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DE102005032412A1 - Structural support as a body component - Google Patents

Structural support as a body component Download PDF

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Abstract

Ein solcher Strukturträger als Karosseriebauteil von Personen- oder Kleinlastkraftwagen, insbesondere für Frontendmodule solcher Kraftwagen, besteht aus einem Hohlprofil aus einem steifen Werkstoff, das entlang einer seiner Längsseiten eine von seinen beidseitig längslaufenden Randbereichen begrenzte Öffnung hat und in dem im Spritzgießverfahren eingebrachte Kunststoffstege angeordnet sind. Um für den Strukturträger preiswerte Halbzeuge als Hohlprofile verwenden zu können, wobei der Strukturträger dennoch in den torsionsbeanspruchten, vorherbestimmbaren Bereichen eine hohe Verwindungssteifigkeit aufweist, ist in Teilbereichen die Öffnung des Hohlprofils mittels an dessen längslaufenden Randbereichen fest angesetzter, steifer Wandelemente geschlossen.Such a structural support as a body component of passenger or small trucks, in particular for front-end modules of such vehicles, consists of a hollow profile made of a rigid material that has an opening along one of its long sides that is delimited by its longitudinal edge areas on both sides and in which plastic webs are placed in the injection molding process. In order to be able to use inexpensive semi-finished products as hollow profiles for the structural beam, the structural beam nevertheless having a high torsional stiffness in the torsionally stressed, predeterminable areas, the opening of the hollow profile is closed in partial areas by means of rigid wall elements attached to its longitudinal edge areas.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strukturträger gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a structural support according to the features of the preamble of Patent claim 1.

Bei einem solchen Strukturträger handelt es sich um ein Hybrid-Bauteil aus einem Verbund eines steifen, festeren Werkstoffs und des die Stege im Hohlprofil bildenden Kunststoffs. Insbesondere kommen hierfür Holprofile aus Stahl zum Einsatz, wobei durch die im Spritzgießverfahren in das Hohlprofil eingebrachten Kunststoffstege eine gute Biegefestigkeit erreicht werden kann. Allerdings weisen diese Strukturträger eine relativ geringe Verwindungssteifigkeit auf, die weitaus geringer als die Verwindungssteifigkeit von geschlossenen Metallprofilen oder Profilen aus Faserverbundstoffen ist. Deshalb verwendet man bei höheren Anforderungen an die Verwindungssteifigkeit hydrogeformte Hohlprofile für Hybridstrukturen der in Rede stehenden Art, um eine rundum geschlossene Wandung der Strukturträger zu erzielen. Die Hydroformung ist allerdings ein sehr kostenintensives Verfahren.at such a structural support it is a hybrid component from a composite of a stiff, stronger material and the Webs in the hollow profile forming plastic. In particular, this Holprofile come made of steel for use, whereby by the injection molding in the hollow profile introduced plastic webs a good bending strength can be achieved. However, these structural supports have one relatively low torsional stiffness, which is much lower as the torsional rigidity of closed metal profiles or profiles of fiber composites. That's why you use at higher Requirements for torsional rigidity hydroformed hollow sections for hybrid structures the type in question, around a completely closed wall of the Structural support too achieve. However, hydroforming is a very expensive process Method.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Strukturträger der eingangs genannten Art zu schaffen, für den preiswerte Halbzeuge als Hohlprofile verwendet werden können, wobei der Strukturträger dennoch in den torsionsbeanspruchten, vorherbestimmbaren Bereichen eine hohe Verwindungssteifigkeit aufweist.Of the The invention is therefore based on the object, a structural support of to create the aforementioned type, for the reasonably priced semi-finished products can be used as hollow profiles, wherein the structural support nevertheless in the torsionsbeanspruchten, predictable areas one has high torsional rigidity.

Diese Aufgabe wird bei einem Strukturträger der oben genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is in a structural support of the above type solved by the characterizing features of claim 1.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß mittels der im Öffnungsbereich an das Hohlprofil angesetzten Wandelemente eine hohe Verwindungssteifigkeit zumindest partiell in Längsrichtung des Hohlprofils gesehen erreicht werden kann, die weitgehend der eines in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlprofils entspricht. Die Ausbildung des Strukturträgers als Hybridbauteil wird dadurch nicht beeinträchtigt, so daß jedenfalls an den gewünschten Stellen die Biege- und Knickfestigkeit nach wie vor gegeben ist, andererseits in den torsionsbeanspruchten Bereichen der Strukturträger vor allem eine hohe Verwindungssteifigkeit aufweist.For the invention is essential that by means of in the opening area at the hollow profile attached wall elements a high torsional rigidity at least partially in the longitudinal direction the hollow profile can be achieved, which is largely the one corresponds in the circumferential direction closed hollow profile. Training of the structural support as a hybrid component is not affected, so that anyway to the desired Provide the bending and buckling strength is still given on the other hand in the torsionsbeanspruchten areas of the structural support all has a high torsional rigidity.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Design features of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawings of embodiments even closer explained. Showing:

1 eine perspektivische Vorderansicht eines Abschnittes eines Strukturträgers und 1 a front perspective view of a portion of a structural support and

2 eine perspektivische Rückansicht des Strukturträgers nach 1. 2 a perspective rear view of the structure carrier after 1 ,

Im einzelnen ist in der Zeichnung ein Hohlprofil 1 wiedergegeben, welches im Querschnitt im wesentlichen C- oder U-förmig ist. Dadurch weist das Hohlprofil 1 an einer seiner Längsseiten eine durchgehend längslaufende Öffnung 1 auf, die durch in der Öffnungsebene flächig ausgebildete Randbereiche 3 beidseits eingegrenzt sind. Da die flächigen Randbereiche 3 am Hohlprofil 1 durch daran abgewinkelte, miteinander parallele Stege 3.1 gebildet sind, die am Hohlprofil 1 nach außen hin wegstehen, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel das Hohlprofil 1 ein sogenanntes Hutprofil.Specifically, in the drawing is a hollow profile 1 reproduced, which is in cross-section substantially C- or U-shaped. This shows the hollow profile 1 on one of its longitudinal sides a continuous longitudinal opening 1 on, by flat in the opening plane edge regions 3 are bounded on both sides. Because the flat edge areas 3 on the hollow profile 1 by angled, parallel to each other webs 3.1 are formed on the hollow profile 1 Stand out to the outside, in the illustrated embodiment, the hollow profile 1 a so-called hat profile.

Das Hohlprofil 1 ist mittels innenliegender Stege 4 versteift, die sich zwischen den seitlichen Flanken des Hohlprofils 1 und bis hin zum Grund des Hohlprofils 1 erstrecken. Die Stege 4 bestehen aus angespritzem Kunststoff 8, die zum Teil bis auf die in 2 erkennbare Rückseite des Hohlprofils 1 reicht und dort partiell einen Überzug bildet. Die Stege 4 können als einfache Querwände in das Innere des Hohlprofils 1 oder als miteinander kreuzende Rippen eingebracht sein.The hollow profile 1 is by means of internal webs 4 stiffened, extending between the lateral flanks of the hollow section 1 and to the bottom of the hollow section 1 extend. The bridges 4 consist of molded plastic 8th , some of them except for the ones in 2 recognizable back of the hollow profile 1 ranges and partially forms a coating there. The bridges 4 can be used as simple transverse walls in the interior of the hollow section 1 or be introduced as intersecting ribs.

In Teilbereichen ist die Öffnung 2 des Hohlprofils 1 mittels Wandelementen 5 geschlossen. 1 zeigt zwei solcher Wandelemente 5, die mit ihren Längsrändern 6 auf die Randbereiche 3 des Hohlprofils 1 aufgesetzt sind. Es besteht eine feste Verbindung zwischen den Längsrändern 6 der Wandelemente 5 und den Randbereichen 3 des Hohlprofils 1, sowohl das Hohlprofil 1 als auch die Wandelemente 5 bestehen aus einem steifen Werkstoff, bei dem es sich um einen Metall- oder Faserverbundwerkstoff handelt. So können die Wandelemente 5 mit dem Hohlprofil 1 entlang dessen Randbereichen 3 fest verklebt sein. In bevorzugter Ausführung des Hohlprofils 1 und der Wandelemente 5 aus Stahlblechen kommt in erster Linie eine Schweißverbindung in Betracht, so erkennt man in 1 Schweißpunkte 10 an den Verbindungsstellen.In some areas is the opening 2 of the hollow profile 1 by means of wall elements 5 closed. 1 shows two such wall elements 5 with their longitudinal edges 6 on the edge areas 3 of the hollow profile 1 are set up. There is a firm connection between the longitudinal edges 6 the wall elements 5 and the edge areas 3 of the hollow profile 1 , both the hollow profile 1 as well as the wall elements 5 consist of a rigid material, which is a metal or fiber composite material. So can the wall elements 5 with the hollow profile 1 along its edge areas 3 be firmly glued. In a preferred embodiment of the hollow profile 1 and the wall elements 5 From steel sheets is primarily a welded joint into consideration, it can be seen in 1 welds 10 at the connection points.

