DE10150061A1

DE10150061A1 - Hybrid metal and plastic carrier unit for a front module of a motor vehicle, in particular, an automobile comprises a metal reinforcing element with a U-shaped cross section

Info

Publication number: DE10150061A1
Application number: DE2001150061
Authority: DE
Inventors: Walter Korte; Dirk Kersting; Dieter Braun
Original assignee: Hella Behr Fahrzeugsysteme GmbH
Current assignee: HBPO GmbH
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2003-05-15

Abstract

The hybrid metal and plastic carrier unit for a front module of a motor vehicle, in particular, an automobile comprises a metal reinforcing element (1) with a U-shaped cross section with a vertical section (2) and two flange sections (4, 5) whose free edges in the central zone of the unit are joined to one another by a metal connector wall (11). Over this zone the bottom flange section (5) has a gap (8).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Metall/Kunststoff- Hybridträger der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art. The invention relates to a metal / plastic Hybrid carrier which in the preamble of claim 1 specified type.

Solche Metall/Kunststoff-Hybridträger sind Strukturbauteile, welche die Festigkeit der Karosserie eines Fahrzeugs, insbesondere eines PKWs, im Frontbereich maßgeblich bestimmen. Der Schloßquerträger verbindet als obenliegender Querträger eines Frontmoduls die seitlichen Kotflügelbänke der Fahrzeugkarosserie in der Funktion einer Zugstrebe, um im Crashfalle die auf das Fahrzeug einwirkenden Kräfte möglichst gleichmäßig auf die gesamte, tragende Struktur des Fahrzeugs zu übertragen. Zum anderen werden über den Schloßquerträger die vor allem im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte der Motorhaube in die Fahrzeugstruktur eingeleitet. Um den ihm zukommenden Aufgaben gerecht zu werden, muß der Schloßquerträger biege- und verbindungssteif ausgeführt werden. Such metal / plastic hybrid carriers are Structural components that determine the strength of the body of a vehicle, especially of a car, decisive in the front area determine. The lock cross member connects as an overhead Cross member of a front module the side fender banks the vehicle body in the function of a tension strut to in the event of a crash, the forces acting on the vehicle as evenly as possible on the entire load-bearing structure of the Transfer vehicle. On the other hand, the Lock crossbeams that occur especially when driving Hood forces introduced into the vehicle structure. In order to be able to do justice to the tasks it has to perform Lock crossmember designed to be rigid in terms of bending and connection become.

