DE102016008237A1 - Component assembly for a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteilverbund für ein Fahrzeug, mit einem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10), an dessen jeweiligen Enden jeweils ein Endstück (12, 14) angesetzt ist, über welches der Bauteilverbund unter Beaufschlagung mit einer Verbindungskraft mit einem weiteren Bauteil des Fahrzeugs verbindbar ist, wobei die jeweiligen Endstücke (12, 14) als faserverstärkte Kunststoffbauteile ausgebildet sind, welche form- und stoffschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10) verbunden sind. Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteilverbunds.The invention relates to a composite component for a vehicle, with a fiber-reinforced plastic hollow profile (10), at whose respective ends in each case an end piece (12, 14) is attached, via which the component composite is connected under pressure with a connecting force with another component of the vehicle, wherein the respective end pieces (12, 14) are formed as fiber-reinforced plastic components which are positively and materially connected to the fiber-reinforced plastic hollow profile (10). Moreover, the invention relates to a method for producing such a composite component.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bauteilverbund für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauteilverbunds gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The invention relates to a component assembly for a vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a component composite according to the preamble of patent claim 6.

Der Leichtbau hat zwischenzeitlich in annähernd allen technologischen Bereichen des Fahrzeugbaus Einzug gehalten, um einerseits Energie in mittelbarer Form durch Kraftstoff oder aber in Form von elektrischer Energie einzusparen und andererseits entsprechend zugehörige Emissionen zu reduzieren. Aus diesem Grund haben auch bereits viele Verbundbauteile aus faserverstärktem Kunststoff Einzug in den Fahrzeugbau gehalten, unter anderem beispielsweise zur Anwendung als Drehstabfedern beziehungsweise Stabilisatorenim Bereich der Vorder- und Hinterachse jeweiliger Kraftwagen. Bei derartigen Drehstabfedern ist es bereits bekannt, ein faserverstärktes Kunststoffhohlprofil einzusetzen, an dessen jeweiligen Enden jeweils ein Endstück aus einem Stahlwerkstoff angesetzt ist, über welches der hierdurch geschaffene Bauteilverbund unter Beaufschlagung mit einer jeweiligen Verbindungskraft mit einem weiteren Bauteil der jeweiligen Fahrzeugachse verbindbar ist. Die jeweilige Verbindungskraft wird dabei beispielsweise durch eine zugehörige Schraubverbindung erzeugt, über welche das jeweilige Endstück mit dem weiteren Bauteil des Fahrzeugs verbunden ist.In the meantime, lightweight construction has taken hold in almost all technological areas of vehicle construction in order to save energy in indirect form through fuel or else in the form of electrical energy and, on the other hand, to correspondingly reduce associated emissions. For this reason, many composite components made of fiber-reinforced plastic have already been used in vehicle construction, including, for example, for use as torsion bars or stabilizers in the area of the front and rear axles of respective motor vehicles. In such torsion bar springs, it is already known to use a fiber-reinforced plastic hollow profile, at whose respective ends in each case an end piece made of a steel material is attached, via which the thus created composite component under pressure with a respective connection force with another component of the respective vehicle axle is connectable. The respective connection force is generated for example by an associated screw, via which the respective end piece is connected to the other component of the vehicle.

