DE102011076408A1 - Flat structural component e.g. flat back of seat used in motor vehicle, has flat core and shell that are jointly deformed, such that bending moment is acted in component of extension about bending axis - Google Patents

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Abstract

The structural component (10) has shell (12) and flat core (14) that is received in the shell, which is extended in two orthogonal principal directions of extension (H1,H2) and in a direction orthogonal to two main directions of extension. The dimension of backrest of seat in thickness direction (D) is smaller than that of extension in main directions. The core and shell are jointly deformed, such that bending moment (F,M) is acted in a component of extension about a bending axis (B). The shear strength of core is smaller than that of shell.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flächiges Strukturbauteil, insbesondere eine flächige Rückenlehne eines Sitzes und dergleichen, wie es vor allem zum Einsatz in Kraftfahrzeugen kommen kann.The present invention relates to a planar structural component, in particular a planar backrest of a seat and the like, as it can come especially for use in motor vehicles.

Das hier betrachtete Strukturbauteil ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung flächig, da es sich in zwei zueinander orthogonale Haupterstreckungsrichtungen und weiter in eine zu den beiden Haupterstreckungsrichtungen orthogonale Dickenrichtung erstreckt, wobei die Abmessung des Strukturbauteils in Dickenrichtung wesentlich kleiner ist als in den Haupterstreckungsrichtungen.The structural component considered here is planar in the sense of the present application, since it extends in two mutually orthogonal main directions of extension and further in a direction orthogonal to the two main directions of extension thickness direction, wherein the dimension of the structural component in the thickness direction is substantially smaller than in the main directions of extension.

Dabei können eine oder mehrere der Haupterstreckungsrichtungen lokal unterschiedlich ausgerichtet sein, etwa um Krümmungen des flächiges Strukturbauteils zu realisieren.In this case, one or more of the main directions of extension can be locally aligned differently, for example, to realize curvatures of the planar structural component.

Das hier diskutierte flächige Strukturbauteil weist einen ebenso flächigen Kern auf, welcher derart in einer ihn umgebenden Schale aufgenommen ist, dass sich Kern und Schale wenigstens in einem Biegebelastungsfall des Strukturbauteils gemeinsam verformen, wobei hier ein Biegebelastungsfall angenommen sein soll, in welchem auf das Strukturbauteil ein Biegemoment um eine Biegeachse einwirkt, welche eine Komponente in einer der Haupterstreckungsrichtungen aufweist.The flat structural component discussed here has an equally planar core which is received in a shell surrounding it in such a way that the core and shell deform together at least in a bending load case of the structural component, wherein a bending load case is assumed here, in which case the structural component is assumed Bending torque acts around a bending axis, which has a component in one of the main directions of extension.

Ein derartiges flächiges Strukturbauteil ist beispielsweise aus der DE 198 82 494 T1 oder aus der zugehörigen Offenlegungsschrift WO 99/01272 A bekannt.Such a planar structural component is for example from the DE 198 82 494 T1 or from the associated disclosure WO 99/01272 A known.

Der Vorteil derartiger flächiger Strukturbauteile liegt in einer ausreichenden Steifigkeit bei geringem beanspruchtem Bauraum einerseits und bei weiterhin geringem Gewicht andererseits. Diese Eigenschaften machen den Einsatz derartiger Strukturbauteile in Fahrzeugen aller Art interessant, also in bodengebundenen Kraftfahrzeugen ebenso wie in Luftfahrzeugen, da ihre bewegte Masse verglichen mit alternativen Bauteilen gleicher Festigkeit gering ist.The advantage of such planar structural components lies in a sufficient rigidity with low space requirement on the one hand and still low weight on the other hand. These properties make the use of such structural components in vehicles of all kinds interesting, ie in ground-based vehicles as well as in aircraft, since their moving mass is low compared with alternative components of equal strength.

Neben der oben genannten beispielhaften Anwendung der hier betrachteten Strukturbauteile als Rückenlehnen kommen andere Anwendungen, wie beispielsweise Fahrzeugböden, Armaturen und Konsolen und dergleichen in Frage.In addition to the above-mentioned exemplary application of the structural components considered here as backrests other applications, such as vehicle floors, fittings and consoles and the like come into question.

