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Die Erfindung betrifft ein Hohlbauteil für einen Kraftwagen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Hohlbauteile sind bei Kraftwagen in vielfältiger Form im Einsatz, beispielsweise im Karosserierohbau als Fahrzeugsäulen, Querträger oder Längsträger. Neben dem Karosserierohbau kommen derartige Hohlbauteile beispielsweise auch als Versteifungsstreben zur Erhöhung der Verwindungssteifigkeit zum Einsatz. Im Fahrbetrieb des Fahrzeugs können diese Hohlbauteile zum Schwingen angeregt werden. Infolge dieser Schwingungen können Geräusche entstehen, die sich beispielsweise über den Karosserierohbau bis in den Innenraum einer Fahrgastzelle weitergeleitet und dort von den Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden können.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hohlbauteil für einen Kraftwagen zu schaffen, mittels welchem sich ein besonders hoher Fahrkomfort des Kraftwagens realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Hohlbauteil für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Das Hohlbauteil zeichnet sich dadurch aus, dass es einen geschlossenen Hohlquerschnitt aufweist, in dem wenigstens ein aus Silikon gebildetes Dämpfungselement angeordnet ist. Aufgrund von innerer Reibung des Silikonmaterials weist das Dämpfungselement eine sehr gute Dämpfungsfunktion auf und kann dadurch Schwingungen des Hohlbauteils, welche beispielsweise aus einer Anregung der Kraftwagenkarosserie beim Fahrbetrieb resultieren, dämpfen. Somit können auch aus Schwingungen des Hohlbauteils resultierende Geräusche vermieden oder zumindest gering gehalten werden, wodurch der Komfort für die Fahrzeuginsassen verbessert ist.
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Das Hohlbauteil selbst kann beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl oder Aluminium, oder aber auch aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sein. Wird das Hohlbauteil zum Beispiel durch ein Pultrusionsverfahren oder Extrusionsverfahren hergestellt, so kann im Zuge dieses Verfahrens das Dämpfungselement als ein Kern verwendet werden, welcher mit dem Werkstoff des Hohlbauteils umhüllt, insbesondere umspritzt wird. Alternativ dazu ist es denkbar, das Hohlbauteil aus zwei Schalenelementen zu bilden, welche unter Umhüllung des Dämpfungselements infolge einer Aufnahme des Dämpfungselements im Hohlquerschnitt miteinander verbunden werden. Hierdurch kann das Hohlbauteil mit dem Dämpfungselement zeit- und kostengünstig hergestellt werden. Die Schalenelemente können beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben oder Schweißen, und/oder kraft- oder formschlüssig, gegebenenfalls mittels zusätzlicher Befestigungsmittel, beispielsweise Nieten, miteinander verbunden werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine schematische und perspektivische Unteransicht auf einen Karosserierohbau einer Personenkraftwagenkarosserie, mit zwei Versteifungsstreben, welche einenends an einem Muldenelement der Kraftwagenkarosserie und andernends an einem Fahrzeugboden der Personenkraftwagenkarosserie festgelegt sind und jeweils zumindest in einem Längenbereich einen geschlossenen Hohlquerschnitt aufweisen, in dem eine Mehrzahl von aus Silikon gebildeten Dämpfungselemente aufgenommen ist;
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2 eine schematische Querschnittsansicht durch eine der Versteifungsstreben gemäß 1, welche als Hohlbauteile ausgebildet sind;
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3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf Dämpfungselemente aus Silikon;
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4a eine schematische Perspektivansicht auf einen Windschutzscheibenrahmen mit seitlichen A-Säulen einer Personenkraftwagenkarosserie, welche jeweils als Hohlbauteile ausgebildet sind und zumindest in einem Längenbereich einen geschossenen Hohlquerschnitt aufweisen, in dem eine Mehrzahl von Dämpfungselementen aus Silikon aufgenommen ist;
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4b ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht durch eine der A-Säulen entlang einer in 4a gezeigten Schnittlinie B-B;
