DE102015010886A1

DE102015010886A1 - Structural component for a motor vehicle and method of manufacture

Info

Publication number: DE102015010886A1
Application number: DE102015010886.7A
Authority: DE
Inventors: Guido Opperbeck; Steffen Höwelkrüger
Original assignee: HBPO GmbH
Current assignee: HBPO GmbH
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23

Abstract

Das Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Vertikalstrebe für ein Kraftfahrzeugfrontend, weist ein Metallprofil mit einer an das Metallprofil angeformten ersten Kunststoffstruktur auf. Das Metallprofil und die erste Kunststoffstruktur sind durch Hinterschneidungen formschlüssig miteinander verbunden.The structural component for a motor vehicle, in particular a vertical strut for a motor vehicle front end, has a metal profile with a first plastic structure formed on the metal profile. The metal profile and the first plastic structure are positively connected by undercuts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug bzw. ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a structural component for a motor vehicle or a motor vehicle and to a method for producing a structural component for a motor vehicle.

Beim Bau moderner Kraftfahrzeuge kommen Strukturbauteile zum Einsatz, welche die regelmäßig in Schalenbauweise gefertigten Hauptelemente der Karosserie ergänzen. Zum Einen dienen derartige Strukturbauteile der Verstärkung und/oder Versteifung der Karosserie, zum Anderen dienen sie als Verbindungselemente zwischen unterschiedlichen Bauteilen des Kraftfahrzeugs.In the construction of modern motor vehicles structural components are used, which supplement the regularly produced in shell construction main elements of the body. On the one hand serve such structural components of the reinforcement and / or stiffening of the body, on the other hand, they serve as connecting elements between different components of the motor vehicle.

Hieraus ergibt sich, dass zwei unterschiedliche Hauptanforderungen an Strukturbauteile von Kraftfahrzeugen gestellt werden. Zum Einen sollen die Strukturbauteile bei geringem Gewicht möglichst gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Steifigkeit, aufweisen, zum Anderen sollen sie eine hohe Funktionalität als ein andere Bauteile verbindendes Bauteil aufweisen. Beides stellt grundsätzlich andere Anforderungen an die Form und das Material des Bauteils.It follows that two different main requirements are made of structural components of motor vehicles. On the one hand, the structural components with low weight should have the best possible mechanical properties, in particular high rigidity, on the other hand they should have high functionality as a component connecting other components. Both fundamentally place different demands on the shape and the material of the component.

So sind im Stand der Technik Metallprofile bekannt, welche eine hohe Steifigkeit bei einem niedrigen Gewicht ermöglichen. Darüber hinaus sind Kunststoff- oder Hybridbauteile bekannt, welche aufgrund der guten Darstellbarkeit komplexer Geometrien bei Kunststoffteilen hervorragende Eigenschaften im Hinblick auf die Verbindbarkeit unterschiedlicher Bauteile erzielen. Diese Kunststoffteile bieten jedoch nicht die Steifigkeiten von entsprechenden Strukturbauteilen aus Metallprofilen. Die Hybridbauweise, bei der Metallelemente in die Kunststoffteile eingearbeitet werden, stellen zwar eine Verbesserung im Hinblick auf die Steifigkeit gegenüber den reinen Kunststoffteilen dar, ihre Steifigkeit ist dennoch signifikant niedriger als die von Bauteilen auf der Basis von Metallprofilen.Thus, metal profiles are known in the prior art, which allow a high rigidity at a low weight. In addition, plastic or hybrid components are known, which achieve excellent properties in terms of connectability of different components due to the good representability of complex geometries in plastic parts. However, these plastic parts do not provide the stiffnesses of corresponding structural components of metal profiles. Although the hybrid design, in which metal elements are incorporated into the plastic parts, while an improvement in terms of stiffness compared to the pure plastic parts, their rigidity is still significantly lower than that of components based on metal profiles.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug bzw. ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils aufzuzeigen, die gegenüber dem Stand der Technik eine bessere Kombination aus Steifigkeit und Funktionalität bieten.The invention is therefore based on the object to show a structural component for a motor vehicle or a motor vehicle and a method for producing a structural component, which offer over the prior art, a better combination of rigidity and functionality.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug bzw. ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.The object is achieved by a structural component for a motor vehicle or a motor vehicle and a method for producing a structural component for a motor vehicle having the features of the independent claims. The features of the dependent claims relate to advantageous embodiments.

