DE29812841U1

DE29812841U1 - Verstärkte Strukturelemente

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Publication number: DE29812841U1
Application number: DE29812841U
Authority: DE
Original assignee: Henkel Corp
Current assignee: Henkel Corp
Priority date: 1997-07-21
Filing date: 1998-07-18
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2008-07-19
Also published as: FR2762894A1; DE69804274T2; EP0893332B1; ES2174394T3; GB2327388A; DE69804274D1; NL1009643A1; GB9815900D0; FR2762894B1; GB2327388B; AR013239A1; KR19990013560A; IT1305567B1; CA2242283A1; US6233826B1; AU743431B2; EP0893332A1; ITTO980631A1; TR199801351A3; NL1009643C2

Description

'Verstärkte Strukturelemente"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Verstärkung hohler Strukturelemente und insbesondere auf ' die Verstärkung von Strukturen mit eingeschlossenen Bereichen, die spezielle Zugänglichkeitsprobleme aufwerfen.

In den letzten Jahren haben mehrere Faktoren fundamentale Änderungen beim Ansatz zur Kraftfahrzeug-Strukturgestaltung notwendig gemacht. Dazu gehören die Notwendigkeit, immer weiter zunehmende Standards in bezug auf Stoßfestigkeit und Treibstoffersparnis zu erfüllen, und die Notwendigkeit, ein Fahrzeug mit konkurrenzfähigem Preis auf den globalen Markt zu bringen. Zuweilen laufen diese Anforderungen einander anscheinend zuwider. Zum Beispiel kann die Stoßfestigkeit in den meisten Fällen einfach dadurch, daß man die Dicke des Stahls erhöht, oder durch 0 die Verwendung hochfester Stähle erreicht werden. Diese Ansätze erhöhen jedoch im allgemeinen das Gewicht und/oder die Kosten des Fahrzeugs. Zwar stehen leichte Harze zur Verfügung, die verwendet werden können, um ganze Hohlräume von Strukturelementen auszufüllen und so eine größere Festigkeit zu ergeben, die-

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se sind jedoch teuer, und somit erhöht ihre Verwendung in grossen Mengen in unerwünschter Weise die Fahrzeugkosten.

Der Erfinder hat einen neuen Ansatz entwickelt, um Strukturteile durch lokalisierte Verstärkung kritischer Bereiche unter Verwendung mit Mikrokugeln gefüllter thermisch expandierbarer Harze zu verstärken, wie etwa: einen Flankenschutz aus Verbundmaterial, der einen Kern auf Harzbasis aufweist, der nicht mehr als ein Drittel der Bohrung eines Metallrohrs einnimmt; einen hohlen Laminatholm, der durch ein hohes Steifigkeits-Masse-Verhältnis gekennzeichnet ist und einen Außenteil aufweist, der durch eine dünne Schicht aus Strukturschaumstoff von einem Innenrohr getrennt ist; eine Verstärkung aus einem W-förmigen Trägereinsatz, der einen Schaumstoffkörper trägt, zur Verwendung bei der Verstärkung eines hohlen Holms; eine Stützwand, die einen thermisch expandierbaren Schaumstoff verwendet, um eine lokale Verstärkung eines Trägers zur Befestigung einer Motorwiege oder dergleichen zu erhalten.

Obwohl diese Techniken für mehrere Anwendungen gut geeignet sind, besteht ein Bedürfnis nach einer lokalisierten Verstär-0 kung von Bereichen mit speziellen Zugänglichkeitsproblemen. Insbesondere weist das Element bei mehreren hohlen Strukturteilen einen eingeschlossenen Bereich oder Hohlraum auf, der sich in einem bestimmten Abstand von der Öffnung des Hohlraums entfernt befindet und aufgrund einer Krümmung oder Biegung in dem Element schwierig zu erreichen ist. In manchen Fällen haben das Element und der Kanal, den es definiert, eine unregelmäßige Geometrie, die den Zugang zu einem bestimmten inneren Bereich schwierig macht. Selbstverständlich kann es in manchen Fällen möglich sein, einfach die gesamte Struktur mit einem flüssigen Harz zu füllen, das dann gehärtet wird, aber wie oben gesagt, kann sich dieser Ansatz bei mehreren Anwendungen aus Kostengründen verbieten. Entsprechend besteht ein Bedürfnis nach einem alternativen Verfahren zur Schaffung einer lokalisierten