Endstücke aus Stahlwerkstoff haben dabei die Eigenschaft, relativ toleranzgenau und kraftflussgerecht ausgestaltet werden zu können und insbesondere auch eine kriechfeste beziehungsweise kriechfreie Anbindung des Bauteilverbunds am jeweiligen Anschlussbauteil gewährleisten zu können. Allerdings sind derartige Stahlbauteile bekanntlich relativ schwer mit den damit einhergehenden Nachteilen. Außerdem ist ein derartiger Bauteilverbund relativ aufwändig in der Herstellung.End pieces made of steel material have the property of being able to be configured with relative tolerance and power flow and, in particular, being able to ensure a creep-resistant or creep-free connection of the component assembly to the respective connection component. However, such steel components are known to be relatively heavy with the attendant disadvantages. In addition, such a component composite is relatively expensive to manufacture.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bauteilverbund sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauteilverbunds der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen sich ein hinsichtlich Gewicht und Herstellung optimierter Bauteilverbund ergibt.The object of the present invention is therefore to provide a composite component and a method for producing such a composite component of the type mentioned above, by means of which results in an optimized in terms of weight and production component composite.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bauteilverbund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteilverbunds mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a composite component with the features of claim 1 and by a method for producing such a composite component with the features of claim 6. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Um einen hinsichtlich Gewicht und Herstellung optimierten Bauteilverbund zu schaffen, ist es gemäß Patentanspruch 1 vorgesehen, dass die jeweiligen Endstücke als faserverstärkte Kunststoffbauteile ausgebildet sind, welche form- und stoffschlüssig mit dem jeweils faserverstärkten Kunststoffhohlprofil verbunden sind. Es hat sich nämlich gezeigt, dass durch die jeweiligen Endstücke aus faserverstärktem Kunststoff eine besonders günstige form- und stoffschlüssige Verbindung mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil möglich ist, welche mit bisher üblichen Endstücken aus Stahlwerkstoff nicht möglich sind. So ist es beispielsweise besonders günstig möglich, die jeweiligen Endstücke nicht nur formschlüssig mit dem jeweiligen faserverstärkten Kunststoffhohlprofil zu verbinden, sondern überdies einen Stoffschluss herzustellen. Dies geschieht in besonders einfacher Weise, wenn sowohl die Endstücke als auch das Kunststoffhohlprofil aus einem thermoplastischen Kunststoff, bestehen beziehungsweise ein entsprechendes Matrixmaterial aufweisen, sodass diese Bauteile vor dem gegenseitigen Verbinden entsprechend erwärmt werden und dann form- und stoffschlüssig miteinander verbunden werden können. Der Formschluss erfolgt dabei besonders vorteilhaft durch entsprechendes Umformen beziehungsweise Verpressen der erwärmten Bauteile, wobei sich hierdurch vorzugsweise überdies ein Stoffschluss durch Verschweißen der beteiligten Bauteile ergibt. Im Ergebnis jedenfalls entsteht ein Bauteilverbund, welcher über die Endstücke aus faserverstärktem Kunststoff besonders günstig toleranzgenau und kraftflussgerecht an jedwede weitere Bauteile des Fahrzeugs angebunden werden kann.In order to create a component composite optimized in terms of weight and production, it is provided according to claim 1 that the respective end pieces are formed as fiber-reinforced plastic components which are positively and materially connected to the respective fiber-reinforced plastic hollow profile. It has been shown that a particularly favorable positive and cohesive connection with the fiber-reinforced plastic hollow profile is possible through the respective end pieces of fiber-reinforced plastic, which are not possible with hitherto conventional end pieces made of steel material. Thus, for example, it is particularly favorable possible not only to connect the respective end pieces with the respective fiber-reinforced plastic hollow profile in a form-fitting manner, but also to produce a material bond. This is done in a particularly simple manner when both the end pieces and the hollow plastic profile made of a thermoplastic material, or have a corresponding matrix material, so that these components are heated according to the mutual bonding and then can be positively and cohesively connected to each other. The form-fitting takes place particularly advantageous by appropriate forming or pressing of the heated components, which thereby preferably also results in a material bond by welding the components involved. In any case, the result is a composite component, which can be connected via the end pieces of fiber-reinforced plastic particularly favorable tolerances and power flow to any other components of the vehicle.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, dass das jeweilige Endstück zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich einer Krafteinleitungsstelle, aus einem endlosfaserverstärkten thermoplastischen Matrixmaterial gebildet ist. Hierdurch ist das Endstück im Bereich der Krafteinleitung beziehungsweise Anbindung des Bauteilverbunds an ein weiteres Bauteil des Fahrzeugs besonders steif zu gestalten, um hierdurch beispielsweise eine kriechfreie Anbindung zu ermöglichen.In a further embodiment of the invention, it has proven to be advantageous that the respective end piece is at least partially, in particular in the region of a force introduction point, formed from a continuous fiber-reinforced thermoplastic matrix material. As a result, the end piece in the field of force introduction or connection of the component assembly to another component of the vehicle to make particularly stiff, thereby allowing, for example, a creep-free connection.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das jeweilige Endstück einen Kanal für ein Innenhochdruckumformmedium aufweist. Somit können beim Herstellen des Bauteilverbunds zunächst die Endstücke form- und stoffschlüssig mit dem Kunststoffhohlprofil verbunden werden und anschließend dieses – und gegebenenfalls auch die Endstücke – auf einfache Weise durch Anlegen eines Innenhochdrucks umgeformt werden, wobei dies durch die jeweiligen Endkanäle innerhalb des Endstücks möglich wird. Im Ergebnis lässt sich hierdurch auf besonders einfache und kostengünstige Weise ein komplexer, durch Anlegen eines Innenhochdrucks umgeformter Bauteilverbund erzeugen.A further advantageous embodiment provides that the respective end piece has a channel for a hydroforming medium. Thus, in the manufacture of the component composite, the end pieces can firstly be positively and materially connected to the plastic hollow profile and then this - and possibly also the end pieces - be converted in a simple manner by applying a hydroforming, this being made possible by the respective end channels within the end piece. As a result, this can be particularly simple and inexpensive Way create a complex, formed by applying a hydroforming composite component.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die jeweiligen Endstücke mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil verschweißt sind. Der Vorteil einer derartigen stoffschlüssigen Verbindung liegt darin, dass somit die Endstücke und das Kunststoffhohlprofil erwärmt werden können, damit einerseits ein entsprechender Formschluss und andererseits eine entsprechende Schweißverbindung als Stoffschluss entsteht. Dies ergibt eine besonders stabile Verbindung der jeweiligen Endstücke mit dem Kunststoffhohlprofil.In a further embodiment of the invention, it has been found to be particularly advantageous if the respective end pieces are welded to the fiber-reinforced plastic hollow profile. The advantage of such a cohesive connection is that thus the end pieces and the hollow plastic profile can be heated so that on the one hand, a corresponding form-fitting and on the other hand, a corresponding welded connection is formed as a material connection. This results in a particularly stable connection of the respective end pieces with the plastic hollow profile.

