DE19904630B4

DE19904630B4 - Hohlprofil für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE19904630B4
Application number: DE19904630A
Authority: DE
Inventors: Bert Brandes; Christoph Haberling
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2019-02-06
Also published as: DE19904630A1

Abstract

Hohlprofil für Fahrzeuge,
mit einem in eine Hohlkammer des Hohlprofils, vorzugsweise einem Hohlprofilträger, eingesetzten Versteifungselement als Einleger und mit einem zwischen einer Außenkontur des Versteifungselements und einer Hohlkammerinnenwand eingebrachten Klebemittel zur Befestigung 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.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofil für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hohlprofile werden im Fahrzeugbau u. a. für einen gewichtsgünstigen Aufbau verwendet, z.B. in Verbindung mit Hohlprofilträgern. 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 unerwünschten Klappern führt. Aus der GB 2 311 259 A ist es bekannt, die Versteifungselemente in Form von Versteifungsblechen durch Punktschweißen zu befestigen. An schwer zugänglichen Stellen ist eine Fixierung 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 dem die Hohlkammer des Aufprallhohlprofils mit einer Füllung aus Aluminiumschaum ausgefüllt ist. Diese Aluminiumschaumfüllung 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 vorgefertigten 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 Versteifungselement 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.

Schließlich ist aus der DE 43 40 346 A1 die Verwendung von in Kunststoffschaum eingebetteter, aus einem Schaumkörper hergestellter Strukturkeramik oder einer Gerüstkeramik als Deformationselement im Fahrzeugbau bekannt. Die Gerüstkeramik wird durch ein Raumgebilde aus Kunststofffäden bzw. Kunststoffgittern erzeugt, welches in einer keramischen Aufschlämmung (Schlicker) getränkt und anschließend hohen Temperaturen ausgesetzt wird, wobei die Kunststofffäden/-gitter eine röhrenförmige keramische Struktur hinterlassend verdampfen. Bevorzugt wird die Strukturkeramik oder die Gerüstkeramik in ein Fahrzeugbauteil eingelegt und anschließend ein Schäumvorgang durchgeführt, bei dem der Kunststoffschaum die Keramikstruktur durchsetzt und sich mit der Innenwandung des Bauteiles verbindet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Hohlprofil für Fahrzeuge zu schaffen, 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 Versteifungselement in einer gewünschten Position an der Hohlkammerinnenwand 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 Einsetzen im zeitlichen Abstand nachfolgende Expansion des Klebstoffs erfolgt, wobei sich während des Expansionsvorgangs das Versteifungselement mit einem Teil seiner Außenkontur an der Hohlprofilinnenwand abstützt. Insbesondere wird durch diese Art der Befestigung von Versteifungselementen in Hohlprofilen eine schnelle und einfache Montage auch an schwer zugänglichen Stellen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Versteifungselemente mit der erfindungsgemäßen Klebebefestigung auch klapperfrei in einer Hohlkammer des Hohlprofils befestigbar sind.

Nach Anspruch 2 ist in der Außenkontur des Versteifungselementes wenigstens eine Kavität ausgebildet, in die der expandierende Klebstoff einbringbar ist. In diese wenigstens eine Kavität wird der expandierende Klebstoff vor dem Einschieben so eingebracht, daß er die Kavität nur bis zu einer bestimmten 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 zwischen dem Versteifungselement und dem der jeweiligen Kavität gegenüberliegenden Hohlkammerinnenwandbereich her. Vorteilhaft können damit insbesondere diejenigen Versteifungselemente, die mit wenigstens einem Teil ihrer Außenkontur im wesentlichen formschlüssig in eine Hohlkammer 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 Versteifungselementes an der Hohlkammerinnenwand als eine Anordnung mehrerer Sacklöcher ausgebildet. Damit ist eine punktweise Fixierung des Versteifungselementes an der Hohlkammerinnenwand möglich. Mit einer derartigen 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 Fixierung des Versteifungselementes an der Hohlkammerinnenwand als Klebe nut ausgebildet. Damit ist eine streifenförmige Fixierung des Versteifungselementes an der Hohlkammerinnenwand für eine feste Verbindung möglich. 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, vorzugsweise einem Spaltabstand von 1 mm, zwischen der Außenkontur des Versteifungselementes und der Hohlkammerinnenwand in das Hohlprofil einsetzbar. Aufgrund eines derartigen Spaltabstandes zwischen der Außenkontur 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 Expansion diesen Spaltabstand und stellt eine feste Klebeverbindung zwischen den beiden Bauteilen her.

