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Die Erfindung betrifft einen Biegequerträger, insbesondere für ein Frontmodul oder Heckmodul einer Personenkraftwagenkarosserie, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Biegequerträgers.
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Aus dem Serienbau von Kraftwagen sind Biegequerträger für Karosserien der Kraftwagen bekannt, welche jeweils ein Querträgerteil umfassen. Das Querträgerteil dient dabei dem Zweck, im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Kräfte in in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Biegequerträger angeordnete Strukturen, wie beispielsweise Längsträger, einzuleiten.
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Es hat sich gezeigt, dass es bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der bekannten Biegequerträger aus Aluminium zu einem Brechen der Biegequerträger kommen kann, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, die ihrerseits meistens mit einer unerwünschten Gewichtserhöhung verbunden sind. Dadurch kann es zu einem Lösen eines Zugverbandes des Biegequerträgers zwischen seiner linken und seiner rechten Seite kommen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Biegequerträger, insbesondere für ein Frontmodul oder Heckmodul einer Personenkraftwagenkarosserie, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Biegequerträgers bereitzustellen, durch welche ein verbessertes Unfallverhalten des Biegequerträgers ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Biegequerträger, insbesondere für ein Frontmodul oder Heckmodul einer Personenkraftwagenkarosserie, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Biegequerträgers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Der erste Aspekt der Erfindung betrifft einen Biegequerträger, insbesondere für ein Frontmodul oder Heckmodul einer Personenkraftwagenkarosserie. Der erfindungsgemäße Biegequerträger umfasst wenigstens ein Profilteil, welches zumindest im Wesentlichen aus einem Leichtmetall, insbesondere einer Leichtmetalllegierung, gebildet ist. Das Profilteil weist wenigstens einen offenen Hohlquerschnitt auf.
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Der erfindungsgemäße Biegequerträger umfasst ferner wenigstens ein Rückwandteil, welches unter zumindest bereichsweisem Schließen des offenen Hohlquerschnitts mit dem Profilteil verschweißt ist. Mit anderen Worten ist der offene Hohlquerschnitt des Profilteils durch das Rückwandteil zu einem zumindest bereichsweise geschlossenen Hohlquerschnitt des Biegequerträgers ergänzt. Dabei ist der offene Hohlquerschnitt des Profilteils bezogen auf die Haupterstreckungsrichtung (Querrichtung) des Biegequerträgers bzw. des Profilteils beispielsweise zumindest bereichsweise geschlossen. Bevorzugt ist der Hohlquerschnitt durch das Rückwandteil vollständig geschlossen.
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Der erfindungsgemäße Biegequerträger weist somit den großen und durch das Rückwandteil geschlossenen Querschnitt auf, durch welchen der Biegequerträger bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Unfallkräfte bzw. Unfallenergien besonders vorteilhaft aufnehmen, abstützen und in in Fahrzeuglängsrichtung dahinter angeordnete Strukturen der Personenkraftwagenkarosserie einleiten kann. Aufgrund der Ausgestaltung des Profilteils aus dem Leichtmetall ist das Gewicht des Biegequerträgers sehr gering. Das leichte Profilteil ist dabei durch das aus dem Stahl gebildete Rückwandteil verstärkt. Das Rückwandteil fungiert somit als bruchsichere Rückwand, die die durch das Profilteil gebildete Leichtmetallstruktur vor einem Brechen schützt. So bleibt ein Zugverband des erfindungsgemäßen Biegequerträgers zwischen seiner bezogen auf die Haupterstreckungsrichtung linken und rechten Seite auch bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung erhalten, sodass eine weitere Energieübertragung durch den erfindungsgemäßen Biegequerträger gewährleistet ist. Dadurch weist der erfindungsgemäße Biegequerträger ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten auf. Durch das sehr geringe Gewicht des Biegequerträgers kann das Gesamtgewicht des Personenkraftwagens gering gehalten werden, sodass dieser mit einem nur geringen Energieverbrauch und damit mit nur geringen CO2-Emissionen betrieben werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Profilteil zumindest im Wesentlichen aus Aluminium, insbesondere einer Aluminiumlegierung, gebildet. Dadurch kann der Biegequerträger hinsichtlich seines Gewichts besonders leicht ausgestaltet werden. Ferner weist Aluminium sehr günstige Eigenschaften zur Aufnahme, Abstützung und Weiterleitung von Unfall- bzw. Aufprallenergien auf. Dies kommt dem Unfallverhalten des Biegequerträgers weiterhin zugute. Neben Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen sind auch Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen unter Gewichtsaspekten sehr gut geeignet.
