DE102009039167A1 - Hollow section component, particularly cross beam for passenger car, has casing element and with two hollow section elements, which are connected with casing element by plug connector - Google Patents

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Abstract

The hollow section component (10), particularly cross beam, has a casing element (14) and with two hollow section elements, which are connected with the casing element by a plug connector. The hollow section element has a variable cross-sectional shape or variable wall thickness. An independent claim is also included for a method for manufacturing a hollow section component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofilbauteil nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofilbauteils nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 12.The invention relates to a hollow profile component according to the preamble of patent claim 1 and to a method for producing a hollow profile component according to the preamble of patent claim 12.

Derartige Hohlprofilbauteile, insbesondere in Form eines Querträgers einer Karosserie eines Personenkraftwagens sind allgemein bekannt, wobei sie üblicher Weise in Schweißbauweise ausgebildet sind und ein durchgehendes Rohr mit gleich bleibendem Querschnitt und gleich bleibender Wandstärke aufweisen. Hierdurch wird die eingesetzte Wandstärke durch die größte benötigte Wandstärke bestimmt.Such hollow profile components, in particular in the form of a cross member of a body of a passenger car are well known, they are usually formed in welded construction and have a continuous tube with a constant cross-section and constant wall thickness. As a result, the wall thickness used is determined by the largest required wall thickness.

Die Deutsche Patentschrift 623779 offenbart eine Lötmuffenverbindung für Rohrleitungen, bei der zwei Rohrleitungen in eine Muffe eingesteckt und mit dieser verlötet sind. Auch diese Rohrleitungen weisen einen gleich bleibenden Querschnitt und eine gleich bleibende Wandstärke auf.The German Patent 623779 discloses a solder joint connection for pipelines, in which two pipes are inserted into a socket and soldered to it. These pipes also have a constant cross-section and a constant wall thickness.

Die bekannten Lösungen haben ein unnötig hohes Gewicht und einen unnötig hohen Bauraumbedarf, da der Querschnitt und die Wandstärke des Querträgers bzw. der Rohrleitungen gleich bleibt, jedoch nicht in allen Bereichen benötigt wird.The known solutions have an unnecessarily high weight and an unnecessarily high space requirement, since the cross-section and the wall thickness of the cross member and the pipes remains the same, but is not needed in all areas.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hohlprofilbauteil der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass eine Gewichtreduzierung des Hohlprofilbauteils ermöglicht ist.It is therefore an object of the present invention to develop a hollow profile component of the type mentioned in such a way that a weight reduction of the hollow profile component is made possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Hohlprofilbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofilbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a hollow profile component having the features of patent claim 1 and by a method for producing a hollow profile component having the features of patent claim 12. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein solches Hohlprofilbauteil, insbesondere ein Querträger für einen Personenkraftwagen, mit zumindest einem Hülsenelement und mit zumindest zwei Hohlprofilelementen, welche jeweils über eine Steckverbindung mit dem Hülsenelement verbunden und dann gefügt sind, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zumindest ein Hohlprofilelement eine über seine Körperlängsachse veränderliche Querschnittsform und/oder eine über seine Körperlängsachse veränderliche Wandstärke aufweist. Dadurch kann die Querschnittsform und/oder die Wandstärke des zumindest einen Hohlprofilelements in einzelnen Bereichen des Hohlprofilelements an einen von dem Hohlprofilelement in diesem Bereich zu erfüllenden Zweck angepasst werden. Dabei kann beispielsweise die Wandstärke in einem Bereich besonders dick ausgebildet sein, in dem eine hohe Belastung beispielsweise in Form eines schweren, an das Hohlprofilbauteil anzubringenden Bauteils auftritt, während andere Bereiche des Hohlprofilbauteils mit einer geringen Wandstärke ausgebildet sein können. Oder es ist denkbar crashrelevantere Stellen des Hohlprofilbauteils mit einer größeren Wandstärke auszubilden als andere. Dadurch wird die eingesetzte Wandstärke über die gesamte Körperlängsachse des Hohlprofilelements nicht durch die größte benötigte Wandstärke bestimmt. Daraus ergibt sich eine deutliche Reduzierung des Gewichts des Hohlprofilelements und damit des gesamten Hohlprofilbauteils.Such a hollow profile component, in particular a cross member for a passenger car, with at least one sleeve member and at least two hollow profile elements, which are each connected via a plug connection with the sleeve member and then joined, according to the invention is characterized in that at least one hollow profile element variable over its body longitudinal axis Has cross-sectional shape and / or over its body longitudinal axis variable wall thickness. As a result, the cross-sectional shape and / or the wall thickness of the at least one hollow profile element in individual regions of the hollow profile element can be adapted to a purpose to be fulfilled by the hollow profile element in this area. In this case, for example, the wall thickness may be formed particularly thick in an area in which a high load, for example in the form of a heavy, to be attached to the hollow profile component component occurs while other areas of the hollow profile component may be formed with a small wall thickness. Or it is conceivable crashrelevantere bodies of the hollow profile component with a greater wall thickness form than others. As a result, the wall thickness used over the entire body longitudinal axis of the hollow profile element is not determined by the largest required wall thickness. This results in a significant reduction in the weight of the hollow profile element and thus the entire hollow profile component.

