DE102010012831A1

DE102010012831A1 - Getriebetunnel

Info

Publication number: DE102010012831A1
Application number: DE102010012831A
Authority: DE
Inventors: Markus Pellmann; Dr. Pohl Martin; Martin Schroeter; Stefan Adelbert; Otto Buschsieweke; Dr. Handing Christian
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: US20110233968A1; DE102010012831B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Getriebetunnel (1), insbesondere zum Einbau in eine Kraftfahrzeugkarosserie, hergestellt durch Warmumformen und Presshärten einer Stahlblechplatine, mit mindestens einem nach dem Presshärten partiell wärmebehandelten Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wärmebehandelten Bereich und dem nicht wärmebehandelten Bereich ein Übergangsbereich ausgebildet ist, wobei die Breite des Übergangsbereiches kleiner gleich 50 mm ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Getriebetunnel gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 10 2005 054 847 B3 sind warmgeformte und pressgehärtete Bauteile, die nach dem Endformen und dem Einstellen hochfester mechanischer Eigenschaften im Stahl einer gezielten Wärmebehandlung unterzogen werden, bekannt. Insbesondere bei Struktur- und/oder Sicherheitsbauteilen, die im Crashfall axial belastet werden, soll ein nach der vorgenannten Art hergestelltes Bauteil einerseits hochfest sein und andererseits im Crashfall Falten werfen, um Stoßenergie gezielt abzubauen.
Eine Wärmebehandlung findet gemäß dem Stand der Technik üblicherweise in einem Temperaturbereich zwischen 320°C und 400°C statt und verändert die im Warmform- und Presshärteprozess eingestellten Festigkeitswerte kaum. Gleichzeitig wird jedoch die Duktilität des Werkstoffs derart erhöht, dass im Crashfall eine Faltenbildung möglich ist.
Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist für viele Serienproduktionsprozesse eine hinreichend zielgenaue Einstellung der gewünschten Werkstoffkonfiguration möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Getriebetunnel für Kraftfahrzeugkarosserien bereit zu stellen, der in gezielten Bereichen vorgegebene Werkstoffgefüge aufweist, großserientauglich und kostengünstig herstellbar ist.
Die vorliegende Aufgabe wird mit einem Getriebetunnel, insbesondere zum Einbau in eine Kraftfahrzeugkarosserie, gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen Getriebetunnel, insbesondere zum Einbau in eine Kraftfahrzeugkarosserie, hergestellt durch Warmumformen und Presshärten einer Stahlblechplatine, mit mindestens einem nach dem Presshärten partiell wärmebehandelten Bereich, der dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen dem wärmebehandelten Bereich und dem nicht wärmebehandelten Bereich ein Übergangsbereich ausgebildet ist, wobei eine Breite des Übergangsbereichs kleiner gleich 50 mm ist.
Vorteilig bei dem erfindungsgemäßen Getriebetunnel ist die prozesssicher und gezielt herstellbare Werkstoffeigenschaft in bestimmten Bereichen. Nach dem Warmformen und Presshärten einer Stahlblechplatine aus hochfestem, härtbarem Stahl wird der Getriebetunnel mit einer gezielten partiellen Wärmebehandlung nachbehandelt. Durch die partielle Wärmebehandlung unterhalb der Austenitisierungstemperatur werden an dem Getriebetunnel in den wärmebehandelten Bereichen duktile Werkstoffgefüge hergestellt.
