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Die Erfindung betrifft ein Strukturelement für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Strukturelements gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.
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Moderne Kraftwagen haben beispielsweise durch die fortschreitende Anwendung von Elektronik- und Hybridkomponenten eine Vielzahl von zusätzlichen Leitungen, Kabeln, Kanälen oder dergleichen Bauelementen, welche innerhalb des Kraftwagens untergebracht und zwischen einem vorderen und einem hinteren Bereich des Kraftwagens verlegt werden müssen. Gerade das Verlegen im Bereich des Hauptbodens stellt dabei ein erhebliches Problem dar, da hier relativ wenig Platz für die jeweiligen Bauelemente zur Verfügung steht.
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Zur Verlegung der jeweiligen Leitungen, Kabel oder dergleichen wurden dabei bisher unterschiedlichste Ansätze verfolgt. So ist es beispielsweise bereits bekannt, in jeweiligen Längsträgern beziehungsweise Seitenschwellern entsprechende Sicken oder dergleichen Vertiefungen vorzusehen, entlang welchen ein jeweiliger Leitungssatz oder dergleichen verlegt werden kann. Allerdings wird hierdurch der Querschnitt des jeweiligen Längsträgers beziehungsweise Seitenschwellers verringert. Alternativ hierzu ist es ebenfalls bereits bekannt, Kabelkanäle entlang jeweiliger Längsträger beziehungsweise Seitenschweller zu verlegen. Derartige Kabelkanäle haben allerdings einen sehr großen Bauraumverlust zur Folge.
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Aus diesem Grund ist es bei dem Strukturelement gemäß
DE 103 49 180 A1 bereits vorgesehen, wenigstens ein Bauelement in Form einer Leitung oder dergleichen innerhalb eines Hohlraums eines Strukturelements in Form eines Querträgers anzuordnen, welcher aus zwei im Querschnitt im Wesentlichen winkelförmigen Teilelementen zusammengesetzt ist. Eine derartige Bauweise des jeweiligen Strukturelements beziehungsweise Trägers ist jedoch fertigungstechnisch relativ schwierig und in Bezug auf die statische und dynamische Kraftaufnahme, beispielsweise bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, des jeweiligen Trägers problematisch.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Strukturelement sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Strukturelements zu schaffen, mit welchen sich auf einfache Weise jeweilige Bauelemente, beispielsweise Leitungen oder dergleichen, innerhalb des Strukturelements integrieren lassen, ohne dass sich hierdurch die statischen oder dynamischen Eigenschaften des Strukturelements nennenswert verschlechtern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strukturelement sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Strukturelements mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 beziehungsweise 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Strukturelement zu schaffen, bei welchem auf einfache und kostengünstige Weise ein Bauelement, beispielsweise eine Leitung, ein Kanal oder dergleichen, integriert werden kann, ohne dass es hierdurch zu einer Beeinträchtigung der statischen und/oder dynamischen Eigenschaften des jeweiligen Strukturelements kommt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das erste Teilelement eine Mehrzahl von Hohlkammern aufweist, von welchen wenigstens eine, den Hohlraum für das Bauelement begrenzende Hohlkammer nach außen hin offen ausgebildet und durch das zweite Teilelement verschlossen ist. Demzufolge ist die das entsprechende Bauelement, beispielsweise die Leitung oder den Kanal aufnehmende Hohlkammer zu einer Außenseite des ersten Teilelements hin offen ausgebildet, so dass dieses Bauelement auf einfache Weise eingesetzt werden kann. Nach dem Einsetzen kann dann die nach außen offene Hohlkammer auf einfache Weise durch das zweite Teilelement verschlossen werden, und zwar vorzugsweise unter Zuhilfenahme gängiger Fügtechnologien. Da die Hohlkammer, welche das Bauelement aufnimmt, als solche ausgebildet ist, ist das erste Teilelement von sich aus relativ steif gestaltbar, so dass dieses sich nicht beziehungsweise nicht nennenswert von bisher eingesetzten Strukturelementen, beispielsweise Trägern, mit einer Mehrzahl von geschlossenen Hohlkammern unterscheidet. Allerdings bietet das erste Teilelement erfindungsgemäß – trotz günstiger statischer und dynamischer Eigenschaften – auf einfache Weise die Möglichkeit, das jeweilige Bauelement darin zu integrieren. Im Anschluss daran kann dann auf einfache Weise die entsprechend offene Hohlkammer durch das zweite Teilelement zumindest bereichsweise verschlossen werden, wodurch sich die statischen und dynamischen Eigenschaften des Strukturelements insgesamt nochmals verbessern lassen.
