 und der ersten Deformationszone 105-1 in Längsrichtung 103 nachgeordneten zweiten Deformationszone 105-2 ist. Ferner sind die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 gebildet, um im Falle eines Aufpralls, einen in Längsrichtung 103 vorbestimmten Deformationsverlauf des Bauteilkörpers 101, insbesondere eine Biegung oder eine Faltung zu erhalten. Die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 sind voneinander in einem vorbestimmten Abstand beabstandet angeordnet und durch Blechmaterial isoliert. Das Blechmaterial weist eine im Vergleich zu den Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 größere Zugfestigkeit auf. Die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 sind oval und kantenfrei geformt.
Das Fahrzeugbauteil 100 kann in einem Fahrzeug insbesondere quer zu einer Fahrtrichtung 111 angeordnet sein. Ferner kann das Fahrzeugbauteil 100 quer zu der Fahrtrichtung 111 symmetrisch ausgebildet sein, wobei die erste Deformationszone 105-1 und die dritte Deformationszone 105-3 eine ähnliche, gegenüber der zweiten Deformationszone 105-2 weiter herabgesetzte Zugfestigkeit aufweisen. Entsprechend kann das Fahrzeugbauteil 100 ausgebildet sein, bei einem Aufprall des Fahrzeugs zuerst in den Bereichen der ersten Deformationszone 105-1 und der dritten Deformationszone 105-3 verformt zu werden und anschließend im Bereich der zweiten Deformationszone 105-2 verformt zu werden. Die Krafteinwirkung auf das Fahrzeugbauteil 100 erfolgt beispielsweise parallel zu der Fahrtrichtung 111. Ferner weist der Bauteilkörper 101 zwei Krümmungsbereiche 117-1, 117-2 auf, welche in Längsrichtung 103 ausgebildet sind, und ausgebildet sind eine U-Profilform des Bauteilkörpers 100 zu bilden.
1B zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Fahrzeugbauteils 100 entsprechend der in 1A gezeigten Ausführungsform. Die Querschnittsansicht entspricht einem Querschnitt des Bauteilkörpers 100 entlang der in 1A gezeigten Querschnittsachse 119. Die geschnittene Deformationszone 105-2 erstreckt sich entlang der Profilform des Bauteilkörpers 100, insbesondere entlang der Krümmungsbereiche 117-1, 117-2.
1C zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100, das ein Sitzquerträger ist, der in einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnet sein kann. Das Fahrzeugbauteil 100 entspricht der in 1A gezeigten Ausführungsform, wobei in dem Bauteilkörper 101 vier weitere Deformationszonen 109-1 bis 109-4 ausgebildet sind. Die weiteren Deformationszonen 109-1 bis 109-4 sind rechteckförmig, insbesondere mit abgerundeten Ecken ausgebildet.
Die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-3, 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 bilden Zonengruppen 113-1, 113-2 von Deformationszonen gleicher Zugfestigkeit. Eine erste Zonengruppe 113-1 umfasst die Deformationszonen 105-1, 109-1 und 109-3. Eine zweite Zonengruppe 113-2 umfasst die Deformationszonen 105-3, 109-2 und 109-4.
In einer Ausführungsform können die Deformationszonen 109-1 und/oder 109-3 gegenüber der Deformationszone 105-1 jeweils eine geringere Zugfestigkeit aufweisen.
1D zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Fahrzeugbauteils 100 mit einem Bauteilkörper 101, welcher sich in eine Längsrichtung 103 länglich erstreckt. Der Bauteilkörper 101 weist in Längsrichtung 103 örtlich verteilte Deformationszonen 105-1, 105-3 auf, welche in dem Bauteilkörper 101 aus Blechmaterial gebildet sind. Das Fahrzeugbauteil 100 ist ein Sitzquerträger, welcher in einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnet sein kann.
In einer Ausführungsform können die Deformationszonen 105-1, 105-3 eine vergleichbare Zugfestigkeit aufweisen. Das Fahrzeugbauteil 100 weist eine U-Profilform auf, wobei an den Profilenden jeweils ein abgeflachtes Seitenband 115-1, 115-2 geformt ist, auf welchem die weiteren Deformationszonen 109-1, 109-2 respektive 109-3, 109-4 angeordnet sind. Die weiteren Deformationszonen 109-1 bis 109-4 können in Bezug auf die Deformationszonen 105-1, 105-3 eine geringere Zugfestigkeit aufweisen.
