DE202007019273U1 - Reinforcement element for a vehicle hollow body - Google Patents

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Abstract

Einstückiges Verstärkungselement, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus a) einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit den Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und b) aus einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten starren Strukturverstärkung besteht, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche der starren Strukturverstärkung und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, wobei die Form der starren Strukturverstärkung und des länglichen Grundkörpers, sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren, im Sichtbereich liegenden Bleches des...One-piece reinforcement element, characterized in that it consists of a) an elongated, shell-shaped base body, the interior of which has reinforcement ribs which are firmly connected to the base body, the reinforcement ribs being made of injection-molded plastic and their connection to the base body at discrete connection points via openings in the base body , through which the plastic extends and beyond the surfaces of the openings and b) consists of a rigid structural reinforcement attached to the same plastic by the same injection molding process on at least one end of the base body, which essentially has the shape of the cross section of a body at this point reinforcing hollow profile corresponds, wherein an expandable adhesive material is applied over a portion of the surface of the rigid structural reinforcement and the elongated, shell-shaped base body, the shape of the sta Structural reinforcement and the elongated base body, as well as the amount and distribution of the expandable adhesive are selected so that the adhesive material does not expand the inner surface of the outer sheet of the ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein einstückiges Verstärkungselement für einen Fahrzeug Hohlkörper bestehend aus der Kombination eines Hybridbauteils mit einem aus demselben Thermoplasten hergestellten Strukturverstärker in Nicht-Hybrid-Bauweise, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung in Fahrzeugen.The present invention relates to a one-piece reinforcing element for a vehicle hollow body consisting of the combination of a hybrid component with a structural amplifier made of the same thermoplastic in non-hybrid construction, a process for its preparation and its use in vehicles.

Durch sich verteuernde Rohstoffe geht die Automobilindustrie in jüngster Zeit dazu über, Fahrzeugbleche dünner zu konstruieren um Gewicht zu sparen und darüber einen Beitrag zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs zu erzielen. Gleichzeitig steigen jedoch die Anforderungen an die Sicherheit der Fahrzeuginsassen weshalb die leichter konstruierten Fahrzeuge wiederum durch Zusatzmaßnahmen an der Karosserie verstärkt werden.As raw materials have become more expensive, the automotive industry has recently begun to make vehicle sheets thinner in order to save weight and thereby contribute to reducing fuel consumption. At the same time, however, the demands on the safety of the vehicle occupants rise, which is why the more easily constructed vehicles are in turn reinforced by additional measures on the body.

Dies führte in jüngster Zeit zum Einsatz der so genannten Kunststoff-Metall-Hybridtechnik zur Herstellung von Hohlkammer-Leichtbauteilen bzw. Hybridbauteilen.This has recently led to the use of the so-called plastic-metal hybrid technology for the production of hollow-chamber lightweight components or hybrid components.

Hybridbauteile zeichnen sich durch den Formschluss eines schalenförmigen Grundkörpers bzw. Hohlkörpers und einen an diesen angespritzten, eingefügten oder angefügten Kunststoffteil aus. Der Grundkörper kann selber aus Kunststoff oder Metall, vorzugsweise aus Metall bestehen.Hybrid components are characterized by the positive connection of a shell-shaped main body or hollow body and a molded-on this, inserted or attached plastic part. The main body can itself be made of plastic or metal, preferably of metal.

Aus EP-A 0 370 342 ist ein Leichtbauteil in Hybridbauweise aus einem schalenförmigen Grundkörper bekannt, dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit dem Grundkörper fest verbunden sind, in dem die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und ein fester Formschluss erreicht wird. EP-A 0 995 668 ergänzt dieses Prinzip indem man das Hohlkammer-Leichtbauteil zusätzlich mit einer Deckplatte oder Deckschale aus Kunststoff versieht. Denkbar ist aber auch eine Deckplatte aus anderen Materialien wie beispielsweise Metall.Out EP-A 0 370 342 a lightweight component in hybrid construction of a shell-shaped base body is known, the interior of which has reinforcing ribs which are firmly connected to the main body, in which the reinforcing ribs are made of molded plastic and their connection to the body at discrete connection points via openings in the base body, through which Plastic passes through and beyond the surfaces of the apertures and a tight fit is achieved. EP-A 0 995 668 complements this principle by providing the hollow chamber lightweight component additionally with a cover plate or cover shell made of plastic. It is also conceivable, however, a cover plate made of other materials such as metal.

Schon bald erkannte man die hervorragende Eignung von Hohlkammer-Leichtbauteilen in Hybridbauweise überall dort, wo es auf hohe Stabilität, hohe Energieaufzehrung im Falle eines Crash sowie um Gewichtseinsparung ging, also beispielsweise beim Bau von Kraftfahrzeugen. EP 0 679 565 B1 offenbart die Vorderfront eines Kraftfahrzeugs (Kfz) mit mindestens einer steifen Traverse die sich über den Hauptteil der Länge des Vorderfrontteils erstreckt mit mindestens einem Stützteil aus Kunststoff, das oder die am Endbereich der steifen Traverse angegossen wird bzw. werden. EP 1 032 526 B1 offenbart eine Tragestruktur für das Frontmodul eines Kraftfahrzeugs aus einem Stahlblech-Grundkörper, einem unverstärkten amorphen thermoplastischen Kunststoffmaterial, einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff sowie einer Rippenstruktur aus beispielsweise Polyamid. DE 100 53 840 A1 offenbart ein Stossfängersystem oder Energieabsorberelement aus gegenüberliegend angeordneten Metallblechen und Verbindungsrippen aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff. Aus DE 102 21 709 A1 ist ein Leichtbauteil für Trägerelemente von Kraftfahrzeugen in Hybridbauweise bekannt. DE 10 2005 043 698 A1 beschreibt einen Seitenschweller einer Kraftwagenkarosserie mit einem in Hybridbauweise gefertigten Strukturteil, welches mit dem Kastenprofil des Schwellers fest verbunden ist.It soon became apparent that the outstanding suitability of lightweight, lightweight structural components in hybrid construction was everywhere where high stability, high energy consumption in the event of a crash and weight saving were important, for example in the construction of motor vehicles. EP 0 679 565 B1 discloses the front of a motor vehicle (motor vehicle) with at least one rigid cross member extending over the major part of the length of the front panel with at least one plastic support member cast on the end portion of the rigid cross member. EP 1 032 526 B1 discloses a support structure for the front module of a motor vehicle made of a steel sheet body, an unreinforced amorphous thermoplastic material, a glass fiber reinforced thermoplastic and a rib structure of, for example, polyamide. DE 100 53 840 A1 discloses a bumper system or energy absorbing element of oppositely disposed metal sheets and connecting ribs of thermoplastic or thermosetting plastic. Out DE 102 21 709 A1 is a lightweight component for support elements of motor vehicles in hybrid construction known. DE 10 2005 043 698 A1 describes a side skirts of a motor vehicle body with a manufactured in hybrid construction structural part, which is firmly connected to the box section of the sill.

Andererseits offenbart EP 0 897 439 A1 innenliegende Bewehrungen für hohle Strukturelemente und DE 42 03 460 C2 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines trägerartigen Bauteils mit einem Leichtstoffkern. EP 1 256 512 A2 beschreibt schließlich Verstärkungselemente für einen Hohlkörper aus einem mit aufgeschäumter Masse ummantelten Rohr.On the other hand revealed EP 0 897 439 A1 internal reinforcements for hollow structural elements and DE 42 03 460 C2 describes a method for producing a carrier-type component with a lightweight core. EP 1 256 512 A2 Finally, describes reinforcing elements for a hollow body of a sheathed with foamed tube.

Derartige Verstärkungselemente sind jedoch nur begrenzt einsetzbar. Die Verbindungsstellen, beispielsweise von Fahrzeugholm und B-Säule eines Kraftfahrzeugs, erfordern individuelle Lösungen. Hier werden bislang Struktureinsätze, so genannte Strukturinserts, eingesetzt und mit Schäumen innerhalb der Karosseriehohlräume mit dieser verklebt. Beispiele für diese Technologie offenbaren die WO 93/05 103 oder die EP 1 475 295 A2 .However, such reinforcing elements are only limited use. The connection points, for example of vehicle axle and B-pillar of a motor vehicle, require individual solutions. Structural inserts, so-called structural inserts, have been used to date and bonded to foams within the body cavities. Examples of this technology reveal the WO 93/05 103 or the EP 1 475 295 A2 ,

Beide Lösungen für sich erfüllen jeweils einzelne Aufgaben. Während Hybridbauteile bisher überwiegend im Vorderbereich von Kraftfahrzeugen zur Energieaufzehrung im Falle eines Crash von vorne eingesetzt wurden, erfolgt der Einsatz einer Strukturverstärkung gemäß EP 1 475 295 A2 innerhalb der Verbindungen von Fahrzeugholmen in Crash-relevanten Bereichen der Karosserie, beispielsweise im unteren Teil der A-Säule, im unteren und oberen Teil der B-Säule und im Querträger über der hinteren Achse.Both solutions individually fulfill individual tasks. While hybrid components have been used mainly in the front of motor vehicles for energy consumption in the event of a crash from the front, the use of a structural reinforcement according to EP 1 475 295 A2 within the connections of vehicle uprights in crash-relevant areas of the bodywork, for example in the lower part of the A-pillar, in the lower and upper part of the B-pillar and in the crossmember above the rear axle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Bereitstellung einer Fahrzeug-Hohlraumkomponente, die ein Fahrzeug sowohl im Falle eines Crash von vorne als auch im Falle eines Crash von der Seite stabilisiert und somit die Fahrzeuginsassen durch Energieaufzehrung vor Unfallschäden bewahrt, die gleichzeitig jedoch im Bereich der Fahrgastzelle den Einsatz dünnerer Bleche erlaubt und zudem sich einfach und unkompliziert in der Massenfertigung von Fahrzeugen einsetzen lässt.The object of the present invention was therefore to provide a vehicle cavity component which stabilizes a vehicle both in the event of a crash from the front and in the event of a crash from the side and thus protects the vehicle occupants from energy damage by accidental damage, but at the same time in the passenger compartment allows the use of thinner sheets and also can be used easily and easily in the mass production of vehicles.

