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WO2011012190A2 - Verbundbauteil mit wenigstens zwei verbundkomponenten und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Verbundbauteil mit wenigstens zwei verbundkomponenten und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2011012190A2
WO2011012190A2 PCT/EP2010/003888 EP2010003888W WO2011012190A2 WO 2011012190 A2 WO2011012190 A2 WO 2011012190A2 EP 2010003888 W EP2010003888 W EP 2010003888W WO 2011012190 A2 WO2011012190 A2 WO 2011012190A2
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composite component
components
cast
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Arndt Gerick
Lutz Storsberg
Daniel Wortberg
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Mercedes Benz Group AG
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Daimler AG
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/11—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted with resilient means for suspension, e.g. of wheels or engine; sub-frames for mounting engine or suspensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D19/04—Casting in, on, or around objects which form part of the product for joining parts
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    • B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
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    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/008—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of light alloys, e.g. extruded

Definitions

  • the invention relates to a composite component with at least two composite components, in particular an integral or rear axle of a vehicle, and a method for producing such a composite component.
  • EP 1 880 784 A2 a composite of at least one light metal cast component and at least one steel component is known, wherein the steel component is galvanized and partially cast in the light metal cast component. Furthermore, EP 1 880 784 A2 proposes a method for producing such a composite, in which the steel component is galvanized, the galvanized steel component is inserted into a casting mold and the light metal component is cast, so that part of the galvanized steel component is cast in as well.
  • the invention is based on the object, an improved composite component,
  • the composite component according to the invention has at least two composite components which are connected in a positive, material and / or non-positive manner via a composite cast connection.
  • a compound of two composite components via a composite casting compound makes it possible in particular, made of different materials and / or in
  • Composite components produced by different manufacturing processes form, material and / or non-positively connect with each other. This can be advantageous
  • composite casting compounds can be designed to be a
  • such composite components are provided in particular as integral or rear axle carriers of a vehicle.
  • Composite components according to the invention are suitable as integral or rear axle carriers of a vehicle, since integral and rear axle carriers are subject to various requirements which are best met when the integral and rear axle carriers are made
  • Composite components are assembled, which are made of different materials and / or in different manufacturing processes.
  • the compound of the composite components by composite casting compounds also advantageously increases the transverse stiffness of such compounds and the stability of an integral or
  • At least two composite components are joined together, by placing them in a casting machine and surrounding them with at least one of their ends with a potting material joining them.
  • the compound of the composite components by composite casting compounds makes it possible in particular composite components without additional connecting elements, for. As holder to connect, whereby the manufacturing process is advantageously simplified, speeded up and cheapened.
  • FIG. 1 shows a composite component 1, which is designed as an integral support for a vehicle and has seven composite components 2 to 8.
  • a first composite component 2 and a second composite component 3 are each formed as an extruded profile and form together with a third
  • Composite component 4 which is designed as a cast component, a substantially longitudinally extending in the direction of a longitudinal axis 9 of the vehicle first longitudinal member of the composite component. 1
  • first composite component 2 and the second composite component 3 are designed, for example, as so-called crash boxes, ie. H. as areas of
  • Integrallys that are relatively easily deformed in an accident of the vehicle, so that a large proportion of an impact energy in the accident to the deformation of the
  • One end of the first composite component 2 is cast at a first connection point 10 in the third composite component 4, so that the first composite component 2 and the third composite component 4 at the first connection point 10 are positively, materially and / or non-positively connected to each other. Accordingly, an end of the second composite component 3 at a second connection point 11 in the third
  • a fourth composite component 5 is formed as a second cast component and forms a second longitudinal member extending substantially in the direction of the longitudinal axis 9 of the composite component 1.
  • the fourth composite component 5 may be designed such that it has at least one region designed as a further crashbox.
  • the further composite component 6 to 8 each form a substantially perpendicular to the longitudinal axis 9 between the longitudinal members extending cross member of the
  • a fifth composite component 6 forms a rear cross member and is designed as a substantially rod-shaped extruded profile, one end of which is cast at a third connection point 12 in the third composite component 4 and thereby connected to this form, material and / or non-positively, and whose other end is cast at a fourth connection point 13 in the fourth composite component 5 and thereby also connected to this form, material and / or non-positively.
  • a sixth composite component 7 forms a front cross member and is formed as a substantially rod-shaped extruded profile, one end of which is cast at a fifth connection point 14 in the fourth composite component 5 and thereby connected to this form, material and / or non-positively, and its other end form, material and / or non-positively, for example metallurgically by welding, with the second composite component 3 is connected.
  • the seventh composite component 8 forms a central cross member and is, for example, as a profile component produced in a hydroforming process or as a sheet metal component, for. B. in the form of a sheet trough formed. An end of the seventh composite component 8 is at a sixth junction 15 in the third
  • the first, second, fifth, sixth and seventh composite components 2, 3, 6, 7, 8 are inserted into a casting machine with casting molds for the third composite component 4 and the fourth composite component 5. Then by casting the molds with a potting material, the third composite component 4 and the fourth composite component 5.
  • the third composite component 4 is therefore simultaneously a first
  • Composite casting compound 17 which is the first, second, fifth and seventh
  • Composite component 2, 3, 6, 8 form, material and / or non-positively connects.
  • the fourth composite component 5 is a second one
  • Composite casting compound 18 which connects the fifth, sixth and seventh composite component 6, 7, 8 form, material and / or non-positively.
  • the potting material is preferably a light metal alloy, for example a particularly ductile aluminum alloy. This has the advantage that thereby a good deformability of the third and fourth composite component 4, 5 can be achieved, which can be advantageous in an accident by absorbing impact energy.
  • the casting takes place, for example, as a sand or Kokillengussbacter or in Vakuumdruckgussvon, each z. B. with a heat treatment.
  • the third composite component 4 and / or the fourth composite component 5 can also be made when casting with cavities, for. B. in the sand or
  • the composite component 1 during casting process adjacent components of the vehicle are poured.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil (1), insbesondere einen Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, mit wenigstens zwei Verbundkomponenten (2 bis 8), die über eine Verbundgussverbindung (17, 18) form- und/oder kraftschlüssig verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils (1).

