DE102012017474B4 - A pillar for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
A-Säule für einen Kraftwagen aus einem Strukturbauteil (10), einem Beplankungsteil (12), einem Strukturteil (16) und wenigstens einem Verstärkungsteil (14), aus einem Thermoplast innerhalb welchem metallische Fasern angeordnet sind, und welches als Kunststofffolie oder Kunststoffmatte ausgebildet ist, wobei das als separates Teil ausgebildete Verstärkungsteil (14) wenigstens bereichsweise an dem Strukturteil (16) angebracht ist, welches als ein mit nichtmetallischen Fasern verstärktes Kunststoffteil ausgebildet ist und als geschlossenes, einen mehreckigen Querschnitt mit einer entsprechenden Anzahl an Teilmantelflächen (18) aufweisendes Hohlprofil ausgebildet ist und das Strukturteil (16), an jeweiligen Flanschflächen (20) mit einem das Strukturteil (16) fahrzeugaußenseitig umgebenden Beplankungsteil (12) verklebt ist, wobei das Verstärkungsteil (14) zwischen dem Strukturteil (16) und dem Beplankungsteil (12) angeordnet ist.A pillar for a motor vehicle comprising a structural component (10), a planking part (12), a structural part (16) and at least one reinforcing part (14) made of a thermoplastic within which metallic fibers are arranged, and which is designed as a plastic film or plastic mat wherein the reinforcing member (14) formed as a separate part is at least partially attached to the structural part (16) formed as a plastic part reinforced with non-metallic fibers and as a closed hollow section having a polygonal cross-section with a corresponding number of partial lateral surfaces (18) is formed and the structural part (16), at respective flange surfaces (20) with a structural part (16) vehicle outer side surrounding planking part (12) is glued, wherein the reinforcing member (14) between the structural part (16) and the planking part (12) is.
Description
Die Erfindung betrifft eine A-Säule für einen Kraftwagen.The invention relates to an A-pillar for a motor vehicle.
Ein Strukturbauteil ist aus der
Die
Das US Patent
Die US Patentanmeldung
Die europäische Patentanmeldung
Strukturbauteile für Rohbaustrukturen eines Kraftwagens werden zunehmend aus faserverstärkten Kunststoffteilen ausgebildet, da mit diesen Teilen bei einer hohen Festigkeit gleichzeitig eine nicht unerhebliche Gewichtsersparnis erzielbar ist. Nachteilig an insbesondere mit nichtmetallischen Fasern verstärkten Kunststoffteilen ist, dass diese üblicherweise relativ spröde brechen, wobei Bruchstücke von den faserverstärkten Kunststoffteilen abbrechen können.Structural components for bodyshell structures of a motor vehicle are increasingly formed from fiber-reinforced plastic parts, since at the same time a not inconsiderable weight savings can be achieved with these parts at a high strength. A disadvantage of plastic parts reinforced in particular with non-metallic fibers is that they usually break relatively brittle, whereby fragments of the fiber-reinforced plastic parts can break off.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strukturbauteil der eingangs genannten Art bereitzustellen, von welchem sich auch bei einer großen Verformung bzw. großen Krafteinwirkung keine Bruchstücke ablösen.It is the object of the present invention to provide a structural component of the type mentioned, from which no fragments detach even with a large deformation or large force.
Diese Aufgabe wird durch eine A-Säule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an A-pillar with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.
