DE102021122509A1

DE102021122509A1 - Motor vehicle structural component with a metal profile base body and a fiber-reinforced plastic reinforcement element connected thereto, and method for producing such a motor vehicle structural component

Info

Publication number: DE102021122509A1
Application number: DE102021122509.4A
Authority: DE
Inventors: Ingo Pfaff; Tobias Bongards; Bernhard Spielvogel
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Volkswagen AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Volkswagen AG
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil mit einem langgestreckten metallischen Profil-Grundkörper (16), der oberseitig einen Anschlussbereich (52) zur Anbindung an ein Dachelement (42) einer Fahrzeugkarosserie aufweist, und einem ebenfalls langgestreckten, faserverstärkten Verstärkungselement (18) aus Kunststoff, das außenseitig flächig mit dem Profil-Grundkörper (16) verklebt ist und sich mindestens von einem mittleren Bereich des Profil-Grundkörpers (16) bis zum Anschlussbereich (52) nach oben erstreckt, wobei ein Fixierelement (48) im Anschlussbereich (52) derart angeordnet ist, dass mit dem Fixierelement (48) das obere Ende (50) des Verstärkungselements (18) formschlüssig gegenüber einem Ablösen des Verstärkungselements (18) von dem Profil-Grundkörper (16) in mindestens einer Richtung quer zur Längserstreckungsrichtung des Profil-Grundkörpers (16) fixiert ist.

The invention relates to a motor vehicle structural component with an elongate metallic profile base body (16) which has a connection area (52) on the top for connection to a roof element (42) of a vehicle body, and a likewise elongate, fiber-reinforced plastic reinforcement element (18) on the outside is glued flat to the profile base body (16) and extends upwards at least from a central area of the profile base body (16) to the connection area (52), a fixing element (48) being arranged in the connection area (52) in such a way that that with the fixing element (48) the upper end (50) of the reinforcement element (18) is positively fixed against detachment of the reinforcement element (18) from the profile base body (16) in at least one direction transverse to the longitudinal direction of the profile base body (16). is.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil mit einem metallischen Profil-Grundkörper und einem damit außenseitig verbundenen faserverstärkten Verstärkungselement aus Kunststoff. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftfahrzeugstrukturbauteils. Insbesondere betrifft die Erfindung die Gestaltung des oberen Bereichs eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils in Form einer A-, B-, C- oder D-Säule einer Kraftfahrzeugkarosserie. Es wird insoweit auch auf Kraftfahrzeuge mit mindestens einem solchen Kraftfahrzeugstrukturbauteil verwiesen.The invention relates to a motor vehicle structural component with a metal profile base body and a fiber-reinforced plastic reinforcement element connected to it on the outside. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a motor vehicle structural component. In particular, the invention relates to the design of the upper area of a motor vehicle structural component in the form of an A, B, C or D pillar of a motor vehicle body. In this respect, reference is also made to motor vehicles with at least one such motor vehicle structural component.

Die Erfindung betrifft im Speziellen eine B-Säule eines Kraftfahrzeuges. Eine B-Säule ist üblicherweise ein langgestrecktes Bauteil, das sich überwiegend in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) erstreckt. Die sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckende Länge und die sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) erstreckende Breite einer derartigen B-Säule ist üblicherweise deutlich kleiner als die sich in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) erstreckende Höhe.The invention relates in particular to a B-pillar of a motor vehicle. A B-pillar is usually an elongate component that extends predominantly in the vertical direction (z-direction) of the vehicle. The length extending in the vehicle longitudinal direction (x-direction) and the width extending in the vehicle transverse direction (y-direction) of such a B-pillar is usually significantly smaller than the height extending in the vehicle vertical direction (z-direction).

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil mit einem langgestreckten, metallischen Profil-Grundkörper, der auf geeignete Art und Weise mit einem ebenfalls langgestreckten, faserverstärkten Verstärkungselement aus Kunststoff verbunden ist, insbesondere durch Verkleben. Dabei wird unter einem Profil-Grundkörper insbesondere ein metallisches Element verstanden, das im Querschnitt dreidimensional gestaltet ist, indem es beispielsweise eine zumindest bereichsweise u-förmige, s-förmige, hutförmige oder bogenförmige Querschnittsform aufweist. Insbesondere wird auf warmumgeformte Bleche verwiesen, die eine u-förmige oder hutförmige Querschnittsform aufweisen und mit einem faserverstärkten Verstärkungselement aus Kunststoff verbunden sind. Ferner wird auf faserverstärkte Verstärkungselemente verwiesen, die sich über mehr als die Hälfte der Höhe des Kraftfahrzeugstrukturbauteils erstrecken. Dabei betrifft die Erfindung insbesondere solche Kraftfahrzeugstrukturbauteile, bei welchen das Verstärkungselement aus Kunststoff außenseitig flächig auf dem Profil-Grundkörper verklebt ist und sich bis in einen oberen Flanschbereich des Profil-Grundkörpers erstreckt. Das Verstärkungselement einer solchen Anordnung kann auch als Patch (insbesondere abhängig von der Art der Fasern GFK-Patch oder CFK-Patch) bezeichnet werden.The invention relates in particular to a motor vehicle structural component with an elongate, metal profile base body which is connected in a suitable manner to a likewise elongate, fiber-reinforced plastic reinforcement element, in particular by gluing. In this context, a profile base body is understood to mean in particular a metallic element which is three-dimensional in cross section, for example by having at least partially a U-shaped, S-shaped, hat-shaped or arc-shaped cross-sectional shape. In particular, reference is made to hot-formed sheets having a U-shaped or hat-shaped cross-sectional shape and bonded to a fiber-reinforced plastic reinforcement member. Reference is also made to fiber-reinforced reinforcement elements that extend over more than half the height of the motor vehicle structural component. The invention relates in particular to those motor vehicle structural components in which the reinforcing element made of plastic is adhesively bonded to the outside surface of the basic profile body and extends into an upper flange region of the basic profile body. The reinforcement element of such an arrangement can also be referred to as a patch (particularly depending on the type of fibers GRP patch or CFRP patch).

Aus DE 10 2008 032 344 A1 ist eine Baugruppe für eine Fahrzeugkarosserie bekannt, die aus einem mehrteiligen Bauteil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gebildet ist. Insbesondere ist eine Baugruppe in Form einer B-Säule eines Kraftfahrzeuges offenbart, die aus mehreren Kunststoffelementen gebildet ist, nämlich aus einem CFK-Grundelement, einem CFK-Verstärkungskasten und einer bereichsweise vorgesehenen Verstärkungslage. Die Anbindung dieser B-Säule an die Metallstruktur der Fahrzeugkarosserie soll über Anschlussadapter aus Metall erfolgen, wobei die Anschlussadapter, das CFK-Grundelement und der CFK-Verstärkungskasten durch Niete oder Schweißbolzen fixiert werden. In dem Dokument wird auch darauf hingewiesen, dass das Bauteil mittels eines Strukturklebstoffes oder eines Strukturschaums mit einem Metallelement verbindbar sein kann. Als solche Metallelemente sind eine Innenschale und eine Außenschale offenbart, die über Schweißpunkte miteinander verbunden sind und das Bauteil außenseitig vollständig ummanteln. Keine der beschriebenen Ausführungsformen betrifft einen metallischen Profil-Grundkörper und ein damit außenseitig verbundenes faserverstärktes Verstärkungselement aus Kunststoff im Sinne der Erfindung.Out of DE 10 2008 032 344 A1 an assembly for a vehicle body is known, which is formed from a multi-part component made of carbon fiber reinforced plastic. In particular, an assembly in the form of a B-pillar of a motor vehicle is disclosed, which is formed from a number of plastic elements, namely from a CFRP base element, a CFRP reinforcement box and a reinforcement layer provided in certain areas. This B-pillar is to be connected to the metal structure of the vehicle body using metal connection adapters, with the connection adapters, the CFRP base element and the CFRP reinforcement box being fixed using rivets or welded studs. The document also points out that the component can be connectable to a metal element by means of a structural adhesive or a structural foam. An inner shell and an outer shell are disclosed as such metal elements, which are connected to one another via spot welds and completely encase the component on the outside. None of the described embodiments relates to a metal profile base body and a fiber-reinforced plastic reinforcement element connected to it on the outside within the meaning of the invention.

