DE102012020429A1 - Schaumstoffstruktur für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem Sandwichstrukturbauteil - Google Patents

Schaumstoffstruktur für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem Sandwichstrukturbauteil Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaumstoffstruktur (20) für ein Kraftfahrzeug, welche aus mindestens einem Schaum gebildet ist, und ein korrespondierendes Kraftfahrzeug mit einem Sandwichstrukturbauteil (7), welches eine solche Schaumstruktur (20) umfasst. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Hohlraum (22) vorgesehen, welcher eine Leitung (24.1, 24.2) ausbildet und/oder in welchen eine Leitung (26) eingebettet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaumstoffstruktur für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einem Sandwichstrukturbauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
  • Es ist bekannt, für ein Kraftfahrzeug Bauteile mit einer Sandwichstruktur vorzusehen. Diese ist insbesondere im Fahrzeugboden vorgesehen, der dann alle nötigen Versorgungspfade, wie elektrische Leitungen und Luftkanäle und Kühlleitungen und dergleichen enthält. Diese Leitungen werden als separate Montageteile in den Fahrzeugboden eingeführt und mechanisch und thermisch entkoppelt. Bestehende Bauteile, wie durchströmte Aluminiumprofile, können als Leitung genutzt werden, wobei oftmals nicht die nötige Entkopplung gewährleistet werden kann.
  • Aus der DE 10 2006 025 816 A1 ist eine Bodenstruktur für eine Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, die ein flächiges Sandwichbauteil aufweist, das einen metallischen Schaum zwischen zwei metallischen Blechen aufweist.
  • Aus der DE 10 2010 010 828 A1 ist eine Tragschicht bekannt, die aus einem an die Außenhaut angeschäumten Schaumkörper besteht.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaumstoffstruktur für ein Kraftfahrzeug zu schaffen und ein Kraftfahrzeug mit einem Sandwichstrukturbauteil anzugeben, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist, wobei sich insbesondere der Montageaufwand für die Integration von Leitungen reduzieren lässt.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Schaumstoffstruktur für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eines Kraftfahrzeugs mit einem Sandwichstrukturbauteil gelöst, welche eine solche Schaumstoffstruktur umfasst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Schaumstoffstruktur für ein Kraftfahrzeug ist aus mindestens einem Schaumstoff gebildet. Erfindungsgemäß ist in der Schaumstoffstruktur mindestens ein Hohlraum vorgesehen, welcher eine Leitung ausbildet und/oder in welchen eine Leitung eingebettet ist. Das bedeutet, dass der mindestens eine Hohlraum direkt während des Schaumprozesses erzeugt bzw. die Leitungen vor dem Ausschäumen in ein korrespondierendes Werkzeug oder in einen auszuschäumenden Hohlraum eingelegt werden.
  • Des Weiteren wird ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Sandwichstrukturbauteil vorgeschlagen, welches einen Schaumstoffkern umfasst, welcher als erfindungsgemäße Schaumstoffstruktur ausgeführt ist.
  • Besonders vorteilhaft sind die sich ergebende Gewichtsersparnis und der sich ergebende Bauraumgewinn. Sehr vorteilhaft ist auch, eine Verstärkung der Schaumstoffstruktur durch die integrierten Leitungen. Zusätzlich kann auf eine bisher übliche Entkopplung und Isolierung der Leitungen verzichtet werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Schaumstoffstruktur können die Hohlräume im Schaumstoff eine vorgegebene beliebige Form und einen vorgegebenen beliebigen Verlauf aufweisen. Dadurch können in vorteilhafter Weise beliebige Leitungsverläufe umgesetzt werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schaumstoffstruktur kann es sich bei den Leitungen um mediumführende Leitungen handeln, welche nunmehr selbst keine Hülle benötigen und es so zu einer Gewichtsersparnis kommt. Dies ist insbesondere bei Kühlmittelleitungen der Fall. Sehr vorteilhaft ist, dass auf eine Wärmeisolation der Luftkanäle bzw. Kühlmittelleitungen verzichtet werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schaumstoffstruktur kann es sich bei den Leitungen um elektrische Leitungen handeln, welche durch ihre Einbettung in den Schaum zu einer Verstärkung der Sandwichstruktur führen.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schaumstoffstruktur kann der Füllstoff aus Schaumstoff eine Kombination unterschiedlicher Schäume sein, um so unterschiedlichen Anforderungen an mechanischer und thermischer Entkopplung gerecht zu werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann der als Schaumstoffstruktur ausgeführte Schaumstoffkern mehrteilig ausgeführt werden, wobei der mindestens eine Hohlraum an den Grenzflächen zwischen den einzelnen Teilen ausgebildet werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann das Sandwichstrukturbauteil mindestens eine Decklage umfassen, welche zumindest teilweise um den als Schaumstoffstruktur ausgeführten Schaumstoffkern gelegt ist. Die mindestens eine Decklage kann beispielsweise aus einem Faserverbundwerkstoff, einem Metall, einem Kunststoff usw. bestehen und nach dem Schäumprozess um den als Schaumstoffstruktur ausgeführten Schaumstoffkern gelegt werden. Alternativ kann die mindestens eine Decklage mit einer vorgebbaren Stärke durch eine weitere thermische Behandlung des ausgehärteten als Schaumstoffstruktur ausgeführten Schaumstoffkerns erzeugt werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann das Sandwichstrukturbauteil mindestens zwei Teile umfassen, zwischen welchen ein erster Hohlraum ausgebildet ist, welcher mit dem als Schaumstoffstruktur ausgeführten Schaumstoffkern ausgefüllt werden kann. Dadurch können vorhandene Hohlräume in Fahrzeugbauteilen ohne weitere Isolationsmaßnahmen zur Leitungsführung verwendet werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs kann das Sandwichstrukturbauteil für einen Boden und/oder ein Dach und/oder einen Kofferraum und/oder einen Vorderwagen des Kraftfahrzeugs vorgesehen werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs können die Form und der Verlauf der Hohlräume im Schaumstoffkern durch entsprechende Werkzeugstrukturen während des Schäumprozesses erzeugt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
  • Dabei zeigt:
  • 1 einen Schnitt durch ein Bodenmodul eines Kraftfahrzeugs quer zur Fahrtrichtung, ausgestattet mit der erfindungsgemäßen Sandwichstruktur.