Verstärkung solcher Teile. Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für dieses Problem bereit.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein hohles Strukturteil mit einer lokalen Verstärkung in einem Bereich, der mit herkömmlichen Techniken schwierig zu erreichen ist, bereitzustellen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Strukturteil mit einer lokalisierten Harzverstärkung bereitzustellen, wobei sich der verstärkte Bereich jenseits einer Krümmung in einem Kanal befindet.

Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein hohles Strukturteil mit einer zentralisierten Harzverstärkung in einem Bereich, der schwer zugänglich ist, bereitzustellen.

In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein verstärktes Teil bereit, umfassend ein flexibles Element mit einer Länge, die größer ist als seine Breite, und ein hohles Teil mit einem Hohlraum, wobei das flexible Element in den Hohlraum des hohlen Teils eingesetzt ist und wenigstens ein Teil des flexiblen Elements mit einem expandierten Harz bedeckt ist und das Harz mit dem flexiblen Element sowie mit dem hohlen Teil verklebt ist, wobei das flexible Element so gebogen ist, daß es der Geometrie des Hohlraums angepaßt ist und das expandierte Harz durch Expandieren eines expandierbaren Harzes erhalten wurde. Das expandierte Harz wird erhalten, nachdem das mit dem expandierbaren Harz bedeckte flexible Element in den Hohlraum eingesetzt wurde. In dieser Weise kann eine lokalisierte Verstärkung für jede beliebige Zahl von Teilen erreicht werden, deren innere Geometrie es schwierig oder unmöglich machen würde, es mit herkömmlichen Techniken zu verstärken.

0 In einem Aspekt ist das flexible Element ein Rohr, um das herum das Harz als Schicht oder Beschichtung aufgetragen wird. Das

harzbeschichtete Rohr wird dann in das Strukturteil eingesetzt und verbiegt sich, wenn Druck angewendet wird, so daß es in den Hohlraum des Teils hineingeschoben werden kann, d.h. es paßt sich der gewünschten Form an, während es in das Teil eingesetzt wird.

In einem Aspekt enthält das Harz ein Treibmittel und Glasmikrokugeln. Nachdem das flexible Element in dem Teil an Ort und Stelle ist, wird das Teil, zum Beispiel nach dem Einbau in ein Kraftfahrzeug, auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das Treibmittel zu aktivieren und das Harz thermisch zu expandieren. Während das Harz expandiert, verklebt es mit den Innenwänden des Teils und bildet so eine Struktur des Typs Rohr-im-Rohr mit hohen Festigkeitseigenschaften.

In einem Aspekt enthält das thermisch expandierte Harz, in Gewichtsteilen, etwa 40% bis etwa 80% Harz, etwa 10% bis etwa 50% Mikrokugeln, etwa 0,5% bis etwa 5% Treibmittel, etwa 1% bis etwa 15% Füllstoff, etwa 0,5% bis etwa 2% Beschleuniger und etwa 1% bis etwa 8% Härtungsmittel.

In noch einem anderen Aspekt enthält das flexible Element einen oder mehrere Abstandshalter, die es in einem Abstand von den Innenwänden des Strukturteils halten.

Diese und weitere Aspekte, Merkmale und Ziele der Erfindung werden vollständiger in der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 zeigt ein Harzträgerrohr, das zur Herstellung des verstärkten Teils der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Figur 2 zeigt einen teilweise aufgeschnittenen seitlichen Aufriß, der die Lage des noch nicht expandierten Harzes auf dem 0 Harzträgerrohr zeigt.

Figur 3 zeigt ein weiteres Harzträgerrohr, das mit noch nicht expandiertem Harz bedeckt ist.