Ein erfindungsgemäßer Getriebetunnel ist bei einer Kraftfahrzeugkarosserie zentral in der Bodengruppe der Kraftfahrzeugkarosserie integriert. Die Integration erfolgt durch Koppelung mit anderen Bauteilen der Bodengruppe, beispielsweise Bodenblechen, Längsträgern, Querträgern, Schwellern und/oder auch Motorträgern, weshalb dem Getriebetunnel eine besondere und zentrale Bedeutung im Crashfall zukommt. Der Getriebetunnel kann dabei in hohem Maße einer Verformung der Bodengruppe im Crashfall entgegenwirken. Weiterhin ist es möglich durch eine gezielte Wärmebehandlung in bestimmten Bereichen eine gewollte Verformung zu begünstigen, ohne dass in diesen Bereichen eine Rissbildung oder ein Ausreißen erfolgt. In der Folge kann in den Bereichen gewollter Verformung die Crashenergie besonders gut in Umformungsenergie umgewandelt werden. Weiterhin werden gekoppelte Anbauteile an dem Getriebetunnel festgehalten, so dass stets eine stabile Fahrgastzelle garantiert ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebetunnel erhöht sich das Energieaufnahmevermögen der gesamten Kraftfahrzeugkarosserie, bei gleichzeitig hoher Steifigkeit. In der Folge wird bei einem Kraftfahrzeug, das mit dem erfindungsgemäßen Getriebetunnel ausgestattet ist, ein hohes Maß an Energie dadurch absorbiert, dass kinetische Energie des Aufpralls in Verformungsenergie umgewandelt wird, bei gleichzeitiger hoher Steifigkeit der Fahrgastzelle.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebetunnels ist, dass durch Bereiche, die gezielt nach dem Presshärten erhalten bleiben, Bauteile des Antriebstrangs, der Getriebeglocke und/oder des Motors an einem Eindringen in die Kraftfahrzeugkarosserie gehindert werden. Die dadurch erzielbare hohe Härte bestimmter Bereiche verhindert somit eine unerwünschte Verformung in diesen Bereichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung beträgt die Breite des Übergangsbereichs weniger als 30 mm, insbesondere weniger als 20 mm. Der Übergangsbereich von wärmebehandeltem zu nicht wärmebehandeltem Bereich ist im Rahmen der Erfindung vergleichbar mit einer Wärmeeinflusszone einer Schweißnaht. In dem Übergangsbereich erfolgt auch eine Gefügeumwandlung, die zwangsläufig nicht immer erwünscht ist.
Besonders vorteilig ist, dass bei dem erfindungsgemäßen Getriebetunnel ein Übergangsbereich von weniger als 15 mm an dem Getriebetunnel realisierbar ist. Insgesamt ist es im Bereich der Fertigung einer crashoptimierten Fahrzeugkarosserie somit möglich, an den einzelnen Bauteilen insbesondere dem Getriebetunnel, die Bereiche, die sich im Crashfall deformieren sollen und die Bereiche, die im Crashfall ein möglichst großes Formhaltevermögen aufweisen, klar definiert zuzuordnen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante entspricht die Breite dem 0,2- bis 3,0-fachen der Breite und/oder Höhe des wärmebehandelten Bereichs. Bezogen auf den Gesamtspannungsverlauf innerhalb des Bauteils ergibt sich hierdurch eine besonders vorteilige Ausführungsvariante für die Crash- und Steifigkeitskonstruktionen der Fahrzeugkarosserie.
Vorzugsweise sind Fügeflansche partiell wärmebehandelt. Für das Beispiel der selbsttragenden Fahrzeugkarosserie wirkt sich der wärmebehandelte Bereich, insbesondere ausgebildet als Fügeflansch, vorteilig auf die Crasheigenschaft und die Steifigkeit der Karosserie aus. An die Fügeflansche eines Getriebetunnels können, wie bereits zuvor erwähnt, Teile der Bodengruppe, Schweller, Längsträger, Motorträger und diverse Bauteile zur Koppelung des Antriebstrangs angeordnet sein. Die Anbindung kann dabei durch Kleben, Nieten, Schweißen, Löten oder ähnliche Koppelungsprozesse hergestellt sein.
Der Bereich, der partiell wärmebehandelt ist, neigt nicht zu einem Aufreißen bzw. Abreißen oder aber Ausreißen im Falle eines Unfalls und hält somit die umliegenden und angebundenen Struktur- bzw. Sicherheitsbauteile zusammen. Gerade auf die Stabilität eines Fahrgastinnenraums wirkt sich dies besonders vorteilig auf den Insassenschutz aus.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich in den Bereichen, die im Falle eines Unfalls einer gewollten Verformung ausgesetzt sind. Hierbei können die Bereiche mit gewollter Verformung deformiert werden, ohne zu reißen. Hieraus bedingt erhöht sich wiederum das Energieaufnahmevermögen der gesamten Kraftfahrzeugkarosserie bei gleichzeitig geringer Eindringtiefe in den Fahrgastinnenraum.
