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Die Erfindung betrifft einen Grundträger zwischen
zwei Randbereichen einer Fahrzeugstruktur. Des Weiteren betrifft
sie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Grundträgers.
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Grundträger, z.B. Instrumententräger, erstrecken
sich üblicherweise
zwischen zwei Randbereichen einer Fahrzeugstruktur, beispielsweise
im Bereich zwischen den beiden vorderen A-Säulen quer zur Fahrzeuglängsachse.
Ein derartiger Grund-, insbesondere Instrumententräger besteht
im Wesentlichen aus einem Tragprofil, insbesondere einem Hohlprofil,
welches üblicherweise
in Hybridbauweise hergestellt wird. Bei einer Hybridbauweise wird
eine längliche
Metallschale, die gewöhnlich
in U- oder Ω-Form
ausgeprägt
ist, von der offenen Seite mit einer Verstärkung, insbesondere einer inneren
Verrippung eines anderen Materials, z.B. Kunststoff, ausgebildet.
Die innere Verrippung wird dabei üblicherweise durch einen Urformprozess,
z. B. Spritzguss- oder Schaumgussverfahren, gefügt.
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Die in der Metallschale oder dem
Hohlprofil eingefügte
Verrippung, auch Profilkern genannt, wird entsprechend auftretenden
Belastungen ausgebildet. Beispielsweise wird der Profilkern durch
rautenförmig angeordnete
Rippen ausgebildet. Darüber
hinaus ist es möglich
in den Profilkern oder die Verrrippung ein Rohr zur Luftführung, z.B.
für eine
Klimaanlage, einzubringen. Dies ist beispielsweise aus der
DE 299 16 466 U1 bekannt.
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Darüber hinaus kann an den Profilen
mindestens ein Halteelement zur Anbindung von Funktionselementen
vorgesehen sein. Dabei werden die Halteelemente üblicherweise nach dem eigentlichen Einfügungsprozess
des Profilkerns an das Hohlprofil angebracht, z. B. genietet, geschweißt oder
geschraubt. Nachteilig dabei ist, dass zusätzliche Teile für den Zusammenbau
des Grundträgers
benötigt werden.
Ferner müssen
die verschiedenen Halteelemente oder Anschlüsse teilweise in einzelnen
Arbeitsgängen
mit verschiedenartigen Fügeoperationen
an dem Träger
befestigt oder verbunden werden, wodurch sich die Anzahl der Arbeitsgänge nochmals erhöht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Grundträger
zwischen zwei Randbereichen einer Fahrzeugstruktur anzugeben, welcher besonders
einfach ausgebildet ist und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte
Struktur aufweist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Grundträgers
angegeben werden, welches besonders einfach und kostengünstig ausgestaltet
ist.
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Bezüglich des Grundträgers wird
die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
ein Hohlprofil und wenigstens ein Halteelement zur Anbindung von Funktionselementen,
bei dem das Halteelement über eine
im Hohlraum eingefügte
formschlüssige und/oder
stoffschlüssige
Fügeverbindung
an das Hohlprofil befestigt ist.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass ein Grundträger
zur Anbringung zwischen zwei Randbereichen einer Fahrzeugstruktur
derart ausgebildet sein sollte, dass er den Erfordernissen und den
technologischen Anforderungen der Industrie angepasst ist. Ein herkömmlicher
Grundträger weist
aufgrund größerer Wanddicken
des zugehörigen
Trag- oder Hohlprofils zur Erhöhung
der Steifigkeit ein erhöhtes
Gewicht auf, welches sich wiederum nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch
und somit auf die Umwelt auswirkt. Zur Reduzierung des hohen Gewichts
sowie zur Verbesserung der Steifigkeit oder Festigkeit des Grundträgers sollte
daher ein zur Anbindung von Funktionselementen vorgesehenes Halteelement
derart an das Hohlprofil oder Tragprofil befestigt werden, dass
dieses einen biege- und torsionssteifen Verbund mit dem Halteelement
ermöglicht.
Dazu ist das Halteele ment über
eine form- und/oder stoffschlüssige
Fügeverbindung
an das Hohlprofil befestigt. Mit anderen Worten: Das Halteelement
ist in einem durch das Hohlprofil gebildeten Hohlraum form- und/oder
stoffschlüssig
eingefügt,
indem das Halteelement und das Hohlprofil miteinander in einem einzigen
Verarbeitungsschritt gefügt werden.
Das Halteelement ist somit über
eine innere Verbindung an das Hohlprofil befestigt.