Aus Gründen der Gewichtsminimierung werden in bekannter Ausführung Schloßquerträger als Metall/Kunststoff-Hybride ausgebildet, bei denen das metallene Verstärkungsteil die Zugfestigkeit des Hybridträgers bestimmt, während die in das metallene Verstärkungsteil eingespritzten Kunststoffstege für die Verbindungssteifigkeit des metallenen Hohlkörpers sorgen. Bei einem derartigen Metall/Kunststoff- Hybridträger sind beim Einspritzen der Kunststoffstege in das metallene Verstärkungsteil die Entformungsmöglichkeiten zu berücksichtigen, die durch die Schieber des Spritzgußwerkzeugs gegeben sind. Es versteht sich, daß hierbei eine Kollision mit dem metallenen Verstärkungsteil vermieden werden muß, was dazu zwingt, die Entformungsrichtung parallel zu den Stegen des Verstärkungsteils zu legen. Bezogen auf einen als Hybridträger ausgebildeten Schloßquerträger muß man sich je nach Ausbildung der Stegrichtung an dem Verstärkungsteil entweder für eine horizontale oder für eine vertikale Entformungsrichtung entscheiden. In der Regel kommt die horizontale Entformungsrichtung in Betracht, weil man hierbei im Schloßquerträger Zuluftkanäle vorsehen kann, um dem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs die notwendige Verbrennungsluft zuführen zu können. Die Zuluftkanäle können in einfacher Weise in den Hybridträger integriert werden, ohne die in der Entformungsrichtung, also auch in der Richtung der Zuluftkanäle verlaufende Rippenstruktur im Hohlkörper des metallenen Verstärkungsteils unterbrechen zu müssen. Hierbei waren bis jetzt vertikale Schächte, die man bei einem Schloßquerträger für die Montage des Motorhaubenschlosses benötigt, ohne strukturschwächende Eingriffe nicht möglich. For reasons of weight minimization are known in Version lock crossmember as metal / plastic hybrid trained, in which the metal reinforcement member The tensile strength of the hybrid carrier is determined while the in the metal reinforcement part is injected Plastic bars for the connection rigidity of the metal Worry hollow body. With such a metal / plastic Hybrid carriers are in when the plastic bars are injected the metal reinforcement part the demolding options to be taken into account by the slider of the Injection molding tool are given. It is understood that a Collision with the metal reinforcement part avoided must be what forces the direction of removal to lay parallel to the webs of the reinforcement part. Based on a hybrid carrier Lock crossmember you have to depending on the formation of the web direction on the Reinforcing part for either a horizontal or for decide a vertical demoulding direction. Usually the horizontal demoulding direction comes into consideration because one can provide supply air ducts in the lock cross member, to the internal combustion engine of a motor vehicle to be able to supply the necessary combustion air. The supply air ducts can be easily integrated into the hybrid carrier without the in the direction of demoulding, also in rib structure in the direction of the supply air ducts Hollow bodies of the metal reinforcement part interrupt have to. Up to now, vertical shafts have been used here in a lock cross member for the assembly of the Bonnet lock required without structural weakening interventions not possible.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Metall/Kunststoff-Hybridträger der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem das metallene Verstärkungsteil so ausgebildet ist, daß im Spritzgußwerkzeug mit um um einen Winkel, wie vorzugsweise 90 Grad, zueinander versetzten Schiebereinsätzen gearbeitet und gemäß den Entformungsrichtungen die versteifenden Kunststoffstege in Gestalt zweier unterschiedlich gerichteter, um einen entsprechenden Winkel zueinander versetzten Wabenstrukturen ausgeführt werden können. The invention is therefore based on the object Metal / plastic hybrid carrier of the generic type create, where the metal reinforcement part so is formed that in the injection mold with around one Offset angles, such as preferably 90 degrees, from one another Slider inserts worked and according to the demoulding directions the stiffening plastic bars in the shape of two differently directed to a corresponding angle honeycomb structures offset from one another can.