Um ein Ablösen von Bruchstücken auch bei großen Verformungen bzw. einwirkenden Kräften bei einem Strukturbauteil für eine Rohbaustruktur eines Kraftwagens zu verhindern, ist es bei einem erfindungsgemäßen Strukturbauteil vorgesehen, dass das als separates Teil ausgebildete Verstärkungsteil wenigstens bereichsweise an einem Strukturteil angebracht ist, welches als ein mit nichtmetallischen Fasern verstärktes Kunststoffteil ausgebildet ist. Das aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildete Strukturteil wird also erfindungsgemäß durch wenigstens ein metallisch verstärktes Kunststoffteil verstärkt, welche eine gewisse Duktilität des so ausgebildeten Gesamtverbundes gewährleistet. Dadurch wird erzielt, dass sich auch bei einer großen Krafteinwirkung auf das Strukturbauteil mit einer entsprechend großen Verformung keine Bruchstücke aus dem Gesamtverbund dem Strukturteil herauslösen, da der Gesamtverbund mittels des Verstärkungsteils zusammengehalten wird. Das erfindungsgemäße Strukturbauteil kann somit auch in Bereichen eines Kraftwagens eingesetzt werden, die im Falle eines Crashs sehr viel Verformung erfahren.In order to prevent detachment of fragments even with large deformations or acting forces in a structural component for a bodyshell structure of a motor vehicle, it is provided in a structural component according to the invention that the formed as a separate part reinforcing member is at least partially attached to a structural part, which as a formed with non-metallic fibers reinforced plastic part. The structural part formed from a fiber composite material is therefore reinforced according to the invention by at least one metallically reinforced plastic part, which ensures a certain ductility of the overall composite formed in this way. It is thereby achieved that even with a large force on the structural component with a correspondingly large deformation no fragments from the overall composite detach the structural part, since the entire composite is held together by means of the reinforcing member. The structural component according to the invention can thus also be used in areas of a motor vehicle, which experience a great deal of deformation in the event of a crash.
Die Erfindung sieht vor, dass das Kunststoffteil des Verstärkungsteils aus einem Thermoplast ausgebildet ist, innerhalb welchem die metallischen Fasern angeordnet sind. Die metallischen Fasern können somit besonders einfach in das Kunststoffteil eingebracht werden, da der Thermoplast dafür lediglich aufgeschmolzen werden muss, wonach die metallischen Fasern in diesem angeordnet werden können, wobei nach einem erneuten Aushärten des Thermoplastes die metallischen Fasern sicher in dem Kunststoffteil eingebettet sind. The invention provides that the plastic part of the reinforcement part is formed from a thermoplastic, within which the metallic fibers are arranged. The metallic fibers can thus be introduced into the plastic part in a particularly simple manner since the thermoplastic only has to be melted, after which the metallic fibers can be arranged in the latter, wherein after renewed hardening of the thermoplastic the metallic fibers are securely embedded in the plastic part.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Kunststoffteil des Verstärkungsteils als Kunststofffolie oder Kunststoffmatte ausgebildet ist. Somit kann das Kunststoffteil eine besonders flexible Struktur aufweisen, so dass dieses besonders einfach an das Strukturteil angelegt und konturnah an diesem angebracht werden kann. Dadurch werden sich eventuell herauslösende Bruchstücke des Strukturbauteils in einem Crashfall sicher von dem Verstärkungsteil gehalten, so dass diese nicht absplittern können.According to the invention it is provided that the plastic part of the reinforcing part is formed as a plastic film or plastic mat. Thus, the plastic part may have a particularly flexible structure, so that it can be particularly easily applied to the structural part and attached konturnah to this. As a result, possibly leaching out fragments of the structural component are held securely in a crash of the reinforcing member, so that they can not splinter.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Strukturteil als geschlossenes, einen mehreckigen Querschnitt mit einer entsprechenden Anzahl an Teilmantelflächen aufweisendes Hohlprofil ausgebildet ist. Dadurch weist das Strukturteil eine besonders hohe Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, auf, wobei das Strukturbauteil aufgrund seines Hohlprofils sehr leichtgewichtig ausgebildet sein kann.According to the invention, it is provided that the structural part is formed as a closed, a polygonal cross-section with a corresponding number of partial lateral surfaces having hollow profile. As a result, the structural part has a particularly high rigidity, in particular flexural rigidity, wherein the structural component can be made very lightweight due to its hollow profile.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine Mehrzahl der Teilmantelflächen von dem Verstärkungsteil umschlossen ist. Zum einen kann dadurch eine besonders gute Verbindung zwischen dem Verstärkungsteil und dem Strukturteil erzielt werden, wobei zum anderen dadurch absplitternde Bruchstücke von dem Strukturteil besonders von dem Verstärkungsteil gehalten werden können.According to the invention, it is provided that a plurality of partial jacket surfaces is enclosed by the reinforcing member. On the one hand, a particularly good connection between the reinforcing part and the structural part can thereby be achieved, whereby, on the other hand, fragments splintering from the structural part, especially from the reinforcing part, can be held thereby.