Aus DE 10 2018 113 141 A1 ist eine B-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie sowie eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer solchen B-Säule bekannt, die einen oberen Metallabschnitt zur Anbindung der B-Säule an ein Dachelement der Karosserie und einen unteren Metallabschnitt zur Anbindung der B-Säule an einen Schwellerbereich der Karosserie aufweist. Ferner ist eine Faserverbundkomponente mit Fasern und einer Kunststoffmatrix vorgesehen. Dabei ist der obere Metallabschnitt in der Faserverbundkomponente eingebettet, und die Faserverbundkomponente erstreckt sich mit einem oberen Endbereich bis in einen oberen Krafteinleitungsbereich.Out of DE 10 2018 113 141 A1 discloses a B-pillar for a motor vehicle body and a motor vehicle body with such a B-pillar that has an upper metal section for connecting the B-pillar to a roof element of the body and a lower metal section for connecting the B-pillar to a sill area of the body . A fiber composite component with fibers and a plastic matrix is also provided. The upper metal section is embedded in the fiber composite component, and the fiber composite component extends with an upper end area into an upper force application area.

Aus EP 3 293 095 A2 ist eine B-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie sowie eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer solchen B-Säule bekannt, die ein Blechformteil mit einem Kopfabschnitt, einem Zentralabschnitt und einem Fußabschnitt aufweist, wobei der Kopfabschnitt an der Innenseite einen Anbindungsbereich zur Anbindung der B-Säule an ein Dachelement der Kraftfahrzeugkarosserie aufweist. Dabei weist das Blechformteil zumindest im Zentralabschnitt ein Hutprofil derart auf, dass auf der Innenseite ein Hohlraum zur Aufnahme von Fahrzeuganbauteilen gebildet ist. Ferner ist ein Faserverbundteil mit einem oberen Abschnitt, einem mittleren Abschnitt und einem unteren Abschnitt vorgesehen, welches von außen auf die Außenseite des Blechformteils aufgesetzt ist. Zur Verstärkung der Verbindung zwischen dem Faserverbundteil und dem Blechformteil ist in dem Faser-Matrix-Gefüge des Faserverbundteils ein metallisches Verbindungselement eingebunden, das mit freien Endbereichen aus dem Faserverbund herausragt. Der freie Endbereich dient zur stoffschlüssigen Verbindung des metallischen Verbindungselements mit dem Blechformteil.Out of EP 3 293 095 A2 discloses a B-pillar for a motor vehicle body and a motor vehicle body with such a B-pillar, which has a shaped sheet metal part with a head section, a central section and a foot section, the head section having a connection area on the inside for connecting the B-pillar to a roof element of the motor vehicle body. At least in the central section, the shaped sheet metal part has a hat profile in such a way that a cavity for accommodating vehicle add-on parts is formed on the inside. Furthermore, a fiber composite part is provided with an upper section, a middle section and a lower section, which is placed on the outside of the sheet metal part from the outside. To strengthen the connection between the fiber composite part and the shaped sheet metal part, a metallic connecting element is integrated into the fiber matrix structure of the fiber composite part, which protrudes from the fiber composite with free end regions. The free end area is used for the material connection of the metallic connecting element with the sheet metal part.