Erfindungsgemäß weist das Strukturbauteil ein Metallprofil mit einer an das Metallprofil angeformten Kunststoffstruktur auf. Dabei sind das Metallprofil und die Kunststoffstruktur durch Hinterschneidungen formschlüssig miteinander verbunden.According to the invention, the structural component has a metal profile with a plastic structure formed on the metal profile. The metal profile and the plastic structure are positively connected to each other by undercuts.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Strukturbauteils lassen sich Strukturbauteile schaffen, bei denen das Gewichts-Steifigkeits-Verhältnis der Metallprofile in vorteilhafter Weise mit der Funktionalität eines Kunststoffteils kombiniert wird. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von Hinterschneidungen zur Erzielung eines Formschlusses beim Anformen der Kunststoffstruktur an das Metallprofil ist es möglich, den Kunststoff nur dort einzusetzen, wo die Vorteile eines Kunststoffteils bei der Verbindung des Strukturbauteils mit anderen Teilen eines Kraftfahrzeugs zum Tragen kommen. Die Teile des Strukturbauteils, die im Wesentlichen für die Aufnahme von Kräften bestimmt sind und der Karosserie zusätzliche Steifigkeit verleihen sollen, können so durch das Metallprofil dargestellt werden.By means of this embodiment of the structural component according to the invention, structural components can be created in which the weight / stiffness ratio of the metal profiles is advantageously combined with the functionality of a plastic part. The inventive design of undercuts to achieve a positive connection when molding the plastic structure to the metal profile, it is possible to use the plastic only where the benefits of a plastic part in the connection of the structural component with other parts of a motor vehicle come to fruition. The parts of the structural component which are essentially intended to absorb forces and to give the body additional rigidity can thus be represented by the metal profile.

Besonders vorteilhaft ist ein erfindungsgemäßer Aufbau des Strukturbauteils, wenn es sich um eine Vertikalstrebe für ein Kraftfahrzeugfrontend handelt. Bei einem Kraftfahrzeugfrontend handelt es sich insbesondere um eine vormontierte und/oder vorgefertigte Baugruppe für das vordere Ende eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere umfasst ein Kraftfahrzeugfrontend Verkleidungselemente für die Front des Kraftfahrzeugs, Stoßfänger und deren Verkleidungen, Kühler, Motorhaubenschloss und/oder Scheinwerfer. Solche Kraftfahrzeugfrontends umfassen Strukturbauteile bzw. aus einer Mehrzahl Strukturbauteile gebildeten Tragstrukturen, die regelmäßig als Montageträger bezeichnet werden. Das erfindungsgemäße Strukturbauteil kann vorzugsweise ein Teil eines solchen Montageträgers sein.Particularly advantageous is an inventive structure of the structural component, if it is a vertical strut for a motor vehicle front end. In a motor vehicle front end is in particular a pre-assembled and / or prefabricated assembly for the front end of a motor vehicle. In particular, a motor vehicle front end comprises cladding elements for the front of the motor vehicle, bumpers and their cladding, radiator, hood lock and / or headlights. Such motor vehicle front ends comprise structural components or support structures formed from a plurality of structural components, which are regularly referred to as mounting supports. The structural component according to the invention may preferably be a part of such a mounting support.

Vorzugsweise weist das Strukturbauteil eine an das Metallprofil angespritzte zweite Kunststoffstruktur auf. Zwei Kunststoffstrukturen ermöglichen es, an räumlich beabstandeten Stellen des Strukturbauteils die Vorteile der Kunststoffstrukturen im Hinblick auf die Verbindung mit anderen Bauteilen auszunutzen.The structural component preferably has a second plastic structure molded onto the metal profile. Two plastic structures make it possible to exploit the advantages of the plastic structures with respect to the connection to other components at spatially spaced locations of the structural component.

Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist, wenn die erste und/oder die zweite Kunststoffstruktur an einem Ende des Strukturbauteils aufgenommen ist/sind. Es ist grundsätzlich vorteilhaft, das Metallprofil so einzusetzen, dass es eine Strecke zwischen zwei Verbindungen zu anderen Bauteilen überspannt. So können die Steifigkeitsvorteile vorteilhaft ausgenutzt werden. Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist, wenn die erste und die zweite Kunststoffstruktur an gegenüberliegenden Enden des Strukturbauteils angeformt sind.It is particularly advantageous in this context if the first and / or the second plastic structure is / are received at one end of the structural component. It is basically advantageous to use the metal profile so that it spans a distance between two connections to other components. Thus, the stiffness advantages can be advantageously exploited. Particularly advantageous in this context is when the first and the second plastic structure are formed at opposite ends of the structural component.

Vorteilhaft ist, wenn sich die erste Kunststoffstruktur und/oder die zweite Kunststoffstruktur jeweils höchstens über 35%, insbesondere über höchstens 25%, der Länge des Metallprofils in dessen Haupterstreckungsrichtung erstrecken. Auf diese Weise wird ein vergleichsweise großer Teil der durch das Strukturbauteil zu überspannenden Strecke lediglich durch das Metallprofil gebildet. Der Kunststoff wird in vorteilhafter Weise nur dort eingesetzt, wo er aus Funktionalitätsgründen benötigt wird. It is advantageous if the first plastic structure and / or the second plastic structure each extend at most over 35%, in particular over at most 25%, of the length of the metal profile in its main extension direction. In this way, a comparatively large part of the distance to be covered by the structural component is formed only by the metal profile. The plastic is used advantageously only where it is needed for reasons of functionality.

