DE102020206716B3 - Strut dome - Google Patents

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reinforcement structure
strut dome
sheet metal
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Lothar Patberg
Fabian Schongen
Erik Hilfrich
Mark Hirt
Hans-Erich Giese
Alexander Petric
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Federbeindom (10) umfassend eine Hauptstruktur (1) mit einer Außenseite (1.3) und einer Innenseite (1.4) und eine Verstärkungsstruktur (2), welche lokal mit der Hauptstruktur (1) verbunden ist, wobei die Hauptstruktur (1) ein Blechmaterial (1.1) und eine mit dem Blechmaterial (1.1) stoffschlüssig verbundene Polymerschicht (1.2) umfasst, wobei die Polymerschicht (1.2) zumindest in dem Bereich vorgesehen ist, in welchem die Hauptstruktur (1) mit der Verstärkungsstruktur (2) verbunden ist, wobei zumindest eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Polymerschicht (1.2) und Verstärkungsstruktur (2) vorliegt.The invention relates to a strut dome (10) comprising a main structure (1) with an outside (1.3) and an inside (1.4) and a reinforcement structure (2) which is locally connected to the main structure (1), the main structure (1) a sheet metal material (1.1) and a polymer layer (1.2) cohesively connected to the sheet metal material (1.1), the polymer layer (1.2) being provided at least in the area in which the main structure (1) is connected to the reinforcing structure (2), wherein there is at least one material connection between the polymer layer (1.2) and the reinforcement structure (2).

Description

Technisches Gebiet (Technical Field)Technical Field

Die Erfindung betrifft einen Federbeindom umfassend eine Hauptstruktur mit einer Außenseite und einer Innenseite und eine Verstärkungsstruktur, welche lokal mit der Hauptstruktur verbunden ist.The invention relates to a strut dome comprising a main structure with an outside and an inside and a reinforcement structure which is locally connected to the main structure.

Technischer Hintergrund (Background Art)Technical Background (Background Art)

Federbeindome sind im Bereich des Vorderwagens bei Fahrzeugen, insbesondere bei Personenfahrzeugen, bekannt, welche jeweils links und rechts vor der Fahrgastzelle zur Aufnahme der Federbeine des vorderen Fahrwerks angeordnet sind. Beispielhaft ist in der Offenlegungsschrift DE 10 2014 104 838 A1 ein Federbeindom in Blechbauweise offenbart. Ein weiterer gattungsgemäßer Federbeindom ist aus der Offenlegungsschrift US 2016/0068190 A1 bekannt.Suspension strut domes are known in the area of the front end of vehicles, in particular in passenger vehicles, which are arranged on the left and right in front of the passenger compartment to accommodate the suspension struts of the front chassis. An example is given in the Offenlegungsschrift DE 10 2014 104 838 A1 discloses a strut dome in sheet metal construction. Another generic strut dome is from the laid-open specification US 2016/0068190 A1 known.

Insbesondere mit Blick auf die Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit verbunden die Reduzierung des CO2-Ausstoßes erhalten immer festere Werkstoffe in Verbindung mit reduzierten Wanddicken Einzug in den Automobilbau. Der Reduzierung der Wanddicke sind bei komplex geformten Komponenten, wie zum Beispiel bei einem Federbeindom, welcher dreidimensional insbesondere aus einem Blechmaterial einstückig komplex geformt sein kann, Grenzen gesetzt, da sie bei Unterschreiten einer Mindestwanddicke in manchen Bereichen keine ausreichende Betriebsfestigkeit und Steifigkeit aufweisen.Particularly with a view to reducing vehicle weight and the associated reduction in CO 2 emissions, increasingly stronger materials in connection with reduced wall thicknesses are finding their way into automobile construction. There are limits to the reduction in wall thickness in the case of components with complex shapes, such as a strut dome, which can be formed in a complex three-dimensional manner, in particular from sheet metal material, because if the wall thickness falls below a minimum, in some areas they do not have sufficient operational strength and rigidity.

Zusammenfassung der Erfindung (Summary of Invention)Summary of Invention

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Federbeindom anzugeben, welcher leicht und kostengünstig ist und eine ausreichende Betriebsfestigkeit und Steifigkeit aufweist.The invention is therefore based on the object of specifying a strut dome which is light and inexpensive and has sufficient operational strength and rigidity.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Federbeindom mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a strut dome with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Hauptstruktur ein Blechmaterial und eine mit dem Blechmaterial stoffschlüssig verbundene Polymerschicht umfasst, wobei die Polymerschicht zumindest in dem Bereich vorgesehen ist, in welchem die Hauptstruktur mit der Verstärkungsstruktur verbunden ist, wobei zumindest eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Polymerschicht und Verstärkungsstruktur vorliegt.According to the invention, it is proposed that the main structure comprises a sheet metal material and a polymer layer bonded to the sheet metal material, the polymer layer being provided at least in the area in which the main structure is connected to the reinforcement structure, with at least one material connection between the polymer layer and the reinforcement structure.

