DE102004016871B4 - Hybridstrukturbalken unter Verwendung von stranggepresstem Profil - Google Patents

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Abstract

Strukturelement (12), umfassend:
– ein stranggepresstes Substrat (22), wobei Bereiche des Substrats (22) einen nach innen ragenden Kanal (26) an dessen einer Seite bilden; und
– ein auf der einen Seite des Substrats (22) angeordnetes blasgeformtes Element (24), wobei das blasgeformte Element (24) an Bereichen des Substrats (22) einrastet, die den Kanal (26) bilden, so dass das blasgeformte Element (24) am Substrat (22) festgehalten wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein aus einem Metall geformtes und durch ein blasgeformtes Element versteiftes Strukturelement. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein aus stranggepresstem Metall gefertigtes Strukturelement mit einer im Inneren des stranggepressten Metalls angeordneten blasgeformten hohlen Versteifung aus Plastwerkstoff.
  • Die heutige Fahrzeugkonstruktion strebt nach neuen Verfahren zur Fertigung leichterer Komponenten mit erhöhter Strukturfestigkeit. Solche Leichtbaukomponenten finden in Fahrzeugsitzen, Querträgern, Stützwinkeln usw. Verwendung. Außerdem ist die Verringerung der Anzahl der Komponenten in Fahrzeugen erwünscht, indem eine Komponente mehr als eine Funktion erfüllt. Bezüglich der Fahrzeugquerträger haben sich die Anstrengungen bisher auf die Nutzung der strukturellen Integrität der Außenluftzufuhrkanäle zur Stützung des Substrats konzentriert. Diese bisherigen Konstruktionen erforderten typischerweise eine erhebliche Versteifung mit einem zusätzlichen Lenksäulenstützwinkel.
  • Aus der DE 42 32 847 A1 ist ein Armaturenbrett für Kraftfahrzeug bekannt, das einen Querträger mit im Querschnitt mehreckigen Seitenteilen aufweist. Die Seitenteile bestehen aus Leichtmetall-Strangpressprofilen, die miteinander verschweißt sind. In den Querträger sind zwei Blasformteile aus Polyäthylen als Rohrleitungen eingesetzt, indem sie von den mehreckigen Seitenteilen aufgenommen werden. Dabei sind die Blasformteile in die Strangpressprofile der Seitenteilen eingerastet und werden auf diese Weise festgehalten.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein leichtes Strukturelement zu formen, das eine hohe Strukturfestigkeit aufweist und mehr als eine Funktion erfüllt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird ein Strukturelement geformt, das ein stranggepresstes Substrat umfasst, wobei Bereiche des Substrats einen nach innen ragenden Kanal an dessen Seite bilden. Des Weiteren umfasst das Strukturelement ein auf der einen Seite des Substrats angeordnetes blasgeformtes Element, wobei das blasgeformte Element an Bereichen des Substrats einrastet, die den Kanal bilden, so dass das blasgeformte Element am Substrat festgehalten wird.
  • Entsprechend der Vorzugsausgestaltung der Erfindung wird ein Strukturelement aus einem durch ein blasgeformtes Element versteiften stranggepressten Substrat geformt. Um das blasgeformte Element am Substrat festzuhalten, ist das Substrat mit einem eingeformten, nach innen ragenden Kanal ausgestattet. Ein Teil des blasgeformten Elements greift zwecks Festhaltens des blasgeformten Elements am Substrat in die Bereiche des Substrats ein, die den nach innen ragenden Kanal bilden, so dass das Substrat mit dem blasgeformten Element mechanisch verbunden ist.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung hat der nach innen ragende Kanal einen ein erstes Maß definierenden Halsbereich und einen ein zweites Maß definierenden Körperbereich, wobei das erste Maß des Halsbereichs kleiner als das zweite Maß des Körperbereichs ist.
  • In einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der nach innen ragende Kanal für die Aufnahme einer Vielzahl von sich darin befindlichen Übertragungselementen ausgelegt.
  • In wiederum einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der nach innen ragende Kanal für die Aufnahme einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Strukturelements an einem anderen Objekt ausgelegt.
    •
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen einer mit dem Fachgebiet vertrauten Person aus der nachfolgenden Beschreibung und den dazu gehörenden Zeichnungen hervor.
