DE102007026762A1 - Verstärkungselement für einen Fahrzeug Hohlkörper - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einstückige Verstärkungselemente aus einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper, dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit dem Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht, und einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten starren Strukturverstärkung, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche der starren Strukturverstärkung und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, wobei die Form der starren Strukturverstärkung und des länglichen Grundkörpers sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren Bleches des zu verstärkenden Karossriehohlraums berührt und wenigstens einen Teil der anderen Innenwände des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes berührt und daran haftet, deren Herstellung sowie deren Verwendung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein einstückiges Verstärkungselement für einen Fahrzeug Hohlkörper bestehend aus der Kombination eines Hybridbauteils mit einem aus demselben Thermoplasten hergestellten Strukturverstärker in Nicht-Hybrid-Bauweise, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung in Fahrzeugen.
  • Durch sich verteuernde Rohstoffe geht die Automobilindustrie in jüngster Zeit dazu über, Fahrzeugbleche dünner zu konstruieren um Gewicht zu sparen und darüber einen Beitrag zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs zu erzielen. Gleichzeitig steigen jedoch die Anforderungen an die Sicherheit der Fahrzeuginsassen weshalb die leichter konstruierten Fahrzeuge wiederum durch Zusatzmaßnahmen an der Karosserie verstärkt werden.
  • Dies führte in jüngster Zeit zum Einsatz der so genannten Kunststoff-Metall-Hybridtechnik zur Herstellung von Hohlkammer-Leichtbauteilen bzw. Hybridbauteilen.
  • Hybridbauteile zeichnen sich durch den Formschluss eines schalenförmigen Grundkörpers bzw. Hohlkörpers und einen an diesen angespritzten, eingefügten oder angefügten Kunststoffteil aus. Der Grundkörper kann selber aus Kunststoff oder Metall, vorzugsweise aus Metall bestehen.
  • Aus EP-A 0 370 342 ist ein Leichtbauteil in Hybridbauweise aus einem schalenförmigen Grundkörper bekannt, dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit dem Grundkörper fest verbunden sind, in dem die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und ein fester Formschluss erreicht wird. EP-A 0 995 668 ergänzt dieses Prinzip indem man das Hohlkammer-Leichtbauteil zusätzlich mit einer Deckplatte oder Deckschale aus Kunststoff versieht. Denkbar ist aber auch eine Deckplatte aus anderen Materialien wie beispielsweise Metall.
  • Schon bald erkannte man die hervorragende Eignung von Hohlkammer-Leichtbauteilen in Hybridbauweise überall dort, wo es auf hohe Stabilität, hohe Energieaufzehrung im Falle eines Crash sowie um Gewichtseinsparung ging, also beispielsweise beim Bau von Kraftfahrzeugen. EP 0 679 565 B1 offenbart die Vorderfront eines Kraftfahrzeugs (Kfz) mit mindestens einer steifen Traverse die sich über den Hauptteil der Länge des Vorderfrontteils erstreckt mit mindestens einem Stützteil aus Kunststoff, das oder die am Endbereich der steifen Traverse angegossen wird bzw. werden. EP 1 032 526 B1 offenbart eine Tragestruktur für das Frontmodul eines Kraftfahrzeugs aus einem Stahlblech-Grundkörper, einem unverstärkten amorphen thermoplastischen Kunststoffmaterial, einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff sowie einer Rippenstruktur aus beispielsweise Polyamid. DE 100 53 840 A1 offenbart ein Stossfängersystem oder Energieabsorberelement aus gegenüberliegend angeordneten Metallblechen und Verbindungsrippen aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff. Aus DE 102 21 709 A1 ist ein Leichtbauteil für Trägerelemente von Kraftfahrzeugen in Hybridbauweise bekannt. DE 10 2005 043 698 A1 beschreibt einen Seitenschweller einer Kraftwagenkarosserie mit einem in Hybridbauweise gefertigten Strukturteil, welches mit dem Kastenprofil des Schwellers fest verbunden ist.
  • Andererseits offenbart EP 0 897 439 A1 innenliegende Bewehrungen für hohle Strukturelemente und DE 42 03 460 C2 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines trägerartigen Bauteils mit einem Leichtstoffkern. EP 1 256 512 A2 beschreibt schließlich Verstärkungselemente für einen Hohlkörper aus einem mit aufgeschäumter Masse ummantelten Rohr.
  • Derartige Verstärkungselemente sind jedoch nur begrenzt einsetzbar. Die Verbindungsstellen, beispielsweise von Fahrzeugholm und B-Säule eines Kraftfahrzeugs, erfordern individuelle Lösungen. Hier werden bislang Struktureinsätze, so genannte Strukturinserts, eingesetzt und mit Schäumen innerhalb der Karosseriehohlräume mit dieser verklebt. Beispiele für diese Technologie offenbaren die WO 93/05 103 oder die EP 1 475 295 A2 .
  • Beide Lösungen für sich erfüllen jeweils einzelne Aufgaben während Hybridbauteile bisher überwiegend im Vorderbereich von Kraftfahrzeugen zur Energieaufsetzung im Falle eines Crash von vorne eingesetzt wurden, erfolgt der Einsatz einer Strukturverstärkung gemäß EP 1 475 295 A2 innerhalb der Verbindungen von Fahrzeugholmen in Crash-relevanten Bereichen der Karosserie, beispielsweise im unteren Teil der A-Säule, im unteren und oberen Teil der B-Säule und im Querträger über der hinteren Achse.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Bereitstellung einer Fahrzeug-Hohlraumkomponente, die ein Fahrzeug sowohl im Falle eines Crash von vorne als auch im Falle eines Crash von der Seite stabilisiert und somit die Fahrzeuginsassen durch Energieaufzehrung vor Unfallschäden bewahrt, die gleichzeitig jedoch im Bereich der Fahrgastzelle den Einsatz dünnerer Bleche erlaubt und zudem sich einfach und unkompliziert in der Massenfertigung von Fahrzeugen einsetzen lässt.