Figur 4 zeigt ein gekrümmtes Strukturelement im Querschnitt, damit man das Harzträgerrohr in seiner Lage vor der Expansion des Harzes sieht.

Figur 5 zeigt das gekrümmte Strukturelement von Figur 4 im Querschnitt, so daß man das expandierte Harz sieht, das eine innere Verstärkung bildet.

Figur 6 ist eine Vorderansicht eines Harzträgerrohrs mit radialen Abstandshaltern zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung.

Figur 7 ist eine Endansicht des Trägerrohrs von Figur 6 in Richtung des Pfeiles 7-7.

Figur 8 zeigt ein gekrümmtes Strukturelement im Querschnitt, so daß man das noch nicht expandierte Harz und die Positionierung der Abstandshalter sieht.

In Figur 1 und 2 der Zeichnungen ist das flexible Element oder Rohr 20 gezeigt, das als Träger für die Hülle 22 aus nicht expandiertem Harz dient. Das flexible Element 20 ist am meisten bevorzugt ein hohles Rohr ähnlich dem, das als Leitung für elektrische Kabel 23 verwendet wird. Der Fachmann wird verschiedene flexible Leitungen kennen. Eine besonders bevorzugte flexible Leitung ist ein Metallspiralrohr, das man aufgrund seines spiraligen Aufbaus biegen kann, ohne daß sich das Metall verformt. Selbstverständlich ist es zuweilen nicht notwendig, daß das Rohr 20 einen runden Querschnitt hat, und andere Konfigurationen, wie quadratisch oder oval, können geeignet sein. Wenn das flexible Element 20 ein hohles Metallrohr ist, wird es typischerweise aus Aluminium bestehen und vorzugsweise eine 0 Wandstärke von etwa 0,5 bis etwa 1,2 mm haben. Der Durchmesser

des Rohres 2 0 wird je nach der Anwendung variieren, wird jedoch typischerweise etwa 8 bis etwa 4 0 mm betragen, und typischerweise wird das Rohr bei den meisten Kraftfahrzeuganwendungen eine Länge von etwa 50 bis etwa 800 und vorzugsweise 200 mm haben. Bei manchen Anwendungen wird das Rohr 20 über seine Elastizitätsgrenze hinaus verformt, während es in die zu verstärkende Struktur eingebracht wird. Außerdem kann bei manchen Anwendungen ein elastischeres Rohr oder ein elastischerer Stab verwendet werden, das bzw. der in seiner Position im Hohlraum des Strukturteils im wesentlichen elastisch vorgespannt ist. Obwohl das hohle Rohr 20 am meisten bevorzugt wird, insbesondere da es eine leichte Struktur ergibt, können auch massive Stäbe verwendet werden. Es kann bei manchen Anwendungen wünschenswert sein, Kunststoffstäbe oder -rohre anstelle von Metall als Rohr 2 0 zu verwenden.

Die Länge des Rohres 20 ist eine Funktion des Abstands der zu verstärkenden Stelle von der Öffnung des Hohlraums. Die Länge des Rohres 20 ist größer als sein Durchmesser oder seine Breite, und bei vielen Anwendungen wird das Rohr 20 vorzugsweise wenigstens 5mal oder zuweilen 20mal und häufig mehr als lOOmal länger sein als sein Durchmesser im Querschnitt. Bei vielen Anwendungen wird das Rohr 20 eine Länge von etwa 50 bis etwa 200 mm haben. Außerdem kann es bei vielen Anwendungen wünschenswert sein, im wesentlichen das gesamte Rohr 20a, das in Figur 3 als spiralige Leitung gezeigt ist, mit der Harzhülle 22a zu bedecken.

Die Harzhülle 22 wird bei den meisten Anwendungen eine Schicht sein, die sich um die gesamte Außenfläche des Rohres 20 herum erstreckt, und wird im nicht expandierten Zustand gewöhnlich 0 von relativ gleichmäßiger Dicke sein, zum Beispiel etwa 2 bis etwa 6 mm. Die Harzhülle 22 kann hergestellt werden, indem man eine Harzplatte der erforderlichen Geometrie ausstanzt und dann die vorgestanzte Platte um das Rohr 20 herumwickelt. Alternativ dazu kann die Beschichtung durch Formpressen auf den Träger

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aufgebracht werden. Es kann aber auch möglich sein, andere Formen der Beschichtung zu verwenden, etwa durch Aufsprühen oder dergleichen.

