DE102005032412A1

DE102005032412A1 - Strukturträger als Karosseriebauteil

Info

Publication number: DE102005032412A1
Application number: DE200510032412
Authority: DE
Inventors: Gaoming Dr.-Ing. Zhao; Hans-Jürgen Dipl.-Ing. Klettke
Original assignee: HBPO GmbH
Current assignee: HBPO GmbH
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: DE102005032412B4; WO2007006476A1

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 nach 1.
Im einzelnen ist in der Zeichnung ein Hohlprofil 1 wiedergegeben, welches im Querschnitt im wesentlichen C- oder U-förmig ist. Dadurch weist das Hohlprofil 1 an einer seiner Längsseiten eine durchgehend längslaufende Öffnung 1 auf, die durch in der Öffnungsebene flächig ausgebildete Randbereiche 3 beidseits eingegrenzt sind. Da die flächigen Randbereiche 3 am Hohlprofil 1 durch daran abgewinkelte, miteinander parallele Stege 3.1 gebildet sind, die am Hohlprofil 1 nach außen hin wegstehen, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel das Hohlprofil 1 ein sogenanntes Hutprofil.
Das Hohlprofil 1 ist mittels innenliegender Stege 4 versteift, die sich zwischen den seitlichen Flanken des Hohlprofils 1 und bis hin zum Grund des Hohlprofils 1 erstrecken. Die Stege 4 bestehen aus angespritzem Kunststoff 8, die zum Teil bis auf die in 2 erkennbare Rückseite des Hohlprofils 1 reicht und dort partiell einen Überzug bildet. Die Stege 4 können als einfache Querwände in das Innere des Hohlprofils 1 oder als miteinander kreuzende Rippen eingebracht sein.
In Teilbereichen ist die Öffnung 2 des Hohlprofils 1 mittels Wandelementen 5 geschlossen. 1 zeigt zwei solcher Wandelemente 5, die mit ihren Längsrändern 6 auf die Randbereiche 3 des Hohlprofils 1 aufgesetzt sind. Es besteht eine feste Verbindung zwischen den Längsrändern 6 der Wandelemente 5 und den Randbereichen 3 des Hohlprofils 1, sowohl das Hohlprofil 1 als auch die Wandelemente 5 bestehen aus einem steifen Werkstoff, bei dem es sich um einen Metall- oder Faserverbundwerkstoff handelt. So können die Wandelemente 5 mit dem Hohlprofil 1 entlang dessen Randbereichen 3 fest verklebt sein. In bevorzugter Ausführung des Hohlprofils 1 und der Wandelemente 5 aus Stahlblechen kommt in erster Linie eine Schweißverbindung in Betracht, so erkennt man in 1 Schweißpunkte 10 an den Verbindungsstellen.
Im Bereich der Wandelemente 5 ist das Hohlprofil 1 in Umfangsrichtung rundum geschlossen und hat hier dadurch eine Torsions steifigkeit, die im wesentlichen der eines Rohres entspricht. Die versteifenden Wandelemente 5 werden deshalb bei dem kompletten Strukturträger an solchen Stellen des Hohlprofils 1 vorgesehen, die einer Beanspruchung im wesentlichen durch Verwindung ausgesetzt sind.
Im Falle der Verschweißung zwischen dem Hohlprofil 1 und den Wandelementen 5 kann wegen der hierbei auftretenden Erhitzung die Komplettierung des Hohlprofils 1 zu einem Hybridbauteil durch Verbbindung mit dem Kunststoff 8, der die Stege 4 bildet, erst im nachhinein im Spritzgußverfahren erfolgen. Die die Biegesteifigkeit des Hohlprofils 1 erhöhenden Stege 4 können sich hierbei nur dort im Innern des Hohlprofils ausbilden, wo eine Abdeckung der Öffnung 2 des Hohlprofils 1 durch die Wandelemente 5 nicht besteht. Demgemäß ist der Innenraum 9 des Hohlprofils 1 hinter den Wandelementen 5 frei von den Stegen 4 oder Überzügen, wie sie ebenfalls aus dem Kunststoff 8 gebildet sein können.
Wie aus 2 hervorgeht, bildet der Kunststoff 8 vor allem an der konvex gewölbten Rückseite des Hohlprofils 1 teilweise einen Überzug, der die Randstege 3.1 des Hohlprofils 1 umgreift und hier die Randbereiche 6 der Wandelemente 5 als streifenartiger Überzug 8.2 überdeckt. Je nach der Befestigungsart der Wandelemente 5 trägt somit der Kunststoff 8 des Hybridbauteils erheblich zur Fixierung der Wandelemente 5 an dem Hohlprofil 1 bei.
Weiter weist das Hohlprofil 1 an diskreten Stellen oder in größeren Bereichen Durchbrechungen 11 auf, die für das Durchspritzen des Kunststoffs 8 vorgesehen sind. Diese Durchspritzstellen oder -bereiche fördern nicht nur den Verbund des Kunststoffs 8 mit dem Hohlprofil 1, sie ermöglichen es ferner, an der konvex gewölbten Rückseite des Hohlprofils 1 vorstehende, aus dem Kunststoff 8 bestehende Befestigungselemente, wie in Gestalt von Laschen 12.1 oder Hakenelementen 12.2, auszubilden. Insoweit bildet der Kunststoff 8 Funktionselemente, welche bei der Verwendung des Strukturträgers als Karosseriebauteil die Verbindung mit anderen Fahrzeugbauteilen ermöglichen. Die Durchbrechungen 11 des Hohlprofils 1 können jedoch auch lediglich als kreisrunde oder anders gestaltete Löcher vorgesehen sein, um Durchspritzpunkte 12.2 zu bilden, die allein der weiter verbesserten Verbindung zwischen dem Kunststoff 8 und dem Hohlprofil 1 dienen.

Claims

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.