DE19946349A1 - Trägerelement für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Trägerelement für KraftfahrzeugeInfo
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Abstract
Das Trägerelement (10) dient zur Aufnahme wenigstens eines Bauelements und ist mit der Karosserie oder Rahmenstruktur des Kraftfahrzeugs verbunden. Das Trägerelement (10) ist als Kunststoff-Metall-Verbundkonstruktion ausgeführt und weist einen Grundkörper (14) aus Kunststoff auf, der durch Spritzgießen hergestellt ist, und der zumindest in hochbelasteten Teilbereichen (18) mit wenigstens einem Versteifungselement (16) aus Metall verstärkt ist. Der Grundkörper (14) weist im Teilbereich (18) im Querschnitt ein offenes Profil auf. Am Grundkörper (14) sind im Teilbereich (18) mehrere Vorsprünge (24) angeformt, die durch entsprechende Öffnungen (30) in Randbereichen (26) des Versteifungselements (16) hindurchtreten. Die Vorsprünge (24) sind an ihren durch die Öffnungen (30) ragenden Enden plastisch verformt, so daß das Versteifungselement (16) formschlüssig mit dem Grundkörper (14) verbunden ist. Das Versteifungselement (14) ist vorzugsweise derart ausgebildet und am Grundkörper (14) angeordnet, daß dieses zusammen mit dem offenen Profil des Teilbereichs (18) des Grundkörpers (14) ein geschlossenes Hohlprofil bildet.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Trägerelement für
Kraftfahrzeuge nach der Gattung des Anspruchs 1.
Ein solches Trägerelement ist durch eine Veröffentlichung in
der Zeitschrift mot, Heft 8/1999, Seite 72, bekannt. Das
dort beschriebene Trägerelement dient als Frontend der
Karosserie des Kraftfahrzeugs. Das Trägerelement ist zur
Aufnahme wenigstens eines Bauelements des Kraftfahrzeugs
vorgesehen. Das Trägerelement ist als eine Kunststoff-
Metall-Verbundkonstruktion ausgeführt, wobei zunächst ein
tiefgezogenes, gelochtes Stahlblech hergestellt wird, das
anschließend in einem Spritzgießwerkzeug mit Kunststoff
umspritzt wird. Dieses Herstellungsverfahren erfordert ein
aufwendiges Spritzgießwerkzeug und eine lange Zykluszeit
beim Spritzgießen. Darüberhinaus ist das Einlegen des
vorgefertigten Stahlblechs in das Spritzgießwerkzeug
aufwendig. Das Trägerelement unterliegt außerdem großen
unterschiedlichen Wärmedehnungen und ist daher unter
Umständen maßlich ungenau.
Das erfindungsgemäße Trägerelement mit den Merkmalen gemäß
Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Grundkörper
in einfacher Weise hergestellt werden kann und anschließend
das wenigstens eine Versteifungselement mit diesem verbunden
werden kann, so daß die Herstellung des Trägerelements
vereinfacht ist. Der Grundkörper kann außerdem mit guter
maßlicher Genauigkeit hergestellt werden.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Trägerelements angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3
ermöglicht eine hohe Steifigkeit des Trägerelements. Die
Ausbildung gemäß den Ansprüchen 5 und 6 bietet den Vorteil,
daß keine separaten Befestigungselemente zur Verbindung des
Versteifungselements mit dem Grundkörper erforderlich sind.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Trägerelement in
einer Vorderansicht, Fig. 2 das Trägerelement in einem
Querschnitt entlang Linie II-II in Fig. 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 das Trägerelement in
einer Ansicht in Pfeilrichtung III in Fig. 2, Fig. 4 das
Trägerelement im Querschnitt gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel, Fig. 5 das Trägerelement im
Querschnitt gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
Fig. 6 das Trägerelement im Querschnitt gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel.