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Zum Schutz vor ungewolltem Lösen des
gefügten
Halteelements sowie für
eine besonders hohe Stabilität
der das Halteelement und das Hohlprofil miteinander verbindenden
Fügeverbindung
ist das Halteelement vorzugsweise durch sogenanntes Urformen form-
und/oder stoffschlüssig
gefügt.
Dabei wird das Halteelement durch herkömmliche Urformverfahren, wie
z.B. Ausgießen,
Eingießen,
Einvulkanisieren oder Einschäumen
der Fügeverbindung
unter Formschluss an das Hohlprofil gefügt bzw. befestigt. Zusätzlich kann
das Halteelement durch sogenanntes Umformen, z.B. Nieten an das
Hohlprofil befestigt sein. Mit anderen Worten: Das Halteelement kann über eine
innere Verbindung, der Fügeverbindung
und/oder eine äußere Verbindung,
z.B. Clinchen oder Nieten, an das Hohlprofil befestigt.
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In Abhängigkeit von an dem Halteelementen anzubindenden
Funktionselementen, wie z.B. Airbag, Lenkung, Halter oder Streben,
ist das Halteelement einen das Hohlprofil repräsentierenden Hohlraum überbrückend angeordnet.
Dabei ist zur Befestigung des Grundträgers an dessen Randbereichen der
Fahrzeugstruktur das Halteelement an den Seitenenden des Hohlprofils
und demzufolge den Hohlraum an einer Seitenfläche überbrückend angeordnet. Bei einem
als Instrumententräger
dienenden Grundträger
sind auf dem Hohlprofil mehrere Halteelemente zur Anbringung von
Instrumenten, wie z.B. Anzeigen, vorgesehen, wobei das Halteelement
den Hohlraum an einer Oberfläche,
insbesondere Ober- und/oder Unterseite, überbrückt.
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Für
eine besonders einfache Fügung
des Halteelementes an das Hohlprofil weist dieses eine Aussparung
auf. Zweckmäßigerweise
entspricht die Länge
der Aussparung oder Öffnung
in etwa der Breite des Hohlraumes. Je nach Anordnung des Halteelements
an das Hohlprofil, z.B. auf dessen Oberfläche oder einer der Seitenflächen sind
die Abmessungen der Aussparung am be treffenden Querschnitt bzw.
Längsschnitt
des Hohlraumes angepasst. Die Aussparung oder Öffnung ermöglicht in besonders einfacher
Art und Weise die Einführung
eines Werkzeuges, z.B. eines Stempels zur Herstellung der Fügeverbindung
beim Spritz- oder Gießprozess.
Somit ist eine Materialanhäufung
unter dem anzubindenden Halteelement beim Herstellen der Fügeverbindung
sicher vermieden.
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Zur weiteren Gewichtsreduzierung
des Grundträgers
sowie zur verbesserten Aussteifung des Hohlraumes ist das Halteelement
unterhalb von mittels der Aussparung gebildeten Stegen anhand von
im Hohlraum eingefügten
Rippen gefügt.
Hierdurch sind bei sich eigentlich widersprechenden Anforderungen – einer
vergleichsweise geringen Rippendicke unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung
einer hohen Steifigkeit – eine
besonders hinreichende Verzugsarmut und Torsionssteifigkeit durch
die als Rippen ausgebildete formschlüssige Fügeverbindung des Halteelements
im Hohlraum des Hohlprofils gegeben. Je nach gewünschter Steifigkeit oder Gewichtsreduzierung
kann eine einzelne Rippe oder mehrere Rippen im Hohlraum des Hohlprofils
angeordnet sein. Für
ein verbessertes Torsionsverhalten weist die Rippe einen sogenannten
Hinterschnitt auf. Mit anderen Worten: Die Rippe ist mit einer Verkrallung
versehen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Rippe
im Längsschnitt
zumindest an der in den Hohlraum angeordneten Unterseite eine Mäanderform
auf. Die andere Seite, insbesondere über den Hohlraum herausragende
Oberseite der Rippe kann dabei derart geformt und mit einer Aussparung
versehen sein, dass diese als Halteelement dient. Für einen
besonders guten Verbund, z.B. Blech-Kunststoff-Verbund des als Blech
ausgebildeten Hohlprofils und der Kunststoffrippe bzw. dem Kunststoffprofil,
ist die Rippe gelocht ausgeführt.
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Um eine gegenüber der rippenartigen Fügeverbindung
verbesserte Steifigkeit oder Festigkeit des Hohlprofils zu erzielen,
ist zweckmäßigerweise das
Halteelement unterhalb von mittels der Aussparung gebildeten Stegen
anhand eines im Hohlraum eingefügten
U-Profils gefügt.