  • Die Lösung der Aufgabe und somit Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein einstückiges Verstärkungselement für einen Fahrzeug Hohlkörper dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus
    • a) einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper (nachstehend auch Hybridbauteil) dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit den Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbin dung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und
    • b) aus einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten starren Strukturverstärkung besteht, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche der starren Strukturverstärkung und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, die Form der starren Strukturverstärkung und des länglichen Grundkörpers, sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren im Sichtbereich liegenden Bleches des zu verstärkenden Karosseriehohlraums berührt sondern wenigstens einen Teil der anderen Innenwände des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes berührt und daran haftet.
  • Überraschenderweise erweist sich das erfindungsgemäße Verstärkungselement für einen Fahrzeug Hohlkörper als multifunktionelles Bauteil das nicht nur schnell und einfach während der Karosseriemontage eingebaut werden kann, sondern aufgrund seiner Ausgestaltung entsprechende Karosseriebereiche wirkungsvoll sowohl gegen einen Crash von vorne als auch von der Seite stabilisiert und darüber hinaus als akustische Abkopplung und als Feuchtigkeitssperre fungiert, wobei es gleichzeitig erlaubt die Fahrzeugbleche dünner zu gestalten um darüber Gewicht und letztendlich Kraftstoff zu sparen.
  • Das erfindungsgemäße Verstärkungselement kann sowohl einstückig einschalig als auch einstückig zweischalig oder insgesamt zweischalig ausgebildet sein. Im Falle einer zweischaligen Ausführung besteht der längliche, schalenförmige Grundkörper aus zwei Hälften mit jeweils eigener Verrippung. Falls erforderlich können beide Schalen miteinander verschweißt oder mit Klebstoff verklebt werden, wozu gegebenenfalls der einzusetzende ausdehnbare Klebstoffe verwendet werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen sowohl der schalenförmige Grundkörper als auch die starre Strukturverstärkung kleine Distanzstücke oder Befestigungspositionen auf, welche eine Beabstandung zu den Innenwänden des zu verstärkenden Hohlraumelements ermöglichen. Bevorzugt sind diese aus demselben Kunststoff oder aus demselben Metall wie der längliche Grundkörper oder wie die Strukturverstärkung gefertigt.
  • In einer alternativen oder aber bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verstärkungselement mit Mitteln versehen, die eine Fluiddrainage ermöglichen. Dies kann von Nutzen sein, wenn der ausdehnbare Klebstoff erst nach Einlegen des Verstärkungselements und nach Zusammenbau des zu verstärkenden Karosseriebereichs eingespritzt wird. Bevorzugte Mittel sind GIT/WIT Kanäle (GIT = Gas Innendruck Technologie; WIT = Wasser Innendruck Technologie). In anderen Fällen können die Kanäle für den Ablauf von Tauchmedien im Lackierprozess oder für den Ablauf von Kondensflüssigkeit oder Regenwasser vorgesehen sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der längliche, schalenförmige Grundkörper nur einseitig über den angespritzten Kunststoff mit einer starren Strukturverstärkung direkt verbunden. In diesem Fall erlaubt das lose Anfügen einer zweiten Strukturverstärkung am anderen Ende des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers den Ausgleich von Fertigungstoleranzen. Die feste Verbindung der losen Strukturverstärkung mit dem länglichen, schalenförmigen Grundkörper erfolgt in diesem Fall durch den zusätzlichen Einsatz von Klebstoff oder aber durch den nachträglich einzuspritzenden ausdehnbaren Klebstoff.
  • Im Falle einer zweischaligen Ausführung des einstückigen Verstärkungselements, bevorzugt des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers, kann auch dieses/r bevorzugt durch Einfügen einer Weichkomponente, bevorzugt Kautschuk oder Dickbettklebstoff, mechanisch gegen die Innenseite des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes verspannt werden und somit Fertigungstoleranzen ausgleichen. Bevorzugt einzusetzende Weichkomponenten sind Therban® oder HNBR-Elastomere.
  • Der längliche, einschalige oder zweischalige Grundkörper für längliche Karosseriehohlräume ist im Prinzip aus EP-A 0 370 342 als sogenanntes Hybridbauteil bekannt. Er kann sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall bestehen. Wird ein metallener Grundkörper eingesetzt, so lässt sich dieser durch Tiefziehverfahren oder durch Rollformen herstellen.
  • Bevorzugt eignen sich unbehandelte, verzinkte und/oder mit einem Primer und gegebenenfalls Haftvermittler versehene Stahlbleche, unbehandelte, eloxierte und/oder mit einem Primer und gegebenenfalls einem Haftvermittler versehene Aluminiumbleche. Es lassen sich für den Grundkörper aber auch durch Warmpressen verformte Kunststoffbleche verwenden, welche aus Thermoplasten mit Einlagen aus Glasfasermatten oder Synthesefasermatten bestehen. Als Kunststoffe zum Anspritzen der Verstärkungsrippen eignen sich insbesondere teilkristalline Kunststoffe, bevorzugt glasfaserverstärktes Polyamid-6, Polyamid-6,6, Polybutylenterephthalat, Polyphenylensulfid oder Polypropylen.
  • Der Glasfasergehalt beträgt bevorzugt 10 bis 75%, besonders bevorzugt 25 bis 65%.
  • Herstellen lassen sich diese Hydridbauteile, indem man den durch Tiefziehen oder Warmverpressen vorgeformten Grundkörper in ein Spritzgießwerkzeug mit entsprechend gestaltetem Formhohlraum einlegt und die Verstärkungsrippen und gegebenenfalls sonstigen Verstärkungen anspritzt. Erfindungsgemäß erfolgt dies zusammen mit dem Anspritzen wenigstens einer Strukturverstärkung.
  • Die Torsionssteifigkeit und die Schubsteifigkeit lassen sich bei V-Verrippung um mehr als das 10-fache erhöhen, bei Kreuzverrippung steigt sie noch höher. Bevorzugt weist deshalb das Hybridbauteil im Innenraum eine Zellen-, eine Waben- oder eine V- bzw. Kreuzverrippung auf. Das an sich spröde Bruchverhalten von kurzglasfaserverstärkten Thermoplasten wird durch das duktile Verhalten der Metallteile positiv beeinflusst, so dass die Gefahr des Brechens der Struktur nicht gegeben ist. Bei Verwendung von Kunststoffblechen für den Grundkörper lassen sich ähnliche Festigkeitserhöhungen erzielen.