Diese Aufgabe wird bei einem Metall/Kunststoff-Hybridträger der gattungsbildenden Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This task is done with a metal / plastic hybrid carrier of the generic type by the characteristic Features of claim 1 solved.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß der U-förmige Profilträger außerhalb des Bereichs des jeweiligen Durchbruchs eine bezogen auf die Einbaulage horizontale Wabenstruktur der versteifenden Kunststoffstege zwischen dem oberen Flanschsteg und dem unteren Flanschsteg ermöglicht, während im Bereich des zumindest einen Durchbruchs zwischen dem vorderen Vertikalsteg des Profilträgers und dem rückwärtigen Wandteil, welches sich an den rückwärtigen Kanten der Flanschstege des Profilträgers gegenüber dem vorderen Vertikalsteg erstreckt, eine Wabenstruktur der Kunststoffstege vorgesehen werden kann, deren Ausrichtung vorzugsweise in der Vertikalrichtung liegt. Zweckmäßig wird ein solcher Durchbruch in die Quermitte des metallenen Profilträgers gelegt, damit hier ohne Strukturschwäche der versteifenden Kunststoffstege zumindest ein Vertikalschacht vorgesehen werden kann, der das am Schloßquerträger zu montierende Fronthaubenschloß aufnimmt. It is essential for the invention that the U-shaped Profiled beams outside the area of the respective opening a horizontal honeycomb structure in relation to the installation position the stiffening plastic webs between the top Flange web and the lower flange web allows while in the area of at least one breakthrough between the front vertical web of the profile beam and the rear wall part, which is located on the rear edges of the Flange webs of the profile beam opposite the front Vertical web extends, a honeycomb structure of the plastic webs can be provided, the orientation of which is preferably in the vertical direction. Such is expedient Breakthrough in the center of the metal profile beam laid, so here without structural weakness of the stiffening Plastic webs provided at least one vertical shaft can be that to be mounted on the lock cross member Front hood lock accommodates.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous design features of the invention result from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in perspektivischer Rückansicht das metallene Verstärkungsteil für einen als Metall/Kunststoff-Hybridträger auszubildenden Schloßquerträger. The invention is based on the drawing an embodiment explained in more detail. The drawing shows the rear perspective view of the metal Reinforcement part for a metal / plastic hybrid carrier lock crossbeam to be trained.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung einem im Querschnitt U- förmigen Profilträger 1, der sich in Einbaulage mit seiner Längsrichtung in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Der Profilträger 1 hat bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung bzw. die Hauptfahrtrichtung einen vorderen, also zur Fahrzeugfrontseite hin liegenden Vertikalsteg 2. In diesem Vertikalsteg 2 befinden sich flach rechteckige Durchgangsöffnungen 3, an die sich bei dem kompletten Schloßquerträger horizontal verlaufende Zuluftkanäle anschließen. Weiter hat der Profilträger 1 einen über seine gesamte Länge reichenden oberen Flanschsteg 4 und einen unteren Flanschsteg 5, die in Einbaulage zur Fahrzeugrückseite hin gerichtet an den Vertikalsteg 2 anschließen. Im oberen Flanschsteg 4 ist eine Durchgangsöffnung 16 vorgesehen, an die sich bei dem mit den versteifenden Kunststoffstegen versehenen Schloßquerträger ein vertikaler Einbauschacht für die Montage des Fronthaubenschlosses anschließt. Sowohl am oberen Flanschsteg 4 als auch am unteren Flanschsteg 5 des Profilträgers 1 sind Konturen 7, wie Aussparungen, Durchgangslöcher oder dergl. vorgesehen, an denen sich der Kunststoff der in der Zeichnung nicht dargestelten, einzuspritzenden Kunststoffstege formschlüssig verkrallen kann. In detail, the drawing shows a cross-sectionally U-shaped profile carrier 1 , which extends in the installed position with its longitudinal direction in the vehicle transverse direction. In relation to the longitudinal direction of the vehicle or the main direction of travel, the profiled support 1 has a front vertical web 2 , that is to say toward the front of the vehicle. In this vertical web 2 there are flat rectangular through openings 3 , to which horizontally extending supply air ducts are connected in the complete lock cross member. Furthermore, the profile carrier 1 has an upper flange web 4 extending over its entire length and a lower flange web 5 which, in the installed position, connect to the vertical web 2 toward the rear of the vehicle. A through opening 16 is provided in the upper flange web 4 , which is followed by a vertical installation shaft for the assembly of the bonnet lock in the lock cross member provided with the stiffening plastic webs. Both on the upper flange web 4 and on the lower flange web 5 of the profiled support 1 , contours 7 , such as recesses, through holes or the like are provided, on which the plastic of the plastic webs, which are not shown in the drawing, can be positively interlocked.

Symmetrisch zur Quermitte weist der untere Flanschsteg 5 des Profilträgers 1 einen Durchbruch 8 auf, der eine Rechteckform hat und dessen Breite im wesentlichen der Breite des unteren Flanschsteges 5 entspricht. So wird der Durchbruch 8 durch eine freie Unterkante 9 des vorderen Vertikalsteges 2 des Profilträgers 1 und nach hinten hin von einem Schmalsteg 10 begrenzt, der die beiden durch den Durchbruch 8 voneinander getrennten Abschnitte 5a und 5b des unteren Flanschsteges 5 miteinander verbindet. Symmetrically to the transverse center, the lower flange web 5 of the profile beam 1 has an opening 8 which has a rectangular shape and whose width essentially corresponds to the width of the lower flange web 5 . Thus, the opening 8 is delimited by a free lower edge 9 of the front vertical web 2 of the profile beam 1 and towards the rear by a narrow web 10 , which connects the two sections 5 a and 5 b of the lower flange web 5, which are separated from one another by the opening 8 .