Das U-Profil wird dabei schachtelartig im Hohlraum des ebenfalls
u-förmigen Hohlprofils
eingefügt.
Durch eine eine derartige Querbrücke
oder einen offenen Querkasten bildenden Fügeverbindung, welche im Hohlraum
des Hohlprofils eingefügt ist,
ist das Hohlprofil zusätzlich
gegen mechanische Beanspruchungen, z.B. Beulen, geschützt. Je
nach Funktion und Art der am Grundträger zu befestigenden Instrumente
und der daraus resultierenden Anzahl von am Hohlprofil zu befestigenden
Halteelementen kann die Fügeverbindung verschiedenartig,
rippen- oder kastenförmig
ausgebildet sein.
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Für
eine Grundaussteifung des Hohlprofils ist zweckmäßigerweise dieses im Hohlraum
mit einem Profilkern versehen. Bevorzugt ist der Profilkern durch
Umformen formschlüssig
in den Hohlraum gefügt.
Als besonders vorteilhafte Ausführungsform
des Profilkerns ist dieser als Wabenkern, Rautenkern oder Verrippung
ausgebildet. Der Profilkern ist dabei insbesondere quer oder schräg in den
Hohlraum des Hohlprofils für
eine besonders gute Aussteifung eingefügt. Je nach Orientierung der
Rippen, z.B. Rauteform, ergibt sich eine besonders gute Brege- oder Torsionssteifigkeit.
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Je nach Anwendung und Funktion des Grundträgers ist
das Hohlprofil zweckmäßigerweise als
U- oder Ω-Profil
ausgebildet. Alternativ kann das Hohlprofil als Hohlzylinder ausgebildet
sein. Bei einem U-förmigen
und somit zu einer Oberfläche
hin offenen Hohlprofil ist das Halteelement in einer die beiden
Schenkel des Hohlprofils verbindenden Anordnung und somit die Öffnung des
Hohlraumes überbrückenden
Anordnung an das Hohlprofil befestigt. Zur Verstärkung der Aussteifung oder
Festigkeit des Hohlprofils ragt der Profilkern zweckmäßigerweise über eine Öffnung des
Hohlraumes hinaus. Alternativ oder zusätzlich kann das Hohlprofil,
insbesondere dessen Öffnung,
mit einem Deckel versehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
entspricht die Höhe
des Profilkerns der Höhe
des Hohlraumes. Hierdurch ist das planar ausgebildete Halteelement
besonders einfach auf der Oberfläche
des Hohlprofils positionierbar. Darüber hinaus weist der Profilkern
in etwa die gleichen Abmessungen des Hohlraumes auf. D.h. der Profilkern
erstreckt sich über
die gesamte Länge,
Breite und Höhe
des Hohlraumes und schließt
mit dessen Oberflächen
ab. Alternativ oder zusätzlich
kann der Profilkern im Bereich zwischen zwei Halteelementen aus
dem Hohlraum hinausragen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Grundträgers
ist dieser in Hybridbauweise ausgebildet, wobei das Hohlprofil aus
einem ersten Material und das Halteelement aus einem zweiten Material
gebildet sind. Ein derartiger in Hybridbauweise ausgebildeter Grundträger weist
eine besonders hohe Steifigkeit bei gleichzeitig einer festen und möglichst
leichten Bauweise auf. Das Hohlprofil ist dabei aus Metall, z.B.
Stahl, Aluminium, Kupfer, Magnesium gebildet. Das die Versteifungsfunktion
verstärkende
Halteelement ist bevorzugt aus thermoplastischem Kunststoff gebildet.
Alternativ kann das Halteelement aus einem Metall oder einem anderen elastischen
Material gebildet sein. Je nach der für die zugrunde liegenden Funktion
erforderlichen Festigkeit oder Steifigkeit kann der Kunststoff mit
oder ohne Füll-
und Verstärkungsstoffe
versehen sein. Als thermoplastische Kunststoffe werden beispielsweise
Polyamide, Polyolefine, Styrole oder andere Ein- oder Mehrkomponentenkunststoffe,
wie z.B. PU-Harze, verwendet werden.
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Bei einer Mehrfachverwendung des
Grundträgers,
z.B. sowohl zur Luftführung
als auch zur Halterung von Komponenten, ist zweckmäßigerweise
in das Hohlprofil ein Führungselement,
z.B. eine Luftführung
integriert, an welche das Halteelement und/oder der Profilkern form-
und/oder stoffschlüssig gefügt sind.