  • Wie aus der einzigen 1 ersichtlich ist, enthält ein Bodenmodul 1 eines Kraftfahrzeugs im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schaumstoffstruktur 20, welche aus mindestens einem Schaum gebildet ist. Erfindungsgemäß wird mindestens ein zweiter Hohlraum 22 in der Schaumstoffstruktur 20 vorgesehen, welcher funktional als Versorgungsleitung 24.1, 24.2, 26 dient. Das bedeutet, dass der mindestens eine Hohlraum 22 in der Schaumstoffstruktur 20 direkt als Versorgungsleitung 24.1, 24.2 ausgebildet ist. Alternativ ist die Versorgungsleitung 26 in den mindestens einen zweiten Hohlraum 22 eingebettet, so dass der zweite Hohlraum 22 vollständig ausgefüllt ist.
  • Bei einem einfachen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, umfasst das Sandwichstrukturbauteil 7 mindestens eine Decklage, welche zumindest teilweise um die Schaumstoffstruktur 20 gelegt ist. Die mindestens eine Decklage kann beispielsweise aus einem Faserverbundwerkstoff, einem Metall, einem Kunststoff usw. bestehen und nach dem Schäumprozess um die Schaumstoffstruktur 20 gelegt werden. Alternativ kann die mindestens eine Decklage mit einer vorgebbaren Stärke durch eine weitere thermische Behandlung der ausgehärteten Schaumstoffstruktur 20 erzeugt werden.
  • Wie aus der 1 weiter ersichtlich ist, enthält das dargestellte Bodenmodul 1 eines Kraftfahrzeugs einen Fahrzeugboden 10 und geht seitlich in zwei Schwellerbereiche 3 über. Die seitlichen Schwellerbereiche 3 reichen nach oben bis an die Türen 5. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bodenmodul 1 in Sandwichbauweise ausgeführt, bei welcher zwei Teile 12, 14 so gefügt sind, dass zwischen den Teilen 12, 14 mindestens ein erster Hohlraum 16 entsteht, welcher mit einem als erfindungsgemäße Schaumstoffstruktur 20 ausgeführten Schaumstoffkern ausgefüllt ist. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist das erste Teil 12 einem Fahrzeuginnenraum zugewandt und das zweite Teil 14 ist nach außen gerichtet. Bei den Teilen 12, 14 kann es sich um Blechteile oder um Faserverbundteile handeln, zwischen denen der als Schaumstoffstruktur 20 ausgeführte Schaumstoffkern eingebettet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht das erste Teil 12 einem Fahrzeuginnenboden und das zweite Teil 14 entspricht einem Unterboden des Kraftfahrzeugs.
  • Beispielhaft sind in 1 mediumführende Leitungen 24.1, 24.2 als erste Leitungen gezeigt. Erste mediumführende Leitungen können beispielsweise als Luftkanäle 24.2 zur Leitung und Verteilung von temperierter Luft vorgesehen werden, welche von einer nicht dargestellten Klimaanlage erzeugt wird. Des Weiteren können die Luftkanäle 24.1 beispielsweise als Ausströmer einer Klimaanlage dienen.
  • Zusätzlich oder alternativ können zweite mediumführende Leitungen als Kühlmittelleitungen 24.2 ausgeführt werden. Die Kühlmittelleitungen 24.2 sind beispielsweise zur Kühlung von im Heckbereich angeordneten Fahrzeugaggregaten vorgesehen. Damit ist es möglich, auf bisher übliche Leitungen bzw. Rohre für die Kühlmittelförderung zu verzichten, so dass es zu einer Gewichtsersparnis kommt.