Ein in den Fig. 1 bis 6 dargestelltes Trägerelement 10
für Kraftfahrzeuge dient dazu, daß wenigstens ein Bauelement
des Kraftfahrzeugs an diesem angeordnet werden kann. Das
Trägerelement 10 kann beispielsweise als Frontend des
Kraftfahrzeugs dienen, wobei an diesem als Bauelement ein
oder mehrere Scheinwerfer und/oder sonstige
Beleuchtungseinrichtungen und/oder ein oder mehrere Kühler
und/oder ein oder mehrere Ventilatoren und/oder eine oder
mehrere Sensoreinrichtungen und/oder sonstige Bauelemente
angeordnet sind. Das Trägerelement 10 kann jedoch auch an
einer anderen Stelle des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein,
beispielsweise als Cockpitträger, an dem als Bauelement ein
oder mehrere Anzeigeinstrumente und/oder Bedienelemente
angeordnet sind. Das Trägerelement 10 kann auch mit einem
Türträger, einer Heckklappe oder einem Motordeckel des
Kraftfahrzeugs verbunden sein. Das Trägerelement 10 ist in
nicht näher dargestellter Weise mit der Karosserie oder
einer Rahmenstruktur des Kraftfahrzeugs verbunden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist das
Trägerelement 10 als Frontend eines Kraftfahrzeugs
vorgesehen. Das Trägerelement 10 ist derart geformt, daß
dieses Aufnahmen 12 für die an diesem anzuordnenden
Bauelemente aufweist. Das Trägerelement 10 ist als
Kunststoff-Metall-Verbundkonstruktion ausgeführt und weist
einen Grundkörper 14 aus Kunststoff auf, der durch
Spritzgießen hergestellt wird. Der Grundkörper 14 besteht
vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff. Der
Grundkörper 14 kann mit guter maßlicher Genauigkeit
hergestellt werden. Es können am Grundkörper 14 mehrere
Referenzpunkte 15 vorgegeben sein, deren Abstände zueinander
überprüft werden und die durch entsprechende Änderungen am
Spritzgießwerkzeug auf die korrekten Maße eingestellt werden
können. Das Trägerelement 10 wird nicht in allen Bereichen
durch dieselben Kräfte belastet, sondern es sind Bereiche
mit hoher Belastung und Bereiche mit geringer Belastung
vorhanden. Es ist vorgesehen, daß in den Bereichen des
Trägerelements 10, in denen eine hohe Belastung vorhanden
ist, dieses mittels wenigstens eines Versteifungselements 16
aus Metall verstärkt ist. Das Trägerelement 10 ist
beispielsweise in oberen und seitlichen Teilbereichen 18 mit
der Karosserie oder Rahmenstruktur des Kraftfahrzeugs
verbunden, wodurch diese Teilbereiche 18 mit hohen Kräften
belastet sind und daher mittels jeweils eines
Versteifungselements 16 oder eines gemeinsamen
Versteifungselements 16 verstärkt sind. Das Trägerelement 10
kann außer den Teilbereichen 18 noch weitere Teilbereiche
mit hoher Belastung aufweisen, die entsprechend ebenfalls
mit einem oder mehreren Versteifungselementen 16 verstärkt
sind.
In Fig. 2 ist der Teilbereich 18 des Trägerelements 10 in
einem Querschnitt dargestellt. Der Grundkörper 14 ist im
Teilbereich 18 im Querschnitt mit einem Profil ausgebildet,
das beispielsweise wie in Fig. 2 dargestellt kastenförmig
ist und an einer Seite offen ist. Der Grundkörper 14 kann im
Teilbereich 18 auch mit einem u-förmigen oder v-förmigen
Profil ausgebildet sein oder mit einem beliebig anders
geformten Profil, das an einer Seite offen ist. Der
Grundkörper 14 kann im Teilbereich 18 innerhalb des offenen
Profils eine oder mehrere in Richtung der Längserstreckung
des Teilbereichs 18 zueinander versetzt angeordnete
Stützrippen 19 aufweisen. Die Enden der freien Schenkel 20
des Profils des Grundkörpers 14 sind jeweils zu einem
Flansch 22 voneinander wegweisend nach außen umgebogen. Bei
einem in den Fig. 2 und 3 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel des Trägerelements 10 sind an den
Flanschen 22 der Schenkel 20 jeweils mehrere nach außen
abstehende Vorsprünge 24 angeformt. Die Vorsprünge 24 können
im Querschnitt beispielsweise rund ausgebildet sein, wie
dies in Fig. 3 dargestellt ist, oder als im Querschnitt
flache Rippen. Die Vorsprünge 24 sind in Richtung der
Längserstreckung des Grundkörpers 14 im Teilbereich 18
zueinander versetzt angeordnet.