Der Bauteilkörper 101 weist zwei Krümmungsbereiche 117-1, 117-2 auf, welche in Längsrichtung 103 ausgebildet sind, und insbesondere jeweils an ein abgeflachtes Seitenband 115-1, 115-2 angrenzen. Die Deformationszonen 105-1, 105-3 erstrecken sich über einen Plateaubereich der U-Profilform hinaus in den jeweiligen Krümmungsbereich 117-1, 117-2 des Bauteilkörpers 101. Entsprechend können auch die Deformationszonen 105-1, 105-3 eine U-Profilform aufweisen.
Die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-3, 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 bilden Zonengruppen 113-1, 113-2 von Deformationszonen unterschiedlicher Zugfestigkeit. Eine erste Zonengruppe 113-1 umfasst die Deformationszonen 105-1, 109-1 und 109-3. Eine zweite Zonengruppe 113-2 umfasst die Deformationszonen 105-3, 109-2 und 109-4.
2A zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100 mit einem Bauteilkörper 101, welcher sich in eine Längsrichtung 103 länglich erstreckt. Der Bauteilkörper 101 weist in Längsrichtung 103 örtlich verteilte Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 auf, welche in dem Bauteilkörper 101 aus Blechmaterial gebildet sind. Zumindest zwei örtlich verteilte und voneinander beabstandete Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 weisen unterschiedliche Zugfestigkeiten auf, um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers 101 bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper 101 zu beeinflussen. Das Fahrzeugbauteil 100 ist ein Längsträger, welcher in einem Vorderwagen eines Fahrzeugs angeordnet sein kann.
Die Zugfestigkeiten von drei aufeinanderfolgenden örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 in Längsrichtung 103 des Bauteilkörpers 101 sind abnehmend. Der Bauteilkörper 101 weist zusätzlich quer zur Längsrichtung 103 weitere örtlich verteilte Deformationszonen 109-1, 109-2, 109-3, 109-4 auf.
Jede der örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 ist durch Blechmaterial des Bauteilkörpers 101 mit einer Zugfestigkeit, welche sich von der Zugfestigkeit der jeweiligen örtlich verteilten Deformationszone 105-1, 105-2, 105-3 unterscheidet, umschlossen. Ferner sind die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 inselartig verteilt angeordnet.
Die Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 unterscheidet sich von einer Zugfestigkeit des die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-2, 105-3 umgebenden Blechmaterials des Bauteilkörpers 101.
2B zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100, das einen Längsträger, welcher in einem Vorderwagen eines Fahrzeugs angeordnet sein kann. Das Fahrzeugbauteil 100 entspricht der in 2A gezeigten Ausführungsform, wobei in dem Bauteilkörper 101 vier weitere Deformationszonen 201-1, 201-2, 201-3, 201-4 ausgebildet sind. Die weiteren Deformationszonen 201-1, 201-2, 201-3, 201-4 sind rechteckförmig, insbesondere mit abgerundeten Ecken ausgebildet.
In einer Ausführungsform kann der Bauteilkörper 101 in Fahrtrichtung 111 des Fahrzeugs ausgerichtet sein. Ferner kann die Materialhärte der Deformationszonen 105-1 bis 105-3 und 201-1 bis 201-4 in Fahrtrichtung 111 abnehmen, um bei einem Aufprall eine ziehharmonikaartige Faltung des Bauteilkörpers 101 und/oder eine Kraftaufnahme an Einleitungspunkten zu bewirken.
In einer Ausführungsform können die Deformationszonen 105-1, 201-1 eine erste Zugfestigkeit aufweisen und/oder die Deformationszonen 105-2, 201-2 eine zweite Zugfestigkeit und/oder die Deformationszonen 105-3, 201-3, 201-3 eine dritte Zugfestigkeit aufweisen.
Der Bauteilkörper 101 weist eine U-Profilform auf, wobei an jeweiligen Schenkeln des U jeweils ein abgeflachtes Seitenband 205-1, 205-2 geformt ist, auf welchem die Deformationszonen 201-1, 201-2, 201-3 respektive 201-4 angeordnet sind.
Die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1 bis 105-3 und 201-1 bis 201-4 bilden Zonengruppen 203-1, 203-2, 203-3 von Deformationszonen unterschiedlicher Zugfestigkeit. Eine erste Zonengruppe 203-1 umfasst die Deformationszonen 105-1 und 201-1. Eine zweite Zonengruppe 203-2 umfasst die Deformationszonen 105-2 und 201-2 und eine dritte Zonengruppe 203-3 umfasst die Deformationszonen 201-3, 201-4.