In weiterer vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist nach dem Verbinden des jeweiligen Endstücks mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil eine Buchse im Verbindungsbereich der Anbauteile eingebracht, welche eine jeweilige Wand des faserverstärkten Hohlprofils und das Endstück durchsetzt. Durch eine derartige Buchse kann eine besonders stabile, toleranzgenaue und kraftflussgerechte Verbindungsstelle des Bauteilverbunds zu einem angrenzenden Bauteil des Fahrzeugs erzeugt werden. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Buchse besteht darin, dass diese – insbesondere in dem diese die jeweiligen Wände des faserverstärkten Kunststoffhohlprofils durchsetzt – eine kriechfeste Anbindung des Bauteilverbunds an ein Anschlussbauteil ermöglicht.In a further advantageous embodiment of the invention, after the connection of the respective end piece with the fiber-reinforced plastic hollow profile, a bush is introduced in the connection region of the attachment parts, which penetrates a respective wall of the fiber-reinforced hollow profile and the end piece. By such a socket, a particularly stable, accurate tolerance and power flow suitable connection point of the component composite can be generated to an adjacent component of the vehicle. Another advantage of such a socket is that it enables a creep-resistant connection of the component composite to a connection component, in particular in that it passes through the respective walls of the fiber-reinforced plastic hollow profile.

Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteilverbund genannten Bauteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch 6. Dieses zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass die jeweiligen Endstücke in das faserverstärkte Kunststoffhohlprofil eingepresst werden. Hierdurch wird auf besonders einfache und günstige Weise eine form- und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Endstück und dem Kunststoffhohlprofil erreicht.The components mentioned above in connection with the component assembly according to the invention apply in the same way for the method according to claim 6. This is further characterized by the fact that the respective end pieces are pressed into the fiber-reinforced plastic hollow profile. As a result, a positive and positive connection between the respective end piece and the hollow plastic profile is achieved in a particularly simple and inexpensive manner.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht überdies vor, dass nach dem Verbinden des jeweiligen Endstücks mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil eine Buchse durch Dornen der jeweiligen Wand des faserverstärkten Kunststoffhohlprofils in das Endstücke eingebracht wird, sodass die Buchse sowohl das Kunststoffhohlprofil als auch das zugehörige Endstück durchsetzt. Durch das Dornen wird dabei insbesondere erreicht, dass jeweilige Fasern des Faserhalbzeugs durch das Einbringen der Buchse nicht beschädigt werden.A further advantageous embodiment also provides that after connecting the respective end piece with the fiber-reinforced plastic hollow profile, a bushing is introduced through thorns of the respective wall of the fiber-reinforced plastic hollow profile in the end pieces, so that the bush penetrates both the hollow plastic profile and the associated end piece. By thorns is achieved in particular that respective fibers of the semifinished fiber are not damaged by the introduction of the socket.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung auf einen Bauteilverbund für ein Fahrzeug mit einem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil, an dessen jeweiligen Enden jeweils ein Endstück form- und stoffschlüssig angesetzt ist, welches jeweils ebenfalls als faserverstärktes Kunststoffbauteil ausgebildet ist und welches jeweils unter Beaufschlagung mit einer Verbindungskraft mit einem weiteren Bauteil des Fahrzeugs über jeweilige Buchsen verbunden ist; 1 an exploded perspective view of a composite component for a vehicle with a fiber-reinforced plastic hollow profile, at the respective ends an end piece is positively and cohesively attached, which is also each formed as a fiber-reinforced plastic component and each under the action of a connecting force with another component of the vehicle connected via respective sockets;

2 jeweilige Ansichten eines der beiden Endstücke, welche jeweils form- und stoffschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil verbunden sind; 2 respective views of one of the two end pieces, which are each positively and materially connected to the fiber-reinforced plastic hollow profile;

3a, b, c jeweilige, teilweise geschnitten dargestellte Seitenansichten beziehungsweise Draufsichten einer Abfolge eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteilverbunds für ein Fahrzeug, bei welchem ein Endstück mit dem Ende eines zugehörigen, faserverstärkten Kunststoffhohlprofils zur Herstellung einer form- und stoffschlüssigen Verbindung miteinander verpresst werden, wobei 3a die Bauteile vor dem Verpressen und die 3b und 3c die Bauteile nach dem Verpressen darstellen; 3a , b, c are side elevational and plan views, respectively, of a sequence of a method of manufacturing a component assembly for a vehicle in which an end piece is crimped to the end of an associated fiber reinforced plastic hollow profile to produce a positive and cohesive connection, wherein 3a the components before pressing and the 3b and 3c represent the components after compression;