  • 1 zeigt perspektivisch ein Strukturelement, das als ein Fahrzeugquerträger entsprechend den Lehren der Erfindung dargestellt ist, und angedeutet eine Instrumententafel, wie sie in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht nur des in 1 dargestellten Strukturelements.
  • 3 ist eine Schnittdarstellung einer Ausgestaltung eines Strukturelements, in dem die Prinzipien der Erfindung realisiert sind.
  • 4 ist eine Schnittdarstellung einer anderen Ausgestaltung eines Strukturelements, in dem die Prinzipien der Erfindung realisiert sind.
  • In den 1 und 2 wird eine (andeutungsweise dargestellte) Instrumententafel 10 gezeigt, die mit einem Strukturelement 12 ausgestattet ist, das die Prinzipien der Erfindung verkörpert. Die Instrumententafel 10 und das Strukturelement 12 sind im Innenraum eines Kraftfahrzeugs installiert. Das Strukturelement 12 ist anhand eines Querträgers 14 veranschaulicht. Der Querträger 14 erstreckt sich allgemein horizontal von der linken A-Säule 18 zur rechten A-Säule 18 quer durch das Kraftfahrzeug. Außerdem hat der Querträger 14 eine Öffnung 20 zur Unterbringung eines Lenkrads und kann außerdem zusätzliche Merkmale im Zusammenhang mit der Unterbringung verschiedener Komponenten, wie z. B. eines Handschuhfachs, eines Audiosystems, einer Anzeige für die Klimaanlage, eines Beifahrerairbags usw., aufweisen.
  • Ein Stützwinkel 16 dient als eine aufrecht stehende Stütze für den Querträger 14. Der Stützwinkel 16 ist im Wesentlichen senkrecht zum Querträger 14 angeordnet sowie mit dem einen Ende am Querträger 14 und mit dem anderen Ende am (nicht dargestellten) Boden des Kraftfahrzeugs befestigt. Das Strukturelement 12 bildet das Rückgrat der Instrumententafel 10.
  • Obwohl in den Zeichnungen das Strukturelement 12 als ein Querträger 14 dargestellt und beschrieben ist, versteht es sich von selbst, dass die Verwendung des Strukturelements 12 nicht ausschließlich auf diese Anordnung beschränkt ist. Das Strukturelement 12 kann in einem Kraftfahrzeug in einer Vielzahl von Komponenten verwendet werden. Es kann zum Beispiel als ein Kanal für die Klimaanlage in einem Fahrzeug oder für ein Fluid in der Kühlerkonsole verwendet werden. Alternativ kann das Strukturelement 12 in anderen, nicht auf Kraftfahrzeuge bezogenen Anwendungen verwendet werden, wie z. B. bei der Verlegung von elektrischen Leitungen in Gebäudewänden usw.
  • In 3 umfasst das Strukturelement 12 ein stranggepresstes Substrat 22 und ein innerhalb des Substrats 22 und zu dessen Versteifung angeordnetes blasgeformtes Element 24. Das Substrat 22 ist vorzugsweise aus einem geeigneten Metall wie z. B. Aluminium, Eisen, Kupfer oder deren Legierungen geformt. Das blasgeformte Element 24 ist vorzugsweise aus Materialien wie z. B. Plastwerkstoff, Plastverbundwerkstoff oder thermoplastischem Harz, wie z. B. PET oder Nylon, geformt.
  • Das Substrat 22 wird durch Strangpressen geformt und ein in einem Wandbereich 27 des Substrats 22 nach innen ragender Kanal 26 ist Teil des Strangpressprofils. Im Substrat kann jede angemessene Anzahl von nach innen ragenden Kanälen 26 gebildet werden, und als Beispiel sind hier drei solcher Kanäle dargestellt.
  • Der nach innen ragende Kanal 26 ist derart geformt, dass er einen Halsbereich 28 und einen Körperbereich 30 bildet. Der Halsbereich 28 befindet sich neben dem Wandbereich 27 des Substrats 22 und bildet ein erstes Außenmaß 32. Der Körperbereich 30 ragt vom Halsbereich 28 in das Innere des Substrats 22 und bildet ein zweites Maß 34. Das zweite Maß 34 ist größer als das erste Maß 32, und der Halsbereich 28 bildet bezüglich des Körperbereichs 30 eine Hinterschneidung.