Das Versteifungselement 16 ist im wesentlichen plattenförmig
ausgebildet und derart am Grundkörper 14 angeordnet, daß
dieses die offene Seite des Profils des Grundkörpers 14
schließt, so daß vom Grundkörper 14 zusammen mit dem
Versteifungselement 16 ein geschlossenes Hohlprofil gebildet
wird. Das Versteifungselement 16 ist an seinen beiden auf
den Flanschen 22 des Grundkörpers 14 aufliegenden
Randbereichen 26 flanschartig gegenüber seinem Innenbereich
28 nach außen abgesetzt, so daß der Innenbereich 28 zwischen
die Schenkel 20 des Grundkörpers 14 eintaucht. Der
Innenbereich 28 des Versteifungselements 16 kann dabei auf
den Stützrippen 19 im Teilbereich 18 aufsitzen. Die
Randbereiche 26 des Versteifungselements 16 weisen
entsprechend den Vorsprüngen 24 des Grundkörpers 14 geformte
und angeordnete Öffnungen 30 auf, durch die die Vorsprünge
24 hindurchragen. Nachdem das Versteifungselement 16 auf die
Flansche 22 des Grundkörpers 14 aufgesetzt ist, werden die
durch die Öffnungen 30 ragenden Enden der Vorsprünge 24
plastisch verformt, so daß sich eine formschlüssige
Verbindung des Versteifungselements 16 mit dem Grundkörper
14 ergibt. Die Verformung der Enden der Vorsprünge 24 wird
vorzugsweise unter Wärmezufuhr und Druck durchgeführt, da
sich der thermoplastische Kunststoff, aus dem der
Grundkörper 14 besteht, bei Wärmezufuhr erweicht und somit
ohne starken Druck plastisch verformt werden kann. Die
Verformung der Vorsprünge 24 kann vorteilhafterweise mittels
eines beheizten Pressstempels erfolgen. Die Öffnungen 30 des
Versteifungselements 16 sind vorzugsweise derart
ausgebildet, daß diese sich von den Flanschen 22 des
Grundkörpers 14 weg erweitern, wodurch diese bei der
Verformung der Enden der Vorsprünge 24 mit dem
Kunststoffmaterial der verformten Enden der Vorsprünge 24
gefüllt werden und eine sichere, hoch belastbare Verbindung
des Versteifungselements 16 mit dem Grundkörper 14 erreicht
wird. Der Teilbereich 18 des Grundkörpers 14 ist mit den
Flanschen 22, auf denen die Randbereiche 26 des
Versteifungselements 16 aufsitzen, und den Vorsprüngen 24,
die durch die Öffnungen 30 des Versteifungselements 16
hindurchtreten, zur Verbindung mit dem Versteifungselement
16 ausgebildet.
In Fig. 4 ist das Trägerelement 10 im Querschnitt gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die
Ausbildung des Grundkörpers 14 ist dabei im wesentlichen
gleich wie vorstehend beim ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, jedoch sind an den Flanschen 22 des
Grundkörpers 14 keine Vorsprünge angeformt und entsprechend
weisen die Randbereiche 26 des ansonsten wie beim ersten
Ausführungsbeispiel ausgebildeten Versteifungselements 16
keine Öffnungen auf. Stattdessen ragen die Enden 32 der
Flansche 22 des Grundkörpers 14 über die Randbereiche 26 des
Versteifungselements 16 hinaus. Zur formschlüssigen
Verbindung des Versteifungselements 16 mit dem Grundkörper
14 werden die über die Randbereiche 26 hinausragenden Enden
32 der Flansche 22 über die Randbereiche 26 nach innen
umgebogen oder gebördelt. Vorzugsweise erfolgt das Umbiegen
der Enden 32 der Flansche 22 unter Erwärmung des
Grundkörpers 14. Der Teilbereich 18 des Grundkörpers 14 ist
ist den Flanschen 22, auf denen die Randbereiche 26 des
Versteifungselements 16 aufsitzen, und den Enden 32, die
über die Randbereiche 26 umgebogen werden, zur Verbindung
mit dem Versteifungselement 16 ausgebildet.
In Fig. 5 ist das Trägerelement 10 gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die grundsätzliche
Ausbildung des Grundkörpers 14 und des Versteifungselements
16 wiederum gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel
unverändert ist. Die Flansche 22 des Grundkörpers 14 weisen
in Richtung der Längserstreckung des Bereichs 18 des
Grundkörpers 14 zueinander versetzt angeordnete Öffnungen 34
auf. Die Öffnungen 34 sind vorzugsweise derart ausgebildet,
daß sie sich zur Unterseite der Flansche 22 hin erweitern.
Zur Verbindung des Versteifungselements 16 mit dem
Grundkörper 14 werden von der Unterseite der Flansche 22 her
durch die Öffnungen 34 Befestigungselemente 36 eingepreßt,
die mit ihren gespreizten Enden 37 auch in die Randbereiche
26 des Versteifungselements 16 eintreten und deren Enden 37
sich im Versteifungselement 16 weiter spreizen und damit
eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Grundkörper 14
und dem Versteifungselement 16 bilden. Der Teilbereich 18
des Grundkörpers 14 ist mit den Flanschen 22, auf denen die
Randbereiche 26 des Versteifungselements 16 aufsitzen, und
den Öffnungen 34 in den Flanschen 22 für die
Befestigungselemente 36 zur Verbindung mit dem
Versteifungselement 16 ausgebildet.
