DE102014014296A1 - Hollow profile component made of a fiber-reinforced thermoplastic - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofilbauteil aus einem endlosfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, das eine Lasteinleitungsstelle (L) aufweist, für deren Aussteifung außenseitig auf einen Bauteil-Wandabschnitt (9) ein Verstärkungselement (11) aus einem kurzfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff aufgespritzt ist. Erfindungsgemäß weist die Lasteinleitungsstelle (L) des Hohlprofilteils (2) zumindest ein, insbesondere metallisches Anbindungselement (1) für eine Bauteilanbindung auf.The invention relates to a hollow profile component made of an endless fiber-reinforced thermoplastic material, which has a load introduction point (L), for the stiffening of which is externally sprayed on a component wall portion (9), a reinforcing element (11) made of a short fiber reinforced thermoplastic. According to the invention, the load introduction point (L) of the hollow profile part (2) has at least one, in particular metallic connecting element (1) for a component connection.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofilbauteil aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hohlprofilbauteils nach dem Patentanspruch 10.The invention relates to a hollow profile component made of a fiber-reinforced thermoplastic material according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such a hollow profile component according to claim 10.

Aus einem solchen Hohlprofilbauteil kann im Fahrzeugbau eine Tragstruktur hergestellt sein, zum Beispiel ein zwischen den A-Säulen verlaufender Modulquerträger. Aufgrund der Materialeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffes können komplexe Lasteinleitungskonzepte umgesetzt werden. Thermoplaste (zum Beispiel Polyamide) zeichnen sich nämlich dadurch aus, dass diese über der Schmelztemperatur erweichen und umformbar sind. Nach dem Unterschreiten der Schmelztemperatur erstarrt das Thermoplast wieder bei Erhalt einer neuen geometrischen Form. In Kombination mit kurzfaserverstärkten Spritz- oder Pressmassen können die Hohlprofilbauteile weiter funktionalisiert werden.From such a hollow profile component can be made in vehicle a support structure, for example, extending between the A-pillars module cross member. Due to the material properties of the thermoplastic material, complex load introduction concepts can be implemented. Thermoplastics (for example, polyamides) are characterized by the fact that they soften above the melting temperature and are deformable. After falling below the melting temperature, the thermoplastic solidifies again upon receipt of a new geometric shape. In combination with short-fiber-reinforced injection or molding compounds, the hollow profile components can be further functionalized.

Aus der DE 10 2011 119 226 A1 ist ein gattungsgemäßes Hohlprofilbauteil bekannt, bei dessen Herstellung Endlosfasern um einen, die Innenkontur des herzustellenden Hohlprofils abbildenden Formkern zu dem Hohlprofilbauteil geflochten werden. Nach dem Flechtvorgang wird das Hohlprofilbauteil durch Innendruckbeaufschlagung in eine Endkontur geformt und an einer Lasteinleitungsstelle außenseitig mit einem kurzfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff umspritzt. Dadurch kann die Lasteinleitungsstelle zusätzlich ausgesteift werden. Beim Flechtprozess werden beispielhaft als Endlosfasern Hybridrovings aus Verstärkungsfasern und thermoplastischen Matrixfasern verwendet. Alternativ können mit thermoplastischem Matrixmaterial ummantelte Verstärkungsfasern, sogenannte Towpregs, verwendet werden. In beiden Fällen wird das Matrixmaterial also im trockenen, das heißt festen oder teigigen Zustand in das Geflecht eingebracht Das Umspritzen erfolgt in der obigen DE 10 2011 119 226 A1 in einem Spritzgießverfahren, bei dem ein Hohlprofilbauteil-Vorformling, der bereits auf seine Endkontur mittels Innendruckbeaufschlagung ausgeweitet ist, in die Kavität des Spritzgießwerkzeuges eingelegt wird und anschließend eine flüssige Ausgangskomponente des kurzfaserverstärkten Kunststoffes unter Druck und Wärme in die Kavität eingespritzt wird. Neben dem Umspritzen findet daher auch gleichzeitig ein Aufschmelzen des Matrixmaterials des Vorformlinges statt, so dass sich insgesamt ein homogener sowohl lang- als auch kurzfaserverstärkter Hohlprofilkörper ergibt.From the DE 10 2011 119 226 A1 a generic hollow profile component is known, in the production of endless fibers are braided to a, the inner contour of the hollow profile forming forming mandrel to the hollow profile component. After the braiding process, the hollow profile component is formed by internal pressure in a final contour and molded on the outside at a load introduction point with a short fiber reinforced thermoplastic. As a result, the load introduction point can additionally be stiffened. In the braiding process, hybrid rovings of reinforcing fibers and thermoplastic matrix fibers are used by way of example as continuous fibers. Alternatively, reinforcing fibers coated with thermoplastic matrix material, so-called towpregs, can be used. In both cases, the matrix material is thus introduced into the braid in the dry, ie solid or doughy state. The injection molding takes place in the above DE 10 2011 119 226 A1 in an injection molding process, in which a hollow profile component preform which already has its final contour by means of internal pressure is extended, is inserted into the cavity of the injection mold and then a liquid starting component of the short fiber reinforced plastic is injected under pressure and heat into the cavity. In addition to the encapsulation therefore takes place at the same time a melting of the matrix material of the preform, so that the overall result is a homogeneous both long and short fiber reinforced hollow profile body.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hohlprofilbauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, bei dem die Funktionalität des Hohlprofilbauteils bei insgesamt einfacher Herstellung gesteigert werden kann.The object of the invention is to provide a hollow profile component and a method for its production, in which the functionality of the hollow profile component can be increased with a total of simple production.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale der Patentansprüche 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claims 1 or 10. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist die Lasteinleitungsstelle des Hohlprofilbauteils funktionell dahingehend erweitert, dass es zusätzlich zumindest ein, insbesondere metallisches Anbindungselement für eine Bauteilanbindung aufweist. Auf diese Weise können in fertigungstechnisch einfacher Weise stabile Anbindungskonzepte am Hohlprofilbauteil realisiert werden.According to the characterizing part of claim 1, the load introduction point of the hollow profile component is functionally extended to the effect that it additionally has at least one, in particular metallic connecting element for a component connection. In this way, stable connection concepts can be realized on the hollow profile component in manufacturing technology simple way.

