WO2023285005A1 - Innenverstärktes hohlprofilbauteil für ein kraftfahrzeug und herstellverfahren sowie damit ausgestattetes kraftfahrzeug - Google Patents

Innenverstärktes hohlprofilbauteil für ein kraftfahrzeug und herstellverfahren sowie damit ausgestattetes kraftfahrzeug Download PDF

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WO2023285005A1
WO2023285005A1 PCT/EP2022/058352 EP2022058352W WO2023285005A1 WO 2023285005 A1 WO2023285005 A1 WO 2023285005A1 EP 2022058352 W EP2022058352 W EP 2022058352W WO 2023285005 A1 WO2023285005 A1 WO 2023285005A1
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WO
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hollow profile
hollow
reinforcement
profile component
component
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Application number
PCT/EP2022/058352
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Julius Rausch
Arjan Strating
Oliver Stoll
Yannick OFFERMANNS
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Audi Ag
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Publication date
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/02—Side panels
    • B62D25/025—Side sills thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/001—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material
    • B62D29/005—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material preformed metal and synthetic material elements being joined together, e.g. by adhesives
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    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/008—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of light alloys, e.g. extruded

Definitions

  • the invention relates to a hollow profile component for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a manufacturing method for such a hollow profile component and also to a motor vehicle which has at least one such hollow profile component.
  • a hollow profile component within the meaning of the invention is a motor vehicle component formed from an elongate or axially extending hollow body. Due to the hollow construction, such a hollow profile component is comparatively light and stable. It is preferably also a crash-relevant component which has predetermined crash properties and is in particular also designed to absorb crash energy. Such a hollow profile component is preferably a body component and in particular a rocker element. The lower one on the side is used as a sill or side sill
  • Body area of a motor vehicle which extends between a front wheel arch and a rear wheel arch.
  • a sill is usually designed as an assembly comprising several components (sill assembly).
  • the sill In the event of an accident, particularly in the event of a side impact, the sill has an important protective function, ie the crash behavior or the crash properties of the sill is an essential component for the crash management of a modern motor vehicle. This applies above all to at least some of them Electrically powered motor vehicles with a battery system arranged in the body floor, which is protected by the rocker panels.
  • DE 102011 118987 A1 describes an impact energy-absorbing fiber-reinforced plastic-metal hollow profile component for a motor vehicle.
  • the manufacturing process for this fiber-reinforced plastic-metal hollow profile component includes the following steps:
  • DE 102018213673 A1 describes a side skirt for a motor vehicle with a profile element. Chambers serving to dissipate impact energy by deformation can be provided in a particularly simple manner by designing the profile element as an extruded profile. It has also been shown to be advantageous if the profile element is formed from an aluminum alloy.
  • the invention is based on the object of specifying a hollow profile component with improved load properties and/or crash properties, which in particular also meets lightweight construction requirements.
  • the invention also includes a production method for a hollow profile component according to the invention and a motor vehicle, in particular a passenger car or a light commercial vehicle, which has at least one hollow profile component according to the invention, it being it is in particular a sill element for a sill or side sill.
  • the motor vehicle has two hollow profile components according to the invention, as the right and left Rocker element are formed.
  • the hollow profile component according to the invention which can also be referred to as a hollow profile arrangement, has or comprises:
  • an elongate hollow profile with at least one hollow chamber running in the longitudinal direction or in the axial direction (of the hollow profile);
  • the reinforcement element is a prefabricated plastic injection molded part that is pushed into the relevant hollow chamber.
  • An elongate hollow profile is an elongate, in particular straight, hollow body with at least one hollow chamber which extends axially, ie in the longitudinal direction or in the axial direction, and which in particular has a closed cross section (closed hollow profile).
  • the at least one hollow chamber is continuous, which means that it extends with a constant, in particular non-round or non-rotationally symmetrical, cross section from one axial end of the hollow profile to the other axial end or from one end face to the opposite end face.
  • the hollow profile preferably has a plurality of hollow chambers running in the longitudinal direction, in particular with closed cross sections (so-called multi-chamber hollow profile).
  • the hollow profile is preferably made of metal (metal hollow profile).
  • the hollow profile is preferably a (metallic) extruded profile, in particular an aluminum extruded profile.
  • at least one reinforcement element is arranged in the hollow chamber or in at least one of the hollow chambers of the hollow profile, which, however, extends in the longitudinal direction or in the axial direction only over a partial length, i.e. over an axial section or partial area, of the hollow profile.
  • the reinforcing element is preferably spaced from one end face, in particular from both end faces, of the hollow profile, ie the hollow profile is designed to be longer than the reinforcing element and protrudes beyond the reinforcing element at one end or both ends.
  • at least one axial end or one end face of the hollow profile can be closed with a closure element (for example a cover or the like).
  • Such a reinforcing element is a prefabricated injection-molded part or plastic injection-molded part that is pushed into the relevant hollow chamber of the hollow profile.
  • the reinforcement element is made of plastic and is produced by injection molding, ie using a plastic injection molding process.
  • the hollow profile component according to the invention has a plurality of reinforcement elements, all of these reinforcement elements are preferably injection-molded plastic parts which can be of identical or different design.
  • the reinforcement element is preferably a thermoplastic injection molded part and in particular a fiber-reinforced thermoplastic injection molded part.
  • CFRP thermoplastic injection molded part
  • carbon fibers, glass fibers, natural fibers or polymer fibers in the form of short fibers or long fibers (with a length of up to 50 mm) come into consideration as reinforcing fibers.
  • it is a one-piece (that is to say produced in one piece) plastic injection molded part which is formed from only one plastic component can be or from several plastic components (for example a so-called two-component injection molded part or three-component injection molded part). Preferred developments of the reinforcement element or of the plastic injection molded part are explained below.
  • the at least one reinforcement element brings about an internal reinforcement of the hollow profile only in the relevant section.
  • the hollow profile is thus locally internally reinforced in the relevant section by the reinforcing element, so that the hollow profile component according to the invention can also be referred to as an internally reinforced hollow profile component.
  • the mechanical load properties and/or crash properties of the hollow profile component in particular for a lateral (non-axial) application of force, can be set or adapted in a targeted manner, for example in such a way that, depending on the objective, the relevant (reinforced) section has a higher deformation rigidity and/or more Can absorb or reduce impact energy (crash energy) and/or that a targeted deformation control in the adjacent (unreinforced or less reinforced) sections is achieved.
  • the weight or the mass of the hollow profile component can be kept low.
  • the hollow profile or the hollow profile component formed from it which is in particular a rocker element (see below), can have an (axial) length of at least 1600 mm, preferably at least 1800 mm and in particular at least 2500 mm.
  • the reinforcing element can have an (axial) length of 100 mm to 600 mm with respect to the axial direction of the hollow profile.
  • the reinforcing element can be designed to be shape-adapted with respect to the relevant hollow chamber, in particular such that it fills or at least essentially fills the entire cross section (inner cross section) of the relevant hollow chamber at least at one axial point in the relevant section or partial area.
  • the cross section of the reinforcement element is at the cross section (Internal cross-section) adapted to the receiving hollow chamber (cross-section adaptation).
  • the reinforcement element can be designed with a changing or variable cross-section along its axial length, so that the reinforcement element has a different rigidity behavior and/or crash energy absorption capacity over its axial length.
  • the reinforcement element designed as a plastic injection molded part preferably has a honeycomb structure, in particular with hexagonal honeycombs.
  • the reinforcement element is a honeycomb structure made of injection-molded plastic (see above).
  • a reinforcing element can also be referred to as a honeycomb element or as an injection-molded plastic honeycomb element.
  • the honeycombs preferably extend transversely to the longitudinal direction or axial direction of the reinforcement element or the hollow profile.
  • Such a honeycomb structure enables a weight-saving or mass-saving lightweight construction, in particular in combination with an aluminum extruded profile.
  • the hollow profile component comprises a plurality of reinforcement elements or honeycomb elements designed with a honeycomb structure, these can have different honeycomb shapes and/or honeycomb sizes.
  • the reinforcement element can be glued to the inner wall of the hollow profile or to the inner wall of the hollow chamber of the hollow profile.
  • a heat-activatable adhesive is preferably used for this purpose.
  • KTL cathodic dip painting
  • the (expanded) adhesive can also function as a sort of tolerance compensation.
  • the adhesive is preferably used before the reinforcement element is introduced into the relevant hollow chamber applied to the reinforcement element, in particular already during the injection molding production of the reinforcement element, it being possible for the adhesive to be applied point by point, line by line and/or area by area.
  • It is preferably a thermoplastic adhesive, in particular a thermoplastic expansion adhesive, which is preferably also injected during the injection molding production of the reinforcement element, in particular in the course of a multi-component injection molding process.
  • the applied adhesive can be such that it (in the inactivated state) has or causes a high coefficient of friction and thus enables temporary fixing or temporary locking (see below) of the reinforcement element by means of frictional force locking.
  • the bonding of the reinforcement element to the inner wall of the hollow chamber causes an axial fixation (axial fixation) of the reinforcement element in the hollow profile, so that it does not slip, especially in the event of a crash. Furthermore, a transverse fixation is preferably also effected, as a result of which rattling noises can be prevented. In addition, the bond can lead to synergy effects in terms of crash properties, especially when axial forces are applied.
  • the adhesive connection fixing with a material bond
  • the reinforcement element can also be fixed or locked using at least one auxiliary joining element penetrating the wall of the hollow profile, in particular a metallic auxiliary joining element, and/or using at least one bead or the like stamped into the wall of the hollow profile (such as a passage with a collar), with which in particular an at least axial fixation of the Reinforcing element is meant in the hollow profile.