Nach Anspruch 6 ist der expandierende Klebstoff eine expandierende Kleberpaste 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 Umgebungstemperatur 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 Anspruch 8 ein warmexpandierender und aushärtender Klebstoff. Die Expansion und das Aushärten eines derartigen Klebstoffes kann ohne zusätzli chen Aufwand beim Einbrennen eines Lacks, vorzugsweise bei Einbrenntemperaturen von etwa 150 ° C bis 200 ° C, erfolgen.

Nach Anspruch 9 ist der expandierende Klebstoff als Klebstoffstreifen aufgebracht und durch ein doppelseitiges Klebeband wenigstens bis zu seiner Expansion gehalten. Der expandierende Klebstoffstreifen kann beispielsweise in einer Klebenut eingelegt sein oder aber auch an der Außenkontur des Versteifungselementes mit dem doppelseitigen Klebeband festgelegt werden. Bei einer Befestigung des Klebstoffstreifens an der Außenkontur des Versteifungselementes ist es erforderlich, daß das Versteifungselement mitsamt aufgebrachtem Klebstoffstreifen vor dem Einsetzen des Versteifungselementes 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 expandierende Klebstoff als Extrusionsprofil der Außenkontur des Versteifungselementes angepaßt. Zur besseren Fixierung des Klebebandes an der Außenkontur weist die Außenkontur des Versteifungselementes vorzugsweise Hinterschneidungen auf.

Grundsätzlich kann eine das Versteifungselement aufnehmende Hohlkammer eines Hohlprofils mit wenigstens einer Hohlkammer eine beliebige Geometrie aufweisen. In einer nach Anspruch 11 bevorzugten Ausführungsform weist die das Versteifungselement aufnehmende Hohlkammer des Hohlprofils einen in etwa rechteckförmigen Querschnitt auf. Das Versteifungselement erstreckt sich dabei diagonal zwischen zwei Eckbereichen des rechteckförmigen Hohlkammerquerschnitts. Damit ist eine auf den Einzelfall 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 Randverdickungen können vorteilhaft Klebenuten und/oder Sacklochanordnungen zur Einbringung eines expandierenden Klebstoffes ausgebildet werden.

Nach Anspruch 13 ist das Hohlprofil ein Blechprofil und/oder ein Strangpreßprofil. Vorzugsweise wird als Werkstoff für das Hohlprofil Aluminium oder Magnesium verwendet. Das Versteifungselement ist ein Strangpreßprofil 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 Versteifungselement 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 Materialpaarungen möglich, z.B. Aluminium und Stahl.

Grundsätzlich kann ein erfindungsgemäßes Hohlprofil an beliebigen Stellen eines Fahrzeugs verwendet werden. In einer nach Anspruch 14 bevorzugten Ausführungsform ist das Hohlprofil ein Seitenschweller, wobei das Versteifungselement wenigstens in Teilbereichen, vorzugsweise an Krafteinleitungsstellen im Bereich der B-Säule, eingesetzt ist. Damit kann im Crashfall die Wucht eines Aufpralls in diesem besonders gefährdeten Bereich abgeschwächt werden. Werden die Versteifungselemente z.B. im Bereich 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:
1 einen schematischen Querschnitt durch ein Hohlprofil eines Fahrzeugs mit in eine Hohlkammer eingesetztem Versteifungselement, und
2 eine schematische Darstellung eines Seitenschwellers als Hohlprofil mit an Krafteinleitungsstellen eingesetztem Versteifungselement.
In der 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 Hohlkammerquerschnitts.
Das Versteifungselement 4 ist als Gußteil aus einem Aluminiumschaum gegossen. Wie dies der 1 weiter zu entnehmen ist, weist das Versteifungselement 4 Randverdickungen 5, 6 auf. In der Randverdickung 5 des Versteifungselementes 4 sind an gegenüberliegenden Seiten jeweils Klebenuten 8, 9 ausgebildet. Ebenso ist in der gegenüberliegenden Randverdickung 6 eine durchgehende Klebenut 10 ausgebildet.
Wie dies aus der 1 weiter ersichtlich ist, weist das Versteifungselement 4 im Bereich der Randverdickungen 5, 6 einen Spaltabstand von vorzugsweise 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 Hohlprofilträgers 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 Einsetzen des Versteifungselementes 4 in den Hohlprofilträger 1 expandiert der Klebstoff 11 in den Klebenuten 8, 9, 10 und dehnt sich bis zur Hohlkammerinnenwand 7 aus, wobei sich das Versteifungselement 4 mit einem Teil seiner Außenkontur an der umgebenden Hohlträgerprofilinnenwand 7 abstützt. Nach der Expansion härtet der Klebstoff 11 aus.
In der 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 Sitzquerträgers 15 und eines hinteren Sitzquerträgers 16, jeweils ein Versteifungselement 17, 18 z. B. mittels eines bei Umgebungstemperatur expandierenden und aushärtenden Klebstoffs eingeklebt.

