DE102009002777B4 - Versteifungsstrebe - Google Patents
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Abstract
Versteifungsstrebe (100) für ein Kraftfahrzeug mit einem sich in Längsrichtung der Strebe erstreckenden Metalldrahtgewebe (104), wobei das Metalldrahtgewebe (104) von einem Kunststoff (102) umgossen ist, wobei die Versteifungsstrebe (100) starr ist, wobei die Versteifungsstrebe (100) zumindest ein Sensormittel aufweist, wobei das Sensormittel von dem Kunststoff (102) der Versteifungsstrebe (100) umgossen ist.Stiffening strut (100) for a motor vehicle with a metal wire mesh (104) extending in the longitudinal direction of the strut, the metal wire mesh (104) being encapsulated by a plastic (102), the stiffening strut (100) being rigid, the stiffening strut (100) has at least one sensor means, the sensor means being encapsulated by the plastic (102) of the stiffening strut (100).
Description
Die Erfindung betrifft eine Versteifungsstrebe für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeugverkleidungsteil und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a stiffening strut for a motor vehicle, a motor vehicle trim part and a motor vehicle.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene strukturelle Verstärkungen für Fahrzeugkarosserien bekannt. Beispielsweise ist aus der
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Versteifungsstrebe für ein Kraftfahrzeug, ein verbessertes Kraftfahrzeugverkleidungsteil und ein verbessertes Kraftfahrzeug zu schaffen.In contrast, the present invention seeks to provide a stiffening strut for a motor vehicle, an improved motor vehicle trim part and an improved motor vehicle.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The objects underlying the invention are each achieved with the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird eine Versteifungsstrebe für ein Kraftfahrzeug mit einem sich in Längsrichtung der Strebe erstreckenden Metalldrahtgewebe geschaffen, wobei das Metalldrahtgewebe von einem Kunststoff umgossen ist, wobei die Versteifungsstrebe starr ist. Die Eigenschaften der Versteifungsstrebe können durch eine nahezu beliebige Variation des Metalldrahtgewebes hinsichtlich Durchmesser, Gewebeaufbau und Metallwahl sowohl für Kette und Schuss, Art des Gewebegeflechts und Maschendichte beeinflusst werden. Eine weitere Anpassung der Eigenschaften liegt in der geeigneten Auswahl eines Kunststoffs, von welchem das Metalldrahtgewebe umgossen ist.According to the invention, a stiffening strut for a motor vehicle is provided with a metal wire fabric extending in the longitudinal direction of the strut, wherein the metal wire fabric is encapsulated by a plastic, wherein the stiffening strut is rigid. The properties of the stiffening strut can be influenced by almost any variation of the metal wire mesh in terms of diameter, weave construction and metal choice for both warp and weft, type of mesh and mesh density. A further adaptation of the properties lies in the suitable selection of a plastic, from which the metal wire mesh is encapsulated.
Unter einer Versteifungsstrebe wird im Folgenden eine Strebe verstanden, welche räumlich getrennt von dem zu versteifenden Bauelement bereit gestellt wird und an diesem Bauelement durch Befestigungsmittel zur Versteifung des Bauelements fixiert werden kann. Die Fixierung kann dabei durch eine form-, kraft- oder stoffschlüssige Verbindung erzielt werden, wobei in allen Fällen lediglich die Versteifung an dem Bauelement punktuell fixiert ist, d. h. an vereinzelten Punkten zwischen Versteifung und Bauelement die form-, kraft- oder stoffschlüssige Verbindung erzielt wird. Somit wird unter einer Versteifungsstrebe insbesondere keine rippenförmige Versteifung eines Bauteils verstanden, wobei die Rippen durchgängig einstückig mit dem Bauteil verbunden sind.A stiffening strut is understood in the following to mean a strut which is provided spatially separated from the component to be stiffened and can be fixed to this component by fastening means for stiffening the component. The fixation can be achieved by a positive, non-positive or cohesive connection, in all cases, only the stiffening is fixed to the device selectively, d. H. at isolated points between the stiffener and component the positive, cohesive or material connection is achieved. Thus, a stiffening strut is understood, in particular, to mean no rib-shaped stiffening of a component, the ribs being connected in one piece with the component throughout.
Ausführungsformen der Erfindung haben den Vorteil, dass ein hochstabiles Versteifungsmaterial bereitgestellt werden kann, welches trotz seiner hohen Stabilität aufgrund der Verwendung eines Metalldrahtgeflechts und der Verwendung von Kunststoff ein geringes Eigengewicht hat. Im Vergleich zu gängigen Stahlverstrebungen können bei nahezu gleichen mechanischen Eigenschaften Gewichtsersparnisse bis zu 85% erzielt werden. Dies ist insbesondere im Fahrzeugbereich deshalb relevant, da jede Gewichtseinsparung einen Minderverbrauch an Antriebsenergie der Kraftfahrzeuge gewährleistet.Embodiments of the invention have the advantage that a highly stable stiffening material can be provided, which, despite its high stability due to the use of a metal wire mesh and the use of plastic has a low weight. Compared to common steel struts, weight savings of up to 85% can be achieved with almost the same mechanical properties. This is particularly relevant in the vehicle sector, since each weight saving ensures a reduced consumption of drive energy of motor vehicles.
