DE19904630A1 - Hohlprofil für Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofil (1; 12) für Fahrzeuge mit einem in eine Hohlkammer (2, 3; 14) des Hohlprofils (1; 12) eingesetzten Versteifungselement (4; 17, 18) und mit einem zwischen einer Außenkontur des Versteifungselements (4; 17, 18) und einer Hohlkammerinnenwand (7) eingebrachten Klebemittel (11) zur Befestigung des Versteifungselementes (4; 17, 18) in der Hohlkammer (2, 3; 14). Erfindungsgemäß ist das Klebemittel (11) ein expandierender Klebstoff, der nach dem Einbringen des Versteifungselements (4; 17, 18) expandiert und das Versteifungselement (4; 17, 18) in einer gewünschten Position an der Hohlkammerinnenwand (7) fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofil für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hohlprofile werden im Fahrzeugbau u. a. für einen gewichtsgünstigen Auf­ bau verwendet, z. B. in Verbindung mit Hohlprofliträgern. Um im Crashfall die Wucht eines Aufpralls abzuschwächen, ist es weiter bekannt, in die Hohlkammern der Hohlprofile Versteifungselemente einzusetzen.

Die Versteifungselemente können in den Hohlprofilen z. B. durch einen Klemmschluß festgelegt werden. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß eine Lockerung des Klemmschlusses auftreten kann, was zu einem uner­ wünschten Klappern führt. Aus der GB 2 311 259 A ist es bekannt, die Versteifungselemente in Form von Versteifungsblechen durch Punkt­ schweißen zu befestigen. An schwer zugänglichen Stellen ist eine Fixie­ rung mittels Punktschweißen jedoch nur erschwert möglich.

Ein ähnlicher Aufbau mit Verstärkungsrohren in Seitenschwellern ist aus der DE 196 03 098 C2 bekannt.

Aus der gattungsgemäßen DE 92 10 257 U1 ist ein Aufprallhohlprofil für Fahrzeugtüren bekannt, bei der die Hohlkammer des Aufprallhohlprofils mit einer Füllung aus Aluminiumschaum ausgefüllt ist. Diese Aluminium­ schaumfüllung ist mit der Innenwand der Hohlkammer fest verbunden. Diese Verbindung wird u. a. durch Aufschrumpfen des Hohlprofils auf einen vorgefertigten Aluminiumschaumformling oder durch Einkleben eines vor­ gefertigten Aluminiumschaumformlings in die Hohlkammer hergestellt. Wie diese Klebeverbindung konkret ausgeführt wird, ist nicht beschrieben.

Aus der DE 195 38 844 A1 ist es bekannt, ein vorgefertigtes Versteifungs­ element vor dem Zusammenfügen eines Hohlprofils an einer Außenwand einer Hohlprofilkammer anzukleben. Nachteilig ist hier jedoch, daß das Versteifungselement vor dem kompletten Zusammenbau des Hohlprofils eingesetzt werden muß.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Hohlprofil für Fahrzeuge zu schaf­ fen, in das ein Versteifungselement auf einfache Weise mit guter Fixierung klapperfrei eingesetzt ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Nach Anspruch 1 ist das Klebemittel ein expandierender Klebstoff, der nach dem Einbringen des Versteifungselementes expandiert und das Ver­ steifungselement in einer gewünschten Position an der Hohlkammerinnen­ wand fixiert.

Mit einem derartigen expandierenden Klebstoff ist eine gute und einfache Klebebefestigung eines Versteifungselements in einer Hohlkammer eines Hohlprofils möglich, da die Fixierung des Versteifungselements an der Hohlkammerinnenwand im wesentlichen selbsttätig durch die dem Einset­ zen im zeitlichen Abstand nachfolgende Expansion des Klebstoffs erfolgt, wobei sich während des Expansionsvorgangs das Versteifungselement mit einem Teil seiner Außenkontur an der Hohlprofilinnenwand abstützt. Ins­ besondere wird durch diese Art der Befestigung von Versteifungselementen in Hohlprofilen eine schnelle und einfache Montage auch an schwer zu­ gänglichen Stellen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Verstei­ fungselemente mit der erfindungsgemäßen Klebebefestigung auch klapper­ frei in einer Hohlkammer des Hohlprofils befestigbar sind.