  • Bei Verwendung eines metallischen Grundkörpers wird der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen durch das Metall bestimmt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Verankerungen des Kunststoffs am Metall aus Sicken, welche entweder in die Rippen hineingerichtet oder von ihnen weggerichtet sind. Diese Sicken können runden, länglichen, aber auch unregelmäßigen Querschnitt besitzen. Besonders vorteilhaft ist es, Sicken mit Durchbrüchen zu kombinieren. Alle diese Ausführungsformen zeichnen sich durch eine besonders gute Aufnahme von Schubspannungen aus.
  • Vorzugsweise weist der Grundkörper, insbesondere wenn er aus Metall gefertigt wurde, mindestens teilweise eine Überzugsschicht auf, welche aus dem gleichen Kunststoff wie die Verstärkungsrippen besteht.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ränder der Durchbrüche Verformungen aufweisen.
  • Dadurch wird gerade in diesem kritischen Bereich die Oberfläche des Grundkörpers vergrößert. Als Verformungen eignen sich Sicken-artige Einbuchtungen der Ränder der Durchbrüche. Die Ränder können aber auch zusätzlich eingeschnitten und die entstandenen Zungen abgewinkelt oder verdreht sein, wodurch besonders feste Verbindungen erzielbar sind. Durch solche Verformungen wird der Kraftfluss zwischen Grundkörper und Verstärkungsrippen sowie sonstigen angespritzten Verstärkungen verbessert. In der Regel wird man die Verformungen in den Innenraum des Grundkörpers hinein richten um auf diese Weise eine glatte Außenfläche des Grundkörpers zu erzielen. Alternativ kann man die Verformungen aus den Innenraum des Grundkörpers hinaus richten um auf diese Weise gleichzeitig Distanzstücke zu formen.
  • Vorzugsweise besitzen die Verstärkungsrippen, insbesondere an den Verbindungsstellen mit dem Grundkörper, einen verbreiterten Fuß. Die damit vergrößerte Kontaktfläche zwischen Grundkörper und Verstärkungsrippen erhöht damit die Aufnahme von Schubkräften.
  • Es ist auch von besonderem Vorteil, wenn die zwischen den Verstärkungsrippen und den Seitenwänden des Grundkörpers verbleibenden Freiräume trapezförmigen Querschnitt aufweisen statt eines spitzen Dreiecksquerschnitt.
  • Dadurch werden zum einen die Kontaktflächen mit dem Grundkörper vergrößert und zum anderen ist der Kraftfluss zwischen den Rippen günstiger. Der Übergang zwischen den einzelnen Flächen der Verstärkungsrippen sollte abgerundet sein, um Kerbwirkungen auszuschließen.
  • Beispielhaft ist ein Hybridbauteil in EP-A 0 370 342 beschrieben. Die 1 zeigt darin ein Hybridbauteil aus tiefgezogenem Stahlblech, welches mit einem Haftvermittler behandelt wurde. In seinem Innenraum sind V-förmige Verstärkungsrippen aus Polyamid-6 mit 30 Gew.-% Glasfasergehalt vorgesehen. Diese Verstärkungsrippen erstrecken sich mit einem Steg über die gesamte Tiefe des Innenraumes und weisen zum Boden des Längsholms hin einen verbreiteten Fuß auf. Die Verstärkungsrippen bilden mit dem Grundkörper trapezartige Freiräume, wobei an den Seitenwänden des Längsholmes, Verbindungsstege aus dem gleichen Kunststoff vorhanden sind, welche parallel zu den Seitenwänden verlaufen und daran fest haften. Sie weisen in etwa die gleiche Stärke auf wie die Verstärkungsrippen. Zwischen den Verstärkungsrippen und dem Längsholm sind gestrichelt dargestellte Verankerungen in Form von Sicken und Durchbrüchen vorgesehen, durch welche der Kunststoff auf die Außenseite hindurchreicht und dort Blöcke bildet. Die Außenseite ist mit einer Überzugsschicht des gleichen Kunststoffes versehen. Zur Demonstration der Anspritztechnik ist der Angusskanal eines nicht dargestellten Formwerkzeuges gestrichelt symbolisiert.
  • In 2 in der EP-A 0 370 342 besteht der Grundkörper aus durch Warmpressen verformtem Kunststoffblech aus Polyamid mit eingelegter Glasfasermatte von einem Flächengewicht von 1950 g/m2 bei 1 mm Blechdicke und 78 Gew.-% Glasanteil. Im Innenraum dieses Grundkörpers sind Verstärkungsrippen aus Polyamid-6,6 mit einem Glasfasergehalt von 35 Gew.-% angeordnet. An den Verbindungsstellen zwischen dem Grundkörper und den Verstärkungsrippen weist der Grundkörper gestrichelt dargestellte Verformungen (Sicken) auf, durch welche der Kunststoff der Verstärkungsrippen hindurchreicht und auf der Außenseite Wülste bildet. Außerdem sind Anschlussflansche und Verstärkungsaugen aus dem gleichen Kunststoff mit angespritzt. Erfindungsgemäß kann das Anspritzen der Wülste oder Pfropfen und deren Umformung auf der gegenüberliegenden Seite der Durchbrüche in verschiedenen Arbeitsschritten erfolgen. Bevorzugt ist der Vorgang durch maximal zwei Arbeitsschritte abgeschlossen.
  • Die in 3 der EP-A 0 370 342 dargestellten verschiedenartigen Verankerungen stellen lediglich eine besonders bevorzugte Auswahl aus einer Vielzahl weiterer Möglichkeiten dar.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Kombination des Hybridbauteils mit wenigstens einer starren Strukturverstärkung (Strukturverstärkungsinsert), mit dem Rahmen oder Außenpaneele von Karosserien verstärkt werden können, ohne ein Verformen oder eine optische Unebenheit in der Außenfläche des Rahmens/Außenpaneels zu verursachen. Karosserien im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Karosserien von 1, 2, 3 oder 4-achsigen Fahrzeugen, bevorzugt von 2-achsigen Kraftfahrzeugen.