4 eine schematische Schnittansicht eines Verfahrensschritts zum Einbringen jeweiliger Öffnungen in einer jeweiligen Wand des faserverstärkten Kunststoffhohlprofils durch Dornen; und in 4 a schematic sectional view of a method step for introducing respective openings in a respective wall of the fiber-reinforced plastic hollow profile through spikes; and in

5 eine weitere Schnittansicht des Bauteilverbunds analog zu 4, wobei im Bereich der innerhalb der jeweiligen Wände des faserverstärkten Kunststoffhohlprofils durch Dornen eingebrachte Öffnungen sowie einer Aufnahmeöffnung in dem Endstück eine Buchse eingebracht wird. 5 a further sectional view of the component composite analogous to 4 , wherein in the region of the introduced within the respective walls of the fiber-reinforced plastic hollow profile through thorns openings and a receiving opening in the end piece a bushing is introduced.

In 1 sind in einer perspektivischen Explosionsdarstellung die wesentlichen Bauteile eines Bauteilverbunds für ein Fahrzeug in Form einer Drehstabfeder beziehungsweise eines Stabilisators im Bereich einer Vorder- oder Hinterachse eines Kraftwagens dargestellt. Dieser Bauteilverbund umfasst ein faserverstärktes Kunststoffhohlprofil 10 sowie jeweilige Endstücke 12, 14, welche an den jeweiligen Enden des Kunststoffhohlprofils 10 auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise angesetzt sind. Über die beiden Endstücke 12, 14 ist der vorliegend als Drehstabfeder oder Stabilisator ausgebildete Bauteilverbund dann beispielsweise mit weiteren Bauteilen des Fahrzeugs beziehungsweise einer jeweiligen Fahrzeugachse zu verbinden.In 1 are shown in a perspective exploded view of the essential components of a composite component for a vehicle in the form of a torsion bar spring or a stabilizer in the region of a front or rear axle of a motor vehicle. This component composite comprises a fiber-reinforced plastic hollow profile 10 as well as respective end pieces 12 . 14 , which at the respective ends of the plastic hollow profile 10 are set forth in further detail below. About the two end pieces 12 . 14 is the present case designed as a torsion bar or stabilizer component then to connect, for example, with other components of the vehicle or a respective vehicle axle.

Bei dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil 10 wird insbesondere ein endlosfaserverstärktes Halbzeug, beispielsweise ein Hybridroving (Faserelement) eingesetzt, welches beispielsweise ein Matrixmaterial aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus PPA oder dergleichen, umfasst. Gegebenenfalls umfasst das Kunststoffhohlprofil 10 innenseitig dieses Hybridrovings (Faserelement) oder dergleichen auch eine Schicht aus einem kurzfaserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere PPA mit entsprechenden Glasfasern oder Kohlestofffasern. Überdies kann das Kunststoffhohlprofil 10 auch in Eckbereichen lokal getapet oder dergleichen durch ein entsprechendes, gegebenenfalls faserverstärktes Kunststoffelement verstärkt sein.In the fiber-reinforced plastic hollow profile 10 In particular, a continuous fiber-reinforced semifinished product, for example a hybrid roving ( Fiber element) is used, which for example comprises a matrix material made of a thermoplastic material, for example of PPA or the like. Optionally, the plastic hollow profile comprises 10 On the inside of this Hybridrovings (fiber element) or the like, a layer of a short fiber reinforced plastic, in particular a thermoplastic material, in particular PPA with corresponding glass fibers or carbon fibers. Moreover, the plastic hollow profile 10 also locally taped in corners or the like may be reinforced by a corresponding, optionally fiber-reinforced plastic element.

In 2 ist in jeweiligen Ansichten die Gestaltung der beiden Endstücke 12, 14 erkennbar. Jedes der Endstücke 12, 14 ist demzufolge als faserverstärktes Kunststoffbauteil gestaltet. Hierbei wird beispielsweise ein endlosfaserverstärktes Grundteil mit einem thermoplastischen Matrixmaterial eingesetzt, welches gegebenenfalls mit einer definierten Struktur aus einem ebenfalls thermoplastischen Kunststoff umspritzt oder dergleichen versehen wurde. Im vorliegenden Fall ist dabei das eine unidirektionale Buchse 32 umfassende Halbzeug durch eine entsprechende Struktur 16 in den Darstellungen gemäß 2 angedeutet.In 2 is in respective views the design of the two end pieces 12 . 14 recognizable. Each of the tails 12 . 14 is therefore designed as a fiber-reinforced plastic component. Here, for example, an endless fiber-reinforced base is used with a thermoplastic matrix material, which is optionally encapsulated with a defined structure of a likewise thermoplastic plastic or the like. In the present case, this is a unidirectional socket 32 comprehensive semi-finished by an appropriate structure 16 in the illustrations according to 2 indicated.