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Die verbesserten statischen und dynamischen Eigenschaften des Strukturelements äußern sich dabei insbesondere bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise einer damit einhergehenden Deformation unter Absorption von Aufprallenergie.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn das Strukturelement als Träger, insbesondere als Seitenschweller, ausgebildet ist. Gerade im Bereich der Fahrgastzelle beziehungsweise des Hauptbodens kann hierdurch der Träger in einer Doppelfunktion genutzt werden, nämlich zusätzlich auch zur Führung entsprechender Leitungen oder dergleichen Bauelemente.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das zweite Teilelement als zumindest im Wesentlichen ebenes Plattenelement ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Strukturelements.
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Weiterhin hat sich eine Ausführungsform als vorteilhaft gezeigt, bei der das zweite Teilelement als mittragendes Strukturbauteil ausgebildet ist. Durch Ergänzung des ersten Teilelements um das zweite Teilelement ergeben sich somit einerseits ein zumindest partieller Verschluss der nach außen hin offenen Hohlkammer und andererseits eine zusätzliche Aussteifung des Strukturelements.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das zweite Teilelement in einer Fügverbindung und/oder einer mechanischen Verbindung mit dem ersten Teilelement verbunden ist. Eine Fügverbindung, beispielsweise eine Kleb- oder Schweißverbindung, kann dabei besonders kostengünstig bewerkstelligt werden. Eine Lösung mit mechanischen Verbindungsmitteln hat hingegen insbesondere den Vorteil, dass das Bauelement, beispielsweise die Leitung oder der Kanal, im Bedarfsfall äußerst schnell gewechselt werden können.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das erste Teilelement als Metall-Strangpressprofil ausgebildet ist. Ein derartiges Bauteil weist eine hohe Steifigkeit und Crashleistung auf, und zwar bereits ohne Ergänzung durch das zweite Teilelement.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Strukturelement genannten Vorteile gelten in eben solcher Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch 7. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Strukturelement nach der Herstellung des Rohbaus und vor der Endmontage hergestellt wird, das heißt die offene Hohlkammer mit dem entsprechenden Bauelement, beispielsweise der Leitung, dem Kanal oder dergleichen, bestückt wird und anschließend durch das zweite Teilelement verschlossen wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine Perspektivansicht auf einen ausschnittsweisen Längenbereich eines ersten Teilelements eines Strukturelements in Form eines Seitenschwellers für einen Kraftwagen, welcher eine Mehrzahl von Hohlkammern umfasst, von welchen eine der Fahrzeugmitte zugewandte Hohlkammer offen ausgebildet ist, innerhalb welcher ein Bauelement in Form einer Leitung verlegt ist;
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2 eine Perspektivansicht auf den ausschnittsweisen Längenbereich des ersten Teilelements des Seitenschwellers analog zu 1, wobei die die Leitung aufnehmende, nach Außen hin offene Hohlkammer durch ein zweites, im Wesentlichen ebenes Plattenelement ausgebildetes Teilelement mittels einer Fügverbindung verschlossen ist; und in
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3 eine Perspektivansicht auf den Seitenschweller von Außen her, an welchem oberseitig beziehungsweise außenseitig eine Türsäule angesetzt ist.
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In 1 ist in einer Perspektivansicht ein ausschnittsweiser Längenbereich eines ersten Teilelements 10 eines Strukturelements eines Kraftwagens in Form eines Seitenschwellers eines Personenkraftwagens dargestellt. Dieses erste Teilelement 10 ist vorliegend als Metall-Strangpressprofil beispielsweise aus einer Leichtmetall- oder Stahllegierung ausgebildet. Auf einer der Fahrzeugmitte abgewandten Außenseite 12 umfasst das erste Teilelement 10 dabei im Wesentlichen zwei Hohlkammern 14, 16, welche umlaufend geschlossen ausgebildet sind. Innenseitig umfasst das erste Teilelement 10 im Wesentlichen vier umlaufend geschlossene Hohlkammern, 18, 20, 22, 24, sowie eine nach außen hin offen ausgebildete Hohlkammer 26. Unter der offen ausgebildeten Hohlkammer 26 ist dabei zu verstehen, dass sich eine innere Begrenzungswand 28 des ersten Teilelements 10 lediglich oberhalb – in einem Teilbereich 30 – und unterhalb – in einem Teilbereich 32 – des ersten Teilelements 10 erstreckt, wohingegen die innere Begrenzungswand 28 im Bereich der offenen Hohlkammer 26 eine entsprechende Aussparung aufweist. Unter nach außen hin offen ist somit zu verstehen, dass die Hohlkammer 26 von außen her zugänglich ist, nicht jedoch, dass die Hohlkammer 26 zwingender Maßen an der Außenseite 12 des ersten Teilelements 10 beziehungsweise des Seitenschwellers angeordnet ist. Dies ist im Übrigen vorliegend gerade nicht der Fall, sondern die Hohlkammer 26 ist ersichtlicher Weise innenseitig eines Stegs 34, also der Fahrzeugmitte zugewandt, angeordnet. Da das erste Teilelement 10 als Metall-Strangpressprofil ausgebildet ist, ist dieses entsprechend steif ausgebildet, so dass es bereits in nicht fertig hergestelltem Zustand hervorragende statische und dynamische Eigenschaften aufweist.