Das zur Bildung der Harzhülle 22 verwendete Polymer ist ein Material auf Harzbasis, das vorzugsweise thermisch expandierbar ist. Mehrere Zusammensetzungen auf Harzbasis können in der vorliegenden Erfindung zur Bildung der Harzhülle 22 verwendet werden. Die bevorzugten Zusammensetzungen verleihen ihr ausgezeichnete Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften, während sie nur marginal zum Gewicht beitragen. Die Dichte des Materials, wobei wir uns nun speziell auf die Zusammensetzung der Hülle 22 beziehen, sollte vorzugsweise etwa 0,32 bis 0,80 g/cm³ betragen, um das Gewicht zu minimieren. Der Schmelzpunkt, die Formbeständigkeit in der Wärme und die Temperatur, bei der eine chemische Zersetzung stattfindet, müssen ebenfalls ausreichend hoch sein, so daß die Hülle 22 bei höheren Temperaturen, die man typischerweise in Lacköfen und dergleichen findet, ihre Struktur beibehält. Daher sollte die Hülle 22 in der Läge sein, kurzzeitig Temperaturen von über 160 ⁰C und vorzugsweise 177 ⁰C auszuhalten. Außerdem sollte die Hülle 22 in der Lage sein, längere Zeit Temperaturen von etwa 32 ⁰C bis 93 ⁰C auszuhalten, ohne eine wesentliche wärmeinduzierte Verformung oder Zersetzung zu zeigen.

Im einzelnen umfaßt der thermisch expandierte Strukturschaum-5 stoff der Hülle 22 in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Kunstharz, einen Zellbildner und einen Füllstoff. Das Kunstharz macht etwa 40 bis etwa 80 Gew.-%, vorzugsweise etwa 45 bis etwa 75 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 50 bis etwa 70 Gew.-% der Hülle 22 aus. Am meisten bevorzugt umfaßt ein 0 Teil des Harzes ein flexibles Epoxyharz. Der hier verwendete Ausdruck "Zellbildner" bezieht sich allgemein auf Mittel, die in der Hülle 22 Blasen, Poren oder Hohlräume erzeugen. Das heißt, die Hülle 22 besitzt eine zelluläre Struktur und weist zahlreiche Zellen auf, die in ihrer gesamten Masse angeordnet

sind. Diese zelluläre Struktur ergibt ein Material mit geringer Dichte und hoher Festigkeit, das eine starke und doch leichte Struktur ergibt. Zu den Zellbildnern, die mit der vorliegenden Erfindung verträglich sind, gehören verstärkende "hohle" Mikrokugeln oder Mikroblasen, die entweder aus Glas oder aus Kunststoff bestehen können. Glasmikrokugeln sind besonders bevorzugt. Außerdem kann der Zellbildner ein Treibmittel umfassen, bei dem es sich entweder um ein chemisches Treibmittel oder ein physikalisches Treibmittel handeln kann. Wenn der Zellbildner Mikrokugeln oder Makrokugeln umfaßt, macht er etwa 10 bis etwa 50 Gew.-%, vorzugsweise etwa 15 bis etwa 45 Gew.-% und am meisten bevorzugt 20 bis etwa 40 Gew.-% des Materials aus, das die Hülle 22 bildet. Wenn der Zellbildner ein Treibmittel umfaßt, macht er etwa 0,5 bis etwa 5,0 Gew.-%, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 4,0 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 1 bis etwa 2 Gew.-% der Hülle 22 aus. Zu den geeigneten Füllstoffen gehören Glas- oder Kunststoffmikrokugeln, Quarzstaub, Calciumcarbonat, gemahlene Glasfaser und gehackte Glasseidenstränge. Ein thixotroper Füllstoff wird besonders bevorzugt. Auch andere Materialien können geeignet sein. Der Füllstoff umfaßt etwa 1 bis etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 3 bis etwa 8 Gew.-% der Hülle 22.