Die Lösung der Aufgabe und somit Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein einstückiges Verstärkungselement für einen Fahrzeug Hohlkörper dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus

  • a) einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper (nachstehend auch Hybridbauteil) dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit den Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und
  • b) aus einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten starren Strukturverstärkung besteht, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche der starren Strukturverstärkung und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, die Form der starren Strukturverstärkung und des länglichen Grundkörpers, sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren im Sichtbereich liegenden Bleches des zu verstärkenden Karosseriehohlraums berührt sondern wenigstens einen Teil der anderen Innenwände des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes berührt und daran haftet.
The solution of the problem and thus the subject of the present invention is a one-piece reinforcing element for a vehicle hollow body characterized in that this
  • a) an elongated, shell-shaped base body (hereinafter also hybrid component) whose interior reinforcing ribs, which are firmly connected to the base body, wherein the reinforcing ribs are made of molded plastic and their connection to the body at discrete connection points via openings in the base body, through which Plastic through and beyond the surfaces of the openings extends beyond and
  • b) consists of one of the same plastic by the same Anspritzvorgang attached to at least one end of the body rigid structural reinforcement, which corresponds substantially to the shape of the cross section of the body to be reinforced at this point hollow profile, wherein an expandable adhesive material over a portion of the surface of the rigid Structural reinforcement and the elongated, shell-shaped base body is applied, the shape of the rigid structural reinforcement and the elongated body, and the amount and distribution of the expandable adhesive are chosen so that the adhesive material when expanding not the inner surface of the outer visible sheet metal to be reinforced body cavity touched but touched at least a portion of the other inner walls of the body cavity to be reinforced and adhered thereto.

Überraschenderweise erweist sich das erfindungsgemäße Verstärkungselement für einen Fahrzeug Hohlkörper als multifunktionelles Bauteil das nicht nur schnell und einfach während der Karosseriemontage eingebaut werden kann, sondern aufgrund seiner Ausgestaltung entsprechende Karosseriebereiche wirkungsvoll sowohl gegen einen Crash von vorne als auch von der Seite stabilisiert und darüber hinaus als akustische Abkopplung und als Feuchtigkeitssperre fungiert, wobei es gleichzeitig erlaubt die Fahrzeugbleche dünner zu gestalten um darüber Gewicht und letztendlich Kraftstoff zu sparen.Surprisingly, the reinforcing element according to the invention for a vehicle hollow body proves to be a multifunctional component that can not only be installed quickly and easily during the body assembly, but due to its design corresponding body areas effectively stabilized against a crash from the front and from the side and beyond as an acoustic Decoupling and acting as a moisture barrier, while allowing the vehicle panels thinner to make it over weight and ultimately save fuel.

Das erfindungsgemäße Verstärkungselement kann sowohl einstückig einschalig als auch einstückig zweischalig oder insgesamt zweischalig ausgebildet sein. Im Falle einer zweischaligen Ausführung besteht der längliche, schalenförmige Grundkörper aus zwei Hälften mit jeweils eigener Verrippung. Falls erforderlich können beide Schalen miteinander verschweißt oder mit Klebstoff verklebt werden, wozu gegebenenfalls der einzusetzende ausdehnbare Klebstoffe verwendet werden kann.The reinforcing element according to the invention can be formed in one piece as a single shell or in one piece as a double shell or as a double shell. In the case of a two-shell design of the elongated, shell-shaped body consists of two halves, each with its own ribbing. If necessary, both shells can be welded together or glued together with adhesive, to which end, if appropriate, the expandable adhesives to be used can be used.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen sowohl der schalenförmige Grundkörper als auch die starre Strukturverstärkung kleine Distanzstücke oder Befestigungspositionen auf, welche eine Beabstandung zu den Innenwänden des zu verstärkenden Hohlraumelements ermöglichen. Bevorzugt sind diese aus demselben Kunststoff oder aus demselben Metall wie der längliche Grundkörper oder wie die Strukturverstärkung gefertigt.In a preferred embodiment, both the shell-shaped base body and the rigid structural reinforcement have small spacers or fastening positions which allow a spacing to the inner walls of the cavity element to be reinforced. Preferably, these are made of the same plastic or the same metal as the elongated base body or as the structural reinforcement.

In einer alternativen oder aber bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verstärkungselement mit Mitteln versehen, die eine Fluiddrainage ermöglichen. Dies kann von Nutzen sein, wenn der ausdehnbare Klebstoff erst nach Einlegen des Verstärkungselements und nach Zusammenbau des zu verstärkenden Karosseriebereichs eingespritzt wird. Bevorzugte Mittel sind GIT/WIT Kanäle (GIT = Gas Innendruck Technologie; WIT = Wasser Innendruck Technologie). In anderen Fällen können die Kanäle für den Ablauf von Tauchmedien im Lackierprozess oder für den Ablauf von Kondensflüssigkeit oder Regenwasser vorgesehen sein.In an alternative or preferred embodiment, the reinforcing element according to the invention is provided with means which allow a fluid drainage. This may be useful if the expandable adhesive is not injected until after the reinforcement element has been inserted and after assembly of the body region to be reinforced. Preferred means are GIT / WIT channels (GIT = gas internal pressure technology, WIT = water pressure technology). In other cases, the channels may be provided for drainage of dipping media during the painting process or for drainage of condensate or rainwater.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der längliche, schalenförmige Grundkörper nur einseitig über den angespritzten Kunststoff mit einer starren Strukturverstärkung direkt verbunden. In diesem Fall erlaubt das lose Anfügen einer zweiten Strukturverstärkung am anderen Ende des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers den Ausgleich von Fertigungstoleranzen. Die feste Verbindung der losen Strukturverstärkung mit dem länglichen, schalenförmigen Grundkörper erfolgt in diesem Fall durch den zusätzlichen Einsatz von Klebstoff oder aber durch den nachträglich einzuspritzenden ausdehnbaren Klebstoff.In a preferred embodiment, the elongated, shell-shaped base body is directly connected only on one side via the molded plastic with a rigid structural reinforcement. In this case, the loose addition of a second structural reinforcement at the other end of the elongate, shell-shaped base body allows the compensation of manufacturing tolerances. The solid connection of the loose structural reinforcement with the elongated, shell-shaped basic body takes place in this case by the additional use of adhesive or by the subsequently injected expansible adhesive.

Im Falle einer zweischaligen Ausführung des einstückigen Verstärkungselements, bevorzugt des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers, kann auch dieses/r bevorzugt durch Einfügen einer Weichkomponente, bevorzugt Kautschuk oder Dickbettklebstoff, mechanisch gegen die Innenseite des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes verspannt werden und somit Fertigungstoleranzen ausgleichen. Bevorzugt einzusetzende Weichkomponenten sind Therban® oder HNBR-Elastomere (HNBR = hydrogenated nitrile rubber).In the case of a two-shell embodiment of the one-piece reinforcing element, preferably the elongated, shell-shaped body, this also preferably by inserting a soft component, preferably rubber or Dickbedklebstoff, mechanically clamped against the inside of the reinforcing body cavity and thus compensate for manufacturing tolerances. Preferably to be soft components are Therban ® or HNBR elastomers (HNBR = hydrogenated nitrile rubber).

Der längliche, einschalige oder zweischalige Grundkörper für längliche Karosseriehohlräume ist im Prinzip aus EP-A 0 370 342 als sogenanntes Hybridbauteil bekannt. Er kann sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall bestehen. Wird ein metallener Grundkörper eingesetzt, so lässt sich dieser durch Tiefziehverfahren oder durch Rollformen herstellen.The elongated, single-shell or two-shell body for elongated body cavities is in principle off EP-A 0 370 342 known as a so-called hybrid component. It can be made of plastic as well as metal. If a metal base body is used, it can be produced by deep drawing or roll forming.

Bevorzugt eignen sich unbehandelte, verzinkte und/oder mit einem Primer und gegebenenfalls Haftvermittler versehene Stahlbleche, unbehandelte, eloxierte und/oder mit einem Primer und gegebenenfalls einem Haftvermittler versehene Aluminiumbleche. Es lassen sich für den Grundkörper aber auch durch Warmpressen verformte Kunststoffbleche verwenden, welche aus Thermoplasten mit Einlagen aus Glasfasermatten oder Synthesefasermatten bestehen. Als Kunststoffe zum Anspritzen der Verstärkungsrippen eignen sich insbesondere teilkristalline Kunststoffe, bevorzugt glasfaserverstärktes Polyamid-6, Polyamid-6,6, Polybutylenterephthalat, Polyphenylensulfid oder Polypropylen.Preference is given to untreated, galvanized and / or with a primer and optionally provided with adhesion promoter steel sheets, untreated, anodized and / or provided with a primer and optionally an adhesion promoter aluminum sheets. It can be used for the base body but also by hot pressing deformed plastic sheets, which consist of thermoplastics with inserts of glass fiber mats or synthetic fiber mats. Semi-crystalline plastics, preferably glass-fiber-reinforced polyamide-6, polyamide-6,6, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide or polypropylene, are particularly suitable as plastics for molding the reinforcing ribs.

Der Glasfasergehalt beträgt bevorzugt 10 bis 75%, besonders bevorzugt 25 bis 65%.The glass fiber content is preferably 10 to 75%, particularly preferably 25 to 65%.