Claims

Hohlprofil für Fahrzeuge, mit einem in eine Hohlkammer des Hohlprofils, vorzugsweise einem Hohlprofilträger, eingesetzten Versteifungselement als Einleger und mit einem zwischen einer Außenkontur des Versteifungselements und einer Hohlkammerinnenwand eingebrachten Klebemittel zur Befestigung 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.
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.
Hohlprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kavität zur Fixierung des Versteifungselementes (4; 17, 18) an der Hohlkammerinnenwand (7] als Anordnung mehrerer Sacklöcher ausgebildet ist.
Hohlprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kavität zur Fixierung des Versteifungselements (4; 17, 18) an der Hohlkammerinnenwand (7) als Klebenut (8, 9, 10), vorzugsweise als durchgehende Nut (8, 9, 10), ausgebildet ist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (4; 17, 18) mit einem Spaltabstand, vorzugsweise einem Spaltabstand von 1 mm, zwischen der Außenkontur des Versteifungselementes (4; 17, 18) und der Hohlkammerinnenwand (7) in das Hohlprofil (1; 12) einsetzbar ist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierende Klebstoff (11) eine expandierende Kleberpaste und/oder ein expandierendes Klebeband, vorzugsweise auf Epoxidharz- und/oder Polyurethanbasis, ist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierende Klebstoff (11) ein bei Umgebungstemperatur expandierender und aushärtender Klebstoff ist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierende Klebstoff ein bei Einbrenntemperaturen eines Lacks, vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 150°C bis 200°C, warmexpandierender und aushärtender Klebstoff ist.
Hohlprofil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierende Klebstoff als Klebstoffstreifen aufgebracht ist und durch ein doppelseitiges Klebeband wenigstens bis zu seiner Expansion gehalten ist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierende Klebstoff als Extrusionsprofil der Außenkontur des Versteifungselementes (4; 17, 18), vorzugsweise einer Außenkontur mit Hinterschneidungen, angepaßt ist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die das Versteifungselement (4; 17, 18) aufnehmende Hohlkammer (2, 3; 14) des Hohlprofils (1; 12) einen in etwa rechteckförmigen Querschnitt aufweist, wobei sich das Versteifungselement (4; 17, 18) diagonal zwischen zwei Eckbereichen des rechteckförmigen Hohlkammerquerschnitts erstreckt.
Hohlprofil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (4; 17, 18) mit Randverdickungen (5, 6) ausgebildet ist, wobei die Außenkontur der Randverdickungen (5, 6) des Versteifungselementes (4; 17, 18) an die Hohlkammerinnenwandgeometrie angepaßt ist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1; 12) ein Blechprofil und/oder Strangpreßprofil, vorzugsweise aus Aluminium und das Versteifungselement (4; 17, 18) ein Strangpreßprofil und/oder Gußteil, vorzugsweise aus Aluminiumschaum, ist.
Hohlprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil ein Seitenschweller (12) ist und das Versteifungselement (17, 18) wenigstens in Teilbereichen, vorzugsweise an Krafteinleitungsstellen im Bereich der B-Säule (13), eingesetzt ist.