Ebenso sind Kosten des Hohlprofilbauteils absenkbar, da der Materialeinsatz ebenso reduziert ist. Durch die Modulbauweise in Form der beschriebenen zumindest zwei mit dem Hülsenelement verbundenen und gefügten Hohlprofilelemente ist dadurch beispielsweise ein Querträger für einen Personenkraftwagen beispielsweise durch zumindest zwei Teilrohre ausbildbar, die in ihren Wandstärken und/oder in ihren Querschnittsformen bereichsweise an ihren jeweiligen Zweck angepasst sind, womit die genannten Vorteile der Reduzierung des Gewichts und der Kosten des Hohlprofilbauteils realisierbar und auch auf dem Personenkraftwagen anwendbar sind, wodurch also auch die Kosten und das Gewicht des Personenkraftwagens absenkbar sind, woraus vorteilhafter Weise ein geringerer Kraftstoffverbrauch und geringere CO2-Emmisionen des Personenkraftwagens resultieren.Similarly, costs of the hollow profile component can be lowered, since the use of materials is also reduced. Due to the modular design in the form of at least two hollow profile elements connected and joined to the sleeve element, a cross member for a passenger car can be formed, for example, by at least two sub-pipes, which are adapted in their wall thicknesses and / or in their cross-sectional shapes partially to their respective purpose, thus said advantages of reducing the weight and cost of the hollow profile component feasible and are also applicable to the passenger car, which therefore also the cost and weight of the passenger car can be lowered, resulting in an advantageous manner lower fuel consumption and lower CO 2 emissions of the passenger car result.

Aufgrund der erwiesenen Modularität des erfindungsgemäßen Hohlprofilbauteils können bei der Herstellung von unterschiedlichen Typen in einfacher Weise auf Gleichteile hinsichtlich des Hülsenelements und der Hohlprofilelemente zurückgegriffen werden, während lediglich das Einzelteil getauscht werden muss, das den neuen Typ des Hohlprofilbauteils kennzeichnet. Hierbei können in großem Umfang Materialressourcen und Lagerräume eingespart werden.Due to the proven modularity of the hollow profile component according to the invention can be used in the production of different types in a simple manner to common parts with respect to the sleeve member and the hollow profile elements, while only the item must be replaced, which identifies the new type of hollow profile component. This can be saved on a large scale material resources and storage space.

Vorteilhafter Weise sind beide bzw. alle Hohlprofilelemente des Hohlprofilbauteils mit einer veränderlichen und damit an den jeweiligen Zweck angepassten Querschnittsform und/oder Wandstärke ausgebildet, wodurch die genannten Vorteile in vollem Maße zum Tragen kommen, da das gesamte Hohlprofilbauteil belastungsangepasst hinsichtlich des Leichtbaus unterschiedliche Wandstärken aufweist.Advantageously, both or all hollow profile elements of the hollow profile component are formed with a variable and thus adapted to the respective purpose cross-sectional shape and / or wall thickness, whereby the advantages mentioned in full extent come into play, since the entire hollow profile component load-adapted with respect to the lightweight construction has different wall thicknesses.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen zumindest einem Hohlprofilbauteil und dem Hülsenelement, idealer Weise jedoch zwischen beiden bzw. allen Hohlprofilelementen des Hohlprofilbauteils und dem korrespondierenden Hülsenelement ein Lötspalt vorgesehen ist, welcher zumindest bereichsweise mit einem Lot aufgefüllt ist. Das Hohlprofilelement kann dadurch mit dem Hülsenelement verlötet werden, was insofern äußerst vorteilhaft ist, als dass im Gegensatz zu beispielsweise einer Schweißverbindung ein Wärmeeintrag in die zu verbindenden Bauteile in Form der Hohlprofilelemente und dem Hülsenelement sehr gering ist und es damit nicht zu Gefügeänderungen oder zu Verzügen der Hohlprofilelemente oder des Hülsenelements kommt. Dies reduziert einerseits die Korrosionsgefahr, wodurch die Ausfallwahrscheinlichkeit reduziert und damit ein vorzeitiger, kostenintensiver Austausch im Rahmen einer Reparatur des Hohlprofilbauteils vermieden wird. Andererseits bleiben in Folge der vermiedenen Gefügeveränderungen und des Verzugs erwünschte Materialeigenschaften der Hohlprofilelemente oder des Hülsenelements hinsichtlich der über die gesamte Länge des Hohlprofilbauteils maßgeschneiderten mechanischen Belastungsfähigkeit erhalten, wodurch die Hohlprofilelemente exakt auf ihren jeweiligen Zweck bzgl. ihrer Dimensionen abstimmbar sind. Dies hält das Gewicht des Hohlprofilbauteils und im Falle des Einsatzes des Hohlprofilbauteils in einem Personenkraftwagen das Gewicht des Personenkraftwagens gering, wodurch eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emmisionen ermöglicht wird.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that between at least one hollow profile component and the sleeve member, but ideally between both or all hollow profile elements of the hollow profile component and the corresponding sleeve member, a soldering gap is provided, which is at least partially filled with a solder. The hollow profile element can be soldered to the sleeve member, which is extremely advantageous in that, in contrast to, for example, a weld heat input into the components to be joined in the form of hollow profile elements and the sleeve member is very low and it does not cause structural changes or distortion of the hollow profile elements or of the sleeve element comes. On the one hand, this reduces the risk of corrosion, which reduces the probability of failure and thus prevents premature, costly replacement in the context of a repair of the hollow profile component. On the other hand, as a result of the avoided microstructural changes and the distortion desired material properties of the hollow profile elements or the sleeve member with respect to the tailor-made over the entire length of the hollow profile component mechanical load capacity retained, whereby the hollow profile elements with respect to their respective purpose with respect. Their dimensions are tuned. This keeps the weight of the hollow profile component and in the case of the use of the hollow profile component in a passenger car, the weight of the passenger car low, thereby further reducing the fuel consumption and the CO 2 emissions is made possible.

