DE102014019024A1 - Hybrid semi-finished product, in particular for a body structure of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hybrid-Halbzeug (1), insbesondere für eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs. Das Hybrid-Halbzeug (1) umfasst ein erstes Bauteil (2) aus einem Metall, welches zum Fügen an eine metallische Struktur (5) ausgebildet ist. Das Hybrid-Halbzeug (1) umfasst weiterhin ein zweites Bauteil (4) aus einem faserverstärkten, insbesondere thermoplastischen oder duroplastischen, Kunststoff, das mittels einer stoffschlüssigen oder formschlüssigen oder kraftschlüssigen Verbindung mit dem ersten Bauteil (2) verbunden ist, und das zum Fügen an eine faserverstärkte Struktur (5) ausgebildet ist. Das wenigstens eine erstes Bauteil (2) aus dem Metall ist ein Blechformteil, welches wenigstens teilweise in einem jeweiligen, in dem zweiten Bauteil (4) vorgesehenen Durchbruch (10) aufgenommen ist.The invention relates to a hybrid semi-finished product (1), in particular for a body structure of a motor vehicle. The hybrid semi-finished product (1) comprises a first component (2) made of a metal, which is designed for joining to a metallic structure (5). The hybrid semi-finished product (1) further comprises a second component (4) made of a fiber-reinforced, in particular thermoplastic or thermosetting, plastic, which is connected by means of a cohesive or positive or non-positive connection with the first component (2), and that for joining a fiber-reinforced structure (5) is formed. The at least one first component (2) of the metal is a sheet-metal shaped part which is accommodated at least partially in a respective opening (10) provided in the second component (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Hybrid-Halbzeug, insbesondere für eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a hybrid semi-finished product, in particular for a body structure of a motor vehicle.
Im modernen Karosseriebau für Kraftfahrzeuge finden in jüngster Zeit verstärkt Hybrid-Halbzeuge Anwendung, die einen metallischen Grundkörper aufweisen, wobei in einem Verstärkungsbereich typischerweise auf einer Seite des Grundkörpers ein nichtmetallisches Verstärkungselement angeordnet ist.In modern bodywork for motor vehicles, hybrid semi-finished products are increasingly being used in recent times, which have a metallic base body, wherein a non-metallic reinforcing element is typically arranged in one reinforcement region on one side of the base body.
Das Verstärkungselement besteht typischerweise aus faserverstärktem Kunststoff und wird zur lokalen Verstärkung in den Verstärkungsbereich des metallischen Grundkörpers eingeklebt oder eingepresst. Der metallische Grundkörper ist typischerweise aus Stahl oder einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, hergestellt. Aufgrund der lokalen Verstärkung des Hybrid-Halbzeugs durch das Verstärkungselement, welches typischerweise deutlich leichter ist als der metallischen Grundkörper, ist es möglich, die Wandstärke des Grundkörpers im Vergleich zu einer rein metallischen Bauweise erheblich zu reduzieren.The reinforcing element is typically made of fiber-reinforced plastic and is glued or pressed for local reinforcement in the reinforcing region of the metallic base body. The metallic base body is typically made of steel or a light metal, in particular aluminum. Due to the local reinforcement of the hybrid semi-finished by the reinforcing element, which is typically significantly lighter than the metallic body, it is possible to significantly reduce the wall thickness of the body compared to a purely metallic construction.
Vor diesem Hintergrund behandelt die
Die
Die
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Hybrid-Halbzeugen neue Wege aufzuzeigen.It is an object of the present invention to discover new ways of developing hybrid semifinished products.
Diese Aufgabe wird durch ein Hybrid-Halbzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved by a hybrid semi-finished product according to
Ein erfindungsgemäßes Hybrid-Halbzeug, insbesondere für eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs, umfasst ein erstes Bauteil aus einem Metall, welches zum Fügen mit einer metallischen Struktur ausgebildet ist. Das Hybrid-Halbzeug besitzt weiterhin ein faserverstärktes zweites Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff, das mittels einer stoffschlüssigen oder formschlüssigen oder kraftschlüssigen Verbindung mit dem ersten Bauteil verbunden ist. Das zweite Bauteil ist zum Fügen an eine faserverstärkte Struktur ausgebildet.A hybrid semi-finished product according to the invention, in particular for a body structure of a motor vehicle, comprises a first component made of a metal, which is designed for joining with a metallic structure. The hybrid semi-finished product further has a fiber-reinforced second component made of a fiber-reinforced plastic, which is connected by means of a material-locking or positive or non-positive connection with the first component. The second component is designed for joining to a fiber-reinforced structure.