Nachteilig an den bekannten Strukturbauteilen ist ihr Bruchverhalten im spontanen Lastfall, wie er beispielsweise bei Fahrzeugunfällen vorliegt. Hier kann es im Verlauf der spontanen, etwa unfallbedingten, Krafteinwirkung zu einem völligen Versagen des Strukturbauteils durch Bruch und im Anschluss daran zu einer erhöhten Verletzungsgefahr kommen, weil offene Bruchkanten des Strukturbauteils von Personen, etwa im Fahrzeuginnenraum, erreichbar sind.A disadvantage of the known structural components is their fracture behavior in the spontaneous load case, as it is present for example in vehicle accidents. Here, in the course of the spontaneous, approximately accidental, force effect to a complete failure of the structural component by breakage and subsequently to an increased risk of injury, because open breaking edges of the structural component of persons, such as in the vehicle interior, can be reached.

Bei der Betrachtung des Bruchverhaltens ist dabei vor allen Dingen der oben genannte Biegebelastungsfall von Bedeutung, da eine Biegung um eine Biegeachse mit einer Komponente in einer der Haupterstreckungsrichtungen verglichen mit einer betragsgleichen Biegung um eine in Dickenrichtung verlaufende Biegeachse früher zum Versagen des Strukturbauteils führt.In the consideration of the fracture behavior, above all, the above-mentioned bending load case is of importance, since a bending around a bending axis with a component in one of the main directions of extension compared to an equal amount of bending around a bending axis extending in the thickness direction earlier leads to failure of the structural component.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein flächiges Strukturbauteil der eingangs genannten Art in seinem Bruchverhalten unter dem gegebenen Biegebelastungsfall zu verbessern.It is therefore an object of the present invention to improve a flat structural component of the type mentioned in its fracture behavior under the given bending load case.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kern wenigstens abschnittsweise eine geringere Schubfestigkeit aufweist als die Schale.The object is achieved in that the core at least partially has a lower shear resistance than the shell.

Es hat sich nämlich herausgestellt, dass dann, wenn das flächige Strukturbauteil hinsichtlich der für Kern und Schale genannten obigen Bedingungen genügt, bei dem beschriebenen Biegebelastungsfall aufgrund der am Strukturbauteil auftretenden Schubspannungen zunächst nur der Kern versagt, während das Material der Schale zwar verformt wird, im Wesentlichen jedoch intakt bleibt.In fact, it has been found that if the planar structural component satisfies the above-mentioned conditions for core and shell, in the case of the bending load case described above, only the core will fail due to the shear stresses occurring on the structural component, while the material of the shell will be deformed Essentially, however, remains intact.

In diesem Falle kann durch eine spontane Kraft- oder/und Momenteneinwirkung auf das flächige Strukturbauteil Energie nach dem Grundprinzip einer Knautschzone durch Materialversagen des Kerns und gegebenenfalls durch Relativbewegung der nach dem Versagen des Kerns verbleibenden Kernreste zueinander effektiv abgebaut werden, während die Kernreste weiterhin von der intakten Schale umgeben sind.In this case, by a spontaneous force or / and momentary effect on the sheet-like structural component energy according to the basic principle of a crumple zone by material failure of the core and possibly by relative movement of remaining after the failure of the core core remainders are effectively reduced to each other, while the core remnants of the intact shell are surrounded.

Durch diesen Energieabbau kann die Schale entlastet werden, so dass sie im Verlauf der spontanen Kraft- oder/und Momenteneinwirkung auf das Strukturbauteil intakt bleibt.By this energy reduction, the shell can be relieved, so that it remains intact in the course of spontaneous force or / and moment effect on the structural component.

Damit ist zwar das Strukturbauteil, ebenso wie jene aus dem Stand der Technik bekannten Strukturbauteile, nach dem Ende des Belastungsfalls unbrauchbar, jedoch ist die vom erfindungsgemäßen Strukturbauteil ausgehende Verletzungsgefahr gegenüber den Strukturbauteilen des Standes der Technik erheblich reduziert.Thus, although the structural component, as well as those known from the prior art structural components, unusable after the end of the load case, however, the danger of injury emanating from the structural component according to the invention over the structural components of the prior art is considerably reduced.

Dabei ist völlig klar, dass es unerheblich ist, ob der Biegebelastungsfall durch ein auf das Strukturbauteil einwirkendes Kräftesystem oder durch ein auf das Strukturbauteil einwirkendes Biegemoment hervorgerufen wird, solange aus der Kräfte- oder/und Momenteneinwirkung auf das Strukturbauteil nur die eingangs genannte Biegebelastung folgt.It is completely clear that it is irrelevant whether the bending load case is caused by a force acting on the structural component force system or by acting on the structural component bending moment, as long as from the forces and / or momentary effect on the structural component only the bending load mentioned above.

