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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Konstruktionen
zur Verstärkung
eines hohlen konstruktiven Bauelements. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung Vorrichtungen und Konstruktionen zur Verstärkung eines
geschlossenen, kastenförmigen
hohlen konstruktiven Bauelements, das aus zwei oder mehr Platten
hergestellt ist, wie zum Beispiel eine A-Säule, B-Säule, C-Säule oder ein Dachseitenblech
oder ein Einstiegsblech eines Fahrzeugs. Vorzugsweise erhöht die Verstärkungsvorrichtung
die Festigkeit und Steifheit des hohlen konstruktiven Bauelements.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Um
ein hohles konstruktives Bauelement (zum Beispiel eine A-Säule eines
Fahrzeugs) zu verstärken,
kann eine Verstärkungsvorrichtung
in einem Hohlraum des hohlen konstruktiven Bauelements angeordnet
werden. Solch eine Verstärkungsvorrichtung
kann ein längliches
Bauelement sein, das in dem Hohlraum so angeordnet ist, dass es
sich entlang einer Längsrichtung
des hohlen konstruktiven Bauelements erstreckt. Eine bekannte Verstärkungsvorrichtung
wird zum Beispiel durch die japanische Auslegeschrift Nr. 10-53156
offenbart.
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Des
Weiteren ist bekannt, dass Verstärkungsvorrichtungen
durch Spritzgießen,
Extrusionsformen, Blasformen oder andere solche Verfahren integral
geformt werden, so dass sie ein geringes Gewicht und eine hohe Steifheit
aufweisen. Es ist jedoch schwierig, die Verstärkungsvorrichtung integral
zu formen, wenn die Vorrichtung eine komplizierte Längsquerschnittskonfiguration
aufweist oder wenn die Vorrichtung eine in Querrichtung verlaufende Querschnittskonfiguration
aufweist, die sich entlang der Längsrichtung
des hohlen konstruktiven Bauelements ändert. Die Verstärkungsvorrichtung
kann zum Beispiel im Wesentlichen hohl sein, so dass sie ein geringes
Gewicht aufweist. Es können
jedoch Stützkonstruktionen
in dem hohlen Teil vorgesehen sein, um der Verstärkungsvorrichtung Steifheit
und Festigkeit zu verleihen. In der bekannten Technik werden solche
Verstärkungsvorrichtungen
aus mehreren Verstärkungsvorrichtungsteilen
hergestellt, die getrennt gefertigt werden. Nach der getrennten
Herstellung der einzelnen Verstärkungsvorrichtungsteile werden
diese Teile durch Schrauben, mechanische Befestigungselemente oder
Schweißen
verbunden oder befestigt. Solch eine Konstruktion kann jedoch arbeitsaufwendig
und teuer sein.
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Die
US-A-6003274 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und 7 zur Verwendung in der Kraftfahrzeugindustrie
zum Füllen
einer hohlen Säule
für Verstärkungszwecke.
Eine Form der betreffenden Vorrichtung (10)
zeigt ein Paar U-förmiger Kanalprofilträger aus
Metall, die Rücken
an Rücken
angeordnet und durch ein durch Klebstoff befestigtes aufschäumbares
Material verbunden sind, das durch Zuführung von externer Wärme aktiviert
werden kann, die zugeführt
wird, damit das aufschäumbare Material
aufquellt, damit die Anordnung der beiden Kanäle gegen das Innere der Säule drückt.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Demgemäß besteht
eine Aufgabe der vorliegenden Lehren in der Bereitstellung verbesserter Verstärkungsvorrichtungen
und Verfahren zur Verstärkung
von hohlen konstruktiven Bauelementen. Vorzugsweise können ein
oder mehrere Probleme der bekannten Technik wesentlich verringert
oder beseitigt werden.
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In
der vorliegenden Beschreibung werden mehrere Verstärkungsvorrichtungen
gelehrt. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung
nach Anspruch 1 bereit. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden
Lehren umfasst das Klebeharzmaterial im Wesentlichen einen oder
mehrere wärmehärtbare Klebeharze,
die bei Erwärmung
aushärten.
Somit kann die Verstärkungsvorrichtung
die Verstärkungsteile
enthalten, die durch ein wärmehärtbares
Klebeprodukt miteinander verbunden sind. Bei einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren, kann das Klebeharzmaterial des Weiteren die
Eigenschaft des Aufschäumens
oder Expandierens bei Erwärmung
aufweisen. Bei dieser Ausführungsform
kann das Klebeharzmaterial des Weiteren die wünschenswerte Wirkung der Befestigung
der Verstärkungsvorrichtung
in dem hohlen konstruktiven Bauelement nach dem Erwärmen aufgrund
der Expansion des Klebeharzmaterials aufweisen.
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Gemäß den vorliegenden
Lehren des ersten Aspekts, können
zwei oder mehr längliche
Verstärkungsteile
durch ein aus dem Klebeharzmaterial hergestelltes wärmehärtbares
Produkt befestigt oder verbunden werden. Das heißt, die Verstärkungsteile können durch
einfache Erwärmung
des Klebeharzmaterials sicher miteinander verbunden werden, um das
wärmehärtbare Produkt
herzustellen. Deshalb kann die Verstärkungsvorrichtung leicht und
schnell hergestellt werden. Des Weiteren kann die Verstärkungsvorrichtung
dem hohlen konstruktiven Bauelement Steifheit und Festigkeit verleihen.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren
nach Anspruch 7 bereit. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden
Lehren kann das Klebeharzmaterial des Weiteren bei Erwärmung aufschäumen oder
expandieren, was zu der wünschenswerten
Wirkung der Befestigung der Verstärkungsvorrichtung in dem hohlen
konstruktiven Bauelement führen
kann.