Die Erfinder haben festgestellt, dass durch die Verwendung einer Hauptstruktur, welche ein Blechmaterial und eine mit dem Blechmaterial stoffschlüssig verbundene Polymerschicht vereint, die Wanddicke des Blechmaterials derart dimensioniert und ausgelegt ist, dass sichergestellt ist, dass die Betriebslasten aufgenommen werden können, wobei die stoffschlüssig mit dem Blechmaterial verbundene Polymerschicht zum einen zur Erhöhung der Betriebsfestigkeit und Steifigkeit und zum anderen zur Verbesserung der Verbindung mit weiteren Komponenten/Bauteilen beitragen kann. Neben dem positiven Effekt der Erhöhung der Betriebsfestigkeit und Steifigkeit dient die Polymerschicht zudem quasi als Haftgrund zur zumindest stoffschlüssigen Verbindung mit der Verstärkungsstruktur.The inventors have found that through the use of a main structure which combines a sheet metal material and a polymer layer bonded to the sheet metal material, the wall thickness of the sheet metal material is dimensioned and designed in such a way that it is ensured that the operating loads can be absorbed, with the material bonded with The polymer layer connected to the sheet metal material can contribute on the one hand to increasing the operational strength and rigidity and on the other hand to improving the connection with other components / parts. In addition to the positive effect of increasing the operational strength and rigidity, the polymer layer also serves, as it were, as a primer for at least a material connection with the reinforcement structure.

Das Blechmaterial kann aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Stahlwerkstoff bestehen. Besteht das Blechmaterial beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff, kann dieser zusätzlich ein- oder beidseitig mit einem Überzug, insbesondere mit einem vor Korrosion schützenden Überzug, versehen sein.The sheet metal material can consist of an aluminum material or a steel material. If the sheet metal material consists of a steel material, for example, it can additionally be provided with a coating on one or both sides, in particular with a coating that protects against corrosion.

Die Polymerschicht ist ausgewählt aus der Gruppe enthaltend thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffe.The polymer layer is selected from the group containing thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastics.

Der mindestens eine thermoplastische Kunststoff ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden (PA), Polycarbonaten (PC), thermoplastischen Polyestern, thermoplastischen Polyurethanen (PU), Polysulfiden (PS), Polyetheretherketonen (PEEK), Polyarylen, aromatischen Polyestern, Polyaramiden, Polyaramid-Fasern, heterocyclischen Polymeren, Flüssigkristallpolymeren (LCP Liquid Crystalline Polymers), Fluorpolymeren, Perfluoroxyalkanen, Polyphenylenen, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen oder Reaktionsprodukte davon, bei denen mindestens ein Edukt eines der genannten Polymere ist, sowie Compounds enthaltend mindestens eines der genannten Polymere oder Reaktionsprodukte dieser Compounds. Beispiele für einsetzbare Polyolefine sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrolen (ABS), Polymethyl(meth)acrylaten (PM(M)A), Polyethylenen (PE), Polypropylenen (PP), Polystyrolen (PS), Polyvinylchloriden (PVC) und Mischungen davon. Beispiele für einsetzbare Polyester sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polylactaten (PLA) und Mischungen davon. Beispiele für einsetzbare Polyaramide sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly-m-phenylenisophthalamid (PMI), Polyaramid-Fasern und Mischungen davon. Beispiele für einsetzbare heterocyclische Polymere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyimiden, Polybenzimidazolen, Polyetherimiden und Mischungen davon.The at least one thermoplastic is selected from the group consisting of polyolefins, polyamides (PA), polycarbonates (PC), thermoplastic polyesters, thermoplastic polyurethanes (PU), polysulfides (PS), polyetheretherketones (PEEK), polyaryls, aromatic polyesters, polyaramids, Polyaramid fibers, heterocyclic polymers, liquid crystal polymers (LCP Liquid Crystalline Polymers), fluoropolymers, perfluoroxyalkanes, polyphenylenes, functionalized variants of the named polymers and mixtures or reaction products thereof, in which at least one starting material is one of the named polymers, as well as compounds containing at least one of the named polymers Polymers or reaction products of these compounds. Examples of usable polyolefins are selected from the group consisting of acrylonitrile-butadiene-styrenes (ABS), polymethyl (meth) acrylates (PM (M) A), polyethylenes (PE), polypropylenes (PP), polystyrenes (PS), polyvinyl chlorides ( PVC) and mixtures thereof. Examples of usable polyesters are selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polylactates (PLA) and mixtures thereof. Examples of usable polyaramides are selected from the group consisting of poly-m-phenylene isophthalamide (PMI), polyaramide fibers and mixtures thereof. Examples of usable heterocyclic polymers are selected from the group consisting of polyimides, polybenzimidazoles, polyetherimides and mixtures thereof.