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5a eine schematische Draufsicht auf den Windschutzscheibenrahmen, welcher einen oberen Windschutzscheibenquerträger umfasst, der als Hohlbauteil mit einem geschlossenen Hohlquerschnitt ausgebildet ist, wobei in dem geschlossenen Hohlquerschnitt eine Mehrzahl von Dämpfungselementen aus Silikon angeordnet ist;
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5b eine schematische Querschnittsansicht durch den oberen Windschutzscheibenquerträger entlang einer in 5a gezeigten Schnittlinie C-C;
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6a eine schematische Perspektivansicht auf B-Säulen einer Personenkraftwagenkarosserie, welche in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet und über einen Dachquerträger der Personenkraftwagenkarosserie miteinander verbunden sind, wobei der Dachquerträger zumindest in einem Längenbereich einen geschlossenen Hohlquerschnitt aufweist, in dem eine Mehrzahl von Dämpfungselementen aus Silikon angeordnet ist;
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6b eine schematische Querschnittsansicht durch den Dachquerträger entlang einer in 6a gezeigten Schnittlinie D-D;
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7 eine schematische und perspektivische Unteransicht auf den Karosserierohbau gemäß 1, wobei ein Mitteltunnel eines Fahrzeugbodens der Personenkraftwagenkarosserie durch zwei Brückenelemente überbrückt ist, die jeweils als Hohlbauteil mit einem geschlossenen Hohlquerschnitt ausgebildet sind, in dem jeweils eine Mehrzahl von Dämpfungselementen aus Silikon aufgenommen ist; und
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8 eine schematische Querschnittsansicht durch eines der Brückenelemente entlang einer in 7 gezeigten Schnittlinie E-E.
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1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Unteransicht einen Karosserierohbau 10 eines Personenkraftwagens, welcher einen Fahrzeugboden 12 umfasst, durch welchen eine Fahrgastzelle der Personenkraftwagenkarosserie in Fahrzeughochrichtung nach unten hin begrenzt ist. Der Karosserierohbau 10 weist auch ein hinteres Muldenelement 16 auf. Das Muldenelement 16 wird häufig auch als Reserveradmulde bezeichnet, dient jedoch nicht notwendigerweise dazu, ein Reserverad des Personenkraftwagens aufzunehmen. Im Muldenelement 16 können/kann ein Reserverad und/oder eine Elektronikkomponente, beispielsweise eine Batterie des Personenkraftwagens untergebracht sein.
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Um die Personenkraftwagenkarosserie zusätzlich auszusteifen, sind zwei Versteifungsstreben 18 vorgesehen. Die Versteifungsstreben 18 sind als Hohlbauteile ausgebildet und – wie in 1 erkennbar ist – zumindest im Wesentlichen V-förmig zueinander angeordnet. Dabei erstrecken sich die Versteifungsstreben 18 jeweils schräg zur Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet von hinten nach vorne voneinander weg. Die Versteifungsstreben 18 sind jeweils einenends am Muldenelement 16 und andernends am Fahrzeugboden 12 festgelegt. Ferner weisen die Versteifungsstreben 18 jeweils zumindest in einem Längenbereich einen besonders gut aus 2 erkennbaren, in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt 20 auf.
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2 zeigt eine der Versteifungsstreben 18 in einer schematischen Querschnittsansicht. Um nun Schwingungen der hohlen Versteifungsstreben 18 zumindest gering zu halten, sind im jeweiligen, geschlossenen Hohlquerschnitt 20 Dämpfungselemente 22 angeordnet. Die Dämpfungselemente sind aneinander abgestützt und aus Silikon gebildet. Die innere Reibung des Silikons gewährleistet dabei eine sehr gute Dämpfungswirkung infolge einer Relativbewegung des Silikons sowie infolge einer Relativbewegung der Dämpfungselemente 22 zueinander, wenn die Versteifungsstreben 18 im Fahrbetrieb zum Schwingen angeregt werden. Durch diese Schwingungsdämpfung können auch Geräusche vermieden oder zumindest gering gehalten werden, welche sich demzufolge auch nicht über den Karosserierohbau 10 und insbesondere den Fahrzeugboden 12 in den Fahrzeuginnenraum fortpflanzen und dort den Fahrkomfort für Fahrzeuginsassen beeinträchtigen können.
