DE10214476A1 - Frame made of hollow profiles - Google Patents
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Abstract
Allgemein bekannt sind Rahmen aus Hohlprofilen mit mindestens einem Knotenpunkt. Solche Knotenpunkte zwischen zwei Hohlprofilen sind nur sehr aufwendig als Gussknoten oder durch komplizierte Schweißprozesse darstellbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rahmen aus Hohlpofilen zu schaffen, bei dem zumindest ein Knotenpunkt besonders einfach hergestellt ist. DOLLAR A Dazu weist ein Rahmen aus Hohlprofilen (1, 2) mindestens einen Knotenpunkt (3) auf, an dem mindestens ein Hohlprofil (2) eine Aussparung hat, in der ein anderes Hohlprofil (1) zumindest in einer Richtung formschlüssig gehalten ist. Kerngedanke der Erfindung ist es, dass auf die Hohlprofile (1, 2) zumindest im Bereich des Knotenpunktes (3) Formmasse kraftschlüssig und/oder formschlüssig aufgeschäumt ist. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung eines Knotenpunktes (3) aus einer Kombination eines teilweisen Formschlusses zweier Hohlprofile (1, 2) und des Kraftschlusses und/oder Formschlusses mit der aufgeschäumten Formmasse kann mit vergleichsweise niedrigen Werkzeugkosten und auf einfache Weise ein fester Knotenpunkt (3) realisiert werden.Frames made of hollow profiles with at least one node are generally known. Such nodes between two hollow profiles can only be produced with great effort as cast nodes or through complicated welding processes. The invention has for its object to provide a frame made of hollow profiles, in which at least one node is made particularly simple. DOLLAR A For this purpose, a frame made of hollow profiles (1, 2) has at least one node (3) at which at least one hollow profile (2) has a recess in which another hollow profile (1) is held in a positive manner at least in one direction. The main idea of the invention is that the hollow profiles (1, 2), at least in the region of the junction (3), are foamed in a non-positive and / or positive manner. By designing a node (3) according to the invention from a combination of a partial positive connection between two hollow profiles (1, 2) and the frictional connection and / or positive connection with the foamed molding compound, a fixed node (3) can be realized in a simple manner with comparatively low tool costs ,
Description
Die Erfindung betrifft einen Rahmen aus Hohlprofilen gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. The invention relates to a frame made of hollow profiles according to the preamble of Claim 1.
Allgemein bekannt sind Rahmen aus Hohlprofilen mit mindestens einem Knotenpunkt. Solche Knotenpunkte zwischen zwei Hohlprofilen sind nur sehr aufwendig als Gussknoten oder durch komplizierte Schweißprozesse darstellbar. Frames made of hollow profiles with at least one are generally known Junction. Such nodes between two hollow profiles are very expensive Cast knots or representable through complicated welding processes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rahmen aus Hohlprofilen zu schaffen, bei dem zumindest ein Knotenpunkt besonders einfach hergestellt ist. The invention has for its object to a frame made of hollow profiles create, in which at least one node is made particularly simple.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the features of patent claim 1.