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Die bezüglich des Verfahrens zur Herstellung
eines derartigen Grundträgers
genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein Hohlprofil und
wenigstens ein Halteelement zur Anbindung von Funktionselementen über eine
im Hohlraum des Hohlprofils durch Urformen eingebrachte Fügeverbindung
formschlüssig
miteinander gefügt
werden. Mit anderen Worten: Der Grundträger wird in Hybridbauweise
aus zwei oder mehreren Einzelteilen gebildet – dem Hohlprofil und wenigstens
einem Halteelement, welche aus unterschiedlichem oder gleichem Material
gebildet sein können. Über eine
durch Urformen gebildete und im Hohlraum eingefügte formschlüssige Fügeverbindung
(= Innenverbindung), welche ein weiteres Material aufweist, werden
das Hohlprofil und das Halteelement miteinander gefügt. Der
Vorteil dieser durch Urformen hergestellten Fügeverbindung besteht darin,
dass das Hohlprofil mit dem Halteelement in einem einzigen Arbeitsschritt zum
Grundträger
gefertigt werden kann.
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Als Verfahren zur Herstellung eines
ein Hohlprofil mit integriertem Halteelement aufweisenden Grundträgers durch
eine formschlüssige
Fügeverbindung
der Elemente eignen sich insbesondere herkömmliche Spritzgießverfahren
oder Gießverfahren mit
anschließender
Polymerisation, z.B. ein Polyamid-Guss, Schäum- oder Spritzverfahren, Schaumgießverfahren,
insbesondere Polyurethan-Schaum-Verfahren, z. B. Thermoplast-Schaum-Guss
(kurz TSG genannt). Durch die Verwendung der vorgenannten Verfahren
bei einem wenigstens eine Stufe aufweisenden Verarbeitungsprozess
ist der Vorteil gegeben, dass andere aufwändige Fertigungsprozesse zur
Anbindung der Halteelemente entfallen können. Insbesondere ist die
Anzahl von Verarbeitungsschritten zur Herstellung des Grundträgers deutlich
reduziert. Auch sind aufwendige und somit kostenintensive Werkzeuge
zur Befestigung des Halteelements sicher vermieden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des Herstellungsverfahrens wird das Halteelement während des
Fügeprozesses
beim Urformen selbst geformt und in das Hohlprofil gefügt. Hierbei
weist das Halteelement das selbe Material auf wie ein ebenfalls durch
den Fügeprozess
zur Versteifung in das Hohlprofil eingefügter Profilkern. Der Vorteil
dieses Herstellungsverfahrens liegt darin, dass die endgültige Position
des Halteelementes durch das im Fertigungsprozess genutzte Werkzeug
festgelegt wird. Hierdurch ist eine höhere Genauigkeit mit einem
besonders engen Toleranzbereich ermöglicht. Alternativ zum während, des
Verarbeitungsprozesses geformten Halteelementes kann das Halteelement
vorgefertigt sein. Zweckmäßigerweise
wird dabei das Halteelement vor dem Verarbeitungsprozess am Hohlprofil
positioniert und währenddessen
formschlüssig
durch Urformen an das Hohlprofil gefügt (= Außenverbindung). Für eine derartige
Vorfixierung oder Positionierung des Halteelementes am Hohlprofil
werden bekannte Umform-Verfahren, wie z.B. Biegen, Walzen, Bördeln, Durchstecken,
Schränken,
Sicken, Clinchen, verwendet. Bei aus Metall gebildeten Halteelementen
werden zur Vorfixierung bekannte Fügeverfahren, wie z.B. Schweißen, Nieten,
Löten, Clinchen,
verwendet.
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Des Weiteren lassen sich in Abhängigkeit vom
anzuwendenden Fügeverfahren
die Einzelteile – das
Hohlprofil und das Halteelement, insbesondere wenn diese aus Metall
ausgebildet sind – vor
oder nach dem Fügeverfahren
oberflächenbehandeln. Hierbei
werden die Oberflächen
des Grundträgers und
dessen Elemente beispielsweise lackiert oder beschichtet. Als zur
Vorfixierung am besten geeignete Fügeverfahren wird vorteilhaft
dasjenige Verfahren, z.B. Clinchen oder Stanznieten, ausgewählt, bei dem
die formschlüssige
Fügeverbindung
durch Urformen und die Vorfixierung durch Umformen durch ein einziges
Werkzeug selbst ausgeführt
werden kann. Beispielsweise kann durch die Schließbewegung
des Werkzeuges, insbesondere eines Spritzwerkzeuges, das Halteelement
durch Clinchen oder Stanznieten erst vorfixiert werden und anschließend durch
Ausgießen
der Fügeverbindung
formschlüssig gefügt werden.
Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass die Bauteilposition
der Einzelteile, insbesondere der Halteelemente, durch das Werkzeug selbst
festgelegt wird. Zweckmäßigerweise
wird der Profilkern und/oder das Halteelement beim Urformen als
Spritzguss-Werkstück
spritzgegossen oder schaumgegossen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile
bestehen insbesondere darin, dass durch ein über eine formschlüssige Fügeverbindung
im Hohlraum des Hohlprofils befestigten Halteelement ein besonders einfacher
und formstabiler sowie torsionssteifer Grundträger ermöglicht ist, der gleichzeitig
ein besonders geringes Eigengewicht aufweist und besonders einfach
zu fertigen ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Halteelement
beim Fügen
im Spritzguss-Werkzeug selbst geformt und in das Hohlprofil eingefügt. Alternativ
kann das Halteelement und das Hohlprofil vor dem Urformprozess,
insbesondere Spritzprozess, ins Werkzeug eingebracht werden und
wirtschaftlich in einem einzigen Schritt zu einer fertigen Baugruppe
zusammengebracht werden (sogenanntes In-Mould-Assembly-Verfahren).
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
Darin zeigen:
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1 schematisch
einen Grundträger
mit einem Hohlprofil und wenigstens einem Halteelement zur Anbindung
von Funktionselementen in perspektivischer Darstellung,
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2A bis 2C schematisch alternative
Ausführungsformen
für einen
Grundträger
mit einem Hohlprofil und einem über
die Höhe
des Hohlprofils verlängerten
Profilkern in perspektivischer Darstellung,
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3A bis 3C schematisch im Querschnitt bzw.
in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform
für einen
Grundträger
mit einem rippenförmigen
Halteelement,
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4 schematisch
eine weitere Ausführungsform
für einen
Grundträger
mit einem integrierten Führungselement
und einem eingefügten
Profilkern, und
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5 schematisch
eine weitere Ausführungsform
für einen
Grundträger
mit einem integrierten Führungselement
und einem eingefügten
Profilkern sowie einem Halteelement.
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Einander entsprechende Teile sind
in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
einen Grundträger 1,
der beispielsweise zwischen zwei nicht näher dargestellten Randbereichen
einer Fahrzeugstruktur angeordnet ist. Beispielsweise ist der Grundträger 1 als
sogenannter Instrumententräger
zwischen zwei A-Säulen eines
Fahrzeugs angeordnet.
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Der Grundträger 1 umfasst ein
Hohlprofil 2. Das Hohlprofil 2 ist als U- oder Ω-Profil
ausgebildet. Alternativ kann das Hohlprofil 2 als Hohlzylinder
ausgebildet sein. Das Hohlprofil 2, auch Trägerprofil
genannt, besteht aus einem ersten Material, insbesondere aus Metall,
z.B. aus Stahl, Aluminium, Magnesium oder Kupfer. Das aus einem
derartigen ersten Material gebildete Hohlprofil 2 ist ein
sogenanntes hohes E-Modul (= Elastizitäts-Modul) mit einer hohen Steifigkeit
bei einer besonders geringen Dichte. Das in U- oder Ω-Form ausgeprägte Hohlprofil 2 (auch längliche
Metallschale genannt) ist in einem zwischen den Schenkeln 4 des
Hohlprofils 2 gebildeten Hohlraum 6 mit einem
Profilkern 8 versehen.
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Der Profilkern 8 ist in
der Form einer inneren Verrippung zur Aussteifung des Hohlprofils 2 in
dessen Hohlraum 6 eingefügt. Der Profilkern 8 ist
im Ausführungsbeispiel
als Wabenkern oder Rautenkern ausgebildet. Der Profilkern 8 erstreckt
sich dabei im wesentlichen über
die gesamte Länge
L, Breite B und Höhe
H des Hohlraumes 6 des Hohlprofils 2. Des Weiteren
kann der Profilkern 8 über
die Länge
L des Hohlprofils 2 segmentiert sein, indem in Abhängigkeit vom
vorgegebenen Aussteifungsgrad der Profilkern 8 abwechselnd
rauten- oder wabenförmig
ausgebildet ist. Je nach Aussteifungs- oder Festigkeitsgrad kann
der Profilkern 8 auch eine andere Form, z. B. Z-förmig verlaufende
Rippen, aufweisen.