In einer Ausführungsform kann das Hohlprofilbauteil rohrförmig ausgeführt sein, wobei das Anbindungselement in den hohlzylindrischen Innenraum des Hohlprofilteiles eingesetzt ist. Das Anbindungselement kann beispielhaft eine metallische Buchse sein, die am Außenumfang zumindest eine Hinterschneidung aufweist, etwa eine umlaufende Ringnut. Im fertig gestellten Hohlprofilbauteil kann sowohl ein Hohlprofilbauteil-Wandabschnitt als auch das außenseitig aufgespritzte Verstärkungselement formschlüssig in die Hinterschneidung des Anbindungselementes einragen. In einer technischen Umsetzung kann das Anbindungselement (das heißt insbesondere die obige Buchse) in eine nach außen offene Stirnseite des Hohlprofilbauteils eingesetzt sein. Beispielhaft kann eine Stirnseite des Anbindungselementes und der stirnseitige Öffnungsrand des Hohlprofilbauteils in Axialrichtung betrachtet flächenbündig miteinander abschließen. Die oben erwähnte Buchse kann beispielshafte eine hülsenförmige Schraubbuchse sein, in die ein angrenzendes Bauteil verschraubbar ist.In one embodiment, the hollow profile component can be designed tubular, wherein the connecting element is inserted into the hollow cylindrical interior of the hollow profile part. By way of example, the attachment element can be a metallic bushing which has at least one undercut on the outer circumference, for example a peripheral annular groove. In the finished hollow profile component, both a hollow profile component wall section and the externally sprayed reinforcing element can project positively into the undercut of the connection element. In a technical implementation, the connection element (that is to say in particular the above-mentioned socket) can be inserted into an end face of the hollow profile component which is open towards the outside. By way of example, an end face of the connection element and the end-side opening edge of the hollow profile component, viewed in the axial direction, can terminate flush with each other. The above-mentioned bush can be, for example, a sleeve-shaped threaded bush into which an adjacent component can be screwed.

Alternativ dazu kann das in dem Hohlprofilbauteil eingesetzte Anbindungselement einen zusätzlichen Verbindungsabschnitt aufweisen, der mit einem Überstand von der Hohlprofilbauteil-Stirnseite vorragt. Der Verbindungsabschnitt des Anbindungselementes kann in diesem Fall in ein weiteres Hohlprofilbauteil eingesetzt sein.Alternatively, the connecting element used in the hollow profile component may have an additional connecting portion, which protrudes with a projection from the hollow profile component end face. The connecting portion of the connecting element may be used in this case in another hollow profile component.

Zur Herstellung des oben angegebenen Hohlprofilbauteils wird zunächst ein Hohlprofilbauteil-Vorformling (zum Beispiel rohrförmig) bereitgestellt. Anschließend wird das Anbindungselement in die stirnseitige Öffnung des Hohlprofilbauteils eingesteckt. Die so erhaltene Vormontageeinheit wird in einem folgenden Einlegeschritt als ein Einlegerteil in eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges eingelegt. In einem nachfolgenden Fügeschritt wird dann die flüssige Ausgangskomponente des Verstärkungselementes unter Druck und Wärme in die Spritzgießwerkzeugkavität eingespritzt. Beim Einspritzvorgang wird sowohl ein Bauteilwandabschnitt des Vorformlings als auch das Verstärkungselement-Material formschlüssig mit dem Anbindungselement verpresst. Insbesondere kann sowohl ein Wandabschnitt des Vorformlings als auch das Verstärkungselement-Material formschlüssig in die Hinterschneidung (das heißt Ringnut) des Anbindungselementes eingepresst werden.To produce the above-mentioned hollow profile component, a hollow profile component preform (for example tubular) is first provided. Subsequently, the connection element is inserted into the frontal opening of the hollow profile component. The pre-assembly thus obtained is inserted in a subsequent insertion step as an insert part in a cavity of an injection mold. In a subsequent joining step, the liquid starting component of the reinforcing element is then injected under pressure and heat into the Spritzgießwerkzeugkavität. At the Injection process, both a component wall portion of the preform and the reinforcing element material is positively pressed with the connecting element. In particular, both a wall section of the preform and the reinforcing element material can be pressed into the undercut (that is to say annular groove) of the connecting element in a form-fitting manner.