Ein weiterer sich ergebender Vorteil ist, dass durch gezielt verbleibende gehärtete Bereiche der Getriebetunnel auch eine hohe Torsionssteifigkeit und Verbindungssteifigkeit aufweist und somit auch zur Übertragung von hohen Antriebskräften eines beispielsweise durch den Getriebetunnel verlaufenden Antriebstrangs einsetzbar ist. Ein weiterer sich ergebener Vorteil im Zusammenhang mit der gezielten partiellen Wärmebehandlung ist, dass Schwingungen im Antriebsstrang, beispielsweise durch Stick-Slip-Verhalten des Kraftfahrzeugs, sich durch die gezielten weicheren wärmebehandelten Bereiche in einem gewissen Umfang dämpfen lassen. Ein erhöhter Fahrkomfort, hervorgerufen durch geringere Schwingungen der Karosserie, ist die Folge.
Ein weiterer Anwendungsfall ist beispielsweise auch das gezielte Deformieren einzelner Bereiche, um eine besonders günstige Unfallreparatur zu ermöglichen. Diese Verformung ist vorgesehen, um Energie zum Abbau in die Karosserie einzuleiten, so dass hier wiederum die Crashsicherheit für Fahrzeuginsassen gesteigert wird.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wärmebehandelten Bereiche können dabei im Crashfall so deformiert werden, dass eine gezielte Einfaltung und somit eine gezielte Energieaufnahme stattfindet. Weiterhin tendieren die wärmebehandelten Bereiche weniger zu einer Rissbildung, da ihr Gefüge gegenüber dem warmgeformten und pressgehärteten, harten und spröden Gefüge eher duktil ist.
Die partielle Wärmebehandlung von Fügeflanschen ergibt weiterhin den Vorteil, dass die Fügeflansche eine duktile Werkstoffeigenschaft aufweisen. Im Falle einer stoffschlüssigen Verbindung mittels thermischen Fügens findet hier in einem Anschlussprozess wiederum eine Gefügeumwandlung in der Wärmeeinflusszone des Fügeverfahrens statt. Ein duktiler Abschnitt des Getriebetunnels wirkt sich hierbei besonders vorteilig auf den Schweißprozess und die sich nach dem Schweißprozess in der Wärmeeinflusszone einstellenden Werkstoffgefüge aus. Besonders vorteilig wirkt sich das im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs auf die Haltbarkeit der verbundenen Schweißnähte aus.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Aussparungen in dem Getriebetunnel partiell wärmebehandelt. Diese Aussparungen können beispielsweise aus gewichtsoptimierten Gründen oder aber auch aus Gründen der Durchführung von anderen Komponenten, beispielsweise eines Kabelbaums oder aber eines Schaltknüppels oder ähnlichem, in dem Bauteil vorhanden sein. Gerade im Bereich der Aussparungen und auch im Endbereich von Aussparungen kann es hierbei im Falle eines Unfalls zu Rissbildungen aufgrund von Spannungen in dem Bauteil, insbesondere Oberflächenspannungen, kommen, die sich über das gesamte Bauteil erstrecken können. Durch Reduzierung der Oberflächenspannung stellt sich in diesem Bereich ein duktiles Werkstoffgefüge ein. Dieses steht einer Rissbildung und somit auch einer ungewollten Deformation des Getriebetunnels entgegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist ein Endbereich des Getriebetunnels partiell wärmebehandelt, wobei ein an dem Endbereich angeordneter Fügeflansch nicht wärmebehandelt ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch Einbindung des Getriebetunnels in eine Kraftfahrzeugkarosserie Belastungen durch Biegewechselspannungen, die beispielsweise durch Karosserietorsion oder aber durch andere Fahreinflüsse, beispielsweise Antriebsstrangschwingungen oder ähnlichem, in die Karosserie eingeleitet werden, durch die wärmebehandelten Bereiche gedämpft werden. Dies wirkt sich gerade in Bezug auf die Langlebigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie durch Reduzierung der Oberflächenspannung in den Endbereichen positiv aus, wobei die nicht wärmebehandelten Fügeflansche für die Anbindung an die Kraftfahrzeugkarosserie gerade im Hinblick auf die geforderte Crasheigenschaft einen besonders positiven Effekt erzielen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Punktbereiche des Getriebetunnels partiell wärmebehandelt, wobei die Punktbereiche eine Größe von weniger als 50 mm, vorzugsweise von weniger als 30 mm aufweisen. Für die Anbindung des Getriebetunnels in einer Kraftfahrzeugkarosserie ist es besonders vorteilig, dass Punktbereiche gezielt wärmebehandelt sind, so dass hier in der Fertigungspraxis von Kraftfahrzeugen häufig auftretende Punktschweißungen oder aber punktuelle Laserschweißungen innerhalb der Punktbereiche durchgeführt werden können. Im Falle eines Kraftfahrzeugcrashs neigt der Getriebetunnel mit den angekoppelten Bauteilen in diesen verbundenen Punktbereichen wiederum zu einer hohen Verbindungsfestigkeit. Eine Rissbildung oder ein Ausreißen bzw. Abreißen wird durch die wärmebehandelten Punktbereiche tendenziell vermieden.