  • a suitable auxiliary joining element is, for example a screw, in particular a flow-drilling screw, a rivet, in particular a blind rivet, a nail or the like.
  • the auxiliary joining element is placed from the outside so that it penetrates the wall of the hollow profile and protrudes into the relevant hollow chamber and into the reinforcement element arranged therein.
  • a bead or the like is also embossed from the outside after the reinforcement element has been pushed in, so that it protrudes into the relevant hollow chamber and into the reinforcement element arranged therein.
  • the form fit between the hollow profile and the reinforcing element brought about in this way by means of at least one auxiliary joining element and/or at least one embossed bead causes the reinforcing element to be fixed or locked in the hollow profile.
  • the form fit brought about with the aid of at least one auxiliary joining element and/or at least one embossed bead enables the transmission of axial forces between the hollow profile and the reinforcing element, so that the reinforcing element can absorb forces (axial forces) acting in the longitudinal direction of the hollow profile.
  • Such a (positive) fixation can be combined with the previously explained (materially positive) gluing to the inner wall of the hollow chamber.
  • the auxiliary joining element and/or the embossed bead are placed in a free area provided (specifically) for this on the reinforcing element, with the result that in particular a limited free area or a limited geometrical free area is meant, protrudes and this free area is at least partially filled with expanded adhesive, in particular in such a way that the auxiliary joining element protruding into the free area or the bead protruding into the free area is gripped by the adhesive.
  • the form fit between the hollow profile and the reinforcing element brought about by means of a joining aid element and/or an embossed bead is combined with a material bond brought about by means of (expanded) adhesive (combined joint connection), in particular in such a way that the (expanded) adhesive also creates a form fit, which comprises at least the reinforcement element and the auxiliary joining element or the embossed bead.
  • the (expanded) adhesive can also function as a sort of tolerance compensation. This enables a stable fixing of the reinforcing element in the hollow profile with a small amount of adhesive and with comparatively simple detachability, with both axial fixing and transverse fixing being possible.
  • the adhesive is preferably an expandable or expanded by heat activation adhesive (bloating adhesive), which is at
  • Insertion of the reinforcing element is already in the free area (whereby, of course, several such free areas can also be provided on the reinforcing element).
  • the thermal activation can then take place, for example, in a KTL drying oven.
  • the (expandable) adhesive in particular a thermoplastic expansion adhesive, is preferably already sprayed on or injected into the free area (or free areas) during the injection-moulding opening position of the reinforcement element.
  • at least one correspondingly designed sprue channel can be provided on the injection-molded reinforcement element, via which the adhesive can be injected into the free area (or free areas) during the injection molding process.
  • the reinforcing element can be provided with at least one passage for internal ventilation of the hollow profile or the relevant
  • a passage is therefore part of the reinforcement element and forms a geometric one Clearance in the axial direction of the hollow profile.
  • the passage can be designed as a groove or bore.
  • the hollow profile component according to the invention can have several (i.e. at least two) reinforcing elements which are arranged in different axial positions and/or in different hollow chambers (of the hollow profile), optionally with a corresponding cross-section adjustment (see above).
  • the crash properties of the hollow profile component can be adjusted even better or tuned in an even more targeted manner.
  • the individual reinforcement elements are designed as plastic injection molded parts.
  • the reinforcement elements preferably have different axial lengths.
  • the hollow profile component according to the invention can have several, ie at least two, reinforcement elements in at least one hollow chamber of the hollow profile, which are arranged at an axial distance (from one another), spacer elements being arranged between these reinforcement elements.
  • a spacer element is, for example, a profile element or hollow profile element, which is preferably formed from a plastic, in particular from a fiber-reinforced thermoplastic.
  • spacer elements simplify the production of the hollow profile component (see below) and ensure compliance with the respectively provided axial distance between the reinforcement elements.
  • the hollow profile component according to the invention is in particular a sill element for the sill or side sill of a motor vehicle.
  • a sill element according to the invention comprises: - An elongate hollow profile, with at least one longitudinally extending hollow chamber; and
  • the method according to the invention for producing a hollow profile component, in particular a sill element, which has at least the features mentioned in claim 1, comprises at least the following steps: providing the (prefabricated) elongate hollow profile;
  • At least one prefabricated reinforcement element which is designed according to the preceding explanations as a plastic injection molded part
  • the method according to the invention makes it possible to produce a hollow profile component designed according to the invention in a cost-effective manner that is suitable for series production, which is produced as it were by assembling prefabricated components (hollow profile+reinforcing element).
  • the reinforcing element that is pushed into the hollow chamber and positioned axially is then fixed in a further step by setting at least one of the walls of the hollow profile penetrating joining aid element and/or by embossing at least one bead or the like in the wall of the hollow profile, as explained above.
  • the auxiliary joining element and/or the embossed bead protrudes into a free area (specifically) provided for this purpose on the reinforcing element, in which there is also an adhesive which is then expanded by thermal activation or heat activation, with a positive and material connection Forms connection between the adhesive and the auxiliary joining element or the embossed bead.
  • the thermal activation preferably takes place in a KTL drying oven, through which the hollow profile component or the vehicle body, in which the hollow profile component is installed, runs after a KTL coating.
  • a reinforcement element can also be fixed inside the hollow profile by gluing to the inner wall of the hollow chamber, as already explained above.
  • the reinforcement element can have a positioning element connected thereto, which acts as an insertion aid and/or as a positioning aid. This is explained in more detail below in connection with the drawing.
  • the reinforcement elements can be inserted and displaced one after the other, in particular in such a way that the first reinforcement element is inserted and displaced (axially) with the aid of a first spacer element, then the second reinforcement element is inserted and moved using a second spacer element, etc. It can also be provided that the reinforcement elements are first connected to spacer elements or the like and then pushed into the relevant hollow chamber in one step. The axially outermost reinforcing element, which is inserted last, so to speak be connected to a positioning element. Another tool-based option is explained below.
  • the (at least one) reinforcement element inserted into the flea chamber can be provisionally or temporarily fixed before permanent fixing takes place using at least one of the measures described above (joining aid element, embossed beading and/or gluing).
  • a temporary fixation can be accomplished, for example, by means of a frictional force connection or with the aid of a clamping spring or the like provided on the reinforcement element. If several reinforcement elements are provided with spacer elements arranged between them (as explained above), it may be sufficient if only one reinforcement element is temporarily fixed.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle in a side view and an internally reinforced rocker element installed in the rocker according to the invention.
  • FIG. 2 shows two sections through the sill element of FIG. 1 according to the sections shown in FIG. 1 (AA and B-B).
  • FIG. 3 shows a reinforcing element with a honeycomb structure that can be arranged in the rocker element of FIGS. 1 and 2 .
  • FIG. 4 shows two reinforcement elements arranged in the rocker element of FIGS. 1 and 2 and spaced apart by means of a spacer element.
  • FIG. 5 shows a perspective view of another preferred sill element with three reinforcement elements (best mode).
  • FIG. 6 illustrates the introduction of the reinforcement elements when the rocker element of FIG. 5 is in the open position.
  • Figure 8 illustrates another preferred approach for fixing a reinforcement member.
  • the motor vehicle 10 shown in FIG. 1, which is in particular electrically driven, has a rocker 11 on both sides of the vehicle.
  • a traction battery for driving the motor vehicle 10 can be arranged between these two sills 11 .
  • Both sills 11 are formed with a sill element 110, which extends, in particular continuously, between the respective front wheel housing and rear wheel housing and, among other things, protects the traction battery from the effects of a side crash.
  • the lower schematic representation of FIG. 1 and the two sectional representations of FIG. 2 show the sill element 110 of the right sill 11.
  • the corresponding sill element for the left sill is of essentially mirror-symmetrical design.
  • the rocker element 110 has a straight or non-curved hollow profile, which is designed as an extruded profile 112, in particular as an aluminum extruded profile, with a plurality of hollow chambers 113 running in the longitudinal direction (x-direction), as indicated schematically in FIG.
  • a plurality of reinforcement elements 114 are arranged in a fixed or non-slip manner in the hollow chambers 113 and each extend in the longitudinal direction or in the axial direction (x-direction) only over a partial length or over an axial section of the extruded profile 112 .
  • the reinforcement elements 114 are arranged in different axial positions and in different hollow chambers 113 . Irrespective of this, individual hollow chambers 113 of the extruded profile 112 can also be complete, ie over the entire axial length of the extruded profile
  • a suitable configuration with regard to the desired load properties and/or crash properties can be determined by simulation.
  • reinforcing elements 114 are arranged in the three vertically central hollow chambers 113 of the extruded profile 112, which can be of the same length or of different lengths. This protects the traction battery particularly well, for example.
  • reinforcing elements 114 are arranged in the three vertically central hollow chambers 113 of the extruded profile 112, which can be of the same length or of different lengths. This protects the traction battery particularly well, for example.
  • the sill element 110 is supported on the floor structure and B-pillar of the vehicle body and is particularly resistant to deformation there.
  • the cross section of the extruded profile 112 shown in FIG. 2 and the arrangement of the reinforcement elements 114 are only exemplary and serve to illustrate the invention. However, there is clearly the possibility of flexible or needs-based adaptation the load properties and/or crash properties of the rocker element 110 by varying the hollow chamber occupancy with reinforcement elements 114. If other hollow chambers 113 and/or even more hollow chambers 113 are equipped with reinforcement elements 114 in the cross sections shown (AA or BB), the local crash properties change, in particular the local
  • crash properties can also be adjusted by changing the axial positioning and/or the axial lengths of the reinforcement elements
  • the reinforcement elements 114 take place.