Eine hohe mechanische Stabilität rührt zum einen daher, dass aufgrund der Verwendung des Metalldrahtgeflechts eine extrem hohe Zugfestigkeit gegeben ist. Durch den Zusatz des Kunststoffs wird andererseits die Druckfestigkeit gewährleistet, womit insgesamt ein Verbundwerkstoff entsteht, für welchen die mechanischen Eigenschaften nahezu beliebig durch entsprechende Materialwahl wie oben erwähnt variierbar ist und welcher in optimaler Weise die Eigenschaften von Kunststoff und Metall vereinigt.On the one hand, high mechanical stability results from the fact that, due to the use of the metal wire mesh, an extremely high tensile strength is given. By the addition of the plastic is on the other hand ensures the compressive strength, which in total a composite material, for which the mechanical properties can be varied almost arbitrarily by appropriate choice of materials as mentioned above and which optimally combines the properties of plastic and metal.
Des Werteren sind keine Rostschutzmaßnahmen hinsichtlich des Metalldrahtgeflechts notwendig, da das Metalldrahtgeflecht bzw. Metalldrahtgewebe von dem Kunststoff umgossen ist. Während im Stand der Technik vielerorts Versteifungen in Kraftfahrzeugen durch Stahlträger bewirkt werden, welche in entsprechender Weise vor Korrosion geschützt werden mussten, erübrigt sich somit ein solcher Korrosionsschutz durch die Verwendung der Versteifungsstrebe.The value is no anti-rust measures with respect to the metal wire mesh necessary because the metal wire mesh or metal wire mesh is encased in the plastic. While stiffening in motor vehicles by steel girders has been caused in many places in the state of the art, which in a corresponding manner had to be protected against corrosion, such corrosion protection is unnecessary by the use of the stiffening strut.
Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist, dass die Versteifungsstreben unabhängig von anderen Fahrzeugkomponenten hergestellt werden können. In lediglich einem einzigen kostengünstigen, schnellen und einfachen Arbeitsschritt müssen somit lediglich die Versteifungsstrebe und das zu versteifende Teil zusammengefügt werden, womit der aus dem Stand der Technik bekannte aufwändige Schritt des Angießens von Kunststoff an Karosserie und Metallfasermaterial zum Erhalt eines Gesamtverbunds entfällt.Another advantage over the prior art is that the stiffening struts can be made independently of other vehicle components. In only a single cost-effective, quick and simple operation thus only the stiffening strut and the part to be stiffened must be assembled, which eliminates the known from the prior art complex step of casting plastic on body and metal fiber material to obtain an overall composite.
Weiter weist die erfindungsgemäße Versteifungsstrebe zumindest ein Sensormittel auf, wobei das Sensormittel von dem Kunststoff der Versteifungsstrebe umgossen ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sensormittel um einen Drucksensor und/oder einen Zugsensor und/oder einen Crashsensor und/oder einen Sensor zur Messung physikalischer Umgebungsbedingungen wie Temperatur oder Umgebungshelligkeit.Next, the stiffening strut according to the invention has at least one sensor means, wherein the sensor means is encapsulated by the plastic of the stiffening strut. By way of example, the sensor means are a pressure sensor and / or a pull sensor and / or a crash sensor and / or a sensor for measuring physical environmental conditions such as temperature or ambient brightness.
Die Implementierung entsprechender Sensormittel in die Versteifungsstrebe selbst hat den Vorteil, dass in optimaler Weise an kritischen Stellen des Kraftfahrzeugs entsprechende Sensorinformationen erfasst werden können. Handelt es sich beispielsweise bei dem Sensormittel um einen Drucksensor, so kann in einfacher Weise lokal das Auftreten von Spannungsspitzen in der Versteifungsstrebe detektiert werden, um somit in Zusammenwirkung mit anderen Sensoren des Kraftfahrzeugs festzustellen, ob hier lediglich eine für Fahrzeuginsassen unwesentliche äußere Krafteinwirkung auf die Versteifungsstrebe vorliegt, oder ob gar insgesamt Anzeichen für einen aktuell stattfindenden Fahrzeugcrash vorliegen, um aufgrund dessen beispielsweise verschiedene Sicherheitssysteme des Kraftfahrzeugs zu aktivieren, z. B. Airbags auszulösen oder Gurte zu straffen.The implementation of corresponding sensor means in the stiffening strut itself has the advantage that corresponding sensor information can be detected in an optimal manner at critical points of the motor vehicle. If, for example, the sensor means are a pressure sensor, the occurrence of voltage peaks in the stiffening strut can be detected locally in a simple manner, in order to determine, in cooperation with other sensors of the motor vehicle, whether only an external force effect on the stiffening strut which is insignificant for vehicle occupants is present, or if there are overall signs of a current vehicle crash, in order to activate, for example, different safety systems of the motor vehicle, for. B. trigger airbags or tighten straps.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die Versteifungsstrebe zumindest eine Sicke auf, wobei die Sicke zu Erhöhung der Biegesteifigkeit der Versteifungsstrebe ausgebildet ist. Durch die Verwendung von Sicken in der Versteifungsstrebe wird die Biegesteifigkeit der Versteifungsstrebe in einfacher Weise weiter erhöht, womit die mechanische Stabilität der Versteifungsstrebe weiter optimiert wird. Hierbei handelt es sich um eine technisch sehr einfach umsetzbare Lösung: Wird beispielsweise eine Form zur Herstellung der Versteifungsstrebe verwendet, in welche der Kunststoff eingegossen wird, so genügt es bei entsprechender Metalldrahtgewebewahl, im Werkzeug die entsprechende Sickenform abzubilden. Je nach Flexibilität des Drahtgeflechts nimmt dieses nämlich bereits beim Einlegen in das Werkzeug die beabsichtigte Form durch ihr Eigengewicht ein. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Drahtgeflecht durch das Einbringen des Kunststoffs in die Form gepresst wird. Damit ist vorzugsweise ein vorheriges Formen der Sicken nicht erforderlich.According to one embodiment of the invention, the stiffening strut has at least one bead, wherein the bead is formed to increase the bending stiffness of the stiffening strut. Through the use of beads in the stiffening strut, the flexural rigidity of the stiffening strut is further increased in a simple manner, whereby the mechanical stability of the stiffening strut is further optimized. This is a solution which is technically very simple to implement: If, for example, a mold is used to produce the stiffening strut into which the plastic is poured, then it suffices, with the appropriate amount of metal wire fabric, to depict the corresponding bead shape in the tool. Depending on the flexibility of the wire mesh, this assumes the intended shape by its own weight already when inserting into the tool. Alternatively or additionally, it is also possible that the wire mesh is pressed by the introduction of the plastic into the mold. Thus preferably a previous molding of the beads is not required.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Versteifungsstrebe zumindest eine Verstärkungsrippe auf, wobei die Verstärkungsrippe an einem Radius der Versteifungsstrebe angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Verstärkungsrippe an einem durch die Sicke gebildeten Radius der Versteifungsstrebe angeordnet. Durch die zusätzliche Ausbildung von Verstärkungsrippen wird weiter die Stabilität der Versteifungsstrebe bei gegebenen „Knickpunkten”, das heißt Stellen an welchen die Versteifungsstrebe einen gewissen Radius hat, erhöht. Vorzugsweise weist dabei die Verstärkungsrippe selbst nur den Kunststoff auf, mit welchem das Metalldrahtgewebe umgossen ist. Damit ergibt sich aufgrund der Einstückigkeit von Versteifungsstrebe und Kunststoffverstärkungsrippe ein hochstabiler Gesamtverbund, wobei die Gewichtszunahme der Versteifungsstrebe durch das Einbringen der Verstärkungsrippen nahezu nicht verändert wird, da diese aus reinem Kunststoffmaterial bestehen.According to a further embodiment of the invention, the stiffening strut has at least one reinforcing rib, wherein the reinforcing rib is arranged at a radius of the stiffening strut. Preferably, the reinforcing rib is arranged on a radius formed by the bead of the reinforcing strut. Due to the additional formation of reinforcing ribs, the stability of the stiffening strut is further increased given "break points", ie points at which the stiffening strut has a certain radius. Preferably, the reinforcing rib itself only has the plastic with which the metal wire mesh is cast. This results due to the one-piece stiffening strut and plastic reinforcing rib a highly stable overall composite, the weight increase of the stiffening strut is almost not changed by the introduction of the reinforcing ribs, since they consist of pure plastic material.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Versteifungsstrebe an zumindest einem Ende ein Endstück auf, wobei das Endstück und die Versteifungsstrebe einstückig sind, wobei das Endstück zur Befestigung der Versteifungsstrebe an einem Kraftfahrzeugverkleidungsteil und/oder einem Kraftfahrzeugkarosserieteil ausgebildet ist.According to a further embodiment of the invention, the stiffening strut has an end piece on at least one end, wherein the end piece and the stiffening strut are integral, wherein the end piece is designed for fastening the stiffening strut to a motor vehicle trim part and / or a motor vehicle body part.
Damit ist es in einfacher und rascher Weise möglich, die vorzugsweise separat von dem Fahrzeugverkleidungsteil und/oder dem Fahrzeugkarosserieteil hergestellte Versteifungsstrebe an dem Kraftfahrzeugverkleidungsteil und/oder Kraftfahrzeugkarosserieteil anzubringen. Bei dem Endstück kann es sich beispielsweise um einen Endnippel handeln, welcher in eine entsprechende gegenstückige Aufnahme eingesetzt wird. Es kann sich auch um eine Öse und/oder ein Rastmittel und/oder einen Schweißdom handeln, mit welchem die Verbindung zwischen der Versteifungsstrebe und dem Kraftfahrzeugverkleidungsteil und/oder dem Kraftfahrzeugkarosserieteil hergestellt wird. Möglich sind auch die Verwendung von speziellen Klebeverbindungen und die Verwendung eines anderen Kunststoffs als Endstück, wobei im letzteren Fall vorzugsweise dieser andere Kunststoff dahingehend optimiert ist, um in möglichst einfacher, rascher und sicherer Weise die Verbindung mit dem Kraftfahrzeugverkleidungsteil und/oder dem Kraftfahrzeugkarosserieteil herzustellen. Allgemein dient das Endstück zur Herstellung einer form-, stoff- oder kraftschlüssigen Verbindung mit dem Kraftfahrzeugverkleidungsteil und/oder dem Kraftfahrzeugkarosserieteil.Thus, it is possible in a simple and rapid manner to attach the stiffening strut preferably made separately from the vehicle trim part and / or the vehicle body part to the motor vehicle trim part and / or motor vehicle body part. The end piece may be, for example, an end nipple, which in a corresponding counterpart recording is used. It can also be an eyelet and / or a latching means and / or a welding dome, with which the connection between the stiffening strut and the motor vehicle trim part and / or the motor vehicle body part is produced. Also possible are the use of special adhesive bonds and the use of a plastic other than an end piece, wherein in the latter case, preferably this other plastic is optimized in order to produce the connection with the motor vehicle trim part and / or the motor vehicle body part in the simplest possible, faster and safer way. In general, the end piece is used to produce a positive, material or non-positive connection with the motor vehicle trim part and / or the motor vehicle body part.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die Versteifungsstrebe ferner zumindest ein erstes Kunststoffformteil auf, wobei das erste Kunststoffformteil zur Halterung von Fahrzeugkomponenten ausgebildet ist. Dieses erste Kunststoffformteil ist dabei wiederum vorzugsweise einstückig mit der Versteifungsstrebe selbst ausgebildet und besteht außerdem vorzugsweise ausschließlich aus dem Kunststoff der Versteifungsstrebe. Das Gesamtgewicht der Versteifungsstrebe wird durch das erste Kunststoffformteil nicht wesentlich verändert.According to one embodiment of the invention, the stiffening strut further comprises at least a first plastic molded part, wherein the first plastic molded part is designed for mounting vehicle components. This first plastic molded part is in turn preferably formed integrally with the stiffening strut itself and also preferably consists exclusively of the plastic of the stiffening strut. The total weight of the stiffening strut is not significantly changed by the first plastic molding.