In Fig. 6 ist das Trägerelement 10 gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Grundkörper 14 ist im
wesentlichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet
und weist im Bereich 18 das offene Profil mit den Flanschen
22 auf. Das Versteifungselement 116 ist derart geformt, daß
es der Kontur des Profils des Bereichs 18 des Grundkörpers
14 angepaßt ist und entsprechend ebenfalls ein
kastenförmiges, an einer Seite offenes Profil aufweist. Das
Versteifungselement 116 ist von der geschlossenen Seite des
Profils des Teilbereichs 18 über den Grundkörper 14 gestülpt
und reicht mit seinen Schenkeln 120 seitlich entlang der
Schenkel 20 bis zu den Flanschen 22 des Profils des
Teilbereichs 18. Der Grundkörper 14 und das
Versteifungselement 116 weisen in Richtung der
Längserstreckung des Teilbereichs 18 des Grundkörpers 14
zueinander versetzte, sich überdeckende Öffnungen 38 auf,
durch die Befestigungselemente 40 hindurchtreten. Die
Befestigungselemente 40 sind als Nieten ausgebildet, an
denen an ihren aus dem Versteifungselement 116 und dem
Grundkörper 14 ragenden Enden jeweils ein Schließkopf 42
durch plastische Verformung ausgebildet ist. Die
Befestigungselemente 40 bilden eine formschlüssige
Verbindung des Versteifungselements 116 mit dem Grundkörper
14. Der Teilbereich 18 des Grundkörpers 14 ist mit dem
kastenförmigen Profil und den Öffnungen 38 ist zur
Verbindung mit dem Versteifungselement 116 ausgebildet.
Die Verbindung des Versteifungselements 116 mit dem
Grundkörper 14 kann beim Trägerelement 10 gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel anstelle der Befestigungselemente 40
auch wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch am
Grundkörper 14 angeformte Vorsprünge 24 oder wie beim
dritten Ausführungsbeispiel durch sich spreizende
Befestigungselemente 36 erfolgen.
Die Verbindung des Versteifungselements 16 gemäß dem ersten
bis dritten Ausführungsbeispiel, das mit dem Grundkörper 14
das geschlossene Hohlprofil bildet, kann auch wie beim
vierten Ausführungsbeispiel mittels Befestigungselementen 40
in Form von Nieten erfolgen.
Claims (9)
1. Trägerelement für Kraftfahrzeuge, das zur Anordnung
wenigstens eines Bauelements an diesem dient, und das als
eine Kunststoff-Metall-Verbundkonstruktion ausgeführt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (10) einen
durch Spritzgießen hergestellten Grundkörper (14) aus
Kunststoff aufweist, der wenigstens einen Teilbereich (18)
aufweist, der zur Verbindung mit wenigstens einem
Versteifungselement (16) aus Metall ausgebildet ist.
2. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (14) im Teilbereich (18) im Querschnitt
ein offenes Profil aufweist.
3. Trägerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Versteifungselement (16) derart ausgebildet ist, daß
durch dieses zusammen mit dem Profil des Teilbereichs (18)
des Grundkörpers (14) ein geschlossenes Hohlprofil gebildet
wird.
4. Trägerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (16) derart
ausgebildet ist, daß es der Kontur des Teilbereichs (18) des
Grundkörpers (14) angepaßt ist und an der Kontur des
Teilbereichs (18) anliegt.
5. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß am Grundkörper (14) mehrere Vorsprünge
(24) angeformt sind, die durch entsprechende Öffnungen (30)
des Versteifungselements (16) hindurchtreten und zu einer
formschlüssigen Verbindung des Versteifungselements (16) mit
dem Grundkörper (14) an ihren durch die Öffnungen (30)
ragenden Enden verformt sind.
6. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß am Grundkörper (14) wenigstens ein über
das Versteifungselement (16) hinausragender Flansch (22)
angeformt ist, der zu einer formschlüssigen Verbindung des
Versteifungselements (16) mit dem Grundkörper (14) über das
Versteifungselement (16) umgebogen ist.
7. Trägerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens ein separates
Befestigungselement (36; 40) vorgesehen ist, mittels dem das
Versteifungselement (16) mit dem Grundkörper (14)
formschlüssig verbindbar ist.
8. Trägerelement nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (16)
zumindest im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und
an wenigstens zwei Randbereichen (26) mit dem Grundkörper
(14) verbunden ist.
9. Trägerelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Versteifungselement (16) an seinen mit dem
Grundkörper (14) verbundenen Randbereichen (26) bezüglich
seinem Innenbereich (28) flanschartig abgesetzt ist.
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