Der mindestens eine thermoplastische Kunststoff kann aus einem Compound enthaltend Polyamid und Polyethylen gebildet sein. Als Compound (engl. für Verbundstoff, Zusammensetzung) werden Kunststoffe bezeichnet, denen zusätzliche Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder andere Additive beigemischt worden sind. Durch die Compoundierung werden somit mindestens zwei Stoffe fest miteinander verbunden. Ziel der Compoundierung ist es, die Eigenschaften der Kunststoffe auf einen Anwendungsfall hin zu modifizieren. Der thermoplastische Kunststoff kann als auf dem metallischen Blech aufgebrachte Polymerschicht sowohl das Reaktionsprodukt der Ausgangsstoffe, bevorzugt PA und PE, insbesondere gepfropftes PE, als auch noch Anteile dieser Ausgangsstoffe sowie weitere Stoffe enthalten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält der thermoplastische Kunststoff eine Adhäsivpolymermischung enthaltend Polyamid (PA), mit einer Reaktivkomponente gepfropftes Polyethylen (PE), mindestens ein Reaktivpolymer, mindestens einen Füllstoff und ggf. Additive bzw. kumulativ oder alternativ das Reaktionsprodukt dieser Polymere und Komponenten. Eine solche Adhäsivpolymermischung ist beispielsweise in der EP 1 651 432 B1 beschrieben. Das bevorzugt eingesetzte Polyamid ist weiter bevorzugt PA 6 und/oder PA 6,6, insbesondere eine Mischung enthaltend PA bestehend aus ≥ 90 Massen-% PA 6 mit Verunreinigungen < 10 Massen-% an PA 6.6. Die Reaktivkomponente ist bevorzugt Maleinsäureanhydrid (MAH). Bevorzugt wird daher eine MAH-gepfropfte PE-Komponente umfassend, insbesondere bestehend aus, 80 bis 95, insbesondere 89, Massen-% Ethylen-basiertes Octen Plastomer, 5 bis 20, insbesondere 9,05, Massen-% lineares Polyethylen (PE) niedriger Dichte, so genanntes LLD-PE, 0,5 bis 2,5, insbesondere 1,5, Massen-% MAH, 0,1 bis 0,5, insbesondere 0,15, Massen-% organisches Peroxid, beispielsweise Interox DHBP, und 0,1 bis 0,5, insbesondere 0,5, Massen-% Antioxidans, beispielsweise Irganox 1330, Irganox 1098 und Irgafos 168, wobei die Summe der Komponenten jeweils 100 Massen-% ergibt. Insbesondere bevorzugt wird als thermoplastischer Kunststoff eine Adhäsivpolymermischung hergestellt aus der Umsetzung von 35 bis 75%, bevorzugt 45 bis 65%, besonders bevorzugt 50 bis 60% insbesondere 55,75 Massen-% Polyamid (PA), 20 bis 60%, bevorzugt 50 bis 50%, besonders bevorzugt 35 bis 45% insbesondere 40 Massen-% Maleinsäureanhydrid (MAH) gepfropfte Polyethylen-(PE)-Komponente, 0,5 bis 5%, bevorzugt 1 bis 3%, besonders bevorzugt 1,5 bis 2,5% insbesondere 2 Massen-% Reaktivpolymer, 0,5 bis 5,5%, bevorzugt 1 bis 3%, besonders bevorzugt 1,5 bis 2,5% insbesondere Massen-% Talk und 0,05 bis 1%, bevorzugt 0,1 bis 0,5%, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,3% insbesondere 0,25 Massen-% Antioxidantien eingesetzt, wobei die Summe 100% ergibt. Das Hybridblech weist als Polymerschicht das sich daraus ergebende Reaktionsprodukt als Thermoplast auf, welches auch noch Anteile der Edukte enthalten kann, wobei die Summe 100% ergibt.The at least one thermoplastic material can be composed of a compound Polyamide and polyethylene can be formed. Compounds are plastics to which additional fillers, reinforcing materials or other additives have been added. Through the compounding, at least two substances are firmly bonded to one another. The aim of compounding is to modify the properties of the plastics for a specific application. As a polymer layer applied to the metal sheet, the thermoplastic synthetic material can contain both the reaction product of the starting materials, preferably PA and PE, in particular grafted PE, and also proportions of these starting materials and other substances. In a particularly preferred embodiment, the thermoplastic contains an adhesive polymer mixture containing polyamide (PA), polyethylene (PE) grafted with a reactive component, at least one reactive polymer, at least one filler and, if necessary, additives or, alternatively or cumulatively, the reaction product of these polymers and components. Such an adhesive polymer mixture is, for example, in EP 1 651 432 B1 described. The polyamide preferably used is more preferably PA 6 and / or PA 6.6, in particular a mixture containing PA consisting of 90% by mass of PA 6 with impurities <10% by mass of PA 6.6. The reactive component is preferably maleic anhydride (MAH). Preference is therefore given to a MAH-grafted PE component comprising, in particular consisting of, 80 to 95, in particular 89,% by mass of ethylene-based octene plastomer, 5 to 20, in particular 9.05,% by mass of linear polyethylene (PE) lower Density, so-called LLD-PE, 0.5 to 2.5, especially 1.5, mass% MAH, 0.1 to 0.5, especially 0.15, mass% organic peroxide, for example Interox DHBP, and 0.1 to 0.5, in particular 0.5,% by mass of antioxidant, for example Irganox 1330, Irganox 1098 and Irgafos 168, the sum of the components in each case being 100% by mass. Particularly preferred as thermoplastic is an adhesive polymer mixture produced from the conversion of 35 to 75%, preferably 45 to 65%, particularly preferably 50 to 60%, in particular 55.75% by mass of polyamide (PA), 20 to 60%, preferably 50 to 50%, particularly preferably 35 to 45%, in particular 40% by mass of maleic anhydride (MAH) grafted polyethylene (PE) component, 0.5 to 5%, preferably 1 to 3%, particularly preferably 1.5 to 2.5% in particular 2% by mass of reactive polymer, 0.5 to 5.5%, preferably 1 to 3%, particularly preferably 1.5 to 2.5%, in particular% by mass of talc and 0.05 to 1%, preferably 0.1 to 0.5%, particularly preferably 0.2 to 0.3%, in particular 0.25% by mass of antioxidants are used, the total being 100%. As a polymer layer, the hybrid sheet has the resulting reaction product as a thermoplastic, which can also contain proportions of the starting materials, the total being 100%.