Allgemein ausgedrückt wird somit der oben erwähnte Vorformling bereits endkonturnah bereitgestellt und erfolgt im Spritzgießprozess eine Umformung des Vorformlinges in seine Endkontur, und zwar mit gleichzeitigem Aufspritzen des Verstärkungselementes.In general terms, therefore, the above-mentioned preform is already provided close to final contour and takes place in the injection molding process, a deformation of the preform into its final contour, with simultaneous spraying of the reinforcing element.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Hohlprofilbauteil zur Aussteifung der Lasteinleitungsstelle eine Doppelwandstruktur aufweisen, in der zwei gegenüberliegende Wandabschnitte des Hohlprofilbauteils unter Überbrückung des Hohlprofil-Innenraums in Anlage gebracht sind oder zumindest bis auf einen geringen Abstand zusammengeführt sind. Die Doppelwandstruktur der Lasteinleitungsstelle kann an einer Innenkante in einen Übergangsabschnitt übergehen, an dem sich ein querschnittserweiterter Wandabschnitt des Hohlprofilbauteiles anschließt. Bevorzugt ist die Lasteinleitungsstelle mit ihrer Doppelwandstruktur an einer Endseite des Hohlprofilbauteils gebildet. In diesem Fall ist daher die Doppelwandstruktur im Vergleich zum querschnittserweiterten Wandabschnitt des Hohlprofilbauteils abgeflacht ausgeführt. Gegebenenfalls kann zwischen der Doppelwandstruktur und dem Übergangsabschnitt die Bauteilsteifigkeit reduziert sein. Zur Erhöhung der Bauteilsteifigkeit kann bevorzugt das Verstärkungselement in einem Inneneckbereich angespritzt sein, der zwischen der Doppelwandstruktur und dem Übergangsabschnitt aufgespannt ist.In a further embodiment, the hollow profile component for stiffening the load introduction point can have a double wall structure in which two opposite wall sections of the hollow profile component are brought into abutment with bridging of the hollow profile interior or at least brought together to a small distance. The double wall structure of the load introduction point can pass at an inner edge into a transition section, which is followed by a cross-sectional widened wall section of the hollow profile component. Preferably, the load introduction point is formed with its double-wall structure on one end side of the hollow profile component. In this case, therefore, the double wall structure is flattened compared to the cross-sectional widened wall portion of the hollow profile component. If appropriate, the component rigidity can be reduced between the double-wall structure and the transition section. In order to increase the component stiffness, the reinforcing element may preferably be injection-molded in an inner corner region, which is spanned between the double-wall structure and the transition section.

Das an der Lasteinleitungsstelle integrierte Anbindungselement kann in diesem Fall ein Verbindungsbolzen, etwa ein Schraubbolzen sein, der durch das Verstärkungselement und durch die Doppelwandstruktur des Hohlprofilbauteils geführt ist und an dem ein weiteres Bauteil anbindbar ist.In this case, the connecting element integrated at the load introduction point can be a connecting bolt, for example a screw bolt, which is guided through the reinforcing element and through the double-wall structure of the hollow profile component and to which another component can be connected.

Zur Herstellung des obigen Hohlprofilbauteils wird zunächst der rohrförmige Vorformling an seiner Lasteinleitungsstelle unter Bildung der Doppelwandstruktur in einem Presswerkzeug umgeformt. Anschließend wird in einem Spritzgießprozess das Verstärkungselement aufgespritzt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform erfolgt somit die Umformung des Vorformlings und das Aufspritzen des Verstärkungselementes in aufeinanderfolgenden Prozessschritten.To produce the above hollow profile component, first of all the tubular preform is deformed at its load introduction point to form the double wall structure in a pressing tool. Subsequently, the reinforcing element is sprayed in an injection molding process. In contrast to the first embodiment, the deformation of the preform and the spraying of the reinforcing element take place in successive process steps.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Es zeigen:Show it:

1 und 2 jeweils unterschiedliche Ansichten eines fertig gestellten Hohlprofilbauteils mit einer Lasteinleitungsstelle; 1 and 2 each different views of a finished hollow profile component with a load introduction point;