2C zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100 mit einem Bauteilkörper 101, welcher sich in eine Längsrichtung 103 länglich erstreckt. Der Bauteilkörper 101 weist in Längsrichtung 103 örtlich verteilte Deformationszonen 201-1, 201-2, 201-3, 201-4, 201-5 auf, welche in dem Bauteilkörper 101 gebildet sind. Zumindest zwei örtlich verteilte und voneinander beabstandete Deformationszonen 201-1 bis 201-5 weisen unterschiedliche Zugfestigkeiten auf, um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers 101 bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper 101 zu beeinflussen. Der Bauteilkörper 101 ist rechteckförmig ausgebildet und umfasst eine erste Seitenfläche 207-1, wobei die Deformationszonen 201-1 bis 201-5 zumindest an der zweiten Seitenfläche 207-2 angeordnet sind.
Die Deformationszonen 201-2 bis 201-5 können einen vergleichbaren Flächeninhalt aufweisen, wobei die erste Deformationszone 201-1 in Bezug zu den weiteren Deformationszonen 201-2 bis 201-5 einen größeren Flächeninhalt, insbesondere auf der ersten Seitenfläche 207-1 den doppelten Flächeninhalt aufweist. Die Deformationszonen 201-1 bis 201-5 erstrecken sich quer zur Längsrichtung 103 vollständig über die erste Seitenfläche 207-1, insbesondere auch darüber hinaus auf die angrenzenden, in der gezeigten Darstellung nicht sichtbaren, Seitenflächen. Die Längsrichtung 103 des Bauteilkörpers 101 verläuft parallel zu einer eingezeichneten X-Achse und die erste Seitenfläche 207-1 ist parallel zu einer X-Z-Ebene angeordnet.
2D zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100 entsprechend er in 2C gezeigten Ausführungsform. In Bezug auf die Darstellung der 2C ist die in 2D gezeigte Darstellung mit der X-Achse als Drehachse um 90° gedreht.
Der Bauteilkörper 101 umfasst eine zweite Seitenfläche 207-2, welche angrenzend und winklig, insbesondere in einem 90°-Winkel, zu der ersten Seitenfläche 207-1 angeordnet ist. Die Deformationszonen 201-2 bis 201-5 erstrecken sich quer zur Längsrichtung 103 zumindest teilweise auf die zweite Seitenfläche 207-2. Die erste Deformationszone 201-1 erstreckt sich quer zur Längsrichtung 103 vollständig über die zweite Seitenfläche 207-2. Insbesondere erstreckt sich die erste Deformationszone 207-1 über alle Seitenflächen des Bauteilkörpers 101.
Weiterhin weist der Bauteilkörper einen weiteren Krümmungsbereich 117-3 auf, wobei die zweite Seitenfläche 207-2 durch die Krümmungsbereiche 117-2 und 117-3 seitlich begrenzt ist. Die Deformationszonen 201-2, 201-4 erstrecken sich über den Krümmungsbereich 117-2, und die Deformationszonen 201-3, 201-5 erstrecken sich über den Krümmungsbereich 117-3. Die Längsrichtung 103 des Bauteilkörpers 101 verläuft parallel zu einer eingezeichneten X-Achse und die zweite Seitenfläche 207-2 ist parallel zu einer X-Y-Ebene angeordnet.
2E zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Fahrzeugbauteils 100 entsprechend der in 2D gezeigten Ausführungsform. Die Querschnittsansicht entspricht einem Querschnitt des Bauteilkörpers 100 entlang der in 2D gezeigten Querschnittsachse 209. Die geschnittene Deformationszone 201-3 erstreckt sich entlang der Profilform des Bauteilkörpers 100, insbesondere entlang der Seitenfläche 207-1 und der Krümmungsbereiche 117-1, 117-2. Der Bauteilkörper 101 ist aus einem einteiligen Hohlprofil gebildet.
2F zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Fahrzeugbauteils 100 entsprechend der in 2D gezeigten Ausführungsform. Die Querschnittsansicht entspricht einem Querschnitt des Bauteilkörpers 100 entlang der in 2D gezeigten Querschnittsachse 209. Die geschnittene Deformationszone 201-3 erstreckt sich entlang der Profilform des Bauteilkörpers 100. Der Bauteilkörper 101 weist zwei Längsträger 211-1, 211-2 auf, welche miteinander verbunden sind, sodass der Bauteilkörper 101 zweischalig ausgebildet ist.