Der mindestens eine duroplastische Kunststoff ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen (EP), Harnstoff-Formaldehydharzen (UF), Phenol-Formaldehydharzen (PF), Melamin-Formaldehydharzen (MF), Melamin/Phenol-Formaldehyden (MPF), duroplastischen Polyestern (PES), Polyurethanen (PUR), ungesättigten Polyestern (UP), teilvernetzten (bi-stage) duroplastischen Polymeren, funktionalisierten Varianten der genannten Polymere und Mischungen davon. Teilvernetzte (bi-stage) Polymere erhalten ihre finalen Eigenschaften abschließend durch chemisch, thermisch und/oder photolytisch initiierte Polymerisation.The at least one thermosetting plastic is selected from the group consisting of epoxy resins (EP), urea-formaldehyde resins (UF), phenol-formaldehyde resins (PF), melamine-formaldehyde resins (MF), melamine / phenol-formaldehyde (MPF), thermosetting polyesters ( PES), polyurethanes (PUR), unsaturated polyesters (UP), partially cross-linked (bi-stage) thermoset polymers, functionalized variants of the polymers mentioned and mixtures thereof. Partially crosslinked (bi-stage) polymers finally obtain their final properties through chemically, thermally and / or photolytically initiated polymerization.

Der mindestens eine elastomere Kunststoff ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuken (NR), Silicon-Kautschuken (SIR), Silicon-Butadien-Kautschuken (SBR), Polyvinylbutyralen (PVB), Polyisobutylenen (PIB), Isopren-Kautschuken (IR), Ethylenvinylacetaten (EVA), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Ethylen-Propylen-Copolymeren (EPM), Ethylen-Ethylacrylat-Copolymeren (E/EA), Chloropren-Kautschuken (CR), Butadien-Kautschuken (BR), Acrylnitril/ Methylmethacrylaten (A/MMA), Butylkautschuken (IIR), Styrol-Butadien-Styrolen (SBS), Polyether-Block-Amiden (PEBA), funktionalisierten Varianten und Mischungen davon.The at least one elastomeric plastic is selected from the group consisting of natural rubbers (NR), silicone rubbers (SIR), silicone butadiene rubbers (SBR), polyvinyl butyrals (PVB), polyisobutylenes (PIB), isoprene rubbers (IR), Ethylene vinyl acetates (EVA), ethylene-propylene-diene rubbers (EPDM), ethylene-propylene copolymers (EPM), ethylene-ethyl acrylate copolymers (E / EA), chloroprene rubbers (CR), butadiene rubbers (BR), Acrylonitrile / methyl methacrylates (A / MMA), butyl rubbers (IIR), styrene-butadiene-styrenes (SBS), polyether block amides (PEBA), functionalized variants and mixtures thereof.

Als mindestens ein Kunststoff können auch FGL-Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA), Polyurethan-Schaum, EVA-Schaum, thermoplastischen Polyurethanen, beispielsweise TPU 262A, Polybenzoxazine, Polycaprolactone und Mischungen davon eingesetzt werden.SMA polymers selected from the group consisting of ethylene vinyl acetate (EVA), polyurethane foam, EVA foam, thermoplastic polyurethanes, for example TPU 262A, polybenzoxazines, polycaprolactones and mixtures thereof can also be used as at least one plastic.

Die auf dem Blechmaterial stoffschlüssig aufgebrachte Polymerschicht, beispielsweise thermoplastische, duroplastische oder elastomere Kunststoffschicht weist eine Dicke im Bereich von mindestens 0,01 mm, insbesondere mindestens 0,025 mm bis maximal 1,2 mm, insbesondere bis maximal 0,5 mm, vorzugsweise bis maximal 0,1 mm, bevorzugt bis maximal 0,06 mm auf.The polymer layer, for example thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastic layer, applied to the sheet metal material in a cohesive manner has a thickness in the range of at least 0.01 mm, in particular at least 0.025 mm to a maximum of 1.2 mm, in particular up to a maximum of 0.5 mm, preferably up to a maximum of 0 , 1 mm, preferably up to a maximum of 0.06 mm.

Das stoffschlüssige Aufbringen der mindestens einen Polymerschicht auf das metallische Blechmaterial kann mit allen geeigneten Verfahren/Vorrichtungen erfolgen und ist Stand der Technik. Insbesondere erfolgt das Aufbringen durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Verfahren, wobei das Blechmaterial zunächst als Flachmaterial in Form von Metallbänder und/oder Metalltafeln verarbeitet wird und anschließend das Flach-/Blechmaterial gemeinsam mit der stoffschlüssig aufgebrachten Polymerschicht zu einer Hauptstruktur mit allen geeigneten Verfahren/Vorrichtungen eines herzustellenden Federbeindoms geformt wird. Mit anderen Worten, die Polymerschicht ist bereits vor dem formgebenden Schritt zur Herstellung einer Hauptstruktur auf dem Blechmaterial stoffschlüssig angebunden.The cohesive application of the at least one polymer layer to the metallic sheet metal material can take place with all suitable methods / devices and is state of the art. In particular, the application is carried out by continuous or discontinuous processes, whereby the sheet material is first processed as a flat material in the form of metal strips and / or metal sheets and then the flat / sheet material together with the materially applied polymer layer to form a main structure with all suitable methods / devices to be produced Strut dome is formed. In other words, the polymer layer is already before the shaping step Creation of a main structure on the sheet metal materially connected.