Ein Rahmen aus Hohlprofilen weist mindestens einen Knotenpunkt auf, an dem mindestens ein Hohlprofil eine Aussparung hat, in der ein anderes Hohlprofil zumindest in einer Richtung formschlüssig gehalten ist. Kerngedanke der Erfindung ist es, dass auf die Hohlprofile zumindest im Bereich des Knotenpunktes Formmasse kraftschlüssig und/oder formschlüssig aufgeschäumt ist. Hohlprofile weisen eine deutlich höhere Biege- und Torsionssteifigkeit auf als nicht geschlossene Profile. Ein Rahmen aus Hohlprofilen weist daher eine hohe Steifigkeit bei einem dazu relativ geringen Gewicht auf. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung eines Knotenpunktes aus einer Kombination eines teilweisen Formschlusses zweier Hohlprofile und des Kraftschlusses und/oder Formschlusses mit der aufgeschäumten Formmasse kann mit vergleichsweise niedrigen Werkzeugkosten und auf einfache Weise ein fester Knotenpunkt realisiert werden. Ein auf diese Weise hergestellter Rahmen hat auch gegenüber der bekannten Hybridtechnik, bei der offene Metallprofile mit Kunststoffrippen verstärkt werden, deutlich Vorteile. Die Herstellung eines Rahmens in der Hybridtechnik ist werkzeugtechnisch sehr aufwendig und die Profile, die die Basis bilden, sind nicht geschlossen, sodass die Steifigkeit eines Hybridrahmens niedriger als des erfindungsgemäßen Rahmens mit geschlossenen Hohlprofilen ist. A frame made of hollow profiles has at least one node at which at least one hollow profile has a recess in which another hollow profile is held positively in at least one direction. Core idea of the invention is that on the hollow profiles at least in the area of the node Molding compound is foamed positively and / or positively. hollow sections have a significantly higher bending and torsional stiffness than not closed profiles. A frame made of hollow profiles therefore has a high Stiffness with a relatively low weight. Through the inventive design of a node from a combination of a partial positive locking of two hollow profiles and the frictional connection and / or Form fit with the foamed molding compound can be compared with low tool costs and a fixed junction easily realized become. A frame made in this way also has the well-known hybrid technology, in which open metal profiles are reinforced with plastic ribs advantages. The manufacture of a frame in hybrid technology is very expensive in terms of tools and the profiles that form the basis are not closed, so the stiffness of a hybrid frame is lower than that frame according to the invention with closed hollow profiles.
Alternativ oder idealerweise zusätzlich zum Kraftschluss umgreift die Formmasse zumindest eines der Hohlprofile teilweise formschlüssig. Die Gefahr, dass ein Hohlprofil sich von der Formmasse löst, wird dadurch minimiert. Ein derartiger Formschluss kann günstigerweise durch seitliche Flansche an den Hohlprofilen erzielt werden, die nach dem Umschäumen in der Formmasse eingebettet sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umgreift die Formmasse den Knotenpunkt formschlüssig. Auch dies erhöht die maximal übertragbare Kraft deutlich. Wenn der zu schaffende Formschluss bereits bei der Erstellung des Umschäumungswerkzeugs berücksichtigt wird, ist der Formschluss praktisch kostenneutral herstellbar. Alternatively or ideally, in addition to the frictional connection, the molding compound encompasses at least one of the hollow profiles partially positive. The risk of a Hollow profile separates from the molding compound is minimized. Such one Form locking can conveniently be done by side flanges on the hollow profiles can be achieved, which are embedded in the molding compound after foaming. In In an advantageous embodiment, the molding compound encompasses the node form-fitting. This also significantly increases the maximum transferable force. If the Form closure to be created already when creating the Foaming tool is considered, the form fit is practical producible at no cost.
In einer besonders günstigen Weiterbildung bildet die Formmasse eine flächige Tragstruktur auf dem Rahmen. Zur flächigen Aufnahme von Belastungen wird häufig auf einem Rahmen eine flächige Tragstruktur angebracht. Diese flächige Tragstruktur kann bei dem erfindungsgemäßen Rahmen gleich aus der Formmasse geschaffen werden, die sowieso auf die Hohlprofile aufgeschäumt wird. Es ist also weder ein separates Bauteil für die flächige Tragstruktur erforderlich, noch entstehen zusätzliche Arbeitsschritte zur Aufbringung der flächigen Tragstruktur. Außerdem kann die flächige Tragstruktur aus der Formmasse bei einer relativ geringen Dicke zusätzlich noch Energieabsorptionseigenschaften aufweisen. In a particularly favorable further development, the molding compound forms a flat one Support structure on the frame. For the flat absorption of loads often a flat supporting structure is attached to a frame. This flat In the frame according to the invention, the supporting structure can be made from the molding compound be created, which is anyway foamed onto the hollow profiles. So it is neither a separate component is required for the flat supporting structure, nor additional work steps arise for the application of the flat supporting structure. In addition, the flat support structure can be made from the molding compound at a relative Small thickness also have energy absorption properties.