Die aus DE 10 2018 113 141 A1 und aus EP 3 293 095 A2 bekannten B-Säulen sind aus einem metallischen Profil-Grundkörper und einem faserverstärkten Verstärkungselement aus Kunststoff gebildet und sind damit Kraftfahrzeugstrukturteile gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.From DE 10 2018 113 141 A1 and from EP 3 293 095 A2 known B-pillars are formed from a metal profile base body and a fiber-reinforced plastic reinforcement element and are therefore motor vehicle structural parts according to the preamble of claim 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil mit einem metallischen Profil-Grundkörper und einem damit verbundenen faserverstärkten Verstärkungselement aus Kunststoff sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftfahrzeugstrukturbauteils zur Verfügung zu stellen, das insbesondere im oberen Bereich hohen Belastungen standhält. In Bezug auf die genannten Belastungen wird insbesondere auf den Lastfall „Dachdrücker“ hingewiesen, bei welchem auf ein Dachelement einer Kraftfahrzeugkarosserie eine Druckkraft von oben eingeleitet wird.The object of the invention is to provide a motor vehicle structural component with a metal profile base body and a fiber-reinforced plastic reinforcement element connected thereto, and a method for producing such a motor vehicle structural component that withstands high loads, particularly in the upper area. With regard to the loads mentioned, reference is made in particular to the “roof pressure” load case, in which a compressive force is applied from above to a roof element of a motor vehicle body.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with the features of the independent claims. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugstrukturbauteil umfasst einen langgestreckten metallischen Profil-Grundkörper, der oberseitig einen Anschlussbereich zur Anbindung an ein Dachelement einer Fahrzeugkarosserie aufweist. Ferner ist ein ebenfalls langgestrecktes, faserverstärktes Verstärkungselement aus Kunststoff vorgesehen, das außenseitig flächig mit dem Profil-Grundkörper verklebt ist und sich mindestens von einem mittleren Bereich des Profil-Grundkörpers bis zum Anschlussbereich nach oben erstreckt. Bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteil ist darüber hinaus ein Fixierelement im Anschlussbereich derart angeordnet, dass mit dem Fixierelement das obere Ende des Verstärkungselements formschlüssig gegenüber einem Ablösen des Verstärkungselements von dem Profil-Grundkörper in mindestens einer Richtung quer zur Längserstreckungsrichtung des Profil-Grundkörpers fixiert ist. Aufgrund dieser Gestaltung des Kraftfahrzeugstrukturbauteils und insbesondere mit Hilfe des Fixierelements kann das obere Ende des Verstärkungselements zum einen beim Aushärten des Klebstoffs nach dem Verkleben des Verstärkungselements mit dem Grundkörper angedrückt werden, insbesondere wenn sich das Fixierelement auf der gegenüberliegenden Seite der Klebefläche zwischen dem Verstärkungselement und dem Profil-Grundkörper erstreckt. Zum anderen kann mit der Gestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils die Biegesteifigkeit und Haltbarkeit der Klebeverbindung zwischen dem Verstärkungselement und dem Profil-Grundkörper deutlich erhöht werden, was insbesondere für den eingangs beschriebenen „Dachdrücker“-Lastfall vorteilhaft ist.A motor vehicle structural component according to the invention comprises an elongate metallic profile base body which has a connection area on the upper side for connection to a roof element of a vehicle body. Furthermore, a likewise elongated, fiber-reinforced plastic reinforcement element is provided, which is glued to the profile base body over a large area on the outside and extends upwards at least from a central area of the profile base body to the connection area. In a motor vehicle structural component according to the invention, a fixing element is also arranged in the connection area in such a way that the upper end of the reinforcing element is fixed with the fixing element in a form-fitting manner against detachment of the reinforcing element from the profile base body in at least one direction transverse to the longitudinal extension direction of the profile base body. Due to this design of the motor vehicle structural component and in particular with the help of the fixing element, the upper end of the reinforcement element can be pressed on the one hand when the adhesive hardens after the reinforcement element has been glued to the base body, in particular if the fixing element is on the opposite side of the adhesive surface between the reinforcement element and the Profile body extends. On the other hand, with the design of the motor vehicle structural component according to the invention, the flexural strength and durability of the adhesive connection between the reinforcement element and the profile base body can be significantly increased, which is particularly advantageous for the "roof press" load case described at the beginning.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils ist das Fixierelement unmittelbar an dem Profil-Grundkörper befestigt und weist zur Erzeugung des Formschlusses mindestens eine sich von der Oberfläche des Profil-Grundkörpers entfernende Fixierelement-Wirkfläche auf, welche das obere Ende des Verstärkungselements zumindest außenseitig teilweise überdeckt. Damit ist gemeint, dass die Fixierelement-Wirkfläche mindestens eine Seite des Verstärkungselements so überdeckt, dass einem Abschälen des Verstärkungselements bei einer Belastung des Kraftfahrzeugstrukturbauteils von oben durch die formschlüssige Anordnung der Fixierelement-Wirkfläche entgegengewirkt wird. Insoweit ist es bevorzugt, wenn die Fixierelement-Wirkfläche sich zumindest teilweise über die der Klebefläche zwischen Profil-Grundkörper und Verstärkungselement gegenüberliegende Hauptfläche erstreckt. Vorzugsweise überdeckt die Fixierelement-Wirkfläche in Längsrichtung des Verstärkungselements betrachtet zumindest 50 Prozent der Länge der Hauptfläche des Verstärkungselements. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Fixierelement-Wirkfläche den oberen Teil des Verstärkungselements vollständig in Längsrichtung überdeckt.In a further practical embodiment of a motor vehicle structural component according to the invention, the fixing element is fastened directly to the profile base body and has at least one fixing element effective surface, which is removed from the surface of the profile base body and at least partially covers the upper end of the reinforcement element on the outside, in order to produce the form fit . This means that the effective surface of the fixing element covers at least one side of the reinforcement element in such a way that the positive arrangement of the effective surface of the fixation element counteracts peeling off of the reinforcement element when the motor vehicle structural component is loaded from above. In this respect, it is preferred if the effective surface of the fixing element extends at least partially over the main surface opposite the adhesive surface between the profile base body and the reinforcing element. Viewed in the longitudinal direction of the reinforcement element, the effective area of the fixing element preferably covers at least 50 percent of the length of the main area of the reinforcement element. It is particularly preferred if the effective surface of the fixing element completely covers the upper part of the reinforcement element in the longitudinal direction.

in weiter bevorzugten praktischen Ausführungsformen überdeckt die Fixierelement-Wirkfläche auch eine Seitenfläche in einer Tiefenrichtung oder zwei bzw. alle Seitenflächen in Tiefenrichtung, die sich unmittelbar an den Hauptflächen anschließen.In further preferred practical embodiments, the effective surface of the fixing element also covers a side surface in a depth direction or two or all side surfaces in the depth direction that directly adjoin the main surfaces.

Insbesondere wird in diesem Zusammenhang auf ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil verwiesen, bei welchem die Fixierelement-Wirkfläche ein an die Kontur des zu überdeckenden Verstärkungselements angepasstes Profil aufweist. So kann beispielsweise ein u-förmiges Profil vorgesehen sein, wenn eine u-förmige Kontur eines zu überdeckenden rechteckigen Querschnitts am oberen Ende eines Verstärkungselements formschlüssig fixiert werden soll.In particular, reference is made in this context to a motor vehicle structural component in which the effective surface of the fixing element has a profile that is adapted to the contour of the reinforcing element to be covered. For example, a U-shaped profile can be provided if a U-shaped contour of a rectangular cross section to be covered is to be positively fixed at the upper end of a reinforcement element.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils ist zwischen dem oberen Ende des Verstärkungselements und einer in Hochrichtung folgenden Anschlagfläche des Profil-Grundkörpers ein Klebespalt vorgesehen. Durch das Vorsehen eines solchen Klebespalts können Spannungen, die durch unterschiedliche Materialausdehnung von Verstärkungselement, Profil-Grundkörper und Klebstoff entstehen, deutlich reduziert werden. Dadurch kann die volle Tragfähigkeit der Klebeverbindung auch dann erhalten werden, wenn das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugstrukturbauteil nach der Verklebung noch fertigungsbedingt einer höheren Temperatur ausgesetzt wird, insbesondere Temperaturen oberhalb von 150 °C, wie sie typischerweise bei einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) auftreten.In a further practical embodiment of a motor vehicle structural component according to the invention, an adhesive gap is provided between the upper end of the reinforcement element and a stop surface of the profile base body which follows in the vertical direction. By providing such an adhesive gap, stresses that arise due to different material expansions of the reinforcement element, profile base body and adhesive can be significantly reduced. This also allows the full load-bearing capacity of the adhesive connection be obtained when the motor vehicle structural component according to the invention is still exposed to a higher temperature after bonding due to production, in particular temperatures above 150 ° C, as typically occur in cathodic dip painting (KTL).