Im Bereich des Durchbruchs 8 ist von dem rückwärtigen Rand 6 des oberen Flanschsteges 4 des Profilträgers 1 ein entsprechend damit einstückiges Wandteil 11 nach unten hin abgekantet, welches mit einem abgewinkelten Fußsteg 12 auf dem die Abschnitte 5a und 5b des unteren Flanschsteges 5 verbindenden Schmalsteg 10 fest aufsitzt. Der Fußsteg 12 des Wandteils 11 und der Schmalsteg 10 des unteren Flanschsteges 5 haben miteinander fluchtende Durchgangslöcher 13 und 14, durch die hindurch in einem Arbeitsgang mit dem Einspritzen der versteifenden Kunststoffstege Kunststoff hindurchgespritzt wird, der für eine feste Verbindung des Fußsteges 12 am Wandteil 11 mit dem Schmalsteg 10 des unteren Flanschsteges 5 sorgt. In the region of the opening 8 of the upper Flanschsteges 4 is bent of the beam 1, a corresponding integral therewith wall portion 11 downwardly from the rear edge 6, which in the sections 5 a and 5 b of the lower Flanschsteges 5 connecting narrow ridge with an angled foot crosspiece 12 10 is firmly seated. The foot web 12 of the wall part 11 and the narrow web 10 of the lower flange web 5 have mutually aligned through holes 13 and 14 , through which plastic is injected in one operation with the injection of the stiffening plastic webs, which for a firm connection of the foot web 12 to the wall part 11 the narrow web 10 of the lower flange web 5 provides.

Das Wandteil 11 liegt dem mittleren Abschnitt des Vertikalsteges 2 des Profilträgers 1 gegenüber und hat zumindest im Anschlußbereich an den oberen Flanschsteg 4 sowie an den unteren Flanschsteg 5 eine der Länge des Durchbruchs 8 entsprechende Länge. Zwischen dem Wandteil 11 und dem gegenüberliegenden Abschnitt des vorderen Vertikalsteges 2 des Profilträgers 1 befindet sich somit ein Raum, in den beim Spritzgußvorgang durch den Durchbruch 8 hindurch mit einem Schiebereinsatz eines Spritzgußwerkzeugs eingefahren und nach erfolgtem Spritzvorgang in entgegengesetzter Bewegungsrichtung zur Entformung ausgefahren werden kann. Bezogen auf die Einbaulage des kompletten Schloßträgers handelt es sich hierbei vorzugsweise um die Vertikalrichtung. Mit zwei weiteren Schiebereinsätzen des Spritzgußwerkzeugs können die versteifenden Kunststoffstege rechts und links des Durchbruchs 8 in den beiden Räumen zwischen dem oberen Flanschsteg 4 und den beiden Abschnitten 5a und 5b des unteren Flanschstegs 5 eingeformt werden, die Entformungsrichtung liegt hier um 90 Grad oder annähernd 90 Grad versetzt zu der desjenigen Schiebereinsatzes, für dessen Durchtritt der Durchbruch 8 im unteren Flanschsteg 5 vorgesehen ist. The wall part 11 lies opposite the central section of the vertical web 2 of the profile beam 1 and has a length corresponding to the length of the opening 8 at least in the connection area to the upper flange web 4 and to the lower flange web 5 . There is therefore a space between the wall part 11 and the opposite section of the front vertical web 2 of the profiled support 1 , into which a space can be inserted during the injection molding process through the opening 8 with a slide insert of an injection molding tool and can be extended in the opposite direction of motion after the injection molding process. In relation to the installation position of the complete lock carrier, this is preferably the vertical direction. With two further slide inserts of the injection molding tool, the stiffening plastic webs on the right and left of the opening 8 can be formed in the two spaces between the upper flange web 4 and the two sections 5 a and 5 b of the lower flange web 5 , the demolding direction here is 90 degrees or approximately 90 degrees offset from that of the slide insert for the passage of which the opening 8 is provided in the lower flange web 5 .

