DE102005032412A1 - Strukturträger als Karosseriebauteil - Google Patents
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Abstract
Ein solcher Strukturträger als Karosseriebauteil von Personen- oder Kleinlastkraftwagen, insbesondere für Frontendmodule solcher Kraftwagen, besteht aus einem Hohlprofil aus einem steifen Werkstoff, das entlang einer seiner Längsseiten eine von seinen beidseitig längslaufenden Randbereichen begrenzte Öffnung hat und in dem im Spritzgießverfahren eingebrachte Kunststoffstege angeordnet sind. Um für den Strukturträger preiswerte Halbzeuge als Hohlprofile verwenden zu können, wobei der Strukturträger dennoch in den torsionsbeanspruchten, vorherbestimmbaren Bereichen eine hohe Verwindungssteifigkeit aufweist, ist in Teilbereichen die Öffnung des Hohlprofils mittels an dessen längslaufenden Randbereichen fest angesetzter, steifer Wandelemente geschlossen.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Strukturträger gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
- Bei einem solchen Strukturträger handelt es sich um ein Hybrid-Bauteil aus einem Verbund eines steifen, festeren Werkstoffs und des die Stege im Hohlprofil bildenden Kunststoffs. Insbesondere kommen hierfür Holprofile aus Stahl zum Einsatz, wobei durch die im Spritzgießverfahren in das Hohlprofil eingebrachten Kunststoffstege eine gute Biegefestigkeit erreicht werden kann. Allerdings weisen diese Strukturträger eine relativ geringe Verwindungssteifigkeit auf, die weitaus geringer als die Verwindungssteifigkeit von geschlossenen Metallprofilen oder Profilen aus Faserverbundstoffen ist. Deshalb verwendet man bei höheren Anforderungen an die Verwindungssteifigkeit hydrogeformte Hohlprofile für Hybridstrukturen der in Rede stehenden Art, um eine rundum geschlossene Wandung der Strukturträger zu erzielen. Die Hydroformung ist allerdings ein sehr kostenintensives Verfahren.
- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Strukturträger der eingangs genannten Art zu schaffen, für den preiswerte Halbzeuge als Hohlprofile verwendet werden können, wobei der Strukturträger dennoch in den torsionsbeanspruchten, vorherbestimmbaren Bereichen eine hohe Verwindungssteifigkeit aufweist.
- Diese Aufgabe wird bei einem Strukturträger der oben genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Für die Erfindung ist wesentlich, daß mittels der im Öffnungsbereich an das Hohlprofil angesetzten Wandelemente eine hohe Verwindungssteifigkeit zumindest partiell in Längsrichtung des Hohlprofils gesehen erreicht werden kann, die weitgehend der eines in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlprofils entspricht. Die Ausbildung des Strukturträgers als Hybridbauteil wird dadurch nicht beeinträchtigt, so daß jedenfalls an den gewünschten Stellen die Biege- und Knickfestigkeit nach wie vor gegeben ist, andererseits in den torsionsbeanspruchten Bereichen der Strukturträger vor allem eine hohe Verwindungssteifigkeit aufweist.
- Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine perspektivische Vorderansicht eines Abschnittes eines Strukturträgers und -
2 eine perspektivische Rückansicht des Strukturträgers nach1 . - Im einzelnen ist in der Zeichnung ein Hohlprofil
1 wiedergegeben, welches im Querschnitt im wesentlichen C- oder U-förmig ist. Dadurch weist das Hohlprofil1 an einer seiner Längsseiten eine durchgehend längslaufende Öffnung1 auf, die durch in der Öffnungsebene flächig ausgebildete Randbereiche3 beidseits eingegrenzt sind. Da die flächigen Randbereiche3 am Hohlprofil1 durch daran abgewinkelte, miteinander parallele Stege3.1 gebildet sind, die am Hohlprofil1 nach außen hin wegstehen, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel das Hohlprofil1 ein sogenanntes Hutprofil. - Das Hohlprofil
1 ist mittels innenliegender Stege4 versteift, die sich zwischen den seitlichen Flanken des Hohlprofils1 und bis hin zum Grund des Hohlprofils1 erstrecken. Die Stege4 bestehen aus angespritzem Kunststoff8 , die zum Teil bis auf die in2 erkennbare Rückseite des Hohlprofils1 reicht und dort partiell einen Überzug bildet. Die Stege4 können als einfache Querwände in das Innere des Hohlprofils1 oder als miteinander kreuzende Rippen eingebracht sein. - In Teilbereichen ist die Öffnung
2 des Hohlprofils1 mittels Wandelementen5 geschlossen.1 zeigt zwei solcher Wandelemente5 , die mit ihren Längsrändern6 auf die Randbereiche3 des Hohlprofils1 aufgesetzt sind. Es besteht eine feste Verbindung zwischen den Längsrändern6 der Wandelemente5 und den Randbereichen3 des Hohlprofils1 , sowohl das Hohlprofil1 als auch die Wandelemente5 bestehen aus einem steifen Werkstoff, bei dem es sich um einen Metall- oder Faserverbundwerkstoff handelt. So können die Wandelemente5 mit dem Hohlprofil1 entlang dessen Randbereichen3 fest verklebt sein. In bevorzugter Ausführung des Hohlprofils1 und der Wandelemente5 aus Stahlblechen kommt in erster Linie eine Schweißverbindung in Betracht, so erkennt man in1 Schweißpunkte10 an den Verbindungsstellen. - Im Bereich der Wandelemente