Vorzugsweise weisen die wärmebehandelten Bereiche eine Streckgrenze zwischen 300 N/mm² und 1.300 N/mm², vorzugsweise 400 N/mm² bis 800 N/mm², insbesondere 400 N/mm² bis 600 N/mm² auf. Weiterhin weisen die wärmebehandelten Bereiche vorzugsweise eine Zugfestigkeit zwischen 400 N/mm² und 1.600 N/mm², vorzugsweise 500 N/mm² bis 1.000 N/mm², insbesondere 550 N/mm² bis 800 N/mm² auf und bevorzugt ein Dehnvermögen zwischen 10% und 20%, wiederum vorzugsweise 14% bis 20%. Hierdurch verfügt der Werkstoff nach wie vor über die notwendigen hochfesten mechanischen Eigenschaften, durch die geringere Zugfestigkeit, Streckgrenze und das höhere Dehnvermögen ist der Werkstoff aber so duktil, dass er bei entsprechender Belastung Falten wirft anstatt zu brechen oder zu reißen. Auch wirkt sich dies besonders vorteilig gegen eine potentielle Rissbildung des Werkstoffs in dem wärmebehandelten Bereich aus.
Vorzugsweise nimmt die Streckgrenze und/oder Zugfestigkeit im Übergangsbereich von wärmebehandeltem Bereich zu nicht wärmebehandeltem Bereich mit einem Gradienten von mehr als 100 N/mm² pro 1 cm, insbesondere mehr als 200 N/mm² pro 1 cm und besonders bevorzugt mehr als 400 N/mm² pro 1 cm ab. Ein sich hieraus ergebender Vorteil ist, dass sehr kleine lokale Bereiche wärmebehandelt und die Übergangsbereiche in dessen Relation kleiner gehalten sind. Der sich aus dem Gradienten ergebende Übergangsbereich zwischen dem warmumgeformten und pressgehärteten, nicht wärmebehandelten Bereich und dem partiell wärmebehandelten Bereich beträgt daher eine Größe von weniger als 50 mm, insbesondere bevorzugt zwischen 1 mm und 20 mm. Hierdurch entstehen kleine, scharf berandete lokal wärmebehandelte Bereiche, mit in Relation zu den wärmebehandelten Bereichen kleineren Übergangsbereichen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist die partielle Wärmebehandlung des Getriebetunnels durch Aufheizen des wärmezubehandelnden Bereichs auf eine Aufwärmtemperatur, Halten der Aufwärmtemperatur für eine Haltezeit, Abkühlen von der Aufwärmtemperatur in mindestens zwei Phasen hergestellt.
