DE102005061506B4 - Structural part for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Strukturteil für ein Fahrzeug, an dem zumindest ein nicht-strukturrelevantes Funktionselement (22 bis 25) angeordnet ist, welches im Querschnitt ein Hohlprofil aufweist, wobei das nicht-strukturrelevante Funktionselement (22 bis 25) und das Strukturteil zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sind, wobei das nicht-strukturrelevante Funktionselement (22 bis 25) in das Strukturteil integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturteil als Mitteltunnel (2) des Fahrzeugs ausgebildet ist und zumindest ein nicht-strukturrelevantes Funktionselement ein Luftleitkanal ist und zumindest ein Lichtleiterelement (24) in das Strukturteil integriert ist.Structural part for a vehicle, on which at least one non-structurally relevant functional element (22 to 25) is arranged, which has a hollow profile in cross-section, wherein the non-structurally relevant functional element (22 to 25) and the structural part are formed at least partially from fiber-reinforced plastic, wherein the non-structurally relevant functional element (22 to 25) is integrated into the structural part, characterized in that the structural part is designed as a center tunnel (2) of the vehicle and at least one non-structurally relevant functional element is an air duct and at least one light conductor element (24) in the structural part is integrated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Strukturteil für ein Fahrzeug, an dem zumindest ein nicht-strukturrelevantes Funktionselement angeordnet ist, welches im Querschnitt ein Hohlprofil aufweist.The invention relates to a structural part for a vehicle, on which at least one non-structurally relevant functional element is arranged, which has a hollow profile in cross-section.
Strukturteile für Fahrzeuge sind in vielfältiger Ausgestaltung und Formgebung bekannt und werden an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug verbaut. Aus der
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Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Strukturen ist darin zu sehen, dass eine Vielzahl an separaten Bauteilen bereitgestellt und in teils sehr aufwendigen Fertigungsvorgängen zusammengefügt werden müssen. Darüber hinaus ist die Anforderung an Steifigkeit der jeweiligen Strukturteile nur bedingt erfüllt. Insbesondere dann, wenn nicht-strukturrelevante Funktionselemente, wie Luftleitkanäle oder Kabelschächte in den Strukturteilen angeordnet sind, ist die Anfertigung und Montage sehr aufwendig.A major disadvantage of the known structures is the fact that a large number of separate components must be provided and joined together in some very expensive production processes. In addition, the requirement for rigidity of the respective structural parts is only partially met. In particular, when non-structurally relevant functional elements, such as air ducts or cable ducts are arranged in the structural parts, the preparation and installation is very expensive.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug zu schaffen, welches aufwandsarm gefertigt und montiert werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a structural component for a vehicle, which can be manufactured and assembled with little effort.
Diese Aufgabe wird durch ein Strukturteil, welches die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst. This object is achieved by a structural part, which has the features of claim 1.