Zu den bevorzugten Kunstharzen für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung gehören Duroplaste, wie Epoxyharze, Vinylesterharze, duroplastische Polyesterharze und Urethanharze. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll nicht durch das Molekulargewicht des Harzes beschränkt sein, und der Fachmann wird auf der Grundlage der vorliegenden Offenbarung geeignete Molekulargewichte finden. Wenn die Harzkomponente des flüssigen 0 Füllstoffs ein duroplastisches Harz ist, können auch verschiedene Beschleuniger, wie Imidazole, und Härter, vorzugsweise Dicyandiamid, vorhanden sein, um die Härtungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Eine funktioneile Menge des Beschleunigers beträgt typischerweise etwa 0,5% bis etwa 2,0% des Harzgewichts mit 5 einer entsprechenden Reduktion bei einer der drei Komponenten

Harz, Zellbildner oder Füllstoff. In ähnlicher Weise beträgt die Menge des verwendeten Härtungsmittels typischerweise etwa 1% bis etwa 8% des Harzgewichts mit einer entsprechenden Reduktion bei einer der drei Komponenten Harz, Zellbildner oder Füllstoff. Wirksame Mengen an Verarbeitungshilfsmitteln, Stabilisatoren, Färbemitteln, UV-Absorbern und dergleichen können ebenfalls in der Schicht enthalten sein. Thermoplaste können ebenfalls geeignet sein.

In der folgenden Tabelle ist eine bevorzugte Zubereitung für die Hülle 22 aufgeführt. Es wurde gefunden, daß diese Zubereitung ein Material ergibt, das bei etwa 160⁰C vollständig expandiert und härtet und ausgezeichnete strukturelle Eigenschaften ergibt. Alle Prozentsätze in der vorliegenden Offenbarung sind Gewichtsprozente, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

Bestandteil Gewichtsprozent

EPON 828 (Epoxyharz) 37,0

DER 331 (flexibles Epoxyharz) 18,0

DI-CY (Dicyandiamid-Härtungsmittel) 4,0

Imidazol (Beschleuniger) 0,8

Quarzstaub (thixotroper Füllstoff) 1,1

CELOGEN AZ199 (Azodicarbonamid-Treibmittel) 1,2

B38 MICROS (Glasmikrokugeln) 37,0

WINNOFIL-Calciumcarbonat (CaCO₃-Füllstof f) 0,9

In Figur 4 der Zeichnungen ist Strukturteil 24, das den Hohlraum 26 definiert, im Querschnitt zu sehen. Nur zum Zwecke der Veranschaulichung ist Strukturteil 24 hier als Teil eines Kraftfahrzeug-Überrollbügels gezeigt. Weitere bevorzugte Anwendungen sind die Verwendung zur Verstärkung von oberen A-Säulen-0 verbindungen und Sitzrahmen. Das Strukturteil 24 weist einen bogenförmigen oder gekrümmten Teil 28 auf, der einen bogenförmigen Teil 30 des Hohlraums 26 definiert. Hohlräume ähnlich wie Hohlraum 26, d.h. solche, die schwer zugänglich sind, bilden

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das Hauptinteresse der vorliegenden Erfindung. Das flexible Rohr 20 ist in Position im Hohlraum 2 6 vor der thermischen Expansion des Harzes gezeigt. Das Rohr 20 ist gebogen, so daß es sich der Form des Hohlraums 26 anpaßt. Dieser Formvorgang wird vorzugsweise an Ort und Stelle durchgeführt. Mit anderen Worten, das flexible Rohr 20 mit der Harzhülle 22, die sich an einer vorgewählten Stelle in bezug auf die Enden des Rohres 20 befindet, wird in den Hohlraum 26 eingeführt. Wenn auf das Rohr 20 eine Kraft ausgeübt wird, bewegt es sich weiter durch den Kanal. Wenn es auf Widerstand von seiten der Innenwände 32 stößt, biegt sich das flexible Rohr 2 0 und "schlängelt" sich dadurch durch den Hohlraum 26 und auch über den bogenförmigen Teil 30 hinaus. Alternativ dazu kann es bei manchen Anwendungen auch möglich sein, das Rohr 20 in eine passende Geometrie zu biegen, bevor man es in den Hohlraum 26 einsetzt. Das flexible Rohr wird in einem ausreichenden Abstand eingesetzt, um die Harzhülle 22 im bogenförmigen Teil 28 in Position zu bringen. Sobald sie einmal in Position ist, wird das äußere Ende 34 oder Rohr 20 mit einer Klammer (nicht gezeigt) relativ zum Rohr 20 0 in Position geklemmt oder in anderer Weise in seiner Position fixiert, falls erforderlich.

