DE102021005060A1

DE102021005060A1 - Versteifungsstrebe für eine Fahrzeugkarosserie und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102021005060A1
Application number: DE102021005060.6A
Authority: DE
Inventors: Asmir Salkic
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2021-11-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Versteifungsstrebe für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für einen Unterbodenrohbaubereich des Fahrzeuges, die aus einem Fasermaterial (9) gebildet ist. Bei einer Versteifungsstrebe, welche trotz eines geringen Gewichtes ein verbessertes NVH-Verhalten aufweist, ist das Fasermaterial aus Glasfasern (9) gebildet, mittels welchen eine Grundstruktur (3) aus Stahlguss umwickelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Versteifungsstrebe für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für einen Unterbodenrohbaubereich des Fahrzeuges, die aus einem Fasermaterial gebildet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Versteifungsstrebe.
Die DE 10 2010 053 346 A1 offenbart eine Diagonalstrebenvorrichtung zur aussteifenden Anordnung an einem Unterboden eines Kraftfahrzeuges. Diese Diagonalstrebenvorrichtung besteht aus eine Mehrzahl von Streben, die aus einem faserverstärkten Kunststoffverbundmaterial gebildet sind. Die Streben verringern zwar das Gewicht des Fahrzeuges, müssen aber zusätzlich abgestützt werden, um Vibrationen im Bauteil zu unterbinden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Versteifungsstrebe für ein Fahrzeug anzugeben, welche trotz eines geringen Gewichtes ein verbessertes NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) aufweist.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der eingangs erläuterten Versteifungsstrebe ist das Fasermaterial aus Glasfasern gebildet, mittels welchen eine Grundstruktur aus Stahlguss umwickelt ist. Eine solche Hybrid-Versteifungsstrebe hat den Vorteil, dass neben der Gewichtsverringerung, welche eine Reichweitenverbesserung des Fahrzeuges bei gleichzeitiger CO₂-Reduktion ermöglicht, ein verbessertes NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) durch erhöhte Zugsteifigkeit und reduzierter Eigenschwingung eingestellt wird, was den Fahrkomfort des Fahrzeuges verbessert.
Vorteilhafterweise ist das aus Glasfasern bestehende Fasermaterial aus harzimprägnierten-endlosen Glasfasern gebildet, welche stoffschlüssig mit der Grundstruktur aus Stahlguss verbunden sind. Durch die Harzimprägnierung wird einem Verschleiß der Glasfasern durch Umgebungseinflüsse im Bereich des Unterbodens des Fahrzeuges, wie Steinschlag oder Nässe, vorgebeugt.
In einer Ausgestaltung erfolgt die stoffschlüssige Verbindung zwischen Glasfasern und Grundstruktur durch einen Strukturklebstoff. Dadurch ist eine kostengünstige und einfache Befestigung der Glasfasern an der Grundstruktur möglich.
In einer Variante weist die Grundstruktur einen I-förmigen Querschnitt zur Aufnahme der aus Glasfasern bestehenden Wicklung auf, welche sich in Längsrichtung der Grundstruktur erstreckt. Eine auf Grund des I-förmigen Querschnitts der Grundstruktur gebildete Nut erleichtert das Aufwickeln und hält die Glasfasern in ihrer Position.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Versteifungsstrebe für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für einen Unterbodenrohbaubereich des Fahrzeuges. Bei dem Verfahren, bei welchem eine Versteifungsstrebe hergestellt wird, die trotz eines geringen Gewichtes ein verbessertes NVH-Verhalten aufweist, wird eine Stahl-Gussstruktur mit einer Nut in ihrem Randbereich hergestellt und auf die Nut des Stahl-Gusskerns ein Struktur-Klebstoff aufgetragen, wobei anschließend in einem Wickelverfahren endlose Glasfasern auf den nicht ausgehärteten Klebstoff aufgewickelt werden.
Es ist von Vorteil, wenn die endlosen Glasfasern auf die Stahl-Gussstruktur in deren Längsrichtung unter Zugspannung aufgewickelt werden. Die Glasfasern umschließen somit die Stahl-Gussstruktur fest und reduzieren somit Eigenschwingungen der Stahl-Gussstruktur. Dadurch wird das NVH-Verhalten sowie die Zugsteifigkeit der Versteifungsstrebe verbessert.
In einer Ausführungsform werden die endlosen Glasfasern vor dem Aufwickeln auf die Stahl-Gussstruktur mit einem Harz imprägniert. Dadurch werden die Glasfasern vor Feuchtigkeit geschützt und im Einzelnen stabilisiert.
In einer Variante werden die aufgewickelten, endlosen Glasfasern unter einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Temperatur ausgehärtet. Dadurch wird die Hybrid-versteifungsstrebe konsolidiert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Versteifungsstrebe,
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Versteifungsstrebe dargestellt, welche als Hybridversteifungsstrebe 1 aus einem Leichtbau-Stahlgusskern 3 und endlosen Glasfasern 5 besteht. Der Leichtbau-Stahlgusskern 3 weist einen I-förmigen Querschnitt auf, so dass eine sich in Längsrichtungen erstreckende Nut 7 oben und unten von je einer, sich ebenfalls in Längsrichtung erstreckenden Abschlussfläche 9 begrenzt wird. Eine Perspektivansicht, eine Draufsicht und ein Längsschnitt des Leichtbau-Stahlgusskerns 3 sind in 1a gezeigt. Der Leichtbau-Stahlgusskern 3 wird in der Nut 7 mit endlosen, mit einem Harz imprägnierten Glasfasern 9 umwickelt, welche auf einen Struktur-Klebstoff 11 aufliegen, welcher auf die Nut 7 aufgebracht ist (1b).
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens soll anhand 2 erläutert werden. In einer Guss-Station 13 wird in einem ersten Verfahrensschritt der Leichtbau-Stahlgusskern 3 mit dem I-förmigen Querschnitt hergestellt und feuerverzinkt. Danach wird auf die Nut 7 des Leichtbau-Stahlgusskern 3 in einer Klebestation 15 der Struktur-Klebstoff 11 aufgetragen. Der Struktur-Klebstoff 11 ist dabei bis 150°C hitzebeständig. In einer Wickelstation 17 werden in einem Wickelverfahren endlose Glasfasern 9 in Längsrichtung auf den noch nicht ausgehärteten Strukturklebstoff 11 unter Zugspannung aufgewickelt. Vor dem Aufwickeln werden die von einer Rolle 19 abgenommenen endlosen Glasfasern 9 in einem Harz-Bad 21 mit einem Harz 23 imprägniert und anschließend die mit dem Harz 23 imprägnierten endlosen Glasfasern 9 auf den Leichtbau-Stahlgusskern 3 aufgebracht. In einem Heizofen oder einer Autoklaven-Station 25 wird der die endlosen Glasfasern 9 tragende, imprägnierte Leichtbau-Stahlgusskern zur Hybrid- Versteifungsstrebe 1 ausgehärtet und konsolidiert.
Die beschriebene Hybridversteifungsstrebe 1 hat ein verbessertes NVH-Verhalten hinsichtlich auftretender Eigenschwindungen, ist zugsteifer und um 30-40% leichter als konventionelle, monolithische Rohbau-Versteifungs-Zugstreben aus Stahlguss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010053346 A1 [0002]