Vorteilhafterweise handelt es sich um ein geschlossenes Metallprofil. Unter einem geschlossenen Metallprofil versteht man insbesondere ein Metallprofil, das einen Raumbereich in den zur Haupterstreckungsrichtung rechtwinkligen Richtungen umschließt. Derartige geschlossene Profile weisen eine besonders hohe Steifigkeit auf.Advantageously, it is a closed metal profile. By a closed metal profile is meant, in particular, a metal profile which encloses a spatial region in the directions perpendicular to the main extension direction. Such closed profiles have a particularly high rigidity.

Die Metallprofile können in vorteilhafter Weise Stahlpressteile sein. Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang sind Stahlpressteile, die mit Schließteilen zu geschlossenen Metallprofilen verbunden sind. Die Verbindung kann hierbei vorzugsweise stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen, oder kraftschlüssig, beispielsweise durch Verschrauben, erfolgen.The metal profiles can be advantageously steel pressed parts. Particularly advantageous in this context are steel pressed parts, which are connected with closing parts to closed metal profiles. The connection can in this case preferably cohesively, for example by welding, or non-positively, for example by screwing done.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Metallprofil ein Aluminiumstrangpressprofil ist. Durch Strangpressverfahren lassen sich insbesondere auch in vorteilhafter Weise geschlossene Metallprofile für erfindungsgemäße Strukturbauteile herstellen.It is particularly advantageous if the metal profile is an aluminum extruded profile. By extrusion, in particular closed metal profiles for structural components according to the invention can be produced in an advantageous manner.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn es sich bei der ersten und/oder der zweiten Kunststoffstruktur um ein Aufnahmeelement zur Befestigung eines Funktionsteils des Kraftfahrzeugs handelt. Unter einem Funktionsteil ist hierbei ein Bauteil zu verstehen, dass eine bestimmte für den Betrieb des Fahrzeugs notwendige spezifische Funktion erfüllt, die über die reine Bildung der Karosseriestruktur hinausgeht. Zu diesen Funktionsteilen zählen insbesondere Beleuchtungselemente, wie Scheinwerfer, Blinker oder dergl., Kühler, Motorhaubenschloss, Abstandssensoren oder ähnliches. Besonders vorteilhafterweise handelt es sich bei der ersten und/oder zweiten Kunststoffstruktur um eine Aufnahme für ein oberes und/oder unteres Kühlerlager. Der Kühler ist eines der regelmäßig in Kraftfahrzeugfrontends verbauten Funktionsteile des Kraftfahrzeugs, welches regelmäßig eine große Erstreckung über die Fahrzeughöhe besitzt. Insbesondere bei einer Gestaltung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils als Vertikalstrebe ist daher auch die Ausgestaltung der ersten und/oder der zweiten Kunststoffstruktur selbst als oberes und/oder unteres Kühlerlager besonders vorteilhaft.It is particularly advantageous if the first and / or the second plastic structure is a receiving element for fastening a functional part of the motor vehicle. In this case, a functional part is to be understood as meaning a component which fulfills a specific function necessary for the operation of the vehicle, which goes beyond the mere formation of the body structure. These functional parts include in particular lighting elements such as headlights, turn signals or the like., Radiator, hood lock, distance sensors or the like. Particularly advantageously, the first and / or second plastic structure is a receptacle for an upper and / or lower radiator bearing. The radiator is one of the functional parts of the motor vehicle which are regularly installed in motor vehicle front ends and which regularly has a large extension over the vehicle height. In particular, in a design of the structural component according to the invention as a vertical strut and therefore the design of the first and / or the second plastic structure itself as the upper and / or lower radiator bearing is particularly advantageous.

Vorzugsweise ist der Formschluss zwischen dem Metallprofil und der ersten und/oder zweiten Kunststoffstruktur zumindest zum Teil durch eine Vertiefung im Metallprofil gebildet. Vorzugsweise erstreckt sich diese insbesondere nut- und/oder schwalbenschwanzprofilförmig ausgebildete Vertiefung in der Haupterstreckungsrichtung des Metallprofils. Derartige Vertiefungen haben den Vorteil, dass sie sich mit geeigneten Herstellungsverfahren besonders gut in das Metallprofil einformen lassen. Insbesondere bei einem Aluminiumstrangpressprofil, bei dem sich die Vertiefung vorteilhafterweise in der Strangpressrichtung erstreckt, lässt sich eine derartige Vertiefung leicht herstellen.Preferably, the positive connection between the metal profile and the first and / or second plastic structure is at least partially formed by a depression in the metal profile. Preferably, this particular groove and / or dovetail profile-shaped recess extending in the main extension direction of the metal profile. Such recesses have the advantage that they can be formed with suitable manufacturing process particularly well in the metal profile. In particular, in an aluminum extruded profile, in which the depression advantageously extends in the extrusion direction, such a recess can be easily produced.