Das Verlöten des jeweiligen Hohlprofilelements mit dem korrespondierenden Hülsenelement kann dabei beispielsweise durch Induktivlöten erfolgen.The soldering of the respective hollow profile element with the corresponding sleeve element can be done for example by induction soldering.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die beschriebene Lötverbindung lediglich bereichsweise im Lötspalt ausgebildet ist, idealer Weise jedoch füllt das Lot den gesamten Lötspalt aus, wodurch eine druck- und fluiddichte Verbindung des Hohlprofilelements und des Hülsenelements erreicht wird. Diese Ausführungsform birgt den Vorteil, dass eine besonders feste Verbindung zwischen dem Hohlprofilelement und dem Hülsenelement geschaffen wird, was einerseits der mechanischen Belastungsfähigkeit des Hohlprofilbauteils zuträglich ist, andererseits wird dadurch erst ein anschließender Bearbeitungsprozess wie der eines Innenhochdruckumformprozesses prozesssicher ermöglicht.It can be provided that the described solder joint is formed only partially in the soldering gap, but ideally the solder fills the entire solder gap, whereby a pressure and fluid-tight connection of the hollow profile element and the sleeve member is achieved. This embodiment has the advantage that a particularly firm connection between the hollow profile element and the sleeve element is created, which on the one hand the mechanical load capacity of the hollow profile component is beneficial, on the other hand, only a subsequent machining process as that of a hydroforming process is possible process.

Ist zumindest ein Hohlprofilelement zumindest bereichsweise auf das Hülsenelement aufgesteckt und/oder ist zumindest ein Hohlprofilelement mittels des Hülsenelements zumindest bereichsweise aufgenommen, so birgt dies einerseits den Vorteil, dass schon vor dem Fügen des jeweiligen Hohlprofilelements mit dem Hülsenelement, beispielsweise durch die oben genannte Lötverbindung, eine definierte Verbindung zwischen dem Hohlprofilelement und dem Hülsenelement erzielt wird, wodurch eine Relativbewegung zwischen dem Hülsenelement und dem Hohlprofilelement verhindert wird. Dies erleichtert das Handling während eines Herstellungsprozesses des Hohlprofilbauteils und senkt damit Herstellungskosten desselbigen. Mit anderen Worten bedeutet dies also, dass zur Erreichung der beschriebenen Vorteile das Hohlprofilelement zumindest bereichsweise auf das Hülsenelement aufgesteckt oder das Hülsenelement zumindest bereichsweise auf das Hohlprofilelement aufgesteckt ist.If at least one hollow profile element is at least partially attached to the sleeve element and / or at least one hollow profile element is at least partially accommodated by means of the sleeve element, this on the one hand has the advantage that even before the joining of the respective hollow profile element with the sleeve element, for example by the above-mentioned solder joint, a defined connection between the hollow profile element and the sleeve element is achieved, whereby a relative movement between the sleeve element and the hollow profile element is prevented. This facilitates handling during a manufacturing process of the hollow profile component and thus reduces manufacturing costs desselbigen. In other words, this means that to achieve the described advantages, the hollow profile element at least partially plugged onto the sleeve member or the sleeve member is at least partially attached to the hollow profile element.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Hohlprofilelement durch einen Innenhochdruckumformprozess bearbeitet, womit der Vorteil einhergeht, dass durch den Innenhochdruckumformprozess die oben beschriebene veränderliche Querschnittsform und/oder veränderliche Wandstärke des Hohlprofilelements des Hohlprofilbauteil besonders effizient und zweckgebunden in gewünschten Bereichen des Hohlprofilelements ausbildbar sind. Hierdurch wird das Gewicht des Hohlprofilelements und des Hohlprofilbauteils, insbesondere dann, wenn alle Hohlprofilelemente des Hohlprofilbauteils derart bearbeitet sind, auf ein Minimum reduziert. Nichts desto weniger ist durch eine bedarfsgerechte Ausbildung der Wandstärken bzw. der Querschnittsformen ein stabiles und belastungsfähiges Hohlprofilbauteil geschaffen. Vorteilhafter Weise wird für den Innenhochdruckumformprozess ein zylindrisches Rohr als Ausgangs-Hohlprofilelement verwendet, welches geringe Beschaffungskosten erfordert und dennoch bedarfsgerecht in eine gewünschte Form umformbar ist. Damit sind die Kosten des Hohlprofilbauteils weiter reduziert, was im Falle eines Einsatzes des Hohlprofilbauteils in einem Personenkraftwagen auch den Kosten des Personenkraftwagens vorteilhafter Weise zu Gute kommt.In an advantageous embodiment of the invention, at least one hollow profile element is processed by a hydroforming process, which has the advantage that the above-described variable cross-sectional shape and / or variable wall thickness of the hollow profile element of the hollow profile component can be formed particularly efficiently and earmarked in desired regions of the hollow profile element by the Innenhochdruckumformprozess. As a result, the weight of the hollow profile element and the hollow profile component, in particular when all the hollow profile elements of the hollow profile component are processed in such a way, reduced to a minimum. Nevertheless, a stable and load-bearing hollow profile component is created by an appropriate design of the wall thicknesses or the cross-sectional shapes. Advantageously, a cylindrical tube is used as the output hollow profile element for the hydroforming process, which requires low procurement costs and yet can be converted into a desired shape as needed. Thus, the cost of the hollow profile component are further reduced, which in the case of use of the hollow profile component in a passenger car and the cost of the passenger car advantageously benefits.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Hohlprofilelement und/oder das zumindest eine Hülsenelement als ein Strangpressprofil ausgebildet ist. Auch diese Ausführungsform der Erfindung wirkt sich positiv auf den Kostenaspekt aus, da ein derartig ausgebildetes Hohlprofilelement bzw. Hülsenelement kostengünstig in der Beschaffung ist bei gleichzeitiger Darstellbarkeit der gewünschten Querschnittsformen bzw. Wandstärken zur Erreichung aller in diesem Zusammenhang bereits beschriebenen Vorteile.It can also be provided that at least one hollow profile element and / or the at least one sleeve element is designed as an extruded profile. This embodiment of the invention also has a positive effect on the cost aspect, since a hollow profile element or sleeve element designed in this way is cost-effective to procure, while simultaneously displaying the desired cross-sectional shapes or wall thicknesses in order to achieve all the advantages already described in this connection.