Herstellen lassen sich diese Hydridbauteile, indem man den durch Tiefziehen oder Warmverpressen vorgeformten Grundkörper in ein Spritzgießwerkzeug mit entsprechend gestaltetem Formhohlraum einlegt und die Verstärkungsrippen und gegebenenfalls sonstigen Verstärkungen anspritzt. Erfindungsgemäß erfolgt dies zusammen mit dem Anspritzen wenigstens einer Strukturverstärkung.These hydride components can be manufactured by inserting the basic body preformed by deep-drawing or hot-pressing into an injection-molding tool with a correspondingly shaped mold cavity and by injection-molding the reinforcing ribs and optionally other reinforcements. According to the invention, this takes place together with the injection of at least one structural reinforcement.

Die Torsionssteifigkeit und die Schubsteifigkeit lassen sich bei V-Verrippung um mehr als das 10-fache erhöhen, bei Kreuzverrippung steigt sie noch höher. Bevorzugt weist deshalb das Hybridbauteil im Innenraum eine Zellen-, eine Waben- oder eine V- bzw. Kreuzverrippung auf. Das an sich spröde Bruchverhalten von kurzglasfaserverstärkten Thermoplasten wird durch das duktile Verhalten der Metallteile positiv beeinflusst, so dass die Gefahr des Brechens der Struktur nicht gegeben ist. Bei Verwendung von Kunststoffblechen für den Grundkörper lassen sich ähnliche Festigkeitserhöhungen erzielen.The torsional rigidity and the shear stiffness can be increased more than 10-fold with V-ribbing, with cross-ribbing it increases even higher. Preferably, therefore, the hybrid component in the interior of a cell, a honeycomb or a V or cross ribbing. The inherently brittle fracture behavior of short glass fiber reinforced thermoplastics is positively influenced by the ductile behavior of the metal parts, so that there is no danger of breakage of the structure. When using plastic sheets for the body, similar increases in strength can be achieved.

Bei Verwendung eines metallischen Grundkörpers wird der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient im Wesentlichen durch das Metall bestimmt.When using a metallic base body, the linear thermal expansion coefficient is essentially determined by the metal.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Verankerungen des Kunststoffs am Metall aus Sicken, welche entweder in die Rippen hineingerichtet oder von ihnen weggerichtet sind. Diese Sicken können runden, länglichen, aber auch unregelmäßigen Querschnitt besitzen. Besonders vorteilhaft ist es, Sicken mit Durchbrüchen zu kombinieren. Alle diese Ausführungsformen zeichnen sich durch eine besonders gute Aufnahme von Schubspannungen aus.According to a preferred embodiment, the anchors of the plastic on the metal consist of beads, which are either directed into the ribs or directed away from them. These beads can have round, elongated, but also irregular cross-section. It is particularly advantageous to combine beads with breakthroughs. All of these embodiments are characterized by a particularly good absorption of shear stresses.

Vorzugsweise weist der Grundkörper, insbesondere wenn er aus Metall gefertigt wurde, mindestens teilweise eine Überzugsschicht auf, welche aus dem gleichen Kunststoff wie die Verstärkungsrippen besteht.Preferably, the base body, in particular if it was made of metal, at least partially on a coating layer, which consists of the same plastic as the reinforcing ribs.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ränder der Durchbrüche Verformungen aufweisen.It is particularly advantageous if the edges of the openings have deformations.

Dadurch wird gerade in diesem kritischen Bereich die Oberfläche des Grundkörpers vergrößert. Als Verformungen eignen sich Sicken-artige Einbuchtungen der Ränder der Durchbrüche. Die Ränder können aber auch zusätzlich eingeschnitten und die entstandenen Zungen abgewinkelt oder verdreht sein, wodurch besonders feste Verbindungen erzielbar sind. Durch solche Verformungen wird der Kraftfluss zwischen Grundkörper und Verstärkungsrippen sowie sonstigen angespritzten Verstärkungen verbessert. In der Regel wird man die Verformungen in den Innenraum des Grundkörpers hinein richten um auf diese Weise eine glatte Außenfläche des Grundkörpers zu erzielen. Alternativ kann man die Verformungen aus dem Innenraum des Grundkörpers hinaus richten um auf diese Weise gleichzeitig Distanzstücke zu formen.As a result, the surface of the base body is enlarged, especially in this critical area. As deformations are bead-like indentations of the edges of the openings are suitable. The edges can also be cut in addition and the resulting tongues be angled or twisted, whereby particularly firm connections can be achieved. Such deformations improve the flow of force between the base body and reinforcing ribs and other molded reinforcements. In general, you will judge the deformations in the interior of the body in order to achieve in this way a smooth outer surface of the body. Alternatively, you can judge the deformations from the interior of the body out to form in this way simultaneously spacers.

Vorzugsweise besitzen die Verstärkungsrippen, insbesondere an den Verbindungsstellen mit dem Grundkörper, einen verbreiterten Fuß. Die damit vergrößerte Kontaktfläche zwischen Grundkörper und Verstärkungsrippen erhöht damit die Aufnahme von Schubkräften.Preferably, the reinforcing ribs, in particular at the connection points with the base body, have a widened foot. The thus enlarged contact surface between the base body and reinforcing ribs thus increases the absorption of shear forces.

Es ist auch von besonderem Vorteil, wenn die zwischen den Verstärkungsrippen und den Seitenwänden des Grundkörpers verbleibenden Freiräume trapezförmigen Querschnitt aufweisen statt eines spitzen Dreiecksquerschnitt.It is also of particular advantage if the free spaces remaining between the reinforcing ribs and the side walls of the main body have a trapezoidal cross-section instead of an acute triangular cross-section.

Dadurch werden zum einen die Kontaktflächen mit dem Grundkörper vergrößert und zum anderen ist der Kraftfluss zwischen den Rippen günstiger. Der Übergang zwischen den einzelnen Flächen der Verstärkungsrippen sollte abgerundet sein, um Kerbwirkungen auszuschließen.As a result, on the one hand the contact surfaces are enlarged with the body and on the other hand, the power flow between the ribs is cheaper. The transition between the individual surfaces of the reinforcing ribs should be rounded off in order to eliminate notch effects.

Beispielhaft ist ein Hybridbauteil in EP-A 0 370 342 beschrieben. Die 1 zeigt darin ein Hybridbauteil aus tiefgezogenem Stahlblech, welches mit einem Haftvermittler behandelt wurde. In seinem Innenraum sind V-förmige Verstärkungsrippen aus Polyamid-6 mit 30 Gew.-% Glasfasergehalt vorgesehen. Diese Verstärkungsrippen erstrecken sich mit einem Steg über die gesamte Tiefe des Innenraumes und weisen zum Boden des Längsholms hin einen verbreiteten Fuß auf. Die Verstärkungsrippen bilden mit dem Grundkörper trapezartige Freiräume, wobei an den Seitenwänden des Längsholmes, Verbindungsstege aus dem gleichen Kunststoff vorhanden sind, welche parallel zu den Seitenwänden verlaufen und daran fest haften. Sie weisen in etwa die gleiche Stärke auf wie die Verstärkungsrippen. Zwischen den Verstärkungsrippen und dem Längsholm sind gestrichelt dargestellte Verankerungen in Form von Sicken und Durchbrüchen vorgesehen, durch welche der Kunststoff auf die Außenseite hindurchreicht und dort Blöcke bildet. Die Außenseite ist mit einer Überzugsschicht des gleichen Kunststoffes versehen. Zur Demonstration der Anspritztechnik ist der Angusskanal eines nicht dargestellten Formwerkzeuges gestrichelt symbolisiert.An example is a hybrid component in EP-A 0 370 342 described. The 1 shows therein a hybrid component made of deep-drawn sheet steel, which has been treated with a bonding agent. In its interior V-shaped reinforcing ribs made of polyamide-6 are provided with 30 wt .-% glass fiber content. These reinforcing ribs extend with a web over the entire depth of the interior and have a common foot towards the bottom of the longitudinal spar. The reinforcing ribs form with the main body trapezoidal clearances, wherein on the side walls of the longitudinal spar, connecting webs of the same plastic are present, which extend parallel to the side walls and adhere firmly. They have approximately the same thickness as the reinforcing ribs. Between the reinforcing ribs and the longitudinal spar are anchors shown in dashed lines in the form of beads and openings provided, through which the plastic reaches on the outside and forms blocks there. The outside is provided with a coating layer of the same plastic. To demonstrate the Anspritztechnik the sprue of a mold, not shown, symbolized by dashed lines.

In 2 in der EP-A 0 370 342 besteht der Grundkörper aus durch Warmpressen verformtem Kunststoffblech aus Polyamid mit eingelegter Glasfasermatte von einem Flächengewicht von 1950 g/m2 bei 1 mm Blechdicke und 78 Gew.-% Glasanteil. Im Innenraum dieses Grundkörpers sind Verstärkungsrippen aus Polyamid-6,6 mit einem Glasfasergehalt von 35 Gew.-% angeordnet. An den Verbindungsstellen zwischen dem Grundkörper und den Verstärkungsrippen weist der Grundkörper gestrichelt dargestellte Verformungen (Sicken) auf, durch welche der Kunststoff der Verstärkungsrippen hindurchreicht und auf der Außenseite Wülste bildet. Außerdem sind Anschlussflansche und Verstärkungsaugen aus dem gleichen Kunststoff mit angespritzt. Erfindungsgemäß kann das Anspritzen der Wülste oder Pfropfen und deren Umformung auf der gegenüberliegenden Seite der Durchbrüche in verschiedenen Arbeitsschritten erfolgen. Bevorzugt ist der Vorgang durch maximal zwei Arbeitsschritte abgeschlossen.In 2 in the EP-A 0 370 342 the base body consists of plastic sheet of polyamide with inserted fiberglass mat deformed by hot pressing and having a basis weight of 1,950 g / m 2 at 1 mm sheet thickness and 78% by weight glass content. In the interior of this body reinforcing ribs of polyamide-6,6 are arranged with a glass fiber content of 35 wt .-%. At the junctions between the base body and the reinforcing ribs, the base body has deformations (beading) shown by dashed lines, through which the plastic of the reinforcing ribs extends and forms beads on the outside. In addition, connecting flanges and reinforcing eyes made of the same plastic are molded on. According to the invention, the injection molding of the beads or grafting and their deformation on the opposite side of the openings can be carried out in different steps. Preferably, the process is completed by a maximum of two steps.