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Zum funktionsspezifischen Anbau von
Fahrzeugkomponenten, wie z.B. Airbag, Lenkung, Haltern oder Streben,
weist der Grundträger 1 ein
Halteelement 12 auf, dass an das Hohlprofil 2 über eine
im Hohlraum 6 eingefügte
form- und/oder stoffschlüssige
Fügeverbindung 10 befestigt
ist. Das Halteelement 12 ist des Weiteren den Hohlraum 6 überbrückend an
das Hohlprofil 2 angeordnet. D.h. das Halteelement 12 verbindet
die beiden Schenkel 4 des Hohlprofils 2. Hierzu
liegt das Halteelement 2 auf Auskragungen 14 der
Schenkel 4 flächig
auf. Das Halteelement 12 ist dazu flächig oder planar ausgebildet.
Zusätzlich
zur Innenverbindung des Halteelements 12 mittels der im
Hohlraum 6 eingefügten
Fügeverbindung 10 kann
das Halteelement 12 beispielsweise mittels Toxen, Clinchen
oder Nieten am Hohlprofil 2, z.B. an Ausnehmungen 15 an
den Auskragungen 14 fixiert werden (= Außenverbindung).
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Des Weiteren weist das Halteelement 12 eine
Aussparung 16 auf. Die Aussparung 16 ist dabei in
ihren Abmessungen an eine den Hohlraum 6 repräsentierende Öffnung,
insbesondere an deren Form angepasst. Dabei kann das Halteelement 12 beispielsweise
auch durch ein U-, H-, L-, W- oder Z-Profil gebildet sein. Die formschlüssige Fügeverbindung 10 des
Halteelements 12 ist durch unterhalb von mittels der Aussparung 16 gebildeten
Ste gen 18 rippenförmig
im Hohlraum 6 gefügt.
Alternativ zur rippenförmigen
Ausbildung der formschlüssigen
Fügeverbindung 10 kann
diese u- oder kastenförmig
ausgebildet sein. Dabei ist sowohl die u- oder kastenförmige Fügeverbindung 10 als
auch das kastenförmige Hohlprofil 2 schachtelartig
miteinander gefügt.
Mit anderen Worten: Die geschlossene Seite der kastenförmigen Fügeverbindung 10 ist
an die geschlossene Seite des Hohlprofils 2 angefügt. Die
offene Seite der kastenförmigen
Fügeverbindung 10 und
des Hohlprofils 2 weisen in die selbe Richtung. Zur Aussteifung
des Hohlprofils 2 ist die kastenförmige Fügeverbindung 10 senkrecht
im Hohlraum 6 eingefügt.
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In Abhängigkeit von der Anzahl der
anzubindenden Funktionselemente können auch mehrere Halteelemente 12 am
Grundträger 1 befestigt
sein. Im Bereich zwischen zwei Halteelementen 12 kann das
Hohlprofil 2, insbesondere dessen Öffnung, mit einem nicht näher dargestellten
Deckel versehen sein. D.h. die Höhe
des Profilkerns 8 entspricht der Höhe des Hohlraumes 6.
Hierdurch ist das planar ausgebildete Halteelement 12 besonders
einfach auf der Oberfläche,
insbesondere den Auskragungen 14 der Schenkel 4 positionierbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Grundträger 1 in
Hybridbauweise ausgebildet. Dazu ist das Hohlprofil 2 aus
dem ersten Material, z. B. Stahl, Aluminium oder Magnesium, und
das Halteelement 12 aus einem zweiten Material, z. B. thermoplastischen
Kunststoff, zur Formung von verschiedenen Haltern, aber auch zur
Verstärkung
der Versteifungsfunktion. Alternativ kann das Halteelement 12 ebenfalls
aus Metall oder einem anderen elastischen Material gebildet sein.
Des Weiteren ist der Profilkern 8 aus einem dritten Material,
z. B. Kunststoff, gebildet sein. Alternativ kann der Profilkern 8 aus
einem anderen leicht formbaren Material, z.B. auch aus einem Metall
gebildet sein. Der Profilkern 8 ist insbesondere für eine lösfeste Verbindung,
insbesondere Fügeverbindung,
mit dem Hohlprofil 2 aus formbarem Kunststoff gebildet.