Ein erfindungsgemäßes Strukturteil für ein Fahrzeug umfasst zumindest ein nicht-strukturrelevantes Funktionselement, wobei dieses nicht-strukturrelevante Funktionselement im Querschnitt ein Hohlprofil aufweist. Unter einem Hohlprofil werden sowohl vollkommen geschlossene Hohlprofile als auch offene Hohlprofile, wie beispielsweise U-förmige oder V-förmige Elemente, verstanden. Die Hohlprofile können im Querschnitt eckig oder oval oder rund oder zumindest teilweise eckig und teilweise gekrümmt ausgebildet sein. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass das Funktionselement und das Strukturbauteil zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sind, wobei das Funktionselement in das Strukturteil integriert ist. Diese Integration und damit auch die positionsgenaue Anordnung erfolgt bevorzugt derart, dass die Steifigkeit, insbesondere die Torsionssteifigkeit, des Strukturteils erhöht ist. Es kann somit ein Strukturteil bereitgestellt werden, welches mit einem deutlich reduzierten Herstellungsaufwand gefertigt werden kann und darüber hinaus eine erhöhte Steifigkeit aufweist. Ein nicht-strukturrelevantes Funktionselement des Strukturteils wird somit nicht mehr separat aus einer Vielzahl von einzelnen Teilen hergestellt und in einem eigenen Montageprozess an das Strukturteil montiert, sondern es wird im Wesentlichen in einem einzigen Herstellungsprozess dieses nicht-strukturrelevante Funktionselement bei der Herstellung des Strukturteils integriert. Diese einstückige Ausbildung ermöglicht die Herstellung eines relativ komplexen Bauteils in aufwandsarmer Weise. Nicht zuletzt kann eine optimierte Anordnung von einem oder mehreren Funktionselementen in dem Strukturteil ermöglicht werden derart, dass nicht nur eine platzsparende und platzminimierende Anordnung ermöglicht wird, sondern dadurch auch die Steifigkeit anforderungsabhängig beeinflusst werden kann.An inventive structural part for a vehicle comprises at least one non-structurally relevant functional element, wherein this non-structurally relevant functional element has a hollow profile in cross-section. Under a hollow profile both fully closed hollow sections and open hollow sections, such as U-shaped or V-shaped elements understood. The hollow profiles may be square or oval or round or at least partially angular and partially curved in cross section. An essential idea of the invention is that the functional element and the structural component are at least partially formed of fiber-reinforced plastic, wherein the functional element is integrated into the structural part. This integration and thus also the positionally accurate arrangement preferably takes place in such a way that the rigidity, in particular the torsional rigidity, of the structural part is increased. It can thus be provided a structural part, which can be manufactured with a significantly reduced production costs and also has an increased rigidity. A non-structurally relevant functional element of the structural part is thus no longer produced separately from a plurality of individual parts and mounted in a separate assembly process to the structural part, but it is essentially integrated in a single manufacturing process, this non-structurally relevant functional element in the manufacture of the structural part. This one-piece design allows the production of a relatively complex component in a low-cost manner. Last but not least, an optimized arrangement of one or more functional elements in the structural part can be made possible such that not only a space-saving and space-minimizing arrangement is made possible, but also the rigidity can be influenced as required.
Das Strukturteil ist als Mitteltunnel des Fahrzeugs ausgebildet. Insbesondere bei diesem Strukturteil kann somit eine erhebliche Reduzierung des Fertigungs- und Montageaufwands erreicht werden. Diese elementare Baugruppe des Fahrzeugs kann somit im Hinblick auf Torsionsbelastung deutlich verbessert werden.The structural part is designed as a center tunnel of the vehicle. In particular, in this structural part can thus be achieved a significant reduction of the manufacturing and assembly costs. This elementary assembly of the vehicle can thus be significantly improved in terms of torsional load.
In bevorzugter Weise weist das Strukturbauteil im Querschnitt ein Hohlprofil auf. Auch in diesem Falle kann die Hohlprofilgebung geschlossen oder geöffnet ausgebildet sein. Durch die Hohlprofilgebung kann in bevorzugter Weise die Aufnahme von einem oder mehreren nicht-strukturrelevanten Funktionselementen in einfacher Weise durchgeführt werden.In a preferred manner, the structural component has a hollow profile in cross-section. Also in this case, the hollow profile can be formed closed or open. Due to the hollow profiling, the reception of one or more nonstructural relevant functional elements can be carried out in a simple manner in a preferred manner.
In vorteilhafter Weise sind die nicht-strukturrelevanten Funktionselemente als Luftleitkanal oder als Kabelkanal zur Aufnahme von einem oder mehreren Kabeln ausgebildet.Advantageously, the non-structurally relevant functional elements are designed as an air duct or as a cable duct for receiving one or more cables.