  • the reinforcement elements 114 can be placed at different points of the extruded profile 112 with any desired axial length in the x, y and z direction.
  • the reinforcement elements 114 are designed as plastic injection molded parts and preferably have a honeycomb structure, as illustrated in FIG. 3 .
  • the honeycombs of the honeycomb structure preferably extend in the horizontal direction, that is to say in the y-direction of the vehicle coordinate system, that is to say transversely to the longitudinal direction (x-direction).
  • the reinforcement elements or honeycomb elements 114 are preferably formed from an injection-molded thermoplastic with glass fiber reinforcement, in particular with long glass fiber reinforcement (long glass fiber-reinforced thermoplastic injection molded part).
  • FIG. 4 shows two reinforcing elements 114 which are arranged in a hollow chamber 113 of the extruded profile 112 and which are spaced apart from one another in the axial direction (x-direction) of the extruded profile 112 . There is (at least) one spacer element between the two reinforcement elements 114
  • the spacer element 115 can be connected to both reinforcement elements 114 .
  • the spacer element 115 ensures that the intended axial distance between the two adjacent reinforcement elements 114 is maintained and also simplifies the production of the rocker element 110, as described in more detail below.
  • 4 also shows a positioning element 116 connected to the axially outermost reinforcing element 114.
  • the positioning element 116 is preferably formed from a plastic, in particular from a fiber-reinforced thermoplastic. On the one hand, the positioning element 116 functions as an insertion aid, so that a separate insertion tool is not required for inserting and displacing the reinforcing element 114 .
  • the positioning element 116 also functions as a positioning aid and for this purpose has a stop designed, for example, as an L-bracket or U-bracket which, when pushed in (to the right) against the end face of the extruded profile 112, i.e. against an outer wall or outer wall or partition of the Extruded profile 112 strikes.
  • a stop designed, for example, as an L-bracket or U-bracket which, when pushed in (to the right) against the end face of the extruded profile 112, i.e. against an outer wall or outer wall or partition of the Extruded profile 112 strikes.
  • FIG. 5 shows another sill element 110 with three reinforcement elements 114a, 114b, 114c arranged in the same hollow chamber 113, which each have a honeycomb structure and are spaced apart axially by means of spacer elements 115a, 115b.
  • the reinforcing elements 114a, 114b, 114c are of different lengths in the longitudinal direction (x-direction), with at least the two outer reinforcing elements 114a, 114c also having a changeable or variable cross-section over their axial longitudinal extension (in the x-direction) (see also Fig. 6).
  • the reinforcing elements 114a, 114b, 114c also differ in the honeycomb size, such that the middle reinforcing element 114b has smaller honeycombs.
  • a suitable configuration with regard to the desired load properties and/or crash properties can be determined by simulation.
  • the rear face of the hollow profile or extruded profile 112 is closed with a closure element 117 designed as a cover. Such a closure element can also be provided on the other end face.
  • 6 illustrates in several individual representations the introduction of the reinforcement elements 114a, 114b, 114c into the relevant hollow chamber 113 of the extruded profile 112.
  • a stop tool 210 is inserted into the relevant hollow chamber 113 on one end face (left or rear end face).
  • the stop tool 210 can be held by a robot.
  • the first reinforcement element 114a is now inserted into the hollow chamber 113 from the other end (right or front end) and is pushed axially (to the left) using an insertion tool (not shown) until it hits the stop tool 210, whereby the axial position is specified.
  • the first spacer element 115a is already fastened to the first reinforcement element 114a, for example by means of a plug-in connection, with a one-piece design also being conceivable.
  • the second or central reinforcement element 114b together with the second spacer element 115b attached to it, is then inserted into the hollow chamber 113 and pushed axially with the aid of the insertion tool until it strikes the first spacer element 115a, with a form-fitting engagement between the first spacer element 115a and the second reinforcement element 114b can be provided.
  • the third reinforcement element 114c is then inserted into the hollow chamber 113 and axially displaced with the aid of the insertion tool until it strikes the second spacer element 115b, in which case a positive engagement between the second spacer element 115b and the third reinforcement element 114c can also be provided.
  • the first spacer element 115a can be attached to the second reinforcement element 114b and/or the second spacer element 115b can be attached to the third reinforcement element 114c).
  • the stop tool 210 is then removed and the closure element 117 is applied.
  • At least one of the reinforcement elements 114a, 114b, 114c can be fixed or locked in the extruded profile 112 by gluing to the inner wall of the hollow chamber of the extruded profile 112, as explained above.
  • the fixing takes place by setting at least one auxiliary joining element penetrating the wall of the hollow profile and/or by embossing at least one bead into the wall of the hollow profile, as shown in FIGS. 7 and 8 .
  • the fixing can take place before the removal of the attachment tool 210 or, in particular if a temporary fixation is provided (as explained above), only after the removal of the attachment tool 210.
  • each reinforcement element 114a, 114b, 114c is fixed, wherein it with a suitable connection of the reinforcement elements 114a, 114b, 114c by means of the spacer elements 115a, 115b it can be sufficient that only one reinforcement element is fixed.
  • Fig. 7 illustrates one possibility for fixing an axially positioned reinforcement element 114 within a hollow profile or extruded profile 112 by setting at least one and preferably several auxiliary joining elements 118 (e.g. screws, rivets or nails) penetrating the hollow profile wall or extruded profile wall W from the outside. If necessary, holes must first be made in the wall W for this purpose.
  • the setting of the auxiliary joining elements 118 can be automated and can be process-monitored.
  • the auxiliary joining elements 118 can also be set in such a way that they protrude through at least one hollow chamber 113 if, for example, the reinforcing element 114 to be fixed is not in contact with an outer wall or outer wall of the extruded profile 112 on at least one side.
  • the auxiliary joining elements 118 are set in such a way that they protrude into the hollow chamber 113 in question and into the reinforcing element 114 arranged therein, the reinforcing element 114 having spatially limited free areas B specially provided for this purpose, in which there is an expandable adhesive K, in particular a two-component Bloating adhesive is.
  • the free areas B are, for example, delimited partial volumes of individual honeycomb chambers, which enables simple injection-molding production. Suitable free areas B can however, also be designed differently.
  • the auxiliary joining elements 118 are then placed on the rear side (facing the vehicle) and on the front side (facing away from the vehicle) of the extruded profile 112 in such a way that they extend longitudinally or in their axial direction, i.e.
  • auxiliary joining elements 118 are preferably arranged offset from one another on the rear and on the front of the extruded profile 112 in the axial direction of the extruded profile (x-direction), resulting in an alternating arrangement of the auxiliary joining elements 118, as shown in Fig. 7.
  • setting the auxiliary joining elements 118 on only one side, for example on the back, is also possible.
  • the adhesive K expands, creating a form-fitting and material-to-material connection that is both in the axial direction (x-direction) and in the transverse direction (y-direction and z-direction) of the extruded profile 112 or the reinforcement element 114 causes the fixation (axial fixation + transverse fixation).
  • a fixation can in principle also prevent twisting of the reinforcement element 114 within the flea chamber 113 (twist fixation).
  • the free areas B of the reinforcing element 114 have a limited volume (negative volume), which is preferably dimensioned such that an auxiliary joining element 118 (strictly speaking, the section of the auxiliary joining element 118 protruding through the Flohlprofilwandung W) can be accommodated with defined tolerances.
  • the empty space left over due to the tolerances is then filled with the expanding adhesive K, creating a material and form fit that encloses all the components involved, which on the one hand compensates for tolerances and on the other hand acts as protection against rattling or wobbling. (The same applies analogously to the embossed beads 119 shown in FIG. 8).
  • FIG. 8 illustrates another possibility for fixing an axially positioned reinforcement element 114 within a hollow profile or extruded profile 112.
  • auxiliary joining elements 118 shown in Fig to the possible embodiment of FIG. 7
  • expanded adhesive K a positive and material connection is brought about. Otherwise, the previous explanations for Fig. 7 apply analogously.
  • the sill element 110 can be KTL-coated.
  • the KTL coating preferably takes place after the reinforcement elements 114 have been inserted and fixed.
  • the sill element 110 is installed in a vehicle body (see FIG. 1) and is then KTL-coated together with the vehicle body.
  • the reinforcement elements 114 can be formed with passages that allow the KTL liquid (base paint) to run in and out.
  • the adhesive K can be thermally activated (heat activation), which then expands or foams and/or hardens.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofilbauteil (110) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: - ein längliches Hohlprofil (112), mit wenigstens einer in Längsrichtung (x) verlaufenden Hohlkammer (113); und - wenigstens ein in der wenigstens einen Hohlkammer (113) des Hohlprofils (112) angeordnetes Verstärkungselement (114), welches sich in Längsrichtung (x) nur über eine Teillänge des Hohlprofils (112) erstreckt, wobei dieses Verstärkungselement (114) ein vorgefertigtes und in die Hohlkammer (113) eingeschobenes Kunststoffspritzgussteil ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellverfahren für ein solches Hohlprofilbauteil (110) sowie auch ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Hohlprofilbauteil (110) aufweist.