  • Der Körperbereich 30 ist derart ausgebildet, dass Bereiche 36 des blasgeformten Elements 24 am nach innen ragenden Kanal 26 einrasten und den nach innen ragenden Kanal 26 am Halsbereich 28 umhüllen. Die an den Halsbereich 28 angrenzenden Bereiche 36 des blasgeformten Elements 24 werden durch einen größeren Bereich 30 lagegesichert, wie in 3 dargestellt.
  • Das Ineinandergreifen des blasgeformten Elements 24 und des nach innen ragenden Kanals 26 gewährleistet die erforderliche mechanische Verbindung zur Befestigung des blasgeformten Elements 24 am Substrat 22.
  • Das Substrat 22 des Strukturelements 12 kann ein wie in 3 dargestelltes offenes Profil haben, wobei das Substrat 22 ein im Wesentlichen C-förmiges Profil aufweist. Wenn das Substrat 22 ein offenes Profil hat, ist das blasgeformte Element 24 am Substrat 22 vorzugsweise außerdem durch Nutzung eines Bereichs des blasgeformten Elements 24 zur Einbettung einer Kante 42 des Substrats 22 gesichert, wie im Kreis A von 3 dargestellt ist.
  • Alternativ kann das blasgeformte Element 24 außerdem durch Falzen eines Randbereichs 44 des Substrats 22 um das blasgeformte Element 24 herum am Substrat 22 befestigt werden, wie im Kreis B von 3 dargestellt ist. Das Substrat 22 kann ferner ein geschlossenes Profil haben, wie in 4 dargestellt ist, wobei das Substrat 22 eine größtenteils kreisförmige, quadratische oder rechteckige Gestalt hat, so dass das Substrat 22 ein hohles röhrenförmiges Profil aufweist.
  • Der nach innen ragende Kanal 26 kann innerhalb des Fahrzeugs oder anderswo verschiedenen anderen Zwecken dienen. Mit Bezug auf 3 kann der nach innen ragende Kanal 26 zur Aufnahme von Übertragungselementen, wie z. B. elektrische Verdrahtung, Lichtleitkabel oder andere zwecks Leitung von elektrischem Strom oder Signalen, Fluiden oder Luft zwischen Komponenten innerhalb des Kraftfahrzeugs ausgelegte Einrichtungen, ausgelegt sein. Weiterhin kann der nach innen ragende Kanal 26 auch zur Aufnahme einer Befestigungseinrichtung verwendet werden, die zur Anbringung von Objekten am Strukturelement 12 oder zur Anbringung des Strukturelements 12 an einem anderen Objekt dienen könnte.
  • Eine mit dem Fachgebiet vertraute Person wird aus der voranstehenden Beschreibung und aus den Figuren und Patentansprüchen erkennen, dass Modifikationen und Änderungen an der Vorzugsausgestaltung der Erfindung ausgeführt werden können, ohne dass vom durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Geltungsbereich der Erfindung abgewichen wird.

Claims (6)

  1. Strukturelement (12), umfassend: – ein stranggepresstes Substrat (22), wobei Bereiche des Substrats (22) einen nach innen ragenden Kanal (26) an dessen einer Seite bilden; und – ein auf der einen Seite des Substrats (22) angeordnetes blasgeformtes Element (24), wobei das blasgeformte Element (24) an Bereichen des Substrats (22) einrastet, die den Kanal (26) bilden, so dass das blasgeformte Element (24) am Substrat (22) festgehalten wird.
  2. Strukturelement (12) nach Anspruch 1, wobei der Kanal (26) einen Halsbereich (28) und einen Körperbereich (30) hat.
  3. Strukturelement (12) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kanal (26) zur Aufnahme einer Vielzahl von Übertragungselementen in ihm ausgelegt ist.
  4. Strukturelement (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kanal (26) zur Aufnahme einer Montageeinrichtung zur Befestigung des Strukturelements (12) an einem anderen Objekt ausgelegt ist.
  5. Strukturelement (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Substrat (22) ein offenes Profil bildet.
  6. Strukturelement (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Substrat (22) ein geschlossenes Profil bildet.
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