Auf der flächigen Tragstruktur ist idealerweise eine Beplankung befestigt. Die Befestigung der Beplankung kann in einer besonders einfachen Ausführung dadurch erfolgen, dass die Beplankung zur Befestigung zwei gegenüberliegende Seiten der flächigen Tragstruktur formschlüssig umgreift und an einer Stelle auf der Tragstruktur befestigt ist. Eine solche Beplankung, die beispielsweise aus Kunststoff ist, kann leicht auf den Rahmen mit der flächigen Tragstruktur aufgeschoben werden. Eine so befestigte Beplankung kann sich unabhängig von der flächigen Tragstruktur bei Wärme ausdehnen, ohne dass sich die Befestigung lösen würde. Außerdem können so Fertigungstoleranzen der flächigen Tragstruktur leicht ausgeglichen werden, zumal Bauteile aus Formmasse derzeit meist noch mit relativ hohen Toleranzen behaftet sind. Planking is ideally attached to the flat supporting structure. The Fastening the planking can be done in a particularly simple manner in that the planking for fastening two opposite Sides of the flat support structure are positively gripped and at one point on the Support structure is attached. Such planking, for example, from Plastic, can be easily pushed onto the frame with the flat support structure become. Such a planking can be independent of the flat Extend the support structure when it is warm without the attachment becoming loose. In addition, manufacturing tolerances of the flat support structure can be easily be compensated, especially since components made of molding compound are currently mostly with relative high tolerances.
Die flächige Tragstruktur bildet vorteilhafterweise die Basis einer Rückenlehne eines Kraftfahrzeugsitzes. Die Beplankung der flächigen Tragstruktur ist dann günstigerweise ein Lehnenkissen. Eine so aufgebaute Rückenlehne weist gleich mehrere Vorteile auf. Die flächige Tragstruktur kann bei einem Unfall Aufprallenergie beispielsweise von losen Gegenständen, die von hinten auf die Rückenlehne prallen, gut absorbieren, sodass die Rückenlehne nicht durchschlagen wird. Der gesamte tragende Aufbau der Rückenlehne ist vergleichsweise sehr leicht, da nur leichte Hohlprofile und Formmasse zum Einsatz kommen. Unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten zwischen dem Lehnenkissen und dem tragenden Aufbau der Rückenlehne bei starken Temperaturschwankungen, wie sie je nach Jahreszeit in einem Fahrzeug vorkommen, stellen aufgrund der Befestigung des Lehnenkissens kein Problem mehr dar. The flat support structure advantageously forms the basis of a backrest a motor vehicle seat. The planking of the flat support structure is then conveniently a backrest cushion. A backrest constructed in this way has the same several advantages. The flat support structure can in the event of an accident Impact energy, for example, from loose objects that hit the rear of the Bounce backrest, absorb well so that the backrest does not will penetrate. The entire load-bearing structure of the backrest is comparatively very light, since only light hollow profiles and molding compound are used come. Different thermal expansion behavior between the Backrest cushion and the load-bearing structure of the backrest in strong Temperature fluctuations, such as those in a vehicle depending on the season occur, pose no problem due to the attachment of the backrest cushion represent more.
Alternativ kann die flächige Tragstruktur auch als Basis einer Tür oder einer Klappe eines Fahrzeugs dienen. Die sichtbare Außenhaut kann dann als Beplankung auf der Tragstruktur befestigt werden. Alternatively, the flat support structure can also be used as the base of a door or a flap serve a vehicle. The visible outer skin can then be used as planking be attached to the supporting structure.
Die Formmasse ist idealerweise ein Leichtmetallschaum, wie beispielsweise ein Aluminiumschaum, ein PU-Schaum oder ein fasergefüllter Thermoplast. The molding compound is ideally a light metal foam, such as a Aluminum foam, a PU foam or a fiber-filled thermoplastic.