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Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Profilteil mit dem Rückwandteil mittels Kalt-Metall-Transfer-Schweißen (CMT-Schweißen, CMT – Cold Metal Transfer) verschweißt ist. Dadurch ist es möglich, das aus dem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gebildete Profilteil zeit- und kostengünstig mit dem aus dem Stahl gebildeten Rückwandteil zu fügen, sodass ein besonders fester Verbund dargestellt ist.
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Das Verbinden des Profilteils mit dem Rückwandteil durch Schweißen, sei es durch Kalt-Metall-Transfer-Schweißen oder auf anderweitige Art und Weise, ist insofern vorteilhaft, als dadurch Verbindungsflansche, insbesondere des Profilteils, vermieden werden können. Solche Verbindungsflansche würden den Querschnitt des Profilteils und damit des gesamten Biegequerträgers in unerwünschter Weise verkleinern und/oder den Bauraumbedarf des Biegequerträgers in unerwünschter Weise erhöhen. Diese Problematik kann bei dem erfindungsgemäßen Biegequerträger durch das Schweißen vermieden werden. Das Schweißen ermöglicht ferner die besonders feste Verbindung des Profilteils mit dem Rückwandteil, insbesondere gegenüber einem Verschrauben und/oder einem Vernieten und/oder einem Clinchen und/oder dergleichen.
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Ein weiterer Vorteil des Verschweißens insbesondere durch das CMT-Schweißen ist, dass das Profilteil und das Rückwandteil als jeweilige Halbzeuge, beispielsweise in Form von jeweiligen, zumindest im Wesentlichen ebenen Platinen, noch vor einem Umformen der Platinen miteinander verschweißt und so miteinander gefügt werden können. Zeitlich nach dem Verschweißen werden die Halbzeuge zusammen, d. h. in zusammengebautem Zustand, umgeformt, wobei der offene Hohlquerschnitt des Profilteils ausgebildet wird, welcher durch das Rückwandteil dann geschlossen und zu dem geschlossenen Hohlquerschnitt des Biegequerträgers ergänzt wird. Dieses Umformen erfolgt beispielsweise durch ein Biegeverfahren wie beispielsweise Rollbiegen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Profilbauteil zumindest einen von dem ersten Hohlquerschnitt durch eine Wandung des wenigstens einen Profilteils getrennten zweiten Hohlquerschnitt auf. Dadurch kann das Unfallverhalten des Profilteils und damit des gesamten Biegequerträgers gezielt und bedarfsgerecht auf auftretende Belastungen bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung angepasst werden, was dem Unfallverhalten des erfindungsgemäßen Biegequerträgers zugute kommt.
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Bevorzugt ist auch der zweite Hohlquerschnitt als offener Hohlquerschnitt ausgebildet, welcher durch das erste Rückwandteil oder durch wenigstens ein zweites, zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl gebildetes und mit dem Profilteil verschweißtes Rückwandteil des Biegequerträgers zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, geschlossen ist. Mit anderen Worten kann das erste Rückwandteil sowohl dem ersten als auch dem zweiten offenen Hohlquerschnitt zugeordnet sein, wobei beide offenen Hohlquerschnitte des Profilteils zu jeweiligen, geschlossenen Hohlquerschnitten des Biegequerträgers ergänzt sind.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Rückwandteil lediglich dem ersten, offenen Hohlquerschnitt zugeordnet ist. Dann ist bevorzugt das zweite Rückwandteil vorgesehen, welches dem zweiten offenen Hohlquerschnitt zugeordnet ist. Der erste offene Hohlquerschnitt des Profilteils ist dann durch das erste Rückwandteil zu dem ersten geschlossenen Hohlquerschnitt des Biegequerträgers ergänzt, während der zweite, offene Hohlquerschnitt durch das zweite Rückwandteil zu einem zweiten geschlossenen Hohlquerschnitt des Biegequerträgers ergänzt ist. Dadurch ist die Gefahr eines Brechens und/oder einer anderweitigen Zerstörung des Zugverbands des Biegequerträgers bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung besonders effizient vermieden oder zumindest reduziert.
