DE102018202612A1

DE102018202612A1 - Lastaufnehmende Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug sowie Werkzeugeinrichtung

Info

Publication number: DE102018202612A1
Application number: DE102018202612.2A
Authority: DE
Inventors: Franzelena Diewald
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine lastaufnehmende Tragstruktur (2) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem stab- oder rohrförmigen ersten Tragelement (4), das ein Metall, einen Kunststoff und/oder einen kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst, und mit mindestens einem stab- oder rohrförmigen zweiten Tragelement (6), das lösbar oder unlösbar am ersten Tragelement (4) festlegbar oder festgelegt ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Tragelement (6) einen Bambus, insbesondere ein einstückiges Bambuselement, umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine lastaufnehmende Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem stab- oder rohrförmigen ersten Tragelement, das ein Metall, einen Kunststoff und/oder einen kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst, und mit mindestens einem stab- oder rohrförmigen zweiten Tragelement, das lösbar oder unlösbar am ersten Tragelement festlegbar oder festgelegt ist sowie eine Werkzeugeinrichtung.
Lastaufnehmende Tragstrukturen sind beispielsweise in Form von Tragrohren bzw. Karosserieelementen bekannt. Diese dienen dazu, einen belastbaren Rahmen für das Kraftfahrzeug zu bilden und die auf das Kraftfahrzeug wirkenden Kräfte aufzunehmen.
Bei modernen Kraftfahrzeugen ist es das Ziel, bei höherer oder gleichbleibender Festigkeit und Stabilität einzelner Fahrzeugkomponenten, insbesondere der Karosserie, das Gewicht von Tragstrukturen zu optimieren.
Ein nicht gattungsgemäßes tragendes Fahrzeugteil ist bekannt aus DE 20 2013 008 360 U1 , das unter Verwendung als Fußbodenbelag eines Kraftfahrzeugs auf Bambusbasis hergestellt ist.
Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, eine Tragstruktur bereitzustellen, die bezüglich Festigkeit und Gewicht optimiert ist.
Diese Aufgabe wird bei einer eingangs genannten Tragstruktur dadurch gelöst, dass das zweite Tragelement einen Bambus, insbesondere ein einstückiges Bambuselement, umfasst.
Dadurch, dass das zweite Tragelement einen Bambus umfasst, ist die Tragstruktur bezüglich des Gesamtgewichts reduziert. Bambus weist eine geringere Dichte auf als Metall, Kunststoff und/oder kohlenfaserverstärkter Verbundwerkstoff. Darüber hinaus besitzt Bambus einen niedrigen Elastizitätsmodul.
Ferner ist Bambus ein nachhaltiger Werkstoff, der, am Ende der Lebenszeit eines Kraftfahrzeugs, umweltfreundlich entsorgt werden kann.
Das zweite Tragelement kann grundsätzlich aus mehreren einzelnen Bambusteilen gebildet sein. Es erweist sich jedoch als vorteilhaft, wenn das zweite Tragelement ein einstückiges Bambuselement umfasst.
Bei der lastaufnehmenden Tragstruktur kann es sich beispielsweise um ein Tragrohr bzw. um ein Element eines Karosserierahmens handeln.
Bei einer Ausführungsform der Tragstruktur erweist es sich als vorteilhaft, wenn das zweite Tragelement mit einem ersten Ende am ersten Tragelement und sich parallel, quer oder schräg zu Längserstreckungsrichtung des ersten Tragelements vom ersten Tragelement wegerstreckend am ersten Tragelement festlegbar oder festgelegt ist.