Im Bereich der Polymerschicht kann das metallische Blech eine die Haftung der Polymerschicht verbessernde Oberfläche aufweisen. Um eine solche Oberfläche zu erhalten, kann das metallische Blech einer entsprechenden Oberflächenbehandlung unterworfen werden. Bei der Oberflächenbehandlung kann es sich um eine Plasmabehandlung, Plasmabeschichtung, Koronabehandlung oder das Auftragen einer (weiteren) Schicht, insbesondere einer Konversionsschicht handeln.In the area of the polymer layer, the metallic sheet can have a surface that improves the adhesion of the polymer layer. In order to obtain such a surface, the metal sheet can be subjected to an appropriate surface treatment. The surface treatment can be a plasma treatment, plasma coating, corona treatment or the application of a (further) layer, in particular a conversion layer.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.Further advantageous configurations and developments emerge from the following description. One or more features from the claims, the description and also the drawing can be combined with one or more other features from them to form further embodiments of the invention. One or more features from the independent claims can also be linked by one or more other features.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Verstärkungsstruktur aus einem Kunststoff. Der Kunststoff kann auch verstärkt sein, beispielsweise mit Kurz- und/oder Langfasern. Bevorzugt ist die Verstärkungsstruktur aus Kunststoff angespritzt, so dass die Verstärkungsstruktur bedarfsgerecht auf der Hauptstruktur des Federbeindoms, zumindest auf einer Seite der Hauptstruktur, vorzugsweise aus der Außenseite der Hauptstruktur, anordenbar ist. Die Verstärkung auf der Außenseite hat den Vorteil, dass der Ausbildung der Struktur, sprich der Ausführung der zu erstellenden Geometrie weniger Grenzen gesetzt sind, als im Vergleich zu einer Anordnung auf der Innenseite der Hauptstruktur, welche dem Bereich der Aufnahme des Federbeins zugewandt ist und dadurch wenig bis gar kein Bauraum zur Verfügung steht. Alternativ kann auch ein Kunststoff bereitgestellt werden, welcher beispielsweise in fester Form nach Bedarf bearbeitbar bzw. formbar und insbesondere mit Fasern verstärkt ist, vorzugsweise in Form eines Organoblechs.According to one embodiment of the invention, the reinforcement structure consists of a plastic. The plastic can also be reinforced, for example with short and / or long fibers. The reinforcement structure is preferably injection-molded from plastic so that the reinforcement structure can be arranged as required on the main structure of the strut dome, at least on one side of the main structure, preferably from the outside of the main structure. The reinforcement on the outside has the advantage that the design of the structure, i.e. the execution of the geometry to be created, are less limited than in comparison to an arrangement on the inside of the main structure, which faces the area of the suspension strut and thus little or no installation space is available. Alternatively, a plastic can also be provided which, for example, can be machined or shaped as required in solid form and, in particular, is reinforced with fibers, preferably in the form of an organic sheet.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Verstärkungsstruktur ein Blechmaterial und eine mit dem Blechmaterial stoffschlüssig verbundene Polymerschicht. Beispielsweise ist die Verstärkungsstruktur als kleine Ausführung zur Hauptstruktur ausgeführt. Das Blechmaterial kann der Verstärkungsstruktur eine gewisse Eigensteifigkeit verleihen und in Kombination mit der Polymerschicht sind die Voraussetzungen zur Anbindung an die Hauptstruktur günstig, so dass zumindest eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Polymerschicht der Verstärkungsstruktur und Polymerschicht der Hauptstruktur vorliegt. Insbesondere können die beiden Polymerschichten der Hauptstruktur und der Verstärkungsstruktur die gleiche Zusammensetzung aufweisen.According to an alternative embodiment of the invention, the reinforcement structure comprises a sheet metal material and a polymer layer bonded to the sheet metal material. For example, the reinforcement structure is designed as a small version of the main structure. The sheet metal material can give the reinforcement structure a certain inherent rigidity and, in combination with the polymer layer, the conditions for connection to the main structure are favorable, so that there is at least one material connection between the polymer layer of the reinforcement structure and the polymer layer of the main structure. In particular, the two polymer layers of the main structure and the reinforcement structure can have the same composition.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Hauptstruktur und die lokal mit der Hauptstruktur verbundene Verstärkungsstruktur bereichsweise miteinander verbunden, wobei sie zwischen sich zumindest einen Hohlraum ausbilden. Durch die Ausbildung eines Hohlraums kann die Torsionssteifigkeit des Federbeindoms verbessert werden. Eine weitere Erhöhung der Steifigkeit respektive der Torsionssteifigkeit kann dadurch erreicht werden, wenn der zumindest eine Hohlraum zumindest teilweise, insbesondere vollständig mit einem Material gefüllt ist. Als (Füll-)Material in Frage kommen beispielsweise Materialien, die eine geringere Dichte als das Blechmaterial aufweisen, um das Gewicht des Federbeindoms nicht zu sehr zu erhöhen, wie zum Beispiel Polymere, welche vor der Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur und der Hauptstruktur in den Hohlraum eingebracht oder vor der Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur und der Hauptstruktur an die Polymerschicht der Hauptstruktur oder an die Polymerschicht der Verstärkungsstruktur angebunden wird, welches beispielsweise seine Struktur nicht verändert. Alternativ kann auch ein Polymer eingebracht werden, welches insbesondere durch Wärmeeinwirkung, beispielsweise in einem KTL-Prozess, in seine finale Struktur durch Aktivierung und/oder Aushärtung überführt werden kann.According to one embodiment of the invention, the main structure and the reinforcement structure that is locally connected to the main structure are connected to one another in some areas, forming at least one cavity between them. The torsional rigidity of the strut dome can be improved by forming a cavity. A further increase in rigidity or torsional rigidity can be achieved if the at least one cavity is at least partially, in particular completely, filled with a material. As (fill) material, for example, materials that have a lower density than the sheet metal material in order not to increase the weight of the strut dome too much, such as polymers, which are placed in the cavity before the connection between the reinforcement structure and the main structure introduced or connected to the polymer layer of the main structure or to the polymer layer of the reinforcement structure before the connection between the reinforcement structure and the main structure, which, for example, does not change its structure. Alternatively, a polymer can also be introduced, which can be converted into its final structure by activation and / or curing, in particular by the action of heat, for example in a KTL process.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verstärkungsstruktur auf der Innenseite der Hauptstruktur angeordnet. Alternativ kann die Verstärkungsstruktur auch auf der Außenseite angeordnet sein.According to one embodiment of the invention, the reinforcement structure is arranged on the inside of the main structure. Alternatively, the reinforcement structure can also be arranged on the outside.