Vorzugsweise werden das Aufwärmen des Bauteils und das Halten der Aufwärmtemperatur in einem Temperaturbereich zwischen 500°C und 900°C durchgeführt. Durch den Temperaturbereich zwischen 500°C und 900°C für das Aufwärmen bzw. das Halten der Aufwärmtemperatur wird ein besonders gezielter produktionssicherer Spannungsabbau in den wärmebehandelten Bereichen erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Aufwärmung in einem Zeitraum bis 30 Sekunden, vorzugsweise bis 20 Sekunden, insbesondere bis zu 10 Sekunden und besonders bevorzugt bis zu 5 Sekunden durchgeführt. Die kurze Aufwärmphase zum Erreichen der Aufwärmtemperatur wirkt sich in Kombination mit einer daran anschließenden Haltephase besonders vorteilig auf die Prozesssicherheit des hergestellten Bauteils aus.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Haltezeit in einem Zeitraum bis zu 30 Sekunden, vorzugsweise bis zu 20 Sekunden, insbesondere bis zu 10 Sekunden und besonders bevorzugt bis zu 5 Sekunden. Durch die gezielte Werkstoffgefügeumwandlungssteuerung bei konstanter Temperatur, nur beeinflusst durch die Dauer der Haltezeit, ist der Vergütungsprozess im Rahmen der Erfindung besonders prozesssicher durchgeführt worden. Für die Haltezeit wird dabei im Wesentlichen die erreichte Aufwärmtemperatur gehalten.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist die erste Phase der Abkühlung in Relation zu der zweiten Phase der Abkühlung länger andauernd durchgeführt. Dies wirkt sich insbesondere vorteilig auf das herzustellende Werkstoffgefüge sowie die angebundenen Verarbeitungsschritte aus. Mit einem erfindungsgemäßen Getriebetunnel kann ein direkt daran anschließender Nachbearbeitungsprozess stattfinden. So ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass die wärmebehandelten Bereiche sowie der Getriebetunnel eine Bauteiltemperatur von 200°C aufweisen, um einen Nachbearbeitungsvorgang zugeführt zu werden.
Weiterhin ist besonders bevorzugt die zweite Phase in einem Zeitraum bis zu 120 Sekunden, vorzugsweise bis zu 60 Sekunden durchgeführt.
Im Rahmen der Erfindung ist unter einem Getriebetunnel beispielsweise auch ein gebauter Getriebetunnel zu verstehen. Hierbei besteht der Getriebetunnel aus mindestens einem warmgeformten und pressgehärteten Stahlbauteil, das nach dem Presshärteprozess mindestens in einem Bereich partiell wärmebehandelt ist, gekoppelt mit verschiedenen anderen Bauteilen. Die anderen Bauteile können ebenfalls warmumgeformt und pressgehärtet sein. Auch ist es hier vorstellbar, dass partielle Wärmebehandlungen bei den anderen Bauteilen nach dem Presshärten stattgefunden haben oder aber auch nicht vergütete Blechbauteile sind zur Koppelung vorstellbar. Weiterhin sind auch beispielsweise Fräsbauteile oder aber Verbundfaserwerkstoffbauteile im Rahmen der Erfindung zur Koppelung mit einem warmgeformten und pressgehärteten und nach dem Presshärten partiell wärmebehandelten Getriebetunnels geeignet.
Im Falle der Koppelung mit anderen Blechbauteilen kann der erfindungsgemäße Getriebetunnel in den Koppelungsbereichen ebenfalls nach der Koppelung partiell wärmebehandelt sein. Hieraus ergeben sich analog die gleichen Vorteile zu einem erfindungsgemäßen einteiligen Getriebetunnel, die bereits zuvor beschrieben wurden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch eine Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs gelöst, die einen Getriebetunnel mit mindestens einem der Merkmale der Ansprüche 1 bis 18 und mindestens ein weiteres mit dem Getriebetunnel gekoppeltes Bauteil aufweist.
Vorzugsweise ist die Bodengruppe dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelungsbereiche von Getriebetunnel und Bauteil zumindest abschnittsweise nach der Koppelung partiell wärmebehandelt sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, bevorzugte Ausführungsformen anhand der schematischen Zeichnungen. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Getriebetunnels;
2 zeigt einen Getriebetunnel eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs;
3 zeigt eine erfindungsgemäße Bodenbaugruppe mit einem zentral angeordneten Getriebetunnel;
4 zeigt einen gebauten Getriebetunnel;
5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht eines Getriebetunnels von unten und
6 zeigt verschiedene Temperaturverläufe bei der Herstellung eines Getriebetunnels.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
1 zeigt einen Ausschnitt eines Getriebetunnels. Hierbei ist umliegend zu erkennen, dass ein in einem nicht wärmebehandelten Bereich NWB ein wärmebehandelter Bereich WB gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Zwischen dem nicht wärmebehandelten Bereich NWB und dem wärmebehandelten Bereich WB ist ein Übergangsbereich ÜB angeordnet. In dem wärmebehandelten Bereich WB ist ein tendenziell duktiles Werkstoffgefüge hergestellt, in dem nicht wärmebehandelten Bereich NWB ein hartes, sprödes Werkstoffgefüge. Der Übergangsbereich ÜB ergibt sich zwangsläufig aus der Wärmebehandlung des wärmebehandelten Bereichs WB. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung weist der Übergangsbereich ÜB im Wesentlichen einen Breite a von wärmebehandeltem Bereich zu nicht wärmebehandeltem Bereich auf, die in Relation zu dem wärmebehandelten Bereich WB besonders klein ausfällt und im Wesentlichen scharf berandet ist.