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In Zusammenschau mit 2, welche das erste Teilelement 10 analog zu 1 in einem ausschnittsweisen Längenbereich zeigt, wird nun erkennbar, dass innerhalb des offenen Hohlraums 26 ein Bauelement 36 – vorliegend in Form wenigstens einer Leitung, eines Kabelsatzes, eines Kanals oder dergleichen – angeordnet beziehungsweise verlegt ist, welches in Erstreckungsrichtung des ersten Teilelements 10 beziehungsweise des Seitenschwellers verläuft. Auf diese Art und Weise kann zwischen einem vorderen und einem hinteren Bereich des Kraftwagens Bauraum sparend eine entsprechende Leitung oder dergleichen verlegt werden.
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Nachdem das Bauelement 36 verlegt ist, kann die offene Hohlkammer 26 des ersten Teilelements 10 durch ein zweites Teilelement 38 verschlossen werden. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem zweiten Teilelement 38 um ein zumindest im Wesentlichen ebenes Plattenelement, welches beispielsweise aus einem Blechwerkstoff oder dergleichen gestaltet ist. Im vorliegenden Fall ist das zweite Teilelement 38 als mit tragendes Struktur- beziehungsweise Rohbauteil ausgebildet, das heißt, durch entsprechende Verbindung mit dem ersten Teilelement 10 wird die Steifigkeit beziehungsweise die dynamischen und statischen Eigenschaften des Seitenschwellers zusätzlich verbessert. Alternativ hierzu kann es sich bei dem zweiten Teilelement 38 jedoch auch lediglich um eine nicht-mittragende Abdeckung, beispielsweise aus einem Kunststoff, handeln. Dann allerdings trägt dieses Teilelement 38 nicht beziehungsweise nicht nennenswert zur Steifigkeit des Seitenschwellers bei.
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Das zweite Teilelement 38 ist beispielsweise über eine Fügverbindung, insbesondere eine Kleb- und/oder Schweißverbindung, mit dem ersten Teilelement 10 verbunden. Auch mechanische Verbindungsmittel wie Nieten, Schrauben, Nägel oder dergleichen sind denkbar. Insbesondere, wenn das Bauelement 36 im Falle eines Defekts demontierbar sein soll, sind natürlich lösbare Verbindungstechnologien zu bevorzugen. Wenn es sich bei dem zweiten Teilelement 38 hingegen lediglich um ein nicht-mittragendes Bauteil handelt, sind auch Steckverbindungen oder dergleichen, beispielsweise mit Rastmitteln, denkbar.
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Der Hohlraum 40, welcher durch die offene Hohlkammer 26 und das zweite Teilelement 38 begrenzt ist, kann außerdem durch ein Dämmmaterial oder ein andersartiges Material verfüllt sein, so dass sich beispielsweise eine Isolierung oder Abstützung des jeweiligen Bauelements 36 innerhalb der offenen Hohlkammer 26 ergibt.
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Das vorliegend beschriebene Strukturelement kann sowohl als Träger, insbesondere als Längsträger, Schweller oder dergleichen, aber auch als Querträger oder als anderes Strukturelement des Kraftwagenrohbaus, durch welches wenigstens ein Hohlraum 40 begrenzt ist, zum Einsatz kommen. Demzufolge kann das Strukturelement beispielsweise auch im Bereich des Fahrzeugbodens, jeweiliger Stirnwände oder anderer Wände, welche mehrkammerig ausgebildet sind, zum Einsatz kommen.
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3 zeigt schließlich in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht eine Anschlussstelle einer Türsäule 42 – im vorliegenden Fall einer B-Säule – an dem Strukturelement in Form des Seitenschwellers. Das gezeigte Konzept der aufgesetzten beziehungsweise von Außen angesetzten Türsäule 42 kann dabei erhalten bleiben, da durch das Öffnen und das Schließen des Strukturelements beziehungsweise Seitenschwellers dieser Zusammenbau unberührt bleibt.
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Vorzugsweise wird das erste Teilelement 10 bei der Montage im Kraftwagenrohbau integriert und anschließend – beispielsweise vor oder während der Endmontage – mit dem Bauelement 36 bestückt und durch das zweite Teilelement 38 verschlossen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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