Die Vertiefung ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass in einem Querschnitt mit einer zur Erstreckungsrichtung in der Nut rechtwinkligen Schnittebene derartige Hinterschneidungen entstehen, dass jede Bewegung in der Schnittebene verhindert ist. Dabei muss der Querschnitt keine Schwalbenschwanzprofilform aufweisen, es sind auch geometrische Abwandlungen einer solchen Profilform möglich, sobald nur die notwendigen Hinterschneidungen erzeugt werden, um einen Formschluss nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung auszubilden.The recess is preferably formed such that in a cross section with a direction perpendicular to the extension direction in the groove sectional plane such undercuts arise that any movement is prevented in the cutting plane. In this case, the cross section does not have a dovetail profile shape, it is also geometric modifications of such a profile shape possible as soon as only the necessary undercuts are generated to form a positive connection in the manner of a dovetail joint.

Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Bewegungshinderung der ersten und/oder zweiten Kunststoffstruktur relativ zum Metallprofil in der dritten, also insbesondere zur Haupterstreckungsrichtung oder Strangpressrichtung parallelen Richtung durch Vertiefungen und/oder Lochungen einer der ersten und/oder zweiten Kunststoffstruktur zugewandten Fläche des Metallprofils bewirkt wird. Der Vorteil hierbei ist, dass sich derartige Vertiefungen vergleichsweise schnell und einfach, beispielsweise durch Einprägen, Bohren oder Stanzen oder ein ähnliches Verfahren, in das Metallprofil einbringen lassen. So kann beispielsweise das Metallprofil als Aluminiumstrangpressprofil mit einer durchgehenden schwalbenschwanzförmigen Nut erzeugt werden, wonach dann in einem weiteren Schritt lediglich die entsprechenden Lochungen und/oder Vertiefungen erzeugt werden müssen.In this case, it is particularly advantageous if the movement inhibition of the first and / or second plastic structure relative to the metal profile in the third, that is in particular parallel to the main direction or extrusion direction parallel direction by recesses and / or perforations of one of the first and / or second plastic structure facing surface of the metal profile is effected , The advantage here is that such depressions can be relatively quickly and easily, for example, by embossing, drilling or punching or a similar method to bring into the metal profile. Thus, for example, the metal profile can be produced as an aluminum extruded profile with a continuous dovetail-shaped groove, after which then only the corresponding perforations and / or depressions must be produced in a further step.

Vorzugsweise wird mit den erfindungsgemäßen Strukturbauteilen ein Kraftfahrzeug gebildet, welches eine Vorderwagenstruktur mit Hauptlängsträgern und oberhalb der Hauptlängsträger angeordneten oberen Längsträgern aufweist, wobei ein Hauptlängsträger mit einem oberen Längsträger durch ein Strukturbauteil der erfindungsgemäßen Art verbunden ist. Das Strukturbauteil ist dabei vorzugsweise als Vertikalstrebe ausgebildet. Vorteilhafterweise kann das Kraftfahrzeug zwei an beiden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnete erfindungsgemäße Strukturbauteile aufweisen. Gerade die Verbindung von Hauptlängsträgern mit darüber angeordneten oberen Längsträgern stellt einen Anwendungsfall dar, in dem sich die Steifigkeitsvorteile erfindungsgemäßer Strukturbauteile besonders gut ausnutzen lassen.Preferably, a motor vehicle is formed with the structural components according to the invention, which has a front end structure with main longitudinal members and upper longitudinal members arranged above the main longitudinal members, wherein a main longitudinal member is connected to an upper side member by a structural component of the type according to the invention. The structural component is preferably designed as a vertical strut. Advantageously, the motor vehicle may have two structural components according to the invention arranged on both sides of the motor vehicle. Especially the connection of main longitudinal members arranged above upper side rails represents an application in which the stiffness advantages Take advantage of structural components according to the invention particularly well.