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Kommt es beispielsweise zu einem sogenannten Pumpeffekt des Muldenelements 16, bei welchem das Muldenelement 16 im Fahrbetrieb zu Schwingungen angeregt wird, so kann infolge der Dämpfung der Versteifungsstreben 18 mittels der Dämpfungselemente 22 vermieden werden, dass Schwingungen des Muldenelements 16 über die Versteifungsstreben 18 zum Fahrzeugboden 12 übertragen werden.
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Aus 2 sind Abmessungen der jeweiligen Versteifungsstrebe 18 erkennbar, wobei mit dem Bezugszeichen ”W” die Breite, mit dem Bezugszeichen ”H” die Höhe, mit dem Bezugszeichen ”X” eine erste Wanddicke und mit dem Bezugszeichen ”S” eine zweite Wanddicke der jeweiligen Versteifungsstrebe 18 bezeichnet ist.
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Die Dämpfungselemente 22 sind vorliegend als gerade Zylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt und aus Vollmaterial ausgebildet. Mit dem Bezugszeichen ”d” ist dabei ein jeweiliger Durchmesser des geraden Kreiszylinders bezeichnet. Alternativ dazu können die Dämpfungselemente 22 auch eine andere Querschnittsform als kreisrund aufweisen und gegebenenfalls auch als Hohlprofile ausgebildet sein. Ferner können die Dämpfungselemente 22 zumindest im Wesentlichen eigensteif oder aber auch biegeschlaff, beispielsweise ähnlich fadenförmiger Elemente ausgebildet sein.
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3 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen der Dämpfungselemente, von denen die Dämpfungselemente 22a als gerade Hohlzylinder und somit als Rohrprofile und die Dämpfungselemente 22 aus Vollmaterial ausgebildet sind. Die Dämpfungselemente 22 bzw. 22a können als Fasern, Schnüre, Stabelemente oder dergleichen aus vorzugsweise Silikonmaterial vorliegen.
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4a zeigt einen Windschutzscheibenrahmen 24 einer Personenkraftwagenkarosserie, welcher teilweise von beziehungsweise an seitlichen Fahrzeugsäulen, sogenannte A-Säulen 26 gebildet beziehungsweise ausgebildet ist. Die A-Säulen 26 sind in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet und über einen sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden, oberen Windschutzscheibenquerträger 28 des Windschutzscheibenrahmens 24 miteinander verbunden. Die A-Säulen 26 und der obere Windschutzscheibenquerträger 28 begrenzen eine Scheibenöffnung 30 für eine Windschutzscheibe 32 des Personenkraftwagens.
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Wie in Zusammenschau mit 4b erkennbar ist, sind die A-Säulen 26 jeweils als Hohlbauteile ausgebildet und weisen einen in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt 20 auf. Die jeweilige A-Säule 26 ist in Schalenbauweise ausgebildet und umfasst jeweils zwei Schalenelemente 34 und 36, welche unter Ausbildung des geschlossenen Hohlquerschnitts 20 über jeweilige Fügeflansche 38 miteinander gefügt sind. Im geschlossenen Hohlquerschnitt 20 sind Dämpfungselemente 22 aus Silikon angeordnet. Dadurch können Schwingungen der beziehungsweise in den A-Säulen 26 und daraus resultierende Geräusche vermieden oder zumindest gering gehalten werden.
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Wie aus 5a und 5b erkennbar ist, kann auch der obere Windschutzscheibenquerträger 28 als Hohlbauteil mit einem in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt 20 ausgebildet sein, wobei auch im Hohlquerschnitt 20 des oberen Windschutzscheibenquerträgers 28 Dämpfungselemente 22 aus Silikon angeordnet sind. Hierdurch ist auch eine besonders gute Schwingungsdämpfung des oberen Windschutzscheibenquerträgers 28 realisiert, so dass Schwingungen eines am oberen Windschutzscheibenquerträger 28 befestigten Innenspiegels vorzugsweise vermieden, zumindest aber reduziert werden können. Der schwingungsdämpfende Aufbau der A-Säulen 26 und/oder des oberen Windschutzscheibenquerträgers 28 ist besonders vorteilhaft bei offenen Personenkraftwagen, bei denen die Steifigkeit der Personenkraftwagenkarosserie aufgrund des fehlenden festen Daches beeinträchtigt sein kann, so dass die Entstehung von Schwingungen grundsätzlich begünstigt ist. Die entsprechende Aufnahme der Dämpfungselemente 22 im Hohlquerschnitt 20 führt auch zu einem sehr guten Energieaufnahmevermögen des entsprechenden Hohlbauteils.