Aluminiumschaum ist im Vergleich zu anderen Leichtmetallschäumen sehr preiswert. Sehr geeignet sind auch Hohlprofile aus Aluminium. Solche Hohlprofile sind leicht herstellbar und weisen bezogen auf ihre Steifigkeit ein außerordentlich geringes Gewicht auf. Sie sind damit für den Leichtbau von großer Bedeutung. Wenn zugleich Aluminiumschaum und Hohlprofile aus Aluminium verwendet werden, kommen noch zwei weitere große Vorteile hinzu: Zum einen weisen dann die Hohlprofile und die Formmasse ein identisches Wärmeausdehnungsverhalten auf, da sie beide aus dem gleichen Material bestehen. Zum anderen besteht der ganze Rahmen nur aus einem einzigen Werkstoff, sodass trotz der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Hohlprofilen und der Formmasse ein solcher Rahmen problemlos recycelt werden kann. PU-Schäume und fasergefüllte Thermoplaste weisen dagegen als Formmasse den Vorteil auf, dass sie eine höhere Zugfestigkeit als ein Leichtmetallschaum haben. Aluminum foam is very compared to other light metal foams inexpensive. Hollow aluminum profiles are also very suitable. Such hollow profiles are easy to manufacture and have an exceptional stiffness light weight. They are therefore of great importance for lightweight construction. If aluminum foam and hollow aluminum profiles are used at the same time there are two further major advantages: Firstly, then pointing the hollow profiles and the molding compound have identical thermal expansion behavior because they are both made of the same material. On the other hand, there is entire frame made from a single material, so that despite the non-positive Such a frame connection between the hollow profiles and the molding compound can be easily recycled. PU foams and fiber-filled thermoplastics on the other hand have the advantage as a molding compound that they have a higher tensile strength than have a light metal foam.
Ein erfindungsgemäßer Rahmen wird günstigerweise durch ein Verfahren
hergestellt, dass durch die folgenden drei Schritte gekennzeichnet ist:
- a) ein erstes Hohlprofil mit einer Aussparung für ein zweites Hohlprofil wird in ein offenes Druckgusswerkzeug eingelegt,
- b) das zweite Hohlprofil wird in das offene Druckgusswerkzeug so eingelegt, dass es im Bereich des Knotenpunktes in der Aussparung des ersten Hohlprofils zum Liegen kommt,
- c) das Druckgusswerkzeug wird geschlossen, wobei die beiden Hohlprofile in ihrer Lage fixiert werden, und anschließend die Formmasse aufgeschäumt wird.
- a) a first hollow profile with a recess for a second hollow profile is placed in an open die casting tool,
- b) the second hollow profile is inserted into the open die-casting tool in such a way that it lies in the recess of the first hollow profile in the region of the node,
- c) the die-casting tool is closed, the two hollow profiles being fixed in their position, and then the molding compound is foamed.
Beim Schließen des Werkzeugs werden die Hohlprofile im Umschäumungswerkzeug fixiert. Diese Fixierung kann beispielsweise durch Haltestifte erfolgen. An den Stellen, an denen die Fixierungen die Hohlprofile halten, sind am fertigen Rahmen Durchbrüche in der Formmasse sichtbar. When the tool is closed, the hollow profiles in the Foaming tool fixed. This fixation can be done for example by holding pins. On The places where the fixings hold the hollow profiles are finished Frame openings in the molding compound visible.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. Further advantageous refinements are the subject of dependent claims.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise: In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which in following is described in more detail. The individual figures show in a schematic Presentation:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes mit einem erfindungsgemäßen Rahmen als Tragstruktur und Fig. 1 is a perspective view of a backrest of a vehicle seat with a frame according to the invention as a support structure and
Fig. 2 einen Schnitt senkrecht durch die Rückenlehne von Fig. 1 entlang der Schnittlinie II-II. Fig. 2 shows a section perpendicular through the backrest of Fig. 1 along the section line II-II.