Description

Innenverstärktes Hohlprofilbauteil für ein Kraftfahrzeug und Herstel Verfahren sowie damit ausgestattetes Kraftfahrzeug
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Hohlprofilbauteil für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstel Verfahren für ein solches Hohlprofilbauteil sowie auch ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein solches Hohlprofilbauteil aufweist.
Ein Hohlprofilbauteil im Sinne der Erfindung ist ein aus einem länglichen beziehungsweise sich axial erstreckenden Hohlkörper gebildetes Kraftfahrzeugbauteil. Aufgrund der Hohlbauweise ist ein solches Hohlprofilbauteil vergleichweise leicht und stabil. Bevorzugt handelt es sich auch um ein crashrelevantes Bauteil, das vorbestimmte Crasheigenschaften aufweist und insbesondere auch dazu ausgebildet ist, Crashenergie zu absorbieren. Ein solches Hohlprofilbauteil ist vorzugsweise ein Karosseriebauteil und insbesondere ein Schwellerelement. Als Schweller oder auch Seitenschweller wird der seitliche untere
Karosseriebereich eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, der sich zwischen einem vorderen Radkasten und einem hinteren Radkasten erstreckt. Ein solcher Schweller ist zumeist als eine mehrere Bauteile umfassende Baugruppe (Schwellerbaugruppe) ausgebildet. Der Schweller hat im Falle eines Unfalls, insbesondere bei einem Seitenaufprall, eine wesentliche Schutzfunktion, das heißt, das Crashverhalten beziehungsweise die Crasheigenschaft des Schwellers ist ein wesentlicher Baustein für das Crashmanagement eines modernen Kraftfahrzeugs. Dies gilt vor allem auch für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge mit einem im Karosserieboden angeordneten Batteriesystem, das durch die Schweller geschützt wird.
Die DE 102011 118987 A1 beschreibt ein Stoßenergie absorbierendes Faserverbundkunststoff-Metall-Hohlprofilbauteil für ein Kraftfahrzeug. Das Herstellverfahren für dieses Faserverbundkunststoff-Metall-Hohlprofilbauteil umfasst die Schritte:
- Fertigen zumindest eines metallischen Hohlprofils,
- Fertigen zumindest eines Faserkunststoffverbund-Hohlprofils,
- zumindest teilweise überdeckend aneinander Anordnen des zumindest einen metallischen Hohlprofils und des zumindest einen Faserkunststoffverbund-Hohlprofils.
Die DE 102018213673 A1 beschreibt einen Seitenschweller für ein Kraftfahrzeug mit einem Profilelement. Besonders einfach lassen sich dem Abbauen von Aufprallenergie durch Verformung dienende Kammern bereitstellen, indem das Profilelement als Strangpressprofil ausgebildet ist. Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Profilelement aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hohlprofilbauteil mit verbesserten Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften anzugeben, das insbesondere auch Leichtbau- Anforderungen erfüllt.
Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil des Patentanspruchs 1. Mit den Gegenständen der beiden nebengeordneten Patentansprüche umfasst die Erfindung auch ein Herstellverfahren für ein erfindungsgemäßes Hohlprofilbauteil und ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein leichter Nutzkraftwagen, welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Hohlprofilbauteil aufweist, wobei es sich insbesondere um ein Schwellerelement für einen Schweller beziehungsweise Seitenschweller handelt. Bevorzugt weist das Kraftfahrzeug zwei erfindungsgemäße Hohlprofilbauteile auf, die als rechtes und linkes Schwellerelement ausgebildet sind. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich sinngemäß für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (dies schließt ausdrücklich auch Merkmale ein, die optional oder als Beispiele beschrieben sind) und der Zeichnung.
Das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil, welches auch als Hohlprofilanordnung bezeichnet werden kann, weist auf beziehungsweise umfasst:
- ein längliches Hohlprofil, mit wenigstens einer in Längsrichtung beziehungsweise in Axialrichtung (des Hohlprofils) verlaufenden Hohlkammer; und
- wenigstens ein in (innerhalb) der wenigstens einen Hohlkammer des Hohlprofils angeordnetes Verstärkungselement, welches sich jedoch in Längsrichtung nur über eine Teillänge des Hohlprofils erstreckt, wobei das Verstärkungselement ein vorgefertigtes und in die betreffende Hohlkammer eingeschobenes Kunststoffspritzgussteil ist.
Ein längliches Hohlprofil ist ein langgestreckter, insbesondere gerader, Hohlkörper mit wenigstens einer sich axial, also in Längsrichtung beziehungsweise in axialer Richtung, erstreckenden Hohlkammer, die insbesondere einen geschlossenen Querschnitt aufweist (geschlossenes Hohlprofil). Die wenigstens eine Hohlkammer ist durchgängig ausgebildet, das heißt diese erstreckt sich mit gleichbleibendem, insbesondere nicht rundem beziehungsweise nicht-rotationssymmetrischem, Querschnitt von einem axialen Ende des Hohlprofils bis zum anderen axialen Ende beziehungsweise von einer Stirnseite bis zur gegenüberliegenden Stirnseite. Bevorzugt weist das Hohlprofil mehrere in Längsrichtung verlaufende Hohlkammern, insbesondere mit geschlossenen Querschnitten, auf (sogenanntes Mehrkammer-Hohlprofil). Das Hohlprofil ist vorzugsweise aus Metall gebildet (Metallhohlprofil). Bevorzugt ist das Hohlprofil ein (metallisches) Strangpressprofil, insbesondere ein Aluminium- Strangpressprofil. Erfindungsgemäß ist in der Hohlkammer oder in wenigstens einer der Hohlkammern des Hohlprofils wenigstens ein Verstärkungselement angeordnet, welches sich Längsrichtung beziehungsweise in axialer Richtung jedoch nur über eine Teillänge, das heißt über einen axialen Abschnitt beziehungsweise Teilbereich, des Hohlprofils erstreckt. Bevorzugt ist das Verstärkungselement von einer Stirnseite, insbesondere von beiden Stirnseiten, des Hohlprofils beabstandet, das heißt, das Hohlprofil ist bezüglich des Verstärkungselements mit Überlänge ausgebildet und ragt einenends oder beidenends über das Verstärkungselement hinaus. Optional kann wenigstens ein axiales Ende beziehungsweise eine Stirnseite des Hohlprofils mit einem Verschlusselement (beispielsweise einem Deckel oder dergleichen) verschlossen sein.
Ein solches Verstärkungselement ist ein vorgefertigtes und in die betreffende Hohlkammer des Hohlprofils eingeschobenes Spritzgussteil beziehungsweise Kunststoffspritzgussteil. Das heißt, das Verstärkungselement ist aus Kunststoff gebildet und spritzgießend, also mit einem Kunststoff-Spritzgießverfahren, hergestellt. Falls das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil mehrere Verstärkungselemente aufweist, so handelt es sich bevorzugt bei allen diesen Verstärkungselementen um solche Kunststoffspritzgussteile, die identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Mitunter beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen in nicht einschränkender Weise nur auf ein einzelnes Verstärkungselement, wobei die betreffenden Erläuterungen analog auch für eine Vielzahl von Verstärkungselementen gelten sollen.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Verstärkungselement um ein thermoplastisches Kunststoffspritzgussteil und insbesondere um ein faserverstärktes thermoplastisches Kunststoffspritzgussteil. Als Verstärkungsfasern kommen insbesondere Kohlenstofffasern, Glasfasern, Naturfasern oder Polymerfasern in Form von Kurzfasern oder Langfasern (mit einer Länge von bis zu 50 mm) in Betracht. Insbesondere handelt es sich um ein einstückiges (das heißt in einem Stück hergestelltes) Kunststoffspritzgussteil, das aus nur einer Kunststoffkomponente gebildet sein kann oder auch aus mehreren Kunststoffkomponenten (beispielsweise ein sogenanntes Zwei-Komponenten-Spritzgussteil oder Drei-Komponenten- Spritzgussteil). Bevorzugte Weiterbildungen des Verstärkungselements beziehungsweise des Kunststoffspritzgussteils sind nachfolgend erläutert.
Das wenigstens eine Verstärkungselement bewirkt nur im betreffenden Abschnitt eine Innenverstärkung des Hohlprofils. Das Hohlprofil wird also im betreffenden Abschnitt durch das Verstärkungselement lokal innenverstärkt, sodass das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil auch als innenverstärktes Hohlprofilbauteil bezeichnet werden kann. Dadurch können einerseits die mechanischen Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften des Hohlprofilbauteils, insbesondere für eine seitliche (nicht axiale) Krafteinwirkung, gezielt eingestellt beziehungsweise angepasst werden, beispielsweise derart, dass je nach Zielsetzung der betreffende (verstärkte) Abschnitt eine höhere Verformungssteifigkeit aufweist und/oder mehr Aufprallenergie (Crashenergie) aufnehmen beziehungsweise abbauen kann und/oder dass eine gezielte Verformungssteuerung in die benachbarten (unverstärkten oder weniger verstärkten) Abschnitte erreicht wird. Andererseits kann das Gewicht beziehungsweise die Masse des Hohlprofilbauteils niedrig gehalten werden.
Das Hohlprofil beziehungsweise das daraus gebildete Hohlprofilbauteil, wobei es sich insbesondere um ein Schwellerelement handelt (siehe unten), kann eine (axiale) Länge von wenigstens 1600 mm, bevorzugt wenigstens 1800 mm und insbesondere wenigstens 2500 mm aufweisen. Das Verstärkungselement kann bezüglich der axialen Richtung des Hohlprofils eine (axiale) Länge von 100 mm bis 600 mm aufweisen.