Unter „Fahrzeugkomponente” wird im vorliegenden Fall jegliche Komponente eines Kraftfahrzeugs verstanden, welche lose im Kraftfahrzeug angeordnet ist und welche einer Befestigung an einer starren Kraftfahrzeugkomponente bedarf, um somit bei Bewegung des Kraftfahrzeugs auftretende Schlaggeräusche oder Klappergeräusche zu unterbinden, welche daher rühren, dass die lose Fahrzeugkomponente aufgrund der Bewegung des Kraftfahrzeugs und daher resultierender Rüttelbewegungen gegen andere Fahrzeugkomponenten geschleudert wird. Durch die Halterung der Fahrzeugkomponente durch das erste Kunststoffteil wird eine entsprechende Bewegung der Fahrzeugkomponente erheblich eingeschränkt oder verhindert. Damit wird die Notwendigkeit einer separaten aufwändigen Anbringung von Halterungen an Kraftfahrzeugverkleidungsteilen und/oder Kraftfahrzeugkarosserieteilen erheblich verringert bzw. vermieden. Anstatt also zusätzliche Kunststoffhalterungen an Kraftfahrzeugverkleidungsteilen und/oder Kraftfahrzeugkarosserieteilen anzuordnen, genügt es hier, diese Halterungen in Form der ersten Kunststoffformteile zusammen mit der Versteifungsstrebe bereitzustellen.Under "vehicle component" is understood in the present case, any component of a motor vehicle, which is arranged loosely in the motor vehicle and which requires attachment to a rigid motor vehicle component to prevent thus occurring during movement of the motor vehicle whirling sounds or rattling noises, which are due to the loose Vehicle component is thrown against other vehicle components due to the movement of the motor vehicle and therefore resulting shaking movements. By holding the vehicle component by the first plastic part, a corresponding movement of the vehicle component is significantly restricted or prevented. This considerably reduces or avoids the need for a separate, expensive attachment of brackets to motor vehicle trim parts and / or motor vehicle body parts. So instead of arranging additional plastic brackets to automotive trim parts and / or motor vehicle body parts, it is sufficient here to provide these brackets in the form of the first plastic moldings together with the stiffening strut.
Entsprechende erste Kunststoffformteile können beispielsweise Anschraubdome, Clipse, oder Bügel bzw. jede beliebige Art von Haltemitteln für Fahrzeugkomponenten umfassen. Fahrzeugkomponenten umfassen beispielsweise elektrische Verbindungskabel, Kabel für Antennen des Schließsystems (keyless entry) oder Schlauchleitungen, welche insbesondere bei der Verwendung der Versteifungsstrebe in einer Kraftfahrzeugtür damit in einfacher Weise aus dem Scheibenlauf herausgehalten werden können. Das erste Kunststoffformteil kann jedoch auch beispielsweise Halteclipse oder Rasthakenelemente zum Einhängen von Schalldämmmatten, Aufnahmen zum Einrasten von Scheibenwaschdüsen, Aufnahmen von Scharnieren und Aufstellstangen und deren Ruhelagenclipse umfassen.Corresponding first plastic molded parts can comprise, for example, screw-on domes, clips, or brackets or any type of retaining means for vehicle components. Vehicle components include, for example, electrical connection cables, cables for keyless entry antennas or hose lines, which can thus be kept out of the disk drive in a simple manner, particularly when using the reinforcing brace in a motor vehicle door. However, the first plastic molded part may also comprise, for example, retaining clips or latching hook elements for suspending sound insulation mats, recordings for latching windshield washing nozzles, recordings of hinges and erecting rods and their rest position clips.