Es hat sich gezeigt, dass mit einem einstellbaren Klebespalt, der eine - vorzugweise konstante - Spaltbreite zwischen 1 mm und 5 mm aufweist, sehr gute Ergebnisse erzielt werden können. Die Einstellbarkeit des Klebespalts erfolgt dabei insbesondere über die Verwendung eines Klebstoffs mit Glaskugeln oder gleichwirkenden Abstandselementen, die hinsichtlich ihres Maßes an den zu erzielenden Klebespalt angepasst sind. Alternativ oder in Ergänzung können Noppen oder andere Abstandshalter an dem Verstärkungselement und/oder an dem Profil-Grundköper ausgebildet sein, oder es können derartige Abstandshalter als separate Elemente im Spaltbereich angeordnet werden, mittels welchen der Klebespalt auf ein Sollmaß eingestellt wird.It has been shown that very good results can be achieved with an adjustable adhesive gap which has a gap width—preferably constant—of between 1 mm and 5 mm. The adhesive gap can be adjusted in particular by using an adhesive with glass beads or spacer elements that have the same effect, the dimensions of which are adapted to the adhesive gap to be achieved. Alternatively or in addition, nubs or other spacers can be formed on the reinforcement element and/or on the profile body, or such spacers can be arranged as separate elements in the gap area, by means of which the adhesive gap is set to a specified size.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils weist das Fixierelement einen Anlageabschnitt und einen sich an den Anlageabschnitt anschließenden Klemmabschnitt mit Fixierelement-Wirkfläche auf. Dabei ist das Fixierelement vorzugsweise als metallisches Element ausgebildet. Vorzugsweise ist als Fixierelement ein blechartiges Umformteil vorgesehen, wobei sowohl der Anlageabschnitt als auch der Klemmabschnitt geeignete geformte Blechabschnitte sind. Ein derartiges Fixierelement hat den Vorteil, dass es einfach und kostengünstig als Massenprodukt herstellbar ist. Ferner lässt sich ein metallisches Fixierelement einfach und kostengünstig mit einem metallischen Profil-Grundkörper verbinden, insbesondere mittels einer einfachen mechanischen oder stoffschlüssigen Verbindung.In a further practical embodiment of a motor vehicle structural component according to the invention, the fixing element has an abutment section and a clamping section with an effective surface for the fixing element, which adjoins the abutment section. In this case, the fixing element is preferably designed as a metallic element. A sheet-like formed part is preferably provided as the fixing element, with both the contact section and the clamping section being suitably shaped sheet-metal sections. Such a fixing element has the advantage that it can be mass-produced simply and inexpensively. Furthermore, a metal fixing element can be connected easily and inexpensively to a metal profile base body, in particular by means of a simple mechanical or material connection.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Verstärkungselement eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils in einem unteren Bereich zusätzlich zur Verklebung durch ein weiteres Verbindungsmittel relativ gegenüber dem Profil-Grundkörper festgelegt ist und das Verstärkungselement im oberen Bereich nur verklebt und mit Hilfe des Fixierelements formschlüssig gegenüber Ablösen fixiert ist. Insbesondere wird in diesem Zusammenhang auf die Möglichkeit verwiesen, den unteren Bereich mittels einem oder mehreren Füge- und/oder Verbindungselementen fest zu fixieren, beispielsweise mit einem oder mehreren Reibschweißelementen, um ein Festlager für das Verbindungselement zu erzeugen. Durch die ausschließliche Verklebung im oberen Bereich und die zusätzliche Fixierung mittels des Fixierelements können im Falle unterschiedlicher Wärmeausdehnung Relativbewegungen zwischen Profil-Grundkörper, Verstärkungselement und Klebstoff stattfinden, so dass das obere Ende bei der erfindungsgemäßen Gestaltung als toleranzausgleichendes Loslager betrachtet werden kann.Further advantages result if the reinforcing element of a motor vehicle structural component according to the invention is fixed in a lower area in addition to being glued by a further connecting means relative to the profile base body and the reinforcing element in the upper area is only glued and fixed with the help of the fixing element in a form-fitting manner against detachment. In particular, reference is made in this context to the possibility of firmly fixing the lower area by means of one or more joining and/or connecting elements, for example with one or more friction welding elements, in order to produce a fixed bearing for the connecting element. Due to the exclusive gluing in the upper area and the additional fixation by means of the fixing element, relative movements between the profile base body, reinforcement element and adhesive can take place in the event of different thermal expansion, so that the upper end in the design according to the invention can be regarded as a tolerance-compensating floating bearing.

In einer besonders einfach herstellbar und montierbaren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils ist das Fixierelement mittels einer Schweißverbindung an dem Profil-Grundkörper fixiert, insbesondere mittels einer oder mehrerer Punkt-Schweißverbindungen.In an embodiment of a motor vehicle structural component according to the invention that is particularly easy to produce and assemble, the fixing element is fixed to the profile base body by means of a welded connection, in particular by means of one or more spot welded connections.

Die Verbindung des Fixierelements gegenüber dem Profil-Grundkörper kann alternativ oder in Ergänzung auch mit alternativen Schweißtechnologien erfolgen, insbesondere mittels Laserschweißen oder Reibschweißen. Ferner ist es möglich, das Fixierelement mittels anderer Verbindungsverfahren gegenüber dem Profil-Grundkörper zu fixieren, insbesondere mittels Nieten einschließlich Blindnieten oder mittels Clinchen.Alternatively or additionally, the fixing element can also be connected to the profile base body using alternative welding technologies, in particular by means of laser welding or friction welding. It is also possible to fix the fixing element in relation to the profile base body by means of other connection methods, in particular by means of rivets, including blind rivets, or by means of clinching.

In einer weiteren Ausführungsform sind eine oder mehrere Punkt-Schweißverbindungen vorgesehen, mit welchen das Fixierelement zunächst nur an dem Profil-Grundkörper fixiert ist, wobei noch eine oder mehrere weitere Punkt-Schweißverbindungen vorgesehen sind, mit welchen das Fixierelement entweder unmittelbar an einem Dachelement oder sowohl an dem Profil-Grundkörper als auch an einem Dachelement fixiert ist. In diesem Fall wird mit dem Fixierelement auch eine weitere steifigkeitserhöhende Verbindung zu einem Dachelement eines Kraftfahrzeuges hergestellt.In a further embodiment, one or more spot welds are provided, with which the fixing element is initially only fixed to the profile base body, with one or more further spot welds being provided, with which the fixation element is either directly attached to a roof element or both is fixed to the profile body and to a roof element. In this case, a further rigidity-increasing connection to a roof element of a motor vehicle is also produced with the fixing element.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines wie vorstehend beschriebenen Kraftfahrzeugstrukturbauteils. Gemäß dem Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt das Verstärkungselement mit dem Profil-Grundkörper verklebt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird vor der vollständigen Aushärtung des Klebstoffs das Fixierelement fest mit dem Profil-Grundkörper verbunden, und dann wird in einem dritten Verfahrensschritt das Aushärten des Klebstoffs abgewartet.The invention also relates to a method for producing a motor vehicle structural component as described above. According to the method, the reinforcement element is glued to the profile base body in a first method step. In a second process step, before the adhesive has fully cured, the fixing element is firmly connected to the profile base body, and then, in a third process step, the curing of the adhesive is awaited.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Kraftfahrzeugstrukturbauteil, insbesondere nach oder während des Aushärtens des Klebstoffs, einer kathodischen Tauchlackierung unterzogen.In a further practical embodiment of the method according to the invention, the motor vehicle structural component is subjected to cathodic dip painting, in particular after or during the curing of the adhesive.

Die Gestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils ermöglicht es, eine insbesondere für den „Dachdrücker“-Lastfall besonders biegesteife Verbindung zu erzielen, die auch nach einer kathodischen Tauchlackierung nicht nennenswert geschwächt ist, weil in Längserstreckungsrichtung des Kraftfahrzeugstrukturbauteils ein ausreichender Längenausgleich möglich ist.The design of the motor vehicle structural component according to the invention makes it possible to achieve a particularly rigid connection, especially for the "roof press" load case, which is not significantly weakened even after cathodic dip painting because sufficient length compensation is possible in the longitudinal direction of the motor vehicle structural component.