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In weiterer Ausgestaltung ist ein zumindest im Wesentlichen aus einem Leichtmetall gebildetes und wenigstens einen weiteren offenen Hohlquerschnitt aufweisendes weiteres Profilteil vorgesehen. Dem weiteren Profilteil ist dabei ein zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl gebildetes weiteres Rückwandteil zugeordnet, durch welches der weitere offene Hohlquerschnitt zumindest bereichsweise geschlossen ist und welches mit dem weiteren Profilteil verschweißt ist.
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Dabei ist ein erster Zusammenbau aus dem ersten Profilteil und dem ersten Rückwandteil mit einem zweiten Zusammenbau aus dem weiteren Profilteil und dem weiteren Rückwandteil über wenigstens ein Verbindungsteil des Biegequerträgers miteinander verbunden. Die Verbindung des ersten Zusammenbaus mit dem zweiten Zusammenbau kann dabei mechanisch realisiert sein. Bevorzugt sind die beiden Zusammenbauten in Fahrzeughochrichtung übereinander angeordnet und erstrecken sich zumindest im Wesentlichen parallel, wobei die Zusammenbauten voneinander beabstandet sind. Durch das Vorsehen des weiteren Profilteils und des weiteren Rückwandteils und die Verbindung mit dem ersten Profilteil und dem ersten Rückwandteil weist der erfindungsgemäße Biegequerträger ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten auf und kann Unfallenergien vorteilhaft aufnehmen, abstützen und an in Fahrzeuglängsrichtung dahinterliegende Strukturen, insbesondere Längsträger, weiterleiten.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eines der Profilteile, insbesondere lediglich, über den Hohlquerschnitt begrenzende Wandungen des wenigstens einen Profilteils mit dem zugehörigen Rückwandteil verschweißt. Dies bedeutet, dass weitere, den Hohlquerschnitt nicht begrenzende und als Fügflasche fungierende Wandungen zum Verschweißen des wenigstens einen Profilteils mit dem zugehörigen Rückwandteil entfallen können. So kann der geschlossene Hohlquerschnitt des Biegequerträgers bei einem gegebenen Bauraumbedarf des Biegequerträgers besonders groß ausgestaltet werden, was zu einem sehr guten Unfallverhalten des Biegequerträgers führt. Andererseits ist es dadurch möglich, bei einer gegebenen Steifigkeit bzw. bei einer gegebenen Größe des Hohlquerschnitts den erfindungsgemäßen Biegequerträger hinsichtlich seiner Dimensionen besonders klein auszugestalten.
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Um den offenen Hohlquerschnitt des Profilteils bzw. den geschlossenen Hohlquerschnitt des Biegequerträgers besonders groß auszugestalten oder um den Bauraumbedarf des Biegequerträgers besonders gering zu halten, ist bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die den Hohlquerschnitt begrenzenden Wandungen zumindest bereichsweise und unter Ausbildung eines jeweiligen Stumpfstoßes an dem Rückwandteil anliegen, wobei die Wandungen über den Stumpfstoß mit dem Rückwandteil verschweißt sind.