Nach einer werteren Ausführungsform der Erfindung weist die Versteifungsstrebe zumindest ein zweites Kunststoffformteil auf, wobei das zweite Kunststoffformteil zur Halterung der Versteifungsstrebe selbst an einem Kraftfahrzeugverkleidungsteil und/oder einem Fahrzeugkarosserieteil ausgebildet ist. In diesem Fall kommt dem zweiten Kunststoffformteil im Gegensatz zum ersten Kunststoffformteil nicht die Funktion der Halterung einer Fahrzeugkomponente zu, sondern das zweite Kunststoffformteil dient zur Halterung der Versteifungsstrebe an entsprechenden Kraftfahrzeugverkleidungsteilen und/oder Fahrzeugkarosserieteilen selbst. Auch hier können beispielsweise beliebige Arten von Befestigungsmitteln zur Halterung der Versteifungsstrebe Einsatz finden, wie beispielsweise Rastmittel, oder auch Ösen zur Herstellung entsprechender Schraub- oder Nietverbindungen.According to a werteren embodiment of the invention, the stiffening strut on at least a second plastic molded part, wherein the second plastic molded part is designed to hold the stiffening strut itself to a motor vehicle trim part and / or a vehicle body part. In this case, the second plastic molded part in contrast to the first plastic molded part does not have the function of holding a vehicle component, but the second plastic molded part serves to hold the stiffening strut to corresponding motor vehicle trim parts and / or vehicle body parts themselves. Here, for example, any types of fastening means for holding the Reinforcement strut find use, such as locking means, or loops for the preparation of appropriate screw or rivet connections.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bilden das Metalldrahtgewebe und der Kunststoff einen Durchdringungsverbundwerkstoff. In anderen Worten liegt hier nicht lediglich zum Beispiel ein massives Stahlseil vor, welches lediglich an der Seiloberfläche von Kunststoff umgossen ist, sondern es liegt ein Netzwerk von Metalldrähten vor, wobei dieses Netzwerk von dem Kunststoff durchsetzt ist. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Metalldrähte selbst aus weiteren dünnen Drahtfilamenten bestehen, welche ihrerseits jedoch nicht vom Kunststoff selbst durchsetzt sind.According to another embodiment of the invention, the metal wire mesh and the plastic form a penetration composite. In other words, here is not only a solid steel cable, for example, which is encapsulated only on the rope surface of plastic, but there is a network of metal wires, this network is interspersed by the plastic. However, this does not exclude that the metal wires themselves consist of other thin wire filaments, which in turn are not interspersed by the plastic itself.
Durch die Bildung eines Durchdringungsverbundwerkstoffs wird die Gesamtstabilität der Versteifungsstrebe werter erhöht.The formation of a penetration composite material increases the overall stability of the stiffening strut.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Versteifungsstrebe eine Vorschwächungsstelle auf, wobei die Vorschwächungsstelle für eine Deformation der Versteifungsstrebe in eine vorgegebene Richtung ab einer vorgegebenen Krafteinwirkung auf die Versteifungsstrebe ausgebildet ist. Dies ist beispielsweise dann von relevanter Bedeutung, wenn eine solche Versteifungsstrebe als Kraftfahrzeugquerversteifungselement im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Im Falle eines Seitenaufpralls kann durch die kontrollierte Deformation der Versteifungsstrebe aufgrund der Vorschwächungsstelle Seitenaufprallenergie abgebaut werden, wobei jedoch gleichzeitig gewährleistet werden kann, dass die Deformation der Versteifungsstrebe in eine Richtung weg vom Kraftfahrzeuginnenraum stattfindet. Dieses Grundprinzip kann auf verschiedenste Anordnungen von Versteifungsstreben in einem Kraftfahrzeug ausgedehnt werden. Beispielsweise ist es auch denkbar, dass eine Versteifungsstrebe, welche in einer Frontaube eines Kraftfahrzeugs untergebracht ist, eine entsprechende Vorschwächungsstelle aufweist, welche bei einem Frontcrash des Kraftfahrzeugs gewährleistet, dass eine knickförmige Zusammenfaltung der Motorhaube in kontrollierter Weise zum Energieabbau stattfindet Nach einer werteren Ausführungsform der Erfindung ist die Versteifungsstrebe als elektrischer Leiter ausgebildet. In anderen Worten dient die Versteifungsstrebe zur Leitung des elektrischen Stroms im Kraftfahrzeug. Beispielsweise könnte eine Versteifungsstrebe, welche am Kardantunnel des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dazu verwendet werden, um eine Stromführung von elektrischen Komponenten im Heck zu elektrischen Komponenten im Frontbereich des Fahrzeugs zu realisieren. Eine Batterie des Kraftfahrzeugs könnte zu diesem Zweck im Heck-Kofferraum untergebracht sein, wohingegen der Fahrzeugmotor im Frontbereich untergebracht ist, wobei durch die Versteifungsstrebe zumindest teilweise die Stromführung von der Batterie zum Motor realisiert wird.According to a further embodiment of the invention, the stiffening strut has a Vorschwächungsstelle, wherein the Vorschwachtungsstelle is designed for a deformation of the stiffening strut in a predetermined direction from a predetermined force on the stiffening strut. This is of relevance, for example, if such a stiffening strut is arranged as a vehicle transverse stiffening element in the motor vehicle. In the event of a side impact, controlled stiffening of the stiffening strut may occur due to the Vorschwachtungsstelle be reduced side impact energy, but at the same time it can be ensured that the deformation of the stiffening strut takes place in a direction away from the motor vehicle interior. This basic principle can be extended to various arrangements of stiffening struts in a motor vehicle. For example, it is also conceivable that a stiffening strut, which is accommodated in a front hood of a motor vehicle, has a corresponding Vorschwachtungsstelle which ensures in a frontal crash of the motor vehicle that a kink-shaped folding of the hood takes place in a controlled manner for energy reduction According to a werteren embodiment of the invention the stiffening strut is designed as an electrical conductor. In other words, the stiffening strut serves to conduct the electrical current in the motor vehicle. For example, a stiffening strut, which is arranged on the transmission tunnel of the motor vehicle, could be used to realize a current routing of electrical components in the rear to electrical components in the front region of the vehicle. A battery of the motor vehicle could be accommodated for this purpose in the rear trunk, whereas the vehicle engine is housed in the front area, wherein at least partially the power supply from the battery to the engine is realized by the stiffening strut.