Erkennbar ist in 2 ein als Durchgangsöffnung ausgebildeter Kanal 18, über welchen auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise ein Innenhochdruckumformmedium bei an dem Kunststoffhohlprofil 10 angesetzten Endstücken 12, 14 in den Innenraum des Kunststoffhohlprofils 10 geleitet und mit einem Innenhochdruck beaufschlagt werden kann. Zudem erkennbar sind jeweilige Positionierungsflächen 20 für Greifer oder dergleichen, mittels welchen der Bauteilverbund nach Verbinden der Endstücke 12, 14 mit dem Kunststoffhohlprofil 10 bewegt werden kann.Is recognizable in 2 a trained as a passage opening channel 18 , via which, in the manner described in more detail below, a hydroforming medium is attached to the plastic hollow profile 10 attached end pieces 12 . 14 in the interior of the plastic hollow profile 10 can be directed and acted upon by a hydroforming. In addition, recognizable respective positioning surfaces 20 for grippers or the like, by means of which the component composite after connecting the end pieces 12 . 14 with the plastic hollow profile 10 can be moved.

Anhand der 3a bis 3c sollen nun im Weiteren anhand jeweiliger, teilweise geschnittener Seitenansicht beziehungsweise Draufsichten das Verbinden der Endstücke 12, 14 mit dem Kunststoffhohlprofil 10 beziehungsweise die weitere Herstellung des Bauteilverbunds erläutert werden. Hierzu wird zunächst das Kunststoffhohlprofil 10 beispielsweise mittels Induktion, insbesondere mittels eines geteilten Induktors, erwärmt, sodass das thermoplastische Matrixmaterial des Halbzeugs des Kunststoffhohlprofils 10 und/oder der Endstücke 12, 14 entsprechend verformbar ist. Dies ist prinzipiell in 3a angedeutet, wobei das jeweilige Endstück 12, 14 vorliegend noch separat von dem Kunststoffhohlprofil 10 ist.Based on 3a to 3c will now be based on respective, partially sectioned side view or top views connecting the tails 12 . 14 with the plastic hollow profile 10 or the further production of the component composite will be explained. For this purpose, the plastic hollow profile is first 10 For example, by means of induction, in particular by means of a divided inductor, heated, so that the thermoplastic matrix material of the semifinished product of the hollow plastic profile 10 and / or the tails 12 . 14 is correspondingly deformable. This is basically in 3a indicated, with the respective tail 12 . 14 in the present case still separate from the plastic hollow profile 10 is.

Im weiteren Verfahrensschritt gemäß 3b wird nun das jeweilige Endstück 12, 14 an das Kunststoffhohlprofil 10 angesetzt, indem es im vorliegenden Fall entsprechend in desssen Hohlraum eingepresst wird. Durch dieses Einpressen wird das Rohrende des Kunststoffhohlprofils 10 umgeformt und ist demzufolge entsprechend dicht, insbesondere gas- oder flüssigkeitsdicht, ausgebildet. Neben dem in 3b erkennbaren Formschluss, welcher sich in Folge des Einpressens in das jeweilige Endstück 12, 14 am Ende des Kunststoffhohlprofils 10 ergibt, entsteht auch eine Schweißverbindung im Bereich der Kontaktflächen des jeweiligen Endstücks 12, 14 und einer jeweiligen Wand 22 des Kunststoffhohlprofils.In the further process step according to 3b will now be the respective tail 12 . 14 to the plastic hollow profile 10 Appropriately, in the present case it is pressed into its own cavity. By this pressing the pipe end of the plastic hollow profile 10 deformed and is therefore correspondingly tight, in particular gas or liquid-tight, formed. In addition to the in 3b recognizable positive connection, which is due to the pressing in the respective end piece 12 . 14 at the end of the plastic hollow profile 10 results, also creates a welded joint in the region of the contact surfaces of the respective tail 12 . 14 and a respective wall 22 the plastic hollow profile.