3A zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100 mit einem Bauteilkörper 101, welcher sich in eine Längsrichtung 103 länglich erstreckt. Der Bauteilkörper 101 weist in Längsrichtung 103 örtlich verteilte Deformationszonen 105-1, 105-3 auf, welche in dem Bauteilkörper 101 aus Blechmaterial gebildet sind. Zumindest zwei örtlich verteilte und voneinander beabstandete Deformationszonen 105-1, 105-3 weisen unterschiedliche Zugfestigkeiten auf, um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers 101 bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper 101 zu beeinflussen. Das Fahrzeugbauteil 100 ist eine B-Säule, welche seitlich und/oder an einem Dach eines Fahrzeugs angeordnet werden kann. Das Fahrzeugbauteil 100 ist quer zur Fahrtrichtung 111 entlang der Längsrichtung 103 angeordnet.
Ferner sind die Deformationszonen 105-1, 105-3 beispielsweise oval geformt und eine jeweilige Fläche der Deformationszonen 105-1, 105-3 nimmt in Längsrichtung 103 zu und die Zugfestigkeit der Deformationszonen 105-1, 105-3 nimmt in Längsrichtung 103 ab. Eine erste Deformationszone 105-1 kann eine Zugfestigkeit von 500-600 MPa aufweisen, eine zweite Deformationszone 105-3 kann eine Zugfestigkeit von 650 bis 700 MPa aufweisen.
Das Fahrzeugbauteil 100 kann in einem Bereich der ersten Deformationszone 105-1 mit einem Fahrzeugboden und/oder im Bereich der dritten Deformationszone 105-3 mit einem Fahrzeugdach verbunden werden. Demnach kann das Fahrzeugbauteil 100 bei einem Aufprall kontrolliert von unten nach oben respektive von der ersten Deformationszone 105-1 zu der dritten Deformationszone 105-3 knicken und eine Kraftaufnahme an Einleitungspunkten, beispielsweise im Bereich der ersten Deformationszone 105-1 realisiert werden.
3B zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100 gemäß der in 3A gezeigten Ausführungsform, wobei zusätzliche Deformationszonen 303-1, 301-2, 301-3 ausgebildet sind. Das Fahrzeugbauteil 100 ist insbesondere eine B-Säule.
Ferner weist der Bauteilkörper 101 Flansche 305-1, 305-2 auf, welche jeweils seitlich an dem Bauteilkörper 101 angeordnet sind und diesen zumindest teilweise begrenzen. Die weiteren Deformationszonen 301-1, 301-2, 301-3 sind rechteckförmig, insbesondere mit abgerundeten Ecken ausgebildet. Ferner können die weiteren Deformationszonen 301-1, 301-2, 301-3 entsprechend der Form der Flansche 305-1, 305-2 geformt sein.
Die Deformationszone 105-3 und/oder die weiteren Deformationszonen 301-1, 301-2, 301-3 können eine größere Zugfestigkeit aufweisen als die Deformationszone 105-1, wobei die Zugfestigkeit der weiteren Deformationszonen 301-1, 301-2, 301-3 in Bezug auf die Deformationszone 105-3 unterschiedlich sein kann.
3C zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100, das eine B-Säule bildet, die seitlich an einem Fahrzeug angeordnet sein kann. Das Fahrzeugbauteil 100 entspricht der in 3A gezeigten Ausführungsform, wobei in dem Bauteilkörper 101 vier weitere Deformationszonen 301-1, 301-2, 301-4, 301-5 ausgebildet sind. Die weiteren Deformationszonen 301-1, 301-2, 301-4, 301-5 sind an einer Außenkante 307 des Fahrzeugbauteils 100 angeordnet und folgen in ihrer Form dieser Außenkante 307. Ferner können die weiteren Deformationszonen 301-1, 301-2, 301-4, 301-5 auf einer ebenen Fläche des Fahrzeugbauteils 100 angeordnet sein, welche in Bezug auf die Sichtachse der Zeichnung eine Krümmung nahe Null aufweist.
Die weiteren Deformationszonen 301-1, 301-2, 301-4, 301-5 können in Bezug auf die Zeichenebene in Bereichen erhöhter Krümmung des Fahrzeugbauteils 100, insbesondere an Übergangsbereichen des Fahrzeugbauteils 100 zu einem Fahrzeugdach und/oder einem Fahrzeugboden, angeordnet sein.