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug mit gestrichelt gekennzeichneter Hervorhebung einer B-Säule in einer Seitenansicht,
2 die B-Säule des Kraftfahrzeuges aus 1 im endmontierten Zustand in einer isometrischen Darstellung,
3 die B-Säule aus 2 mit allen Einzelelementen in einer Explosionsdarstellung,
4 eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit IV gekennzeichneten Bereichs,
5 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie A-A in 4,
6 eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit VI gekennzeichneten Bereichs mit einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteil in isometrischer Darstellung mit Blick auf die Vorderseite des Fixierelements,
7 nur das Fixierelement aus 6 in einer isometrischen Darstellung von der Rückseite,
8 eine Längsschnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugstrukturbauteil aus 6 gemäß der Linie VIII-VIII in 6,
9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils in einer Ansicht analog zu 6,
10 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils in einer Ansicht analog zu 6 und
11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils in einer Ansicht analog zu 6

Further practical embodiments of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:

1 a motor vehicle with a B-pillar highlighted in dashed lines in a side view,
2 the B-pillar of the motor vehicle 1 in the final assembled state in an isometric representation,
3 the B-pillar 2 with all individual elements in an exploded view,
4 an enlarged view of the in 2 area marked IV,
5 a sectional view along the line AA in 4 ,
6 an enlarged view of the in 2 Area marked VI with a motor vehicle structural component according to the invention in an isometric representation with a view of the front side of the fixing element,
7 only the fixing element 6 in an isometric view from the back,
8th a longitudinal sectional view through the motor vehicle structural component according to the invention 6 according to line VIII-VIII in 6 ,
9 shows a further embodiment of a motor vehicle structural component according to the invention in a view analogous to FIG 6 ,
10 shows a further embodiment of a motor vehicle structural component according to the invention in a view analogous to FIG 6 and
11 shows a further embodiment of a motor vehicle structural component according to the invention in a view analogous to FIG 6

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10 in einer Seitenansicht. In dem gestrichelt gekennzeichneten Bereich 12 befindet sich die B-Säule 14, bei welcher es sich um ein Kraftfahrzeugstrukturelement im Sinne der Erfindung handelt. Das größte Außenmaß der B-Säule 14 ist die Höhe, welche sich im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) erstreckt. Die sich in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckende Länge und die sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) erstreckende Breite sind deutlich kleiner als die Höhe. Die Höhe der B-Säule eines Kraftfahrzeuges ist üblicherweise größer als 300 mm, meist größer als 500 mm. Die Höhe ist meistens kleiner als 1.500 mm. Sie liegt häufig zwischen 1.000 mm und 1.500 mm, insbesondere zwischen 1.200 und 1.500 mm. 1 shows a motor vehicle 10 in a side view. The B-pillar 14, which is a motor vehicle structural element within the meaning of the invention, is located in the area 12 marked with dashed lines. The largest external dimension of the B-pillar 14 is the height, which essentially extends in the vertical direction of the vehicle (z-direction). The length extending in the vehicle longitudinal direction (x-direction) and the width extending in the vehicle transverse direction (y-direction) are significantly smaller than the height. The height of the B-pillar of a motor vehicle is usually greater than 300 mm, usually greater than 500 mm. The height is mostly less than 1,500 mm. It is often between 1000 mm and 1500 mm, in particular between 1200 and 1500 mm.

Die B-Säule 14 erstreckt sich im Wesentlichen über die Höhe der angrenzenden vorderen Seitenscheibe 38 und der hinteren Seitenscheibe 40 nach oben bis zu einem Dachelement 42.The B-pillar 14 extends upwards essentially over the height of the adjoining front side window 38 and the rear side window 40 to a roof element 42.

Wie in den 2 bis 5 gut erkennbar ist, ist die B-Säule 14 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gebildet aus einem metallischen Profil-Grundkörper 16 und einem faserverstärkten Verstärkungselement 18. Das Verstärkungselement 18 ist aus faserverstärktem Kunststoff gebildet, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Es erstreckt sich über mehr als 50 Prozent der Höhe des Profil-Grundkörpers 16 und somit über einen Großteil der Höhe. Das Verstärkungselement 18 ist hier offensichtlich ein mit der Außenseite des Profil-Grundkörpers 16 verklebter Patch.As in the 2 until 5 As can be seen clearly, the B-pillar 14 in the exemplary embodiment shown is essentially formed from a metal profile base body 16 and a fiber-reinforced reinforcement element 18. The reinforcement element 18 is made from fiber-reinforced plastic, in particular from glass-fibre-reinforced plastic (GRP). It extends over more than 50 percent of the height of the profile body 16 and thus over a large part of the height. The reinforcement element 18 here is obviously a patch glued to the outside of the profile base body 16 .

Das Verstärkungselement 18 weist eine an eine Grundkörper-Kontaktfläche 20 des Profil-Grundkörpers (vgl. 3) angepasste, ebenfalls gekrümmte Verstärkungselement-Kontaktfläche 22 auf, die mittels eines Klebstoffs 24 an der Grundkörper-Kontaktfläche 20 anhaftet.The reinforcement element 18 has a base body contact surface 20 of the profile base body (cf. 3 ) adapted, also curved reinforcing element contact surface 22, which adheres to the base body contact surface 20 by means of an adhesive 24.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind an dem Verstärkungselement 18 drei Durchgangsöffnungen 26 zur Aufnahme jeweils eines Reibschweißelements 28 ausgebildet. In the exemplary embodiment shown, three through-openings 26 are formed on the reinforcing element 18 to accommodate a friction-welding element 28 in each case.

Jedes Reibschweißelement 28 weist einen Schaft 30 und einen Kopf 32 auf. Dabei ist der Schaft 30 das Verstärkungselement 18 derart durchdringend angeordnet, dass der Schaft 30 mit seinem dem Kopf 32 gegenüberliegenden Verbindungsende 34 durch Reibschweißen mit dem Verstärkungselement 18 verbunden ist (vgl. 5).Each friction welding element 28 has a shank 30 and a head 32 . The shank 30 is arranged penetrating the reinforcement element 18 in such a way that the shank 30 is connected to the reinforcement element 18 with its connecting end 34 opposite the head 32 by friction welding (cf. 5 ).

Wie aus 3 und einer Zusammenschau der 2, 3 und 4 gut erkennbar ist, sind alle Durchgangsöffnungen 26 in einem unteren Bereich des Verstärkungselements 18 ausgebildet, wobei jede der Durchgangsöffnungen 26 eine andere Einsteckorientierung aufweist. In eine Durchgangsöffnung 26 ist das Reibschweißelement 28 in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) von hinten nach vorne, in eine andere Durchgangsöffnung 26 von vorne nach hinten und in eine weitere Durchgangsöffnung 26 in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) von außen nach innen eingesteckt. Mittels der Reibschweißelemente 28 ist das Verstärkungselement 18 im unteren Bereich zusätzlich zur Verklebung relativ gegenüber dem Profil-Grundkörper 16 fixiert. Der untere Bereich des Verstärkungselements 18 kann insoweit als ein Festlager betrachtet werden.How out 3 and a synopsis of 2 , 3 and 4 is clearly visible, all through-openings 26 are formed in a lower region of the reinforcing element 18, each of the through-openings 26 having a different insertion orientation. The friction welding element 28 is inserted in a through-opening 26 in the vehicle longitudinal direction (x-direction) from back to front, in another through-opening 26 from front to back and in a further through-opening 26 in the vehicle transverse direction (y-direction) from outside to inside. By means of the friction welding elements 28, the reinforcement element 18 is fixed in the lower area in addition to being glued relative to the profile base body 16. In this respect, the lower region of the reinforcement element 18 can be regarded as a fixed bearing.