Im Bereich der Wandelemente 5 ist das Hohlprofil 1 in Umfangsrichtung rundum geschlossen und hat hier dadurch eine Torsions steifigkeit, die im wesentlichen der eines Rohres entspricht. Die versteifenden Wandelemente 5 werden deshalb bei dem kompletten Strukturträger an solchen Stellen des Hohlprofils 1 vorgesehen, die einer Beanspruchung im wesentlichen durch Verwindung ausgesetzt sind.In the area of wall elements 5 is the hollow profile 1 Completely closed in the circumferential direction and hereby has a torsional rigidity, which essentially corresponds to that of a tube. The stiffening wall elements 5 are therefore in the complete structural support in such places of the hollow profile 1 provided, which are exposed to a stress substantially by twisting.

Im Falle der Verschweißung zwischen dem Hohlprofil 1 und den Wandelementen 5 kann wegen der hierbei auftretenden Erhitzung die Komplettierung des Hohlprofils 1 zu einem Hybridbauteil durch Verbbindung mit dem Kunststoff 8, der die Stege 4 bildet, erst im nachhinein im Spritzgußverfahren erfolgen. Die die Biegesteifigkeit des Hohlprofils 1 erhöhenden Stege 4 können sich hierbei nur dort im Innern des Hohlprofils ausbilden, wo eine Abdeckung der Öffnung 2 des Hohlprofils 1 durch die Wandelemente 5 nicht besteht. Demgemäß ist der Innenraum 9 des Hohlprofils 1 hinter den Wandelementen 5 frei von den Stegen 4 oder Überzügen, wie sie ebenfalls aus dem Kunststoff 8 gebildet sein können.In the case of welding between the hollow profile 1 and the wall elements 5 may be due to the heating occurring here the completion of the hollow profile 1 to a hybrid component by connection to the plastic 8th that the webs 4 forms only after the fact by injection molding. The bending stiffness of the hollow section 1 raising webs 4 can form only in the interior of the hollow profile, where a cover of the opening 2 of the hollow profile 1 through the wall elements 5 does not exist. Accordingly, the interior is 9 of the hollow profile 1 behind the wall elements 5 free from the jetties 4 or coatings, as they also from the plastic 8th can be formed.

Wie aus 2 hervorgeht, bildet der Kunststoff 8 vor allem an der konvex gewölbten Rückseite des Hohlprofils 1 teilweise einen Überzug, der die Randstege 3.1 des Hohlprofils 1 umgreift und hier die Randbereiche 6 der Wandelemente 5 als streifenartiger Überzug 8.2 überdeckt. Je nach der Befestigungsart der Wandelemente 5 trägt somit der Kunststoff 8 des Hybridbauteils erheblich zur Fixierung der Wandelemente 5 an dem Hohlprofil 1 bei.How out 2 shows, forms the plastic 8th especially on the convex curved back of the hollow section 1 partially a coating that the edge bars 3.1 of the hollow profile 1 encompasses and here the border areas 6 the wall elements 5 as a strip-like coating 8.2 covered. Depending on the mounting of the wall elements 5 thus carries the plastic 8th of the hybrid component considerably for fixing the wall elements 5 on the hollow profile 1 at.

Weiter weist das Hohlprofil 1 an diskreten Stellen oder in größeren Bereichen Durchbrechungen 11 auf, die für das Durchspritzen des Kunststoffs 8 vorgesehen sind. Diese Durchspritzstellen oder -bereiche fördern nicht nur den Verbund des Kunststoffs 8 mit dem Hohlprofil 1, sie ermöglichen es ferner, an der konvex gewölbten Rückseite des Hohlprofils 1 vorstehende, aus dem Kunststoff 8 bestehende Befestigungselemente, wie in Gestalt von Laschen 12.1 oder Hakenelementen 12.2, auszubilden. Insoweit bildet der Kunststoff 8 Funktionselemente, welche bei der Verwendung des Strukturträgers als Karosseriebauteil die Verbindung mit anderen Fahrzeugbauteilen ermöglichen. Die Durchbrechungen 11 des Hohlprofils 1 können jedoch auch lediglich als kreisrunde oder anders gestaltete Löcher vorgesehen sein, um Durchspritzpunkte 12.2 zu bilden, die allein der weiter verbesserten Verbindung zwischen dem Kunststoff 8 und dem Hohlprofil 1 dienen.Next, the hollow profile 1 at discrete locations or in larger areas breakthroughs 11 on top of that for spraying the plastic 8th are provided. These injection sites or areas not only promote the composite of the plastic 8th with the hollow profile 1 , They also make it possible, at the convex curved back of the hollow section 1 protruding, from the plastic 8th existing fasteners, such as in the form of tabs 12.1 or hook elements 12.2 to train. In that regard, the plastic forms 8th Functional elements that allow the connection with other vehicle components when using the structural support as a body component. The breakthroughs 11 of the hollow profile 1 However, they may also be provided only as circular or differently shaped holes to injection points 12.2 to form the sole of the further improved connection between the plastic 8th and the hollow profile 1 serve.