Damit bei dem Wandteil 11 sich ein biegeweicher Übergang ohne Steifigkeitssprung zu den nach hinten offenen Bereichen des kompletten, also mit den versteifenden Kunststoffstegen versehenen Schloßquerträgers ergibt, sind die Seitenkanten 15 des Wandteils 11 auf ganzer Höhe zwischen der Kante 6 des oberen Flanschsteges und dem Schmalsteg 10 des unteren Flanschsteges 5 eingebuchtet, wobei die Einbuchtungen den Verlauf einer stetig gekrümmten Kurve haben, die in etwa elliptisch oder parabolisch ist. So that there is a flexible transition in the wall part 11 without a jump in stiffness to the areas of the complete lock cross member which are open to the rear, that is to say provided with the stiffening plastic webs, the side edges 15 of the wall part 11 are at full height between the edge 6 of the upper flange web and the narrow web 10 of the lower flange web 5 indented, the indentations having the course of a continuously curved curve which is approximately elliptical or parabolic.

Claims

1. Metal / plastic hybrid carrier as a lock cross member or lock cross member of a front module for motor vehicles, in particular cars, with a metal reinforcing part extending in the longitudinal direction of the carrier, which is designed as a hollow body stiffened by means of injected plastic webs, characterized in that the reinforcing part consists of a cross-section U-shaped profile carrier ( 1 ) with a vertical web ( 2 ) lying in the installed position towards the front of the vehicle and then an upper flange web ( 4 ) and a lower flange web ( 5 ), of which the lower flange web ( 5 ) has at least one opening ( 8 ), which is delimited on one side by a free lower edge ( 9 ) of the vertical web ( 2 ) and on the opposite side by a narrow web which separates the sections ( 5 a, 5 b) of the through the opening ( 8 ) connects the lower flange web ( 5 ) and one of the B ride the overlying area of the upper flange web ( 4 ) corresponding distance from the lower edge ( 9 ) of the vertical web ( 2 ), and that between the narrow web ( 10 ) and the edge ( 6 ) of the upper flange web ( 4 ) has a section in question of the vertical web ( 2 ) opposite metal wall part ( 11 ) is arranged, which at least on the edge ( 6 ) of the upper flange web ( 4 ) and in the connection area on the narrow web ( 10 ) of the lower flange web ( 5 ) corresponds to the opening ( 8 ) Has length in the longitudinal direction of the profile beam ( 1 ).

2. Hybrid carrier according to claim 1, characterized in that a single opening ( 8 ) symmetrical to the transverse center of the profile carrier ( 1 ) in the region of the front hood lock of the motor vehicle to be accommodated and in the longitudinal direction of the profile carrier ( 1 ) at least one length corresponding to the length of the front hood lock Has.

3. Hybrid support according to claim 1 or 2, characterized in that the wall part ( 11 ) fixed to the upper flange web ( 4 ) of the profile support ( 1 ) and accordingly from this to the narrow web ( 10 ) of the lower flange support ( 5 ) is folded.

4. Hybrid carrier according to claim 3, characterized in that the wall part ( 11 ) in an angled foot web ( 12 ) and the narrow web ( 11 ) between the sections ( 5 a, 5 b) of the lower flange web ( 5 ) aligned holes ( 13 , 14 ), which are firmly connected to one another by means of injection-molded plastic in accordance with that of the stiffening plastic webs.

5. Hybrid carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the wall part ( 11 ) consists of a separate sheet metal part which is fixed to the edge ( 6 ) of the upper flange web ( 4 ) and with the narrow web ( 10 ) of the lower flange web ( 5th ) connected is.

6. Hybrid carrier according to claim 5, characterized in that the connection of the wall part ( 11 ) with the edge ( 6 ) of the upper flange web ( 4 ) and with the narrow web ( 19 ) of the lower flange web ( 5 ) by means of injection molded plastic corresponding to that of the stiffening Plastic webs is made.

7. Hybrid support according to one of claims 1-6, characterized in that the wall part ( 11 ) between the edge ( 6 ) of the upper flange web ( 4 ) and the narrow web ( 10 ) of the lower flange web ( 5 ) has indented side edges ( 15 ) that have the shape of a continuously curved curve.