In den 3 und 5 ist gut erkennbar, dass der Profil-Grundkörper 16 auf der dem Verstärkungselement 18 gegenüberliegenden Seite in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem optionalen Innenelement 36 verbunden ist.In the 3 and 5 It can be clearly seen that the profile base body 16 is connected to an optional inner element 36 on the side opposite the reinforcement element 18 in the exemplary embodiment shown.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Profil-Grundkörper 16 um ein warm umgeformtes Stahlelement. Bei dem Innenelement 36 handelt es sich um ein kalt umgeformtes Stahlelement. Die Reibschweißelemente 28 sind ebenfalls aus Stahl hergestellt.In the exemplary embodiment shown, the profile base body 16 is a hot-formed steel element. The inner member 36 is a cold formed steel member. The friction welding elements 28 are also made of steel.

In 5 ist auch gut erkennbar, dass sowohl der Profil-Grundkörper 16 als auch das Verstärkungselement 18 die gleiche Querschnittsform aufweisen. Sowohl der Profil-Grundkörper 16 als auch das Verstärkungselement 18 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel u-förmig ausgebildet. An dem Profil-Grundkörper 16 ist zusätzlich sich in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne bzw. nach hinten erstreckend jeweils ein Flansch 46 ausgebildet.In 5 it is also clearly visible that both the profile base body 16 and the reinforcing element 18 have the same cross-sectional shape. Both the profile base body 16 and the reinforcing element 18 are U-shaped in the exemplary embodiment shown. A flange 46 is additionally formed on the profile base body 16 and extends in the longitudinal direction of the vehicle to the front or to the rear.

Die Schnittlinie A-A verläuft mittig durch das rechte Reibschweißelement 28 und zeigt dieses dementsprechend im Längsschnitt. Das linke Reibschweißelement 28 hingegen ist von der Schnittlinie A-A nur in einem außermittigen Bereich des Kopfes 32 geschnitten. Daher ist die Durchgangsöffnung 26 in dem linken Schnitt nur noch angeschnitten und daher nur ansatzweise erkennbar.The section line A-A runs centrally through the right-hand friction welding element 28 and accordingly shows this in longitudinal section. In contrast, the left-hand friction weld element 28 is cut by the cutting line A-A only in an off-center region of the head 32 . For this reason, the through-opening 26 is only partially visible in the section on the left and can therefore only be seen to some extent.

Zur Montage des in den 2 bis 5 im Detail gezeigten Kraftfahrzeugstrukturelements in Form einer B-Säule 14 wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem ersten Verfahrensschritt der in 3 exemplarisch dargestellte Klebstoff 24 - vorzugsweise vollflächig - auf der Grundkörper-Kontaktfläche 20 des Profil-Grundkörpers 16 und/oder auf der Verstärkungselement-Kontaktfläche 22 des Verstärkungselements 18 aufgebracht. Anschließend werden zur Fixierung des Profil-Grundkörpers 16 relativ zu dem Verstärkungselement 18 die drei Reibschweißelemente 28 durch die Durchgangsöffnungen 26 des Verstärkungselements 18 eingeführt und mittels Reibschweißen derart mit dem Profil-Grundkörper 16 verbunden, dass die Fixierung mindestens bis zum Aushärten des Klebstoffs 24 anhält.To mount the in the 2 until 5 shown in detail motor vehicle structural element in the form of a B-pillar 14 is according to the inventive method in a first method step in 3 Adhesive 24 shown as an example--preferably over the entire surface--is applied to the base body contact surface 20 of the profile base body 16 and/or to the reinforcement element contact surface 22 of the reinforcement element 18. Subsequently, to fix the profile base body 16 relative to the reinforcement element 18, the three friction welding elements 28 are inserted through the through-openings 26 of the reinforcement element 18 and connected to the profile base body 16 by means of friction welding in such a way that the fixation lasts at least until the adhesive 24 has hardened.

Alternativ - aber nicht dargestellt, kann das Verstärkungselement 18 auch auf andere geeignete Art und Weise zusätzlich zum Verkleben im unteren Bereich gegenüber dem Profil-Grundkörper 16 fixiert werden, beispielsweise mittels Nieten oder Clinchen.Alternatively--but not shown--the reinforcement element 18 can also be fixed in another suitable manner in addition to gluing in the lower area in relation to the profile base body 16, for example by means of rivets or clinching.

In den 2 und 3 ist auch ein Fixierelement 48 dargestellt, das in den 6 bis 8 im Detail und in Verbindung mit diesen Figuren noch näher erläutert werden wird. Das Fixierelement 48 dient in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dazu, nach der Anordnung des Verstärkungselements 18 das obere Ende 50 des Verstärkungselements 18 formschlüssig vor einem Ablösen von dem Profil-Grundkörper 16 in einer Richtung quer zur Haupterstreckungsrichtung zu fixieren. Ferner unterstützt das Fixierelement 48 das Erhalten der Relativposition des Verstärkungselements 18 im Bereich des oberen Endes 50 während des Aushärten des Klebstoffs.In the 2 and 3 is also a fixing element 48 shown in the 6 until 8th will be explained in more detail and in connection with these figures. In the exemplary embodiment shown, the fixing element 48 serves to fix the upper end 50 of the reinforcing element 18 in a form-fitting manner after the arrangement of the reinforcing element 18 before it detaches from the profile base body 16 in a direction transverse to the main direction of extent. Furthermore, the fixing element 48 supports the maintenance of the relative position of the reinforcement element 18 in the area of the upper end 50 during the curing of the adhesive.

Vorteilhaft ist, dass über einen großen Längenbereich zwischen dem Fixierelement 48 und dem in Erstreckungsrichtung des Kraftfahrzeugstrukturelements nächstkommenden Reibschweißelement 28 keine relative Fixierung des Verstärkungselements 18 gegenüber dem Profil-Grundkörper 16 vorgesehen ist. Dadurch ist ein großer Längenausgleich in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) über einen Großteil der Höhe des Kraftfahrzeugstrukturbauteils möglich. Dieser Längenausgleich ist insbesondere für die Zeit des Aushärtens des Klebstoffs 24, insbesondere wenn der Klebstoff 24 dazu auf eine Temperatur über 100 °C oder sogar über 150 °C gebracht werden muss, und/oder auch später während der Nutzungsdauer eines Kraftfahrzeuges erforderlich, wenn sich die einzelnen Elemente bei Temperaturschwankungen unterschiedlich stark ausdehnen. Temperaturen über 150 °C werden üblicherweise bei einer kathodischen Tauchlackierung erreicht.It is advantageous that there is no relative fixing of the reinforcing element 18 with respect to the profile base body 16 over a large length range between the fixing element 48 and the closest friction-welding element 28 in the direction of extension of the motor vehicle structural element. As a result, a large length compensation in the vertical direction of the vehicle (z-direction) is possible over a large part of the height of the motor vehicle structural component. This length compensation is required in particular for the time that the adhesive 24 is curing, in particular when the adhesive 24 has to be brought to a temperature above 100° C. or even above 150° C., and/or later during the service life of a motor vehicle if the individual elements expand to different extents with temperature fluctuations. Temperatures above 150 °C are usually reached during cathodic dip painting.