Solchenfalls kann das zweite Tragelement ausschließlich mit einem ersten Ende am ersten Tragelement angeordnet sein. Die weiteren Oberflächenbereiche des zweiten Tragelements sind solchenfalls berührungsfrei zum ersten Tragelement angeordnet.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das zweite Tragelement das erste Tragelement fortsetzt. Wenn das zweite Tragelement das erste Tragelement fortsetzt, kann es sich beispielsweise astartig seitlich vom ersten Tragelement wegerstrecken oder stammartig das erste Tragelement fortsetzen. Hierdurch kann das zweite Tragelement beispielsweise an Bereichen der Tragstruktur eingesetzt werden, in denen die physikalischen Lastaufnahme- und Tragfähigkeiten von Bambus ausreichend sind, um die dort angeordneten Fahrzeugkomponenten aufzunehmen.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass das mindestens eine zweite Tragelement in Gänze oder zumindest bereichsweise in einem Hohlraum des ersten Tragelements angeordnet ist und den Hohlraum des ersten Tragelements zumindest teilweise ausfüllt.
Dieses erweist sich beispielsweise dann als vorteilhaft, wenn das erste Tragelement einen kunststoff- oder einen kohlenfaserstoffverstärkten Verbundwerkstoff umfasst, der durch das bambusumfassende zweite Tragelement verstärkt wird. Hierdurch kann die Festigkeit des Systems aus erstem Tragelement und zweitem Tragelement gesteigert werden.
In Weiterbildung letztgenannten Erfindungsgedankens erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Trageinheit mindestens einen Füllstoff, wie Thermoplast, umfasst, der in dem verbleibenden unausgefüllten Bereich des Hohlraums anordenbar oder angeordnet ist. Hierdurch kann die Tragstruktur an bestimmten Bereichen weiter verstärkt werden.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Tragstruktur mindestens eine an einer äußeren Oberfläche des zweiten Tragelements angeordnete Beschichtung umfasst, insbesondere eine wasserabweisende Beschichtung. Hierdurch kann die Gefahr eines Eindringens von Feuchtigkeit in das zweite Tragelement reduziert werden.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das zweite Tragelement bezüglich seiner Längserstreckung einen runden, insbesondere kreisrunden, ovalen oder elliptischen, einen polygonen oder einen n-eckigen, insbesondere dreieckigen oder viereckigen, wie quadratischem oder rechteckigen, Querschnitt umfasst.
Solchenfalls kann das zweite Tragelement an eine beliebige Kontur im Kraftfahrzeug angepasst werden.
Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch eine Werkzeugeinrichtung zum Herstellen eines einen Bambus umfassenden zweiten Tragelements einer Tragstruktur, insbesondere mit mindestens einen der zuvor genannten Merkmale, mit mindestens einem ersten Werkzeug, das mindestens ein wenigstens zwei Schalen umfassendes Gehäuse aufweist, das im gefügten Zustand der mindestens zwei Schalen einen Hohlraum umfasst, in den ein Bambussprössling einlegbar und durch den der Bambussprössling bezüglich seines Verlaufs in Längserstreckungsrichtung und seines Querschnitts quer zur Längserstreckungsrichtung beim Hineinwachsen formbar ist, um das zweite Tragelement zu bilden.
Hierdurch nimmt der Bambussprössling beim Wachsen eine zum Querschnitt des Hohlraums komplementäre Form an.
Solchenfalls erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Hohlraum des Gehäuses des ersten Werkzeugs bezüglich seiner Längserstreckung einen runden, insbesondere kreisrunden, ovalen oder elliptischen, einen polygonen oder einen n-eckigen, insbesondere dreieckigen oder viereckigen, wie quadratischem oder rechteckigen, Querschnitt umfasst.
Hierdurch kann das zweite Tragelement für seine spätere Verwendung geformt werden.
Schließlich ist bei einer Ausführungsform der Werkzeugeinrichtung vorgesehen, dass das erste Werkzeug oder ein zweites Werkzeug ein Spritzgusswerkzeug umfasst, in das das zweite Tragelement anordenbar und ein erstes Tragelement an das zweite Tragelement mittels Spritzguss anformbar ist.
Solchenfalls kann das erste Tragelement auf einfache Weise mit dem zweiten Tragelement verbunden werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Tragstruktur.
In der Zeichnung zeigt:

1 Eine perspektivische Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel der Tragstruktur.

Die Figur zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehene Tragstruktur für ein Kraftfahrzeug (in den Figuren nicht darstellbar). Die Tragstruktur 2 umfasst hierbei mehrere stabförmige erste Tragelemente 4, die ein Metall, ein Kunststoff und/oder einen kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoff umfassen und stab- oder rohrförmig ausgebildete zweite Tragelemente 6, die bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel unlösbar an den ersten Tragelementen 4 festgelegt sind. Die zweiten Tragelemente 6 sind aus Bambus gebildet.
Aus 1 ist ersichtlich, dass die zweiten Tragelemente 6 ein erstes Tragelement 4 in dessen Längserstreckungsrichtung 8 fortsetzen und hierbei parallel zur Längserstreckungsrichtung 8 des ersten Tragelements 4 oder schräg oder quer dazu verlaufen. Darüber hinaus umfassen die zweiten Tragelemente 6 eine an deren äußeren Oberfläche angeordnete Beschichtung 10, durch die die Gefahr eines Eindringens von Feuchtigkeit an die als Bambus ausgebildeten zweiten Tragelemente 6 reduziert ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

2: Tragstruktur
4: erstes Tragelement
6: zweites Tragelement
8: Längserstreckungsrichtung
10: Beschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202013008360 U1 [0004]

Claims

Lastaufnehmende Tragstruktur (2) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem stab- oder rohrförmigen ersten Tragelement (4), das ein Metall, einen Kunststoff und/oder einen kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst, und mit mindestens einem stab- oder rohrförmigen zweiten Tragelement (6), das lösbar oder unlösbar am ersten Tragelement (4) festlegbar oder festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Tragelement (6) einen Bambus, insbesondere ein einstückiges Bambuselement, umfasst.
Tragstruktur (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Tragelement (6) mit einem ersten Ende am ersten Tragelement (4) und sich parallel, quer oder schräg zu Längserstreckungsrichtung (8) des ersten Tragelements (4) vom ersten Tragelement (4) wegerstreckend festlegbar oder festgelegt ist.
Tragstruktur (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das zweite Tragelement (6) das erste Tragelement (4) fortsetzt.
Tragstruktur (2) nach mindestens einem der vorherhegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Tragelement (6) in Gänze oder zumindest bereichsweise in einem Hohlraum des ersten Tragelements (4) angeordnet ist und den Hohlraum des ersten Tragelements (4) zumindest teilweise ausfüllt.
Tragstruktur (2) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mindestens einen Füllstoff, wie Thermoplast, der in dem verbleibenden unausgefüllten Bereich des Hohlraum anordenbar oder angeordnet ist.
Tragstruktur (2) nach mindestens einem der vorherhegenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine an einer äußeren Oberfläche des zweiten Tragelements (6) angeordneten Beschichtung (10), insbesondere einer wasserabweisende Beschichtung (10).
Tragstruktur (2) nach mindestens einem der vorherhegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Tragelement (6) bezüglich seiner Längserstreckung (8) einen runden, insbesondere kreisrunden, ovalen oder elliptischen, einen polygonen oder einen n-eckigen, insbesondere dreieckigen oder viereckigen, wie quadratischen oder rechteckigen, Querschnitt umfasst.
Werkzeugeinrichtung zum Herstellen eines einen Bambus umfassenden zweiten Tragelements (6) einer Tragstruktur (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit mindestens einem ersten Werkzeug, das mindestens ein wenigstens zwei Schalen umfassendes Gehäuse aufweist, das im gefügten Zustand der mindestens zwei Schalen einen Hohlraum umfasst, in den ein Bambussprößling einlegbar und durch den der Bambussprößling bezüglich seines Verlaufs in Längserstreckungsrichtung (8) und seines Querschnitts quer zur Längserstreckungsrichtung (8) beim Hineinwachsen formbar ist, um das zweite Tragelement (6) zu bilden.
Werkzeugeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Gehäuses des ersten Werkzeugs bezüglich seiner Längserstreckung einen runden, insbesondere kreisrunden, ovalen oder elliptischen, einen polygonen oder einen n-eckigen, insbesondere dreieckigen oder viereckigen, wie quadratischem oder rechteckigen, Querschnitt umfasst.
Werkzeugeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeug oder ein zweites Werkzeug ein Spritzgusswerkzeug umfasst, in den das zweite Tragelement (6) anordenbar und ein erstes Tragelement (4) an das zweite Tragelement (6) mittels Spritzguss anformbar ist.