Die in 3 der EP-A 0 370 342 dargestellten verschiedenartigen Verankerungen stellen lediglich eine besonders bevorzugte Auswahl aus einer Vielzahl weiterer Möglichkeiten dar.In the 3 of the EP-A 0 370 342 shown various anchors represent only a particularly preferred selection of a variety of other options.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Kombination des Hybridbauteils mit wenigstens einer starren Strukturverstärkung (Strukturverstärkungsinsert), mit dem Rahmen oder Außenpaneele von Karosserien verstärkt werden können, ohne ein Verformen oder eine optische Unebenheit in der Außenfläche des Rahmens/Außenpaneels zu verursachen. Karosserien im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Karosserien von 1, 2, 3 oder 4-achsigen Fahrzeugen, bevorzugt von 2-achsigen Kraftfahrzeugen.The present invention relates to the combination of the hybrid component with at least one rigid structural reinforcement (structural reinforcement insert), with which frame or outer panels of bodies can be reinforced, without causing deformation or optical unevenness in the outer surface of the frame / outer panel. For the purposes of the present invention, bodies are bodies of 1, 2, 3 or 4-axle vehicles, preferably 2-axle motor vehicles.

Die Trends bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugen gehen in Richtung leichterer Fahrzeuge, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Gleichzeitig werden die Sicherheitsstandards und die Sicherheitsvorgaben verschärft, wie an den Bestimmungen der Europäischen Union und den Euro-NCAP-Aufpralltests zu erkennen ist. Der Einsatz leichterer Materialien wie zum Beispiel Aluminium zur Herstellung der Hohlprofilelemente, die als Fahrzeughilfsrahmen verwendet werden, hat zur Notwendigkeit zusätzlicher Verstärkung geführt. Es besteht auch die Notwendigkeit einer Verstärkung hinter Außenpaneelen an verschiedenen Stellen in dem Fahrzeug, wie zum Beispiel in Fenster- und Türumgebungen, insbesondere in Hohlräumen zwischen Fenster- und Türrahmen und Außenpaneelen, wie zum Beispiel bei der Verstärkung von Heckklappen und A-Säulen, wo sie sich mit dem Dach des Fahrzeugs verbinden.The trends in the design of motor vehicles are towards lighter vehicles to reduce fuel consumption. At the same time, security standards and security requirements are being tightened, as can be seen in the European Union's provisions and the Euro NCAP impact tests. The use of lighter materials such as aluminum to make the hollow section members used as a vehicle auxiliary frame has led to the need for additional reinforcement. There is also a need for reinforcement behind exterior panels at various locations in the vehicle, such as in window and door environments, particularly in cavities between window and door frames and exterior panels, such as in the reinforcement of tailgates and A-pillars, where they connect to the roof of the vehicle.

Es gibt vier Hauptanwendungsarten, wo eine Strukturverstärkung in Fahrzeugen erforderlich ist: Aufprallschutz, wo es auf das Vermindern einer Verformung der Fahrzeugkarosserie ankommt, um die Insassen zu schützen; Energieabsorption zum Verbessern des Komponentenverhaltens bei einer Verformung; Verringern des Verwindens oder von Karosseriebewegungen in der Fahrzeugstruktur, insbesondere zum Verbessern der Langlebigkeit und zum Verringern von Spannungsrissen; und die Punktmobilitätsprobleme, die eine Verringerung von Resonanzen mittels Versteifungsmaßnahmen erforderlich machen. Die Notwendigkeit einer Verstärkung besteht unabhängig von den Materialien, die zum Herstellen der Fahrzeugstruktur verwendet werden, und die Notwendigkeit verändert sich von einem Material zum anderen entsprechend der Art der hergestellten Verstärkung. Die Verstärkungsteile können auch das Geräusch verringern, das durch die Bewegung eines Fahrzeugs entsteht, indem sie einen Schalldämpfungseffekt bewirken, weil sie Luftwege in Hohlräumen blockieren.There are four main types of applications where structural reinforcement is required in vehicles: impact protection, where it relies on reducing deformation of the vehicle body to protect the occupants; Energy absorption for improving the component behavior in a deformation; Reducing twisting or body movements in the vehicle structure, particularly for improving longevity and reducing stress cracking; and the point mobility issues that require a reduction in resonances through stiffening measures. The need for reinforcement is independent of the materials used to make the vehicle structure, and the need varies from one material to another according to the type of reinforcement produced. The reinforcing members can also reduce the noise caused by the movement of a vehicle by providing a silencing effect because they block airways in cavities.

Eine mit dem Hybridbauteil verbundene Strukturverstärkung für ein Hohlprofil ist ein starres Verstärkungselement. Dieses hat eine Form, die im Wesentlichen dem zu verstärkenden Querschnitt entspricht. Das erfindungsgemäß aufzubringende ausdehnbare Klebstoffmaterial ist dabei über einen Abschnitt der Oberfläche des starren Verstärkungselements aufgebracht, wobei die Kombination aus der Form der starren Strukturverstärkung sowie dem Aufbringungsort, der Größe und der Form des ausdehnbaren Klebstoffmaterials so gewählt ist, dass sich das Material ausdehnt, aber nicht den Teil der Fläche berührt, bei dem es sich um ein Außenpaneel handelt. Optische Fehlstellen am lackiertem Außenpaneel entstehen auch durch unterschiedliche Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten beim Lackierprozess. Deswegen muss vermieden werden, dass der ausdehnbare Klebstoff an von außen sichtbare Bereiche des Außenpaneels gelangt.A structural reinforcement for a hollow profile connected to the hybrid component is a rigid reinforcement element. This has a shape which substantially corresponds to the cross-section to be reinforced. The expandable adhesive material to be applied in accordance with the present invention is applied over a portion of the surface of the rigid reinforcing member, wherein the combination of the rigid structural reinforcement shape and the location, size and shape of the expandable adhesive material is selected so that the material expands, but not touches the part of the surface that is an outer panel. Optical defects on the painted exterior panel are also caused by different heating and cooling rates during the painting process. Therefore, it must be avoided that the expandable adhesive passes to externally visible areas of the outer panel.

Auf diese Weise wird ein Verformen des äußeren Karosseriepaneels während des Verschäumens und/oder Abkühlens des verschäumten ausdehnbaren Materials verringert oder verhindert.In this way, deformation of the outer body panel during foaming and / or cooling of the expanded expandable material is reduced or prevented.

Die Abmessungen der starren Strukturverstärkung und die Dicke, der Aufbringungsort und die Art des ausdehnbaren Materials sind entscheidend für das Erreichen der gewünschten Karosserieverstärkung und das Vermindern eines Verformens bzw. Auftretens optischer Unebenheiten des äußeren Karosseriepaneels. Die äußere Form der Strukturverstärkung muss im Wesentlichen dem Querschnitt des Profils der Struktur entsprechen, die es verstärken soll, aber es muss so geformt sein, dass der Schaumstoff nicht an der Innenfläche des äußeren Karosseriepaneels in einer solchen Weise anliegt, dass er ein Verformen des Paneels hervorruft. Die Form der Strukturverstärkung kann entlang seiner Länge in dem Maße variieren, wie sich die Abmessungen des Profils der Struktur ändern. Seine Länge wird allerdings zumindest einseitig begrenzt durch das fest mit ihm im gleichen Anspritzvorgang zu verbindende Hybridbauteil. Die Größe des Verstärkungselements einschließlich des ausdehnbaren Klebstoffmaterials muss so gewählt sein, dass ein geringer Freiraum zwischen dem Ende der Strukturverstärkung und den Innenwänden der zu verstärkenden Karosseriestruktur bleibt, damit ein Elektrobeschichtungsfluid dort hindurch passieren kann. Des Weiteren muss das Verstärkungselement so geformt sein, dass der Schaumstoff beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des Sichtsbereichs des Außenpaneels berührt, die einen Teil der Wände der Hohlstruktur bildet. Der Schaumstoff muss jedoch andere Flächen der Hohlstruktur berühren und sich mit ihnen verbinden, so dass die starre Strukturverstärkung aber auch das mit dieser verbundene Hybridbauteil sicher im Fahrzeug Hohlkörper gehalten wird. Auch die Strukturverstärkung kann wie das Hybridbauteil, bevorzugt im Inneren eine Zellen-, eine Waben- oder eine Rippenstruktur aufweisen, um eine Verstärkung entlang mehrerer verschiedener Achsen zu bieten.The dimensions of the rigid structural reinforcement and the thickness, location and nature of the expandable material are critical to achieving the desired body reinforcement and reducing the appearance of optical bumps of the exterior body panel. The external shape of the structural reinforcement must substantially correspond to the cross section of the profile of the structure reinforcing it is intended, but it must be shaped so that the foam does not abut the inner surface of the outer body panel in such a way that it causes deformation of the panel. The shape of the structural reinforcement may vary along its length as the dimensions of the profile of the structure change. However, its length is limited at least on one side by the hybrid component to be firmly connected to it in the same injection process. The size of the reinforcing element, including the expandable adhesive material, must be such as to leave little space between the end of the structural reinforcement and the inner walls of the body structure to be reinforced so that an electrocoating fluid can pass therethrough. Furthermore, the reinforcing element must be shaped so that the expansion of the foam does not affect the inner surface of the viewing area of the outer panel, which forms part of the walls of the hollow structure. However, the foam must touch other surfaces of the hollow structure and connect with them, so that the rigid structural reinforcement but also the hybrid component connected with this is securely held in the vehicle hollow body. Also, the structural reinforcement, like the hybrid component, may preferably have a cell, honeycomb or rib structure inside to provide reinforcement along several different axes.

