DE102013010737A1 - Struktur- oder Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Struktur- oder Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Hohlprofilabschnitt (16) sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Hohlprofilabschnitt (16) ist zur Erhöhung der Steifigkeit in einem Teilbereich (20) mit einer Ausschäumung (21) versehen ist. Um die für die Aufschäumung benötigte Materialmenge möglichst gering zu halten, gleichwohl aber eine definierte Ausschäumung im gewünschten Teilbereich (20) sicherzustellen, ist in dem Hohlprofilabschnitt (16) zumindest eine Trennwand (23, 25) vorgesehen ist, die den mit der Ausschäumung (21) versehenen Teilbereich (20) des Hohlprofilabschnitts (16) begrenzt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Struktur- oder Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Hohlprofilabschnitt, wobei dieser Hohlprofilabschnitt in einem Teilbereich mit einer Ausschäumung versehen ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
- Zahlreiche Struktur- oder Fahrwerksbauteile kommen bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Ein Kraftfahrzeugbauteil, das hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, ist z. B. der Hilfsrahmen. Derartige Hilfsrahmen werden üblicherweise an Vorder- und Hinterwagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie dienen unter anderem dazu, Hilfsaggregate wie beispielsweise ein Lenkgetriebe, ggf. aber auch Antriebsmotor und/oder Getriebe abzustützen und Ankopplungspunkte für radführende Lenker bereitzustellen. Darüber hinaus wird die Fahrzeugkarosserie versteift. Solche Hilfsrahmen können beispielsweise als Schweißbaugruppen aus verschiedenen Bauelementen wie Hohlprofilen zusammengesetzt sein.
- Ein derartiger Hilfsrahmen, der in einzelnen Bereichen seiner Längsträger partielle Ausschäumungen aufweist, ist beispielsweise aus der
DE 100 06 388 A1 und derDE 199 59 814 B4 bekannt. - Die
DE 10 2007 015 394 A1 betrifft ein schalldämmendes Schottteil zum Abdichten von Hohlräumen einer Kraftfahrzeugkarosserie, das aus einem Träger und einem thermisch expandierbaren Material aufgebaut ist. - Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Struktur- oder Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das durch eine partielle Ausschäumung eine ausreichende Steifigkeit sowie ein geringes Bauteilgewicht aufweist und sich dabei kostengünstig mit geringstmöglichem Materialeinsatz herstellen lässt.
- Diese Aufgabe wird durch das Struktur- oder Fahrwerksbauteil gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch das Verfahren zu dessen Herstellung gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Der Hohlprofilabschnitt ist zur Erhöhung seiner Steifigkeit in einem Teilbereich mit einer Ausschäumung versehen. Um die für die Aufschäumung benötigte Materialmenge möglichst gering zu halten, gleichwohl aber eine definierte Ausschäumung im gewünschten Teilbereich sicherzustellen, ist in dem Hohlprofilabschnitt zumindest eine Trennwand vorgesehen, die den mit der Ausschäumung zu versehenen Teilbereich des Hohlprofilabschnitts begrenzt. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Materialkosten. Zudem wird eine ansonsten gegebenenfalls erforderliche Nachbearbeitung vermieden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
- Für eine besonders wirkungsvolle Abdichtung zwischen dem Umfang der Trennwand und dem Hohlprofilabschnitt ist es von Vorteil, wenn zwischen dem äußeren Umfang der zumindest einen Trennwand und der Wandung des Hohlprofilabschnitts eine zusätzliche Abdichtung vorgesehen ist. Dabei ist es für eine einfache und kostengünstige Herstellung des Struktur- oder Fahrwerksbauteil besonders vorteilhaft, wenn eine selbstabdichtende Trennwand verwendet wird.
- Aus den gleichen Gründen ist es auch für den Ausgleich von Fertigungstoleranzen besonders vorteilhaft, wenn die Trennwand an ihrem Umfang ein durch Temperatureinfluss aktivierbares, expandierendes Material aufweist, so dass ein zwischen der Trennwand und der Wandung des Hohlprofilabschnitts vorhandener Spalt zuverlässig abgedichtet wird.