Zwei Aluminium-Hohlprofile 1 und 2 bilden, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, einen Rahmen mit einem T-förmigen Knotenpunkt 3. An dem Knotenpunkt 3 ist das endende Hohlprofil 2 teilweise ausgespart. Das am Knotenpunkt durchgehende Hohlprofil 1 ist so angeordnet, dass es größtenteils in der Aussparung zum Liegen kommt und formschlüssig in Längsrichtung des endenden Hohlprofils 2 gehalten wird. Auf die Unterseiten der beiden Hohlprofile 1 und 2 ist eine flächige Tragstruktur 4 aus Aluminiumschaum aufgeschäumt. Da sowohl die Hohlprofile 1 und 2 als auch die flächige Tragstruktur 4 aus Aluminium bestehen, bilden sie untereinander einen festen Kraftschluss. Dadurch werden die beiden Hohlprofile 1 und 2 in allen Richtungen indirekt fest zu einem steifen Rahmen verbunden. Der offene Querschnitt 5 des am T-förmigen Knotenpunkt 3 endenden Hohlprofils 2 ist formschlüssig mit dem Aluminiumschaum der flächigen Tragstruktur 4 ausgeschäumt. Zusätzlich weisen die beiden Hohlprofile 1 und 2 seitliche Flansche 9 auf, die formschlüssig miteingeschäumt sind, wie es im Schnitt in Fig. 2 erkennbar ist. Dieser zusätzliche Formschluss verstärkt noch die Verbindung der Hohlprofile 1 und 2 mit dem Aluminiumschaum. Auf die obere und untere Kante 6 und 7 der flächigen Tragstruktur 4 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Lehnenpolster 8 aufgeschoben, das zusätzlich an einem hier nicht gezeigten Punkt fest mit der flächigen Tragstruktur 4 verbunden ist. Two aluminum hollow profiles 1 and 2 , as shown in FIGS. 1 and 2, form a frame with a T-shaped node 3 . At the node 3 , the ending hollow profile 2 is partially recessed. The hollow profile 1 which is continuous at the junction is arranged such that it largely lies in the recess and is held in a form-fitting manner in the longitudinal direction of the ending hollow profile 2 . A flat supporting structure 4 made of aluminum foam is foamed onto the undersides of the two hollow profiles 1 and 2 . Since both the hollow profiles 1 and 2 and the flat support structure 4 consist of aluminum, they form a firm frictional connection with one another. As a result, the two hollow profiles 1 and 2 are indirectly firmly connected in all directions to form a rigid frame. The open cross section 5 of the hollow profile 2 ending at the T-shaped node 3 is positively foamed with the aluminum foam of the flat support structure 4 . In addition, the two hollow profiles 1 and 2 have lateral flanges 9 , which are also foamed in a form-fitting manner, as can be seen in the section in FIG. 2. This additional positive connection further strengthens the connection of the hollow profiles 1 and 2 with the aluminum foam. As shown in FIG. 1, a backrest cushion 8 is pushed onto the upper and lower edges 6 and 7 of the flat support structure 4 , which is additionally firmly connected to the flat support structure 4 at a point not shown here.
Durch den Kraftschluss der beiden Hohlprofile 1 und 2 mit der flächigen Tragstruktur 4, den teilweisen Formschluss der beiden Hohlprofile 1 und 2 untereinander und den Formschluss des Hohlprofils 2 an seinem offenen Querschnitt 5 mit der flächigen Tragstruktur 4 entsteht ein sehr leichter und steifer Verband, der als tragender Aufbau der Rückenlehne dient. The frictional connection of the two hollow profiles 1 and 2 with the flat support structure 4 , the partial positive connection of the two hollow profiles 1 and 2 with each other and the positive connection of the hollow profile 2 at its open cross section 5 with the flat support structure 4 results in a very light and stiff association, which serves as the load-bearing structure of the backrest.
Zur Herstellung dieses Verbands wird zuerst das Hohlprofil 2 in ein Umschäumungswerkzeug eingelegt. Dann wird das zweite Hohlprofil 1 eingelegt, sodass es im Bereich der Aussparung des Hohlprofils 2 formschlüssig gehalten ist. Danach wird das Umschäumungswerkzeug geschlossen, wobei die beiden Hohlprofile 1 und 2 mit Stiften exakt in ihrer jeweiligen Position fixiert werden. Anschließend wird der Aluminiumschaum eingeschossen, der auf den Hohlprofilen 1 und 2 zum Liegen kommt und den offenen Querschnitt 5 ausschäumt. To produce this bandage, the hollow profile 2 is first placed in a foam-encasing tool. The second hollow profile 1 is then inserted so that it is held in a form-fitting manner in the region of the recess in the hollow profile 2 . The foaming tool is then closed, the two hollow profiles 1 and 2 being fixed exactly in their respective positions with pins. The aluminum foam is then shot in, which comes to rest on the hollow profiles 1 and 2 and foams the open cross section 5 .
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