Die Ausbildung des zumindest einen Hülsenelements aus vorzugsweise Aluminium oder Magnesium birgt den Vorteil, dass dadurch das Gewicht des Hohlprofilbauteils weiter gesenkt ist, was im Sinne des Leichtbaus im Falle eines Einsatzes bei einem Personenkraftwagen den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emmisionen desselbigen weiter absenkt. Nichtsdestotrotz weist das Hülsenelement beispielsweise bei Ausbildung aus einer Magnesium bzw. Aluminiumlegierung die gewünschte Festigkeit gegenüber mechanischen Belastungen auf, wodurch ein leichtes und belastungsfähiges Bauteil erzielt wird. Bei der Verwendung des gesamten Hohlprofilbauteils beispielsweise als Querträger eines Personenkraftwagens wirkt sich dies insbesondere im Crashfalle zur Erhöhung eines Insassenschutzes positiv aus. Dabei ist vorstellbar, dass das Hülsenelement auch als Gussteil oder wie oben erwähnt als Strangpressprofil aus dem gleichen Werkstoff ausgebildet sein kann.The formation of the at least one sleeve element preferably made of aluminum or magnesium has the advantage that thereby the weight of the hollow profile component is further reduced, which further lowers the fuel consumption and the CO 2 emissions desselbigen in the context of lightweight construction in the case of use in a passenger car. Nevertheless, the sleeve member, for example, when formed of a magnesium or aluminum alloy, the desired resistance to mechanical stresses, whereby a lightweight and load-bearing member is achieved. When using the entire Hollow profile component, for example, as a cross member of a passenger car, this has a positive effect in particular in the event of a crash to increase occupant protection. It is conceivable that the sleeve member may also be formed as a casting or as mentioned above as an extruded profile of the same material.

Ist das Hülsenelement als Träger- bzw. Halterelement oder Strebenelement, insbesondere als Tunnelstrebe oder dergleichen ausgebildet, so birgt dies den Vorteil, dass der Funktionserfüllungsumfang des Hülsenelements deutlich erweitert ist. Das Hülsenelement erfüllt in dieser vorteilhaften Ausführungsform somit nicht nur den Zweck, Hohlprofilelemente des Hohlprofilbauteils über die Steckverbindung zu verbinden, sondern kann weitere Funktionen übernehmen. So kann das Hülsenelement beispielsweise als Funktionsbauteil mit einer hülsenartigen Durchführung ausgebildet sein, was bedeutet, dass die Hülsenform nur in einem Bereich des Bauteils ausgebildet ist, wobei in anderen Bereichen des Bauteils andere Bauteile, beispielsweise des Personenkraftwagens, befestigbar sind. So kann das Hülsenelement als Funktionsbauteil beispielsweise als Konsole ausgebildet sein. Das Hülsenelement erfüllt somit primär immer noch den Zweck, die Hohlprofile zu verbinden, weist aber wie beschrieben einen höheren Funktionserfüllungsumfang auf, indem andere Bauteile an ihm befestbar sind. Hierdurch entfallen zusätzliche Befestigungselemente oder Halterelemente oder dergleichen, was insbesondere im Rahmen des Leichtbaus das Gewicht des Personenkraftwagens und damit dem Kraftstoffverbrauch und damit den CO2-Emmisionen erheblich verringert.If the sleeve element is designed as a carrier or holder element or strut element, in particular as a tunnel brace or the like, this has the advantage that the functional performance of the sleeve element is significantly increased. The sleeve element thus meets in this advantageous embodiment, not only the purpose of connecting hollow profile elements of the hollow profile component via the connector, but can take on other functions. Thus, the sleeve member may be formed, for example, as a functional component with a sleeve-like implementation, which means that the sleeve shape is formed only in one area of the component, in other areas of the component, other components, such as the passenger car, can be fastened. Thus, the sleeve member may be formed as a functional component, for example as a console. The sleeve element thus primarily still fulfills the purpose of connecting the hollow profiles, but as described has a higher functional performance scope in that other components can be attached to it. This eliminates additional fasteners or holder elements or the like, which significantly reduces the weight of the passenger car and thus the fuel consumption and thus the CO 2 emissions, especially in the context of lightweight construction.

Diesen gewichtsreduzierenden Aspekt betrifft auch ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung, bei welchem das Hülsenelement im Wesentlichen aus Kunststoff gebildet ist. Diese Ausgestaltungsform des Hülsenelements bzw. des Hülsenelements in Form des oben beschriebenen Funktionsbauteils reduziert das Gewicht des Hohlprofilbauteils weiter mit allen eine Gewichtsreduzierung betreffenden und bereits beschriebenen Vorteilen.This weight-reducing aspect also relates to a further advantageous aspect of the invention, in which the sleeve element is formed essentially from plastic. This embodiment of the sleeve element or of the sleeve element in the form of the functional component described above further reduces the weight of the hollow profile component with all advantages relating to weight reduction and already described.