Die örtlich verteilten Deformationszonen 105-1, 105-3, 301-1, 301-2, 301-4 301-5 bilden Zonengruppen 303-2, 303-3 von Deformationszonen unterschiedlicher Materialhärte. Die Zonengruppe 303-2 umfasst die Deformationszonen 105-1, 301-1 und 301-2. Eine Deformation des Bauteilkörpers 101 bei einer Krafteinwirkung auf das Bauteilkörper 101 kann insbesondere auf die die Zonengruppen 303-1, 303-2 konzentriert, insbesondere beschränkt sein. Die Deformationszonen 301-1, 301-2 können gegenüber der Deformationszone 105-1 eine erhöhte Zugfestigkeit aufweisen. Ferner können die Deformationszonen 301-4, 301-5 eine erhöhte Zugfestigkeit gegenüber der Deformationszone 105-3 aufweisen.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbauteils 100, das ein Deformationselement bildet, das in einem Heckbereich eines Fahrzeugs angeordnet sein kann. Das Fahrzeugbauteil 100 umfasst einen Bauteilkörper 101, welcher sich in eine Längsrichtung 103 länglich erstreckt. Der Bauteilkörper 101 weist in Längsrichtung 103 örtlich verteilte Deformationszonen 401-1 bis 401-6 auf, welche in dem Bauteilkörper 101 aus Blechmaterial gebildet sind. Zumindest zwei örtlich verteilte und voneinander beabstandete Deformationszonen der Deformationszonen 401-1 bis 401-6 weisen unterschiedliche Zugfestigkeiten auf, um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers 101 bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper 101 zu beeinflussen.
Der Bauteilkörper 101 ist u-profilförmig ausgebildet und die Deformationszonen 401-1 bis 401-6 sind auf einer Stirnseite 402 angeordnet. Der Bauteilkörper 101 kann in Fahrtrichtung 111 des Fahrzeugs ausgerichtet sein. Ferner kann die Materialhärte der Deformationszonen 401-1 bis 401-6 in Fahrtrichtung 111 zunehmen, um bei einem Aufprall eine ziehharmonikaartige Faltung des Bauteilkörpers 101 und/oder eine Kraftaufnahme an Einleitungspunkten zu bewirken.
Bezugszeichenliste

100: Fahrzeugbauteil
101: Bauteilkörper
103: Längsrichtung
105-1: Deformationszone
105-2: Deformationszone
105-3: Deformationszone
106-1: Deformationszonengrenzen
106-2: Deformationszonengrenzen
106-3: Deformationszonengrenzen
107: Kraftaufnahmebereich
109-1: Deformationszone
109-2: Deformationszone
109-3: Deformationszone
109-4: Deformationszone
111: Fahrtrichtung
113-1: Zonengruppe
113-2: Zonengruppe
115-1: Seitenband
115-2: Seitenband
117-1: Krümmungsbereich
117-2: Krümmungsbereich
119: Querschnittsachse
201-1: Deformationszone
201-2: Deformationszone
201-3: Deformationszone
201-4: Deformationszone
203-1: Zonengruppe
203-2: Zonengruppe
203-3: Zonengruppe
205-1: Seitenband
205-2: Seitenband
207-1: Seitenfläche
207-2: Seitenfläche
209: Querschnittsachse
211-1: Längsträger
211-2: Längsträger
301-1: Deformationszone
301-2: Deformationszone
301-3: Deformationszone
301-4: Deformationszone
301-5: Deformationszone
303-1: Zonengruppe
303-2: Zonengruppe
305-1: Flansch
305-2: Flansch
307: Außenkante
401-1: Deformationszone
401-2: Deformationszone
401-3: Deformationszone
401-4: Deformationszone
401-5: Deformationszone
401-6: Deformationszone

Claims

Fahrzeugbauteil (100), wobei es sich um einen Sitzquerträger handelt, mit: einem Bauteilkörper (101), welcher sich in eine Längsrichtung (103) länglich erstreckt, wobei der Bauteilkörper (101) Plateaubereiche und Seitenbänder (115-1, 115-2) mit zwischenliegenden Krümmungsbereichen (117-1, 117-2) aufweist, wobei die Krümmungsbereiche (117-1, 117-2) in Längsrichtung (103) ausgebildet sind und jeweils an ein abgeflachtes Seitenband (115-1, 115-2) angrenzen, wobei der Bauteilkörper (101) lokal begrenzte Deformationszonen aufweist, welche unterschiedliche Materialhärten zueinander und zu dem umgebenden Material aufweisen, wobei sich zwischen den Deformationszonen Bereiche höherer Zugfestigkeit erstrecken, wobei der Bauteilkörper (101) in Längsrichtung (103) im Plateaubereich zwei örtlich verteilte Deformationszonen (105-1, 105-3) mit vergleichbarer Zugfestigkeit aufweist, die Deformationszonen der Seitenbänder (109-1, 109-2, 109-3, 109-4) weisen in Bezug auf die Deformationszonen des Plateaubereichs (105-1, 105-3) eine geringere Zugfestigkeit auf, wobei sich die Deformationszonen des Plateaubereichs (105-1, 105-3) über einen Plateaubereich der U-Profilform hinaus in den jeweiligen Krümmungsbereich (117-1, 117-2) des Bauteilkörpers (101) erstrecken, wobei die Deformationszonen des Plateaubereichs (105-1, 105-3) eine U-Profilform aufweisen, wobei der Bauteilkörper (101) mit den örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-3, 109-1, 109-2, 109-3, 109-4) einstückig aus einem Blechmaterial gebildet ist, um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers (101) bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper (101) vorbestimmt zu beeinflussen.