Die oben bezeichnete wenigstens abschnittsweise geringere Schubfestigkeit des Kerns im Vergleich zu jener der Schale lässt sich auf unterschiedliche Arten und Weisen realisieren. The above-mentioned at least partially lower shear strength of the core compared to that of the shell can be realized in different ways.

Beispielsweise kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in besonders einfach zu realisierender Weise daran gedacht sein, den Kern aus einem Material zu bilden, welches als Material eine geringere Schubfestigkeit aufweist als das Material der Schale. In diesem Falle wird die wenigstens abschnittsweise geringere Schubfestigkeit des Kerns im Vergleich zu jener der Schale durch bloße Materialwahl sichergestellt.For example, according to a preferred embodiment of the present invention, it may be thought in a particularly simple manner to form the core from a material which as material has a lower shear resistance than the material of the shell. In this case, the at least partially lower shear resistance of the core is ensured compared to that of the shell by mere choice of material.

Produktionstechnisch vorteilhaft kann die Schale eine flächige erste Teilschale und eine flächige zweite Teilschale umfassen, wobei der Kern zwischen der ersten und der zweiten Teilschale aufgenommen ist. In diesem Falle kann das Strukturbauteil durch Pressen der in der gewünschten Reihenfolge geschichteten Ausgangsrohlinge für die beiden Teilschalen und den Kern in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden. Hierzu wird ein, vorzugsweise aufgeheizter, erster Teilschalenrohling in ein Formwerkzeug eingelegt, auf diesen wird ein Kernrohling gelegt, und auf diesen wiederum ein, vorzugsweise aufgeheizter, zweiter Teilschalenrohling. Anschließend wird das Formwerkzeug geschlossen, vorzugsweise in temperiertem Zustand, und dabei die eingelegten Rohlinge sowohl in Form gepresst als auch aufgrund des einwirkenden Drucks miteinander verbunden.In terms of production technology, the shell may comprise a flat first partial shell and a flat second partial shell, the core being accommodated between the first and the second partial shell. In this case, the structural member can be manufactured by pressing the batch-stacked starting blanks for the two sub-shells and the core in a single operation. For this purpose, a, preferably heated, first part shell blank is inserted into a mold, on this, a core blank is placed, and this in turn a, preferably heated, second part shell blank. Subsequently, the mold is closed, preferably in a tempered state, while the inserted blanks both pressed into shape and connected to each other due to the applied pressure.

Alternativ hierzu können auch zunächst nur die Teilschalenrohlinge in das Formwerkzeug eingelegt werden, wiederum vorzugsweise in temperiertem Zustand, wobei zwischen die beiden Teilschalenrohlinge eine Einspritzeinheit eingebracht wird. Nach dem Schließen des Formwerkzeugs, wodurch die Teilschalenrohlinge längs eines Umfangsrandes miteinander verbunden werden, wird von der Einspritzeinheit Kernmaterial in das Strukturbauteil eingespritzt, so dass es den von den Teilschalenrohlingen nach dem Pressvorgang bereitgestellten Hohlraum in der so gebildeten Schale ausfüllt.Alternatively, initially only the partial shell blanks can be inserted into the mold, again preferably in a tempered state, wherein between the two partial shell blanks an injection unit is introduced. After closing the mold, whereby the part shell blanks are joined together along a peripheral edge, core material is injected into the structural member from the injection unit to fill the cavity provided by the part shell blanks after the pressing operation in the shell thus formed.

Um sowohl ein Strukturbauteil mit möglichst geringer Masse als auch einen Kern mit geringerer Schubfestigkeit als jener der Schale bereitstellen zu können, kann der Kern geschäumtes Material umfassen, und zwar offenzelliges oder/und geschlossenzelliges geschäumtes Material. Hierzu kann in dem zuvor genannten zweiten Herstellungsverfahren das eingespritzte Kernmaterial mit einem Treibmittel versetzt sein.In order to provide both a structural component with the least possible mass and a core with lower shear strength than that of the shell, the core may comprise foamed material, namely open-cell and / or closed-cell foamed material. For this purpose, in the aforementioned second production method, the injected core material may be mixed with a blowing agent.

Um die Verformbarkeit der Bestandteile des Strukturbauteils: Kern und Schale, in den zuvor beispielhaft genannten Fertigungsverfahren gewährleisten zu können, ist wenigstens die Schale mit einem thermoplastischen Material aufgebaut. Vorzugsweise ist auch der Kern mit einem thermoplastischen Material aufgebaut, insbesondere in dem ersten genannten Herstellungsverfahren, in welchem entsprechende Rohling gleichzeitig mit den Teilschalenrohlingen pressumgeformt werden.In order to be able to ensure the deformability of the constituents of the structural component: core and shell in the production method mentioned above by way of example, at least the shell is constructed with a thermoplastic material. Preferably, the core is also constructed with a thermoplastic material, in particular in the first mentioned production method, in which corresponding blank are press-formed simultaneously with the part-shell blanks.