Mit anderen Worten führt der beim Einpressen von der Wand 22 des Kunststoffhohlprofils 10 wirkender Flankendruck auf das jeweilige Endstück 12, 14 zum Verschweißen der beiden Komponenten. Folglich entsteht ein Formschluss durch die radiale Umschließung gepaart mit einem Stoffschluss zwischen der Wand 22 des Kunststoffhohlprofils 10 und dem Material des Endstücks 12 beziehungsweise 14. Die Implementierung des jeweiligen Endstücks 12, 14 am Profilende des Kunststoffhohlprofils 10 ermöglicht die Umformung und Definition einer abweichenden Profilgeometrie vom Halbzeugquerschnitt des Kunststoffhohlprofils 10. Die Halbzeuge können dabei bereits mit dem finalen Längenmaß bereitgestellt werden. Dadurch entfallen Kosten für etwaige Trennprozesse und Verschnittkosten für aufgestülpte Endstücke. Zudem wird – über die durch das jeweilige Endstück 12, 14 erzeugte Kernstruktur – ein enormer Steifigkeitszuwachs im Bereich des jeweiligen Endstücks 12, 14 generiert. Durch den Verbleib im Kunststoffhohlprofil 10 werden überdies Prozessschritte zur Rückführung von umlaufenden Elementen überflüssig.In other words, when pressing in from the wall 22 the plastic hollow profile 10 acting flank pressure on the respective end piece 12 . 14 for welding the two components. Consequently, a positive connection is created by the radial enclosure paired with a material connection between the wall 22 the plastic hollow profile 10 and the material of the tail 12 respectively 14 , The implementation of the respective tail 12 . 14 at the profile end of the plastic hollow profile 10 allows the transformation and definition of a different profile geometry of the semifinished product section of the plastic hollow profile 10 , The semi-finished products can already be provided with the final length dimension. This eliminates the cost of any separation processes and waste costs for slipped end pieces. In addition - over the through the respective tail 12 . 14 generated core structure - an enormous increase in stiffness in the area of each end piece 12 . 14 generated. By remaining in the plastic hollow profile 10 In addition, process steps for the return of circulating elements are superfluous.

Im Anschluss an das Einpressen der Endstücke 12, 14 in das Kunststoffhohlprofil 10 kann dann der nunmehr gemäß 3c erzeugte Bauteilverbund bestehend aus dem Kunststoffhohlprofil 10 und dem form- und stoffschlüssig damit verbundenen Endstücken 12, 14 in einem Innenhochdruckumformprozess, welcher gegebenenfalls mit einem Kunststoff-Spritzgussprozess überlagert ist, weiter bearbeitet werden. Dabei dienen die Endstücke 12, 14 als Stopfen, wobei in wenigstens einem dieser Endstücke 12, 14 vorzugsweise ein entsprechender Kanal 18 vorgesehen ist, über welchen der Hohlraum beziehungsweise Innenraum des Kunststoffhohlprofils 12 mit einem unter Innenhochdruck gesetzten Druckmedium beaufschlagt werden kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein fluides oder gasförmiges Druckmedium handeln. Durch entsprechendes Innenhochdruckumformen und gegebenenfalls Anspritzen jeweiliger Kunststoffelemente kann somit der in 1 erkennbare Bauteilverbund erzeugt werden.Following the pressing in of the end pieces 12 . 14 in the plastic hollow profile 10 can then according to 3c produced component composite consisting of the plastic hollow profile 10 and the positive and cohesively associated end pieces 12 . 14 in a hydroforming process, which is optionally superimposed with a plastic injection molding process, further processed. Here are the end pieces 12 . 14 as a plug, wherein in at least one of these end pieces 12 . 14 preferably a corresponding channel 18 is provided, via which the cavity or interior of the plastic hollow profile 12 can be acted upon with a set under internal high pressure pressure medium. This may be, for example, a fluid or gaseous pressure medium. By appropriate hydroforming and optionally spraying respective plastic elements can thus in 1 recognizable component composite can be generated.

4 zeigt im Weiteren in einer schematischen Schnittansicht, wie innerhalb eines Werkzeugs 24 eine Durchgangsöffnung 26 in den Bauteilverbund eingebracht werden kann, und zwar im Bereich eines der Endstücke 12, 14. Dies kann beispielsweise in einem in dem kombinierten Innenhochdruckumform-Spritzguss-Prozess integriertes Dornverfahren oder aber in einem entsprechend separaten Dornverfahren erfolgen. Hierbei wird mittels jeweiliger Dorne 28, welche im Werkzeug 24 geführt sind, eine jeweilige Durchgangsöffnung 28 in der zugehörigen Wand 22 des Kunststoffhohlprofils 10 erzeugt. Das Dornen hat dabei den Vorteil, dass das Endlosfasern umfassende Material der Wand 22 nicht durchtrennt, sondern vielmehr nur verdrängt wird. Mit anderen Worten wird durch die Dorne 30 ein Aufweiten der Faserverbundstruktur im Bereich der Wände 22 erreicht. Dadurch ist der Fehlstelleneffekt in der Kraftflussleitung der Textilstruktur reduziert. Der jeweilige Dorn 30 wird somit durch die jeweilige faserverstärkte Wand 22 konzentrisch in eine durch Kunststoff umspritzte Buchse 32 geführt, welche in dem durch Endlosfasern gebildeten Halbzeug des jeweiligen Endstücks 12, 14 ausgebildet ist. Diese faserverstärkte Buchse 32 reduziert die Kriechneigung, wenn das jeweilige Endstück 12, 14 mit einer entsprechenden Verbindungskraft beaufschlagt wird. Gleichzeitig ergibt sich für diese Buchse 32 eine stoffschlüssige Anbindung zur jeweiligen Wand 22 des Kunststoffhohlprofils 10. Zum Einbringen der Dome 30 ist die jeweilige Wand 22 des Kunststoffhohlprofils 10 vorzugsweise entsprechend erwärmt. 4 shows in a schematic sectional view, as inside a tool 24 a passage opening 26 can be introduced into the component assembly, in the region of one of the end pieces 12 . 14 , This can take place, for example, in a mandrel method integrated in the combined hydroforming injection molding process or in a correspondingly separate mandrel method. This is done by means of respective mandrels 28 which in the tool 24 are guided, a respective passage opening 28 in the associated wall 22 the plastic hollow profile 10 generated. The thorns has the advantage that the continuous fiber material of the wall 22 not severed, but rather only repressed. In other words, through the spines 30 an expansion of the fiber composite structure in the area of the walls 22 reached. As a result, the defect effect in the power flow line of the textile structure is reduced. The respective thorn 30 is thus through the respective fiber reinforced wall 22 concentric in a plastic-molded socket 32 guided, which in the semi-finished product formed by continuous fibers of the respective end piece 12 . 14 is trained. This fiber reinforced socket 32 reduces the creep when the respective tail 12 . 14 is acted upon by a corresponding connection force. At the same time arises for this socket 32 a cohesive connection to the respective wall 22 the plastic hollow profile 10 , To insert the dome 30 is the respective wall 22 the plastic hollow profile 10 preferably heated accordingly.