In bevorzugter Weise ist ein Einleger- und/oder ein sonstiges Profilelement in das Strukturteil integriert. Dadurch kann die Formgebung des nicht-strukturrelevanten Funktionselements in sicherer Weise vorgegeben werden. Darüber hinaus kann dadurch ein einfaches und zuverlässiges Ausbilden und Anordnen des nicht-strukturrelevanten Funktionselements in dem Strukturteil erreicht werden. Der faserverstärkte Kunststoff kann durch eine Mehrzahl an unterschiedlichen Verfahren an die Einleger und/oder Profilelemente angeformt werden, wobei dadurch die integrale Ausbildung ermöglicht wird.Preferably, a depositor and / or another profile element is integrated into the structural part. As a result, the shape of the non-structurally relevant functional element can be specified in a secure manner. In addition, a simple and reliable forming and arranging of the non-structurally relevant functional element in the structural part can thereby be achieved. The fiber-reinforced plastic can be formed by a plurality of different methods to the insert and / or profile elements, thereby the integral formation is made possible.
Der faserverstärkte Kunststoff ist in vorteilhafter Weise zumindest teilweise um den Einleger und/oder das Profilelement angeordnet. Hohlräume und Profile als nicht-strukturrelevante Funktionselemente in dem Strukturteil werden mittels variabler und vielfältiger Anordnung, beispielsweise einer Verschachtelung, ausgebildet und durch entsprechende Formungsverfahren werden die faserverstärkten Kunststoffe geformt bzw. angeformt. Vorgesehen sein kann hier beispielsweise eine Schlauchblas- oder eine Hydrotechnik. Prinzipiell kann die Ausbildung von derartigen Hohlkammern in dem Strukturteil durch jedes Injektions- bzw. Gießverfahren ermöglicht werden.The fiber-reinforced plastic is advantageously arranged at least partially around the insert and / or the profile element. Cavities and profiles as non-structurally relevant functional elements in the structural part are formed by means of variable and varied arrangement, for example interlacing, and the fiber-reinforced plastics are formed or formed by appropriate shaping processes. Can be provided here, for example, a Schlauchblas- or a hydrotechnology. In principle, the formation of such hollow chambers in the structural part can be made possible by any injection or casting process.
Es ist vorgesehen, dass zumindest ein Lichtleiterelement in das Strukturteil integriert ist. Dadurch können bereits Lichtleitungen in das Strukturteil in dem Fertigungsprozess des Strukturteils mit eingegossen werden und positionsgenau angeordnet werden. Auch hierbei kann somit der weitere Fertigungs- und Montageprozess deutlich reduziert werden und Fehlerquellen beim Einbau verhindert werden. Darüber hinaus kann auch die Gefahr einer Beschädigung beim Montageprozess derartiger Elemente reduziert bzw. verhindert werden. Derartige eingegossene Lichtleiterelemente können dann bevorzugt zentral mit Licht einer Lichtquelle versorgt werden bzw. dieses Licht der Lichtquelle in diese Lichtleiterelemente eingekoppelt werden.It is provided that at least one light guide element is integrated into the structural part. As a result, light lines can already be cast into the structural part in the manufacturing process of the structural part and arranged in a positionally accurate manner. Here, too, thus the further manufacturing and assembly process can be significantly reduced and sources of error during installation can be prevented. In addition, the risk of damage during the assembly process of such elements can be reduced or prevented. Such cast-in light guide elements can then preferably be supplied centrally with light from a light source or this light of the light source can be coupled into these light guide elements.
In vorteilhafter Weise kann das Strukturteil mit einer Mehrzahl von nicht-strukturrelevanten Funktionselementen ausgebildet werden, wobei dabei ein System bereitgestellt werden kann, welches im Querschnitt zumindest teilweise wabenförmig ausgebildet ist. Als Wabenform wird hier nicht nur lediglich eine rautenförmige Ausgestaltung, beispielsweise sechsseitige Wabenstruktur, verstanden, sondern jegliche Ausgestaltung, welche im Querschnitt eine Mehrkammerstruktur darstellt. Bevorzugterweise grenzt diese Mehrzahl an Kammern bereichsweise aneinander an, so dass eine Verschachtelung der Kammern ausgebildet ist. Dadurch kann ein sehr steifes Strukturteil geschaffen werden, welches darüber hinaus auch sehr platzsparend realisiert werden kann.In an advantageous manner, the structural part can be formed with a plurality of non-structurally relevant functional elements, whereby a system can be provided which is at least partially honeycomb-shaped in cross-section. As honeycomb form is here not only merely a diamond-shaped configuration, for example, six-sided honeycomb structure understood, but any configuration which represents a multi-chamber structure in cross-section. Preferably, this plurality is adjacent to chambers partially adjacent to each other, so that an interleaving of the chambers is formed. As a result, a very rigid structural part can be created, which moreover can also be realized in a very space-saving manner.