In 8 ist erkennbar, dass zwischen dem oberen Ende 50 des Verstärkungselements 18 und einer Anschlagfläche 56 des Profil-Grundkörpers 16 ein Spalt vorgesehen ist. Ferner ist erkennbar, dass sich das Fixierelement 48 über einen gewissen Überlappungsbereich Ü parallel zur Oberfläche des Verstärkungselements 18 erstreckt.In 8th it can be seen that a gap is provided between the upper end 50 of the reinforcement element 18 and a stop surface 56 of the profile base body 16 . It can also be seen that the fixing element 48 extends parallel to the surface of the reinforcement element 18 over a certain overlapping area Ü.

In 6 ist gut erkennbar, dass das Fixierelement 48 mittels zwei unteren Punkt-Schweißverbindungen 62 mit einem unteren Abschnitt des Anschlussbereichs 52 verbunden ist. Ferner ist erkennbar, dass zwei optionale obere Punkt-Schweißverbindungen 64 vorgesehen sind, mittels welchen weitere Schweißverbindungen zwischen Fixierelement 48 und Profil-Grundkörper 16 möglich sind oder auch zusätzlich noch eine Verbindung zu einem nicht dargestellten Dachelement einer Fahrzeugkarosserie herstellbar ist.In 6 It can be clearly seen that the fixing element 48 is connected to a lower section of the connection area 52 by means of two lower spot welds 62 . It can also be seen that two optional upper spot welds 64 are provided, by means of which further welds between fixing element 48 and profile base body 16 are possible or a connection to a roof element of a vehicle body, not shown, can also be produced.

7 zeigt die Rückseite des Fixierelements 48 in einer isometrischen Darstellung. Hier sind der Anlageabschnitt 58 und der Klemmabschnitt 60 mit der Fixierelement-Wirkfläche 54 gut erkennbar. Insbesondere ist gut erkennbar, dass die Fixierelement-Wirkfläche 54 in dieser Ausführungsform eine u-förmige Kontur aufweist, die durch eine Haupt-Wirkfläche 54a und zwei sich seitlich anschließende Seiten-Wirkflächen 54b, 54c gebildet ist. Dadurch ist nicht nur die nach außen weisende Hauptfläche 66 des Verstärkungselements 18 formschlüssig gegenüber Ablösen von dem Profil-Grundkörper 16 gesichert, sondern es sind auch die Seitenflächen 68a, 68b des Verstärkungselements 18 formschlüssig durch das Fixierelement 48 gegenüber dem Profil-Grundkörper 16 festgelegt. 7 shows the back of the fixing element 48 in an isometric representation. The contact section 58 and the clamping section 60 with the effective surface 54 of the fixing element can be clearly seen here. In particular, it can be clearly seen that the effective surface of the fixing element 54 has a U-shaped contour in this embodiment, which is formed by a main effective surface 54a and two lateral effective surfaces 54b, 54c that adjoin at the side. As a result, not only is the outwardly pointing main surface 66 of the reinforcement element 18 positively secured against detachment from the profile base body 16, but the side surfaces 68a, 68b of the reinforcement element 18 are also positively secured fixed by the fixing element 48 relative to the profile base body 16.

Der Vollständigkeit halber wird noch auf folgende optionale in 5 erkennbare Details hingewiesen. Der jeweilige Durchmesser D_S des Schafts 30 des Reibschweißelements 28 kleiner gewählt als der Durchmesser D_D der zugehörigen Durchgangsöffnung 26, damit das Reibschweißelement 28 spielbehaftet in die zugehörige Durchgangsöffnung 26 einsetzbar ist. Vorzugsweise ist der Durchmesser D_D der Durchgangsöffnung 26 so viel größer gewählt, dass das Reibschweißelement 28 in der Durchgangsöffnung 26 eingesetzt das Verstärkungselement 18 durchdringend zum Zwecke des Reibschweißens bewegbar ist, ohne dass dabei das Verstärkungselements 18 durch Reibung und/oder Wärmeeintrag in seinen Materialeigenschaften negativ beeinträchtigt wird. Dies erfolgt besonders bevorzugt durch kontaktfreie Herstellung der Reibschweißverbindung, indem ausreichend Raum zwischen dem Schaft 30 des Reibschweißelements 28 und der Wand der Durchgangsöffnung 26 vorgesehen ist.For the sake of completeness, the following optional in 5 recognizable details pointed out. The respective diameter D _S of the shank 30 of the friction welding element 28 is selected to be smaller than the diameter D _D of the associated through-opening 26 so that the friction-welding element 28 can be inserted into the associated through-opening 26 with play. The diameter D _D of the through-opening 26 is preferably chosen to be so much larger that the friction-welding element 28 inserted in the through-opening 26 can be moved through the reinforcing element 18 for the purpose of friction welding, without the material properties of the reinforcing element 18 being adversely affected by friction and/or heat input is affected. This is particularly preferably done by producing the friction-welded connection without contact, in that sufficient space is provided between the shaft 30 of the friction-welding element 28 and the wall of the through-opening 26 .

Die Reibschweißverbindung kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass außenseitig an dem Kopf 32 ein Betätigungsprofil 44 zum Angreifen einer Reibschweißvorrichtung vorgesehen ist. Das Betätigungsprofil 44 ist beispielsweise ein - wie in 4 gut erkennbares - sternförmiges Betätigungsprofil oder alternativ ein Innensechskant-, Außensechskant- oder sonstiges Schraubprofil, wie z.B. ein Schlitz- oder Kreuz-Profil.The friction-weld connection can be produced in particular by providing an actuation profile 44 for engaging a friction-welding device on the outside of the head 32 . The actuation profile 44 is, for example, a - as in 4 Easily recognizable - star-shaped actuation profile or alternatively a hexagon socket, hexagon socket or other screw profile, such as a slot or cross profile.

Vorteilhaft ist, dass nur wenige Reibschweißelemente 28 (hier drei Stück) erforderlich sind, um eine dauerhaft tragende Klebverbindung zwischen dem metallischen Profil-Grundkörper 16 und dem faserverstärkten Verstärkungselement 18 aus Kunststoff herzustellen. Dabei kann die Herstellung der Reibschweißverbindung von der Seite des Verstärkungselements 18 aus erfolgen, ohne dass dafür die gegenüberliegende Seite des Profil-Grundkörpers 16 durch eine Durchgangsöffnung 26 geschwächt wird oder zugänglich sein muss. Dadurch ergibt sich eine hochfeste und insbesondere biege- und torsionssteife Struktur, die einerseits hohe Crashanforderungen erfüllt und andererseits ein relativ geringes Bauteilgewicht aufweist.It is advantageous that only a few friction welding elements 28 (three pieces here) are required in order to produce a permanently load-bearing adhesive connection between the metal profile base body 16 and the fiber-reinforced plastic reinforcing element 18 . The friction-welded connection can be produced from the side of the reinforcement element 18 without the opposite side of the profile base body 16 being weakened by a through-opening 26 or having to be accessible. This results in a high-strength and, in particular, flexurally and torsionally rigid structure, which on the one hand meets high crash requirements and on the other hand has a relatively low component weight.