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Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Biegequerträgers, insbesondere eines erfindungsgemäßen Biegequerträgers und insbesondere für ein Frontmodul oder Heckmodul einer Personenkraftwagenkarosserie. Bei dem Verfahren wird eine zumindest im Wesentlichen aus einem Leichtmetall gebildete, zumindest im Wesentlichen ebene erste Platine mit einer zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl gebildeten, zumindest im Wesentlichen ebenen zweiten Platine verschweißt. Im Anschluss daran werden die miteinander verschweißten Platinen als zusammengebautes Halbzeug zu dem Biegequerträger umgeformt. Dabei wird die erste Platine zu einem Profilbauteil ausgebildet, das einen offenen Hohlquerschnitt aufweist. Der offene Hohlquerschnitt wird dabei durch die zweite Platine, die als Rückwandteil fungiert, zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, geschlossen und so zu einem geschlossenen Hohlquerschnitt des Biegequerträgers ergänzt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Insbesondere infolge des Verschweißens der beiden Platinen miteinander kann der Hohlquerschnitt des Biegequerträgers bzw. des Profilteils hinsichtlich seiner Querschnittsfläche besonders groß ausgebildet werden. So kann der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Biegequerträger sehr gut Unfallkräfte bzw. Unfallenergien abstützen und in in Fahrzeuglängsrichtung hinter dem Biegequerträger angeordnete Strukturen wie beispielsweise Längsträger der Personenkraftwagenkarosserie einleiten, wenn es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung insbesondere in Form eines Frontalaufpralls des Personenkraftwagens auf eine Barriere kommt. Die sehr große Ausgestaltung des Hohlquerschnitts ist insbesondere deswegen möglich, da sich von dem Hohlquerschnitt weg erstreckende Fügeflansche zum Verbinden des Profilteils mit dem Rückwandteil bzw. der Platinen nicht vorgesehen und nicht vonnöten sind. Vielmehr ist auch eine den offenen Hohlquerschnitt zu einem geschlossenen Hohlquerschnitt ergänzende Wandung des Profilteils, über welche das Rückwandteil mit dem Profilteil zu verbinden sein könnte, nicht vorgesehen und nicht vonnöten. Dies hält den Bauraumbedarf sowie das Gewicht des Biegequerträgers gering. Ferner bedeutet dies, dass der Hohlquerschnitt des Biegequerträgers bei gegebenem Bauraumaufwand des Biegequerträgers besonders groß ausgestaltet werden kann, was wiederum dem vorteilhaften Unfallverhalten des Biegequerträgers zugute kommt.
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Zu dem sehr guten Unfallverhalten des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Biegequerträgers trägt auch das Rückwandteil bzw. die zweite Platine bei, durch welches bzw. welche das Profilteil verstärkt ist. Das Rückwandteil gewährleistet dabei einen besonders starken und festen Zugverband des Biegequerträgers zwischen seiner bezogen auf seine Haupterstreckungsrichtung linken und rechten Seite.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Platinen mittels Kalt-Metall-Transfer-Schweißen miteinander verschweißt werden. Dadurch können die Platinen besonders zeit- und kostengünstig sowie besonders fest miteinander verbunden und in miteinander verbundenem Zustand als das Halbzeug beispielsweise durch Biegen umgeformt werden. Durch das Verbinden der beiden Platinen, die aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind, ist eine Hybrid-Platine hergestellt, welche schließlich zu dem Biegequerträger umgeformt wird. Der Biegequerträger ist somit als Hybrid-Biegequerträger ausgebildet und vereint die Vorteile eines besonders geringen Gewichts, einer hohen Steifigkeit, einer hohen Festigkeit und eines sehr guten Unfallverhaltens.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die 1 bis 3 dienen dabei zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Querschnittsansicht eines Biegequerträgers für ein Frontmodul einer Personenkraftwagenkarosserie;
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2 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Biegequerträgers gemäß 1, wobei das Profilteil und das Rückwandteil unter Ausbildung einer Wandverdopplung miteinander verbunden sind;
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3 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Biegequerträgers gemäß den 1 und 2;
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4 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Biegequerträges gemäß den 1 bis 3;
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5 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Biegequerträgers gemäß 4;
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6 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Biegequerträgers gemäß 5;
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7 eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des Biegequerträgers gemäß den 4 bis 6;
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8 eine schematische Querschnittsansicht des Biegequerträgers gemäß 7; und
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9 eine schematische Perspektivansicht des Biegequerträgers gemäß den 7 und 8.