  • Alternativ kann der mindestens eine zweite Hohlraum 22 in dem als Schaumstoffstruktur 20 ausgeführten Schaumstoffkern auch zur Aufnahme bzw. Einbettung von zweiten Leitungen 26 dienen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Elektroleitungen ausgeführt sind. Die Elektroleitungen 26 werden dabei einfach durch Umschäumen im als Schaumstoffstruktur 20 ausgeführten Schaumstoffkern eingebettet, so dass der korrespondierende zweite Hohlraum 22 im als Schaumstoffstruktur 20 ausgeführten Schaumstoffkern ausgefüllt ist. Durch die Integration der vorhandenen Elektroleitungen 26 in den als Schaumstoffstruktur 20 ausgeführten Schaumstoffkern kommt es zu einer zusätzlichen Verstärkung des Sandwichstrukturbauteils 7. Die in dem Sandwichstrukturbauteil 7 vorgesehenen zweiten Hohlräume 22 für die Leitungen 24.1, 24.2, 26 weisen eine vorgegebene beliebige Form und einen vorgegebenen beliebigen Verlauf auf. Das bedeutet, die zweiten Hohlräume 22 müssen nicht länglich verlaufen, sondern können in Abhängigkeit von ihrer Verwendung frei im Sandwichstrukturbauteil 7 verteilt werden. Während des Schäumens erzeugen beispielsweise entsprechende Werkzeugstrukturen Form und Verlauf des mindestens einen zweiten Hohlraums 22 im als Schaumstoffstruktur 20 ausgeführten Schaumstoffkern.
  • Bei weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung kann der als Schaumstoffstruktur 20 ausgeführte Schaumstoffkern mehrteilig ausgeführt werden. Hierbei ist der mindestens eine Hohlraum 22 an den Grenzflächen zwischen den einzelnen Teilen ausgebildet.
  • In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann das Sandwichstrukturbauteil 7 auch für ein Dach und/oder für einen Kofferraum und/oder einen Vorderwagen des Kraftfahrzeugs vorgesehen werden. Das Sandwichstrukturbauteil 7 muss keine ebene Form aufweisen wie der Fahrzeugboden. Es sind auch gebogene Formen für das Sandwichstrukturbauteil 7 möglich.
  • Die Auswahl des Schaumstoffs erfolgt so, dass die Leitungen bestmöglich mechanisch und thermisch entkoppelt werden können. Dabei ist es möglich, auch unterschiedliche Schaumstoffe zu kombinieren, derart, dass das Sandwichstrukturbauteil 7 bzw. die erfindungsgemäße Schaumstoffstruktur 20 Bereiche mit unterschiedlichen Schaumstoffen aufweist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bodenmodul
    3
    Schwellerbereich
    5
    Fahrzeugtür
    7
    Sandwichstrukturbauteil
    10
    Fahrzeugboden
    12
    erstes Teil
    14
    zweites Teil
    16
    erster Hohlraum
    20
    Schaumstoffstruktur
    22
    zweiter Hohlraum
    24.1
    erste mediumführende Leitung (Luftkanal)
    24.2
    zweite mediumführende Leitung (Kühlmittelleitung)
    26
    elektrische Leitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006025816 A1 [0003]
    • DE 102010010828 A1 [0004]

Claims (12)

  1. Schaumstoffstruktur für ein Kraftfahrzeug, welche aus mindestens einem Schaum gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hohlraum (22) vorgesehen ist, welcher eine Leitung (24.1, 24.2) ausbildet und/oder in welchen eine Leitung (26) eingebettet ist.
  2. Schaumstoffstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (22) eine vorgegebene beliebige Form und einen vorgegebenen beliebigen Verlauf aufweist.
  3. Schaumstoffstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Leitungen um mediumführende Leitungen (24.1, 24.2) handelt.
  4. Schaumstoffstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mediumführenden Leitungen Luftkanäle (24.1) und/oder Kühlmittelleitungen (24.2) sind.
  5. Schaumstoffstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Leitungen um elektrische Leitungen (26) handelt.
  6. Schaumstoffstruktur nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination unterschiedlicher Schäume vorgesehen ist.
  7. Kraftfahrzeug mit einem Sandwichstrukturbauteil (7), welches einen Schaumstoffkern umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoffkern als Schaumstoffstruktur (20) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6 ausgeführt ist.
  8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der als Schaumstoffstruktur (20) ausgeführte Schaumstoffkern mehrteilig ausgeführt ist, wobei der mindestens eine Hohlraum (22) an den Grenzflächen zwischen den einzelnen Teilen ausgebildet ist.
  9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sandwichstrukturbauteil (7) mindestens eine Decklage umfasst, welche zumindest teilweise um den als Schaumstoffstruktur (20) ausgeführten Schaumstoffkern gelegt ist.
  10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sandwichstrukturbauteil (7) mindestens zwei Teile (12, 14) umfasst, zwischen welchen ein erster Hohlraum (16) ausgebildet ist, welcher mit dem als Schaumstoffstruktur (20) ausgeführten Schaumstoffkern ausgefüllt ist.
  11. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sandwichstrukturbauteil (7) für einen Boden (10) und/oder ein Dach und/oder einen Kofferraum und/oder einen Vorderwagen des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
  12. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Werkzeugstrukturen die Form und den Verlauf des mindestens einen Hohlraums (22) im als Schaumstoffstruktur (20) ausgeführten Schaumstoffkern während des Schaumprozesses erzeugen.
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