Dies betrifft insbesondere Kraftfahrzeuge mit längs eingebauten Motoren, da bei diesen die Anforderungen an die Steifigkeit einer steifen Struktur zwischen den oberen Längsträgern – die auch als Kotflügelbänke bezeichnet werden – und den Hauptlängsträgern besonders hoch sind. In diesem Zusammenhang ist besonders vorteilhaft, wenn die Vertikalstreben mit dem Hauptlängsträger und dem oberen Längsträger eine geschlossene Struktur bilden, d. h. insbesondere in der vertikalen Längsebene des Kraftfahrzeugs einen Bereich einschließen, wobei hier zur Bildung der geschlossenen Struktur auch weitere Teile der Kraftfahrzeugkarosserie, die insbesondere den Hauptlängsträger mit dem oberen Längsträger an ihren zum Fahrzeugheck hin orientierten Enden miteinander verbinden, beitragen können.This concerns in particular motor vehicles with longitudinally installed engines, as these are the requirements for the rigidity of a rigid structure between the upper side members - which are also referred to as fender benches - and the main longitudinal members are particularly high. In this context, it is particularly advantageous if the vertical struts with the main longitudinal member and the upper side member form a closed structure, d. H. in particular in the vertical longitudinal plane of the motor vehicle include an area, in which case to form the closed structure and other parts of the vehicle body, in particular the main longitudinal members with the upper side rail at their ends oriented towards the vehicle rear ends together, contribute.

Ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil lässt sich in vorteilhafter Weise herstellen, wenn das Metallprofil nur zum Teil in einer Spritzgussform aufgenommen und die Kunststoffstruktur angespritzt wird. Wenn die Spritzgussform das Profil nur zum Teil umschließen muss, so können wesentlich kleinere Spritzgussformen verwendet werden, was die Werkzeugkosten für diese Formen erheblich reduziert. Das erfindungsgemäße Strukturbauteil ist hierbei vorzugsweise entsprechend gestaltet, insbesondere in den Bereichen, in denen das Metallprofil aus der Spritzgussform austritt. Dies betrifft insbesondere mögliche Hinterschneidungen des Metallprofils im Bereich der Formteilung. Diese ergeben sich beispielsweise bei einem Metallprofil mit vorteilhaften schwalbenschwanzprofilförmigen Vertiefungen. In einem solchen oder ähnlichen Fall kann es vorteilhaft sein, durch einen Materialabtrag im Bereich der Hinterschneidung, beispielsweise durch Schaffen eines Durchbruchs im Profil, einen sinnvollen Formschluss, der durch die Hinterschneidung sonst erschwert oder verhindert wäre, zu ermöglichen bzw. zu verbessern.A structural component according to the invention can be produced in an advantageous manner if the metal profile is received only partially in an injection mold and the plastic structure is injection-molded. If the injection mold has to enclose the profile only partially, then much smaller injection molds can be used, which significantly reduces the tooling costs for these molds. The structural component according to the invention is preferably designed accordingly, in particular in the areas in which the metal profile emerges from the injection mold. This concerns in particular possible undercuts of the metal profile in the field of mold division. These arise, for example, in a metal profile with advantageous dovetail profile-shaped depressions. In such a case or similar, it may be advantageous to allow or improve a material fit in the region of the undercut, for example by creating a breakthrough in the profile, a meaningful positive engagement, which would otherwise be difficult or prevented by the undercut.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Bereich des Metallprofils beim Anspritzen der Kunststoffstruktur den Druck des Kunststoffs beim Anspritzen aufnimmt und abstützt. Darunter ist zu verstehen, dass die vom Kunststoff abgewandte Seite dieses Bereichs keiner weiteren mechanischen Unterstützung bedarf, d. h. insbesondere quasi freitragend in der Spritzgussform liegt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich um ein geschlossenes Metallprofil handelt. Die vom Kunststoff abgewandte Seite dieses Bereichs ist dann vorzugsweise eine Innenfläche des geschlossenen Bereichs des Metallprofils.It is particularly advantageous if an area of the metal profile during injection molding of the plastic structure absorbs and supports the pressure of the plastic during injection molding. By this is meant that the side of this area facing away from the plastic does not require any further mechanical support, i. H. in particular quasi self-supporting in the injection mold. This is particularly advantageous if it is a closed metal profile. The side facing away from the plastic of this area is then preferably an inner surface of the closed portion of the metal profile.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass es im Rahmen der strengen Anforderung an das Gewichts- und Steifigkeitsverhältnis des Metallprofils möglich ist, Teile des Profils, insbesondere Teile geschlossener Bereiche des Profils, so zu gestalten, dass diese mechanisch stabil genug sind, um den Druck des Kunststoffs während des Anspritzens aufzunehmen und abzustützen. Hierdurch wird das Anspritzen der Kunststoffstruktur erheblich erleichtert, da keine Maßnahmen zur mechanischen Unterstützung bzw. Abstützung dieses Bereichs getroffen werden müssen, um den Druck des Kunststoffs beim Anspritzen aufzunehmen.It has surprisingly been found that it is possible within the strict requirements of the weight and stiffness ratio of the metal profile, parts of the profile, in particular parts of closed areas of the profile to be designed so that they are mechanically stable enough to the pressure of the Receive plastic during injection and support. As a result, the injection molding of the plastic structure is greatly facilitated, since no measures for mechanical support or support of this area must be taken to absorb the pressure of the plastic during injection molding.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 6 schematisch näher erläutert.The invention will be described below with reference to the 1 to 6 schematically explained in more detail.