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Die 1 zeigt einen Biegequerträger 10 für eine Personenkraftwagenkarosserie. Der Biegequerträger 10 umfasst ein Profilteil 12, welches zumindest im Wesentlichen aus Aluminium, insbesondere einer Aluminiumlegierung, gebildet ist. Statt Aluminium kann aber auch eine andere Leichtmetalllegierung, beispielsweise Magnesium bzw. eine Magnesiumlegierung, verwendet werden. Der Biegequerträger 10 umfasst ferner ein Rückwandteil 14, welches zumindest im Wesentlichen aus einem Stahlwerkstoff gebildet ist. Aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffe des Profilteils 12 und des Rückwandteils 14 ist der Biegequerträger 10 als Hybrid-Biegequerträger ausgebildet.
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Zum Verbinden des Profilteils 12 mit dem Rückwandteil 14 sind jeweilige Fügeflansche 16 des Profilteils 12 und des Rückwandteils 14 vorgesehen, über welche das Profilteil 12 und das Rückwandteil 14 mittels Verbindungselementen 18 miteinander verbunden sind. Die Verbindungselemente 18 sind beispielsweise Schrauben, Nieten, Clinche oder dergleichen. Wie der 1 zu entnehmen ist, weist das Profilteil 12 einen an sich offenen Hohlquerschnitt 20 auf, welcher durch das Rückwandteil 14 geschlossen und somit zu einem geschlossenen Hohlquerschnitt 22 des Biegequerträgers 10 ergänzt ist. Wie ferner anhand der 1 zu erkennen ist, muss der Hohlquerschnitt 22 aufgrund der Notwendigkeit der Fügeflansche 16 hinsichtlich seiner Querschnittsfläche bei einem gegebenen Bauraumbedarf des Biegequerträgers 10 relativ gering ausgebildet werden.
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Die mechanische Verbindung des Profilteils 12 mit dem Rückwandteil 14 mittels der Verbindungselemente 18 bringt auch den Nachteil mit sich, dass das Profilteil 12 und das Rückwandteil 14 in miteinander verbundenem Zustand nicht umgeformt werden können. Dies bedeutet, dass das Profilteil 12 schon vor dem Verbinden des Profilteils 12 mit dem Rückwandteil 14 umgeformt werden und seiner Endform entsprechen muss.
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Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Biegequerträgers 10 gemäß 1, wobei das Profilteil 12 nun einen an sich bereits geschlossenen Hohlquerschnitt 22 aufweist. Im Vergleich zum Profilteil 12 gemäß 1 weist das Profilteil 12 gemäß 2 nun eine zusätzliche Wandung 24 auf, durch welche der in 1 offene Hohlquerschnitt 20 zu dem geschlossenen Hohlquerschnitt 22 ergänzt ist. Dadurch ist es möglich, das Rückwandteil 14 mittels der Verbindungselemente 18 mit dem Profilteil 12 über die Wandung 24 zu verbinden, wobei die Fügeflansche 16 entfallen können. Jedoch kommt es nun zu einer Wandungsverdopplung, da das Rückwandteil 14 an der Wandung 24 anliegt. Auch dies hält die Querschnittsfläche des Hohlquerschnitts 22 bei einem gegebenen Bauraumbedarf des Biegequerträgers 10 gering. Diese Wandungsverdopplung führt gegebenenfalls auch zu einem unerwünscht hohen Gewicht des Biegequerträgers 10.