2 zeigt einen Getriebetunnel 1 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Der Getriebetunnel 1 weist eine Aussparung 2 auf seinem oberen mittleren Abschnitt 3 auf. Die Randbereiche 4 der Aussparung 2 sind bei dem erfindungsgemäßen Getriebetunnel 1 partiell wärmebehandelt, so dass hier vorliegende Oberflächenspannungen reduziert sind.
Der Getriebetunnel 1 weist weiterhin an seinen Seiten 5 verlaufende Fügeflansche F auf. Die Fügeflansche F können dabei, wie hier dargestellt, in einem vorderen Abschnitt 6 des Getriebetunnels 1 an die geometrischen Gegebenheiten zum Koppeln einer nicht näher dargestellten Bodengruppe angepasst sein. Hierbei ist gezeigt, dass der vordere Teil 7 des Fügeflansches F in einem Winkel α zu dem hinteren Teil 8 des Fügeflansches F steht. Auch der Übergangsabschnitt 9 vom vorderen zum hinteren Teil 7, 8 ist erfindungsgemäß partiell wärmebehandelt. Der vordere Teil 7 selber des Fügeflansches F ist hingegen noch in dem nach den Presshärten eingestellten Werkstoffzustand, um hier ein Ein- bzw. Durchdringen von nicht näher dargestellten Motorkomponenten in den Fahrgastraum zu verhindern.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Bodenbaugruppe 10 mit einem zentral angeordneten Getriebetunnel 1. An den Seiten 5 des Getriebetunnels 1 sind jeweils Bodenbleche 11 gekoppelt. Im vorderen Abschnitt 6 des Getriebetunnels 1 befindet sich eine angeordnete Spritzschutzwand 12, die den Fahrgastraum 13 von den hier nicht näher dargestellten Antriebskomponenten trennt. In dem Getriebetunnel 1 selbst und auch in den Bodenblechen 11 sind zahlreiche Vertiefungen 14, Sicken 15 und Ausnehmungen angeordnet. Erfindungsgemäß sind auch diese Bereiche partiell wärmebehandelt, so dass für die Gesamtauslegung der Bodengruppe 10 ein optimiertes Crashverhalten des Kraftfahrzeugs vorhanden ist. Daraus resultiert gleichzeitig eine hohe Verformungssteifigkeit des Fahrgastinnenraums, bei gleichzeitiger Möglichkeit der Energieabsorption durch Umwandlung von kinetischer Crashenergie in Verformungsenergie.
4 zeigt einen gebauten Getriebetunnel 1. Der Getriebetunnel 1 besteht dabei aus einem oberen warmumgeformten, pressgehärteten und nach dem Presshärten partiell wärmebehandelten Bauteil 16 sowie aus einem unteren warmumgeformten, pressgehärteten und nach dem Presshärten partiell wärmebehandelten Bauteil 17. Das obere Bauteil 16 und das untere Bauteil 17 weisen jeweils an ihren Seitenbereichen 18 Fügeflansche F auf. Diese Fügeflansche F sind durch einen Koppelungsprozess miteinander gekoppelt. Die Koppelungsstellen 19 sind nach dem Fügeverfahren, beispielsweise einem thermischen Fügeverfahren, erfindungsgemäß partiell wärmebehandelt.
5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht eines Getriebetunnels 1 von unten. Diese Ausführungsvariante des Getriebetunnels 1 weist eine Vielzahl von Vertiefungen 14, Sicken 15 und Ausnehmungen auf, die in ihren Bereichen oder aber auch umliegend partiell wärmebehandelt sind. Weiterhin weist der Getriebetunnel 1 in 5 punktuelle Wärmebehandlungszonen 20 auf, die erfindungsgemäß nach dem Presshärten wärmebehandelt sind und einen nur geringen Übergangsbereich ÜB zu den pressgehärteten Bereichen aufweist.