In den 9 bis 11 sind drei weitere optionale Ausführungsformen dargestellt, wobei für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie vorstehend verwendet werden. Soweit nicht anders beschrieben, entsprechen diese Ausführungsformen den vorstehend beschriebenen.In the 9 until 11 three further optional embodiments are shown, the same reference numbers as above being used for identical or at least functionally identical elements. Unless otherwise described, these embodiments correspond to those described above.

Bei der in 9 gezeigten, besonders gewichtsoptimierten Ausführungsform erstreckt sich das Fixierelement 48 nur über die Hauptfläche 66 des Verstärkungselements 18 und weist eine T-Form auf.At the in 9 In the particularly weight-optimized embodiment shown, the fixing element 48 extends only over the main surface 66 of the reinforcing element 18 and has a T-shape.

Bei der in 10 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich das Fixierelement 48 im unteren Bereich nicht nur über die Hauptfläche 66 und die Nebenflächen 68a, 68b, sondern auch noch seitlich über den Profil-Grundkörper 16. Dadurch können Punkt-Schweißverbindungen 62 auch in diesen seitlichen Abschnitten vorgesehen sein.At the in 10 In the embodiment shown, the fixing element 48 extends in the lower area not only over the main surface 66 and the secondary surfaces 68a, 68b, but also laterally over the profile base body 16. As a result, spot welds 62 can also be provided in these lateral sections.

Die in 11 gezeigte Ausführungsform betrifft ein geometrisch besonders einfaches Fixierelement 48 mit rechteckiger Grundform, die über die volle Höhe seitlich über das Verstärkungselement 18 hinausragende Abschnitte aufweist, so dass besonders viel Flexibilität und Überlappungsfläche zwischen Fixierelement 48 und Profil-Grundkörper 16 zum Vorsehen von Punkt-Schweißverbindungen 62 vorhanden ist.In the 11 The embodiment shown relates to a geometrically particularly simple fixing element 48 with a rectangular basic shape, which has sections that protrude laterally beyond the reinforcing element 18 over the full height, so that there is a particularly large amount of flexibility and overlapping area between the fixing element 48 and profile base body 16 for the provision of spot welded joints 62 is.

Auch wenn dies in den 9-11 nicht dargestellt ist, können mehr als die gezeigten Punkt-Schweißverbindungen 62 und auch Punkt-Schweißverbindungen analog zu dem Bezugszeichen 64 in 6 vorgesehen sein, insbesondere wenn zusätzlich eine Verbindung zu einem nicht dargestellten Dachelement hergestellt werden soll.Even if this in the 9-11 is not shown, more than the spot welds 62 shown and also spot welds analogous to the reference numeral 64 in 6 be provided, especially if an additional connection to a roof element, not shown, is to be established.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Kraftfahrzeugmotor vehicle
1212: gekennzeichneter Bereichmarked area
1414: B-SäuleB pillar
1616: Profil-GrundkörperProfile body
1818: Verstärkungselementreinforcement element
2020: Grundkörper-Kontaktflächebody contact surface
2222: Verstärkungselement-Kontaktflächereinforcement element contact surface
2424: Klebstoffadhesive
2626: Durchgangsöffnungpassage opening
2828: Reibschweißelementfriction welding element
3030: Schaftshaft
3232: KopfHead
3434: Verbindungsendeconnection end
3636: Innenelementinterior element
3838: vordere Seitenscheibefront side window
4040: hintere Seitenscheiberear side window
4242: Dachelementroof element
4444: Betätigungsprofilactuation profile
4646: Flanschflange
4848: Fixierelementfixing element
5050: oberes Endetop end
5252: Anschlussbereichconnection area
5454: Fixierelement-WirkflächeFixing element effective surface
54a54a: Hauptwirkflächemain effective surface
54b54b: Seitenwirkflächeside effective surface
54c54c: Seitenwirkflächeside effective surface
5656: Anschlagfläche des Profil-GrundkörpersStop surface of the profile body
5858: Anlageabschnittinvestment section
6060: Klemmabschnittclamping section
6262: untere Punkt-Schweißverbindunglower spot weld
6464: obere Punkt-Schweißverbindungtop spot weld
6666: Hauptfläche des VerstärkungselementsMain surface of the reinforcement element
68a68a: Seitenfläche des VerstärkungselementsSide surface of the reinforcement element
68b68b: Seitenfläche des VerstärkungselementsSide surface of the reinforcement element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102008032344 A1 [0004]
DE 102018113141 A1 [0005, 0007]
EP 3293095 A2 [0006, 0007]

Claims

Structural motor vehicle component with an elongated metallic profile base body (16), which has a connection area (52) on the top for connection to a roof element (42) of a vehicle body, and a likewise elongated, fiber-reinforced plastic reinforcement element (18) which is surface-connected to the profile on the outside - base body (16) is glued and extends upwards at least from a central area of the profile base body (16) to the connection area (52), characterized in that a fixing element (48) is arranged in the connection area (52) in such a way that with the fixing element (48), the upper end (50) of the reinforcement element (18) is fixed in a form-fitting manner against detachment of the reinforcement element (18) from the profile base body (16) in at least one direction transverse to the longitudinal extension direction of the profile base body (16). .

Structural motor vehicle component according to the preceding claim, characterized in that the fixing element (48) is fastened directly to the profile base body (16) and, in order to produce the form fit, at least one fixing element active surface (54 ) which partially covers the upper end of the reinforcing element (18) at least on the outside.

Structural motor vehicle component according to the preceding claim, characterized in that the effective surface (54) of the fixing element has a profile adapted to the contour of the reinforcing element (18) to be covered.

Motor vehicle structural component according to one of the two preceding claims, characterized in that an adhesive gap is provided between the upper end (50) of the reinforcing element (18) and a stop surface (56) of the profile base body (16) following in the vertical direction.

Motor vehicle structural component according to the preceding claim, characterized in that the adhesive gap is adjustable and has a gap width (s) between 1 mm and 5 mm.

Motor vehicle structural component according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing element (48) has a contact section (58) and a clamping section (60) adjoining the contact section (58) with a fixing element active surface (54).

Motor vehicle structural component according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing element (18) is fixed in a lower area in addition to being glued by a further connecting means relative to the profile base body (16) and the reinforcing element (18) in the upper area is only glued and is positively fixed against detachment with the aid of the fixing element (48).

Motor vehicle structural component according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing element (48) is fixed to the profile base body (16) by means of a welded connection.

Method for producing a motor vehicle structural component according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that in a first process step the reinforcing element (18) is glued to the profile base body (16), in a second process step before the adhesive (24) has fully cured, the fixing element (48) is fixed to the profile base body ( 16) is connected and then, in a third process step, the hardening of the adhesive (24) is awaited.

Method according to the preceding claim, characterized in that the motor vehicle structural component is subjected to cathodic dip painting.