Description

Verbundbauteil mit wenigstens zwei Verbundkomponenten und Verfahren zu dessen
Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil mit wenigstens zwei Verbundkomponenten, insbesondere einen Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils.
Aus der EP 1 880 784 A2 ist ein Verbund aus mindestens einem Leichtmetallgussbauteil und mindestens einem Stahlbauteil bekannt, wobei das Stahlbauteil verzinkt und teilweise in das Leichtmetallgussbauteil eingegossen ist. Ferner wird in der EP 1 880 784 A2 ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundes vorgeschlagen, bei dem das Stahlbauteil verzinkt wird, das verzinkte Stahlbauteil in eine Gussform eingelegt wird und das Leichtmetallbauteil gegossen wird, so dass ein Teil des verzinkten Stahlbauteils mit eingegossen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verbundbauteil,
insbesondere einen verbesserten Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, mit wenigstens zwei Verbundkomponenten, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundbauteils anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verbundbauteils durch die in
Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die in
Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Das erfindungsgemäße Verbundbauteil weist wenigstens zwei Verbundkomponenten auf, die über eine Verbundgussverbindung form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.
Eine Verbindung von zwei Verbundkomponenten über eine Verbundgussverbindung ermöglicht es insbesondere, aus unterschiedlichen Werkstoffen und/oder in
unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellte Verbundkomponenten form-, stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Dadurch können vorteilhaft
Verbundbauteile hergestellt werden, deren Verbundkomponenten der jeweils
vorgesehenen Verwendung des Verbundbauteils hinsichtlich des Werkstoffes, aus dem sie gefertigt sind, und hinsichtlich des Herstellungsverfahrens, mittels dessen sie hergestellt werden, optimal angepasst sind.
Ferner können Verbundgussverbindungen derart gestaltet werden, dass sie ein
Eindringen von Wasser oder ähnlichen Elektrolyten an der Verbindungsstelle verhindern. Dadurch wird vorteilhaft die Bildung von Kontaktkorrosion an den Verbindungsstellen von Verbundkomponenten verhindert, die aus unterschiedlichen Werkstoffen, z. B. Aluminium und Stahl, gefertigt sind.
Erfindungsgemäß sind derartige Verbundbauteile insbesondere als Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges vorgesehen.
Erfindungsgemäße Verbundbauteile eignen als Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, da Integral- und Hinterachsträger vielfältigen Anforderungen unterliegen, die am besten erfüllt werden, wenn die Integral- und Hinterachsträger aus
Verbundkomponenten zusammengesetzt werden, die aus unterschiedlichen Werkstoffen und/oder in unterschiedlichen Herstellungsverfahren gefertigt sind. Die Verbindung der Verbundkomponenten durch Verbundgussverbindungen erhöht ferner vorteilhaft die Quersteifigkeit derartiger Verbindungen und die Stabilität eines Integral- oder
Hinterachsträgers, insbesondere bei Unfällen, da die Verbindungsstellen von
Verbundkomponenten, insbesondere bei Unfällen, besonders sicherheitskritische Zonen eines Verbundbauteils bilden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils werden wenigstens zwei Verbundkomponenten miteinander verbunden, indem sie in eine Vergießmaschine eingelegt werden und an jeweils wenigstens einem ihrer Enden mit einem sie verbindenden Vergießmaterial umgössen werden.
Die Verbindung der Verbundkomponenten durch Verbundgussverbindungen ermöglicht es insbesondere, Verbundkomponenten ohne zusätzliche Verbindungselemente, z. B. Halter, zu verbinden, wodurch das Herstellungsverfahren vorteilhaft vereinfacht, beschleunigt und verbilligt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben.
Dabei zeigt Figur 1 ein Verbundbauteil 1 , das als ein Integralträger für ein Fahrzeug ausgebildet ist und sieben Verbundkomponenten 2 bis 8 aufweist.
Eine erste Verbundkomponente 2 und eine zweite Verbundkomponente 3 sind jeweils als ein Strangpressprofil ausgebildet und bilden zusammen mit einer dritten
Verbundkomponente 4, die als ein Gussbauteil ausgebildet ist, einen im Wesentlichen in Richtung einer Längsachse 9 des Fahrzeuges verlaufenden ersten Längsträger des Verbundbauteils 1.
Dabei sind die erste Verbundkomponente 2 und die zweite Verbundkomponente 3 beispielsweise als so genannte Crashboxen ausgeführt, d. h. als Bereiche des
Integralträgers, die bei einem Unfall des Fahrzeuges relativ leicht verformbar sind, so dass ein großer Anteil einer Aufprallenergie bei dem Unfall zur Verformung der
Crashboxen verbraucht wird.
Ein Ende der ersten Verbundkomponente 2 ist an einer ersten Verbindungsstelle 10 in die dritte Verbundkomponente 4 eingegossen, so dass die erste Verbundkomponente 2 und die dritte Verbundkomponente 4 an der ersten Verbindungsstelle 10 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Entsprechend ist ein Ende der zweiten Verbundkomponente 3 an einer zweiten Verbindungsstelle 11 in die dritte