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Die 3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des Biegequerträgers 10, wobei dieser ein oberes Querträgerteil 26 und ein unteres Querträgerteil 28 umfasst, welche über Verbindungsmittel 30 miteinander verbunden sind. Das erste Querträgerteil 26 ist dabei bezogen auf den mit dem Personenkraftwagen verbundenen Zustand des Biegequerträgers über dem zweiten Querträgerteil 28 angeordnet. An die Querträgerteile 26, 28 sind Energieabsorptionselemente 32 angebunden, welche sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken und über welche der Biegequerträger 10 mit Längsträgern der Personenkraftwagenkarosserie verbunden werden kann. Auch bei dem Biegequerträger 10 gemäß 3 kann es zu den in Zusammenhang mit den Biegequerträgern gemäß den 1 und 2 geschilderten Problemen kommen.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Biegequerträgers 10', bei welchem die oben geschilderten Probleme vermieden sind. Der Biegequerträger 10' umfasst ein Profilteil 12', welches zumindest im Wesentlichen aus Aluminium, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, gebildet ist. Das Profilteil 12' weist einen an sich offenen Hohlquerschnitt 20' auf.
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Der Biegequerträger 10' umfasst ferner ein Rückwandteil 14', welches zumindest im Wesentlichen aus einem Stahlwerkstoff gebildet ist. Wie der 4 zu entnehmen ist, liegen zwei der Wandungen 21 stumpf an dem Rückwandteil 14' an, wodurch jeweilige Stumpfstoße ausgebildet sind. Über die Stumpfstoße sind das Profilteil 12' und das Rückwandteil 14' unter Ausbildung jeweiliger Schweißnähte 34 mittels Kalt-Metall-Transfer-Schweißen (CMT-Schweißen, Cold-Metal-Transfer-Schweißen) miteinander verschweißt.
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Durch diese vorteilhafte Verbindung des zumindest im Wesentlichen aus Aluminium gebildeten Profilteils 12' mit dem zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl gebildeten Rückwandteil 14' ist die Möglichkeit geschaffen, den Biegequerträger 10 optimal auf erforderliche Unfallmaßnahmen und bei unfallbedingten Kraftbeaufschlagungen auftretende Belastungen auszulegen und daran anzupassen.
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Ein weiterer Vorteil des CMT-Schweißens ist, dass dadurch das Profilteil 12' und das Rückwandteil 14' zunächst als jeweilige, zumindest ebene Halbzeuge in Form von ebenen Platinen miteinander verschweißt und zeitlich daran anschließend in dem miteinander verschweißten Zustand zusammen umgeformt werden können. Dabei wird im Rahmen der Umformung der an sich offene Hohlquerschnitt 22' des Profilteils 12' ausgebildet, der durch das Rückwandteil 14' geschlossen wird.
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Der an sich offene Hohlquerschnitt 20' des Profilteils 12' ist dabei durch das Rückwandteil 14' geschlossen und zu einem geschlossenen Hohlquerschnitt 22' des Biegequerträgers 10' ergänzt. Da nun zum Verbinden des Profilteils 12' und des Rückwandteils 14' die Fügeflansche 16 gemäß 1 sowie die Wandungsverdopplung gemäß 2 nicht vonnöten sind, kann der geschlossene Hohlquerschnitt 22' des Biegequerträgers 10' hinsichtlich seiner Querschnittsfläche besonders groß ausgestaltet werden. Dies führt zu einem besonders vorteilhaften Unfallverhalten des Biegequerträgers 10', da er auf sehr günstige Weise Aufprallkräfte bzw. Aufprallenergien aufnehmen, abstützen und gegebenenfalls an in Fahrzeuglängsrichtung dahinter angeordnete Strukturen wie Längsträger der Personenkraftwagenkarosserie weiterleiten kann.
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Ferner weist der Biegequerträger 10' ein nur geringes Gewicht auf, da das Profilteil 12' aus Aluminium gebildet ist. Das Rückwandteil 14' verstärkt das Profilteil 12' und sorgt für einen besonders festen Zugverband des Biegequerträgers 10' zwischen seiner bezogen auf die durch einen Richtungspfeil 36 (8) angedeutete Vorwärtsfahrtrichtung linken Seite 38 (7) und seiner rechten Seite 40 (7). Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die durch das Profilteil 12' gebildete Aluminiumstruktur durch die durch das Rückwandteil 14' gebildete Stahlstruktur vor einem Brechen und/oder anderweitigen Beschädigungen geschützt ist, sodass der Zugverband zur weiteren Energieübertragung erhalten bleibt.