  • Die Trends bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugen gehen in Richtung leichterer Fahrzeuge, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Gleichzeitig werden die Sicherheitsstandards und die Sicherheitsvorgaben verschärft, wie an den Bestimmungen der Europäischen Union und den Euro-NCAP-Aufpralltests zu erkennen ist. Der Einsatz leichterer Materialien wie zum Beispiel Aluminium zur Herstellung der Hohlprofilelemente, die als Fahrzeughilfsrahmen verwendet werden, hat zur Notwendigkeit zusätzlicher Verstärkung geführt. Es besteht auch die Notwendigkeit einer Verstärkung hinter Außenpaneelen an verschiedenen Stellen in dem Fahrzeug, wie zum Beispiel in Fenster- und Türumgebungen, insbesondere in Hohlräumen zwischen Fenster- und Türrahmen und Außenpaneelen, wie zum Beispiel bei der Verstärkung von Heckklappen und A-Säulen, wo sie sich mit dem Dach des Fahrzeugs verbinden.
  • Es gibt vier Hauptanwendungsarten, wo eine Strukturverstärkung in Fahrzeugen erforderlich ist: Aufprallschutz, wo es auf das Vermindern einer Verformung der Fahrzeugkarosserie ankommt, um die Insassen zu schützen; Energieabsorption zum Verbessern des Komponentenverhaltens bei einer Verformung; Verringern des Verwindens oder von Karosseriebewegungen in der Fahrzeugstruktur, insbesondere zum Verbessern der Langlebigkeit und zum Verringern von Spannungsrissen; und die Punktmobilitätsprobleme, die eine Verringerung von Resonanzen mittels Versteifungsmaßnahmen erforderlich machen. Die Notwendigkeit einer Verstärkung besteht unabhängig von den Materialien, die zum Herstellen der Fahrzeugstruktur verwendet werden, und die Notwendigkeit verändert sich von einem Material zum anderen entsprechend der Art der hergestellten Verstärkung. Die Verstärkungsteile können auch das Geräusch verringern, das durch die Bewegung eines Fahrzeugs entsteht, indem sie einen Schalldämpfungseffekt bewirken, weil sie Luftwege in Hohlräumen blockieren.
  • Eine mit dem Hybridbauteil verbundene Strukturverstärkung für ein Hohlprofil ist ein starres Verstärkungselement. Dieses hat eine Form, die im Wesentlichen dem zu verstärkenden Querschnitt entspricht. Das erfindungsgemäß aufzubringende ausdehnbare Klebstoffmaterial ist dabei über einen Abschnitt der Oberfläche des starren Verstärkungselements aufgebracht, wobei die Kombi nation aus der Form der starren Strukturverstärkung sowie dem Aufbringungsort, der Größe und der Form des ausdehnbaren Klebstoffmaterials so gewählt ist, dass sich das Material ausdehnt, aber nicht den Teil der Fläche berührt, bei dem es sich um ein Außenpaneel handelt.
  • Auf diese Weise wird ein Verformen des äußeren Karosseriepaneels während des Verschäumens und/oder Abkühlens des verschäumten ausdehnbaren Materials verringert oder verhindert.
  • Die Abmessungen der starren Strukturverstärkung und die Dicke, der Aufbringungsort und die Art des ausdehnbaren Materials sind entscheidend für das Erreichen der gewünschten Karosserieverstärkung und das Vermindern eines Verformens bzw. Auftretens optischer Unebenheiten des äußeren Karosseriepaneels. Die äußere Form der Strukturverstärkung muss im Wesentlichen dem Querschnitt des Profils der Struktur entsprechen, die es verstärken soll, aber es muss so geformt sein, dass der Schaumstoff nicht an der Innenfläche des äußeren Karosseriepaneels in einer solchen Weise anliegt, dass er ein Verformen des Paneels hervorruft. Die Form der Strukturverstärkung kann entlang seiner Länge in dem Maße variieren, wie sich die Abmessungen des Profils der Struktur ändern. Seine Länge wird allerdings zumindest einseitig begrenzt durch das fest mit ihm im gleichen Anspritzvorgang zu verbindende Hybridbauteil. Die Größe des Verstärkungselements einschließlich des ausdehnbaren Klebstoffmaterials muss so gewählt sein, dass ein geringer Freiraum zwischen dem Ende der Strukturverstärkung und den Innenwänden der zu verstärkenden Karosseriestruktur bleibt, damit ein Elektrobeschichtungsfluid dort hindurch passieren kann. Des Weiteren muss das Verstärkungselement so geformt sein, dass der Schaumstoff beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des Sichtsbereichs des Außenpaneels berührt, die einen Teil der Wände der Hohlstruktur bildet. Der Schaumstoff muss jedoch andere Flächen der Hohlstruktur berühren und sich mit ihnen verbinden, so dass die starre Strukturverstärkung aber auch das mit dieser verbundene Hybridbauteil sicher im Fahrzeug Hohlkörper gehalten wird. Auch die Strukturverstärkung kann wie das Hybridbauteil, bevorzugt im Inneren eine Zellen-, eine Waben- oder eine Rippenstruktur aufweisen, um eine Verstärkung entlang mehrerer verschiedener Achsen zu bieten.
  • Eine oder mehrere der Wände des Fahrzeug Hohlprofils, das gemäß der vorliegenden Erfindung verstärkt ist, können vollständig zu dem Außenpaneel gehören. Gleichermaßen kann ein Teil von einer oder mehreren Wänden des Fahrzeug Hohlprofils durch ein inneres Strukturelement gebildet werden, und ein anderer Teil der Wände des Fahrzeug Hohlprofils kann durch ein Außenpaneel gebildet werden. Im Allgemeinen ist nur eine der Wände, die das Fahrzeug Hohlprofil definieren, ein Außenpaneel, und es kann sein, dass nur ein Teil von einer der Wände ein Außenpaneel ist. Dementsprechend kann unter diesen Umständen das einstückige Verstärkungselement gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gebildet werden, dass sich der ausdehnbare Klebeschaumstoff ausdehnt und an dem Teil des Strukturelements haftet, der kein Außenpaneel ist, und nicht den Teil des Elements berührt und nicht an dem Teil des Elements haftet, der das Außenpaneel bildet. In diesem Fall kann das Außenpaneel dank der Nähe des Schaumstoffs und/oder des Kerns der Strukturverstärkung zu dem Außenpaneel verstärkt werden. Dies kann durch die entsprechende Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffmaterials über die Oberfläche des Kerns und das Aufbringen der entsprechenden Menge verschäumbaren Materials erreicht werden. Die optimale Verteilung und Menge an ausdehnbarem Material hängt von der Größe und Form des Hohlprofils sowohl der Strukturverstärkung als auch des mit dieser verbundenen Hybridbauteils ab.