6a zeigt eine Temperaturverlauf über der Zeit mit den Zeitabschnitten Aufwärmzeit (t1), Haltezeit (t2), Abkühlzeit erste Phase (t3) und Abkühlzeit zweite Phase (t4). Weiter sind auf der Achse der Temperatur die Aufwärmtemperatur (T1) sowie eine erste Abkühltemperatur (T2) gezeigt.
Beginnend von einem warmumgeformten und pressgehärteten Getriebetunnel die sich im Wesentlichen auf einer Temperatur unter 200°C befindet, wird diese in der Aufwärmzeit auf die Aufwärmtemperatur (T1) erwärmt. Bei einer Ausgangstemperatur von unter 200°C, jedoch über Raumtemperatur wird im Rahmen der Erfindung die Restwärmeenergie des Warmumform- und Presshärteprozesses für die partielle Wärmebehandlung genutzt.
Die Erwärmung weist einen linearen Temperaturanstieg über die Zeit auf. Nach Abschluss der Aufwärmzeit (t1) wird die Aufwärmtemperatur (T1) für eine Haltezeit (t2) gehalten. Die Aufwärmtemperatur (T1) wird über die gesamte Haltezeit (t2) im Wesentlichen konstant gehalten. Temperaturschwankungen in Form eines Temperaturanstiegs oder Temperaturabfalls sind hier nicht dargestellt, können jedoch im Rahmen der Erfindung während der Haltezeit (t2) aus Gründen der gewünschten Werkstoffgefügeumwandlung oder aber auch aus Kostengründen des Produktionsprozesses stattfinden.
Nach Abschluss der Haltezeit (t2) findet eine erste Abkühlung auf eine Abkühltemperatur (T2) statt. Der Temperaturverlauf fällt dabei linear über die Abkühlzeit der ersten Phase (t3) ab auf die Abkühltemperatur (T2). Die Abkühltemperatur (T2) kann dabei in einem Bereich B zwischen 100°C und der Aufwärmtemperatur (T1) liegen.
In einer daran anfolgenden zweiten Abkühlphase findet eine weitere lineare Temperaturabnahme in der Abkühlzeit der zweiten Phase (t4) statt. Die Temperaturabnahme kann dabei im Wesentlichen auf Raumtemperatur oder aber eine gewünschte, hier nicht näher dargestellte Zieltemperatur stattfinden. Auch ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass weitere Abkühlphasen, die hier nicht näher dargestellt sind, stattfinden.
6b zeigt eine im Wesentlichen zeitlich ähnliche Staffelung der Wärmebehandlung mit dem Unterscheid zu 6a, dass der Temperaturanstieg während der Aufwärmzeit (t1) einen progressiven Verlauf aufweist und die Abkühlung während der ersten und der zweiten Phase einen jeweils degressiven Temperaturverlauf über der Zeit (t3, t4) besitzt.
6c zeigt ergänzend zu 6a und 6b, dass der Temperaturverlauf während der Aufwärmzeit (t1) einen degressiven Verlauf aufweist und während der einzelnen Abkühlphasen einen jeweils progressiven Verlauf der Temperaturabnahme über der Zeit (t3, t4) besitzt.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch vorstellbar, den Temperaturverlauf über der Zeit in Mischformen von progressivem, linearem und degressivem Verlauf zu kombinieren und auch eine Temperaturänderung mit progressiven, degressiven oder linearen Verlauf während der Haltezeit (t2) zu realisieren.