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Dies ist insbesondere der 7 zu entnehmen, in welcher eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung des Biegequerträgers 10 durch einen Kraftpfeil F angedeutet ist. Zu einer solchen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt es beispielsweise bei einem Frontalaufprall des Personenkraftwagens auf eine Barriere. Wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist, bleibt der Zugverband des Biegequerträgers 10 zwischen der linken Seite 38 und der rechten Seite 40 erhalten. 7 zeigt ferner eine so genannte Zugseite 42 des Biegequerträgers 10', welche bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung insbesondere auf Zug belastet wird. In 7 sind auch Energieabsorptionselemente 32' dargestellt, über die der Biegequerträger 10' mit Längsträgern der Personenkraftwagenkarosserie zu verbinden ist.
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Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Biegequerträgers 10' gemäß 4. Das Profilteil 12' umfasst nun zusätzlich zu dem zunächst offenen Hohlquerschnitt 20' einen an sich offenen, zweiten Hohlquerschnitt 44. Die an sich offenen Hohlquerschnitte 20', 44 des Profilteils 12' sind durch eine Wandung 46 des Profilteils 12' voneinander getrennt. Ferner sind die Hohlquerschnitte 20', 44 in Hochrichtung des Biegequerträgers 10 übereinander angeordnet. Bezogen auf den mit der Personenkraftwagenkarosserie verbundenen Zustand des Biegequerträgers 10' bedeutet dies, dass der Hohlquerschnitt 20' bezogen auf die Fahrzeughochrichtung über dem Hohlquerschnitt 44 angeordnet ist. Dem an sich offenen Hohlquerschnitt 20' des Profilteils 12' ist das Rückwandteil 14' zugeordnet, mittels welchem der offene Hohlquerschnitt 20' geschlossen und zu dem geschlossenen Hohlquerschnitt 22' des Biegequerträgers 10' ergänzt ist.
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Zusätzlich dazu ist dem zweiten offenen Hohlquerschnitt 44 des Profilteils 12' ein zweites Rückwandteil 48 zugeordnet, durch welches der weitere offene Hohlquerschnitt 44 des Profilteils 12' zu einem zweiten geschlossenen Hohlquerschnitt 50 des Biegequerträgers 10' ergänzt ist. Wie das Rückwandteil 14', so ist auch das Rückwandteil 48 zumindest im Wesentlichen aus Aluminium gebildet und unter Ausbildung jeweiliger Schweißnähte 52 mittels CMT-Schweißens mit dem Profilteil 12' verschweißt.
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Zum Verschweißen des Profilteils 12' mit dem Rückwandteil 14' liegen eine erste der Wandungen 21 und die Wandung 46 unter Ausbildung jeweiliger Stumpfstöße an dem Rückwandteil 14' an. Analog dazu liegen eine zweite der Wandungen 21 und die Wandung 46 unter Ausbildung jeweiliger Stumpfstöße an dem Rückwandteil 48 an, wobei das Rückwandteil 48 unter Ausbildung der Schweißnähte 52 über die Stumpfstöße mit dem Profilteil 12' verschweißt ist.
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Das Profilteil 12 gemäß 5 ist als Mehrkammerprofil ausgebildet, dessen einzelne Kammern in Form der an sich offenen Hohlquerschnitte 20', 44 durch jeweilige Blechstreifen in Form der Rückwandteile 14', 48 geschlossen und zu den geschlossenen Hohlquerschnitten 22', 50 des Biegequerträgers ergänzt sind.
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Bei relativ geringen Beanspruchungen des Biegequerträgers 10' kann anstelle der zwei Rückwandteile 14', 48 auch ein den offenen Hohlquerschnitten 20', 44 gemeinsames Rückwandteil zugeordnet sein. Mittels dieses einstückigen Rückwandteils können dann beide offenen Hohlquerschnitte 20', 44 zu den jeweiligen geschlossenen Hohlquerschnitten 22', 50 ergänzt sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass das einstückige Rückwandteil durch örtliche Lochschweißung mit dem Profilteil 12' verbunden ist.
