DE102011107207A1 - Strut e.g. diagonal strut, for motor car floor structure, has attaching unit fastening component at structure, where plastic material is reinforced from fibers that are arranged in longitudinal direction parallel to periphery of recess - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugstrebe, die einen mit Fasern verstärkten Kunststoff aufweist und die über wenigstens eine Befestigungsstruktur, an der zumindest ein weiteres Bauteil mittels eines Befestigungsmittels befestigbar ist, verfügt.The invention relates to a motor vehicle strut which has a fiber-reinforced plastic and which has at least one fastening structure to which at least one further component can be fastened by means of a fastening means.
Moderne Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Bodenstruktur auf, die über einen im Wesentlichen ebenen Hauptboden verfügen, der durch einen Mitteltunnel in zwei Hälften aufgeteilt wird. Der in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende und den Hauptboden in eine rechte und linke Seite teilende Mitteltunnel, dient vornehmlich der Aufnahme einer Welle, insbesondere der Antriebs- oder Kardanwelle, und/oder weiterer Fahrzeugkomponenten, wie etwa Versorgungsleitungen.Modern motor vehicles usually have a floor structure which has a substantially flat main floor, which is divided by a center tunnel in half. The running in the longitudinal direction of the motor vehicle and the main floor in a right and left side dividing center tunnel, serves primarily to receive a shaft, in particular the drive or propeller shaft, and / or other vehicle components, such as supply lines.
Um eine hinreichende Versteifung der Bodenstruktur zu erreichen, sind oftmals im Bereich unterhalb des Mitteltunnels so genannte Zug-Druck- bzw. Diagonalstreben vorgesehen, die nach Art eines Tragwerks den Mitteltunnel überbrücken und die linke und die rechte Hauptbodenhälfte miteinander verbinden, so dass die gewünschte Steifigkeit der Bodenstruktur sichergestellt wird.In order to achieve a sufficient stiffening of the soil structure, so-called train-pressure or diagonal struts are often provided in the area below the center tunnel bridging the center tunnel in the manner of a structure and connect the left and the right main floor half, so that the desired stiffness the soil structure is ensured.
Eine derartige Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem Hauptboden, der in Fahrzeuglängsrichtung durch einen Mitteltunnel in zwei Hauptbodenhälften unterteilt ist, ist aus der
Die bekannten Zug-Druckstreben bzw. Diagonalstreben werden üblicherweise aus Stahl gefertigt. Darüber hinaus besteht der Bedarf, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Karosserien, die faserverstärkte Kunststoffe, wie beispielsweise CFK, aufweisen, die im Bereich des Mitteltunnels benötigten Diagonalstreben ebenfalls als Faserverbundkunststoffbauteile auszuführen.The known tension-struts or diagonal struts are usually made of steel. In addition, there is a need, especially in motor vehicles with bodies, the fiber reinforced plastics, such as CFRP, have to perform the required in the middle tunnel diagonal struts also as fiber composite plastic components.
Die Krafteinleitung in derartige faserverstärkte Kunststoffstreben wird durch Einfräsungen und statisch überbestimmte Inserts hergestellt. Problematisch hierbei ist einerseits, dass die Fasern der Diagonalstreben teilweise durch die Einfräsungen beschädigt oder sogar durchtrennt werden. Andererseits liegen die Fasern, insbesondere Kohlenstofffasern, weitgehend offen im Unterbodenbereich eines Kraftfahrzeugs und können leicht, beispielsweise durch Steinschläge, beschädigt werden. Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Diagonalstreben aus Faserverbundwerkstoffen stellt deren Befestigung an der Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs fest. So können unzureichende Abdichtungen des Kontaktbereiches zwischen den Fasern und metallischen Bauteilen oder Befestigungsmitteln im Feuchtbereich des Unterbodens zu Korrosionserscheinungen an den Metallteilen führen.The introduction of force into such fiber-reinforced plastic struts is produced by milling and statically overdetermined inserts. The problem here is on the one hand that the fibers of the diagonal struts are partially damaged by the milled or even cut through. On the other hand, the fibers, in particular carbon fibers, are largely open in the underfloor region of a motor vehicle and can easily be damaged, for example by rockfalls. Another problem with the use of diagonal struts made of fiber composite materials determines their attachment to the floor structure of a motor vehicle. Thus, insufficient sealing of the contact area between the fibers and metallic components or fasteners in the wet area of the subfloor can lead to corrosion on the metal parts.
Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Streben sowie den bestehenden Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugstrebe aus einem faserverstärkten Kunststoff anzugeben, die eine vergleichsweise hohe Festigkeit aufweist und gleichzeitig derart ausgeführt ist, dass eine Krafteinleitung in die Strebe auf besonders vorteilhafte Weise erfolgt. Ferner soll es mit verhältnismäßig einfachen Mitteln möglich sein, die Fasern vor Beschädigungen, insbesondere während der Herstellung und Montage der Streben, sowie vor Einflüssen von außen zu schützen.Based on the known from the prior art struts and the existing problems, the invention has for its object to provide a motor vehicle strut of a fiber-reinforced plastic, which has a relatively high strength and at the same time designed such that an introduction of force into the strut on particularly advantageous Way done. Furthermore, it should be possible with relatively simple means to protect the fibers from damage, especially during the manufacture and assembly of the struts, as well as from external influences.
Die vorstehende Aufgabe wird mit einer Kraftfahrzeugstrebe gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The above object is achieved with a motor vehicle strut according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.