  • Das erfindungsgemäße einstückige Verstärkungselement aus Hybridbauteil und Strukturverstärkung muss bevorzugt in dem zu verstärkenden Hohlprofil in einer Weise angeordnet werden, die ein einwandfreies Ausführen eines Elektrobeschichtungsprozesses, bevorzugt eine kathodische Tauchlackierung (KTL), ohne eine unerwünschte Bewegung der Einheit ermöglicht. Hierfür können bevorzugt verschiedene Befestigungsmittel zum Einsatz kommen. Es können Mittel wie zum Beispiel Halteclips in den Kern hineingeformt werden, die in Löcher in den Wänden des Hohlprofils, die keine Wand oder Wände sind, die das Außenpaneel bilden, eingehängt werden können.
  • Gleichermaßen können Befestigungsmittel wie zum Beispiel Halteclips in den Wänden des Hohlprofils, die nicht zu dem Außenpaneel gehören, ausgebildet werden, die in Löcher im Kern des Verstärkungselements eingesetzt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann das Verstärkungselement aus Hybridbauteil und Strukturverstärkung mit kleinen Nasen versehen werden, die es ihm ermöglichen, zu den Innenwänden der Hohlstruktur einen Abstand zu halten. Auf diese Weise sind keine Befestigungsvorrichtungen erforderlich, und die Kontaktfläche zwischen dem einstückigen Verstärkungselement und den Innenwänden des Fahrzeugrahmens wird minimiert. Die Nasen dürfen jedoch nicht die Wand der Hohlstruktur berühren, welche die Innenfläche des Außenpaneels bildet.
  • Der Freiraum zwischen dem Ende des einstückigen Verstärkungselements und den Innenwänden des Hohlprofils muss bevorzugt breit genug sein, damit die in einem Elektrobeschichtungsbad verwendete Flüssigkeit in ausreichender Menge zwischen dem Verstärkungselement und den Innenwänden der Profile des Fahrzeugs fließen kann, damit eine effektive Korrosionsschutzbeschichtung abgeschieden werden kann. Andererseits darf der Freiraum nicht zu breit sein, weil dadurch die Steifigkeit in der Struktur verloren gehen kann, wenn der ausdehnbare Klebstoff verschäumt wird, um das Verstärkungselement mit den Wänden des Hohlprofils, mit Ausnahme des Außenpaneels, zu verbinden. Bevorzugt wird ein Freiraum von maximal 1 Zentimeter, besonders bevorzugt von 3 bis 10 Millimetern gewählt. Der Freiraum um die gesamte Struktur herum ermöglicht eine gleichmäßigere Schaumstoffstruktur.
  • Wie der Hybridteil kann auch die starre Strukturverstärkung aus jedem geeigneten Material bestehen. Bevorzugt kann es wie der Hybridteil aus Metall oder Kunststoff bestehen. Das Material wird entsprechend dem bevorzugten Herstellungsverfahren gewählt. Dies wiederum wird durch wirtschaftliche Faktoren und die Komplexität des zu verstärkenden Profils bestimmt. Das erfindungsgemäße einstückige Verstärkungselement aus Hybridbauteil mit wenigstens einer Strukturverstärkung kann im Falle einfacher Profile durch Extrusion hergestellt werden, während für komplexere Strukturen Spritzgießen erforderlich sein kann. Metallelemente können durch Stanzen und/oder Formen hergestellt werden. Wo Extrusion zum Einsatz kommt, können die Elemente aus Metall oder Thermoplastmaterial bestehen. Wo Spritzgießen zum Einsatz kommt, sind Thermoplastmaterialien bevorzugt. Polyamide, insbesondere die bereits oben beschriebenen glasgefüllten Polyamide, sind aufgrund ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses geeignete Materialien. Alternativ kann Spritzgießen oder Druckgießen von Metalllegierungen zum Einsatz kommen. Es ist bevorzugt, dass das gesamte einstückige Verstärkungselement mit Mitteln versehen wird, die das Ablaufen von Fluiden ermöglichen. Zum Beispiel können Löcher vorhanden sein, um das Ablaufen von Wasser zu ermöglichen, das sich im Lauf der Zeit durch Kondensation in der Struktur absetzt.
  • Die bevorzugte Form und Struktur des einstückigen Verstärkungselements richtet sich danach, wo es in der Fahrzeugstruktur angeordnet werden soll und welche Funktion es erfüllen soll. Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders zur Verstärkung von Bereichen um den Schweller von Karosserien von Fahrzeugen, so an den Verbindungsstellen von Schweller mit A- und/oder B-Säule oder von A- oder B-Säule mit einem Dachspriegel, wobei der Hybridteil im länglichen Karosserieteil untergebracht wird. Es eignet sich ebenfalls zur Verstärkung von Frontscheibenrahmen, wo sie sich an das Dach des Fahrzeugs anschließen, bei dem es sich um das Außenpaneel handeln kann. Während erfindungsgemäß bevorzugt das Hybridbauteil einseitig fest durch den Herstellprozess mit einer Strukturverstärkung verbunden ist, kann auf der anderen Seite des Hybridbauteils eine weitere Strukturverstärkung lose aufgesteckt werden die erst durch den ausdehnbaren Schaumkleber fest mit dem Hybridbauteil und der Innenseite der zu verstärkenden Karosseriehohlraums verbunden wird. In einzelnen Fällen kann sicherlich aber auch ein Hybridbauteil mit an beiden Seiten im gleichen Herstellprozess angespritzter Strukturverstärkung eingesetzt werden. Dies ist davon abhängig ob Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden müssen. Umgekehrt kann aber auch eine Strukturverstärkung beidseitig oder sogar in weiteren Raumrichtungen mit mehr als einem Hybridteil versehen werden. Entsprechend des Einsatzortes in der zu verstärkenden Karosserie bieten sich die Möglichkeiten der Kombination einer Strukturverstärkung mit zwei, drei oder sogar mit vier Hybridteilen.