Als formbarer Kunststoff werden beispielsweise Polyamide, Polyolefine,
Styrole oder andere Ein- oder Mehrkomponenten-Kunststoffe verwendet. Das Halteelement 12 kann
je nach gewünschter
Steifigkeit aus einem Metall, insbesondere aus einem Material mit
soge nanntem hohen E-Modul gebildet sein. Alternativ kann das Halteelement 12 auch
aus einem formbaren Material, z.B. Kunststoff gebildet sein. Je
nach Art und Ausbildung des Grundträgers 1 können die
einzelnen Komponenten – Hohlprofil 2,
Profilkern 8 und Halteelement 12 – aus einer beliebigen
Kombination von verschiedenen Materialien in Abhängigkeit von der gewünschten
Steifigkeit gebildet sein. Beispielsweise kann der Grundträger 1 als
Thermoplast-Spritzguss-Hybrid oder als Metall-Metall-Hybrid ausgebildet
sein.
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In 2A ist
eine alternative Ausführungsform
des Grundträgers 1 dargestellt.
Dabei ragt der Profilkern 8 zumindest teilweise über den
Hohlraum 6 aus dem Hohlprofil 2 heraus. Dazu weist
der rautenförmig
ausgebildete Profilkern 8 eine in Richtung der z-Achse
verlaufende Verlängerung 20 auf.
Die Verlängerung 20 ist
als z-förmig
verlaufendes Profil, Steg, Brücke
oder Streifen ausgebildet. Je nach Art und Ausbildung kann die Verlängerung 20 einen
an den Profilkern 8 angepassten Verlauf aufweisen. Bevorzugt
zur Verbesserung der Steifigkeit des Grundträgers 1 sowie zum Schutz
vor mechanischer Beanspruchung weist die Verlängerung 20, auch Verstärkung genannt,
eine über
die Breite B des Hohlraums 6 hinausgehende Breite auf,
wodurch die Verlängerung 20 im
Bereich von Knickstellen der z-Form auf den Auskragungen 14 aufliegt.
Je nach Herstellungsart kann der Profilkern 8 mit der Verlängerung 20 einteilig
oder mehrteilig bzw. schichtartig ausgebildet sein. Die Verlängerung 20 ist
insbesondere im Bereich zwischen zwei Halteelementen 12 angeordnet und
in mehrere Abschnitte unterteilt. Vorzugsweise ist die Verlängerung 20 aus
einem Material mit hohem E-Modul, z. B. hochfestem Stahl.
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2B zeigt
eine alternative Ausführungsform
für einen
Grundträger 1 mit
dem im Hohlprofil 2 eingefügten Profilkern 8,
der wiederum mit der Verlängerung 20 versehen
ist. Dabei entspricht der Verlauf der Verlängerung 20 in Längsrichtung
des Hohlprofils 2 gesehen in etwa dem Verlauf des Profilkerns B.
Zur Befestigung der Verlängerung 20 am
Hohlprofil 2 sind in Längsrichtung
des Hohlprofils gesehen mehrere voneinander beabstandete Befestigungselemente 22,
z.B. L-Winkel vorgesehen. Die Verlängerung 20 weist gegenüber der
Rautenform des Profilkerns 8 einen z-förmigen Verlauf auf.
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In der 2C ist
eine alternative Ausführungsform
des Grundträgers 1 dargestellt.
Dabei weist die Verlängerung 20 im
Querschnitt die gleiche Form wie der Profilkern 8 auf.
D.h. beide sind rautenförmig
ausgebildet. Anstelle eines separaten Halteelements bildet in diesem
Ausführungsbeispiel
zumindest ein Teil der Verlängerung 20 das
Halteelement 12. Dazu ist die Verlängerung 20 beispielsweise
in einer Raute über
den Profilkern 8 herausragend ausgeführt und der gewünschten
Haltefunktion entsprechend geformt.
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3A und 3B zeigen eine weitere Ausführungsform
für einen
Grundträger 1 mit
einem rippenförmigen
Halteelement 12 im Querschnitt bzw. in perspektivischer
Darstellung. Dabei ist das Halteelement 12 durch eine einzelne
im Hohlraum 6 eingefügte
Rippe 24 gebildet. Je nach eingesetztem Material und somit
zugrundeliegendem Herstellungsverfahren kann die Rippe 24 eine
Dicke oder Wandstärke
von 1,2 mm bis 3,5 mm beim Spritzgießen bzw. von 5 bis 15 mm beim
Schaumgießen
aufweisen. Die Rippe 24 weist an der in den Hohlraum 6 zeigenden
Unterseite eine Verkrallung 25 in Form einer Raute auf.