Vorteilhafter Weise kann ebenso vorgesehen sein, dass das Hülsenelement durch einen Kunststoff zu einem Verbundbauteil ergänzt ist. Das bedeutet, dass das Hülsenelement beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet und zumindest bereichsweise mit einem Kunststoff versehen bzw. umspritzt wird. Dadurch wird eine besonders stabile Verbindung der Hohlprofilelemente durch das metallische Hülsenelement bzw. einen metallischen hülsenförmigen Bereich des Hülsenelements erreicht, während das Hülsenelement mittels des Kunststoffs zu einem Funktionsbauteil in Form eines Hybridbauteils ergänzt wird. Mittels des Kunststoffs sind dabei komplizierte Geometrien und Funktionselemente wie beispielsweise Funktionsflächen, Halterelemente in Form von Steck- oder Clipsverbindungen oder dergleichen ausbildbar, wodurch der Funktionserfüllungsumfang des Hülsenelements und damit des gesamten Hohlprofilbauteils weiter deutlich gesteigert ist.Advantageously, it can also be provided that the sleeve element is supplemented by a plastic to form a composite component. This means that the sleeve element is formed for example of a metallic material and at least partially provided with a plastic or molded. As a result, a particularly stable connection of the hollow profile elements is achieved by the metallic sleeve element or a metallic sleeve-shaped region of the sleeve element, while the sleeve element is supplemented by means of the plastic to form a functional component in the form of a hybrid component. By means of the plastic are complex geometries and functional elements such as functional surfaces, holder elements in the form of plug or clip connections or the like can be formed, whereby the functional performance of the sleeve element and thus the entire hollow profile component is further increased significantly.

Wie bereits erwähnt, kommen die Vorteile des erfindungsgemäßen Hohlprofilbauteils bzw. einer Kombination der erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Hohlprofilbauteils insbesondere dann äußerst positiv zum Tragen, wenn das Hohlprofilbauteil im Wesentlichen als Querträger, insbesondere eines Personenkraftwagens ausgebildet ist. Es wird damit ein leichtes und gleichzeitig steifes und festes Bauteil mit einem positiven Unfallverhalten geschaffen, wodurch gleichzeitig eine Reduzierung des Gewichts des Personenkraftwagens als auch eine Erhöhung des Insassenschutzes im Falle eines Unfalles realisiert wird. In dieser Ausführungsform weisen die Hohlprofilelemente beispielsweise eine im Wesentlichen gerade ausgeprägte Längserstreckungsrichtung aus, was bei einer Karosserie des Personenkraftwagens vorteilhaft ist um Kräfte und Aufprallenergie im Falle eines Unfalles in einem breiten Bereich aufnehmen zu können als auch anderweitige Bauteile an dem Querträger befestigen zu können.As already mentioned, the advantages of the hollow profile component according to the invention or of a combination of the embodiments of the hollow profile component according to the invention are particularly advantageous when the hollow profile component is designed substantially as a cross member, in particular a passenger car. It is thus created a lightweight and at the same time stiff and solid component with a positive accident behavior, which at the same time a reduction in the weight of the passenger car and an increase in occupant protection in the event of an accident is realized. In this embodiment, the hollow profile elements, for example, a substantially straight longitudinal direction, which is advantageous in a body of the passenger car to absorb forces and impact energy in the event of an accident in a wide range and other components to attach to the cross member can.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Hohlprofilbauteils sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen. Bei einem derartigen erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofilbauteils, bei welchem zumindest zwei Hohlprofilelemente jeweils über eine Steckverbindung mit zumindest einem Hülsenelement verbunden und gefügt werden, ist vorgesehen, dass zumindest ein Hohlprofilelement einer über seine Körperlängsachse veränderlichen Querschnittsform und/oder über seine Körperlängsachse veränderlichen Wandstärke mit dem zumindest einen Hülsenelement verbunden und gefügt wird. Damit sind alle bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hohlprofilbauteil beschriebenen Vorteile erreicht, nämlich die, dass ein leichtes Hohlprofilbauteil geschaffen ist, welches bzgl. seiner Wandstärke und/oder seiner Querschnittsform bedarfsgerecht und zweckangepasst unter Reduzierung von Kosten und Gewicht des Hohlprofilbauteils und eines Kraftfahrzeugs, wenn das Bauteil im Kraftfahrzeugbau verwendet wird, ausgebildet wird.Advantageous embodiments of the hollow profile component are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention. In such a method according to the invention for producing a hollow profile component, in which at least two hollow profile elements are connected and joined in each case via a plug connection with at least one sleeve element, it is provided that at least one hollow profile element of a variable over its body longitudinal axis cross-sectional shape and / or over its body longitudinal axis with wall thickness the at least one sleeve element is connected and joined. Thus, all the advantages already described in connection with the hollow profile component according to the invention are achieved, namely that a lightweight hollow profile component is created, which with respect. Its wall thickness and / or its cross-sectional shape as needed and purpose-adapted to reduce costs and weight of the hollow profile component and a motor vehicle, if the component is used in motor vehicle construction, is formed.