Schließlich ist es vorgesehen, dass das Strukturteil an jeweiligen Flanschflächen mit einem das Strukturteil fahrzeugaußenseitig umgebenden Beplankungsteil verklebt ist, wobei das Verstärkungsteil zwischen dem Strukturteil und dem Beplankungsteil angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Verstärkungsteil nur an dem Strukturteil und nicht an dem Beplankungsteil befestigt, wobei gleichzeitig das Strukturteil von dem Beplankungsteil in optisch ansprechender Weise verdeckt werden kann. Entsprechende Toleranzen sind gegebenenfalls also im Wesentlichen nur zwischen dem Verstärkungsteil und dem Strukturteil vorzusehen, aber nicht zwischen dem Beplankungsteil und dem Verstärkungsteil. Dadurch kann das Strukturbauteil insgesamt kostengünstiger hergestellt werden.Finally, provision is made for the structural part to be glued to respective flange surfaces with a planking part surrounding the structural part on the vehicle exterior, wherein the reinforcement part is arranged between the structural part and the planking part. In other words, the reinforcing member is attached only to the structural part and not to the planking part, and at the same time, the structural part can be concealed by the planking part in a visually appealing manner. Corresponding tolerances may therefore be provided substantially only between the reinforcing part and the structural part, but not between the planking part and the reinforcing part. As a result, the structural component can be made more cost-effective overall.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die nichtmetallischen Fasern aus Kohlefasern ausgebildet sind. Dadurch weist das faserverstärkte Strukturteil eine besonders hohe Steifigkeit auf, welche bei einem relativ geringen Gewicht erzielbar ist.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the non-metallic fibers are formed from carbon fibers. As a result, the fiber-reinforced structural part has a particularly high rigidity, which can be achieved with a relatively low weight.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die metallischen Fasern aus Stahl ausgebildet sind, wodurch eine besonders hohe Duktilität bei dem Verstärkungsteil erzielbar ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the metallic fibers are formed of steel, whereby a particularly high ductility in the reinforcing member can be achieved.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die metallischen Fasern als Drähte ausgebildet sind, wobei eine jeweilige Mehrzahl der metallischen Fasern zu Litzen verdrillt und innerhalb des Verstärkungsteils angeordnet sind. Dadurch kann ein relativ großer Anteil an metallischen Verstärkungsfasern in das Verstärkungsteil eingebracht werden, wobei die Litzen bei einer wesentlich größeren Verformung erst brechen ein massiver Draht mit dem gleichen Durchmesser der Litzen.A further advantageous embodiment of the invention provides that the metallic fibers are formed as wires, wherein a respective plurality of the metallic fibers are twisted into strands and arranged within the reinforcing member. This allows a relatively large proportion of metallic reinforcing fibers are introduced into the reinforcing member, wherein the strands at a much larger deformation first break a solid wire with the same diameter of the strands.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Mehrzahl der Teilmantelflächen von dem Verstärkungsteil umschlossen ist. Zum einen kann dadurch eine besonders gute Verbindung zwischen dem Verstärkungsteil und dem Strukturteil erzielt werden, wobei zum anderen dadurch absplitternde Bruchstücke von dem Strukturteil besonders von dem Verstärkungsteil gehalten werden können.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that a plurality of partial jacket surfaces is enclosed by the reinforcing member. On the one hand, a particularly good connection between the reinforcing part and the structural part can thereby be achieved, whereby, on the other hand, fragments splintering from the structural part, especially from the reinforcing part, can be held thereby.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verstärkungsteil wenigstens bereichsweise mit dem Strukturteil verklebt ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the reinforcing member is at least partially bonded to the structural part.
Dies trägt dazu bei, dass sich eventuell von dem Strukturteil ablösende Bruchstücke in einem Crashfall an dem mit diesem verklebten Verstärkungsteil verbleiben und somit davor bewahrt werden können, sich von dem Strukturbauteil zu lösen.This contributes to the fact that any fragments detaching from the structural part may, in the event of a crash, remain on the reinforcing part bonded to the latter and thus be prevented from becoming detached from the structural component.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine Perspektivansicht auf ein Strukturbauteil für eine Rohbaustruktur eines Kraftwagens.The drawing shows in the single figure a perspective view of a structural component for a shell structure of a motor vehicle.
Ein Strukturbauteil
Sowohl das Beplankungsteil
Bei dem Verstärkungsteil
Wie zu erkennen, ist das Strukturteil
Des Weiteren ist das Strukturteil
In einem Crashfall, bei welchem eine entsprechend große Kraft auf das Strukturbauteil
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