Verbundkomponente 4 eingegossen.
Eine vierte Verbundkomponente 5 ist als ein zweites Gussbauteil ausgebildet und bildet einen im Wesentlichen in Richtung der Längsachse 9 verlaufenden zweiten Längsträger des Verbundbauteils 1. Die vierte Verbundkomponente 5 kann derart ausgeführt sein, dass sie wenigstens einen als eine weitere Crashbox ausgebildeten Bereich aufweist.
Die weiteren Verbundkomponente 6 bis 8 bilden jeweils einen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 9 zwischen den Längsträgern verlaufenden Querträger des
Verbundbauteils 1.
Dabei bildet eine fünfte Verbundkomponente 6 einen hinteren Querträger und ist als ein im Wesentlichen stabförmiges Strangpressprofil ausgebildet, dessen eines Ende an einer dritten Verbindungsstelle 12 in die dritte Verbundkomponente 4 eingegossen und dadurch mit dieser form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, und dessen anderes Ende an einer vierten Verbindungsstelle 13 in die vierte Verbundkomponente 5 eingegossen und dadurch mit dieser ebenso form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
Eine sechste Verbundkomponente 7 bildet einen vorderen Querträger und ist als ein im Wesentlichen stabförmiges Strangpressprofil ausgebildet, dessen eines Ende an einer fünften Verbindungsstelle 14 in die vierte Verbundkomponente 5 eingegossen und dadurch mit dieser form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, und dessen anderes Ende form-, stoff- und/oder kraftschlüssig, beispielsweise metallurgisch durch Verschweißen, mit der zweiten Verbundkomponente 3 verbunden ist.
Die siebte Verbundkomponente 8 bildet einen mittleren Querträger und ist beispielsweise als ein in einem Innenhochdruckumformverfahren hergestelltes Profilbauteil oder als eine Blechkomponente, z. B. in Form einer Blechwanne, ausgebildet. Ein Ende der siebten Verbundkomponente 8 ist an einer sechsten Verbindungsstelle 15 in die dritte
Verbundkomponente 4 eingegossen und dadurch mit dieser form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden, das andere Ende ist an einer siebten Verbindungsstelle 16 in die vierte Verbundkomponente 5 eingegossen und dadurch mit dieser form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden.
Zur Herstellung des Verbundbauteils 1 werden die erste, zweite, fünfte, sechste und siebte Verbundkomponente 2, 3, 6, 7, 8 in eine Vergießmaschine mit Gussformen für die dritte Verbundkomponente 4 und die vierte Verbundkomponente 5 eingelegt. Dann werden durch Vergießen der Gussformen mit einem Vergießmaterial die dritte
Verbundkomponente 4 und die vierte Verbundkomponente 5 hergestellt, wobei gleichzeitig an den Verbindungsstellen 10 bis 16 das jeweilige Ende der ersten, zweiten, fünften, sechsten und siebten Verbundkomponente 2, 3, 6, 7, 8 umgössen wird.
Auf diese Weise werden vorteilhaft in einem Arbeitsgang sowohl die dritte
Verbundkomponente 4 und die vierte Verbundkomponente 5, als auch deren jeweilige Verbindungen mit anderen Verbundkomponenten 2, 3, 6, 7, 8 hergestellt.
Die dritte Verbundkomponente 4 ist somit gleichzeitig eine erste
Verbundgussverbindung 17, die die erste, zweite, fünfte und siebte
Verbundkomponente 2, 3, 6, 8 form-, Stoff- und/oder kraftschlüssig verbindet.
Entsprechend ist die vierte Verbundkomponente 5 eine zweite
Verbundgussverbindung 18, die die fünfte, sechste und siebte Verbundkomponente 6, 7, 8 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindet.
Das Vergießmaterial ist vorzugsweise eine Leichtmetalllegierung, beispielsweise eine besonders duktile Aluminiumlegierung. Dies hat den Vorteil, dass dadurch ein gutes Verformungsvermögen der dritten und vierten Verbundkomponente 4, 5 erreichbar wird, das sich vorteilhaft bei einem Unfall durch Aufnahme von Aufprallenergie auswirken kann.
Das Vergießen erfolgt beispielsweise als Sand- oder Kokillengussverfahren oder im Vakuumdruckgussverfahren, jeweils z. B. mit einer Wärmebehandlung.
Die dritte Verbundkomponente 4 und/oder die vierte Verbundkomponente 5 können ferner beim Vergießen mit Hohlräumen gefertigt werden, z. B. im Sand- oder
Kokillengussverfahren. Dadurch ist vorteilhaft ein besonders hohes Widerstandsmoment bzw. eine besonders hohe Bausteifigkeit dieser Verbundkomponenten 4, 5 erreichbar.
Außerdem können dem Verbundbauteil 1 beim Vergießprozess angrenzende Bauteile des Fahrzeuges, beispielsweise ein Kühlerquerträger oder ein Motorträger aus Blech, eingegossen werden. Bezugszeichenliste
Verbundbauteil
erste Verbundkomponente
zweite Verbundkomponente
dritte Verbundkomponente
vierte Verbundkomponente
fünfte Verbundkomponente
sechste Verbundkomponente
siebte Verbundkomponente
Längsachse
erste Verbindungsstelle
zweite Verbindungsstelle
dritte Verbindungsstelle
vierte Verbindungsstelle
fünfte Verbindungsstelle
sechste Verbindungsstelle
siebte Verbindungsstelle
erste Verbundgussverbindung
zweite Verbundgussverbindung