- Um die Trennwand während des Herstellungsprozesses des Struktur- oder Fahrwerksbauteils sicher an der definierten Stelle im Hohlprofilabschnitt zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Trennwand durch eine Clipsverbindung oder durch eine Schweißverbindung in dem Hohlprofilabschnitt fixiert ist.
- Je nach genauem Einsatzzweck und Herstellungsverfahren kann es von Vorteil sein, wenn die Trennwand aus einem geeigneten Kunststoff oder aus einem geeigneten Metall ausgebildet ist.
- Bei der Herstellung des Struktur- oder Fahrwerksbauteils wird zur Begrenzung des Bereichs der Aufschäumung zunächst in dem Hohlprofilabschnitt zumindest eine Trennwand angeordnet. Der Hohlprofilabschnitt wird dann in einem durch die zumindest eine Trennwand definierten Teilbereich mit einer Ausschäumung versehen.
- Für eine besonders einfache Herstellung des Struktur- oder Fahrwerksbauteils ist es dabei von Vorteil, wenn vor der Ausschäumung des Hohlprofilabschnitts eine Temperaturbehandlung des Struktur- oder Fahrwerksbauteils beispielsweise im Trocknungsofen im Anschluss an eine kathodische Tauchlackierung des Struktur- oder Fahrwerksbauteils erfolgt, bei der eine Abdichtung zwischen dem Umfang der Trennwand und der Wandung des Hohlprofilabschnitts beispielsweise durch das Expandieren eines geeigneten Werkstoffs wie eines sogenannten Expansionsklebers erfolgt.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Struktur- oder Fahrwerksbauteils nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 eine erste Teilansicht des Struktur- oder Fahrwerksbauteils gemäß1 , -
3 eine zweite Teilansicht des Struktur- oder Fahrwerksbauteils gemäß1 . - Das in den
1 bis3 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt eine Struktur- oder Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug in Form eines Hilfsrahmens1 eines Kraftfahrzeuges, der z. B. im Bereich des Vorderwagens oder des Hinterwagens an einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie befestigt werden kann. Im Folgenden wird anstelle des abstrakten Begriffs Struktur- oder Fahrwerksbauteil zum besseren Verständnis der Erfindung aufgrund des gewählten Ausführungsbeispiels der konkrete Begriff Hilfsrahmen verwendet, wobei sich die Offenbarung der Beschreibung ganz allgemein auf Struktur- oder Fahrwerksbauteile bezieht. - Wie
1 zeigt, umfasst der Hilfsrahmen1 zwei sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Längsträger3 und5 , die im in ein Kraftfahrzeug eingebauten Zustand z. B. unterhalb der Längsträger der nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie verlaufen. Die Längsträger3 und5 des Hilfsrahmens1 sind durch einen vorderen Querträger7 und einen hinteren Querträger9 miteinander verbunden. Dabei greifen die Querträger7 und9 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit ihren Enden unmittelbar an den Längsträgern3 und5 des Hilfsrahmens1 an. Sowohl die Längsträger3 und5 und auch die Querträger7 und9 sind als Blechbauteile aus Metall, beispielsweise einer geeigneten Stahllegierung ausgebildet, und durch Schweißen miteinander verbunden. Die Längsträger3 und5 als auch die Querträger7 und9 sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Hohlprofile beispielsweise aus umgeformten Rohren oder miteinander verschweißten Blechhalbschalen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass nur einzelne dieser Träger als Hohlprofile ausgebildet sind. Weiterhin weist der Hilfsrahmen1 beispielsweise vier vordere Konsolen11 ,11' und zwei hintere Konsolen13 auf. Diese sind bevorzugt an die Längsträger3 und5 sowie ggf. auch an die Querträger7 und9 angeschweißt und dienen beispielsweise jeweils der Ankopplung eines nicht dargestellten radführenden Bauteils, z. B. einer Quer- oder Längslenkers. - Bei dem in