1 zeigt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Strukturbauteil in einer perspektivischen Darstellung. 1 shows an exemplary inventive structural component in a perspective view.

2 zeigt ein weiteres beispielhaftes Strukturbauteil in einer perspektivischen Darstellung. 2 shows a further exemplary structural component in a perspective view.

3 und 4 zeigen vergrößerte Darstellungen des bei den Strukturbauteilen in den 1 und 2 identischen Endes des Strukturbauteils. 3 and 4 show enlarged representations of the structural components in the 1 and 2 identical end of the structural component.

5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Endes des Strukturbauteils aus 2 5 shows an enlarged view of the end of the structural component 2

6 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Metallprofils des Strukturbauteils aus 2. 6 shows an enlarged view of the metal profile of the structural component 2 ,

7 zeigt ein zusammengesetztes Bauteil aus einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Strukturbauteile. 7 shows a composite component of a plurality of inventive structural components.

Die in den Figuren dargestellten beispielhaften Strukturbauteile 1 weisen jeweils ein Metallprofil 2 auf, an dessen Enden jeweils eine erste Kunststoffstruktur 3 und eine zweite Kunststoffstruktur 4 angeformt sind. Die in den 1 und 2 dargestellten beispielhaften Strukturbauteile 1 unterscheiden sich lediglich dadurch, dass ein Ende des Strukturbauteils 1 unterschiedlich gestaltet ist, wobei bei dem in 1 dargestellten beispielhaften Strukturbauteil 1 zusätzlich ein weiteres Bauteil 5 am Ende des Strukturbauteils aus 1 befestigt ist.The exemplary structural components shown in the figures 1 each have a metal profile 2 on, at the ends in each case a first plastic structure 3 and a second plastic structure 4 are formed. The in the 1 and 2 illustrated exemplary structural components 1 differ only in that one end of the structural component 1 is designed differently, with the in 1 illustrated exemplary structural component 1 additionally another component 5 off at the end of the structural component 1 is attached.

Das Metallprofil 2, das in den gezeigten Beispielen als Aluminiumstrangpressprofil ausgebildet ist, weist entsprechend eine Haupterstreckungsrichtung Z, die im gezeigten Beispiel der Strangpressrichtung entspricht, auf. Es handelt sich um ein geschlossenes Profil, d. h. Bereiche des Metallprofils 2 schließen einen Raumbereich 6 in den zur Haupterstreckungsrichtung Z senkrechten Richtungen X und Y ab.The metal profile 2 , which is formed in the examples shown as extruded aluminum profile, correspondingly has a main extension direction Z, which corresponds to the extrusion direction in the example shown on. It is a closed profile, ie areas of the metal profile 2 close a room area 6 in the direction of the main extension Z perpendicular directions X and Y from.

Bei der ersten Kunststoffstruktur 3 handelt es sich im gezeigten Beispiel um eine Aufnahme für ein unteres Kühlerlager. Bei der zweiten Kunststoffstruktur 4 handelt es sich im gezeigten Beispiel um eine Aufnahme für ein oberes Kühlerlager. Um eine maximale Steifigkeit zu erzielen, kann das beispielhafte Strukturbauteil 1 mit seinem Metallprofil 2 direkt an Elementen der Karosseriestruktur, insbesondere an Längsträgern, wie Hauptlängsträgern oder Kotflügelbänken, verbunden werden.At the first plastic structure 3 In the example shown, this is a receptacle for a lower radiator bearing. In the second plastic structure 4 In the example shown, this is a receptacle for an upper radiator bearing. In order to achieve maximum rigidity, the exemplary structural component 1 with his metal profile 2 directly to elements of the body structure, in particular to longitudinal members, such as main longitudinal members or fender benches connected.