Eine oder mehrere der Wände des Fahrzeug Hohlprofils, das gemäß der vorliegenden Erfindung verstärkt ist, können vollständig zu dem Außenpaneel gehören. Gleichermaßen kann ein Teil von einer oder mehreren Wänden des Fahrzeug Hohlprofils durch ein inneres Strukturelement gebildet werden, und ein anderer Teil der Wände des Fahrzeug Hohlprofils kann durch ein Außenpaneel gebildet werden. Im Allgemeinen ist nur eine der Wände, die das Fahrzeug Hohlprofil definieren, ein Außenpaneel, und es kann sein, dass nur ein Teil von einer der Wände ein Außenpaneel ist.One or more of the walls of the vehicle hollow profile reinforced according to the present invention may be wholly associated with the exterior panel. Similarly, a part of one or more walls of the vehicle hollow section may be formed by an inner structural element, and another part of the walls of the vehicle hollow profile may be formed by an outer panel. In general, only one of the walls that define the vehicle hollow section is an exterior panel, and only a portion of one of the walls may be an exterior panel.

Dementsprechend kann unter diesen Umständen das einstückige Verstärkungselement gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gebildet werden, dass sich der ausdehnbare Klebeschaumstoff ausdehnt und an dem Teil des Strukturelements haftet, der kein Außenpaneel ist, und nicht den Teil des Elements berührt und nicht an dem Teil des Elements haftet, der das Außenpaneel bildet. In diesem Fall kann das Außenpaneel dank der Nähe des Schaumstoffs und/oder des Kerns der Strukturverstärkung zu dem Außenpaneel verstärkt werden. Dies kann durch die entsprechende Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffmaterials über die Oberfläche des Kerns und das Aufbringen der entsprechenden Menge verschäumbaren Materials erreicht werden. Die optimale Verteilung und Menge an ausdehnbarem Material hängt von der Größe und Form des Hohlprofils sowohl der Strukturverstärkung als auch des mit dieser verbundenen Hybridbauteils ab.Accordingly, under these circumstances, the one-piece reinforcing member according to the present invention can be formed by expanding the expandable adhesive foam and adhering to the part of the structural member that is not an outer panel and does not touch the part of the member and does not adhere to the part of the member that forms the outer panel. In this case, the outer panel may be reinforced due to the proximity of the foam and / or the core of the structural reinforcement to the outer panel. This can be achieved by the appropriate distribution of the expandable adhesive material over the surface of the core and the application of the appropriate amount of foamable material. The optimum distribution and amount of expandable material depends on the size and shape of the hollow profile of both the structural reinforcement and the hybrid component associated therewith.

Das erfindungsgemäße einstückige Verstärkungselement aus Hybridbauteil und Strukturverstärkung muss bevorzugt in dem zu verstärkenden Hohlprofil in einer Weise angeordnet werden, die ein einwandfreies Ausführen eines Elektrobeschichtungsprozesses, bevorzugt eine kathodische Tauchlackierung (KTL), ohne eine unerwünschte Bewegung der Einheit ermöglicht. Hierfür können bevorzugt verschiedene Befestigungsmittel zum Einsatz kommen. Es können Mittel wie zum Beispiel Halteclips in den Kern hineingeformt werden, die in Löcher in den Wänden des Hohlprofils, die keine Wand oder Wände sind, die das Außenpaneel bilden, eingehängt werden können.The one-piece reinforcing element of hybrid component and structure reinforcement according to the invention must preferably be arranged in the hollow profile to be reinforced in a manner that allows a proper performing an electrocoating process, preferably a cathodic dip coating (KTL), without undesirable movement of the unit. For this purpose, preferably different fastening means can be used. Means, such as retaining clips, may be molded into the core, which may be hooked into holes in the walls of the hollow profile, which are not walls or walls forming the outer panel.

Gleichermaßen können Befestigungsmittel wie zum Beispiel Halteclips in den Wänden des Hohlprofils, die nicht zu dem Außenpaneel gehören, ausgebildet werden, die in Löcher im Kern des Verstärkungselements eingesetzt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann das Verstärkungselement aus Hybridbauteil und Strukturverstärkung mit kleinen Nasen versehen werden, die es ihm ermöglichen, zu den Innenwänden der Hohlstruktur einen Abstand zu halten. Auf diese Weise sind keine Befestigungsvorrichtungen erforderlich, und die Kontaktfläche zwischen dem einstückigen Verstärkungselement und den Innenwänden des Fahrzeugrahmens wird minimiert. Die Nasen dürfen jedoch nicht die Wand der Hohlstruktur berühren, welche die Innenfläche des Außenpaneels bildet.Similarly, fasteners, such as retaining clips, may be formed in the walls of the hollow profile that do not belong to the outer panel, which may be inserted into holes in the core of the reinforcing element. Alternatively or additionally, the reinforcing element of hybrid component and structural reinforcement can be provided with small lugs, which enable it to keep a distance to the inner walls of the hollow structure. In this way, no fastening devices are required, and the contact area between the integral reinforcing member and the inner walls of the vehicle frame is minimized. However, the noses must not touch the wall of the hollow structure forming the inner surface of the outer panel.

Der Freiraum zwischen dem Ende des einstückigen Verstärkungselements und den Innenwänden des Hohlprofils muss bevorzugt breit genug sein, damit die in einem Elektrobeschichtungsbad verwendete Flüssigkeit in ausreichender Menge zwischen dem Verstärkungselement und den Innenwänden der Profile des Fahrzeugs fließen kann, damit eine effektive Korrosionsschutzbeschichtung abgeschieden werden kann. Andererseits darf der Freiraum nicht zu breit sein, weil dadurch die Steifigkeit in der Struktur die Flüssigkeit des Elektrobeschichtungsbades verloren gehen kann, wenn der ausdehnbare Klebstoff verschäumt wird, um das Verstärkungselement mit den Wänden des Hohlprofils, mit Ausnahme des Außenpaneels, zu verbinden. Bevorzugt wird ein Freiraum von maximal 1 Zentimeter, besonders bevorzugt von 3 bis 10 Millimeter gewählt. Der Freiraum um die gesamte Struktur herum ermöglicht eine gleichmäßigere Schaumstoffstruktur.The clearance between the end of the one-piece reinforcing member and the inner walls of the hollow profile preferably has to be wide enough for the liquid used in an electrocoating bath to flow in sufficient quantity between the reinforcing member and the inner walls of the profiles of the vehicle so that an effective anti-corrosion coating can be deposited. On the other hand, the clearance must not be too wide because it may cause the rigidity in the structure to lose the fluid of the electrocoating bath when the expandable adhesive is foamed to bond the reinforcing member to the walls of the hollow profile except for the outer panel. Preferably, a free space of not more than 1 centimeter, more preferably from 3 to 10 millimeters is selected. The clearance around the entire structure allows for a more even foam structure.

Wie der Hybridteil kann auch die starre Strukturverstärkung aus jedem geeigneten Material bestehen. Bevorzugt kann es wie der Hybridteil aus Metall oder Kunststoff bestehen. Das Material wird entsprechend dem bevorzugten Herstellungsverfahren gewählt. Dies wiederum wird durch wirtschaftliche Faktoren und die Komplexität des zu verstärkenden Profils bestimmt. Das erfindungsgemäße einstückige Verstärkungselement aus Hybridbauteil mit wenigstens einer Strukturverstärkung kann im Falle einfacher Profile durch Extrusion hergestellt werden, während für komplexere Strukturen Spritzgießen erforderlich sein kann. Metallelemente können durch Stanzen und/oder Formen hergestellt werden. Wo Extrusion zum Einsatz kommt, können die Elemente aus Metall oder Thermoplastmaterial bestehen. Wo Spritzgießen zum Einsatz kommt, sind Thermoplastmaterialien bevorzugt. Polyamide, insbesondere die bereits oben beschriebenen glasgefüllten Polyamide, sind aufgrund ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses geeignete Materialien. Alternativ kann Spritzgießen oder Druckgießen von Metalllegierungen zum Einsatz kommen. Es ist bevorzugt, dass das gesamte einstückige Verstärkungselement mit Mitteln versehen wird, die das Ablaufen von Fluiden ermöglichen. Zum Beispiel können Löcher vorhanden sein, um das Ablaufen von Wasser zu ermöglichen, das sich im Lauf der Zeit durch Kondensation in der Struktur absetzt.Like the hybrid part, the rigid structural reinforcement may be made of any suitable material. It may preferably be like the hybrid part made of metal or plastic. The material will be according to the preferred Manufacturing process selected. This in turn is determined by economic factors and the complexity of the profile to be reinforced. The one-piece reinforcing element according to the invention of hybrid component with at least one structural reinforcement can be produced in the case of simple profiles by extrusion, while for more complex structures injection molding may be required. Metal elements can be made by stamping and / or molding. Where extrusion is used, the elements may be made of metal or thermoplastic material. Where injection molding is used, thermoplastic materials are preferred. Polyamides, in particular the glass-filled polyamides already described above, are suitable materials because of their high strength-to-weight ratio. Alternatively, injection molding or die casting of metal alloys may be used. It is preferred that the entire one-piece reinforcing element be provided with means that allow the drainage of fluids. For example, there may be holes to allow drainage of water that settles over time through condensation in the structure.