Claims (10)

Strukturträger als Karosseriebauteil von Personen- oder Kleinlastkraftwagen, insbesondere für Frontendmodule solcher Kraftwagen, bestehend aus einem Hohlprofil (1) aus einem steifen Werkstoff, das entlang einer seiner Längsseiten eine von seinen beidseitig längslaufenden Randbereichen begrenzte Öffnung (2) hat und in dem im Spritzgießverfahren eingebrachte Kunststoffstege (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Teilbereichen die Öffnung (2) des Hohlprofils (1) mittels an dessen längslaufenden Randbereichen (3) fest angesetzter, steifer Wandelemente (5) geschlossen ist.Structural support as a body component of passenger or small trucks, in particular for front end modules of such cars, consisting of a hollow profile ( 1 ) made of a rigid material, which along one of its longitudinal sides has an opening bounded by its two longitudinal edge regions (FIG. 2 ) and in the injection-molded plastic webs ( 4 ) are arranged, characterized in that in partial areas the opening ( 2 ) of the hollow profile ( 1 ) by means of at its longitudinal edge regions ( 3 ) firmly attached, rigid wall elements ( 5 ) closed is. Strukturträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (9) des Hohlprofils (1) hinter den Wandelementen (5) frei von den durch den Kunststoff (8) gebildeten Stegen (4) ist.Structural support according to claim 1, characterized in that the interior ( 9 ) of the hollow profile ( 1 ) behind the wall elements ( 5 ) free from the plastic ( 8th ) formed webs ( 4 ). Strukturträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stege (4) bildende Kunststoff (8) bis über die Fugen (7) zwischen den Randbereichen (3) des Hohlprofils (1) und den daran anliegenden Randabschnitten (6) der Wandelemente (5) reicht.Structural support according to claim 1 or 2, characterized in that the webs ( 4 ) plastic ( 8th ) to beyond the joints ( 7 ) between the border areas ( 3 ) of the hollow profile ( 1 ) and adjoining edge portions ( 6 ) of the wall elements ( 5 ) enough. Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stege (4) bildende Kunststoff (8) das Hohlprofil (1) mit den Wandelementen (5) verbindet.Structural support according to one of claims 1-3, characterized in that the webs ( 4 ) plastic ( 8th ) the hollow profile ( 1 ) with the wall elements ( 5 ) connects. Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Randbereichen (3) des Hohlprofils (1) und den Randabschnitten (6) der Wandelemente (5) diskrete Verbindungspunkte (10) vorgesehen sind, an denen das Hohlprofil (1) und die Wandelemente (5) fest miteinander verbindende Verbindungsmittel angeordnet sind.Structural support according to one of claims 1-4, characterized in that between the edge regions ( 3 ) of the hollow profile ( 1 ) and the marginal sections ( 6 ) of the wall elements ( 5 ) discrete connection points ( 10 ) are provided, on which the hollow profile ( 1 ) and the wall elements ( 5 ) are arranged firmly interconnecting connecting means. Strukturträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1) und die Wandelemente (5) an den Verbindungspunkten (10) miteinander verschweißt sind.Structural support according to claim 5, characterized in that the hollow profile ( 1 ) and the wall elements ( 5 ) at the connection points ( 10 ) are welded together. Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kunststoff (8) ausgebildeten Stege (4) als das Hohlprofil (1) stabilisierende Versteifungsstege ausgeführt sind.Structural support according to one of claims 1-6, characterized in that the plastic ( 8th ) trained webs ( 4 ) than the hollow profile ( 1 ) are carried out stabilizing stiffening webs. Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stege (4) bildende Kunststoff (8) einen das Hohlprofil (1) und/oder die Wandelemente (5) zumindest teilweise überdeckenden Überzug bildet.Structural support according to one of claims 1-7, characterized in that the webs ( 4 ) plastic ( 8th ) a the hollow profile ( 1 ) and / or the wall elements ( 5 ) forms at least partially covering coating. Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1) an seiner der Öffnung (2) abgewandten Seite wenigstens eine Durchbrechung (11) aufweist, wobei der die Stege (4) bildende Kunststoff (8) durch die Durchbrechung (11) hindurchtritt und ein an dieser Seite des Hohlprofils (1) ausgeformtes Befestigungselement (12) bildet.Structural support according to one of claims 1-8, characterized in that the hollow profile ( 1 ) at its opening ( 2 ) facing away from at least one opening ( 11 ), wherein the webs ( 4 ) plastic ( 8th ) through the opening ( 11 ) and one on this side of the hollow profile ( 1 ) molded fastener ( 12 ). Strukturträger nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Hohlprofil (1) als auch die Wandelemente (5) jeweils aus Stahlblech bestehen.Structural support according to one of claims 1-9, characterized in that both the hollow profile ( 1 ) as well as the wall elements ( 5 ) each consist of sheet steel.
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