Bezugszeichenliste

1: Getriebetunnel
2: Aussparung
3: oberer mittlerer Abschnitt zu 1
4: Randbereiche
5: Seiten
6: vorderer Abschnitt
7: vorderer Teil
8: hinterer Teil
9: Übergangsabschnitt
10: Bodenbaugruppe
11: Bodenblech
12: Spritzschutzwand
13: Fahrgastraum
14: Vertiefung
15: Sicke
16: oberes Bauteil
17: unteres Bauteil
18: Seitenbereich
19: Koppelungsstelle
20: punktuelle Wärmebehandlungsbereich
α: Winkel
B: Bereich
NWB: nicht wärmebehandelter Bereich
WB: wärmebehandelter Bereich
ÜB: Übergangsbereich
F: Fügeflansch
a: Breite
t1: Aufwärmzeit
t2: Haltezeit
t3: Abkühlzeit erste Phase
t4: Abkühlzeit zweite Phase
T1: Aufwärmtemperatur
T2: Abkühltemperatur erste Phase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005054847 B3 [0002]

Claims

Getriebetunnel, insbesondere zum Einbau in eine Kraftfahrzeugkarosserie, hergestellt durch Warmumformen und Presshärten einer Stahlblechplatine, mit mindestens einem nach dem Presshärten partiell wärmebehandelten Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wärmebehandelten Bereich (WB) und dem nicht wärmebehandelten Bereich (NWB) ein Übergangsbereich (ÜB) ausgebildet ist, wobei eine Breite a des Übergangsbereiches (ÜB) kleiner gleich 50 mm ist.
Getriebetunnel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite a weniger als 30 mm, insbesondere weniger als 20 mm beträgt.
Getriebetunnel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite a dem 0,2- bis 3,0-fachen der Breite und/oder Höhe des wärmebehandelten Bereichs (WB) entspricht.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Fügeflansche (F) partiell wärmebehandelt sind.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungen (2) partiell wärmebehandelt sind.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Vertiefungen (14) partiell wärmebehandelt sind.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endbereich partiell wärmebehandelt ist, wobei ein an dem Endbereich angeordneter Fügeflansch (F) nicht wärmebehandelt ist.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Punktbereiche partiell wärmebehandelt sind, wobei die Punktbereiche eine Größe von weniger als 50 mm, vorzugsweise von weniger als 30 mm aufweisen.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmebehandelten Bereiche (WB) ein Streckgrenze zwischen 300 N/mm² und 1.300 N/mm², vorzugsweise 400 N/mm² bis 800 N/mm², insbesondere 400 N/mm² bis 600 N/mm² aufweisen.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmebehandelten Bereiche (WB) ein Zugfestigkeit zwischen 400 N/mm² und 1.600 N/mm², vorzugsweise 500 N/mm² bis 1.000 N/mm², insbesondere 550 N/mm² bis 800 N/mm² aufweisen.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmebehandelten Bereiche (WB) ein Dehnvermögen zwischen 10% und 20%, wiederum vorzugsweise 14% bis 20% aufweisen.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckgrenze und/oder Zugfestigkeit im Übergangsbereich (ÜB) mit einem Gradienten von mehr als 100 N/mm² pro 1 cm, insbesondere mehr als 200 N/mm² pro 1 cm und besonders bevorzugt mehr als 400 N/mm² pro 1 cm abnimmt.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die partielle Wärmebehandlung durch Aufheizen des Bereichs auf eine Aufwärmtemperatur (T1), Halten der Aufwärmtemperatur (T1) für eine Haltezeit (t2), Abkühlen von der Aufwärmtemperatur (T1) in mindestens zwei Phasen hergestellt ist.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwärmen des Bauteils und/oder das Halten der Aufwärmtemperatur (T1) in einem Temperaturbereich zwischen 500°C und 900°C durchgeführt ist.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwärmung in einem Zeitraum bis 30 Sekunden, vorzugsweise bis 20 Sekunden, insbesondere bis 10 Sekunden und besonders bevorzugt bis 5 Sekunden durchgeführt ist.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezeit (t2) in einem Zeitraum bis 30 Sekunden, vorzugsweise bis 20 Sekunden, insbesondere bis 10 Sekunden und besonders bevorzugt bis 5 Sekunden durchgeführt ist.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Phase der Abkühlung in Relation zu der zweiten Phase länger andauernd durchgeführt ist.
Getriebetunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phase in einem Zeitraum bis zu 120 Sekunden, vorzugsweise bis zu 60 Sekunden durchgeführt ist.
Bodengruppe (10) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Getriebetunnel 1 mit mindestens einem der Merkmale der Ansprüche 1 bis 18 und mindestens ein weiteres mit dem Getriebetunnel 1 gekoppeltes Bauteil.
Bodengruppe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelungsstellen (19) von Getriebetunnel 1 und Bauteil zumindest abschnittsweise nach der Koppelung partiell wärmebehandelt sind.