  • Das ausdehnbare Klebstoffmaterial erfüllt zwei Hauptfunktionen: Es dehnt sich über den Raum zwischen dem einstückigen Verstärkungselement und dem Inneren des Hohlprofils hinweg aus, ohne die Innenfläche des Außenpaneels zu berühren, und das Material verbindet sich außerdem mit einigen oder allen Innenwänden der Hohlstruktur, die kein Außenpaneel bilden. Dementsprechend bedeutet "ausdehnbares Klebstoffmaterial" erfindungsgemäß, dass das Material aktiviert werden kann, um sich sowohl auszudehnen (in der Regel zu verschäumen) als auch als Klebstoff zu fungieren. Die Aktivierung befähigt darum das ausdehnbare Materia, sich auszudehnen und einen Spalt zwischen dem einstückigen Verstärkungselement und jener Hohlstruktur, die es verstärken soll, auszufüllen und sich mit ausgewählten Innenflächen der Hohlstruktur zu verbinden. Dementsprechend muss sich der ausdehnbare Klebstoff bei der gewünschten Temperatur ausdehnen und muss genügend Klebevermögen aufweisen, um das einstückige Verstärkungselement im Inneren der Fahrzeugstruktur fest zu verbinden. Nach dem Verschäumen muss es genügend fest sein, damit es keine Schwachstellen in den Gesamtverstärkungsprozess eintragt. Die Verteilung des verschäumbaren Materials über dem Verstärkungskern vollzieht sich so, dass es beim und nach dem Verschäumen kein Verformen des Außenpaneels verursacht. Dies wird gemäß dieser Erfindung durch Minimieren der Kontaktfläche zwischen dem Schaumstoff und der Innenfläche des Außenpaneels das den Sichtbereich bildet, erreicht, wobei die Kontaktfläche vorzugsweise null beträgt. Durch sorgfältige Steuerung ist es möglich, ein Außenpaneel zu verstärken, während ein kleiner Spalt zwischen der Innenfläche des Außenpaneels und dem Schaumstoff bleibt. Dies gewährleistet, dass das dünne Blech des Außenpaneels beim Abkühlen und Schrumpfen des Schaumstoffs nicht durch das Zusammenziehen des Schaumstoffs verformt wird.
  • Vor dem Aktivieren ist das ausdehnbare Klebstoffmaterial vorzugsweise trocken und nicht klebrig, weil dies den Versand und den Umgang vereinfacht und ein Verschmutzen verhindert. Zu den Beispielen bevorzugter verschäumbarer Materialien gehören verschäumbare Epoxydharze. Beispiele solcher Materialien sind die Produkte L5206, L5207, L5208 und L5209 der Firma L&L Products aus Romeo, Michigan, USA, oder die Betscore-Produkte 5204, 5206, 5205 und 5208 der Firma L&L Products Europa. Das Produkt ist entsprechend der erforderlichen Ausdehnungsrate und Schaumstoffdichten auszuwählen. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass es sich bei den Temperaturen ausdehnt, die in dem Elektrobeschichtungsbrennofen auftreten, in der Regel 100°C bis 200°C.
  • Das ausdehnbare Klebstoffmaterial wird auf wenigstens einen Abschnitt der Oberfläche des starren Verstärkungselements aus Hybridteil und Strukturverstärkung aufgebracht, die sich neben einer Innenfläche des zu verstärkenden Profils des Fahrzeugrahmens befindet, während die Menge an Schaumstoff neben dem Außenpaneel gesteuert wird. Es ist bevorzugt, dass das verschäumbare Material über wenigstens einen Teil aller Flächen des Verstärkungselements, die sich neben den Wänden des Fahrzeugprofils befinden, aufgebracht wird und dass die Menge und der Auf bringungsort des verschäumbaren Materials, das über die Oberfläche des Verstärkungsmaterials neben der Innenfläche des Außenpaneels aufgebracht wird, so gesteuert wird, dass verhindert wird, dass der Schaumstoff ein Verformen des Außenpaneels verursacht. Die optimale Verteilung hängt von der Form des zu verstärkenden Profils ab, aber der Schaumstoff ist vorzugsweise so angeordnet, dass er zwei nicht-parallele Flächen miteinander verklebt, um eine Festigkeit in wenigstens zwei Dimensionen zu verleihen. Das ausdehnbare Material kann auf das starre Verstärkungselement durch Aufkleben eines Streifens des Materials auf das Element, durch Extrusionsbeschichtung oder durch Spritzgießen aufgebracht werden. Wo das Verstärkungselement durch Spritzgießen hergestellt ist, kann das ausdehnbare Material durch Überformen oder durch Zweistufen-Spritzgießen aufgebracht werden. Das Material muss jedoch unter Bedingungen aufgebracht werden, unter denen sich kein Verschäumen vollzieht.
  • Die Dicke des ausdehnbaren Klebstoffmaterials und der Ausdehnungsgrad müssen so gesteuert werden, dass der Schaumstoff beim Ausdehnen den Raum zwischen dem starren Verstärkungselement und dem Hohlprofile ausfüllt, dass aber der Schaumstoff nicht die Innenfläche des äußeren Karosseriepaneels in einem solchen Maße berührt, dass das Abkühlen des ausgedehnten Schaumstoffs das äußere Karosseriepaneel verformt. Dies kann erreicht werden, indem man kein ausdehnbares Material auf die Oberfläche des einstückigen Verstärkungselements aufbringt, die sich neben der Innenfläche des äußeren Paneels befindet, oder indem man die Menge und Dicke des ausdehnbaren Materials auf der Oberfläche des einstückigen Verstärkungselements neben dem äußeren Paneel so steuert, dass es sich beim Ausdehnen in unmittelbarer Nähe zur Innenfläche des Außenpaneels befindet, aber maximal 50% der Innenfläche des Außenpaneels berührt und vorzugsweise die Innenfläche des Außenpaneels überhaupt nicht berührt.