3 bis 4 jeweils Ansichten, die eine Prozessabfolge zur Herstellung des Hohlprofilbauteils veranschaulichen; 3 to 4 each views illustrating a process sequence for producing the hollow profile component;

6 ein Spritzgießwerkzeug, in dessen Kavität ein Hohlprofilbauteil-Vorformling eingelegt ist; 6 an injection mold, in the cavity of a hollow profile component preform is inserted;

7 ein Hohlprofilbauteil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 7 a hollow profile component according to a second embodiment;

8 ein Hohlprofilbauteil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; 8th a hollow profile component according to a third embodiment;

9 bis 11 jeweils Ansichten, die die Herstellung des in der 8 gezeigten Hohlprofilbauteils veranschaulichen; 9 to 11 each views, the production of the in the 8th illustrate hollow profile component shown;

12 ein Presswerkzeug zur Herstellung einer Doppelwandstruktur in der Lasteinleitungsstelle des Hohlprofilbauteil-Vorformlings. 12 a pressing tool for producing a double wall structure in the load introduction point of the hollow profile component preform.

In den 1 und 2 ist ein rohrförmiges, um eine Achse A im Wesentlichen rotationssymmetrisches Hohlprofilbauteil 2 in einer Teilansicht gezeigt, und zwar mit einer stirnseitigen Lasteinleitungsstelle L in der als Anbindungselement eine metallische Gewindebuchse 1 integriert ist. Die Gewindebuchse 1 ist in eine nach außen offene Stirnseite des Hohlprofilbauteils 2 eingesetzt, und zwar so, dass deren Stirnseite 3 in Axialrichtung A betrachtet flächenbündig mit einem stirnseitigen Öffnungsrand 5 des Hohlprofilbauteils flächenbündig abschließt. Alternativ dazu kann die Gewindebuchse auch in der Axialrichtung A versetzt zum Öffnungsrand 5 des Hohlprofilbauteils angeordnet sein.In the 1 and 2 is a tubular, about an axis A substantially rotationally symmetrical hollow profile component 2 shown in a partial view, with a frontal Lasteinleitungsstelle L in the connecting element as a metal threaded bushing 1 is integrated. The threaded bush 1 is in an outwardly open end face of the hollow profile component 2 used, in such a way that their front side 3 viewed in the axial direction A flush with a frontal opening edge 5 of the hollow profile component flush with the surface. Alternatively, the threaded bushing can also offset in the axial direction A to the opening edge 5 be arranged of the hollow profile component.

In der 1 weist die Gewindebuchse 1 am Außenumfang zwei umlaufende Ringnuten 7 auf, in die ein Bauteil-Wandabschnitt 9 des Hohlprofilbauteils sowie ein außenseitig aufgespritztes Verstärkungselement 11 formschlüssig einragen. Die Gewindebuchse 1 ist in den 1 und 2 hülsenförmig ausgeführt, wobei an dessen Innenumfang 13 gegebenenfalls ein Innengewinde ausgebildet ist zur Verschraubung mit einem nicht dargestellten angrenzenden Bauteil.In the 1 has the threaded bush 1 on the outer circumference two circumferential annular grooves 7 in which a component wall section 9 the hollow profile component and an externally sprayed reinforcing element 11 protrude positively. The threaded bush 1 is in the 1 and 2 sleeve-shaped, wherein on the inner circumference 13 optionally an internal thread is formed for screwing to an adjacent component, not shown.

Wie aus der 2 hervorgeht, erstreckt sich das Verstärkungselement 11 ringförmig um den Bauteil-Wandabschnitt 9 des Hohlprofilbauteils und ist beispielhaft nicht aus einem Vollmaterial ausgeführt, sondern vielmehr in Fachwerkstruktur außenseitig auf den Wandabschnitt 9 aufgespritzt. Das Verstärkungselement 9 bewirkt eine Aussteifung der Lasteinleitungsstelle L und dient zusätzlich auch als ein Sicherungselement zur Sicherung der Gewindebuchse 1 im Hohlprofilbauteil. Wie in der 1 angedeutet, ist die Lasteinleitungsstelle L insbesondere für eine axiale Zugbelastung zwischen dem Hohlprofilbauteil und einem angrenzenden Bauteil ausgelegt, bei dem die Gewindebuchse 1 und das Hohlprofilbauteil mit in Axialrichtung gegenläufigen Kräften FRohr und FZ beaufschlagt sind. Like from the 2 shows, the reinforcing element extends 11 annular around the component wall section 9 of the hollow profile component and is exemplified not made of a solid material, but rather in truss structure on the outside of the wall section 9 sprayed. The reinforcing element 9 causes a stiffening of the load introduction point L and additionally serves as a securing element for securing the threaded bushing 1 in the hollow profile component. Like in the 1 indicated, the load introduction point L is designed in particular for an axial tensile load between the hollow profile component and an adjacent component, wherein the threaded bushing 1 and the hollow profile component with axially opposing forces F tube and F Z are acted upon.