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6a zeigt in einer schematischen Perspektivansicht zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete B-Säulen 40 einer Personenkraftwagenkarosserie. Die B-Säulen 40 sind über einen auch als Dachquerspriegel oder Dachquerträger bezeichneten Querträger 42 eines Fahrzeugdaches 44 miteinander verbunden. Wie in Zusammenschau mit 6b erkennbar ist, ist auch der Querträger 42 zumindest in einem Längenbereich als Hohlbauteil mit einem in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt 20 ausgebildet. Um nun auch Schwingungen des Querträgers 42 zumindest gering zu halten, sind im Hohlquerschnitt 20 Dämpfungselemente 22 aus Silikon vorgesehen. Diese Dämpfung lässt sich auch auf die B-Säulen 40 übertragen, welche somit ebenfalls als Hohlbauteile ausgebildet sein und zumindest in einem Längenbereich einen in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt aufweisen können. Dabei sind auch in diesem jeweiligen Hohlquerschnitt Dämpfungselemente aus Silikon angeordnet.
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7 zeigt eine weitere schematische und perspektivische Unteransicht auf den Karosserierohbau 10. Der Fahrzeugboden 12 weist einen Mitteltunnel 46 auf, welcher um den Fahrzeugboden 12 auszusteifen durch zwei Brückenelemente 48 überbrückt ist. Die Brückenelemente 48 sind somit jeweils einenends und bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung auf einer ersten Seite des Mitteltunnels 46 und andernends auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Mitteltunnels 46 am Fahrzeugboden 12 festgelegt. Diese Brückenelemente 48 sind letztlich Querträgerelemente, welche gegebenenfalls nicht nur zur Versteifung des Fahrzeugbodens beziehungsweise des Mitteltunnels dienen können, sondern zusätzlich oder alternativ gegebenenfalls auch als Befestigung von Befestigungen/Führungen von im Fahrzeuginnenraum vorgesehenen Sitzen für die Insassen.
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Wie aus 8 erkennbar ist, ist auch das jeweilige Brückenelement 48 als Hohlbauteil ausgebildet und weist zumindest in einem Längenbereich einen im Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt 20 auf. Um nun Schwingungen der Brückenelemente 48 und somit des Fahrzeugbodens 12 insgesamt gering zu halten oder zu vermeiden, sind im geschlossenen Hohlquerschnitt 20 Dämpfungselemente 22 aus Silikon angeordnet. Wie aus 8 erkennbar ist, weist der geschlossenen Hohlquerschnitt 20 eine Mehrzahl von voneinander getrennten Kammern auf, welche jeweils mit Dämpfungselementen 22 aus Silikon gefüllt sind. Gleichzeitig kann der Fahrzeugboden 12 mittels der Brückenelemente 48 sehr gut ausgesteift werden.
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Allen Ausführungsformen des Hohlbauteils ist gemeinsam, dass in dessen Inneren angeordnete Dämpfungselement aus Silikon dessen Hohlraum zumindest in einem Längsabschnitt/-bereich vollständig verschließt, so dass – im Querschnitt durch das Hohlbauteil gesehen – der gesamte Innenraum ausgefüllt beziehungsweise verschlossen ist. Dies kann zur Verbesserung der Schwingungsdämpfung beitragen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also mindestens ein durch das aus Silikon bestehende oder zumindest Silikon aufweisende Dämpfungselement gebildetes Schottelement vorgesehen. Festzuhalten bleibt ferner, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hohlbauteils auch die Crasheigenschaften des Hohlbauteils und damit auch des Karosserierohbaus verbessern kann, indem die Festigkeits-, Steifigkeits- und Elastizitätseigenschaften entsprechend durch den Aufbau und die Materialauswahl für das Hohlbauteil beeinflusst werden können.