Die bevorzugte Form und Struktur des einstückigen Verstärkungselements achtet sich danach, wo es in der Fahrzeugstruktur angeordnet werden soll und welche Funktion es erfüllen soll. Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders zur Verstärkung von Bereichen um den Schweller von Karosserien von Fahrzeugen, so an den Verbindungsstellen von Schweller mit A- und/oder B-Säule oder von A- oder B-Säule mit einem Dachspriegel, wobei der Hybridteil im länglichen Karosserieteil untergebracht wird. Es eignet sich ebenfalls zur Verstärkung von Frontscheibenrahmen, wo sie sich an das Dach des Fahrzeugs anschließen, bei dem es sich um das Außenpaneel handeln kann. Während erfindungsgemäß bevorzugt das Hybridbauteil einseitig fest durch den Herstellprozess mit einer Strukturverstärkung verbunden ist, kann auf der anderen Seite des Hybridbauteils eine weitere Strukturverstärkung lose aufgesteckt werden die erst durch den ausdehnbaren Schaumkleber fest mit dem Hybridbauteil und der Innenseite der zu verstärkenden Karosseriehohlraums verbunden wird. In einzelnen Fällen kann sicherlich aber auch ein Hybridbauteil mit an beiden Seiten im gleichen Herstellprozess angespritzter Strukturverstärkung eingesetzt werden. Dies ist davon abhängig ob Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden müssen. Umgekehrt kann aber auch eine Strukturverstärkung beidseitig oder sogar in weiteren Raumrichtungen mit mehr als einem Hybridteil versehen werden. Entsprechend des Einsatzortes in der zu verstärkenden Karosserie bieten sich die Möglichkeiten der Kombination einer Strukturverstärkung mit zwei, drei oder sogar mit vier Hybridteilen.The preferred shape and structure of the one-piece reinforcement member pays attention to where it is to be located in the vehicle structure and what function it should perform. The present invention is particularly suitable for reinforcing areas around the sill of vehicle bodies, such as at the joints of sills with A and / or B-pillar or A- or B-pillar with a roof bow, wherein the hybrid part in the elongated Body part is housed. It is also suitable for reinforcing windscreen frames where they attach to the roof of the vehicle, which may be the outer panel. While according to the invention preferably the hybrid component is firmly connected on one side by the manufacturing process with a structural reinforcement, on the other side of the hybrid component, a further structural reinforcement can be loosely attached only by the expandable foam adhesive firmly connected to the hybrid component and the inside of the body cavity to be reinforced. In certain cases, however, it is certainly also possible to use a hybrid component with structural reinforcement molded on both sides in the same production process. This depends on whether manufacturing tolerances must be compensated. Conversely, however, a structural reinforcement can be provided on both sides or even in other spatial directions with more than one hybrid part. Depending on the location in the body to be reinforced offer the possibilities of combining a structural reinforcement with two, three or even four hybrid parts.

Das ausdehnbare Klebstoffmaterial erfüllt zwei Hauptfunktionen: Es dehnt sich über den Raum zwischen dem einstückigen Verstärkungselement und dem Inneren des Hohlprofils hinweg aus, ohne die Innenfläche des Außenpaneels zu berühren, und das Material verbindet sich außerdem mit einigen oder allen Innenwänden der Hohlstruktur, die kein Außenpaneel bilden. Dementsprechend bedeutet ”ausdehnbares Klebstoffmaterial” erfindungsgemäß, dass das Material aktiviert werden kann, um sich sowohl auszudehnen (in der Regel zu verschäumen) als auch als Klebstoff zu fungieren. Die Aktivierung befähigt darum das ausdehnbare Material, sich auszudehnen und einen Spalt zwischen dem einstückigen Verstärkungselement und jener Hohlstruktur, die es verstärken soll, auszufüllen und sich mit ausgewählten Innenflächen der Hohlstruktur zu verbinden. Dementsprechend muss sich der ausdehnbare Klebstoff bei der gewünschten Temperatur ausdehnen und muss genügend Klebevermögen aufweisen, um das einstückige Verstärkungselement im Inneren der Fahrzeugstruktur fest zu verbinden. Nach dem Verschäumen muss es genügend fest sein, damit es keine Schwachstellen in den Gesamtverstärkungsprozess einträgt. Die Verteilung des verschäumbaren Materials über dem Verstärkungskern vollzieht sich so, dass es beim und nach dem Verschäumen kein Verformen des Außenpaneels verursacht. Dies wird gemäß dieser Erfindung durch Minimieren der Kontaktfläche zwischen dem Schaumstoff und der Innenfläche des Außenpaneels das den Sichtbereich bildet, erreicht, wobei die Kontaktfläche vorzugsweise null beträgt. Durch sorgfältige Steuerung ist es möglich, ein Außenpaneel zu verstärken, während ein kleiner Spalt zwischen der Innenfläche des Außenpaneels und dem Schaumstoff bleibt. Dies gewährleistet, dass das dünne Blech des Außenpaneels beim Abkühlen und Schrumpfen des Schaumstoffs nicht durch das Zusammenziehen des Schaumstoffs verformt wird.The expandable adhesive material performs two major functions: it expands across the space between the integral reinforcement member and the interior of the hollow profile without contacting the inner surface of the outer panel, and the material also bonds to some or all of the inner walls of the hollow structure, not an outer panel form. Accordingly, in accordance with the invention, "expandable adhesive material" means that the material can be activated to both expand (usually foam) and act as an adhesive. The activation therefore enables the expandable material to expand and fill a gap between the one-piece reinforcement member and the hollow structure that it is intended to reinforce and connect to selected inner surfaces of the hollow structure. Accordingly, the expandable adhesive must expand at the desired temperature and must have sufficient adhesiveness to firmly bond the unitary reinforcing member inside the vehicle structure. After foaming, it must be strong enough so that it does not introduce any weak points in the overall reinforcement process. The distribution of the foamable material over the reinforcing core is such that it does not cause deformation of the outer panel during and after foaming. This is achieved according to this invention by minimizing the contact area between the foam and the inner surface of the outer panel forming the viewing area, the contact area preferably being zero. By careful control, it is possible to reinforce an outer panel while leaving a small gap between the inner surface of the outer panel and the foam. This ensures that the thin sheet metal of the outer panel is not deformed by the contraction of the foam during cooling and shrinking of the foam.

Vor dem Aktivieren ist das ausdehnbare Klebstoffmaterial vorzugsweise trocken und nicht klebrig, weil dies den Versand und den Umgang vereinfacht und ein Verschmutzen verhindert. Zu den Beispielen bevorzugter verschäumbarer Materialien gehören verschäumbare Epoxydharze. Beispiele solcher Materialien sind die Produkte L5206, L5207, L5208 und L5209 der Firma L & L Products aus Romeo, Michigan, USA, oder die Betacore-Produkte 5204, 5206, 5205 und 5208 der Firma L & L Products Europa. Die Rezepturen dieser Klebstoffe werden in US 2004 022 1953 beschrieben, das Verfahren zu deren Verarbeitung offenbart US 2004 014 3969 . Das Produkt ist entsprechend der erforderlichen Ausdehnungsrate und Schaumstoffdichten auszuwählen. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass es sich bei den Temperaturen ausdehnt, die in dem Elektrobeschichtungsbrennofen auftreten, in der Regel 100°C bis 200°C.Prior to activation, the expandable adhesive material is preferably dry and non-tacky because this facilitates shipping and handling and prevents fouling. Examples of preferred foamable materials include foamable epoxy resins. Examples of such materials are the products L5206, L5207, L5208 and L5209 from L & L Products of Romeo, Michigan, USA, or the Betacore products 5204, 5206, 5205 and 5208 from L & L Products Europe. The formulations of these adhesives are in US 2004 022 1953 discloses the method for processing them US 2004 014 3969 , The product should be selected according to the required rate of expansion and foam densities. It is further preferred that it expand at the temperatures encountered in the electrocoat furnace, typically 100 ° C to 200 ° C.

Das ausdehnbare Klebstoffmaterial wird auf wenigstens einen Abschnitt der Oberfläche des starren Verstärkungselements aus Hybridteil und Strukturverstärkung aufgebracht, die sich neben einer Innenfläche des zu verstärkenden Profils des Fahrzeugrahmens befindet, während die Menge an Schaumstoff neben dem Außenpaneel gesteuert wird. Es ist bevorzugt, dass das verschäumbare Material über wenigstens einen Teil aller Flächen des Verstärkungselements, die sich neben den Wänden des Fahrzeugprofils befinden, aufgebracht wird und dass die Menge und der Aufbringungsort des verschäumbaren Materials, das über die Oberfläche des Verstärkungsmaterials neben der Innenfläche des Außenpaneels aufgebracht wird, so gesteuert wird, dass verhindert wird, dass der Schaumstoff ein Verformen des Außenpaneels verursacht. Die optimale Verteilung hängt von der Form des zu verstärkenden Profils ab, aber der Schaumstoff ist vorzugsweise so angeordnet, dass er zwei nicht-parallele Flächen miteinander verklebt, um eine Festigkeit in wenigstens zwei Dimensionen zu verleihen. Das ausdehnbare Material kann auf das starre Verstärkungselement durch Aufkleben eines Streifens des Materials auf das Element, durch Extrusionsbeschichtung oder durch Spritzgießen aufgebracht werden. Wo das Verstärkungselement durch Spritzgießen hergestellt ist, kann das ausdehnbare Material durch Überformen oder durch Zweistufen-Spritzgießen aufgebracht werden. Das Material muss jedoch unter Bedingungen aufgebracht werden, unter denen sich kein Verschäumen vollzieht. The expandable adhesive material is applied to at least a portion of the surface of the rigid reinforcing member of hybrid part and structural reinforcement located adjacent to an inner surface of the profile of the vehicle frame to be reinforced while controlling the amount of foam adjacent to the outer panel. It is preferred that the foamable material is applied over at least a portion of all areas of the reinforcing member adjacent the walls of the vehicle profile and that the amount and location of the foamable material over the surface of the reinforcing material adjacent to the inner surface of the outer panel is applied, is controlled so that it is prevented that the foam causes deformation of the outer panel. The optimum distribution depends on the shape of the profile to be reinforced, but the foam is preferably arranged to bond two non-parallel surfaces together to impart strength in at least two dimensions. The expandable material may be applied to the rigid reinforcing member by adhering a strip of the material to the member, by extrusion coating or by injection molding. Where the reinforcing member is made by injection molding, the expandable material may be applied by overmolding or by two-stage injection molding. However, the material must be applied under conditions under which no foaming takes place.