  • Das Hohlprofil mit dem an seinem Platz befindlichen einstückigen Verstärkungselement kann dann dem Elektrobeschichtungsprozess unterzogen werden, bei dem es durch ein Bad aus Beschichtungsmaterial geleitet wird und eine Korrosionsschutzbeschichtung mittels Elektrolyse auf der Struktur abgeschieden wird. Die Fahrzeugstruktur wird dann in einem Ofen getrocknet, um die Beschichtung zu komplettieren, und der ausdehnbare Klebstoff wird vorzugsweise so gewählt, dass er durch die Trocknungsbedingungen aktiviert wird, die in dem Ofen herrschen, um die mittels des Elektrobeschichtungsprozesses aufgebrachte Beschichtung zu brennen. Auf diese Weise dehnt sich das ausdehnbare Material unter den Trocknungsbedingungen aus, um einen Schaumstoff zu erzeugen, der den Raum zwischen dem Verstärkungselement und den Innenwänden ausfüllt und eine feste Verbindung zwischen dem einstückigen Verstärkungselement und der Innenwand herstellt. In der Regel wird die beschichtete Struktur bei 100–200°C bevorzugt bei 160–190°C, insbesondere bei 165–185°C über einen Zeitraum von bis zu 30 Minuten, bevorzugt 10–25 Minuten getrocknet, und dementsprechend muss sich der Klebstoff unter diesen Bedingungen aus dehnen. Die Industrie ist jedoch bestrebt, niedrigere Trocknungstemperaturen und kürzere Trocknungszeiten zu verwenden, und dies kann die Auswahl der ausdehnbaren Klebstoffmaterialien beeinflussen.
  • Wenn andere Komponenten, zum Beispiel Schrauben, während der anschließenden Montage durch das einstückige Verstärkungselement hindurchgeführt werden sollen, so muss darauf geachtet werden, dass Löcher, die in dem Verstärkungselement für das Hindurchführen der Schrauben ausgebildet sind, nicht durch den Schaumstoff blockiert werden, wenn dieser sich ausdehnt.
  • Die Techniken der vorliegenden Erfindung können für die Verstärkung jeder Konstruktion verwendet werden, die auf einer hohlen Rahmenstruktur basiert, bei der wenigstens ein Teil einer oder mehrerer Wände ein Außenpaneel in Kombination mit einem länglichen Hohlraum ist. Die Techniken können zum Beispiel in der Bauindustrie oder beim Bau von Schiffen, Flugzeugen und Schienenfahrzeugen verwendet werden. Sie eignen sich jedoch besonders zum Verstärken von 1-, 2-, 3- oder 4-achsigen, bevorzugt 2-achsigen Fahrzeugen, bevorzugt Kraftfahrzeugen einschließlich Pkw, Lkw, Wohnwagen und dergleichen. Die Techniken eignen sich besonders für den derzeitigen Trend hin zur Verwendung leichterer und mitunter schwächerer Materialien in der Produktion von Kraftfahrzeughilfsrahmen, wo eine größere Notwendigkeit einer Verstärkung besteht, um die Verringerung der Festigkeit des Basismaterials auszugleichen und dennoch die Sicherheitsvorgaben zu erfüllen. Dies gilt ganz besonders für die Verwendung von Aluminium für den Bau von Automobilen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft aber auch ein Verfahren zum Verstärken eines Hohlelements, umfassend das Bereitstellen eines steifen Verstärkungselements aus Hybridteil und Strukturverstärkung innerhalb des Hohlelements, mit einer zellularen, wabenförmigen oder gerippten Innenstruktur und mit einer Form, die im Wesentlichen konform zu dem Querschnitt des Abschnittes des Hohlelements ist, und mit einem expandierbaren Klebematerial das über zumindest einen Abschnitt der Oberfläche des steifen Verstärkungselements angebracht ist, der ausreichend ist, das Verstärkungselement an zumindest zwei nichtparallelen Innenflächen des Hohlelements anzuhaften, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aktivierung, wobei das expandierbare Klebematerial trocken und bei Berührung klebefrei ist und die Verstärkung von einer Größe ist, dass ein Zwischenraum zwischen der Oberfläche des expandierbaren Klebematerials und den Innenwänden des Hohlelements besteht, das steife Verstärkungselement mit kleinen Distanzstücken auf seiner Außenfläche versehen ist, welche ihm eine Beabstandung zu den Innenwänden des Hohlelements ermöglichen, wobei das Hohlelement, welches das steife Verstärkungselement enthält, dem Elektrobeschichtungs-Antikorrosions-Prozess unterworfen wird, bei dem das expandierbare Klebematerial bei den Temperaturen expandiert, mit denen man den Elektrobeschichtungs-Ausheizofen betreibt.
  • Die Erfindung betrifft aber auch die Verwendung einstückiger Verstärkungselemente aus
    • a) einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit den Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und
    • b) aus einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten, starren Strukturverstärkung, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche des starren Verstärkungselements und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, wobei die Form des starren Verstärkungselements des länglichen Grundkörpers, sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren, im Sichtbereich liegenden Bleches des zu verstärkenden Karosseriehohlraums berührt sondern wenigstens einen Teil der anderen Innenwände des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes berührt und daran haftet zur Verstärkung eines Hohlelements, bevorzugt eines Hohlelements das Teil eines Fahrzeugs ist.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen veranschaulicht, die erfindungsgemäß einstückige Verstärkungselemente aus Hybridbauteil und Strukturverstärkung zum Verstärken von Fahrzeug-Karosserien zeigen.
  • 1 zeigt schematisch einen Seitenwandrahmen eines KFZ mit einem erfindungsgemäßen Verstärkungselement im Schwellerbereich zwischen dem Anschluss zur A-Säule und dem Anschluss zur B-Säule. Das einstückige Verstärkungselement besteht hier aus einem schalenförmigen Grundkörper h und jeweils einer angefügten starren Sturkturverstärkung.