Dann, wenn die Schale und der Kern mit einem kompatiblen, vorzugsweise sogar mit demselben thermoplastischen Material aufgebaut sind, lassen sich Schale und Kern besonders einfach längs ihrer Kontaktfläche miteinander stoffschlüssig verbinden, was aus den oben genannten Gründen vorteilhaft ist.Then, when the shell and the core are constructed with a compatible, preferably even with the same thermoplastic material, the shell and core can be particularly easily connected to each other along its contact surface materially, which is advantageous for the reasons mentioned above.

Zur Bereitstellung eines möglichst festen und formstabilen Strukturbauteils ist vorzugsweise die Schale zu verstärken. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Schale faserverstärkt ist, wobei hierfür bevorzugt Mineralfasern, Kohlenstofffasern oder/und Glasfasern verwendet werden können. Ebenso ist denkbar, die Schale aus zwei unterschiedlichen Kunststoffkomponenten herzustellen, welche sich hinsichtlich ihres Schmelzpunktes unterscheiden, so dass die Schale aus einem bei niedrigeren Temperaturen schmelzenden Matrixthermoplasten und darin eingebetteten Kunststofffasern aus einem bei höheren Temperaturen schmelzenden Kunststoff gebildet sein kann, wenngleich die glas- oder/und mineralfaserverstärkte Schale aus Gründen der erhöhten Festigkeit gegenüber der zuletzt genannten bevorzugt ist.To provide a solid and dimensionally stable structural component is preferably to strengthen the shell. Therefore, it is advantageous if the shell is fiber-reinforced, for which purpose preferably mineral fibers, carbon fibers or / and glass fibers can be used. It is also conceivable to produce the shell of two different plastic components, which differ in their melting point, so that the shell may be formed from a melting at lower temperatures Matrixthermoplasten and embedded plastic fibers from a melting at higher temperatures plastic, although the glass or / and mineral fiber reinforced shell for reasons of increased strength over the latter is preferred.

Aus Gründen eines möglichst geringen Gesamtgewichts des hier diskutierten Strukturbauteils ist es vorteilhaft, wenn der Kern eine geringere Dichte als die Schale aufweist, was insbesondere im oben genannten Fall eines Kerns aus geschäumtem Material einfach zu realisieren ist.For reasons of the lowest possible total weight of the structural component discussed here, it is advantageous if the core has a lower density than the shell, which is easy to realize, in particular in the abovementioned case of a core of foamed material.

Weiterhin weist ein Kern aus geschäumtem Material aufgrund der Materialstruktur einen geringeren wirksamen Materialquerschnitt auf als ein massiver Kern gleicher Gestalt, da die Flächenanteile der Gaszellen des Kerns von einer gesamten betrachteten Querschnittsfläche des Kerns abzuziehen ist. Somit kann durch Einsatz eines geschäumten Kerns sogar dann ein Kern mit geringerer Schubfestigkeit als die Schale bereitgestellt werden, wenn das Material des Kerns an sich bei massiver Kernausbildung eine höhere Schubfestigkeit aufweisen würde als das für die Schale verwendete Material.Furthermore, due to the material structure, a core of foamed material has a smaller effective material cross-section than a solid core of the same shape, since the area fraction of the gas cells of the core is to be subtracted from an entire considered cross-sectional area of the core. Thus, by using a foamed core, a core with lower shear strength than the shell can be provided even if the material of the core per se would have a higher shear strength than the material used for the shell in solid core formation.

Weiter kann daran gedacht sein, dass das Strukturbauteil ein Verstärkungselement umfasst, etwa aus einem Organoblech oder einem Metall.Furthermore, it can be thought that the structural component comprises a reinforcing element, such as an organic sheet or a metal.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren erläutert werden. Es stellt dar: The present invention will be explained below with reference to the accompanying figures. It shows:

1: einen Querschnitt durch eine grobschematisch dargestellte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen flächigen Strukturbauteils und 1 FIG. 2: a cross section through a roughly schematically illustrated first embodiment of a flat structural component according to the invention and FIG

2: eine im Wesentlichen gleiche Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen flächigen Strukturbauteils wie jene von 1. 2 : A substantially similar view of a second embodiment of a planar structural component according to the invention such as those of 1 ,