5 zeigt im weiteren Verlauf des Herstellungsverfahrens das Einbringen einer endlosfaserverstärkten, unidirektionalen Buchse 34, welches auf eine Buchsenaufnahme 36 aufgesteckt und in die durch das Dornen gebildete Durchgangsöffnung 26 eingesteckt ist. Die Buchse 34 erstreckt sich dabei nicht nur im Bereich des Endstücks 12, 14, sondern bis über die gesamte Höhe der jeweiligen Wand 22 des Kunststoffhohlprofils 10. Ein späteres Montageelement liegt somit nicht nur auf der Wand 22 des Kunststoffhohlprofils 10 auf, sondern auch auf der faserverstärkten Buchse 34, wodurch eine erhebliche Reduzierung des Kriechens erzählt wird. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Buchse 34 bis zum Außenumfang beziehungsweise der Außenseite des Kunststoffhohlprofils 10 hin erstreckt. Zum Einbringen der Buchse 34 können die beteiligten Bauteile wiederum entsprechend erwärmt werden. 5 shows in the further course of the manufacturing process, the introduction of an endless fiber reinforced, unidirectional jack 34 pointing to a bush receptacle 36 fitted and into the through hole formed by the thorns 26 is plugged in. The socket 34 extends not only in the area of the tail 12 . 14 but up over the entire height of each wall 22 the plastic hollow profile 10 , A later mounting element is thus not only on the wall 22 the plastic hollow profile 10 on, but also on the fiber-reinforced socket 34 , which tells a significant reduction in crawling. For this reason, it is particularly advantageous when the socket 34 to the outer periphery or the outer side of the hollow plastic profile 10 extends. For inserting the socket 34 In turn, the components involved can be heated accordingly.

Insgesamt ist somit erkennbar, dass vorliegend eine äußerst faserverbundgerechte, kriechfeste, lösbare Krafteinleitung durch die stoff- und formschlüssige Krafteinleitung ohne Schädigung der lokalen Faserstruktur des Kunststoffhohlprofils 10 möglich ist. Ebenso ist eine faserverbundgerechte Umformung der Profilenden des Kunststoffhohlprofils 10 in die gewünschte Zielgeometrie ohne Schädigung der Textilstruktur gegeben. Mithilfe der jeweiligen Endstücke 12, 14 als Kernelement im jeweiligen Endbereich des Kunststoffhohlprofils 10 entfällt die prozessseitige Implementierung von umlaufenden metallischen Stopferelementen bei Übernahme der gleichen Innenhochdruckumform-Spritzguss-Prozessfunktionen wie Abdichtung und Leitung des Druckmediums. Zudem werden die mechanischen Vorzüge eines Sandwichverbundes auch im jeweiligen Endbereich zwischen Kunststoffhohlprofil 10 und dem jeweiligen Endstück 12, 14 erzielt. Die endkonturnahe Fertigung eliminiert überdies nachgelagerte Trennprozesse. Die Endstücke 12, 14 ermöglichen zudem eine Vergrößerung einer Krafteinleitungsfläche und der Anbindungsfläche, wobei diese Endstücke 12, 14 zudem als Abdichtstopfen geschaffen.Overall, it can thus be seen that in the present case an extremely fiber-composite-compatible, creep-resistant, releasable introduction of force through the material and positive force introduction without damaging the local fiber structure of the hollow plastic profile 10 is possible. Likewise, a fiber-composite forming the profile ends of the plastic hollow profile 10 into the desired target geometry without damaging the textile structure. Using the respective end pieces 12 . 14 as a core element in the respective end region of the hollow plastic profile 10 eliminates the process-side implementation of circulating metallic plugger elements with the assumption of the same hydroforming injection molding process functions as sealing and guiding the pressure medium. In addition, the mechanical advantages of a sandwich composite in the respective end between plastic hollow profile 10 and the respective tail 12 . 14 achieved. In addition, near net shape production eliminates downstream separation processes. The tails 12 . 14 also allow an increase in a force introduction surface and the connection surface, these end pieces 12 . 14 also created as a sealing plug.