Claims

Versteifungsstrebe für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für einen Unterbodenrohbaubereich des Fahrzeuges, die aus einem Fasermaterial (9) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial aus Glasfasern (9) gebildet ist, mittels welchen eine Grundstruktur (3) aus Stahlguss umwickelt ist.
Versteifungsstrebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Glasfasern (9) bestehende Fasermaterial aus harzimprägnierten-endlosen Glasfasern (9) gebildet ist, welche stoffschlüssig mit der Grundstruktur (3) aus Stahlguss verbunden sind.
Versteifungsstrebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen Glasfasern (9) und Grundstruktur (3) durch einen Strukturklebstoff (11) erfolgt.
Versteifungsstrebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstruktur (3) einen I-förmigen Querschnitt zur Aufnahme der aus Glasfasern (9) bestehenden Wicklung aufweist, welche sich in Längsrichtung der Grundstruktur (3) erstreckt.
Verfahren zur Herstellung einer Versteifungsstrebe für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für einen Unterbodenrohbaubereich des Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stahl-Gussstruktur (3) mit einer Nut (7) in seinem Randbereich hergestellt wird und auf die Nut (7) des Stahl-Gusskerns (3) ein Struktur-Klebstoff (11) aufgetragen wird, wobei anschließend in einem Wickelverfahren endlose Glasfasern (9) auf den nicht ausgehärteten Struktur-Klebstoff (11) aufgewickelt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen Glasfasern (9) auf die Stahl-Gussstruktur (3) in deren Längsrichtung unter Zugspannung aufgewickelt werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen Glasfasern (9) vor dem Aufwickeln auf die Stahl-Gussstruktur (3) mit einem Harz (23) imprägniert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgewickelten, endlosen Glasfasern (9) unter einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Temperatur ausgehärtet werden.