Das Hohlprofilbauteil 2 ist aus einem endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff hergestellt, während das Verstärkungselement 11 aus einem kurzfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff hergestellt ist. Nachfolgend werden anhand der 3 bis 6 die Prozessschritte zur Herstellung des Hohlprofilbauteils 2 beschrieben:
So wird in der 3 zunächst ein rohrförmiger Hohlprofilbauteil-Vorformling 15 sowie die dazu noch separate Gewindebuchse 1 bereitgestellt. Der endseitige Bauteil-Wandabschnitt 9 ist im Vorformling 15 noch unverformt. Am Außenumfang der Gewindebuchse 1 sind in einem Formgebungsschritt bereits die Ringnuten 7 eingearbeitet worden. Die Gewindebuchse 1 wird gemäß der 4 in den Innenraum 4 des Vorformlings 15 eingeschoben. Anschließend wird die so gebildete Vormontageeinheit als ein Einlegerteil in eine Kavität 17 eines Spritzgießwerkzeuges 19 eingelegt, wie es in der 6 gezeigt ist. In einem Fügeschritt wird dann die flüssige Ausgangskomponente des Verstärkungselementes 11 unter Druck und Wärme in die Spritzwerkzeugkavität 17 eingespritzt. Die Gewindebuchse 1 wirkt im Spritzgießprozess als ein Gegendruckelement, gegen das die flüssige Ausgangskomponente des Verstärkungselementes 11 und auch der plastifizierte Bauteil-Wandabschnitt 9 gepresst wird. Neben dem Umspritzen des Verstärkungselementes 11 erfolgt somit ein gleichzeitiges Aufschmelzen des Matrixmaterials des Bauteil-Wandabschnittes 9, wodurch eine homogene Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 11 und dem Bauteil-Wandabschnitt 9 des Hohlprofilbauteils erzielt ist. Gleichzeitig erfolgt ein Umformvorgang, bei dem sowohl der Bauteil-Wandabschnitt 9 als auch das Verstärkungselement formschlüssig in die Ringnuten 7 der Gewindebuchse 1 gepresst werden.The hollow profile component 2 is made of a continuous fiber reinforced thermoplastic, while the reinforcing element 11 is made of a short fiber reinforced thermoplastic. The following are based on the 3 to 6 the process steps for the production of the hollow profile component 2 described:
So will in the 3 first a tubular hollow profile component preform 15 as well as the separate threaded bushing 1 provided. The end-side component wall section 9 is in the preform 15 still undeformed. On the outer circumference of the threaded bush 1 are already in a shaping step, the annular grooves 7 been incorporated. The threaded bush 1 is in accordance with the 4 in the interior 4 of the preform 15 inserted. Subsequently, the pre-assembly unit thus formed is as an insert part in a cavity 17 an injection mold 19 inserted as it is in the 6 is shown. In a joining step, the liquid starting component of the reinforcing element then becomes 11 under pressure and heat into the injection mold cavity 17 injected. The threaded bush 1 acts in the injection molding process as a counter-pressure element, against which the liquid starting component of the reinforcing element 11 and also the plasticized component wall section 9 is pressed. In addition to the encapsulation of the reinforcing element 11 Thus, a simultaneous melting of the matrix material of the component wall section takes place 9 , whereby a homogeneous connection between the reinforcing element 11 and the component wall portion 9 of the hollow profile component is achieved. At the same time there is a forming process in which both the component wall section 9 as well as the reinforcing element form fit into the annular grooves 7 the threaded bush 1 be pressed.

In der 7 ist in perspektivischer Teilansicht ein Vorformling 15 für ein Hohlprofilbauteil 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen Aufbau im Wesentlichen identisch mit dem in den vorangegangenen Figuren gezeigten Hohlprofilbauteil ist. Im Unterschied zu den vorangegangenen Figuren ist in der 7 die Buchse 1 nicht flächenbündig mit dem Öffnungsrand 5 des Hohlprofilbauteils ausgerichtet, sondern ist vielmehr mit einem Verbindungsabschnitt 21 verlängert, der in der 7 mit einem Überstand a von der Stirnseite des Hohlprofilbauteils vorragt. Der Verbindungsabschnitt 21 ist am Außenumfang ebenfalls mit zwei Ringnuten 7 versehen. In einem nachfolgenden Montageschritt kann ein angedeutetes weiteres Bauteil 23 auf den Verbindungsabschnitt 21 gesteckt werden. Zur Sicherung der Buchse 1 im Hohlprofilbauteil sowie im weiteren Bauteil 23 kann analog zur 6 ein Spritzgießprozess erfolgen, bei dem eine flüssige Ausgangskomponente des Verstärkungselementes auf beide Endseiten der Bauteile aufgespritzt wird, wodurch sich an beiden Bauteilen die in der 1 gezeigte Formschlussverbindung zwischen dem Verstärkungselement 11 und den Ringnuten 7 der Buchse 1 ergibt.In the 7 is a partial perspective view of a preform 15 for a hollow profile component 2 according to a second embodiment, whose structure is substantially identical to the hollow profile component shown in the preceding figures. In contrast to the previous figures is in the 7 the socket 1 not flush with the opening edge 5 the hollow profile component aligned, but rather with a connecting portion 21 extended in the 7 projects with a supernatant a from the end face of the hollow profile component. The connecting section 21 is also on the outer circumference with two annular grooves 7 Mistake. In a subsequent assembly step, an indicated further component 23 on the connecting section 21 be plugged. To secure the socket 1 in the hollow profile component and in another component 23 can be analogous to 6 an injection molding process takes place in which a liquid starting component of the reinforcing element is sprayed onto both end sides of the components, resulting in the two components in the 1 shown positive connection between the reinforcing element 11 and the ring grooves 7 the socket 1 results.