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeugverkleidungsteil mit zumindest einer Versteifungsstrebe, wobei die Versteifungsstrebe parallel zu der durch das Kraftfahrzeugverkleidungsteil gebildeten Erstreckungsebene am Kraftfahrzeugverkleidungsteil angeordnet ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kraftfahrzeugverkleidungsteil um eine Fronthaube oder um eine Heckhaube oder eine Fahrzeugtüre oder eine Dachkomponente eines Kraftfahrzeugs.In a further aspect, the invention relates to a motor vehicle trim part with at least one stiffening strut, wherein the stiffening strut is arranged parallel to the plane of extent formed by the motor vehicle trim part on the motor vehicle trim part. By way of example, the motor vehicle trim part is a front hood or a rear hood or a vehicle door or a roof component of a motor vehicle.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Versteifungsstrebe, wobei die Versteifungsstrebe vorzugsweise als Fahrzeugquerversteifungselement im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Im Stand der Technik sind entsprechende Kraftfahrzeugquerversteifungen meist Stahlrohre mit angeschweißten weiteren Funktionselementen. Solche Funktionselemente sind Abschlussbleche mit Löchern und Abkantungen, Stahlstreben, auch mit Abkantungen und Durchbrüchen zum Anschluss an Mittelkonsolen, Pedalblöcken, Lenkradhalter und Handschuhfächern und kleineren Elementen wie Schweißmuttern. Indem nun stattdessen eine Versteifungsstrebe zum Einsatz kommt, welche ein Metalldrahtgewebe hat, welches mit einem Kunststoff umgossen ist, kann nun bei gleichbleibender Stabilität eine erhebliche Gewichtseinsparung des Kraftfahrzeugquerversteifungselementes gewährleistet werden. Außerdem kann, wie bereits obig beschrieben, durch die Verwendung von ersten Kunststoffformteilen, welche einstückig mit der Versteifungsstrebe ausgebildet sind, ein Ersatz für die obig genannten Funktionselementen bereitgestellt werden.In another aspect, the invention relates to a motor vehicle with a stiffening strut, wherein the stiffening strut is preferably arranged as a vehicle transverse stiffening element in the motor vehicle. In the prior art, corresponding motor vehicle transverse stiffeners are usually steel tubes with welded-on further functional elements. Such functional elements are end plates with holes and bends, steel struts, also with bends and openings for connection to center consoles, pedal blocks, steering wheel holders and glove compartments and smaller elements such as weld nuts. By now instead a stiffening strut is used, which has a metal wire mesh, which is encapsulated with a plastic, a significant weight saving of the vehicle transverse reinforcement element can now be ensured with constant stability. In addition, as already described above, by the use of first plastic moldings, which are integrally formed with the stiffening strut, a replacement for the above-mentioned functional elements can be provided.
Als weiteren Einsatzort einer Querversteifungsstrebe ist beispielsweise die Heckklappe des Kraftfahrzeugs denkbar. Insbesondere hier bietet es sich wieder an, entsprechende Funktionselemente an der Versteifungsstrebe mit anzuordnen, wie z. B. Befestigungspunkte für Heckscheibenwischer oder Scheibenwaschdüsen selbst.As a further site of a transverse reinforcement strut, for example, the tailgate of the motor vehicle is conceivable. In particular, it is advisable again to arrange appropriate functional elements on the stiffening strut with, such. B. attachment points for rear wiper or windscreen washer nozzles themselves.
Es sei angemerkt, dass die Versteifungsstreben eine nahezu beliebige geometrische Form einnehmen können, welche geeignet ist, um entsprechenden mechanischen Anforderungen gerecht zu werden. Möglich ist zum Beispiel die Ausbildung von H-förmigen Profilen, T förmigen Profilen, allgemeinen Mehrkantenprofilen, beispielsweise in Form einer Dreieck- oder Viereckform, Rundprofilformen, wobei insbesondere für alle Hohlprofile im Rahmen einer Gewichtseinsparung vorzugsweise lediglich der Profilmantel ein entsprechendes Metallgewebe aufweisen kann und ansonsten der vom Mantel umgegebene Hohlraum mit Kunststoff gefüllt ist.It should be noted that the stiffening struts can assume an almost arbitrary geometric shape, which is suitable to meet corresponding mechanical requirements. It is possible, for example, the formation of H-shaped profiles, T-shaped profiles, general polygonal profiles, for example in the form of a triangular or quadrangular shape, round profile shapes, in particular for all hollow sections within a weight saving preferably only the profile coat can have a corresponding metal mesh and otherwise the cavity surrounded by the jacket is filled with plastic.
So ist es zum Beispiel möglich, durch spiralförmiges Aufwickeln eines Stahlseilgewebebandes auf ein extrudiertes Kunststoffrohr und anschließendes Umspritzen mit Kunststoff ein sehr stabiles Rohr in Durchdringungsverbundbauweise herzustellen, dessen Gesamtgewicht erheblich unter dem eines entsprechenden Stahlrohres mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften liegt. Während des Umspritzungsvorganges können, wie beim Metalldruckguss, die bei der Stahltechnik angeschweißten Funktionselemente, wie bereits obig erwähnt, direkt mit angespitzt werden. Wenn die Funktionselemente Hebel oder Streben sind, können hier wiederum zur Verstärkung Stahlseilgewebebänder eingelegt werden.It is thus possible, for example, to produce a very sturdy tube in a perforated composite construction by spirally winding a steel cord fabric band onto an extruded plastic tube and then encapsulating it with plastic whose total weight is considerably lower than that of a corresponding steel tube with similar mechanical properties. During Umspritzungsvorganges, as in the metal diecast, welded in the steel technology functional elements, as already mentioned above, can be sharpened directly with. If the functional elements are levers or struts, steel cable belts can be inserted here for reinforcement.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
Im Folgenden sind einander ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Hereinafter, similar elements will be denoted by like reference numerals.