Das Fügen des zumindest einen Hohlprofilelements mit dem korrespondierenden Hülsenelement kann dabei vorteilhafter Weise derart geschehen, dass ein zwischen dem Hohlprofilelement und dem Hülsenelement vorgesehener Lötspalt zumindest bereichsweise, idealer Weise auch vollständig, mit einem Lot aufgefüllt wird. Gerade bei der vollständigen Auffüllung ist eine umlaufend fluid- und hochdruckdichte feste Verbindung geschaffen, die einem etwaigen anschließenden Bearbeitungsprozess wie beispielsweise einem Innenhochdruckumformprozess besondere förderlich ist bzw. ihn sogar erst ermöglicht.The joining of the at least one hollow profile element with the corresponding sleeve element can advantageously take place in such a way that a solder gap provided between the hollow profile element and the sleeve element is filled with a solder at least regionally, ideally also completely. Especially in the case of complete replenishment, a circulating fluid-tight and high-pressure-tight fixed connection is created Any subsequent machining process such as a hydroforming process is particularly conducive or even enabled him.

Wird zumindest ein Hohlprofilelement vor dem Fügen mittels eines Strangpressprozesses gebildet, so wird dadurch eine Reduzierung der Kosten des erfindungsgemäßen Verfahrens bei gleichzeitiger Realisierung einer gewünschten veränderlichen Querschnittsform bzw. Wandstärke des Hohlprofilelements ermöglicht.If at least one hollow profile element is formed prior to joining by means of an extrusion process, this reduces the costs of the method according to the invention while at the same time realizing a desired variable cross-sectional shape or wall thickness of the hollow profile element.

Die gewünschte Ausbildung der Querschnittsform bzw. der Wandstärke des Hohlprofilelements, welche über die Körperlängsachse veränderlich ist, ist insbesondere durch einen Innenhochdruckumformprozess realisierbar, welcher vor dem Fügen durchgeführt wird. Dadurch sind nahezu beliebige Querschnittsformen und/oder Wandstärken des Hohlprofilelements zur bedarfsgerechten zweckangepassten Ausbildung der Querschnittsform bzw. der Wandstärke des Hohlprofilelements realisierbar.The desired design of the cross-sectional shape or the wall thickness of the hollow profile element which is variable over the body longitudinal axis, in particular by a hydroforming process can be realized, which is carried out prior to joining. As a result, almost any desired cross-sectional shapes and / or wall thicknesses of the hollow profile element can be realized for the purpose-adapted, purpose-adapted formation of the cross-sectional shape or the wall thickness of the hollow profile element.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass zumindest ein Hohlprofilelement, idealer Weise jedoch alle Hohlprofilelemente des Hohlprofilbauteils und gegebenenfalls auch das Hülsenelement mittels eines Innenhochdruckumformprozesses nach dem Fügen bearbeitet wird bzw. werden. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Hohlprofilelemente, beispielsweise in Form von Teilrohren, mit beispielsweise einem kreiszylindrischen Querschnitt nach dem Fügen, insbesondere dem Verlöten, mit dem Hülsenelement mittels des Innenhochdruckumformprozesses als Ganzes umgeformt werden. Dies hat insbesondere verfahrensökonomische Vorteile, da die Anzahl an Prozessschritten zur Durchführung des Verfahrens und damit Prozesskosten und Energieaufwand und somit Energiekosten reduziert werden. Bei Ausformungen mit hohen Umformgraden, also komplexen und großen Aufweitungen der Hohlprofilelemente und gegebenenfalls des Hülsenelements, ist eine Vorverformung und Vorprofilierung der Hohlprofilelemente und gegebenenfalls des Hülsenelements vorzuziehen, da es dann auf Grund geringerer Reibung der Hohlprofilelemente bzw. des Hülsenelements einer Gravur eines Umformwerkzeugs zur durch Durchführung des Innenhochdruckumformprozesses leichter ist, Hohlprofilmaterial an Aufweitstellen mittels eines Axialstempels nach zu schieben, und somit eine prozesssichere Umformung zu garantieren. Bei einer Vorprofilierung der Hohlprofilelemente bzw. des Hülsenelements müssen die Einsteckenden des Hülsenelements, das heißt die Bereiche, in denen oder auf die die Hohlprofilelemente eingesteckt oder aufgesteckt sind, konturentsprechend ausgebildet sein.A particularly advantageous embodiment of the method provides that at least one hollow profile element, but ideally all hollow profile elements of the hollow profile component and possibly also the sleeve element is processed by a hydroforming after joining. In other words, this means that the hollow profile elements, for example in the form of partial tubes, with, for example, a circular cylindrical cross section after joining, in particular brazing, with the sleeve member by means of hydroforming process as a whole are transformed. This has particular procedural economic advantages, since the number of process steps for carrying out the process and thus process costs and energy consumption and thus energy costs are reduced. In moldings with high degrees of deformation, so complex and large widening of the hollow profile elements and optionally the sleeve member, a pre-deformation and pre-profiling of the hollow profile elements and optionally the sleeve member is preferable because it then due to lower friction of the hollow profile elements or the sleeve member of an engraving of a forming tool for Performing the hydroforming process is easier to push hollow profile material at Aufweitstellen by means of an axial punch, and thus to ensure a process-safe forming. In a pre-profiling of the hollow profile elements or of the sleeve element, the insertion ends of the sleeve element, that is, the areas in which or on which the hollow profile elements are inserted or plugged, must be contoured.