In 1 ist ein erfindungsgemäßes flächiges Strukturbauteil allgemein mit 10 bezeichnet. Das flächige Strukturbauteil 10, welches eine Schale 12 und einen von der Schale 12 vorzugsweise allseits umgebenen Kern 14 aufweist, erstreckt sich in zwei zueinander orthogonale Haupterstreckungsrichtungen, etwa in eine erste Haupterstreckungsrichtung H1, welche zur Zeichenebene der 1 orthogonal ist, und in eine zur ersten Haupterstreckungsrichtung H1 orthogonale zweite Haupterstreckungsrichtung H2, welche in 1 durch den entsprechend bezeichneten Pfeil H2 gekennzeichnet ist.In 1 is a flat structural component according to the invention in general with 10 designated. The flat structural component 10 which is a cup 12 and one of the shell 12 preferably on all sides surrounded core 14 extends in two mutually orthogonal main directions of extension, for example in a first main extension direction H1, which is the plane of the 1 is orthogonal, and in a direction orthogonal to the first main extension direction H1 second main extension direction H2, which in 1 is indicated by the correspondingly designated arrow H2.

Das Strukturbauteil 10 weist außerdem eine Dickenabmessung in einer Dickenrichtung D auf, wobei die Dickenrichtung D sowohl zur ersten Haupterstreckungsrichtung H1 als auch zur zweiten Haupterstreckungsrichtung H2 orthogonal ist.The structural component 10 Also has a thickness dimension in a thickness direction D, wherein the thickness direction D is orthogonal to both the first main extension direction H1 and the second main extension direction H2.

In der in 1 gezeigten Darstellung ist die Dickenabmessung des Strukturbauteils 10 aus Gründen der besseren Darstellung verglichen mit den Abmessungen in den Haupterstreckungsrichtungen H1 und H2 überhöht. Aber bereits in dieser schematisch vereinfachten Darstellung der 1 ist erkennbar, dass das flächige Strukturbauteil 10 in den Haupterstreckungsrichtungen eine wesentlich größere Abmessung aufweist als in der Dickenrichtung D.In the in 1 The representation shown is the thickness dimension of the structural component 10 for reasons of better representation compared with the dimensions in the main directions of extension H1 and H2 excessive. But already in this schematic simplified representation of 1 it can be seen that the planar structural component 10 in the main directions of extension has a much larger dimension than in the thickness direction D.

Ebenfalls aus Gründen einer vereinfachten Darstellung ist das Strukturbauteil 10 in 10 mit einer im Wesentlichen ebenen Außenfläche 10a dargestellt, welche jedoch auch, wie strichpunktiert in 1 angedeutet ist, wenigstens um eine zur 1 orthogonale Krümmungsachse gekrümmt ausgebildet sein kann.Also for the sake of a simplified illustration is the structural component 10 in 10 with a substantially flat outer surface 10a However, which also, as dash-dotted lines in 1 is hinted, at least one for 1 orthogonal axis of curvature may be curved.

In diesem letztgenannten Falle eines gekrümmten Strukturbauteils ist klar, dass die Dickenrichtungen D und die beiden Haupterstreckungsrichtungen H1 und H2 lokal unterschiedlich sind. Dennoch ist auch ein derart gekrümmtes Strukturbauteil ohne Weiteres als flächig zu erkennen, wenn es in Dickenrichtung eine wesentlich geringere Abmessung aufweist als in den Haupterstreckungsrichtungen.In this latter case of a curved structural component, it is clear that the thickness directions D and the two main extension directions H1 and H2 are locally different. Nevertheless, even such a curved structural component is readily recognizable as flat if it has a substantially smaller dimension in the thickness direction than in the main directions of extension.

Im Übrigen kann das Strukturbauteil 10, wie auf der der Fläche 10a entgegengesetzten Fläche 10b angedeutet ist, in Dickenrichtung D strukturiert ausgebildet sein.Incidentally, the structural component 10 , like on the surface 10a opposite surface 10b is indicated, be formed structured in the thickness direction D.

Die Schale ist, um ihr eine möglichste hohe Bauteilfestigkeit zu verleihen, vorzugsweise aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, bei welchem Glasfasern in eine Thermoplastmatrix eingebunden sind.The shell is preferably made of a fiber composite material in which glass fibers are incorporated into a thermoplastic matrix in order to give it the highest possible component strength.

Weiterhin ist die Schale 12 aus zwei Teilschalen 12a und 12b gebildet, welche längs der in 1 punktiert dargestellten Verbindungsfläche 16 durch einen Pressvorgang miteinander verbunden worden sind.Furthermore, the shell 12 from two part shells 12a and 12b formed, which along the in 1 dotted illustrated connecting surface 16 have been joined together by a pressing process.