Nach Anspruch 2 ist in der Außenkontur des Versteifungselementes wenig­ stens eine Kavität ausgebildet, in die der expandierende Klebstoff einbring­ bar ist. In diese wenigstens eine Kavität wird der expandierende Klebstoff vor dem Einschieben so eingebracht, daß er die Kavität nur bis zu einer be­ stimmten Höhe füllt. Diese Füllhöhe wird während des Einschiebevorgangs beibehalten. Im zeitlichen Abstand nach diesem Einsetzen dehnt sich der Klebstoff jedoch in der Kavität aus und stellt eine Klebeverbindung zwi­ schen dem Versteifungselement und dem der jeweiligen Kavität gegenüber­ liegenden Hohlkammerinnenwandbereich her. Vorteilhaft können damit insbesondere diejenigen Versteifungselemente, die mit wenigstens einem Teil ihrer Außenkontur im wesentlichen formschlüssig in eine Hohlkam­ mer eines Hohlprofils eingesetzt werden, ohne ein Abstreifen des Klebstoffs während des Einschiebevorgangs in das Hohlprofil eingesetzt werden. Dies macht eine schnellere und einfachere Montage eines Versteifungselementes möglich.

Grundsätzlich kann eine Kavität jede gewünschte Geometrie aufweisen. Nach Anspruch 3 ist die wenigstens eine Kavität zur Fixierung des Verstei­ fungselementes an der Hohlkammerinnenwand als eine Anordnung mehre­ rer Sacklöcher ausgebildet. Damit ist eine punktweise Fixierung des Ver­ steifungselementes an der Hohlkammerinnenwand möglich. Mit einer der­ artigen punktweisen Fixierung kann die Menge des benötigten Klebstoffes auf das für eine gute Befestigung notwendige Maß reduziert werden.

Alternativ dazu ist nach Anspruch 4 die wenigstens eine Kavität zur Fixie­ rung des Versteifungselementes an der Hohlkammerinnenwand als Klebe­ nut ausgebildet. Damit ist eine streifenförmige Fixierung des Versteifungs­ elementes an der Hohlkammerinnenwand für eine feste Verbindung mög­ lich. Vorzugsweise ist die Klebenut als eine durchgehende Nut ausgebildet, wobei am Versteifungselement je nach Einsatzfall eine Mehrzahl dieser Klebenuten ausgebildet sein kann.

Nach Anspruch 5 ist das Versteifungselement mit einem Spaltabstand, vor­ zugsweise einem Spaltabstand von 1 mm, zwischen der Außenkontur des Versteifungselementes und der Hohlkammerinnenwand in das Hohlprofil einsetzbar. Aufgrund eines derartigen Spaltabstandes zwischen der Außen­ kontur des Versteifungselementes und der Hohlkammerinnenwand kann das Versteifungselement auf einfache Weise schnell und insbesondere ohne ein Verkanten und Sperren in das Hohlprofil eingesetzt werden. Nach dem Einsetzen des Versteifungselementes überwindet der Klebstoff durch Ex­ pansion diesen Spaltabstand und stellt eine feste Klebeverbindung zwi­ schen den beiden Bauteilen her.

Nach Anspruch 6 ist der expandierende Klebstoff eine expandierende Kle­ berpaste und/oder ein expandierendes Klebeband, vorzugsweise auf Epoxidharz- und/oder Polyurethanbasis, die bei geringen Expansions- und Aushärtezeiten eine hohe Festigkeit der Klebeverbindung herstellt.