In der 8 ist ein Hohlprofilbauteil 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Lasteinleitungsstelle L eine Doppelwandstruktur 25 mit zwei gegenüberliegenden Wandabschnitten 27 aufweist, die unter Überbrückung des Hohlprofil-Innenraums 4 in Anlage gebracht sind. Die abgeflachte Doppelwandstruktur 25 der Lasteinleitungsstelle L geht an einer Innenkante 29 in einen Übergangsabschnitt 31 über, an dem sich ein querschnittserweiterter Wandabschnitt 33 des Hohlprofilbauteils anschließt. Zwischen dem Übergangsabschnitt 31 und der Doppelwandstruktur 25 ist ein Inneneckbereich 35 aufgespannt, in dem das Verstärkungselement 11 rippenförmig angespritzt ist. Das Verstärkungselement 11 ist dabei sowohl auf der Doppelwandstruktur 25 als auch auf dem Übergangsabschnitt 31 appliziert. In der 8 ist das Anbindungselement 1 keine Buchse, sondern vielmehr ein Verbindungsbolzen, etwa ein Schraubbolzen, der in etwa senkrecht zur Längsachse A des Hohlprofilbauteils 2 sowohl das Verstärkungselement 11 als auch die Doppelwandstruktur 25 durchsetzt und in einer Schraubverbindung 37 mit dem weiteren Bauteil 23 ist. Mit der so ausgebildeten Lasteinleitungsstelle L können insbesondere Scherbelastungen quer zur Achsrichtung A zwischen den Bauteilen 2 und 23 übertragen werden.In the 8th is a hollow profile component 2 according to a third embodiment, in which the load introduction point L is a double-walled structure 25 with two opposite wall sections 27 which, while bridging the hollow profile interior 4 are brought into contact. The flattened double wall structure 25 the load introduction point L goes to an inner edge 29 into a transitional section 31 over, on which a cross-section widened wall section 33 of the hollow profile component connects. Between the transition section 31 and the double wall structure 25 is an inside corner area 35 spanned in which the reinforcing element 11 molded rib-shaped. The reinforcing element 11 is on both the double wall structure 25 as well as on the transition section 31 applied. In the 8th is the connection element 1 no socket, but rather a connecting bolt, such as a bolt, which is approximately perpendicular to the longitudinal axis A of the hollow profile component 2 both the reinforcing element 11 as well as the double wall structure 25 interspersed and in a screw connection 37 with the other component 23 is. With the thus formed load introduction point L, in particular shear loads transversely to the axial direction A between the components 2 and 23 be transmitted.

Nachfolgend ist anhand der 9 bis 11 die Herstellung des in der 8 gezeigten Hohlprofilbauteils beschrieben: So wird zunächst in der 9 ein endkonturnaher, noch unverformter rohrförmiger Vorformling 15 bereitgestellt. In einem nachfolgenden Umformschritt wird der Vorformling 15 mit seiner Endseite in ein, in der 12 angedeutetes Presswerkzeug 37 gelegt und die Endseite unter Bildung der Doppelwandstruktur 25 verpresst. Anschließend erfolgt ein Spritzgießprozess, bei dem der verpresste Vorformling 15 als Einlegerteil in die Kavität eines Spritzgießwerkzeuges eingelegt wird und außenseitig das Verstärkungselement 11 auf den Vorformling 15 aufgespritzt wird.The following is based on the 9 to 11 the production of in the 8th described hollow profile component described: Thus, first in the 9 a near-net shape, still undeformed tubular preform 15 provided. In a subsequent forming step, the preform becomes 15 with its end in one, in the 12 indicated pressing tool 37 placed and the end side to form the double wall structure 25 pressed. This is followed by an injection molding process in which the pressed preform 15 is inserted as Einlegerteil in the cavity of an injection mold and on the outside the reinforcing element 11 on the preform 15 is sprayed on.