Erfindungsgemäß ist eine Kraftfahrzeugstrebe, die einen mit Fasern verstärkten Kunststoff aufweist und die über wenigstens eine Befestigungsstruktur, an der zumindest ein weiteres Bauteil mittels eines Befestigungsmittels befestigbar ist, verfügt, derart weitergebildet worden, dass die Befestigungsstruktur als Ausnehmung ausgeführt ist und die Fasern in Längsrichtung zumindest abschnittsweise annähernd parallel zum Umfang der Ausnehmung angeordnet sind. Wesentliches technisches Merkmal der erfindungsgemäß ausgeführten Kraftfahrzeugstrebe ist somit eine geeignete, unidirektionale Anordnung der Fasern innerhalb der Strebe, so dass es im Bereich der Befestigungsstruktur nicht zu einem Knicken oder sogar Durchtrennen der Fasern, beispielsweise durch Einfräsungen, kommt. Vielmehr ist eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugstrebe derart ausgeführt, dass die Fasern die Befestigungsstruktur sozusagen umgeben, ohne selbst durchbrochen oder beschädigt zu sein. Vorzugsweise werden hierbei Endlosfaserlagen kraftflussorientiert, um ein als Befestigungsauge ausgeführte Befestigungsstruktur gewickelt und/oder geklebt. Die Krafteinleitung in die Kraftfahrzeugstrebe erfolgt hierbei über die ausgerundeten Befestigungsaugen in die Kraftfahrzeugstrebe mit den unidirektional angeordneten Fasern.According to the invention, a motor vehicle strut which has a fiber-reinforced plastic and which has at least one attachment structure to which at least one further component can be fastened by means of a fastening means, has been further developed such that the attachment structure is designed as a recess and the fibers in the longitudinal direction at least sections are arranged approximately parallel to the circumference of the recess. An essential technical feature of the motor vehicle strut embodied according to the invention is therefore a suitable, unidirectional arrangement of the fibers within the strut, so that there is no kinking or even severing of the fibers in the region of the attachment structure, for example by milling. Rather, a motor vehicle strut according to the invention is designed such that the fibers surround the fastening structure, so to speak, without being pierced or damaged. In this case, preferably endless fiber layers are oriented in a force flow manner around a fastening structure designed as a fastening eye and / or glued. The introduction of force into the motor vehicle strut takes place via the rounded fastening eyes in the motor vehicle strut with the unidirectionally arranged fibers.
In einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung weisen die Fasern und/oder der mit Fasern verstärkte Kunststoff wenigstens abschnittsweise eine Ummantelung auf. Durch eine geeignete Ummantelung ist es möglich, die Fasern einer Kraftfahrzeugstrebe gegen Einflüsse von außen, wie sie beispielsweise durch Steinschläge im Bereich des Fahrzeugbodens hervorgerufen werden, zu schützen. Bevorzugt weist eine derartige Ummantelung Polyurethan (PUR) und/oder einen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) auf. Alternativ oder in Ergänzung ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung denkbar, dass durch die Ummantelung eine elektrische Isolierung erreicht wird. Eine derartige elektrisch isolierende Ummantelung auf bevorzugte Weise durch einen Klebstoff und/oder einen Kunststoff realisiert.In a suitable embodiment of the invention, the fibers and / or the fiber-reinforced plastic at least in sections a sheath on. By a suitable sheath, it is possible to protect the fibers of a motor vehicle strut against external influences, such as those caused by rockfalls in the region of the vehicle floor. Preferably, such a sheath polyurethane (PUR) and / or an ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). Alternatively or in addition, it is conceivable according to a further embodiment of the invention that an electrical insulation is achieved by the sheath. Such an electrically insulating sheathing is realized in a preferred manner by an adhesive and / or a plastic.
Durch eine optimale Ausgestaltung einer Zugstrebe, die sich durch eine erfindungsgemäße Anordnung der Fasern auszeichnet, ist es ferner denkbar, eine Zugstrebe zu erhalten, deren Zugfestigkeit der Faserfestigkeit entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, eine hochfeste Zugstrebe, die ein geringes Gewicht aufweist, herzustellen. Auf vorteilhafte Weise sind die erfindungsgemäß ausgeführten Zug-Druck- bzw. Querstreben als Streben zur Aussteifung der Bodenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere im Bereich eines Mitteltunnels, einsetzbar.By an optimal design of a tension strut, which is characterized by an inventive arrangement of the fibers, it is also conceivable to obtain a tension strut whose tensile strength corresponds to the fiber strength. In this way, it is possible to produce a high-strength tension strut, which has a low weight. In an advantageous manner, the tension-compression or transverse struts designed according to the invention can be used as struts for stiffening the floor structure of a motor vehicle body, in particular in the area of a center tunnel.
Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:In the following the invention without further restriction of the general inventive concept will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the figures. Showing:
Die dargestellte Kraftfahrzeugstrebe
Die in
Um eine vereinfachte Montage der Kraftfahrzeugstrebe
Die Befestigungsstrukturen
Umgeben wird die Befestigungsstruktur
Die Kohlenstofffasern
Eine hohe Festigkeit in diesem Bereich wird vor allem dadurch erreicht, dass die Zugfasern
Mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Kraftfahrzeugzugstrebe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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WO2014121891A1 (en) * | 2013-02-09 | 2014-08-14 | Daimler Ag | Fiber-reinforced reinforcement struts, production method, and motor vehicle body |
DE102019219304A1 (en) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | Ford Global Technologies, Llc | Strut brace made of fiber-reinforced thermoplastic |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004026299A1 (en) | 2004-05-28 | 2005-12-22 | Daimlerchrysler Ag | Floor structure of a motor vehicle |
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