  • 2 Schnitt A-A zeigt die starre Strukturverstärkung d mit Rippen g. Ein innerer Seitenwandrahmen b und ein äußerer Seitenwandrahmen a bilden den zu verstärkenden Hohlkörper. Der innere Seitenwandrahmen ist mit dem Bodenblech c verschweißt oder verklebt f. Ebenso sind der innere und der äußere Seitenwandrahmen miteinander verbunden f. Abschnittweise aufgetragener und expandierter Klebschaumstoff e verbindet die starre Sturkturverstärkung d mit dem Schweller bestehend aus innerem Seitenwandrahmen b und äußerem Seitenwandrahmen a.
  • Schnitt B-B zeigt den länglichen schalenförmigen Grundkörper h mit Verstärkungsrippen i. Der Grundkörper h ist abschnittweise über expandiertem Klebschaumstoff e mit den inneren Seitenwandrahmen und mit dem äußeren Seitenwandrahmen verbunden.
  • 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verstärkungselement bestehend aus einer verrippten starren Strukturverstärkung d und einem verrippten länglichen schalenförmigen Grundkörper h.
  • 4 zeigt schematisch bevorzugte Einsatzorte der erfindungsgemäßen Hohlraumverstärkung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (18)

  1. Einstückiges Verstärkungselement, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus a) einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit den Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und b) aus einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten starren Strukturverstärkung besteht, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche der starren Strukturverstärkung und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, wobei die Form der starren Strukturverstärkung und des länglichen Grundkörpers, sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren, im Sichtbereich liegenden Bleches des zu verstärkenden Karosseriehohlraums berührt sondern wenigstens einen Teil der anderen Innenwände des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes berührt und daran haftet.
  2. Verstärkungselement nach Anspruch 1, wobei die äußere Form der Strukturverstärkung im Wesentlichen dem Querschnitt des Profils der Struktur entspricht, die es verstärken soll.
  3. Verstärkungselement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Größe der Strukturverstärkung und des Hybridteils einschließlich des ausdehnbaren Klebstoffmaterials so gewählt ist, dass ein geringer Freiraum zwischen der äußeren Oberfläche beider Teilstrukturen und den Innenwänden des zu verstärkenden Hohlraums bleibt, damit ein Elektrobeschichtungsfluid dort hindurch passieren kann
  4. Verstärkungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass entweder der Hybridteil oder die Strukturverstärkung oder beide zusammen aus Metall oder Kunststoff hergestellt sind.
  5. Verstärkungselement gemäß Anspruch 3, welches mit Mitteln zum Ermöglichen einer Fluiddrainage versehen ist.
  6. Verstärkungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das expandierbare Klebematerial bei den Temperaturen expandiert, die man im Elektrobeschichtungs-Ausheizofen erfährt.
  7. Verstärkungselement gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das expandierbare Klebematerial bei 100°C bis 200°C expandiert.
  8. Verstärkungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das expandierbare Klebematerial jeweils zumindest auf einem Teil der Oberseite, der Unterseite und den Seiten des Verstärkungselements angebracht ist.
  9. Verstärkungselement gemäß der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Einsatzes von Kunststoff dieses durch Spritzgießen hergestellt ist.
  10. Verstärkungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zweischalig aufgebaut ist.
  11. Verstärkungselement gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Schalen eine Weichkomponente eingefügt ist.
  12. Hohlelement, welches durch ein Verstärkungselement gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche verstärkt ist, wobei das expandierbare Klebematerial expandiert wurde, um das Verstärkungselement an die Innenfläche des Hohlelements zu haften.
  13. Hohlelement gemäß Anspruch 12, welches ein Teil des 1-, 2-, 3- oder 4-achsigen Fahrzeugrahmens oder Fahrzeugaußenpaneels ist.
  14. Hohlelement gemäß Anspruch 13, umfassend die A-Säule oder B-Säule oder C-Säule eines Fahrzeuges.
  15. Hohlelement gemäß der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein 2-achsiges Fahrzeug handelt.
  16. Verfahren zum Verstärken eines Hohlelements, umfassend das Bereitstellen eines steifen Verstärkungselements aus Hybridteil und Strukturverstärkung innerhalb des Hohlelements, mit einer zellularen, wabenförmigen oder gerippten Innenstruktur und mit einer Form, die im Wesentlichen konform zu dem Querschnitt des Abschnittes des Hohlelements ist, und mit einem expandierbaren Klebematerial über zumindest einen Ab schnitt der Oberfläche des steifen Verstärkungselements angebracht ist, der ausreichend ist, das Verstärkungselement an zumindest zwei nichtparallele Innenflächen des Hohlelements anzuhaften, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aktivierung, wobei das expandierbare Klebematerial trocken und bei Berührung klebefrei ist und die Verstärkung von einer Größe ist, dass ein Zwischenraum zwischen der Oberfläche des expandierbaren Klebematerials und den Innenwänden des Hohlelements besteht, das steife Verstärkungselement mit kleinen Distanzstücken auf seiner Außenfläche versehen ist, welche ihm eine Beabstandung zu den Innenwänden des Hohlelements ermöglichen, wobei das Hohlelement, welches das steife Verstärkungselement enthält, dem Elektrobeschichtungs-Antikorrosions-Prozess unterworfen wird, bei dem das expandierbare Klebematerial bei den Temperaturen expandiert, mit denen man den Elektrobeschichtungs-Ausheizofen betreibt.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet dass das expandierbare Material bei 100°C bis 200°C expandiert.
  18. Verwendung einstückiger Verstärkungselemente aus a) einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit den Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und b) aus einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten, starren Strukturverstärkung, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche des starren Verstärkungselements und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, wobei die Form des starren Verstärkungselements des länglichen Grundkörpers, sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren, im Sichtbereich liegenden Bleches des zu verstärkenden Karosseriehohlraums berührt sondern wenigstens einen Teil der anderen Innenwände des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes berührt und daran haftet zur Verstärkung eines Hohlelements, bevorzugt eines Hohlelements das Teil eines Fahrzeugs ist.
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