Anschließend wird in die Lasteinleitungsstelle L zum in einem Bohrvorgang ein Durchführungskanal 39 (11) eingearbeitet, durch das der Schraubbolzen 1 geführt wird.Subsequently, in the load introduction point L for in a drilling process, a feedthrough channel 39 ( 11 ), through which the bolt 1 to be led.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011119226 A1 [0003] DE 102011119226 A1 [0003]

Claims (12)

Hohlprofilbauteil aus einem endlosfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, das eine Lasteinleitungsstelle (L) aufweist, für deren Aussteifung außenseitig auf einen Bauteil-Wandabschnitt (9) ein Verstärkungselement (11) aus einem kurzfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff aufgespritzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasteinleitungsstelle (L) des Hohlprofilteils (2) zumindest ein, insbesondere metallisches Anbindungselement (1) für eine Bauteilanbindung aufweist.Hollow profile component made of a continuous fiber-reinforced thermoplastic material, which has a load introduction point (L), for the stiffening of which on the outside on a component wall portion ( 9 ) a reinforcing element ( 11 ) is sprayed from a short fiber reinforced thermoplastic, characterized in that the load introduction point (L) of the hollow profile part ( 2 ) at least one, in particular metallic attachment element ( 1 ) for a component connection. Hohlprofilbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofilbauteil (2) rohrförmig ausgeführt ist, und/oder dass das Anbindungselement (1) in einen, insbesondere hohlzylindrischen Innenraum (4) des Hohlprofilteils (2) eingesetzt ist.Hollow profile component according to claim 1, characterized in that the hollow profile component ( 2 ) is tubular, and / or that the connection element ( 1 ) in a, in particular hollow cylindrical interior ( 4 ) of the hollow profile part ( 2 ) is used. Hohlprofilbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (1), insbesondere eine Buchse, am Außenumfang zumindest eine Hinterschneidung (7) aufweist, insbesondere eine umlaufende Ringnut, in die der Bauteil-Wandabschnitt (9) und das außenseitig aufgespritzte Verstärkungselement (11) formschlüssig einragen.Hollow profile component according to claim 2, characterized in that the connection element ( 1 ), in particular a bush, on the outer circumference at least one undercut ( 7 ), in particular a circumferential annular groove into which the component wall portion ( 9 ) and the externally sprayed reinforcing element ( 11 ) protrude positively. Hohlprofilbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (1) in eine nach außen offene Stirnseite des Hohlprofilbauteils (2) eingesetzt ist, und dass insbesondere eine Stirnseite (3) des Anbindungselements (1) und ein stirnseitiger Öffnungsrand (5) in Axialrichtung (A) betrachtet flächenbündig abschließen.Hollow profile component according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element ( 1 ) in an outwardly open front side of the hollow profile component ( 2 ) is inserted, and that in particular a front side ( 3 ) of the connection element ( 1 ) and a frontal opening edge ( 5 ) in the axial direction (A) considered to be flush. Hohlprofilbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (1) einen Anbindungsabschnitt (21) für die Bauteilanbindung aufweist, und dass der Anbindungsabschnitt (21) bei in das Hohlprofilteil (2) eingesetztem Anbindungselement (1) mit einem Überstand (a) von der Stirnseite des Hohlprofilteils (2) vorragt, und dass insbesondere der Anbindungsabschnitt (21) mit einem weiteren Hohlprofilbauteil (23) verbindbar ist.Hollow profile component according to claim 4, characterized in that the connection element ( 1 ) a connection section ( 21 ) for the component connection, and that the connection section ( 21 ) in the hollow profile part ( 2 ) used connection element ( 1 ) with a projection (a) from the front side of the hollow profile part ( 2 ), and in particular that the connecting section ( 21 ) with a further hollow profile component ( 23 ) is connectable. Hohlprofilbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aussteifung die Lasteinleitungsstelle (L) eine Doppelwandstruktur (25) aufweist, in der zwei gegenüberliegende Wandabschnitte (9) des Hohlprofilteils (2) unter Überbrückung des Hohlprofilbauteil-Innenraums (4) in Anlage gebracht sind.Hollow profile component according to claim 1 or 2, characterized in that for stiffening the load introduction point (L) has a double-wall structure ( 25 ), in which two opposite wall sections ( 9 ) of the hollow profile part ( 2 ) while bridging the hollow profile component interior ( 4 ) are brought into contact. Hohlprofilbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelwandstruktur (25) der Lasteinleitungsstelle (L) an einem Übergangsabschnitt (31) in einen querschnittserweiterten Wandabschnitt (33) des Hohlprofilbauteils (2) übergeht, und/oder dass die Doppelwandstruktur (25) an einer Endseite des Hohlprofilteils (2) gebildet ist.Hollow profile component according to claim 6, characterized in that the double wall structure ( 25 ) the load introduction point (L) at a transition section ( 31 ) in a cross-section widened wall section ( 33 ) of the hollow profile component ( 2 ), and / or that the