Hierdurch ist ein verbesserter Haftverbund zwischen dem Halteelement 12 und
dem eingefügten
Profilkern 8 bewirkt. 3B zeigt
den Grundträger 1 in
perspektivischer Darstellung. Dabei sind zwei in Längsrichtung
gesehen voneinander beabstandete Halteelemente 12 im Hohlraum 6 des
Hohlprofils 2 eingefügt. Je
nach Art und Ausbildung können
die beiden das jeweilige Halteelement 12 bildenden Rippen 24 miteinander über einen
auf der Auskragung 14 flach aufliegenden Steg 18' verbunden sein. 3C zeigt eine alternative
Ausführungsform
für eine
Rippe 24. Dabei ist die Rippe 24 durchlöchert ausgeführt. Hierdurch
ist ein besonders guter Verbund von Rippe 24 und Profilkern 8 gegeben.
Die Rippe 24 kann dabei für einen besonders guten Formschluß im Hohlprofil 2 als
L-Profil ausgebildet sein. Dabei verläuft der kurze Schenkel der
Rippe 24 als Steg 18' flächig entlang der Innenseite
des Hohlprofils 2.
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Die 4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
für einen
Grundträger 1 mit
einem integrierten Führungselement 26,
z.B. eine Luftführung, und
mit dem integrierten Halteelement 12. Dabei ist der die
Versteifung des Hohlprofils 2 bewirkende Profilkern 8,
welcher im Hohlraum 6 an das Führungs element 26 formschlüssig und/oder
stoffschlüssig
gefügt
ist, zur besseren Übersicht
nicht näher
dargestellt. Die 5 zeigt
eine weitere Ausführungsform für einen
Grundträger 1 mit
einem integrierten Führungselement 26 sowie
daran angefügten
Profilkern 8 und Halteelement 12.
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Bei der Herstellung eines Grundträgers 1 nach
den 1 bis 5 mit mindestens einem im
Hohlprofil 2 integrierten Halteelement 12 werden
das Hohlprofil 2 und das Halteelement 12 durch
Urformen über
die formschlüssige
Fügeverbindung 10 miteinander
gefügt.
Je nach Herstellungsart des Grundträgers 1 kann das an
das U- oder Ω-förmige Hohlprofil 2 zu
befestigende Halteelement 12 vorpositioniert oder vorfixiert
werden. Hierzu wird das Halteelement 12, z.B. Schottwände oder
Verstärkungsbleche,
in bekannten Befestigungstechniken, wie z.B. durch Biegen, Walzen,
Bördeln,
Durchstecken, Schränken, Sicken
oder Clinschen an das Hohlprofil 2 vorfixiert. Bei den
genannten Befestigungstechniken ist das Halteelement 12 aus
Metall gebildet. Alternativ können
bei aus Metall gefertigten Halteelementen 12 als Befestigungstechniken,
z.B. Schweißen,
Nieten, Kleben, Löten
zur Vorfixierung angewandt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform
der Herstellung des Grundträgers 1 wird
wie bereits oben beschrieben das Halteelement 12, der Profilkern 2 ggf.
mit Verlängerung 20 und
die Fügeverbindung 10 in
einem einzigen Schritt durch Urformen, z.B. Schäumen, Schaumgießen, Spritzgießen, geformt
und gefügt.
-
Mit anderen Worten: Bei einem möglichen Herstellungsverfahren
werden das Hohlprofil 2 und das Halteelement 12 durch
den eine verbindende Funktion ausübenden Profilkern 8 durch
Form- und/oder Stoffschluß miteinander
gefügt.
Dabei wird der Profilkern 8 durch Urformen in einem Werkzeug in
Form gebracht. Im Werkzeug sind dazu bereits das Hohlprofil 2 und
das Halte-element 12 angeordnet; der Profilkern 8 wird
durch Urformen, insbesondere Spritzguß, Schaumguß, Polyamidguß, TSG,
Thixoformen, Schäumen
oder Pressen eingebracht. Alternativ dazu können alle drei Elemente – Hohlprofil 2, Halteelement 12 und
Profilkern 8 – getrennt
hergestellt und miteinander gefügt
werden. Des Weiteren können
die einzelnen Elemente – Hohlprofil 2,
Halteelement 12 und Profilkern 8 – wiederum
mehrteilig ausgeführt
sein.
-
- 1
- Grundträger
- 2
- Hohlprofil
- 4
- Schenkel
- 6
- Hohlraum
- 8
- Profilkern
- 10
- Fügeverbindung
- 12
- Halteelement
- 14
- Auskragung
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Aussparung
- 18,
18'
- Stege
- 20
- Verlängerung
- 22
- Befestigungselemente
- 24
- Rippe
- 25
- Verkrallung
- 26
- Führungselement
- L,
B, H
- Länge, Breite,
Höhe des
Hohlraumes des Hohlprofils