Das Verstärkungselement kann bezüglich der betreffenden Hohlkammer formangepasst ausgebildet sein, insbesondere derart, dass dieses im betreffenden Abschnitt beziehungsweise Teilbereich zumindest an einer axialen Stelle den gesamten Querschnitt (Innenquerschnitt) der betreffenden Hohlkammer ausfüllt oder zumindest im Wesentlichen ausfüllt. Mit anderen Worten, der Querschnitt des Verstärkungselements ist an den Querschnitt (Innenquerschnitt) der aufnehmenden Hohlkammer angepasst (Querschnittsanpassung). Das Verstärkungselement kann entlang seiner axialen Längserstreckung mit veränderlichem beziehungsweise variablem Querschnitt ausgebildet sein, sodass das Verstärkungselement über seiner axialen Länge ein unterschiedliches Steifigkeitsverhalten und/oder Crashenergieaufnahmevermögen aufweist.
Das als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Verstärkungselement weist bevorzugt eine Wabenstruktur, insbesondere mit hexagonalen Waben, auf. Damit ist insbesondere gemeint, dass es sich bei dem Verstärkungselement um eine aus spritzgegossenem Kunststoff (siehe oben) gebildete Wabenstruktur handelt. Ein solches Verstärkungselement kann auch als Wabenelement beziehungsweise als spritzgegossenes Kunststoffwabenelement bezeichnet werden. Vorzugsweise erstrecken sich die Waben quer zur Längsrichtung beziehungsweise axialen Richtung des Verstärkungselements respektive des Hohlprofils. Eine solche Wabenstruktur ermöglicht einen gewichtseinsparenden beziehungsweise masseeinsparenden Leichtbau, insbesondere in Kombination mit einem Aluminium-Strangpressprofil. Falls das Hohlprofilbauteil mehrere mit Wabenstruktur ausgebildete Verstärkungselemente beziehungsweise Wabenelemente umfasst, können diese unterschiedliche Wabenformen und/oder Wabengrößen aufweisen.
Das Verstärkungselement kann mit der Innenwand des Hohlprofils beziehungsweise mit der Hohlkammer-Innenwand des Hohlprofils verklebt sein. Hierfür wird vorzugsweise ein wärmeaktivierbarer Klebstoff verwendet. Der wärmeaktivierbare Klebstoff kann ferner so ausgebildet sein, dass dieser beim Erwärmen, beispielsweise in einem KTL-Trockenofen (KTL = kathodische Tauchlackierung), expandiert (Blähklebstoff) und eine Zentrierung des Verstärkungselements innerhalb der Hohlkammer sowie gegebenenfalls auch eine Abdichtung (zwischen Verstärkungselement und Hohlkammer-Innenwand) bewirkt. Der (expandierte) Klebstoff kann dabei quasi auch als Toleranzausgleich fungieren. Bevorzugt wird der Klebstoff vor dem Einbringen des Verstärkungselements in die betreffende Hohlkammer auf das Verstärkungselement aufgebracht, insbesondere bereits bei der spritzgießenden Herstellung des Verstärkungselements, wobei der Klebstoffauftrag punktweise, linienweise und/oder flächenweise erfolgen kann. Bevorzugt handelt es sich um einen thermoplastischen Klebstoff, insbesondere um einen thermoplastischen Expansionsklebstoff, der vorzugsweise bei der spritzgießenden Herstellung des Verstärkungselements mit angespritzt wird, insbesondere im Zuge eines Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens. Bei der weiteren Herstellung des Hohlprofilbauteils (siehe unten) muss dann kein Klebstoff mehr aufgetragen werden. Der aufgetragene Klebstoff kann zugleich so beschaffen sein, dass dieser (im unaktivierten Zustand) einen hohen Reibwert aufweist beziehungsweise bewirkt und dadurch mittels Reibkraftschluss eine temporäre Fixierung beziehungsweise temporäre Arretierung (siehe unten) des Verstärkungselements ermöglicht.
Die Verklebung des Verstärkungselements mit der Hohlkammer-Innenwand des Hohlprofils bewirkt eine axiale Fixierung (Axialfixierung) des Verstärkungselements im Hohlprofil, sodass dieses, insbesondere auch im Crashfall, nicht verrutscht. Ferner wird bevorzugt auch eine Querfixierung bewirkt, wodurch Klappergeräusche verhindert werden können. Außerdem kann die Verklebung hinsichtlich der Crasheigenschaften zu Synergieeffekten führen, insbesondere bei axialer Krafteinwirkung. Die Klebeverbindung (stoffschlüssige Fixierung) ermöglicht die Übertragung axialer Kräfte zwischen dem Hohlprofil und dem Verstärkungselement, sodass das Verstärkungselement in Längsrichtung des Hohlprofils wirkende Kräfte (axiale Kräfte) aufnehmen kann.
Das Verstärkungselement kann auch mithilfe wenigstens eines die Hohlprofilwandung durchdringenden Fügehilfselements, insbesondere eines metallischen Fügehilfselements, und/oder mithilfe wenigstens einer in die Hohlprofilwandung eingeprägten Sicke oder dergleichen (wie beispielsweise ein Durchzug mit Kragen) fixiert beziehungsweise arretiert sein, womit insbesondere eine zumindest axiale Fixierung des Verstärkungselements im Hohlprofil gemeint ist. Ein geeignetes Fügehilfselement ist beispielsweise eine Schraube, insbesondere eine fließlochformende Schraube, ein Niet, insbesondere ein Blindniet, ein Nagel oder dergleichen. Das Fügehilfselement wird nach dem Einschieben (und axialem Positionieren) des Verstärkungselements von außen gesetzt, sodass dieses die Hohlprofilwandung durchdringt und in die betreffende Hohlkammer sowie in das darin angeordnete Verstärkungselement hineinragt. Auch eine Sicke oder dergleichen wird nach dem Einschieben des Verstärkungselements von außen eingeprägt, sodass diese in die betreffende Hohlkammer sowie in das darin angeordnete Verstärkungselement hineinragt. Der auf diese Weise mittels wenigstens eines Fügehilfselements und/oder wenigstens einer eingeprägten Sicke herbeigeführte Formschluss zwischen dem Hohlprofil und dem Verstärkungselement bewirkt eine Fixierung beziehungsweise Arretierung des Verstärkungselements im Hohlprofil. Insbesondere ist damit eine axiale Fixierung des Verstärkungselements im Hohlprofil gemeint, sodass dieses, insbesondere auch im Crashfall, nicht verrutscht, wobei es hinsichtlich der Crasheigenschaften auch zu Synergieeffekten kommen kann, insbesondere bei axialer Krafteinwirkung. Der mithilfe wenigstens eines Fügehilfselements und/oder wenigstens einer eingeprägten Sicke herbeigeführte Formschluss ermöglicht die Übertragung axialer Kräfte zwischen dem Hohlprofil und dem Verstärkungselement, sodass das Verstärkungselement in Längsrichtung des Hohlprofils wirkende Kräfte (axiale Kräfte) aufnehmen kann. Eine solche (formschlüssige) Fixierung kann mit dem vorausgehend erläuterten (stoffschlüssigen) Verkleben mit der Hohlkammer-Innenwand kombiniert werden.
Bezüglich einer Fixierung des Verstärkungselements mithilfe wenigstens eines Fügehilfselements und/oder wenigstens einer in die Hohlprofilwandung eingeprägten Sicke (wie vorausgehend erläutert) ist bevorzugt vorgesehen, dass das Fügehilfselement und/oder die eingeprägte Sicke in einen (eigens) dafür am Verstärkungselement vorgesehenen Freibereich, womit insbesondere ein begrenzter Freibereich beziehungsweise eine begrenzte geometrische Freistellung gemeint ist, hineinragt und dieser Freibereich, zumindest teilweise, mit expandiertem Klebstoff ausgefüllt ist, insbesondere derart, dass das in den Freibereich hineinragende Fügehilfselements beziehungsweise die in den Freibereich hineinragende Sicke vom Klebstoff erfasst ist. Auf diese Weise wird der mittels Fügehilfselement und/oder eingeprägter Sicke herbeigeführte Formschluss zwischen dem Hohlprofil und dem Verstärkungselement mit einem mittels (expandiertem) Klebstoff herbeigeführten Stoffschluss kombiniert (kombinierte Fügeverbindung), insbesondere derart, dass mittels des (expandierten) Klebstoffs zugleich auch ein Formschluss, der wenigstens das Verstärkungselement und das Fügehilfselement beziehungsweise die eingeprägte Sicke umfasst, herbeigeführt ist. Der (expandierte) Klebstoff kann dabei quasi auch als Toleranzausgleich fungieren. Dies ermöglicht mit geringer Klebstoffmenge und bei vergleichsweise einfacher Fiersteilbarkeit eine stabile Fixierung des Verstärkungselements im Hohlprofil, wobei sowohl eine Axialfixierung als auch eine Querfixierung möglich ist. Bei dem Klebstoff handelt es sich bevorzugt um einen durch Wärmeaktivierung expandierbaren beziehungsweise expandierten Klebstoff (Blähklebstoff), der sich beim
Einschieben des Verstärkungselements (in die betreffende Flohlkammer des Hohlprofils) bereits im Freibereich befindet (wobei selbsterklärend am Verstärkungselement auch mehrere solcher Freibereiche vorgesehen sein können). Die Wärmeaktivierung kann dann beispielsweise in einem KTL- Trockenofen erfolgen. Bevorzugt wird der (expandierbare) Klebstoff, insbesondere ein thermoplastischer Expansionsklebstoff, bereits bei der spritzgießenden Fierstellung des Verstärkungselements angespritzt beziehungsweise in den Freibereich (oder die Freibereiche) eingespritzt. Hierfür kann am spritzgegossenen Verstärkungselement wenigstens ein entsprechend gestalteter Angusskanal vorgesehen werden, über den während des Spritzgießprozesses der Klebstoff in den Freibereich (oder die Freibereiche) eingespritzt werden kann.