double wall structure ( 25 ) on one end side of the hollow profile part ( 2 ) is formed. Hohlprofilbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der, im Vergleich zum querschnittserweiterten Wandabschnitt (33) abgeflachten Doppelwandstruktur (25) und dem Übergangsabschnitt (31) ein Inneneckbereich (35) aufgespannt ist, in dem das Verstärkungselement (11) angespritzt ist.Hollow profile component according to claim 7, characterized in that between the, compared to the cross-section widened wall portion ( 33 ) flattened double wall structure ( 25 ) and the transition section ( 31 ) an inside corner area ( 35 ) is clamped in which the reinforcing element ( 11 ) is injected. Hohlprofilbauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (1) ein Verbindungsbolzen, insbesondere ein Schraubbolzen, ist, der durch das Verstärkungselement (11) und die Doppelwandstruktur (25) des Hohlprofilbauteils (2) geführt ist und an dem ein weiteres Bauteil (23) anbindbar ist.Hollow profile component according to claim 8, characterized in that the connection element ( 1 ) is a connecting bolt, in particular a bolt, which by the reinforcing element ( 11 ) and the double wall structure ( 25 ) of the hollow profile component ( 2 ) and on which another component ( 23 ) is connectable. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilbauteils aus einem endlosfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, das eine Lasteinleitungsstelle (L) aufweist, für deren Aussteifung außenseitig ein Verstärkungselement (11) aus kurzfaserverstärktem thermoplastischen Kunststoff aufgespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lasteinleitungsstelle (L) zusätzlich ein insbesondere metallisches Anbindungselement (1) für eine Bauteilanbindung integriert wird.Method for producing a hollow profiled component from a continuous fiber-reinforced thermoplastic material, which has a load introduction point (L), for the stiffening of which a reinforcing element is provided on the outside ( 11 ) is sprayed from short fiber reinforced thermoplastic, characterized in that in the load introduction point (L) in addition a particular metallic attachment element ( 1 ) is integrated for a component connection. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Formgebungsschritt das Anbindungselement (1) an seinem Außenumfang mit zumindest einer Hinterschneidung (7) ausgebildet wird und in den Innenraum (4) eines Hohlprofilbauteil-Vorformlings (15) eingesetzt wird, in einem folgenden Einlegeschritt der Hohlprofilbauteil-Vorformling (15) mit darin eingesetztem Anbindungselement (1) als ein Einlegerteil in eine Kavität (17) eines Spritzgießwerkzeugs (19) eingelegt wird, und in einem Fügeschritt die flüssige Ausgangskomponente des Verstärkungselements (11) unter Druck und Wärme in die Spritzgießwerkzeugkavität (17) eingespritzt wird, so dass ein Bauteilwandabschnitt (9) und das Verstärkungselement (11) formschlüssig in die Hinterschneidung (7) des Anbindungselements (1) eingepresst wird.A method according to claim 10, characterized in that in a shaping step, the attachment element ( 1 ) at its outer periphery with at least one undercut ( 7 ) is formed and in the interior ( 4 ) of a hollow profile component preform ( 15 ) is used, in a subsequent insertion step of the hollow profile component preform ( 15 ) with an attachment element ( 1 ) as an insert part into a cavity ( 17 ) of an injection molding tool ( 19 ) is inserted, and in a joining step, the liquid starting component of the reinforcing element ( 11 ) under pressure and heat into the Spritzgießwerkzeugkavität ( 17 ) is injected, so that a component wall section ( 9 ) and the reinforcing element ( 11 ) in the undercut ( 7 ) of the connection element ( 1 ) is pressed. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Pressschritt zwei gegenüberliegende Wandabschnitte (9) eines Hohlprofilbauteil-Vorformlings (15) zur Bildung der Lasteinleitungsstelle (L) zu einer Doppelwandstruktur (25) verpresst werden, und dass in einem Einlegeschritt zumindest die Doppelwandstruktur (25) des Vorformlings (15) als ein Einlegerteil in eine Kavität eines Spritzgießwerkzeugs eingelegt wird, und in einem Fügeschritt die flüssige Ausgangskomponente des Verstärkungselements (11) in einen Inneneckbereich (35) gespritzt wird, der zwischen der abgeflachten Doppelwandstruktur (25) und einem Übergangsabschnitt (31) aufgespannt ist, an dem sich ein querschnittserweiterter Wandabschnitt (33) des Hohlprofilbauteils (2) anschließt.A method according to claim 10, characterized in that in a pressing step two opposite wall sections ( 9 ) of a hollow profile component preform ( 15 ) for forming the load introduction point (L) into a double wall structure ( 25 ) are pressed, and that in an insertion step at least the double wall structure ( 25 ) of the preform ( 15 ) is inserted as an insert part in a cavity of an injection mold, and in a joining step, the liquid starting component of the reinforcing element ( 11 ) into an inner corner area ( 35 ) which is injected between the flattened Double wall structure ( 25 ) and a transitional section ( 31 ) is spanned, on which a cross-section widened wall section ( 33 ) of the hollow profile component ( 2 ).
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