Nach Anspruch 7 ist der expandierende Klebstoff ein bei Umgebungstempe­ ratur expandierender und aushärtender Klebstoff. Diese Art der Befestigung von Versteifungselementen in einem Hohlprofil eignet sich insbesondere bei großen und sperrigen Hohlprofilen, wie z. B. Hohlprofilträgern, da diese für eine Expansion des Klebstoffes nicht erwärmt werden müssen. In einer alternativen Ausführungsform ist der expandierende Klebstoff nach An­ spruch 8 ein warmexpandierender und aushärtender Klebstoff. Die Expan­ sion und das Aushärten eines derartigen Klebstoffes kann ohne zusätzli­ chen Aufwand beim Einbrennen eines Lacks, vorzugsweise bei Einbrenn­ temperaturen von etwa 150°C bis 200°C, erfolgen.

Nach Anspruch 9 ist der expandierende Klebstoff als Klebstoffstreifen auf­ gebracht und durch ein doppelseitiges Klebeband wenigstens bis zu seiner Expansion gehalten. Der expandierende Klebstoffstreifen kann beispielswei­ se in einer Klebenut eingelegt sein oder aber auch an der Außenkontur des Versteifungselementes mit dem doppelseitigen Klebeband festgelegt wer­ den. Bei einer Befestigung des Klebstoffstreifens an der Außenkontur des Versteifungselementes ist es erforderlich, daß das Versteifungselement mit­ samt aufgebrachtem Klebstoffstreifen vor dem Einsetzen des Versteifungs­ elementes einen Spaltabstand zur Hohlkammerinnenwand aufweist. Dieser Spaltabstand ist erforderlich, um ein Abstreifen des Klebstoffstreifens beim Einsetzen des Versteifungselementes zu vermeiden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist nach Anspruch 10 der expandie­ rende Klebstoff als Extrusionsprofil der Außenkontur des Versteifungsele­ mentes angepaßt. Zur besseren Fixierung des Klebebandes an der Außen­ kontur weist die Außenkontur des Versteifungselementes vorzugsweise Hinterschneidungen auf.

Grundsätzlich kann eine das Versteifungselement aufnehmende Hohl­ kammer eines Hohlprofils mit wenigstens einer Hohlkammer eine beliebige Geometrie aufweisen. In einer nach Anspruch 11 bevorzugten Ausfüh­ rungsform weist die das Versteifungselement aufnehmende Hohlkammer des Hohlprofils einen in etwa rechteckförmigen Querschnitt auf. Das Ver­ steifungselement erstreckt sich dabei diagonal zwischen zwei Eckbereichen des rechteckförmigen Hohlkammerquerschnitts. Damit ist eine auf den Ein­ zelfall abgestimmte Versteifung des Hohlprofils je nach Krafteinleitung und Kraftfluß, z. B. im Crashfall, möglich.

Nach Anspruch 12 weist das Versteifungselement Randverdickungen auf, wobei die Außenkontur der Randverdickungen des Versteifungselementes an die Hohlkammerinnenwandgeometrie angepaßt ist. In derartigen Rand­ verdickungen können vorteilhaft Klebenuten und/oder Sacklochanordnun­ gen zur Einbringung eines expandierenden Klebstoffes ausgebildet werden.

Nach Anspruch 13 ist das Hohlprofil ein Blechprofil und/oder ein Strang­ preßprofil. Vorzugsweise wird als Werkstoff für das Hohlprofil Aluminium oder Magnesium verwendet. Das Versteifungselement ist ein Strangpreß­ profil und/oder ein Gußteil. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Versteifungselement aus einem Aluminiumschaum gegossen, wodurch sich ein insgesamt gewichtsgünstiger Aufbau des Hohlprofils ergibt. Falls in einem derartigen aus Aluminiumschaum gegossenes Versteifungsele­ ment Kavitäten ausgebildet sind, entsteht eine porige Oberfläche, so daß in den Kavitäten eine gute Adhäsion des Klebstoffes möglich ist. Weiter ist durch eine Klebeverbindung eine Mischbauweise mit unterschiedlichen Ma­ terialpaarungen möglich, z. B. Aluminium und Stahl.