Vorzugsweise wurde entweder ein den Kern 14 bildender Kernrohling zwischen die beiden die Teilschalen 12a und 12b der Schale 12 bildenden Teilschalenrohlinge eingelegt und gemeinsam mit diesen verpresst oder Kernmaterial wurde in einen zwischen den Teilschalen 12a und 12b der Schale 12 bereitgestellten Hohlraum durch eine Einspritzvorrichtung eingespritzt.Preferably, either one became the core 14 forming core blank between the two the subshells 12a and 12b the Bowl 12 forming part shell blanks inserted and pressed together with these or core material was in a between the subshells 12a and 12b the Bowl 12 provided cavity injected by an injector.

In dem in 1 gezeigten Beispiel sei der Kern 14 aus geschäumtem Material gebildet, vorzugsweise aus einem geschäumten Thermoplast.In the in 1 example shown is the core 14 formed of foamed material, preferably of a foamed thermoplastic.

Bevorzugt ist das thermoplastische Grundmaterial des geschäumten Kerns 14 mit dem Material der thermoplastischen Matrix der Schale 12 kompatibel oder sogar identisch, so dass es an der Grenzfläche 18 zwischen Kern 14 und Schale 12 bei der Herstellung zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kern 14 und der Schale 12 kommt. Somit kann der Kern 14 an seiner gesamten Außenfläche 15 mit der Schale 12 kraft- und momentenübertragend stoffschlüssig verbunden sein. Alternativ kann an der Grenzfläche 18 zwischen Schale 12 und Kern 14 auch ein Haftmittel, etwa ein Klebstoff, aufgetragen sein. Somit lassen sich auch inkompatible Werkstoffe miteinander verbinden.Preferred is the thermoplastic base material of the foamed core 14 with the material of the thermoplastic matrix of the shell 12 compatible or even identical, so it's at the interface 18 between core 14 and shell 12 in the production of a material connection between the core 14 and the shell 12 comes. Thus, the core can 14 on its entire outer surface 15 with the shell 12 be force-and torque-transmitting cohesively connected. Alternatively, at the interface 18 between shell 12 and core 14 also an adhesive, such as an adhesive may be applied. Thus, incompatible materials can be connected to each other.

Der Kern 14 ist in dem in 1 gezeigten Beispiel so stark geschäumt, dass er eine geringere Schubfestigkeit als die Schale 12 aufweist.The core 14 is in the in 1 foamed so much that it has a lower shear resistance than the shell 12 having.

Kommt es zu einem Biegebelastungsfall einer Biegung um die in 1 mit B bezeichnete Biegeachse, welche orthogonal zur Zeichenebene der 1 verläuft, etwa aufgrund eines Biegemomentes M oder aufgrund eines Kräftesystems F, so tritt ein Versagen des Strukturbauteils 10 zunächst im Kern 14 auf, und zwar in der strichliniert dargestellten Bruchfläche 20.If there is a bending load case of a bend around the in 1 bending axis designated B, which orthogonal to the plane of the 1 runs, for example, due to a bending moment M or due to a force system F, so there is a failure of the structural component 10 first in the core 14 on, in the fractured line shown fracture surface 20 ,

Die Bruchfläche 20 des Kerns 14, welche in dem in 1 dargestellten Beispiel orthogonal zur Dickenrichtung D und damit in den beiden Haupterstreckungsrichtungen H1 und H2 verläuft, liegt vorzugsweise in einem Mittenbereich MB des Kerns 14.The fracture surface 20 of the core 14 , which in the in 1 illustrated example orthogonal to Thickness direction D and thus extends in the two main directions of extension H1 and H2, is preferably in a central region MB of the core 14 ,

Als geschäumter Kern 14 weist dieser in der Regel eine geringere Dichte auf als die Schale 12, was zu einer weiteren erwünschten Gewichtseinsparung führt.As a foamed core 14 this usually has a lower density than the shell 12 , which leads to a further desired weight saving.

In diesem letztgenannten Falle können auch poröse fasrige Kernwerkstoffe zur Bildung des Kerns 14 verwendet werden.In this latter case, porous fibrous core materials can also be used to form the core 14 be used.