Fahrzeugbauteil (100) nach Anspruch 1, wobei der Bauteilkörper (101) mit den örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) aus zumindest zwei miteinander gefügten Blechplatinen gebildet ist.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede der örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) jeweils eine Zugfestigkeit aufweist, welche sich von einer Zugfestigkeit des Bauteilkörpers (101) außerhalb der jeweiligen örtlich verteilten Deformationszone (105-1, 105-2, 105-3) unterscheidet.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zugfestigkeiten von zumindest zwei aufeinanderfolgenden örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) abnehmend oder zunehmend sind.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) sich um zumindest 20 MPa unterscheiden.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Bauteilkörper (101) einen Kraftaufnahmebereich (107) für die Krafteinwirkung aufweist, wobei eine dem Kraftaufnahmebereich (107) in Längsrichtung (103) nachgeordnete erste Deformationszone (105-1) eine Zugfestigkeit aufweist, welche geringer als eine Zugfestigkeit einer dem Kraftaufnahmebereich (107) und der ersten Deformationszone (105-1) in Längsrichtung (103) nachgeordneten zweiten Deformationszone (105-2) ist.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) gebildet sind, um einen in Längsrichtung (103) vorbestimmten Deformationsverlauf des Bauteilkörpers (101) zu erhalten.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jede der örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) durch Blechmaterial des Bauteilkörpers (101) mit einer Zugfestigkeit, welche sich von der Zugfestigkeit der jeweiligen örtlich verteilten Deformationszone (105-1, 105-2, 105-3) unterscheidet, zumindest teilweise umschlossen ist, oder wobei die örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) inselartig verteilt sind.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Bauteilkörper (101) mit den örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) durch eine Warmumformung hergestellt ist.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) bei Stahl als Blechmaterial geringer als 1200 MPa sind und bei Aluminium als Blechmaterial in einem Zugfestigkeitsbereich zwischen 50 MPa und 400 MPa liegen, und wobei der Bauteilkörper außerhalb der örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) eine, in Bezug auf die örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3), um zumindest 5 % erhöhte Zugfestigkeit aufweist.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-3, 109-1, 109-2, 109-3, 109-4) Zonengruppen (113-1, 113-2) von Deformationszonen gleicher Zugfestigkeit bilden.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zugfestigkeiten der örtlich verteilten Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) relativ zu dem umgebenden Blechmaterial des Bauteilkörpers niedriger sind.
Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Bauteilkörper (101) zusätzlich quer zur Längsrichtung (103) weitere örtlich verteilte Deformationszonen (109-1, 109-2, 109-3, 109-4) aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugbauteils (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit: Umformen eines Halbzeugs zu einem Bauteilkörper (101), welcher sich in eine Längsrichtung (103) länglich erstreckt; und Wärmebeaufschlagen des Bauteilkörpers (101), um in Längsrichtung (103) örtlich verteilte Deformationszonen (105-1, 105-2, 105-3) herzustellen, welche in dem Bauteilkörper (101) aus Blechmaterial gebildet sind, wobei zumindest zwei örtlich verteilte und voneinander beabstandete Deformationszonen (105-1, 105-2) unterschiedlicher Zugfestigkeiten nach dem Umformen erzeugt werden, um einen Deformationsverlauf des Bauteilkörpers (101) bei einer Krafteinwirkung auf den Bauteilkörper (101) zu beeinflussen, wobei die zumindest zwei örtlich verteilten und voneinander beabstandeten Deformationszonen (105-1, 105-2) lokal begrenzte Deformationszonen umfassen.