Claims (10)

Bauteilverbund für ein Fahrzeug, mit einem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10), an dessen jeweiligen Enden jeweils ein Endstück (12, 14) angesetzt ist, über welches der Bauteilverbund unter Beaufschlagung mit einer Verbindungskraft mit einem weiteren Bauteil des Fahrzeugs verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Endstücke (12, 14) als faserverstärkte Kunststoffbauteile ausgebildet sind, welche form- und stoffschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10) verbunden sind.Component assembly for a vehicle, with a fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ), at whose respective ends in each case an end piece ( 12 . 14 ) is attached, via which the component composite is connectable under application of a connecting force with another component of the vehicle, characterized in that the respective end pieces ( 12 . 14 ) are formed as fiber-reinforced plastic components, which positively and cohesively with the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) are connected. Bauteilverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Endstück (12, 14) zumindest bereichsweise, insbesondere im Bereich einer Krafteinleitungsstelle, aus einen endlosfaserverstärkten thermoplastischen Matrixmaterial gebildet ist.Component assembly according to claim 1, characterized in that the respective end piece ( 12 . 14 ) is formed at least in regions, in particular in the region of a force introduction point, from a continuous fiber-reinforced thermoplastic matrix material. Bauteilverbund nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Endstück (12, 14) einen Kanal (18) für ein Innenhochdruckumformmedium aufweist.Component assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the respective end piece ( 12 . 14 ) a channel ( 18 ) for a hydroforming medium. Bauteilverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Endstück (12, 14) mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10) verschweißt ist.Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that the respective end piece ( 12 . 14 ) with the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) is welded. Bauteilverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden des jeweiligen Endstücks (12, 14) mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10) eine Buchse (34) eingebracht ist, welche eine jeweilige Wand (22) des faserverstärkten Kunststoffhohlprofils (10) und das entsprechende Endstück (12, 14) durchsetzt.Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that after connecting the respective end piece ( 12 . 14 ) with the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) a socket ( 34 ) is introduced, which a respective wall ( 22 ) of the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) and the corresponding end piece ( 12 . 14 ) interspersed. Verfahren zum Herstellen eines Bauteilverbunds für ein Fahrzeug, bei welchem an jeweiligen Enden eines faserverstärkten Kunststoffhohlprofils (10) jeweils ein Endstück (12, 14) angesetzt wird, über welches der Bauteilverbund unter Beaufschlagung mit einer Verbindungskraft mit einem weiteren Bauteil des Fahrzeugs verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweilige Endstücke (12, 14) faserverstärkte Kunststoffbauteile vorgesehen werden, welche form- und stoffschlüssig mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10) verbunden werden.Method for producing a component composite for a vehicle, in which at respective ends of a fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) one end piece each ( 12 . 14 ) is set, over which the component composite under action is connectable with a connecting force with another component of the vehicle, characterized in that as respective end pieces ( 12 . 14 ) fiber-reinforced plastic components are provided, which form-fitting and cohesive with the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) get connected. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Endstück (12, 14) in das faserverstärkte Kunststoffhohlprofil (10) eingepresst werden.Method according to claim 6, characterized in that the respective end piece ( 12 . 14 ) in the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) are pressed. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Endstück (12, 14) mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10) verschweißt ist.Method according to claim 6 or 7, characterized in that the respective end piece ( 12 . 14 ) with the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) is welded. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Kunststoffhohlprofil (10) über einen im entsprechenden Endstück (12, 14) vorgesehenen Kanal (18) mit einem Innenhochdruckumformmedium beaufschlagt und umgeformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) over one in the corresponding end piece ( 12 . 14 ) channel ( 18 ) is subjected to a hydroforming medium and formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden des jeweiligen Endstücks (12, 14) mit dem faserverstärkten Kunststoffhohlprofil (10) eine Buchse (34) durch Dornen der jeweiligen Wand (22) des faserverstärkten Kunststoffhohlprofils (10) in das entsprechende Endstück (12, 14) eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after connecting the respective end piece ( 12 . 14 ) with the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) a socket ( 34 ) through thorns of the respective wall ( 22 ) of the fiber-reinforced plastic hollow profile ( 10 ) into the corresponding end piece ( 12 . 14 ) is introduced.
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