Die sich aus dem hier diskutierten Belastungsfall ergebende Verformung des Strukturbauteils 10 kann derart sein, dass sich die im unbelasteten Fall ebene Außenfläche 10a des Strukturbauteils 10 der zuvor genannten gekrümmten alternativen strichpunktierten Verlaufslinie in 1 annähert.The resulting from the load case discussed deformation of the structural component 10 may be such that the outer surface is smooth in the unloaded case 10a of the structural component 10 the aforementioned curved alternative dash-dotted line in 1 approaches.

Mit dem hier vorgestellten Strukturbauteil tritt ein Versagen des Bauteils im bezeichneten Belastungsfall im Kern 14 auf, wobei die Kernreste 14a und 14b trotz des Versagens des Strukturbauteils 10 von der Schale 12 umschlossen bleiben.With the structural component presented here, a failure of the component occurs in the designated load case in the core 14 on, with the core remnants 14a and 14b despite the failure of the structural component 10 from the shell 12 remain enclosed.

In 2 sind gleiche und funktionsgleiche Bauteile und Bauteilabschnitte wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.In 2 are the same and functionally identical components and component sections as in 1 provided with the same reference numerals, but increased by the number 100 ,

Die zweite Ausführungsform von 2 wird nur insofern beschrieben werden, als sie sich von der ersten Ausführungsform in 1 unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten ausdrücklich verwiesen ist.The second embodiment of 2 will be described only insofar as they differ from the first embodiment in FIG 1 which otherwise expressly refers to their description.

In 2 ist dargestellt, dass der Kern 14a in sich eingebettet Verstärkungsbauteile 124 und 126 aufweisen kann. Diese können aus Organoblech, Metall oder aber auch aus einem beliebigen anderen Material gebildet sein.In 2 is shown that the core 14a embedded in reinforcing components 124 and 126 can have. These can be formed from organic sheet, metal or else from any other material.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flächiges Strukturbauteil mit einem gezielten Bruchverhalten, welches sich in zwei zueinander orthogonale Haupterstreckungsrichtungen und in eine zu den beiden Haupterstreckungsrichtungen orthogonale Dickenrichtung erstreckt, wobei die Abmessung des Strukturbauteils in Dickenrichtung wesentlich kleiner ist als in den Haupterstreckungsrichtungen, insbesondere Rückenlehne eines Sitzes und dergleichen, mit einem flächigen Kern, welcher derart in einer ihn umgebenden Schale aufgenommen ist, dass sich Kern und Schale wenigstens in einem Biegebelastungsfall des Strukturbauteils gemeinsam verformen, in welchem auf das Strukturbauteil ein Biegemoment einwirkt um eine Biegeachse, welche eine Komponente in eine der Haupterstreckungsrichtungen aufweist, wobei der Kern eine geringere Schubfestigkeit aufweist als die Schale, so dass durch einen im genannten Belastungsfall auftretenden Schubbruch in der Mittelebene des Strukturbauteils die Verformbarkeit der Deckschichten erhöht wird und dadurch eine höhere Energieaufnahme möglich wird.The present invention relates to a planar structural component with a targeted fracture behavior, which extends in two mutually orthogonal main directions of extension and in a direction orthogonal to the two main directions of thickness, wherein the dimension of the structural component in the thickness direction is substantially smaller than in the main directions of extension, in particular the back of a seat and like, with a flat core, which is accommodated in a surrounding shell such that the core and shell deform together at least in a bending load case of the structural component, in which acts on the structural component of a bending moment about a bending axis, which is a component in one of the main directions of extension , wherein the core has a lower shear strength than the shell, so that by a shear failure occurring in said load case in the median plane of the structural component, the deformability of Cover layers is increased and thereby a higher energy consumption is possible.

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Claims (11)