Das Verstärkungselement kann mit wenigstens einem Durchlass zur Innenbelüftung des Hohlprofils beziehungsweise der betreffenden
Flohlkammer und/oder für den Einlauf und Ablauf einer KTL-Flüssigkeit, insbesondere eines Basislacks, ausgebildet sein. Ein solcher Durchlass ist also Bestandteil des Verstärkungselementes und bildet einen geometrischen Freigang in axialer Richtung des Hohlprofils. Der Durchlass kann als Nut oder Bohrung ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil kann mehrere (das heißt wenigstens zwei) Verstärkungselemente aufweisen, die in unterschiedlichen axialen Positionen und/oder in unterschiedlichen Hohlkammern (des Hohlprofils) angeordnet sind, gegebenenfalls mit entsprechender Querschnittanpassung (siehe oben). Dadurch können die Crasheigenschaften des Hohlprofilbauteils noch besser angepasst beziehungsweise noch zielgerichteter abgestimmt werden. Die einzelnen Verstärkungselemente sind gemäß den vorausgehenden Erläuterungen als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet. Bevorzugt weisen die Verstärkungselemente unterschiedliche axiale Längen auf.
Das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil kann in wenigstens einer Hohlkammer des Hohlprofils mehrere, das heißt wenigstens zwei, Verstärkungselemente aufweisen, die (zueinander) axial beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen diesen Verstärkungselementen angeordnete Abstandselemente vorgesehen sind. Das heißt, zwischen wenigstens zwei axial benachbarten Verstärkungselementen befindet sich wenigstens ein Abstandselement, welches insbesondere die beiden benachbarten Verstärkungselemente auch untereinander verbindet. Bei einem solchen Abstandselement handelt es sich beispielsweise um ein Profilelement oder Hohlprofilelement, das vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, gebildet ist. Solche Abstandselemente vereinfachen die Herstellung des Hohlprofilbauteils (siehe unten) und gewährleisten die Einhaltung des jeweils vorgesehenen axialen Abstands zwischen den Verstärkungselementen.
Das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil ist insbesondere ein Schwellerelement für den Schweller beziehungsweise Seitenschweller eines Kraftfahrzeugs. Ein erfindungsgemäßes Schwellerelement umfasst: - ein längliches Hohlprofil, mit wenigstens einer in Längsrichtung verlaufenden Hohlkammer; und
- wenigstens ein in der wenigstens einen Hohlkammer des Hohlprofils angeordnetes Verstärkungselement, welches sich in Längsrichtung nur über eine Teillänge des Hohlprofils erstreckt, wobei das Verstärkungselement ein vorgefertigtes und in die Hohlkammer eingeschobenes Kunststoffspritzgussteil ist.
Zusätzliche Merkmale ergeben sich analog zu den vorausgehenden Erläuterungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilbauteils, insbesondere eines Schwellerelements, welches wenigstens die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale aufweist, umfasst zumindest folgende Schritte: - Bereitstellen des (vorgefertigten) länglichen Hohlprofils;
- Bereitstellen wenigstens eines vorgefertigten Verstärkungselements, welches gemäß den vorausgehenden Erläuterungen als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist; und
- Einbringen beziehungsweise Einstecken des wenigstens einen Verstärkungselements in die betreffende, das heißt in die jeweils dafür vorgesehene Hohlkammer des Hohlprofils, wobei das Einstecken selbsterklärend über eine offene Stirnseite erfolgt, und (axiales) Verschieben des Verstärkungselements an die dafür vorgesehene axiale Position, wobei dies bevorzugt im kalten Zustand, insbesondere bei Raumtemperatur, erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die kostengünstige und serientaugliche Herstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Hohlprofilbauteils, welches quasi durch eine Montage vorgefertigter Komponenten (Hohlprofil + Verstärkungselement) hergestellt wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das in die Hohlkammer eingeschobene und axial positionierte Verstärkungselement anschließend in einem weiteren Schritt fixiert wird durch Setzen wenigstens eines die Hohlprofilwandung durchdringenden Fügehilfselements und/oder durch Einprägen wenigstens einer Sicke oder dergleichen in die Hohlprofilwandung, wie obenstehend erläutert. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Fügehilfselement und/oder die eingeprägte Sicke in einen (eigens) dafür am Verstärkungselement vorgesehenen Freibereich hineinragt, in dem sich auch ein Klebstoff befindet, der danach durch thermische Aktivierung beziehungsweise Wärmeaktivierung expandiert wird, wobei sich eine formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Klebstoff und dem Fügehilfselement beziehungsweise der eingeprägten Sicke ausbildet. Die Wärmeaktivierung erfolgt bevorzugt in einem KTL-Trockenofen, den das Hohlprofilbauteil oder die Fahrzeugkarosserie, in der das Hohlprofilbauteil verbaut ist, im Anschluss an ein KTL-Beschichten durchläuft.
Die Fixierung eines Verstärkungselements innerhalb des Hohlprofils kann auch durch Verkleben mit der Hohlkammer-Innenwand des Hohlprofils erfolgen, wie vorausgehend bereits erläutert.
Das Verstärkungselement kann ein damit verbundenes Positionierelement aufweisen, das als Einschiebhilfe und/oder als Positionierhilfe fungiert. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung noch näher erläutert.
Sollen in wenigstens einer Hohlkammer des Hohlprofils mehrere Verstärkungselemente axial beabstandet angeordnet werden (wie obenstehend erläutert), so kann das Einstecken und Verschieben der Verstärkungselemente nacheinander erfolgen, insbesondere derart, dass das erste Verstärkungselement eingesteckt und mithilfe eines ersten Abstandselements (axial) verschoben wird, dann das zweite Verstärkungselement eingesteckt und mithilfe eines zweiten Abstandselements verschoben wird usw. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungselemente zunächst mit Abstandselementen oder dergleichen verbunden und dann in einem Schritt in die betreffende Hohlkammer eingeschoben werden. Das axial äußerste Verstärkungselement, welches quasi als Letztes eingeschoben wird, kann mit einem Positionierelement verbunden sein. Eine weitere werkzeuggestützte Möglichkeit wird nachfolgend erläutert.
Das (wenigstens eine) in die Flohlkammer eingeschobene Verstärkungselement kann vorläufig beziehungsweise temporär fixiert werden, bevor eine dauerhafte Fixierung durch wenigstens eine der oben beschriebenen Maßnahmen (Fügehilfselement, eingeprägte Sicke und/oder Verklebung) erfolgt. Eine solche temporäre Fixierung kann beispielsweise durch Reibkraftschluss oder mithilfe einer am Verstärkungselement vorgesehenen Klemmfeder oder dergleichen bewerkstelligt werden. Sind mehrere Verstärkungselemente mit dazwischen angeordneten Abstandselementen vorgesehen (wie vorausgehend erläutert), kann es ausreichend sein, wenn nur ein Verstärkungselement temporär fixiert wird.
Sonstige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich analog zu den vorausgehenden Erläuterungen betreffend das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil.
Die Erfindung wird nachfolgend in nicht einschränkender Weise anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den schematischen (nicht maßstabsgerechten) Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können ausdrücklich, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung vorteilhaft weiterbilden.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug in einer Seitenansicht und ein im Schweller verbautes innenverstärktes Schwellerelement gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt zwei Schnitte durch das Schwellerelement der Fig. 1 gemäß den in Fig. 1 angegebenen Schnittverläufen (A-A und B-B).
Fig. 3 zeigt ein im Schwellerelement der Fig. 1 und Fig. 2 anordenbares Verstärkungselement mit einer Wabenstruktur. Fig. 4 zeigt zwei im Schwellerelement der Fig. 1 und Fig. 2 angeordnete und mittels Abstandselement beabstandete Verstärkungselemente.
Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein weiteres bevorzugtes Schwellerelement mit drei Verstärkungselementen (best mode).
Fig. 6 veranschaulicht das Einbringen der Verstärkungselemente bei der Fierstellung des Schwellerelements der Fig. 5.
Fig. 7 veranschaulicht eine bevorzugte Vorgehensweise zum Fixieren eines Verstärkungselements.
Fig. 8 veranschaulicht eine andere bevorzugte Vorgehensweise zum Fixieren eines Verstärkungselements.
Die Figuren und die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen auf ein Schwellerelement. Im Rahmen der Erfindung sind die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale analog auf andere Hohlprofilbauteile übertragbar.