Der Hohlraum 26 hat eine gekrümmte eindimensionale Geometrie, die komplizierter sein könnte, als einfach eine Biegung mit ihrem bogenförmigen Teil aufzuweisen, wie es in Figur 4 gezeigt ist. Wenn mehrfache Biegungen oder Unregelmäßigkeiten vorhanden sind, könnte eine Harzhülle 22 für einige oder alle diese Unregelmäßigkeiten bereitgestellt werden; dies könnte dadurch geschehen, daß man einzelne voneinander beabstandete Harzabschnitte bereitstellt oder daß man ein oder mehrere zusammen-0 hängende Harzabschnitte bereitstellt, die sich in zwei oder mehr Biegungen befinden.

In Figur 5 der Zeichnungen ist das Harz 22 im expandierten Zustand gezeigt. Das heißt, sobald das Rohr 20 und das Harz 22 im Strukturteil 24 in Position sind, wird das Harz expandiert,

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indem man das gesamte Gefüge auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Expansion des Treibmittels aktiviert und die Harzhülle 22 gehärtet wird. Bei Kraftfahrzeuganwendungen wird dies typischerweise erreicht, während sich das Fahrzeug durch den Lack-5 ofen bewegt. Das Harz 22 dehnt sich auf das mehrfache seines ursprünglichen Volumens aus, vorzugsweise auf wenigstens das Doppelte seines ursprünglichen Volumens. Das expandierte Harz tritt mit den umgebenden Wänden 32 des Strukturteils 24 in Kontakt und wird fest damit verklebt. Außerdem härtet es unter Bildung einer festen Verstärkung in Teil 24. In dieser Weise wird an der genauen Stelle, wo eine Verstärkung erforderlich ist, eine minimale Harzmenge verwendet.

Wir beziehen uns nun auf Figur 6 und 7 der Zeichnungen. Das Rohr 20 ist mit einem radialen Abstandshaltergefüge 36 versehen, das Flügel 38 aufweist, und zwar typischerweise zwei bis vier. Wie man in Figur 8 erkennt, erfüllt das Abstandshaltergefüge 3 6 die Funktion, das Rohr 20 allgemein im Strukturteil 24 zu zentrieren. Es kann vorzuziehen sein, die Flügel 3 8 etwas elastisch zu gestalten, d.h. es kann wünschenswert sein, daß 0 man die Flügel 38 sich nach innen biegen läßt, während das Rohr 20 in den Hohlraum 26 eingesetzt wird.

Während die Erfindung in erster Linie in Verbindung mit Fahrzeugteilen beschrieben worden ist, sollte man sich darüber im klaren sein, daß die Erfindung auch als Teil von anderen Produkten, wie Flugzeugen, Schiffen, Fahrrädern oder praktisch allem, was Energie für die Bewegung erfordert, in die Praxis umgesetzt werden kann. In ähnlicher Weise kann die Erfindung auch mit stationären oder statischen Strukturen, wie Bauwerken, verwendet werden, so daß man eine feste Stütze erhält, wenn Schwingungen wirksam sind, wie von einem Erdbeben, oder daß man einfach einen leichten Träger für Strukturen erhält, die Belastungen unterworfen sind. Während die Erfindung außerdem in erster Linie in bezug auf thermisch expandierbare Schaumstoffe und in bezug auf Metallteile, wie das Strukturteil und das fle-