Grundsätzlich kann ein erfindungsgemäßes Hohlprofil an beliebigen Stellen eines Fahrzeugs verwendet werden. In einer nach Anspruch 14 bevorzug­ ten Ausführungsform ist das Hohlprofil ein Seitenschweller, wobei das Ver­ steifungselement wenigstens in Teilbereichen, vorzugsweise an Krafteinlei­ tungsstellen im Bereich der B-Säule, eingesetzt ist. Damit kann im Crashfall die Wucht eines Aufpralls in diesem besonders gefährdeten Be­ reich abgeschwächt werden. Werden die Versteifungselemente z. B. im Be­ reich eines vorderen und hinteren Sitzquerträger angeordnet, kann im Crashfall zudem ein günstiger Kraftfluß erreicht werden.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein Hohlprofil eines Fahr­ zeugs mit in eine Hohlkammer eingesetztem Versteifungselement, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Seitenschwellers als Hohlprofil mit an Krafteinleitungsstellen eingesetztem Versteifungselement.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Hohlprofilträger 1 dargestellt, der eine obere Hohlkammer 2 und eine untere Hohlkammer 3 aufweist. Die obere Hohlkammer 2 weist einen in etwa rechteckförmigen Querschnitt auf.

In diese obere Hohlkammer 2 ist ein Versteifungselement 4 als Einleger eingesetzt. Das Versteifungselement 4 erstreckt sich diagonal zwischen zwei gegenüberliegenden Eckbereichen des rechteckförmigen Hohlkam­ merquerschnitts.

Das Versteifungselement 4 ist als Gußteil aus einem Aluminiumschaum gegossen. Wie dies der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, weist das Verstei­ fungselement 4 Randverdickungen 5, 6 auf. In der Randverdickung 5 des Versteifungselementes 4 sind an gegenüberliegenden Seiten jeweils Klebe­ nuten 8, 9 ausgebildet. Ebenso ist in der gegenüberliegenden Randver­ dickung 6 eine durchgehende Klebenut 10 ausgebildet.

Wie dies aus der Fig. 1 weiter ersichtlich ist, weist das Versteifungselement 4 im Bereich der Randverdickungen 5, 6 einen Spaltabstand von vorzugs­ weise 1 mm zwischen der Außenkontur des Versteifungselementes 4 und der Hohlkammerinnenwand 7 auf.

Vor dem Einsetzen des gegossenen Versteifungselementes 4 in die obere Hohlkammer 2 des Hohlprofllträgers 1 wird z. B. ein bei Umgebungstempe­ ratur expandierender und aushärtender Klebstoff 11 auf Epoxidharz- und/oder Polyurethanbasis in die Klebenuten 8, 9, 10 eingebracht. Diese durchgehenden Klebenuten 8, 9, 10 weisen aufgrund der Nachbearbeitung eine offenporige Oberfläche für eine gute Adhäsion des Klebstoffs 11 auf. Anschließend wird das Versteifungselement 4 in die obere Hohlkammer 2 des Hohlprofilträgers 1 eingesetzt. Eine bestimmte Zeit nach dem Einset­ zen des Versteifungselementes 4 in den Hohlprofilträger 1 expandiert der Klebstoff 11 in den Klebenuten 8, 9, 10 und dehnt sich bis zur Hohlkam­ merinnenwand 7 aus, wobei sich das Versteifungselement 4 mit einem Teil seiner Außenkontur an der umgebenden Hohlträgerprofilinnenwand 7 ab­ stützt. Nach der Expansion härtet der Klebstoff 11 aus.

In der Fig. 2 ist schematisch eine Einsatzmöglichkeit in einem Fahrzeug dargestellt. Das Hohlprofil ist hier ein Seitenschweller 12 im Bereich einer B-Säule 13. In eine Hohlkammer 14 dieses Seitenschwellers 12 ist an Krafteinleitungsstellen, insbesondere im Bereich eines vorderen Sitzquer­ trägers 15 und eines hinteren Sitzquerträgers 16, jeweils ein Versteifungs­ element 17, 18 z. B. mittels eines bei Umgebungstemperatur expandieren­ den und aushärtenden Klebstoffs eingeklebt.