Das in Fig. 1 gezeigte Kraftfahrzeug 10, das insbesondere elektrisch angetrieben ist, weist an beiden Fahrzeugseiten einen Schweller 11 auf. Zwischen diesen beiden Schwellern 11 kann eine Traktionsbatterie für den Fahrantrieb des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein. Beide Schweller 11 sind mit einem Schwellerelement 110 ausgebildet, das sich, insbesondere durchgängig, zwischen dem jeweils vorderen Radkasten und hinteren Radkasten erstreckt und unter anderem die Traktionsbatterie vor seitlichen Crasheinwirkungen schützt. Die untere schematische Darstellung der Fig. 1 und die beiden Schnittdarstellungen der Fig. 2 zeigen das Schwellerelement 110 des rechten Schwellers 11. Das korrespondierende Schwellerelement für den linken Schweller ist hierzu im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet. Das Schwellerelement 110 weist ein gerades beziehungsweise ungekrümmtes Hohlprofil auf, das als Strangpressprofil 112, insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil, ausgebildet ist, mit mehreren in Längsrichtung (x-Richtung) verlaufenden Hohlkammern 113, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet. In den Hohlkammern 113 sind fest beziehungsweise unverrutschbar mehrere Verstärkungselemente 114 angeordnet, welche sich in Längsrichtung beziehungsweise in axialer Richtung (x-Richtung) jeweils nur über eine Teillänge beziehungsweise über einen axialen Abschnitt des Strangpressprofils 112 erstrecken. Ferner sind die Verstärkungselemente 114 in unterschiedlichen axialen Positionen und in unterschiedlichen Hohlkammern 113 angeordnet. Ungeachtet dessen können einzelne Hohlkammern 113 des Strangpressprofils 112 auch vollständig, das heißt über die gesamte axiale Länge des Strangpressprofils
112, innenverstärkt sein. Eine geeignete Ausgestaltung hinsichtlich gewünschter Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften kann durch Simulation ermittelt werden.
In dem zum Querschnitt der Fig. 2a gehörenden Abschnitt sind in den drei vertikal mittleren Hohlkammern 113 des Strangpressprofils 112 Verstärkungselemente 114 angeordnet, die gleichlang oder auch unterschiedlich lang ausgebildet sein können. Dadurch wird beispielsweise die Traktionsbatterie besonders gut geschützt. In dem zum Querschnitt der Fig. 2b gehörenden Abschnitt sind in den drei vertikal oberen Hohlkammern
113, eventuell auch nur in der linken und mittleren oberen Hohlkammer, des Strangpressprofils 112 Verstärkungselemente 114 angeordnet, die gleichlang oder auch unterschiedlich lang ausgebildet sein können. In diesem Bereich stützt sich das Schwellerelement 110 an der Bodenstruktur und B-Säule der Fahrzeugkarosserie ab und ist dort besonders verformungssteif ausgebildet.
Der in Fig. 2 gezeigte Querschnitt des Strangpressprofils 112 und die Anordnung der Verstärkungselemente 114 sind nur beispielhaft und dienen der Veranschaulichung der Erfindung. Allerdings ergibt sich anschaulich die Möglichkeit zu einer flexiblen beziehungsweise bedarfsgerechten Anpassung der Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften des Schwellerelements 110 durch Variation der Hohlkammerbelegung mit Verstärkungselementen 114. Werden in den gezeigten Querschnitten (A-A oder B-B) andere Hohlkammern 113 und/oder noch mehr Hohlkammern 113 mit Verstärkungselementen 114 bestückt, verändern sich die lokalen Crasheigenschaften, insbesondere das lokale
Crashenergieaufnahmevermögen des Schwellerelements 110. Ferner kann die Anpassung der Crasheigenschaften auch durch Veränderung der axialen Positionierungen und/oder der axialen Längen der Verstärkungselemente
114 erfolgen. Mit anderen Worten: die Verstärkungselemente 114 können mit beliebiger axialer Länge in x-, y- und z-Richtung an verschiedenen Stellen des Strangpressprofils 112 platziert werden.
Die Verstärkungselemente 114 sind als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet und weisen bevorzugt eine Wabenstruktur auf, wie in Fig. 3 veranschaulicht. Vorzugsweise erstrecken sich die Waben der Wabenstruktur in horizontaler Richtung, das heißt in y-Richtung des Fahrzeugskoordinatensystems, also quer zur Längsrichtung (x-Richtung). Die Verstärkungselemente beziehungsweise Wabenelemente 114 sind bevorzugt aus einem spritzgegossenen thermoplastischen Kunststoff mit Glasfaserverstärkung, insbesondere mit Langglasfaserverstärkung (langglasfaserverstärktes thermoplastisches Spritzgussteil) gebildet.
Fig. 4 zeigt zwei in einer Hohlkammer 113 des Strangpressprofils 112 angeordnete Verstärkungselemente 114, die in axialer Richtung (x-Richtung) des Strangpressprofils 112 zueinander beabstandet sind. Zwischen den beiden Verstärkungselementen 114 ist (wenigstens) ein Abstandselement
115 angeordnet. Das Abstandselement 115 kann mit beiden Verstärkungselementen 114 verbunden sein. Das Abstandselement 115 gewährleistet die Einhaltung des vorgesehenen axialen Abstands zwischen den beiden benachbarten Verstärkungselementen 114 und vereinfacht auch die Herstellung des Schwellerelements 110, wie nachfolgend noch näher beschrieben. Fig. 4 zeigt ferner ein mit dem axial äußersten Verstärkungselement 114 verbundenes Positionierelement 116. Das Positionierelement 116 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, gebildet. Das Positionierelement 116 fungiert einerseits als Einschiebhilfe, sodass für das Einstecken und Verschieben des Verstärkungselements 114 ein separates Einschiebwerkzeug nicht erforderlich ist. Andererseits fungiert das Positionierelement 116 aber auch als Positionierhilfe und weist hierzu einen beispielsweise als L-Bügel oder U-Bügel ausgebildeten Anschlag auf, der beim Einschieben (nach rechts) an die Stirnseite des Strangpressprofils 112, das heißt an eine Außenwand beziehungsweise Außenwandung oder Trennwand des Strangpressprofils 112, anschlägt. Dadurch wird die axiale Position des Verstärkungselements 114 beziehungsweise aller mittels Abstandselementen 115 beabstandeten Verstärkungselemente 114 innerhalb der betreffenden Hohlkammer 113 ohne weitere Hilfsmittel exakt vorgegeben.
Fig. 5 zeigt ein anderes Schwellerelement 110 mit drei in derselben Hohlkammer 113 angeordneten Verstärkungselementen 114a, 114b, 114c, die jeweils eine Wabenstruktur aufweisen und mittels Abstandselementen 115a, 115b axial beabstandet sind. Die Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c sind in Längsrichtung (x-Richtung) unterschiedlich lang ausgebildet, wobei zumindest die beiden äußeren Verstärkungselemente 114a, 114c über ihrer axialen Längserstreckung (in x-Richtung) auch einen veränderlichen beziehungsweise variablen Querschnitt aufweisen (siehe auch Fig. 6).
Ferner unterscheiden sich die Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c auch in der Wabengröße, derart, dass das mittlere Verstärkungselement 114b kleinere Waben aufweist. Eine geeignete Ausgestaltung hinsichtlich gewünschter Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften kann durch Simulation ermittelt werden. Ferner ist die hintere Stirnseite des Hohlprofils beziehungsweise Strangpressprofils 112 mit einem als Deckel ausgebildeten Verschlusselement 117 verschlossen. Ein solches Verschlusselement kann auch an der anderen Stirnseite vorgesehen sein. Fig. 6 veranschaulicht in mehreren Einzeldarstellungen das Einbringen der Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c in die betreffende Hohlkammer 113 des Strangpressprofils 112. An einer Stirnseite (linke beziehungsweise hintere Stirnseite) wird ein Anschlagwerkzeug 210 in die betreffende Hohlkammer 113 eingeführt. Das Anschlagwerkzeug 210 kann von einem Roboter gehalten werden. Von der anderen Stirnseite (rechte beziehungsweise vordere Stirnseite) wird nun das erste Verstärkungselement 114a in die Hohlkammer 113 eingesteckt und mithilfe eines nicht gezeigten Einschiebwerkzeugs axial (nach links) verschoben, bis dieses am Anschlagwerkzeug 210 anschlägt, wodurch die axiale Position vorgegeben wird. Am ersten Verstärkungselement 114a ist bereits das erste Abstandselement 115a befestigt, beispielsweise mittels Steckverbindung, wobei auch eine einstückige Ausbildung denkbar ist. Nachfolgend wird das zweite beziehungsweise mittlere Verstärkungselement 114b zusammen mit dem daran befestigten zweiten Abstandselement 115b in die Hohlkammer 113 eingesteckt und mithilfe des Einschiebwerkzeugs axial verschoben, bis dieses am ersten Abstandselement 115a anschlägt, wobei ein formschlüssiger Eingriff zwischen dem ersten Abstandselement 115a und dem zweiten Verstärkungselement 114b vorgesehen sein kann. Nachfolgend wird das dritte Verstärkungselement 114c in die Hohlkammer 113 eingesteckt und mithilfe des Einschiebwerkzeugs axial verschoben, bis dieses am zweiten Abstandselement 115b anschlägt, wobei ebenfalls ein formschlüssiger Eingriff zwischen dem zweiten Abstandselement 115b und dem dritten Verstärkungselement 114c vorgesehen sein kann.
(Gleichwirkend kann das erste Abstandselement 115a am zweiten Verstärkungselement 114b und/oder das zweite Abstandselement 115b am dritten Verstärkungselement 114c angebracht sein). Nachfolgend wird das Anschlagwerkzeug 210 entfernt und das Verschlusselement 117 aufgebracht.