Um den bereits vorliegenden Stoffschluss zwischen der Hauptstruktur und der Verstärkungsstruktur weiter zu verbessern bzw. eine Trennung zwischen Haupt- und Verstärkungsstruktur zu vermeiden, ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ein zusätzlicher thermischer Stoffschluss vorgesehen. Der thermische Stoffschluss kann lokal oder abschnittsweise vorgesehen sein, wobei als thermischer Stoffschluss eine Löt- oder Schweißverbindung umgesetzt sein kann.In order to further improve the already existing material connection between the main structure and the reinforcement structure or to avoid a separation between the main and reinforcement structure, an additional thermal material connection is provided according to one embodiment of the invention. The thermal bond can be provided locally or in sections, with a soldered or welded connection being able to be implemented as the thermal bond.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:

  • 1: eine schematische Schnittansicht durch einen Federbeindom gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung,
  • 2: eine schematische, perspektivische Darstellung eines Federbeindoms gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung und
  • 3: eine schematische, perspektivische Darstellung eines Federbeindoms gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung.
The invention is explained in more detail below with reference to drawings. The same parts are always provided with the same reference numerals. Show in detail:
  • 1 : a schematic sectional view through a strut dome according to a first embodiment of the invention,
  • 2 : a schematic, perspective illustration of a strut dome according to a second embodiment of the invention and
  • 3 : a schematic, perspective illustration of a strut dome according to a third embodiment of the invention.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (Best Mode for Carrying out the Invention)Description of the Preferred Embodiments (Best Mode for Carrying out the Invention)

In 1 ist eine schematische Schnittansicht durch einen Federbeindom (10) gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt. Der Federbeindom (10) umfasst eine Hauptstruktur (1) mit einer Außenseite (1.3) und einer Innenseite (1.4) und eine Verstärkungsstruktur (2), welche lokal mit der Hauptstruktur (1) verbunden ist. Die Hauptstruktur (1) umfasst ein Blechmaterial (1.1) und eine mit dem Blechmaterial (1.1) stoffschlüssig verbundene Polymerschicht (1.2), wobei die Polymerschicht (1.2) zumindest in dem Bereich vorgesehen ist, in welchem die Hauptstruktur (1) mit der Verstärkungsstruktur (2) verbunden ist, wobei zumindest eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Polymerschicht (1.2) und Verstärkungsstruktur (2) vorliegt. Die Polymerschicht (1.2) ist gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform vollständig bzw. vollflächig in dieser Ausführung auf der Innenseite (1.4) mit dem Blechmaterial (1.1) stoffschlüssig verbunden. Die Verstärkungsstruktur (2) umfasst ein Blechmaterial (2.1) und eine mit dem Blechmaterial (2.1) stoffschlüssig verbundene Polymerschicht (2.2), wobei zumindest eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Polymerschicht (2.2) der Verstärkungsstruktur (2) und der Polymerschicht (1.2) der Hauptstruktur (1) vorliegt. Die Hauptstruktur (1) und die lokal mit der Hauptstruktur (1) verbundene Verstärkungsstruktur (2) sind derart bereichsweise miteinander verbunden, dass sie zwischen sich zumindest einen Hohlraum (3) ausbilden. Die Verstärkungsstruktur (2) und die Hauptstruktur (1) sind somit nicht vollflächig stoffschlüssig miteinander verbunden. Der zumindest eine Hohlraum (3) kann zumindest teilweise mit einem Material (4) gefüllt sein. In dieser Ausführung ist die Verstärkungsstruktur (2) auf der Innenseite (1.4) der Hauptstruktur (1) angeordnet. Sowohl die Hauptstruktur (1) als auch die Verstärkungsstruktur (2) weisen eine Durchgangsöffnung auf, durch welche die Aufnahme eines nicht dargestellten Federbeins erfolgen kann. Die Durchgangsöffnung der beiden Strukturen (1, 2) sind koaxial angeordnet, um die Aufnahme des Federbeins zu ermöglichen. Ebenfalls können die Hauptstruktur (1) und die Verstärkungsstruktur (2) umlaufend um die Durchgangsöffnung nicht dargestellte Schraubenlöcher zur Aufnahme von Schrauben aufweisen, über welche das Federbein lösbar an den Federbeindom (10) angebunden werden kann. Zwischen der Hauptstruktur (1) und der Verstärkungsstruktur (2) kann ein zusätzlicher thermischer Stoffschluss (5) vorgesehen sein. Sowohl Hauptstruktur (1) wie auch Verstärkungsstruktur (2) sind aus einem insbesondere ebenen Halbzeug zu einem Bauteil (1, 2) geformt worden. Die Hauptstruktur (1) weist weitere nicht dargestellte Bereiche zur Anbindung an die nicht dargestellte Karosserie eines nicht dargestellten Fahrzeugs auf.In 1 is a schematic sectional view through a strut dome ( 10 ) shown according to a first embodiment of the invention. The strut dome ( 10 ) includes a main structure ( 1 ) with an outside ( 1.3 ) and an inside ( 1.4 ) and a reinforcement structure ( 2 ), which is local to the main structure ( 1 ) connected is. The main structure ( 1 ) includes a sheet metal material ( 1.1 ) and one with the sheet material ( 1.1 ) firmly bonded polymer layer ( 1.2 ), the polymer layer ( 1.2 ) is provided at least in the area in which the main structure ( 1 ) with the reinforcement structure ( 2 ) is connected, with at least one material connection between the polymer layer ( 1.2 ) and reinforcement structure ( 2 ) is present. The polymer layer ( 1.2 ) is according to an embodiment according to the invention completely or over the entire surface in this embodiment on the inside ( 1.4 ) with the sheet material ( 1.1 ) firmly connected. The reinforcement structure ( 2 ) includes a sheet metal material ( 2.1 ) and one with the sheet material ( 2.1 ) firmly bonded polymer layer ( 2.2 ), with at least one material connection between the polymer layer ( 2.2 ) the reinforcement structure ( 2 ) and the polymer layer ( 1.2 ) the main structure ( 1 ) is present. The main structure ( 1 ) and those local to the main structure ( 1 ) connected reinforcement structure ( 2 ) are connected with each other in such a way that they have at least one cavity ( 3 ) train. The reinforcement structure ( 2 ) and the main structure ( 1 ) are therefore not fully bonded to one another. The at least one cavity ( 3 ) can at least partially with a material ( 4th ) be filled. In this version the reinforcement structure ( 2 ) on the inside ( 1.4 ) the main structure ( 1 ) arranged. Both the main structure ( 1 ) as well as the reinforcement structure ( 2 ) have a through opening through which a spring strut, not shown, can be received. The passage opening of the two structures ( 1 , 2 ) are arranged coaxially to enable the suspension strut to be accommodated. The main structure ( 1 ) and the reinforcement structure ( 2 ) have screw holes (not shown) around the through opening for receiving screws, via which the strut can be detached from the strut dome ( 10 ) can be connected. Between the main structure ( 1 ) and the reinforcement structure ( 2 ) an additional thermal bond ( 5 ) be provided. Both main structure ( 1 ) as well as reinforcement structure ( 2 ) are made from an especially flat semi-finished product to form a component ( 1 , 2 ) has been shaped. The main structure ( 1 ) has further areas (not shown) for connection to the body (not shown) of a vehicle (not shown).