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Wie der 6 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Rückwandteile 14', 48 zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, über die Haupterstreckungsrichtung (Querrichtung) des Biegequerträgers 10', sodass die an sich offenen Hohlquerschnitte 20', 44 zu den geschlossenen Hohlquerschnitten 22', 50 ergänzt sind.
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Die 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Biegequerträgers 10', die auch in der 9 perspektivisch dargestellt ist. Im Vergleich zum Biegequerträger 10' gemäß 4 umfasst der Biegequerträger 10 gemäß 8 zusätzlich zu dem Profilteil 12' und dem mit diesem mittels CMT-Schweißens verschweißten Rückwandteil 14' ein weiteres Profilteil 12'' und ein weiteres Rückwandteil 14''. Das zu dem Profilteil 12' und dem Rückwandteil 14' Geschilderte kann dabei analog auf das Profilteil 12'' und das Rückwandteil 14'' angewendet werden. Dies bedeutet, dass auch das Profilteil 12'' zumindest im Wesentlichen aus Aluminium gebildet ist und einen an sich offenen Hohlquerschnitt 20'' aufweist, welcher durch Wandungen 21' begrenzt ist. Das Rückwandteil 14'' ist zumindest im Wesentlichen aus einem Stahl gebildet und verstärkt das Profilteil 12''. Zum Verbinden des Profilteils 12'' und des Rückwandteils 14'' sind diese mittels CMT-Schweißens miteinander verschweißt. Dazu liegen zwei der Wandungen 21' unter Ausbildung jeweiliger Stumpfstöße an dem Rückwandteil 14'' an. Über die Stumpfstöße sind das Profilteil 12'' und das Rückwandteil 14'' unter Ausbildung jeweiliger Schweißnähte 34' miteinander verbunden. Dabei liegen wiederum nur Wandungen 21' des Profilteils 12'' an dem Rückwandteils 14'' an, die den an sich offenen Hohlquerschnitt 20'' zumindest bereichsweise begrenzen. So sind zusätzliche Fügeflansche und/oder Wandungsverdopplungen zum Verbinden des Profilteils 12'' mit dem Rückwandteil 14'' nicht vorgesehen und nicht vonnöten. Aus diesem Grund kann der Hohlquerschnitt 20'' hinsichtlich seiner Querschnittsfläche bei gegebenem Bauraumbedarf des Biegequerträgers 10' besonders groß ausgestaltet werden.
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Der offene Hohlquerschnitt 20'' des Profilteils 12'' ist dabei durch das Rückwandteil 14'' geschlossen und zu einem weiteren, geschlossenen Hohlquerschnitt 22'' des Biegequerträgers 10' ergänzt.
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Durch das Profilteil 12' und das Rückwandteil 14' ist ein erstes Querträgerteil 26' des Biegequerträgers 10' dargestellt. Durch das Profilteil 12' und das Rückwandteil 14'' ist ein zweites Querträgerteil 28' des Biegequerträgers 10' dargestellt. Zur Darstellung eines besonders festen Verbands zwischen dem ersten Querträgerteil 26' und dem zweiten Querträgerteil 28' sind Verbindungselemente 30' vorgesehen, über welche die Querträgerteile 26', 28' miteinander verbunden sind. Dazu liegt wenigstens eines der Verbindungselemente 30' auf einer den Profilteilen 12', 12'' abgewandten Seite der Rückwandteile 14', 14'' an diesen an und ist über jeweilige Verbindungselemente 18' insbesondere mechanisch verbunden. Bei den Verbindungselementen 18' kann es sich um Schrauben, Nieten, Clinche oder dergleichen handeln.
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Neben dem in den Ausführungsbeispielen dargestellten Einsatz in einem Frontmodul eines Kraftwagens kann der Biegequerträger auch bei einem Heckmodul zum Einsatz kommen.