Die Dicke des ausdehnbaren Klebstoffmaterials und der Ausdehnungsgrad müssen so gesteuert werden, dass der Schaumstoff beim Ausdehnen den Raum zwischen dem starren Verstärkungselement und dem Hohlprofile ausfüllt, dass aber der Schaumstoff nicht die Innenfläche des äußeren Karosseriepaneels in einem solchen Maße berührt, dass das Abkühlen des ausgedehnten Schaumstoffs das äußere Karosseriepaneel verformt. Dies kann erreicht werden, indem man kein ausdehnbares Material auf die Oberfläche des einstückigen Verstärkungselements aufbringt, die sich neben der Innenfläche des äußeren Paneels befindet, oder indem man die Menge und Dicke des ausdehnbaren Materials auf der Oberfläche des einstückigen Verstärkungselements neben dem äußeren Paneel so steuert, dass es sich beim Ausdehnen in unmittelbarer Nähe zur Innenfläche des Außenpaneels befindet, aber maximal 50% der Innenfläche des Außenpaneels berührt und vorzugsweise die Innenfläche des Außenpaneels überhaupt nicht berührt.The thickness of the expandable adhesive material and the degree of expansion must be controlled such that the foam fills the space between the rigid reinforcing member and the hollow profile as it expands, but the foam does not contact the inner surface of the outer body panel to such an extent that the cooling of the expanded Foam deforms the outer body panel. This can be achieved by not applying an expandable material to the surface of the unitary reinforcing member adjacent the inner surface of the outer panel or by controlling the amount and thickness of the expandable material on the surface of the unitary reinforcing member adjacent the outer panel in that, during expansion, it is in close proximity to the inner surface of the outer panel, but does not touch more than 50% of the inner surface of the outer panel and preferably does not touch the inner surface of the outer panel at all.

Das Hohlprofil mit dem an seinem Platz befindlichen einstückigen Verstärkungselement kann dann dem Elektrobeschichtungsprozess unterzogen werden, bei dem es durch ein Bad aus Beschichtungsmaterial geleitet wird und eine Korrosionsschutzbeschichtung mittels Elektrolyse auf der Struktur abgeschieden wird. Die Fahrzeugstruktur wird dann in einem Ofen getrocknet, um die Beschichtung zu komplettieren, und der ausdehnbare Klebstoff wird vorzugsweise so gewählt, dass er durch die Trocknungsbedingungen aktiviert wird, die in dem Ofen herrschen, um die mittels des Elektrobeschichtungsprozesses aufgebrachte Beschichtung zu brennen. Auf diese Weise dehnt sich das ausdehnbare Material unter den Trocknungsbedingungen aus, um einen Schaumstoff zu erzeugen, der den Raum zwischen dem Verstärkungselement und den Innenwänden ausfüllt und eine feste Verbindung zwischen dem einstückigen Verstärkungselement und der Innenwand herstellt. In der Regel wird die beschichtete Struktur bei 100–200°C bevorzugt bei 160–190°C, insbesondere bei 165–185°C über einen Zeitraum von bis zu 30 Minuten, bevorzugt 10–25 Minuten getrocknet, und dementsprechend muss sich der Klebstoff unter diesen Bedingungen ausdehnen. Die Industrie ist jedoch bestrebt, niedrigere Trocknungstemperaturen und kürzere Trocknungszeiten zu verwenden, und dies kann die Auswahl der ausdehnbaren Klebstoffmaterialien beeinflussen.The hollow profile with the integral reinforcement member in place may then be subjected to the electrocoating process where it is passed through a bath of coating material and an anti-corrosive coating is deposited on the structure by electrolysis. The vehicle structure is then dried in an oven to complete the coating and the expandable adhesive is preferably selected to be activated by the drying conditions prevailing in the oven to burn the coating applied by the electrocoating process. In this way, the expandable material expands under the drying conditions to produce a foam which fills the space between the reinforcing member and the inner walls and establishes a firm connection between the integral reinforcing member and the inner wall. In general, the coated structure at 100-200 ° C, preferably at 160-190 ° C, especially at 165-185 ° C over a period of up to 30 minutes, preferably 10-25 minutes dried, and accordingly, the adhesive must expand under these conditions. However, the industry is anxious to use lower drying temperatures and shorter drying times, and this may affect the choice of expandable adhesive materials.

Wenn andere Komponenten, zum Beispiel Schrauben, während der anschließenden Montage durch das einstückige Verstärkungselement hindurchgeführt werden sollen, so muss darauf geachtet werden, dass Löcher, die in dem Verstärkungselement für das Hindurchführen der Schrauben ausgebildet sind, nicht durch den Schaumstoff blockiert werden, wenn dieser sich ausdehnt.If other components, for example screws, are to be passed through the one-piece reinforcement element during subsequent assembly, care must be taken that holes formed in the reinforcement element for passing the screws are not blocked by the foam, if this expands.

Die Techniken der vorliegenden Erfindung können für die Verstärkung jeder Konstruktion verwendet werden, die auf einer hohlen Rahmenstruktur basiert, bei der wenigstens ein Teil einer oder mehrerer Wände ein Außenpaneel in Kombination mit einem länglichen Hohlraum ist. Die Techniken können zum Beispiel in der Bauindustrie oder beim Bau von Schiffen, Flugzeugen und Schienenfahrzeugen verwendet werden. Sie eignen sich jedoch besonders zum Verstärken von 1-, 2-, 3- oder 4-achsigen, bevorzugt 2-achsigen Fahrzeugen, bevorzugt Kraftfahrzeugen einschließlich Pkw, Lkw, Wohnwagen und dergleichen. Die Techniken eignen sich besonders für den derzeitigen Trend hin zur Verwendung leichterer und mitunter schwächerer Materialien in der Produktion von Kraftfahrzeughilfsrahmen, wo eine größere Notwendigkeit einer Verstärkung besteht, um die Verringerung der Festigkeit des Basismaterials auszugleichen und dennoch die Sicherheitsvorgaben zu erfüllen. Dies gilt ganz besonders für die Verwendung von Aluminium für den Bau von Automobilen.The techniques of the present invention can be used to reinforce any construction based on a hollow frame structure in which at least a portion of one or more walls is an outer panel in combination with an elongated cavity. The techniques can be used, for example, in the construction industry or in the construction of ships, aircraft and rail vehicles. However, they are particularly suitable for reinforcing 1-, 2-, 3- or 4-axis, preferably 2-axle vehicles, preferably motor vehicles including cars, trucks, caravans and the like. The techniques are particularly suited to the current trend toward the use of lighter and sometimes weaker materials in the production of automotive auxiliary frames, where there is a greater need for reinforcement to compensate for the reduction in strength of the base material while still meeting safety requirements. This is especially true for the use of aluminum for the construction of automobiles.

Die vorliegende Erfindung betrifft aber auch ein Verfahren zum Verstärken eines Hohlelements, umfassend das Bereitstellen eines steifen Verstärkungselements aus Hybridteil und Strukturverstärkung innerhalb des Hohlelements, mit einer zellularen, wabenförmigen oder gerippten Innenstruktur und mit einer Form, die im Wesentlichen konform zu dem Querschnitt des Abschnittes des Hohlelements ist, und mit einem expandierbaren Klebematerial das über zumindest einen Abschnitt der Oberfläche des steifen Verstärkungselements angebracht ist, der ausreichend ist, das Verstärkungselement an zumindest zwei nichtparallelen Innenflächen des Hohlelements anzuhaften, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aktivierung, wobei das expandierbare Klebematerial trocken und bei Berührung klebefrei ist und die Verstärkung von einer Größe ist, dass ein Zwischenraum zwischen der Oberfläche des expandierbaren Klebematerials und den Innenwänden des Hohlelements besteht, das steife Verstärkungselement mit kleinen Distanzstücken auf seiner Außenfläche versehen ist, welche ihm eine Beabstandung zu den Innenwänden des Hohlelements ermöglichen, wobei das Hohlelement, welches das steife Verstärkungselement enthält, dem Elektrobeschichtungs-Antikorrosions-Prozess unterworfen wird, bei dem das expandierbare Klebematerial bei den Temperaturen expandiert, mit denen man den Elektrobeschichtungs-Ausheizofen betreibt.However, the present invention also relates to a method for reinforcing a hollow element, comprising providing a rigid reinforcing element of hybrid part and A structural reinforcement within the hollow member, having a cellular, honeycomb or ribbed internal structure, and having a shape substantially conforming to the cross section of the portion of the hollow member and having an expandable adhesive material disposed over at least a portion of the surface of the rigid reinforcing member it is sufficient to adhere the reinforcing element to at least two non-parallel inner surfaces of the hollow element, characterized in that prior to activation, wherein the expandable adhesive material is dry and tack-free and the reinforcement is of a size such that there is a gap between the surface of the expandable adhesive material and the inner walls of the hollow element, the rigid reinforcing element is provided with small spacers on its outer surface, which allow it a spacing to the inner walls of the hollow element, wherein the hollow element, which d as the rigid reinforcing member subjected to the electrocoat anticorrosive process in which the expandable adhesive material expands at the temperatures used to operate the electrocoat bake oven.