In 2 ist eine schematische, perspektivische Darstellung eines Federbeindoms (10) gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt. Die Darstellung zeigt eine Ansicht auf die Innenseite (1.3) der Hauptstruktur (1). Die Polymerschicht (1.2) der Hauptstruktur (1) ist auf der Innenseite (1.4) angeordnet und die lokal mit der Hauptstruktur (1) verbundene Verstärkungsstruktur (1) ist ebenfalls auf der Innenseite (1.4) angeordnet. Die Verstärkungsstruktur (2) besteht im Unterschied zu der ersten Ausführung aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem mit Fasern verstärkten Kunststoff. Die Verstärkungsstruktur (2) umfasst beispielsweise ein Organoblech bzw. ist aus diesem gefertigt. Des Weiteren sind deckungsgleiche Durchgangsöffnungen sowie um die Durchgangsöffnungen umlaufende Schraubenlöcher vorhanden.In 2 is a schematic, perspective illustration of a strut dome ( 10 ) shown according to a second embodiment of the invention. The illustration shows a view of the inside ( 1.3 ) the main structure ( 1 ). The polymer layer ( 1.2 ) the main structure ( 1 ) is on the inside ( 1.4 ) and which are locally linked to the main structure ( 1 ) connected reinforcement structure ( 1 ) is also on the inside ( 1.4 ) arranged. The reinforcement structure ( 2 In contrast to the first embodiment, it consists of a plastic, preferably a plastic reinforced with fibers. The reinforcement structure ( 2 ) includes, for example, an organic sheet or is made from it. In addition, there are congruent through openings and screw holes surrounding the through openings.

In 3 ist eine schematische, perspektivische Darstellung eines Federbeindoms (10) gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung gezeigt. Die Hauptstruktur (1) kann der Ausführung gemäß 2 entsprechen, wobei im Unterschied zur zweiten Ausführung die Verstärkungsstruktur (2) aus Kunststoff besteht und angespritzt ist, wobei die Polymerschicht (1.2) auf der Außenseite (1.3) der Hauptstruktur (1) angeordnet ist und auch die Verstärkungsstruktur (2) auf der Außenseite (1.3) vorgesehen ist. In entsprechenden, konventionellen Spritzmaschinen können individuelle und bedarfsgerechte Verstärkungsstrukturen (2) auf die Polymerschicht (1.2), welche gemäß einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform vollflächig auf der Außenseite (1.3) stoffschlüssig mit dem Blechmaterial (1.1) verbunden ist, in Form von Stegen etc. flüssig appliziert und ausgehärtet werden. Konform zur zweiten Ausführung sind deckungsgleiche Durchgangsöffnungen sowie um die Durchgangsöffnungen umlaufende Schraubenlöcher vorhanden. Die angespritzte Verstärkungsstruktur (2) ist bedarfsgerecht ausgelegt, und kann eine Dicke und/oder Höhe bis zu 15 mm, insbesondere bis zu 10 mm aufweisen.In 3 is a schematic, perspective illustration of a strut dome ( 10 ) shown according to a third embodiment of the invention. The main structure ( 1 ) can be executed according to 2 in contrast to the second version, the reinforcement structure ( 2 ) consists of plastic and is molded on, whereby the polymer layer ( 1.2 ) on the outside ( 1.3 ) the main structure ( 1 ) is arranged and also the reinforcement structure ( 2 ) on the outside ( 1.3 ) is provided. In appropriate, conventional injection molding machines, individual and needs-based reinforcement structures ( 2 ) on the polymer layer ( 1.2 ), which according to an alternative embodiment according to the invention over the entire area on the outside ( 1.3 ) cohesively with the sheet material ( 1.1 ) is connected, applied in liquid form in the form of bars etc. and cured. In accordance with the second version, there are congruent through openings and screw holes surrounding the through openings. The injection-molded reinforcement structure ( 2 ) is designed as required and can have a thickness and / or height of up to 15 mm, in particular up to 10 mm.