Erfindungswesentlich ist die Ausbildung des ersten Bauteils als Blechform-teil, welches wenigstens teilweise in einem im zweiten Bauteil vorgesehenen Durchbruch aufgenommen ist. Auf diese Weise kann die stoff-, form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen gegenüber herkömmlichen Hybrid-Bauteilen maßgeblich verbessert werden. Die Fähigkeit des erfindungsgemäßen Hybrid-Halbzeugs, mechanische Lasten von einer an das erste Bauteil angebundenen metallischen Struktur auf eine an das zweite Bauteil angebundene faserverstärkte Struktur, wird auf diese Weise erheblich verbessert.Essential to the invention is the formation of the first component as a sheet-metal forming part, which is at least partially received in an opening provided in the second component breakthrough. In this way, the material, positive or non-positive connection between the two components compared to conventional hybrid components can be significantly improved. The ability of the hybrid semi-finished product according to the invention, mechanical loads from a metal structure attached to the first component to a fiber-reinforced structure connected to the second component, is thus considerably improved.
Der Kunststoff des zweiten Bauteils kann ein thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff sein.The plastic of the second component may be a thermoplastic or thermosetting plastic.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Bauteil topfartig mit einem Topfboden ausgebildet, der von einem winkelig vom Topfboden abstehenden Topfkragen eingefasst wird. Besagter Topfboden geht an einem dem Topfboden gegenüberliegenden Endabschnitt in einen Kragenrand über, der winkelig nach außen vom Topfkragen absteht. Der Topfboden und der Topfkragen sind vorzugsweise in zueinander parallel verlaufenden Ebenen angeordnet.In a preferred embodiment, the first component is pot-shaped with a pot bottom, which is bordered by an angularly projecting from the bottom of the pot pot collar. Said bottom of the pot goes over at one end opposite the bottom of the pot in a collar edge which protrudes angularly outward from the pot collar. The pot bottom and the pot collar are preferably arranged in mutually parallel planes.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Bauteil plattenartig ausgebildet und umfasst auf einer ersten Plattenseite eine Erhöhung, im Bereich derer der Durchbruch angeordnet ist. Eine Plattendicke des zweiten Bauteils im Bereich der Erhöhung ist in dieser Ausführungsform größer als in einem zur Erhöhung komplementären Bereich.In an advantageous embodiment of the invention, the second component is plate-like and comprises on a first side of the plate an increase, in the region of which the breakthrough is arranged. A plate thickness of the second component in the region of the elevation is greater in this embodiment than in an area complementary to the elevation.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt die erste Plattenseite des zweiten Bauteils im Bereich der Erhöhung bündig mit einer dem Topfkragen abgewandten ersten Seite des Topfbodens ab, so dass der Topfboden vollständig im Durchbruch aufgenommen ist. Eine zweite Plattenseite des zweiten Bauteils, die der ersten Plattenseite gegenüberliegt, schließt im Bereich der Erhöhung bündig mit einer dem Topfboden abgewandten zweiten Seite des Kragenrands ab. Dies geschieht derart, dass der Kragenrand vollständig im Durchbruch angeordnet ist.In a further preferred embodiment, the first plate side of the second component in the region of the elevation is flush with a side facing away from the pot collar first side of the pot bottom, so that the pot bottom is completely absorbed in the opening. A second plate side of the second component, which is opposite to the first plate side, closes in the region of the elevation flush with a side facing away from the pot bottom second side of the collar edge. This happens in such a way that the collar edge is arranged completely in the opening.
Besonders zweckmäßig ist der Kragenrand in einer den Durchbruch radial außen vergrößernden Ausnehmung aufgenommen, die zur zweiten Plattenseite hin offen ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Hybrid-Halbzeug in Flachbauweise realisiert werden, so dass es nur wenig Bauraum benötigt.Particularly suitably, the collar edge is received in a radially outwardly enlarging the opening recess which is formed open to the second side of the plate. In this way, the hybrid semi-finished can be realized in flat design, so that it requires little space.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:In each case show schematically:
Das zweite Bauteil
Wie
Wie
Die
Die
Die
Die
In einer weiteren, in den Figuren nicht gezeigten Variante ist es zum Zwecke der Ausbildung einer solchen Verdrehsicherung auch vorstellbar, den Bolzen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 202012104559 U1 [0006] DE 202012104559 U1 [0006]
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