Wird das Hohlprofilbauteil durch ein Spritzgussverfahren zu einem Hybridbauteil ergänzt, so hat dies den Vorteil, dass das Hohlprofilbauteil mittels eines im Spritzgussverfahren angespritzten Kunststoffs zu einem Hybridbauteil mit höherem Funktionsumfang ausgebildet wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass beispielsweise nur das Hülsenelement oder nur ein Hohlprofilelement zumindest bereichsweise mit Kunststoff umspritzt wird, um somit aus den genannten Bauteilen Funktionsbauteile mit einem höheren Funktionserfüllungsumfang auszubilden. Durch das Spritzgussverfahren sind Funktionselemente wie beispielsweise Funktionsflächen, Halterelemente wie Steck- oder Clipsverbindungen, Versteifungsstrukturen oder dergleichen ausbildbar, wodurch das Hohlprofilbauteil an die umgebende Karosserie des Personenkraftwagens angebunden werden kann. Zusätzliche derartige Verbindungs- bzw. Halteelemente sind somit obsolet, wodurch das Gewicht des Hohlprofilbauteils und damit des Personenkraftwagens zur Erreichung eines niedrigeren Kraftstoffverbrauchs und niedrigerer CO2-Emmisionen gering gehalten werden können.If the hollow profile component is supplemented by an injection molding process to form a hybrid component, this has the advantage that the hollow profile component is formed by means of a molded plastic by injection molding to a hybrid component with a higher functional range. It may be provided that, for example, only the sleeve member or only a hollow profile element is at least partially encapsulated in plastic, so as to form functional components with a higher functional performance from the said components. By the injection molding functional elements such as functional surfaces, holder elements such as plug or clip connections, stiffening structures or the like can be formed, whereby the hollow profile component can be connected to the surrounding body of the passenger car. Additional such connecting or holding elements are thus obsolete, whereby the weight of the hollow profile component and thus of the passenger car to achieve lower fuel consumption and lower CO 2 emissions can be kept low.

Das Spritzgussverfahren wird dabei idealer Weise nach dem Innenhochdruckumformprozess und im gleichen Umformwerkzeug durch Durchführung des Innenhochdruckumformprozesses durchgeführt, wodurch zusätzliche Prozessschritte, beispielsweise zum Herausnehmen des Hohlprofilbauteils aus dem Umformwerkzeug und zum Verbringen des Hohlprofilbauteils in ein anderes Werkzeug, vermieden und die Kosten des Verfahrens und damit des Hohlprofilbauteils weiter verringert werden.The injection molding process is ideally carried out after the hydroforming and in the same forming tool by performing the hydroforming process, thereby avoiding additional process steps, for example for removing the hollow profile component from the forming tool and for moving the hollow profile component into another tool, and the cost of the method and thus of Hollow profile component can be further reduced.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehenden in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die in der nachfolgenden in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The above features and feature combinations mentioned in the description as well as the features and feature combinations mentioned in the following description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without the To leave frame of the invention.

Die Zeichnung zeigt in derThe drawing shows in the

Figur eine perspektivische Ansicht eines Hohlprofilbauteils mit zwei Hohlprofilrohren, welche in eine Hülse eingesteckt und mit ihr verlötet sind, sowie abschnittsweise eine perspektivische Ansicht einer Vergrößerung dieser Verbindung.Figure is a perspective view of a hollow profile component with two hollow profile tubes, which are inserted into a sleeve and soldered to it, and in sections a perspective view of an enlargement of this compound.

Die Figur zeigt ein als Querträger, insbesondere als Träger der Instrumententafel dienendes Hohlprofilbauteil 10, bei welchem ein erstes Hohlprofilrohr 12 bereichsweise in ein Hülsenelement 14 eingesteckt und mit diesem verlötet ist. Ebenso ist ein zweites Hohlprofilrohr 16 in das Hülsenelement 14 bereichsweise eingesteckt und mit diesem verlötet. Die Hohlprofilrohre 12 und 16 weisen dabei über ihre Körperlängsachsen 18 bzw. 20 veränderliche Querschnitte auf. Die Hohlprofilrohre 12 und 16 sind im Übrigen mittels eines Innenhochdruckumformprozesses bearbeitet. Das Hülsenelement 14 weist einen Bereich 22 auf, durch welchen es zu einem Strebenelement ausgebildet ist, an dem Anbauteile gefügt werden können. Dazu ist das Hohlprofilbauteil 10 über eine Durchgangsöffnung 24 mit einem Anbauteil verbindbar. Das Hohlprofilbauteil 10 ist so ausgebildet, dass es beidenends seiner Längserstreckung an die seitliche Trägerumgebung angebunden werden kann.The figure shows a cross member, in particular serving as a carrier of the instrument panel hollow profile component 10 in which a first Hollow section tube 12 partially into a sleeve element 14 plugged in and soldered to it. Likewise, a second hollow profile tube 16 in the sleeve element 14 partially inserted and soldered with this. The hollow profile tubes 12 and 16 have over their body longitudinal axes 18 respectively. 20 variable cross sections. The hollow profile tubes 12 and 16 are otherwise processed by means of a hydroforming process. The sleeve element 14 has an area 22 on, by which it is formed into a strut element, can be joined to the attachments. This is the hollow profile component 10 via a passage opening 24 connectable with an attachment. The hollow profile component 10 is designed so that it can be connected at both ends of its longitudinal extent to the lateral support environment.