Die
Die Versteifungsstrebe
Die
Aufgabe der Strebe ist es unter anderem, beim Seitenaufprall den Widerstand gegen ein Eindringen von größeren Gegenständen in den Innenraum zu erhöhen. Dabei soll ein Teil der aufprallenden Energie durch Verformung absorbiert werden und auch große Teile der Energie auf die Türrahmenteile verteilt werden, die meist auch verstärkt ausgeführt sind. Solche Streben können im Stand der Technik als Hohlprofilrohre ausgeführt sein, aber auch als gebogene Stanzbiegeteile. Verbunden sind diese Teile im Stand der Technik mit dem Türversteifungsbereich durch Schweißen, Kleben oder durch separate Befestigungselemente, wie Schrauben oder Nieten.The task of the strut is, inter alia, to increase the resistance to intrusion of larger objects into the interior during a side impact. Part of the impact energy is to be absorbed by deformation and also large parts of the energy to be distributed to the Türrahmenteile, which are usually carried out reinforced. Such struts can be designed in the prior art as a hollow profile tubes, but also as bent stamped and bent parts. These parts are connected in the prior art with the door reinforcement area by welding, gluing or by separate fasteners, such as screws or rivets.
Wie in der
Eine typische Türversteifungsstrebe unter Verwendung beispielsweise von Polypropylen mit ähnlichen Dimensionen wie die Stahltürstrebe aus dem Stand der Technik, d. h. bei 1 m Länge, 1,5 mm Dicke und gar 120 mm Breite ergibt eine durchschnittliche Gewichtsersparnis von 85%, da eine solche Strebe lediglich weniger als 200 g wiegt. Werden also entsprechende erfindungsgemäße Versteifungsstreben in einer Vielzahl von Kraftfahrzeugverkleidungsteilen, wie Kraftfahrzeugtüren, Front- oder Heckhauben, im Kraftfahrzeugdach oder anderen Kraftfahrzeugkomponenten verbaut, kann in einfacher und kostengünstiger Weise eine erhebliche Gesamtgewichtsreduktion des Kraftfahrzeugs bewirkt werden.A typical door stiffening strut using, for example, polypropylene of similar dimensions to the prior art steel door strut, d. H. at 1 m length, 1.5 mm thickness and even 120 mm width results in an average weight saving of 85%, since such a strut only weighs less than 200 g. Thus, if corresponding stiffening struts according to the invention are installed in a large number of motor vehicle trim parts, such as motor vehicle doors, front or rear hoods, in the motor vehicle roof or other motor vehicle components, a significant overall weight reduction of the motor vehicle can be effected in a simple and cost-effective manner.
Die
Im Falle der Hohlprofile
In der
Ferner ist in der
Die
Anstatt der Verwendung von Versteifungsrippen
Des Weiteren ist in der
Die
Weitere Versteifungsstreben der Fronthaube
Die Versteifungsstreben
Bei einer derartigen Konstruktion können neben Gewichtsreduzierung zusätzliche Kosten durch einen hohen Integrationsgrad in Grenzen gehalten werden. Diese Technik erlaubt auch eine Produktion mit vormontierten Modulen, die einbaufertig an das Automobilband geliefert werden könnten.With such a construction, in addition to weight reduction additional costs can be limited by a high degree of integration. This technique also allows for production with pre-assembled modules that could be delivered ready to install to the automobile line.
Versteifungsstreben wie in
Wie bereits oben erwähnt, handelt es sich vorzugsweise bei den Versteifungsstreben
Vorzugsweise kommen hier Stahldrähte zum Einsatz. Durch eine weitere Verarbeitung zu einem Seil und dann zu einem Gewebe bleibt die Zugfestigkeit erhalten. Die Zugfestigkeit lässt sich bei einer Gewebeherstellung durch die Auswahl der Seile für Kette und Schuss unabhängig voneinander variieren. Im Vergleich zum Stand der Technik ist eine solche Variation der Zugfestigkeit bei massiven Blechen nicht der Fall. Die Zugfestigkeit ist in diesem Fall in allen Richtungen annähernd gleich.Preferably steel wires are used here. By further processing to a rope and then to a fabric, the tensile strength is maintained. The tensile strength of a fabric production can be varied independently by selecting the warp and weft ropes. In comparison with the prior art, such a variation of the tensile strength is not the case with solid sheets. The tensile strength in this case is approximately the same in all directions.