Das erfindungsgemäße Strukturbauteil 1 weist in dem Metallprofil 2 Vertiefungen 7 auf. Diese sind im gezeigten Beispiel schwalbenschwanzprofilförmig ausgeprägt und tragen zu dem Formschluss zwischen dem Metallprofil 2 zum Einen und der ersten Kunststoffstruktur 3 und der zweiten Kunststoffstruktur 4 zum Anderen bei. Durch die Vertiefungen 7 bildet sich beim Anspritzen der jeweiligen Kunststoffstruktur eine Hinterschneidung des Kunststoffs mit dem Metallprofil 2 nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung. Durch diesen Hinterschnitt und dem daraus resultierenden Formschluss ist eine Bewegungshinderung zwischen der jeweiligen Kunststoffstruktur 3 und 4 und dem Metallprofil 2 zum Anderen in den zur Haupterstreckungsrichtung rechtwinkligen Richtungen X und Y gegeben.The structural component according to the invention 1 points in the metal profile 2 wells 7 on. These are pronounced dovetail profile in the example shown and contribute to the positive connection between the metal profile 2 on the one hand and the first plastic structure 3 and the second plastic structure 4 on the other hand. Through the depressions 7 forms during injection molding of the respective plastic structure an undercut of the plastic with the metal profile 2 in the manner of a dovetail joint. Through this undercut and the resulting positive fit is a movement impediment between the respective plastic structure 3 and 4 and the metal profile 2 on the other hand in the directions perpendicular to the main extension direction X and Y given.

Die Bewegungshinderung in der Haupterstreckungsrichtung Z erfolgt hingegen durch einen Hinterschnitt, der durch die in das Metallprofil 2 eingebrachten Durchbrüche 8 erzeugt wird. Diese füllen sich beim Anspritzen des Kunststoffteils ebenfalls mit Kunststoffmasse, wodurch entsprechend ein Formschluss mit einer Bewegungshinderung in der Haupterstreckungsrichtung Z sowie zur dazu rechtwinkligen Richtung Y erzeugt wird. Auf diese Weise ist im gezeigten Beispiel ein Formschluss mit einer Bewegungshinderung in allen Raumrichtungen zwischen den Kunststoffstrukturen 3 und 4 und dem Metallprofil 2 gegeben.The movement hindrance in the main extension direction Z, however, takes place by an undercut, which through the in the metal profile 2 introduced breakthroughs 8th is produced. These are also filled with plastic compound during injection molding of the plastic part, whereby a positive connection with a movement prevention in the main extension direction Z and the direction perpendicular thereto Y is generated accordingly. In this way, in the example shown, a positive connection with a movement prevention in all spatial directions between the plastic structures 3 and 4 and the metal profile 2 given.

Das Metallprofil 2 ist in vorteilhafter Weise derart gestaltet, dass es lediglich mit seinem Endbereich in eine entsprechende Kunststoffspritzgussform eingelegt werden kann. Es weist hierfür insbesondere Durchbrüche 11 auf, welche im Bereich, in dem die Kunststoffspritzgussform dichtend an dem Metallprofil 2 anliegt, die Vertiefungen 7 unterbrechen und so dort die Hinterschneidungen durch die Vertiefungen 7 beseitigen, so dass ein für das Spritzgussverfahren hinreichender Abschluss zwischen den Hälften der Spritzgussform und dem Metallprofil 2 erreicht werden kann.The metal profile 2 is advantageously designed such that it can be inserted only with its end in a corresponding plastic injection mold. It has particular breakthroughs for this purpose 11 on, which in the area in which the plastic injection mold sealing against the metal profile 2 rests, the wells 7 interrupt and so there the undercuts through the depressions 7 eliminate, so that sufficient for the injection molding process between the halves of the injection mold and the metal profile 2 can be achieved.

Bei dem beispielhaften erfindungsgemäßen Strukturbauteil 1 nimmt während des Anspritzens der Kunststoffstrukturen 3 und 4 jeweils ein Bereich 9 des Metallprofils den Spritzgussdruck P auf und stützt diesen ab. Hierdurch muss die vom Kunststoff abgewandte Seite 10 dieses Bereichs 9, welche in vorteilhafter Weise eine Innenfläche des geschlossenen Bereichs des Metallprofils 2 ist, nicht weiter mechanisch abgestützt oder unterstützt werden, um zu verhindern, dass es zu Deformationen des Metallprofils während des Spritzgussverfahrens kommt.In the exemplary structural component according to the invention 1 takes place during the injection molding of the plastic structures 3 and 4 one area each 9 of the metal profile, the injection molding pressure P and supports this. This must be the side facing away from the plastic 10 this area 9 , which advantageously an inner surface of the closed portion of the metal profile 2 is not further mechanically supported or assisted to prevent deformation of the metal profile during the injection molding process.