Durch die Integration von nicht-strukturrelevanten Funktionselementen, beispielsweise hohlen Montageteilen zu mittragenden Karosseriebauteilen, kann eine erhöhte Funktionsintegration auch bei sehr komplexen Strukturteilen erreicht werden. Die Darstellung von Kanälen, Rohren und dergleichen in dem Modul Strukturteil kann aus einem Stück hergestellt werden. Dieses einstückige Strukturteil ist bevorzugt vollständig aus textilem Faserverbundwerkstoff realisiert. In vorteilhafter Weise kann das Strukturteil durch einen RTM(Resin Transfer Moulding)-Prozess gefertigt werden und als RTM-Strukturteil realisiert sein. Insbesondere dann, wenn das Strukturteil als Mitteltunnel ausgebildet ist, kann dieses einzige bereitgestellte Teil in der nachfolgenden Rohbaufertigung in die Karosserie eingebracht werden, wodurch die Fertigungszeit verkürzt und die Logistikkosten reduziert werden können.The integration of non-structural relevant functional elements, for example hollow mounting parts to be supported body components, an increased functional integration can be achieved even with very complex structural parts. The representation of channels, pipes and the like in the module structural part can be made in one piece. This one-piece structural part is preferably realized entirely from textile fiber composite material. In an advantageous manner, the structural part can be produced by an RTM (Resin Transfer Molding) process and implemented as an RTM structural part. In particular, when the structural part is designed as a center tunnel, this single provided part can be introduced into the bodywork in the subsequent shell production, whereby the production time can be shortened and the logistics costs can be reduced.
In bevorzugter Weise kann vorgesehen sein, dass die metallischen Einleger und/oder sonstige Profilelemente bei dem Herstellungsprozess negativ vorgespannt werden, um dadurch bei einem Crashfalle und somit bei einer Krafteinwirkung auf das Strukturteil eine bessere Energieabsorption ermöglichen zu können.In a preferred manner, it can be provided that the metallic inserts and / or other profile elements are negatively biased in the manufacturing process, thereby enabling a better energy absorption in the event of a crash trap and thus when there is a force acting on the structural part.
Das Fahrzeug kann mit einen Front- oder einem Heckmotor ausgerüstet sein. Das Fahrzeug kann mit einem Frontantrieb, einem Heckantrieb oder mit einem Allradantrieb ausgebildet sein.The vehicle may be equipped with a front or a rear engine. The vehicle may be formed with a front-wheel drive, a rear-wheel drive or with an all-wheel drive.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:
In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Die perspektivische Darstellung in
Das Fahrzeug ist im Ausführungsbeispiel mit einem Frontmotor ausgerüstet und weist angetriebene Hinterräder oder einen Allradantrieb auf, weshalb in dem Mitteltunnel
In
Im Ausführungsbeispiel ist der Mitteltunnel
Im Bereich
Im Ausführungsbeispiel ist der einstückig ausgebildete Mitteltunnel
Es kann auch vorgesehen sein, dass lediglich einer der nicht-strukturrelevanten Funktionselemente
Zur Erzeugung eines oder mehrer der nicht-strukturrelevanten Funktionselemente
Prinzipiell ist die Realisierung eines derartigen Strukturteils mit integrierten nicht-strukturrelevanten Funktionselementen auch für eine Vielzahl anderer Karosseriebauteile möglich.In principle, the realization of such a structural part with integrated non-structurally relevant functional elements is also possible for a large number of other body components.
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