Die Verarbeitung von dünnen Stahldrähten zu Seilen und dann zu Geweben erlaubt eine Flexibilität, die abhängig ist von der Qualität des Stahldrahtes, der Seilkonstruktion und der Maschendichte. Die Flexibilität des Gewebes ermöglicht es, wie bereits erwähnt, das Gewebe ohne entsprechende Vorformung in ein Kunststoffspritzgusswerkzeug einzulegen, wobei die Schließkraft des Werkzeugs ausreicht, um das Gewebe in eine vorbestimmte Form zu pressen. Die notwendige Steifigkeit wird anschließend durch Umspritzen mit einem Kunststoff erzeugt.The processing of thin steel wires to ropes and then to fabrics allows for a flexibility that depends on the quality of the steel wire, the rope construction and the mesh density. The flexibility of the fabric makes it possible, as already mentioned, to insert the fabric into a plastic injection molding tool without corresponding preforming, wherein the closing force of the tool is sufficient to press the tissue into a predetermined shape. The necessary rigidity is then produced by molding with a plastic.
Es sei hier jedoch angemerkt, dass zur Herstellung der erfindungsgemäßen Versteifungsstreben nicht nur Kunststoffspritzgusstechniken zum Einsatz kommen können, sondern jegliche Art von bekannten Herstellungsverfahren, mittels welchen ein Metalldrahtgewebe von einem Kunststoff umgossen werden kann.It should be noted, however, that not only plastic injection molding techniques can be used for producing the stiffening struts according to the invention, but any type of known production method by means of which a metal wire mesh can be encapsulated by a plastic.
Die Biegefestigkeit des Gesamtverbunds von Metalldrahtgewebe und Kunststoff wird auch bei den Versteifungsstreben
Es sei angemerkt, dass durch die Durchdringung des Kunststoffs durch die Maschen des Gewebes sich eine deutlich höhere Verbindungskraft als bei reinen Laminaten ergibt.It should be noted that the penetration of the plastic through the meshes of the fabric results in a significantly higher bonding force than in the case of pure laminates.
Die Funktionselemente wie Rippen, Anschraubdome, Haltebügel und Clipse sowie Federarme können beispielsweise direkt an die Versteifungsstrebe angespritzt werden. Auch kann das so hergestellte Teil in 2K-Technik mit weiteren Elementen eines anderen Kunststoffs ergänzt werden. Dies kann auch eine aufextrudierte Dichtlippe eines Elastomers sein.The functional elements such as ribs, Anschraubdome, headband and clips and spring arms can be molded, for example, directly to the stiffening strut. Also, the part thus produced in 2K technique can be supplemented with other elements of another plastic. This can also be an extruded sealing lip of an elastomer.
Möglich ist auch die Herstellung dünner, großflächiger Teile mit stark erhöhter Druckfestigkeit. Beispielsweise können Motorhauben aufgrund Verkleidungsteile aus entsprechenden Verbundwerkstoffen hergestellt werden, welche ein Metalldrahtgewebe aufweisen, welches von einem Kunststoff wie obig beschrieben umgossen ist. Neben einem geringen Eigengewicht haben solche Verkleidungsteile den Vorteil, dass sich durch die Verwendung von Kunststoffen diese in einfacher Weise in Wagenfarbe lackieren lassen. Frontendteile, Spiegelgehäuse oder beliebige Fahrzeugteile lassen sich so in einfacher und kostengünstiger Weise in bestehende Kraftfahrzeugentwicklungsreihen integrieren.Also possible is the production of thin, large-area parts with greatly increased pressure resistance. For example, hoods can be made due to trim parts of corresponding composite materials, which have a metal wire mesh, which is encapsulated by a plastic as described above. In addition to a low weight such paneling have the advantage that can be painted in the car color by the use of plastics in a simple manner. Front end parts, mirror housings or any vehicle parts can be integrated into existing motor vehicle development series in a simple and cost-effective manner.
Auch ist es möglich, erfindungsgemäße Versteifungsstreben zusammen mit flächigen Verbundmaterialien, bestehend aus einem Metalldrahtgewebe und einem umgossenen Kunststoff, zu kombinieren. Dabei können entweder zwei separat hergestellte Verbundwerkstoffelemente zusammengefügt werden oder auch beide Verbundwerkstoffelemente in einem Fertigungsprozess hergestellt werden. Hierzu stehen insbesondere zur Herstellung von Hohlkammerprofilen Prozesse, wie „water” oder „gass injection„ zur Verfügung.It is also possible to combine stiffening struts according to the invention together with laminar composite materials, consisting of a metal wire mesh and a cast plastic. In this case, either two separately produced composite elements can be joined together or even both composite elements can be produced in a manufacturing process. For this purpose, in particular for the production of hollow chamber profiles, processes such as "water" or "gas injection" are available.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- VersteifungsstrebeVersteifungsstrebe
- 102102
- Kunststoffplastic
- 104104
- MetalldrahtgewebeMetal Wire Mesh
- 106106
- Hohlraumcavity
- 200200
- KraftfahrzeugtürMotor vehicle door
- 202202
- Schlosslock
- 204204
- Scharnierhinge
- 302302
- Knickpunktinflection point
- 304304
- Hohlraumcavity
- 306306
- Hohlraumcavity
- 308308
- Endstücktail
- 310310
- Profilprofile
- 312312
- Profilprofile
- 314314
- Profilprofile
- 316316
- Profilprofile
- 318318
- Profilprofile
- 320320
- Verjüngungrejuvenation
- 330330
- Ripperib
- 400400
- Kabelelementcable element
- 402402
- Kabelklemmecable clamp
- 404404
- SickeBeading
- 500500
- Fronthaubebonnet
- 502502
- erstes Kunststoffformteilfirst plastic molding
- 504504
- erstes Kunststoffformteilfirst plastic molding
- 506506
- erstes Kunststoffformteilfirst plastic molding
- 508508
- erstes Kunststoffformteilfirst plastic molding
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