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xible Element, beschrieben worden ist, können auch andere Materialien verwendet werden. Zum Beispiel könnte der Schaumstoff jeder geeignete bekannte expandierbare Schaumstoff sein, der chemisch zum Aufschäumen aktiviert wird und einen festen Strukturschaumstoff bildet. Das flexible Element könnte auch aus anderen Materialien als Metall bestehen, wie verschiedenen Kunststoffen oder polymeren Materialien oder verschiedenen faserigen Materialien des Holztyps, die über eine ausreichende Festigkeit verfügen, um als Hintergrund oder Träger für den Schaumstoff zu dienen. Wenn ein thermisch expandierbarer Schaumstoff verwendet wird, sollte das flexible Element in der Lage sein, die Wärme auszuhalten, die während der thermischen Härtung auftritt. Wenn jedoch andere Typen von Schaumstoffen verwendet werden, ist es nicht notwendig, daß das flexible EIement in der Lage ist, hohe Temperaturen auszuhalten. Stattdessen ist die Grundvoraussetzung für das flexible Element, daß es über ausreichende Festigkeit verfügt, um die beabsichtigte Funktion zu erfüllen. Es ist zum Beispiel auch möglich, Materialien, die als solche bei der Härtung oder weiteren Behand-0 lung fest werden, als flexibles Element zu verwenden. Die Erfindung kann auch praktisch durchgeführt werden, wenn das Strukturteil aus anderen Materialien als Metall besteht. Vorzugsweise jedoch werden die Materialien für das Strukturteil und das flexible Element sowie den Schaumstoff so gewählt, daß der dünne unexpandierte Schaumstoff bei der Expansion eine starke Bindung zu dem Strukturteil und dem flexiblen Element bildet, so daß sich eine strukturelle Zusammensetzung ergibt.

Während hier besondere Ausführungsformen dieser Erfindung gezeigt und beschrieben sind, gilt selbstverständlich, daß die 0 Erfindung nicht auf diese zu beschränken ist, da im Lichte dieser Offenbarung, insbesondere durch den Fachmann, viele Modifikationen vorgenommen werden können. Die beigefügten Ansprüche sollen daher alle solche Modifikationen abdecken, die dem wahren Wesen und dem Umfang dieser Erfindung entsprechen.

Claims

- 13 - Ansprüche

1. Verstärktes Teil, umfassend:

ein flexibles Element mit einer Länge, die größer ist als seine Breite, und ein hohles Teil mit einem Hohlraum, wobei das flexible Element in den Hohlraum des hohlen Teils eingesetzt ist und wenigstens ein Teil des flexiblen Elements mit einem expandierten Harz bedeckt ist und das Harz mit dem flexiblen Element sowie mit dem hohlen Teil verklebt ist, wobei das flexible Element so gebogen ist, daß es der Geometrie des Hohlraums angepaßt ist und das expandierte Harz durch Expandieren eines expandierbaren Harzes erhalten wurde.

2. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das flexible EIement ein hohles Rohr ist.

3. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das flexible Element ein massiver Stab ist.

4. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Harz thermisch expandierbar ist und hohle Mikrokugeln ent-0 hält.

5. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das Teil aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer A-Säulenverbindung, einem Sitzrahmen und einem Überrollbügel für ein Kraftfahrzeug besteht.

6. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei an dem flexiblen Element ein Abstandshalter befestigt ist, der das flexible Element vor dem Expandieren des expandierbaren Harzes in einem Abstand von den Innenwänden des Teiles hält.

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7. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 2, wobei die Länge des flexiblen Rohrs wenigstens fünfmal so groß ist wie sein Durchmesser.

8. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei der Durchmesser des flexiblen Rohrs zwischen etwa 8 und etwa 40 mm liegt und seine Länge etwa 50 bis etwa 200 mm beträgt.

9. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Harz vor dem Expandieren eine Schicht bildet, die wenigstens einen Teil des flexiblen Elements umgibt und umschließt.

10. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 9, wobei die Schicht eine gleichmäßige Dicke von etwa 2 bis etwa 8 mm hat.

11. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das flexible Element hohl ist und eine Wandstärke von etwa 0,5 bis etwa 1,2 mm hat.

12. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 2, wobei das flexible Rohr aus Metall besteht.

13. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 12, wobei es sich bei dem Metall um Aluminium handelt.

0 14. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das flexible Element vor dem Einsetzen in den Hohlraum unelastisch verformt worden ist, wobei die Verformung so erfolgt, daß sich das flexible Element der Geometrie des Hohlraums anpaßt.

15. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das flexible Element durch Kontakt mit dem Teil beim Einsetzen in den Hohlraum geformt ist.

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16. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das flexible Element vor dem Expandieren des expandierbaren Harzes in dem Teil befestigt worden ist.

17. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei die Länge des flexiblen Elements wenigstens fünfmal so groß ist wie seine Breite.

18. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei im wesentlichen das gesamte flexible Rohr von dem expandierten Harz bedeckt ist.

19. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Harz thermisch expandierbar ist und in Gewichtsteilen etwa 40 bis etwa 80% Harz, etwa 10 bis etwa 50% Mikrokugeln, etwa 0,5 bis etwa 5% Treibmittel, etwa 1 bis etwa 15% Füllstoff, etwa 0,5 bis etwa 2% Beschleuniger und etwa 1 bis etwa 8% Härtungsmittel enthält.

20. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Harz thermisch expandierbar ist und in Gewichtsteilen 55% Epoxyharz, 4% Dicyandiamid als Härtungsmittel, 0,8% Imidazol als Beschleuniger, 1,1% Quarzstaub, 1,2% Azodicarbonamid als Treibmittel, 37% Glasmikrokugeln und 0,9% Calciumcarbonat als Füllstoff enthält.

21. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das flexible Element ein hohles Rohr ist, in dem sich elektrische Kabel in Längsrichtung erstrecken.

22. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei der Hohlraum eine gekrümmte eindimensionale Geometrie mit wenigstens einer Krümmung hat und sich das Harz an der Biegung befindet.

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23. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei mehrere Biegungen vorhanden sind und sich das Harz an mehr als einer der Biegungen befindet.

24. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem expandierbaren Harz um eine ausgestanzte Platte, die um das flexible Element gewickelt ist, oder um eine Beschichtung, die durch Formpressen auf das flexible Element aufgebracht ist, handelt.

25. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das flexible EIement ein spiralig umwickeltes Rohr ist.

26. Verstärktes Teil gemäß Anspruch 1, wobei das Teil ein Fahrzeugteil ist und das expandierbare Harz thermisch expandierbar ist.

27. Verstärktes Strukturteil, umfassend einen steifen Teil mit einem länglichen Hohlraum mit gekrümmter eindimensionaler Geometrie mit wenigstens einer Biegung, ein flexibles Element, das sich in Längsrichtung in dem die Biegung enthaltenden Hohlraum befindet, eine Harzschicht auf dem flexiblen Element, die in der Biegung angeordnet ist, wobei die 0 Harzschicht aus Strukturschaumstoff besteht, der expandiert, wenn er aktiviert wird, und die Harzschicht in der Biegung in innigen Kontakt mit dem Teil expandiert und damit verklebt worden ist.

28. Teil gemäß Anspruch 27, wobei das Teil ein Fahrzeugteil ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Überrollbügel, einer A-Säulenverbindung und einem Sitzrahmen besteht.

29. Teil gemäß Anspruch 27, wobei das flexible Element hohl ist und elektrische Kabel sich in Längsrichtung durch das 0 flexible Element erstrecken.

30. Teil gemäß Anspruch 27, das wenigstens ein Abstandshaltergefüge beinhaltet, das an einer Stelle außerhalb der Harzschicht um das flexible Element herum montiert ist, und das Abstandshaltergefüge eine Vielzahl von Flügeln aufweist, die in dem Hohlraum nach außen ragen und sich in elastischem Kontakt mit der Innenfläche des Teils befinden.