Bei dem in 7 dargestellten zusammengesetzten Bauteil 12 handelt es sich beispielhaft um einen Kraftfahrzeugmontageträger. Dieser weist zwei erfindungsgemäße Strukturbauteile 1 auf, die der in 1 abgebildeten Ausführungsform entsprechen. Darüber hinaus weist das zusammengesetzte Bauteil 12 ein unteres weiteres erfindungsgemäßes Strukturbauteil 14 und ein oberes weiteres erfindungsgemäßes Strukturbauteil 13 auf. Das obere weitere Strukturbauteil 13 und das untere weitere Strukturbauteil 14 bilden horizontale Verstrebungen der Kraftfahrzeugkarosserie. Sie sind bevorzugt ebenfalls auf erfindungsgemäße Weise aus weiteren Metallprofilen 16 mit angeformten weiteren Kunststoffstrukturen 15 hergestellt.At the in 7 illustrated composite component 12 is an example of a motor vehicle mounting carrier. This has two structural components according to the invention 1 on, the one in 1 correspond to the embodiment shown. In addition, the composite component has 12 a lower further inventive structural component 14 and an upper further structural component according to the invention 13 on. The upper further structural component 13 and the lower further structural component 14 form horizontal braces of the vehicle body. They are preferably also in accordance with the invention of other metal profiles 16 with molded on further plastic structures 15 produced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Strukturbauteilstructural component
22: Metallprofilmetal profile
33: erste Kunststoffstrukturfirst plastic structure
44: zweite Kunststoffstruktursecond plastic structure
55: weiteres Bauteilanother component
66: Raumbereichspace area
77: Vertiefungenwells
88th: Durchbrüchebreakthroughs
99: BereichArea
1010: Seitepage
1111: Durchbrüchebreakthroughs
1212: zusammengesetztes Bauteilassembled component
1313: oberes weiteres StrukturbauteilUpper further structural component
1414: unteres weiteres Strukturbauteillower further structural component
1515: weitere Kunststoffstrukturenfurther plastic structures
1616: weitere Metallprofilefurther metal profiles
PP: Spritzgussdruckinjection pressure
XX: Richtungendirections
YY: Richtungendirections
ZZ: HaupterstreckungsrichtungMain direction

Claims

Structural component ( 1 ) for a motor vehicle, in particular vertical strut for a motor vehicle front end, wherein the structural component ( 1 ) a metal profile ( 2 ) with a to the metal profile ( 2 ) molded first plastic structure ( 3 ), wherein the metal profile ( 2 ) and the first plastic structure ( 3 ) are positively connected by undercuts.

Structural component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the structural component ( 1 ) one to the metal profile ( 2 ) molded second plastic structure ( 4 ), in particular wherein the first plastic structure ( 3 ) and / or the second plastic structure ( 4 ) at one end, preferably at opposite ends of the structural component ( 1 ) is / are recorded.

Structural component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first plastic structure ( 3 ) and / or the second plastic structure ( 4 ) not more than 35%, preferably not more than 25%, of the length of the metal profile ( 2 ) in its main extension direction (Z).

Structural component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is a closed metal profile ( 2 ), in particular an aluminum extruded profile.

Structural component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the first and / or second plastic structure ( 3 . 4 ) is a receiving element for fastening a functional part of the motor vehicle, in particular a receptacle for an upper and / or lower radiator bearing acts.

Structural component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the positive connection between the metal profile ( 2 ) and the first and / or second plastic structure ( 3 . 4 ) at least partially by a in the main extension direction (Z), in particular the extrusion direction, of the metal profile ( 2 ) extending, in particular groove and / or dovetail profile-shaped recess ( 7 ) in the metal profile ( 2 ), in particular in the manner of a dovetail joint, is formed.

Structural component ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the positive locking by the recess ( 7 ) a movement inhibition of the first and / or second plastic structure ( 3 . 4 ) relative to the metal profile ( 2 ) in two, in particular to the main extension direction (Z) and / or extrusion direction perpendicular, directions (X, Y) causes, in particular wherein the movement hindrance of the first and / or second plastic structure ( 3 . 4 ) relative to the metal profile ( 2 ) in the third direction, in particular parallel to the main extension direction (Z) and / or extrusion direction, by depressions ( 7 ) and / or breakthroughs ( 8th ) one of the first and / or second plastic structure ( 3 . 4 ) facing surface of the metal profile ( 2 ) is effected.

Motor vehicle, in particular with a longitudinally mounted motor, which has a front end structure with main longitudinal members and upper longitudinal members arranged above the main longitudinal members, wherein a main longitudinal member with an upper side member is supported by a structural component ( 1 ), through the metal profile ( 2 ) of the structural component ( 1 ), according to one of claims 1 to 7, in particular wherein the vertical strut forms a closed structure with the main longitudinal member, the upper longitudinal member.

Method for producing a structural component ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the metal profile ( 2 ) received only partially in an injection mold and the first and / or second plastic structure ( 3 . 4 ) is injected.

Method according to claim 9, characterized in that an area ( 9 ) of the metal profile ( 2 ), in particular an area of the part of a closed area of the metal profile ( 2 ) is, when molding the plastic structure ( 3 . 4 ) receives the pressure of the plastic during injection molding and supports, so that the side facing away from the plastic ( 10 ) of this area ( 9 ), which is in particular an inner surface of the closed area, does not require any further mechanical support during injection molding, in particular due to the injection mold.