Die Fixierung beziehungsweise Arretierung wenigstens eines der Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c im Strangpressprofil 112 kann durch Verkleben mit der Hohlkammer-Innenwand des Strangpressprofils 112 erfolgen, wie obenstehend erläutert. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Fixierung durch Setzen wenigstens eines die Hohlprofilwandung durchdringenden Fügehilfselements und/oder durch Einprägen wenigstens einer Sicke in die Hohlprofilwandung erfolgt, wie in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigt. Das Fixieren kann vor dem Entfernen des Anschlagwerkzeugs 210 erfolgen oder, insbesondere falls eine temporäre Fixierung vorgesehen ist (wie obenstehend erläutert), erst nach dem Entfernen des Anschlagwerkzeugs 210. Bevorzugt ist vorgesehen, dass jedes Verstärkungselement 114a, 114b, 114c fixiert wird, wobei es bei geeigneter Verbindung der Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c mittels der Abstandselemente 115a, 115b ausreichend sein kann, dass nur ein Verstärkungselement fixiert wird.
Fig. 7 veranschaulich eine Möglichkeit zur Fixierung eines axial positionierten Verstärkungselements 114 innerhalb eines Hohlprofils beziehungsweise Strangpressprofils 112, indem von außen wenigstens ein und bevorzugt mehrere die Hohlprofilwandung beziehungsweise Strangpressprofilwandung W durchdringende Fügehilfselemente 118 (beispielsweise Schrauben, Nieten oder Nägel) gesetzt werden. Gegebenenfalls müssen hierfür zunächst Bohrungen in die Wandung W eingebracht werden. Das Setzen der Fügehilfselemente 118 ist automatisierbar und kann prozessüberwacht werden. Die Fügehilfselemente 118 können auch so gesetzt werden, dass diese wenigstens eine Hohlkammer 113 durchragen, falls beispielsweise das zu fixierende Verstärkungselement 114 an wenigstens einer Seite nicht an einer Außenwand beziehungsweise Außenwandung des Strangpressprofils 112 anliegt.
Die Fügehilfselemente 118 werden so gesetzt, dass diese in die betreffende Hohlkammer 113 sowie in das darin angeordnete Verstärkungselement 114 hineinragen, wobei das Verstärkungselement 114 eigens dafür vorgesehene räumlich begrenzte Freibereiche B aufweist, in denen sich ein expandierbarer Klebstoff K, insbesondere ein Zwei-Komponenten- Blähklebstoff, befindet. Bei den Freibereichen B handelt es sich beispielhaft um abgegrenzte Teilvolumen einzelner Wabenkammern, was eine einfache spritzgießende Herstellung ermöglicht. Geeignete Freibereiche B können jedoch auch anders ausgebildet sein. Die Fügehilfselemente 118 werden dann auf der (fahrzeugzugewandten) Rückseite und an der (fahrzeugabgewandten) Vorderseite des Strangpressprofils 112 so gesetzt, dass diese längs beziehungsweise in ihrer Axialrichtung, also in y-Richtung, in die Waben beziehungsweise Freibereiche B der Wabenstruktur hineinreichen. Bevorzugt werden die Fügehilfselemente 118 an der Rückseite und an der Vorderseite des Strangpressprofils 112 in axialer Richtung des Strangpressprofils (x-Richtung) versetzt zueinander angeordnet, sodass sich quasi eine abwechselnde Anordnung der Fügehilfselemente 118 ergibt, wie in Fig. 7 gezeigt. Grundsätzlich ist auch ein nur einseitiges Setzen der Fügehilfselemente 118, bspw. auf der Rückseite, möglich. Während einer nachfolgenden Wärmebehandlung (beispielsweise in einem KTL-Trockenofen) expandiert der Klebstoff K, wobei eine formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung entsteht, die sowohl in axialer Richtung (x-Richtung) als auch in Querrichtung (y-Richtung und z- Richtung) des Strangpressprofils 112 beziehungsweise des Verstärkungselements 114 die Fixierung bewirkt (Axialfixierung + Querfixierung). Durch eine solche Fixierung kann prinzipiell auch ein Verdrehen des Verstärkungselements 114 innerhalb der Flohlkammer 113 verhindert werden (Verdrehfixierung).
Die Freibereiche B des Verstärkungselements 114 weisen ein begrenztes Volumen (Negativvolumen) auf, welches bevorzugt so dimensioniert ist, dass darin ein Fügehilfselement 118 (genau genommen der durch die Flohlprofilwandung W durchragende Abschnitt des Fügehilfselements 118) mit definierten Toleranzen aufgenommen werden kann. Der aufgrund der Toleranzen übrig bleibende Leerraum wird dann durch den expandierenden Klebstoff K aufgefüllt, wobei ein alle beteiligten Komponenten einschließender Stoffschluss und Formschluss entsteht, der einerseits einen Toleranzausgleich bewirkt und andererseits als Klapperschutz beziehungsweise Wackelschutz fungiert. (Selbiges gilt analog für die in Fig. 8 gezeigten eingeprägten Sicken 119). Fig. 8 veranschaulich eine andere Möglichkeit zur Fixierung eines axial positionierten Verstärkungselements 114 innerhalb eines Hohlprofils beziehungsweise Strangpressprofils 112. Anstatt der in Fig. 7 gezeigten Fügehilfselemente 118 werden von außen in die Flohlprofilwandung beziehungsweise Strangpressprofilwandung W Sicken 119 oder dergleichen eingeprägt, über die dann (analog zur Ausführungsmöglichkeit der Fig. 7) mittels expandiertem Klebstoff K eine formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung herbeigeführt wird. Im Übrigen gelten analog die vorausgehenden Erläuterungen zur Fig. 7.
Das Schwellerelement 110 kann KTL-beschichtet werden. Bevorzugt erfolgt das KTL-Beschichten, nachdem die Verstärkungselemente 114 eingesetzt und fixiert sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Schwellerelement 110 in eine Fahrzeugkarosserie eingebaut wird (siehe Fig. 1) und dann zusammen mit der Fahrzeugkarosserie KTL-beschichtet wird. Wie obenstehend erläutert, können die Verstärkungselemente 114 mit Durchlässen ausgebildet sein, die den Einlauf und Ablauf der KTL-Flüssigkeit (Basislack) ermöglichen. Bei einem anschließenden Trocknungsvorgang in einem KTL-Trockenofen kann der Klebstoff K thermisch aktiviert werden (Wärmeaktivierung), der daraufhin expandiert beziehungsweise aufschäumt und/oder aushärtet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Hohlprofilbauteil (110) für ein Kraftfahrzeug (10), aufweisend: - ein längliches Hohlprofil (112), mit wenigstens einer in Längsrichtung
(x) verlaufenden Hohlkammer (113);
- wenigstens ein in der wenigstens einen Hohlkammer (113) des Hohlprofils (112) angeordnetes Verstärkungselement (114), welches sich in Längsrichtung (x) nur über eine Teillänge des Hohlprofils (112) erstreckt, wobei dieses Verstärkungselement (114) ein vorgefertigtes und in die Hohlkammer (113) eingeschobenes Kunststoffspritzgussteil ist.
2. Hohlprofilbauteil (110) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (112) ein Strangpressprofil ist.
3. Hohlprofilbauteil (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (114) eine Wabenstruktur aufweist.
4. Hohlprofilbauteil (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (114) mit der Hohlkammer-Innenwand des Hohlprofils (112) verklebt ist.
5. Hohlprofilbauteil (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (114) mithilfe wenigstens eines die Hohlprofilwandung (W) durchdringenden Fügehilfselements (118) und/oder mithilfe wenigstens einer in die Hohlprofilwandung (W) eingeprägten Sicke (119) fixiert ist.
6. Hohlprofilbauteil (110) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügehilfselement (118) und/oder die eingeprägte Sicke (119) in einen dafür am Verstärkungselement (114) vorgesehenen Freibereich (B) hineinragt und dieser Freibereich (B) mit expandiertem Klebstoff (K) ausgefüllt ist.
7. Hohlprofilbauteil (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (114) mit wenigstens einem Durchlass zur Innenbelüftung des Hohlprofils (112) und/oder für den Einlauf und Ablauf einer KTL-Flüssigkeit ausgebildet ist.
8. Hohlprofilbauteil (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verstärkungselemente (114) vorgesehen sind, die in unterschiedlichen axialen Positionen und/oder in unterschiedlichen Hohlkammern (113) angeordnet sind.
9. Hohlprofilbauteil (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Hohlkammer (113) des Hohlprofils (112) mehrere Verstärkungselemente (114) axial beabstandet angeordnet sind und zwischen diesen Verstärkungselementen (114) angeordnete Abstandselemente (115) vorgesehen sind.
10. Hohlprofilbauteil (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Hohlprofilbauteil (110) eine Länge von wenigstens 1600 mm aufweist.
11. Hohlprofilbauteil (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Hohlprofilbauteil (110) ein Schwellerelement für ein Kraftfahrzeug (10) ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilbauteils (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen des Hohlprofils (112);
- Bereitstellen wenigstens eines vorgefertigten Verstärkungselements (114);
- Einstecken des Verstärkungselements (114) in die betreffende Hohlkammer (113) des Hohlprofils (112) und Verschieben des Verstärkungselements (114) an die dafür vorgesehene axiale Position.
13. Verfahren nach Anspruch 12, mit dem weiteren Schritt:
- Fixieren des Verstärkungselements (114) durch Setzen wenigstens eines die Hohlprofilwandung (W) durchdringenden Fügehilfselements (118) und/oder durch Einprägen wenigstens einer Sicke (119) in die Hohlprofilwandung (W).
14. Kraftfahrzeug (10), aufweisend wenigstens ein Hohlprofilbauteil (110), insbesondere ein Schwellerelement, welches gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet und/oder mit einem Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13 hergestellt ist.
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