Flächiges Strukturbauteil (10; 110), welches sich in zwei zueinander orthogonale Haupterstreckungsrichtungen (H1, H2) und in eine zu den beiden Haupterstreckungsrichtungen (H1, H2) orthogonale Dickenrichtung (D) erstreckt, wobei die Abmessung des Strukturbauteils (10; 110) in Dickenrichtung (D) wesentlich kleiner ist als in den Haupterstreckungsrichtungen (H1, H2), insbesondere Rückenlehne eines Sitzes und dergleichen, mit einem flächigen Kern (14; 114), welcher derart in einer ihn umgebenden Schale (12; 112) aufgenommen ist, dass sich Kern (14; 114) und Schale (12; 112) wenigstens in einem Biegebelastungsfall des Strukturbauteils (10; 110) gemeinsam verformen, in welchem auf das Strukturbauteil (10; 110) ein Biegemoment (M, F) einwirkt um eine Biegeachse (B), welche eine Komponente in eine der Haupterstreckungsrichtungen (H1, H2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (14; 114) wenigstens abschnittsweise eine geringere Schubfestigkeit aufweist als die Schale (12; 112).Flat structural component ( 10 ; 110 ), which extends in two mutually orthogonal main directions of extension (H1, H2) and in a direction perpendicular to the two main directions of extension (H1, H2) thickness direction (D), wherein the dimension of the structural component ( 10 ; 110 ) in the thickness direction (D) is substantially smaller than in the main directions of extension (H1, H2), in particular the backrest of a seat and the like, with a flat core ( 14 ; 114 ), which in such a case in a surrounding shell ( 12 ; 112 ) that core ( 14 ; 114 ) and shell ( 12 ; 112 ) at least in a bending load case of the structural component ( 10 ; 110 ) deform together, in which the structural component ( 10 ; 110 ) a bending moment (M, F) acts around a bending axis (B), which has a component in one of the main extension directions (H1, H2), characterized in that the core ( 14 ; 114 ) at least in sections has a lower shear resistance than the shell ( 12 ; 112 ). Strukturbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (14; 114) aus einem Material gebildet ist, welches eine geringere Schubfestigkeit aufweist als das Material der Schale (12; 112).Structural component according to claim 1, characterized in that the core ( 14 ; 114 ) is formed of a material which has a lower shear resistance than the material of the shell ( 12 ; 112 ). Strukturbauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (14; 114), vorzugsweise vollständig, mit der Schale (12; 112) verbunden ist, insbesondere kraft- oder stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen Kern (14; 114) und Schale (12; 112) eine höhere Schubfestigkeit aufweist als das Material des Kerns (14; 114).Structural component according to one of claims 1 or 2, characterized in that the core ( 14 ; 114 ), preferably completely, with the shell ( 12 ; 112 ) is connected, in particular non-positively or materially connected, wherein the connection between core ( 14 ; 114 ) and shell ( 12 ; 112 ) has a higher shear resistance than the material of the core ( 14 ; 114 ). Strukturbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kern (14; 114) in einer, insbesondere gekrümmten, durch die Haupterstreckungsrichtungen (H1, H2) definierten Haupterstreckungsfläche und in der zu dieser orthogonalen Dickenrichtung (D) erstreckt.Structural component according to claim 3, characterized in that the core ( 14 ; 114 ) in a, in particular curved, by the main extension directions (H1, H2) defined main extension surface and extending in the orthogonal to this thickness direction (D). Strukturbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (12; 112) eine flächige erste Teilschale (12a; 112a) und eine flächige zweite Teilschale (12b; 112b) umfasst, wobei der Kern (14; 114) zwischen der ersten (12a; 112a) und der zweiten Teilschale (12b; 112b) aufgenommen ist.Structural component according to one of the preceding claims, characterized in that the shell ( 12 ; 112 ) a planar first partial shell ( 12a ; 112a ) and a flat second partial shell ( 12b ; 112b ), where the core ( 14 ; 114 ) between the first ( 12a ; 112a ) and the second sub-shell ( 12b ; 112b ) is recorded. Strukturbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Schale (12; 112), vorzugsweise die Schale (12; 112) und der Kern (14; 114) mit einem thermoplastischen Material aufgebaut sind.Structural component according to one of the preceding claims, characterized in that at least the shell ( 12 ; 112 ), preferably the shell ( 12 ; 112 ) and the core ( 14 ; 114 ) are constructed with a thermoplastic material. Strukturbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (12; 112) und der Kern (14; 114) mit demselben thermoplastischen Material aufgebaut sind.Structural component according to claim 6, characterized in that the shell ( 12 ; 112 ) and the core ( 14 ; 114 ) are constructed with the same thermoplastic material. Strukturbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (12; 112) faserverstärkt ist.Structural component according to claim 7, characterized in that the shell ( 12 ; 112 ) is fiber reinforced. Strukturbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (14; 114) eine geringere Dichte als die Schale (12; 112) aufweist.Structural component according to one of the preceding claims, characterized in that the core ( 14 ; 114 ) a lower density than the shell ( 12 ; 112 ) having. Strukturbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (14; 114) ein offen- oder geschlossenzelliges geschäumtes Material umfasst.Structural component according to claim 9, characterized in that the core ( 14 ; 114 ) comprises an open or closed cell foamed material. Strukturbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (110) ein, vorzugsweise im Kern (114) eingebettetes, Verstärkungselement (124, 126) umfasst.Structural component according to one of the preceding claims, characterized in that the structural component ( 110 ), preferably in the core ( 114 ) embedded reinforcing element ( 124 . 126 ).
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