1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Anbindung eines nicht dargestellten Differentials in dem vorderen Querträger7 eine Aufnahmeöffnung15 mit einem zylinderförmigen Aufnahmeabschnitt17 vorgesehen, in dem, wie in der2 dargestellt ist, ein Lager19 für das Differential angeordnet werden kann. Diese Einzelheit E ist in der2 vergrößert dargestellt. - Die Aufnahmeöffnung
15 umgebend ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Hohlprofilabschnitt16 des Querträgers7 in einem Teilbereich20 eine Ausschäumung21 ausgebildet. In Längsrichtung des Querträgers7 betrachtet ist auf beiden Seiten der Aufnahmeöffnung15 mit Abstand zu dieser jeweils eine Trennwand23 und25 vorgesehen, die beispielsweise in der Art von Schottblechen angeordnet sind, und die aus einem Kunststoff oder einem Metall ausgebildet sein können. Die Trennwände23 und25 begrenzen den ausgeschäumten Teilbereich20 des Hohlprofilabschnitts16 des Querträgers7 . In der2 wurde auf die Darstellung des oberen Teils des Querträgers7 zur besseren Sichtbarkeit der Aufschäumung21 und der Trennwände23 und25 verzichtet. - Wie in der nochmals vergrößerten Ansicht in
3 dargestellt ist, ist die Trennwand25 beispielsweise mittels eines Haltewinkels27 an der inneren Wandung des Querträgers7 z. B. durch eine Schweißverbindung befestigt. Es ist aber auch möglich, die Trennwände23 und25 durch eine Clipsverbindung oder eine andere geeignete Verbindung an dem Querträger7 zu fixieren. - Zwischen dem äußeren Umfang der Trennwände
23 und25 und der Wandung des Hohlprofilabschnitts16 des Querträgers7 kann eine Abdichtung vorgesehen werden, um bei der Herstellung der Ausschäumung21 ein unbeabsichtigtes Verlaufen des aufschäumenden Materials im Querträger7 und/oder ein Austreten des aufschäumenden Materials aus dem Querträger7 zu vermeiden. Zu diesem Zweck weisen die Trennwände23 und25 an ihrem Umfang eine durch Temperatureinfluss aktivierbare, expandierende Kleberschicht29 aus einem sogenannten Expansionskleber auf, um eine Selbstabdichtung der Trennwände23 und25 zu ermöglichen. - Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Struktur- oder Fahrwerksbauteils, vorliegend des vorderen Querträgers
7 des Hilfsrahmens1 , werden in einem Teilbereich20 des Hohlprofilabschnitts16 des Querträgers7 zwei Trennwände23 und25 angeordnet. Dazu werden beispielsweise an einer Unterschale31 eines späteren Querträgers7 , der aus der Unterschale31 und einer Oberschale zu einem Hohlprofil zusammengesetzt wird, die zwei Trennwände mit Abstand zueinander fixiert. Dies kann wie ausgeführt beispielsweise durch eine Clips- oder Schweißverbindung erfolgen. Der Querschnitt der Trennwände23 und25 ist dabei derart bemessen, dass sie den Querschnitt des späteren Hohlprofilabschnitts16 im Wesentlichen ausfüllen und nur ein kleiner, mögliche Fertigungstoleranzen berücksichtigender Fügespalt verbleibt. - Nachdem die Trennwände
23 und25 in der Unterschale31 fixiert sind, erfolgt das Fügen von Unterschale31 und Oberschale zum vorderen Querträger7 . Anschließend wird der vordere Querträger7 mit dem hinteren Querträger9 , den Längsträgern3 und5 , den Konsolen11 ,11' und13 zum Hilfsrahmen1 verbunden bzw. vervollständigt. Anschließend erfolgt beispielsweise eine kathodische Tauchlackierung des Hilfsrahmens1 mit einer anschließenden Trocknung des Hilfsrahmens in einem Trocknungsofen bei einer Temperatur von 150 bis 220°C. Durch diese Temperaturbehandlung wird der Expansionskleber der Kleberschicht29 der Trennwände23 und25 aktiviert. Die Kleberschicht29 expandiert und dichtet den zwischen dem Umfang der Trennwände23 und25 und der inneren Wandung des Hohlprofilabschnitts16 des Querträgers7 vorhandenen Fügespalt vollständig ab. - Anschließend wird die Ausschäumung