Claims

Patentansprüche
1. Verbundbauteil (1 ) mit wenigstens zwei Verbundkomponenten (2 bis 8),
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Verbundkomponenten (2 bis 8) über eine Verbundgussverbindung (17, 18) form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.
2. Verbundbauteil (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbundkomponente (2 bis 8) ein Strangpressprofil oder eine Blechkomponente ist.
3. Verbundbauteil (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundgussverbindung (17, 18) aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere Aluminiumlegierung, gegossen ist.
4. Verbundbauteil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundgussverbindung (17, 18) einen
Hohlraum aufweist.
5. Integral- oder Hinterachsträger eines Fahrzeuges, der als ein Verbundbauteil (1 ) gemäß einem Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
6. Integral- oder Hinterachsträger nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Integral- oder Hinterachsträger wenigstens ein angrenzendes Bauteil der Fahrzeugkarosserie eingegossen ist. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Verbundkomponenten (2 bis 8) miteinander verbunden werden, indem sie in eine Vergießmaschine eingelegt werden und an jeweils wenigstens einem ihrer Enden mit einem sie verbindenden Vergießmaterial umgössen werden.
PCT/EP2010/003888 2009-07-30 2010-06-24 Verbundbauteil mit wenigstens zwei verbundkomponenten und verfahren zu dessen herstellung Ceased WO2011012190A2 (de)

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