Claims (14)

1. Hohlprofil für Fahrzeuge,
mit einem in eine Hohlkammer des Hohlprofils, vorzugsweise einem Hohlprofliträger, eingesetzten Versteifungselement als Einleger und mit einem zwischen einer Außenkontur des Versteifungselements und einer Hohlkammerinnenwand eingebrachten Klebemittel zur Befesti­ gung des Versteifungselementes in der Hohlkammer, dadurch gekennzeichnet,
daß das Klebemittel ein expandierender Klebstoff (11) ist, der nach dem Einbringen des Versteifungselementes (4; 17, 18) expandiert und das Versteifungselement (4; 17, 18) in einer gewünschten Position an der Hohlkammerinnenwand (7) fixiert.

2. Hohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenkontur des Versteifungselementes (4; 17, 18) wenigstens eine Kavität (8, 9, 10) ausgebildet ist, in die der expandierende Klebstoff (11) einbringbar ist.

3. Hohlprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenig­ stens eine Kavität zur Fixierung des Versteifungselementes (4; 17, 18) an der Hohlkammerinnenwand (7) als Anordnung mehrerer Sacklö­ cher ausgebildet ist.

4. Hohlprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenig­ stens eine Kavität zur Fixierung des Versteifungselements (4; 17, 18) an der Hohlkammerinnenwand (7) als Klebenut (8, 9, 10], vorzugs­ weise als durchgehende Nut (8, 9, 10), ausgebildet ist.

5. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Versteifungselement (4; 17, 18) mit einem Spaltabstand, vorzugsweise einem Spaltabstand von 1 mm, zwischen der Außen­ kontur des Versteifungselementes (4; 17, 18) und der Hohlkammerin­ nenwand (7) in das Hohlprofil (1; 12) einsetzbar ist.

6. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der expandierende Klebstoff (11) eine expandierende Kleber­ paste und/oder ein expandierendes Klebeband, vorzugsweise auf Epoxidharz- und/oder Polyurethanbasis, ist.

7. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der expandierende Klebstoff (11) ein bei Umgebungstempera­ tur expandierender und aushärtender Klebstoff ist.

8. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der expandierende Klebstoff ein bei Einbrenntemperaturen eines Lacks, vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 150°C bis 200°C, warmexpandierender und aushärtender Klebstoff ist.

9. Hohlprofil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der expan­ dierende Klebstoff als Klebstoffstreifen aufgebracht ist und durch ein doppelseitiges Klebeband wenigstens bis zu seiner Expansion gehal­ ten ist.

10. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der expandierende Klebstoff als Extrusionsprofil der Außen­ kontur des Versteifungselementes (4; 17, 18), vorzugsweise einer Außenkontur mit Hinterschneidungen, angepaßt ist.

11. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die das Versteifungselement (4; 17, 18) aufnehmende Hohl­ kammer (2, 3; 14) des Hohlprofils (1; 12) einen in etwa rechteckförmi­ gen Querschnitt aufweist, wobei sich das Versteifungselement (4; 17, 18) diagonal zwischen zwei Eckbereichen des rechteckförmigen Hohl­ kammerquerschnitts erstreckt.

12. Hohlprofil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ steifungselement (4; 17, 18) mit Randverdickungen (5, 6) ausgebildet ist, wobei die Außenkontur der Randverdickungen (5, 6) des Verstei­ fungselementes (4; 17, 18) an die Hohlkammerinnenwandgeometrie angepaßt ist.

13. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Hohlprofil (1; 12) ein Blechprofil und/oder Strangpreßpro­ fil, vorzugsweise aus Aluminium und das Versteifungselement (4; 17, 18) ein Strangpreßprofil und/oder Gußteil, vorzugsweise aus Alumi­ niumschaum, ist.

14. Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das Hohlprofil ein Seitenschweller (12) ist und das Verstei­ fungselement (17, 18) wenigstens in Teilbereichen, vorzugsweise an Krafteinleitungsstellen im Bereich der B-Säule (13), eingesetzt ist.