Die Erfindung betrifft aber auch die Verwendung einstückiger Verstärkungselemente aus

  • a) einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit den Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und
  • b) aus einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten, starren Strukturverstärkung, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche des starren Verstärkungselements und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, wobei die Form des starren Verstärkungselements des länglichen Grundkörpers, sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren, im Sichtbereich liegenden Bleches des zu verstärkenden Karosseriehohlraums berührt sondern wenigstens einen Teil der anderen Innenwände des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes berührt und daran haftet zur Verstärkung eines Hohlelements, bevorzugt eines Hohlelements das Teil eines Fahrzeugs ist.
However, the invention also relates to the use of one-piece reinforcing elements
  • a) an elongated, shell-shaped body whose interior reinforcing ribs, which are firmly connected to the base body, wherein the reinforcing ribs are made of molded plastic and their connection to the body at discrete connection points via openings in the base body, through which the plastic through and over the areas of the breaches extends and
  • b) of a rigid structural reinforcement attached to at least one end of the body by the same injection molding, which substantially conforms to the shape of the cross-section of the hollow profile to be reinforced at that location, wherein an expandable adhesive material extends over a portion of the surface of the rigid body Reinforcing element and the elongated, shell-shaped base body is applied, wherein the shape of the rigid reinforcing element of the elongated base body, and the amount and distribution of the expandable adhesive are selected so that the adhesive material when expanding not the inner surface of the outer, in the visible area sheet to be reinforced Touched body cavity but at least touched part of the other inner walls of the body cavity to be reinforced and it adheres to reinforce a hollow member, preferably a hollow member, the part of a Fahrzeu gs is.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen veranschaulicht, die erfindungsgemäß einstückige Verstärkungselemente aus Hybridbauteil und Strukturverstärkung zum Verstärken von Fahrzeug-Karosserien zeigen.The present invention will be illustrated with reference to the drawings which show, according to the invention, one-piece reinforcing elements of hybrid component and structural reinforcement for reinforcing vehicle bodies.

1 zeigt schematisch einen Seitenwandrahmen eines Kraftfahrzeugs (KFZ) mit einem erfindungsgemäßen Verstärkungselement im Schwellerbereich zwischen dem Anschluss zur A-Säule und dem Anschluss zur B-Säule. Das einstückige Verstärkungselement besteht hier aus einem schalenförmigen Grundkörper h und jeweils einer angefügten starren Sturkturverstärkung. 1 schematically shows a side wall frame of a motor vehicle (KFZ) with a reinforcing element according to the invention in the sill area between the connection to the A-pillar and the connection to the B-pillar. The one-piece reinforcing element consists here of a shell-shaped main body h and in each case an attached rigid Sturkturverstärkung.

2 Schnitt A-A zeigt die starre Strukturverstärkung d mit Rippen g. Ein innerer Seitenwandrahmen b und ein äußerer Seitenwandrahmen a bilden den zu verstärkenden Hohlkörper. Der innere Seitenwandrahmen ist mit dem Bodenblech c verschweißt oder verklebt f. Ebenso sind der innere und der äußere Seitenwandrahmen miteinander verbunden f. Abschnittweise aufgetragener und expandierter Klebschaumstoff e verbindet die starre Sturkturverstärkung d mit dem Schweller bestehend aus innerem Seitenwandrahmen b und äußerem Seitenwandrahmen a. 2 Section AA shows the rigid structural reinforcement d with ribs g. An inner side wall frame b and an outer side wall frame a form the hollow body to be reinforced. The inner side wall frame is welded or glued to the floor panel c f. Likewise, the inner and outer side wall frames are connected together f. Partially applied and expanded adhesive foam e joins the rigid structural reinforcement d to the sill consisting of inner sidewall frame b and outer sidewall frame a.

Schnitt B-B zeigt den länglichen schalenförmigen Grundkörper h mit Verstärkungsrippen i. Der Grundkörper h ist abschnittweise über expandiertem Klebschaumstoff e mit den inneren Seitenwandrahmen und mit dem äußeren Seitenwandrahmen verbunden.Section B-B shows the elongated cup-shaped main body h with reinforcing ribs i. The main body h is connected in sections via expanded adhesive foam e with the inner side wall frame and with the outer side wall frame.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verstärkungselement bestehend aus einer verrippten starren Strukturverstärkung d und einem verrippten länglichen schalenförmigen Grundkörper h. 3 shows a reinforcing element according to the invention consisting of a ribbed rigid structural reinforcement d and a ribbed elongated shell-shaped body h.

4 zeigt schematisch bevorzugte Einsatzorte der erfindungsgemäßen Hohlraumverstärkung. 4 schematically shows preferred locations of the cavity reinforcement according to the invention.

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Claims (13)

Einstückiges Verstärkungselement, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus a) einem länglichen, schalenförmigen Grundkörper dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit den Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff bestehen und deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch- und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht und b) aus einer aus demselben Kunststoff durch denselben Anspritzvorgang an wenigstens einem Ende des Grundkörpers angefügten starren Strukturverstärkung besteht, welche im Wesentlichen die Form des Querschnitts des an dieser Stelle einer Karosserie zu verstärkenden Hohlprofils entspricht, wobei ein ausdehnbares Klebstoffmaterial über einen Abschnitt der Oberfläche der starren Strukturverstärkung und des länglichen, schalenförmigen Grundkörpers aufgebracht ist, wobei die Form der starren Strukturverstärkung und des länglichen Grundkörpers, sowie die Menge und Verteilung des ausdehnbaren Klebstoffs so gewählt sind, dass das Klebstoffmaterial beim Ausdehnen nicht die Innenfläche des äußeren, im Sichtbereich liegenden Bleches des zu verstärkenden Karosseriehohlraums berührt sondern wenigstens einen Teil der anderen Innenwände des zu verstärkenden Karosseriehohlraumes berührt und daran haftet und der schalenförmige Grundkörper aus Metall besteht.One-piece reinforcing element, characterized in that this consists of a) an elongated, shell-shaped main body whose interior reinforcing ribs, which are firmly connected to the base body, wherein the reinforcing ribs are made of molded plastic and their connection to the body at discrete connection points via openings in the base body through which the plastic passes and extends beyond the surfaces of the apertures, and b) consists of a rigid structural reinforcement attached to the same plastic by the same Anspritzvorgang at least one end of the body, which substantially the shape of the cross section of the body at this point to reinforcing hollow profile, wherein an expandable adhesive material is applied over a portion of the surface of the rigid structural reinforcement and the elongated, cup-shaped base body, wherein the shape of the st arren structure reinforcement and the elongated body, and the amount and distribution of the expandable adhesive are selected so that the adhesive material during expansion does not touch the inner surface of the outer, visible in the visible area of the body cavity to be reinforced but at least a portion of the other inner walls of the reinforcing body cavity touched and adheres to it and the shell-shaped body is made of metal. Einstückiges Verstärkungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Form der Strukturverstärkung im Wesentlichen dem Querschnitt des Profits der Struktur entspricht, die es verstärken soll.A unitary reinforcing element according to claim 1, characterized in that the outer shape of the structural reinforcement substantially corresponds to the cross-section of the profit of the structure intended to reinforce it. Einstückiges Verstärkungselement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass i die Größe der Strukturverstärkung und des Hybridteils einschließlich des ausdehnbaren Klebstoffmaterials so gewählt ist, dass ein geringer Freiraum zwischen der äußeren Oberfläche beider Teilstrukturen und den Innenwänden des zu verstärkenden Hohlraums bleibt, damit ein Elektrobeschichtungsfluid dort hindurch passieren kannA unitary reinforcing member according to claim 1 or claim 2, characterized in that i the size of the structural reinforcement and the hybrid member including the expandable adhesive material is selected so as to leave a small clearance between the outer surface of both partial structures and the inner walls of the cavity to be reinforced Electrocoating fluid can pass through it Einstückiges Verstärkungselement gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit Mitteln zum Ermöglichen einer Fluiddrainage versehen ist.Integral reinforcement element according to claim 3, characterized in that it is provided with means for facilitating fluid drainage. Einstückiges Verstärkungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass i das expandierbare Klebematerial bei den Temperaturen expandiert, die man im Elektrobeschichtungs-Ausheizofen erfährt.A unitary reinforcing member according to any one of the preceding claims, characterized in that the expandable adhesive material expands at the temperatures experienced in the electrocoating annealing furnace. Einstückiges Verstärkungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare Klebematerial bei 100°C bis 200°C expandiert.One-piece reinforcing element according to one of the preceding claims, characterized in that the expandable adhesive material expands at 100 ° C to 200 ° C. Einstückiges Verstärkungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare Klebematerial jeweils zumindest auf einem Teil der Oberseite, der Unterseite und den Seiten des Verstärkungselements angebracht ist.One-piece reinforcing element according to one of the preceding claims, characterized in that the expandable adhesive material is in each case attached to at least a part of the upper side, the lower side and the sides of the reinforcing element. Einstückiges Verstärkungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zweischalig aufgebaut ist.One-piece reinforcing element according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is constructed with two shells. Einstückiges Verstärkungselement gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Schalen eine Weichkomponente eingefügt ist.Integral reinforcing element according to claim 8, characterized in that a soft component is inserted between the two shells. Hohlelement, dadurch gekennzeichnet, dass dieses durch ein Verstärkungselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verstärkt ist, wobei das expandierbare Klebematerial expandiert wurde, um das Verstärkungselement an die Innenfläche des Hohlelements zu haften.Hollow element, characterized in that it is reinforced by a reinforcing element according to one of the preceding claims, wherein the expandable adhesive material has been expanded to adhere the reinforcing element to the inner surface of the hollow element. Hohlelement gemäß Anspruch 10, welches ein Teil des 1-, 2-, 3- oder 4-achsigen Fahrzeugrahmens oder Fahrzeugaußenpaneels ist.A hollow member according to claim 10, which is a part of the 1-, 2-, 3- or 4-axle vehicle frame or vehicle outer panel. Hohlelement gemäß Anspruch 11, umfassend die A-Säule oder B-Säule oder C-Säule eines Fahrzeuges.A hollow member according to claim 11, comprising the A-pillar or B-pillar or C-pillar of a vehicle. Hohlelement gemäß der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein 2-achsiges Fahrzeug handelt.Hollow element according to claims 11 or 12, characterized in that it is a 2-axle vehicle.
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