21 durch Einbringen eines aufschäumenden Materials in den auszuschäumenden Hohlprofilabschnitt16 ausgebildet. Dabei kann es sich um einen Metallschaum, aber auch um einen Kunststoffschaum handeln, die üblicherweise aus mehreren Komponenten bestehen. Durch die vollständig dichte, definierte Begrenzung des auszuschäumenden Teilbereichs20 mittels der beiden Trennwände23 und25 wird eine definierte Ausschäumung des Teilbereichs20 sichergestellt und dabei die Menge des benötigten aufschäumenden Materials begrenzt, was zu einer erheblichen Materialeinsparung führt. Dadurch werden Materialverluste und eine gegebenenfalls erforderliche Nacharbeit vermieden sowie Materialkosten gespart. - Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie weiterer, beispielhafter Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf den dargestellten Hilfsrahmen mit Quer- und Längsträgern beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen von Struktur- oder Fahrwerksbauteilen für ein Kraftfahrzeug, die eine partielle Ausschäumung eines Hohlprofilabschnitts aufweisen. Ebenso können die in den Ausführungsbeispielen und Abwandlungen gezeigten Merkmale untereinander kombiniert werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hilfsrahmen
- 3
- Längsträger
- 5
- Längsträger
- 7
- vorderer Querträger
- 9
- hinterer Querträger
- 11, 11'
- vordere Konsole
- 13
- hintere Konsole
- 15
- Aufnahmeöffnung
- 16
- Hohlprofilabschnitt
- 17
- Aufnahmeabschnitt
- 19
- Lager
- 20
- Teilbereich
- 21
- Ausschäumung
- 23
- Trennwand
- 25
- Trennwand
- 27
- Haltewinkel
- 29
- Kleberschicht
- 31
- Unterschale
- 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 10006388 A1 [0003]
- DE 19959814 B4 [0003]
- DE 102007015394 A1 [0004]
Claims (10)
- Struktur- oder Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Hohlprofilabschnitt (
16 ), wobei dieser Hohlprofilabschnitt (16 ) in einem Teilbereich (20 ) mit einer Ausschäumung (21 ) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlprofilabschnitt (16 ) zumindest eine Trennwand (23 ,25 ) vorgesehen ist, die den mit der Ausschäumung (21 ) versehenen Teilbereich (20 ) des Hohlprofilabschnitts (16 ) begrenzt. - Struktur- oder Fahrwerksbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem äußeren Umfang der zumindest einen Trennwand (
23 ,25 ) und der Wandung des Hohlprofilabschnitts (16 ) eine Abdichtung vorgesehen ist. - Struktur- oder Fahrwerksbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine selbstabdichtende Trennwand (
23 ,25 ) verwendet ist. - Struktur- oder Fahrwerksbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trennwand (
23 ,25 ) an ihrem Umfang ein durch Temperatureinfluss aktivierbares, expandierendes Material aufweist. - Struktur- oder Fahrwerksbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (
23 ,25 ) durch eine Clipsverbindung in dem Hohlprofilabschnitt (16 ) fixiert ist. - Struktur- oder Fahrwerksbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (
23 ,25 ) durch eine Schweißverbindung in dem Hohlprofilabschnitt (16 ) fixiert ist. - Struktur- oder Fahrwerksbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (
23 ,25 ) aus Kunststoff ausgebildet ist. - Struktur- oder Fahrwerksbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (
23 ,25 ) aus Metall ausgebildet ist. - Verfahren zur Herstellung eines Struktur- oder Fahrwerksbauteils (
1 ) für ein Kraftfahrzeug, das zumindest einen Hohlprofilabschnitt (16 ) aufweist, wobei dieser Hohlprofilabschnitt (16 ) in einem Teilbereich (20 ) mit einer Ausschäumung (21 ) versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in dem Hohlprofilabschnitt (16 ) zumindest eine Trennwand (23 ,25 ) angeordnet wird und in einem späteren Schritt die Ausschäumung (21 ) des Hohlprofilabschnitts (16 ) ausgebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausschäumung des Hohlprofilabschnitts (
16 ) eine Temperaturbehandlung des Struktur- oder Fahrwerksbauteils (1 ) erfolgt, bei der eine Abdichtung zwischen dem Umfang der Trennwand (23 ,25 ) und der Wandung des Hohlprofilabschnitts (16 ) ausgebildet wird.
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