Sowohl die Hauptstruktur (1) wie auch die Verstärkungsstruktur (1) gemäß den 1 und 2 kann nicht dargestellte steifigkeitserhöhende Strukturen aufweisen, beispielsweise in Form von Sicken, Kerben etc.Both the main structure ( 1 ) as well as the reinforcement structure ( 1 ) according to the 1 and 2 can have stiffness-increasing structures not shown, for example in the form of beads, notches, etc.

Soweit es technisch möglich ist, sind alle Merkmale miteinander kombinierbar und gelten, auch wenn nicht explizit beschrieben, als Kombination offenbart.As far as it is technically possible, all features can be combined with one another and apply, even if not explicitly described, disclosed as a combination.

Claims (9)

Federbeindom (10) umfassend eine Hauptstruktur (1) mit einer Außenseite (1.3) und einer Innenseite (1.4) und eine Verstärkungsstruktur (2), welche lokal mit der Hauptstruktur (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstruktur (1) ein Blechmaterial (1.1) und eine mit dem Blechmaterial (1.1) stoffschlüssig verbundene Polymerschicht (1.2) umfasst, wobei die Polymerschicht (1.2) zumindest in dem Bereich vorgesehen ist, in welchem die Hauptstruktur (1) mit der Verstärkungsstruktur (2) verbunden ist, wobei zumindest eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Polymerschicht (1.2) und Verstärkungsstruktur (2) vorliegt, wobei die Polymerschicht (1.2) vollflächig auf der Innenseite (1.4) mit dem Blechmaterial (1.1) oder vollflächig auf der Außenseite (1.3) mit dem Blechmaterial (1.1) stoffschlüssig verbunden ist.Strut dome (10) comprising a main structure (1) with an outside (1.3) and an inside (1.4) and a reinforcement structure (2) which is locally connected to the main structure (1), characterized in that the main structure (1) has a Sheet metal material (1.1) and a with the sheet metal material (1.1) cohesively connected polymer layer (1.2), wherein the polymer layer (1.2) is provided at least in the area in which the main structure (1) is connected to the reinforcement structure (2), wherein there is at least one material connection between the polymer layer (1.2) and the reinforcement structure (2), the polymer layer (1.2) being integral with the sheet material (1.1) on the inside (1.4) or with the sheet material (1.1) over the whole area on the outside (1.3) connected is. Federbeindom (10) nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsstruktur (2) aus einem Kunststoff besteht.Strut dome (10) Claim 1 , wherein the reinforcement structure (2) consists of a plastic. Federbeindom (10) nach Anspruch 2, wobei die Verstärkungsstruktur (2) angespritzt ist und zumindest auf einer Seite (1.3, 1.4) der Hauptstruktur (1) angeordnet ist.Strut dome (10) Claim 2 , wherein the reinforcement structure (2) is injection-molded and is arranged at least on one side (1.3, 1.4) of the main structure (1). Federbeindom (10) nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungsstruktur (2) ein Blechmaterial (2.1) und eine mit dem Blechmaterial (2.1) stoffschlüssig verbundene Polymerschicht (2.2) umfasst.Strut dome (10) Claim 1 wherein the reinforcement structure (2) comprises a sheet metal material (2.1) and a polymer layer (2.2) which is firmly bonded to the sheet metal material (2.1). Federbeindom (10) nach Anspruch 4, wobei zumindest eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Polymerschicht (2.2) der Verstärkungsstruktur (2) und der Polymerschicht (1.2) der Hauptstruktur (1) vorliegt.Strut dome (10) Claim 4 , at least one material connection between the polymer layer (2.2) of the reinforcement structure (2) and the polymer layer (1.2) of the main structure (1) being present. Federbeindom (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Hauptstruktur (1) und die lokal mit der Hauptstruktur (1) verbundene Verstärkungsstruktur (2) bereichsweise miteinander verbunden sind, wobei sie zwischen sich zumindest einen Hohlraum (3) ausbilden.Strut dome (10) according to one of the Claims 4 or 5 , wherein the main structure (1) and the reinforcement structure (2) connected locally to the main structure (1) are connected to one another in some areas, whereby they form at least one cavity (3) between them. Federbeindom (10) nach Anspruch 6, wobei der zumindest eine Hohlraum (3) zumindest teilweise mit einem Material (4) gefüllt ist.Strut dome (10) Claim 6 wherein the at least one cavity (3) is at least partially filled with a material (4). Federbeindom (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Verstärkungsstruktur (2) auf der Innenseite (1.4) der Hauptstruktur (1) angeordnet ist.Strut dome (10) according to one of the Claims 4 until 7th , wherein the reinforcement structure (2) is arranged on the inside (1.4) of the main structure (1). Federbeindom (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei zwischen der Hauptstruktur (1) und der Verstärkungsstruktur (2) ein zusätzlicher thermischer Stoffschluss (5) vorgesehen ist.Strut dome (10) according to one of the Claims 4 until 8th , an additional thermal bond (5) being provided between the main structure (1) and the reinforcement structure (2).
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