5 ist das Hohlprofil1 in Umfangsrichtung rundum geschlossen und hat hier dadurch eine Torsions steifigkeit, die im wesentlichen der eines Rohres entspricht. Die versteifenden Wandelemente5 werden deshalb bei dem kompletten Strukturträger an solchen Stellen des Hohlprofils1 vorgesehen, die einer Beanspruchung im wesentlichen durch Verwindung ausgesetzt sind. - Im Falle der Verschweißung zwischen dem Hohlprofil
1 und den Wandelementen5 kann wegen der hierbei auftretenden Erhitzung die Komplettierung des Hohlprofils1 zu einem Hybridbauteil durch Verbbindung mit dem Kunststoff8 , der die Stege4 bildet, erst im nachhinein im Spritzgußverfahren erfolgen. Die die Biegesteifigkeit des Hohlprofils1 erhöhenden Stege4 können sich hierbei nur dort im Innern des Hohlprofils ausbilden, wo eine Abdeckung der Öffnung2 des Hohlprofils1 durch die Wandelemente5 nicht besteht. Demgemäß ist der Innenraum9 des Hohlprofils1 hinter den Wandelementen5 frei von den Stegen4 oder Überzügen, wie sie ebenfalls aus dem Kunststoff8 gebildet sein können. - Wie aus
2 hervorgeht, bildet der Kunststoff8 vor allem an der konvex gewölbten Rückseite des Hohlprofils1 teilweise einen Überzug, der die Randstege3.1 des Hohlprofils1 umgreift und hier die Randbereiche6 der Wandelemente5 als streifenartiger Überzug8.2 überdeckt. Je nach der Befestigungsart der Wandelemente5 trägt somit der Kunststoff8 des Hybridbauteils erheblich zur Fixierung der Wandelemente5 an dem Hohlprofil1 bei. - Weiter weist das Hohlprofil
1 an diskreten Stellen oder in größeren Bereichen Durchbrechungen11 auf, die für das Durchspritzen des Kunststoffs8 vorgesehen sind. Diese Durchspritzstellen oder -bereiche fördern nicht nur den Verbund des Kunststoffs8 mit dem Hohlprofil1 , sie ermöglichen es ferner, an der konvex gewölbten Rückseite des Hohlprofils1 vorstehende, aus dem Kunststoff8 bestehende Befestigungselemente, wie in Gestalt von Laschen12.1 oder Hakenelementen12.2 , auszubilden. Insoweit bildet der Kunststoff8 Funktionselemente, welche bei der Verwendung des Strukturträgers als Karosseriebauteil die Verbindung mit anderen Fahrzeugbauteilen ermöglichen. Die Durchbrechungen11 des Hohlprofils1 können jedoch auch lediglich als kreisrunde oder anders gestaltete Löcher vorgesehen sein, um Durchspritzpunkte12.2 zu bilden, die allein der weiter verbesserten Verbindung zwischen dem Kunststoff8 und dem Hohlprofil1 dienen.
Claims (10)
- Strukturträger als Karosseriebauteil von Personen- oder Kleinlastkraftwagen, insbesondere für Frontendmodule solcher Kraftwagen, bestehend aus einem Hohlprofil (
1 ) aus einem steifen Werkstoff, das entlang einer seiner Längsseiten eine von seinen beidseitig längslaufenden Randbereichen begrenzte Öffnung (2 ) hat und in dem im Spritzgießverfahren eingebrachte Kunststoffstege (4 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Teilbereichen die Öffnung (2 ) des Hohlprofils (1 ) mittels an dessen längslaufenden Randbereichen (3 ) fest angesetzter, steifer Wandelemente (5 ) geschlossen ist. - Strukturträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (
9 ) des Hohlprofils (1 ) hinter den Wandelementen (5 ) frei von den durch den Kunststoff (8 ) gebildeten Stegen (4 ) ist. - Strukturträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stege (
4 ) bildende Kunststoff (8 ) bis über die Fugen (7 ) zwischen den Randbereichen (3 ) des Hohlprofils (1 ) und den daran anliegenden Randabschnitten (6 ) der Wandelemente (5 ) reicht. - Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stege (
4 ) bildende Kunststoff (8 ) das Hohlprofil (1 ) mit den Wandelementen (5 ) verbindet. - Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Randbereichen (
3 ) des Hohlprofils (1 ) und den Randabschnitten (6 ) der Wandelemente (5 ) diskrete Verbindungspunkte (10 ) vorgesehen sind, an denen das Hohlprofil (1 ) und die Wandelemente (5 ) fest miteinander verbindende Verbindungsmittel angeordnet sind. - Strukturträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (
1 ) und die Wandelemente (5 ) an den Verbindungspunkten (10 ) miteinander verschweißt sind. - Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kunststoff (
8 ) ausgebildeten Stege (4 ) als das Hohlprofil (1 ) stabilisierende Versteifungsstege ausgeführt sind. - Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stege (
4 ) bildende Kunststoff (8 ) einen das Hohlprofil (1 ) und/oder die Wandelemente (5 ) zumindest teilweise überdeckenden Überzug bildet. - Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (
1 ) an seiner der Öffnung (2 ) abgewandten Seite wenigstens eine Durchbrechung (11 ) aufweist, wobei der die Stege (4 ) bildende Kunststoff (8 ) durch die Durchbrechung (11 ) hindurchtritt und ein an dieser Seite des Hohlprofils (1 ) ausgeformtes Befestigungselement (12 ) bildet. - Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Hohlprofil (
1 ) als auch die Wandelemente (5 ) jeweils aus Stahlblech bestehen.
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