Wie weiterhin in der Figur zu sehen ist, ist zwischen dem Hohlprofilrohr 12 und dem Hülsenelement 14 sowie zwischen dem Hohlprofilrohr 16 und dem Hülsenelement 14 ein Lötspalt 26 vorgesehen. In diesen wird ein Lot eingebracht, welches nach dem Aufschmelzen in den Lötspalt 26 flächig umlaufend hineinkriecht und bei der Erstarrung die Hohlprofilrohre 12 bzw. 16 mit dem Hülsenelement 14 fest verbindet und gleichzeitig den Lötspalt 26 fluid- und hochdruckdicht verschließt. Hiernach kann ein weiterer Bearbeitungsprozess wie beispielsweise ein Innenhochdruckumformprozess prozesssicher durchgeführt werden.As can further be seen in the figure, is between the hollow profile tube 12 and the sleeve member 14 and between the hollow profile tube 16 and the sleeve member 14 a soldering gap 26 intended. In these, a solder is introduced, which after melting in the soldering gap 26 crawling all around the surface and during solidification the hollow profile tubes 12 respectively. 16 with the sleeve element 14 firmly connects and at the same time the soldering gap 26 fluid and high pressure tight closes. After this, another machining process, such as, for example, a hydroforming process, can be carried out reliably.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (17)

Hohlprofilbauteil (10), insbesondere Querträger für einen Personenkraftwagen, mit zumindest einem Hülsenelement (14) und mit zumindest zwei Hohlprofilelementen (12, 16), welche jeweils über eine Steckverbindung mit dem Hülsenelement (14) verbunden und gefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) eine über seine Körperlängsachse (18, 20) veränderliche Querschnittform und/oder eine über seine Körperlängsachse (18, 20) veränderliche Wandstärke aufweist.Hollow profile component ( 10 ), in particular cross member for a passenger car, with at least one sleeve element ( 14 ) and with at least two hollow profile elements ( 12 . 16 ), which in each case via a plug connection with the sleeve element ( 14 ) are joined and joined, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) one over its body longitudinal axis ( 18 . 20 ) variable cross-sectional shape and / or one about its body longitudinal axis ( 18 . 20 ) has variable wall thickness. Hohlprofilbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einem Hohlprofilelement (12, 16) und dem Hülsenelement (14) ein Lötspalt (26) vorgesehen ist, welcher zumindest bereichsweise mit einem Lot aufgefüllt ist.Hollow profile component ( 10 ) according to claim 1, characterized in that between at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) and the sleeve element ( 14 ) a soldering gap ( 26 ) is provided, which is at least partially filled with a solder. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) zumindest bereichsweise auf das Hülsenelement (14) aufgesteckt ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) at least partially on the sleeve element ( 14 ) is attached. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) mittels des Hülsenelements (14) zumindest bereichsweise aufgenommen ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) by means of the sleeve element ( 14 ) is included at least in some areas. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) durch einen Innenhochdruckumformprozesse bearbeitet ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) is processed by a hydroforming process. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) und/oder das zumindest eine Hülsenelement (14) als ein Strangpressprofil ausgebildet ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) and / or the at least one sleeve element ( 14 ) is formed as an extruded profile. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Hülsenelement (14) im Wesentlichen aus Aluminium oder Magnesium gebildet ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sleeve element ( 14 ) is formed essentially of aluminum or magnesium. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (14) als Trägerelement oder Strebenelement ausgebildet ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve element ( 14 ) is designed as a carrier element or strut element. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (14) im Wesentlichen aus Kunststoff gebildet ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve element ( 14 ) is formed essentially of plastic. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (14) durch einen Kunststoff zu einem Verbundbauteil ergänz ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve element ( 14 ) is complemented by a plastic to a composite component. Hohlprofilbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofilbauteil (10) im Wesentlichen als Querträger ausgebildet ist.Hollow profile component ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow profile component ( 10 ) Is designed substantially as a cross member. Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofilbauteils (10), bei welchem zumindest zwei Hohlprofilelemente (12, 16) jeweils über eine Steckverbindung mit zumindest einem Hülsenelement (14) verbunden und gefügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) mit einer über seine Körperlängsachse (18, 20) veränderlichen Querschnittform und/oder einer über seine Körperlängsachse (18, 20) veränderlichen Wandstärke mit dem zumindest einen Hülsenelement (14) verbunden und gefügt wird.Method for producing a hollow profile component ( 10 ), in which at least two hollow profile elements ( 12 . 16 ) in each case via a plug connection with at least one sleeve element ( 14 ) and joined, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) with one over its body longitudinal axis ( 18 . 20 ) variable cross-sectional shape and / or one about its body longitudinal axis ( 18 . 20 ) variable wall thickness with the at least one sleeve element ( 14 ) and joined. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen zumindest einem Hohlprofilelement (12, 16) und dem Hülsenelement (14) vorgesehener Lötspalt (26) zumindest bereichsweise mit einem Lot aufgefüllt wird.A method according to claim 12, characterized in that a between at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) and the sleeve element ( 14 ) provided soldering gap ( 26 ) is at least partially filled with a solder. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) vor dem Fügen mittels eines Strangpressprozesses gebildet wird.Method according to one of claims 12 or 13, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) is formed before joining by means of an extrusion process. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) vor dem Fügen mittels eines Innenhochdruckumformprozesses bearbeitet wird.Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) is processed before joining by means of a hydroforming process. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlprofilelement (12, 16) nach dem Fügen mittels eines Innenhochdruckprozesses bearbeitet wird.Method according to one of claims 12 to 15, characterized in that at least one hollow profile element ( 12 . 16 ) is processed after joining by means of a hydroforming process. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofilbauteil (10) durch ein Spritzgussverfahren zu einem Hybridbauteil ergänzt wird.Method according to one of claims 12 to 16, characterized in that the hollow profile component ( 10 ) is supplemented by an injection molding process to a hybrid component.
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