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Die
vorliegenden Lehren gehen aus der folgenden Beschreibung und den
folgenden Ansprüchen
in Verbindung mit den Zeichnungen vollständiger hervor.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Verstärkungsvorrichtung, die dazu
ausgeführt
ist, ein hohles konstruktives Bauelement gemäß der ersten beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Lehren zu verstärken,
bevor ein erstes Verstärkungsteil
an einem zweiten Verstärkungsteil
befestigt oder damit verbunden wird;
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2(A) ist eine veranschaulichende Ansicht der Verstärkungsvorrichtung
von 1, die die relativen Positionen des ersten und
des zweiten Verstärkungsteils
zeigt, bevor sie unter Verwendung von Klebeverbindungsstangen miteinander
verbunden werden;
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2(B) ist eine veranschaulichende Ansicht ähnlich 2(A), die die relativen Positionen des ersten
und des zweiten Verstärkungsteils
zeigt, bevor sie unter Verwendung von Klebeverbindungsstangen miteinander
verbunden werden;
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3 ist
eine Seitenansicht der Verstärkungsvorrichtung
von 2(B), die in dem hohlen konstruktiven
Bauelement angeordnet ist;
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4 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 ist
eine Querschnittsansicht ähnlich 4 nach
dem Expandieren oder Aufschäumen
der Klebeverbindungsstangen;
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6(A) ist eine vergrößerte Querschnitts-Teilansicht
der Verstärkungsvorrichtung
gemäß einer
Modifikation der ersten beispielhaften Ausführungsform vor dem Expandieren
oder Aufschäumen
der Klebeverbindungsstangen;
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6(B) ist eine Querschnittsansicht ähnlich 6(A) nach dem Expandieren oder Aufschäumen der
Verbindungsstangen;
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7 ist
eine Querschnittsansicht einer Verstärkungsvorrichtung gemäß einer
zweiten beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Lehren;
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8(A) ist eine vergrößerte Querschnitts-Teilansicht
einer Verstärkungsvorrichtung gemäß einer
Modifikation der zweiten beispielhaften Ausführungsform vor dem Expandieren
oder Aufschäumen
der Befestigungselemente; und
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8(B) ist eine Querschnittsansicht ähnlich 8(A) nach dem Expandieren oder Aufschäumen der
Befestigungselemente.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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In
den 1 bis 5 wird eine erste ausführliche
beispielhafte Ausführungsform
gezeigt. Wie in den 3–5 gezeigt,
wird eine Säule 1 des Fahrzeugaufbaus
beispielhaft als ein hohles konstruktives Bauelement dargestellt.
Zum Beispiel kann es sich bei der Säule 1 um eine B-Säule oder
eine A-Säule eines
Fahrzeugaufbaus handeln, obgleich bei den vorliegenden Lehren natürlich die
verschiedensten hohlen konstruktiven Bauelemente in Betracht kommen.
Wie am besten in den 4 und 5 gezeigt,
ist die Säule 1 aus
einer länglichen Säuleninnenplatte 2,
die sich entlang den Rändern der
Platte 2 erstreckende Flansche 3 aufweist, und einer
länglichen
Säulenaußenplatte 4,
die sich entlang den Rändern
der Platte 4 erstreckende Flansche 5 aufweist,
hergestellt. Die Säuleninnenplatte 2 und die
Säulenaußenplatte 4 sind
vorzugsweise entlang den Flanschen 3 und 5 punktgeschweißt, obgleich auch
andere Befestigungsverfahren und -mittel verwendet werden können. Somit
weist die Säule 1 eine längliche,
geschlossene kastenförmige
hohle Gestalt und einen in der Säule
definierten sich in Längsrichtung
erstreckenden Hohlraum 6 auf.
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Der
Hohlraum 6 ist vorzugsweise zur Aufnahme einer länglichen
Verstärkungsvorrichtung 10 oder
einer Zwischenverstärkungsvorrichtung 10', die sich entlang
der Längsrichtung
der Säule 1 erstreckt, ausgeführt. Die
Verstärkungsvorrichtung 10, 10' verstärkt vorzugsweise
die Säule 1,
um der Säule 1 Steifheit
und Festigkeit zu verleihen. Wie am besten in 1 gezeigt,
kann die Verstärkungsvorrichtung 10 (oder
die Zwischenverstärkungsvorrichtung 10') zum Beispiel
ein U-förmiges erstes
oder unteres Verstärkungsvorrichtungsteil 11 aufweisen,
das Seitenwände 17 und
eine untere Wand 18 besitzt. Des Weiteren kann ein U-förmiges zweites
oder oberes Verstärkungsvorrichtungsteil 21 vorgesehen
sein, das auch Seitenwände 27 und
eine untere Wand 28 besitzt. Das erste Teil 11 sowie
das zweite Teil 21 weisen jeweils eine Zusatzwand 15 bzw. 25 auf.
Die Zusatzwände 15, 25 erstrecken
sich vorzugsweise in Längsrichtung
entlang der unteren Wand 18 bzw. 28. Die Zusatzwände 15, 25 sind
dazu ausgeführt,
den Teilen 11, 21 Festigkeit und Steifheit zu
verleihen, ohne das Gewicht wesentlich zu erhöhen. Somit können die
Innenabschnitte oder -teile 11, 21 im Wesentlichen
hohl sein, um das Gewicht der Verstärkungsvorrichtung 10, 10' auf ein Minimum
zu reduzieren. Bei dieser Ausführungsform
weisen die Zusatzwände 15, 25 bei
Betrachtung mit den jeweiligen unteren Wänden 18, 28 einen
im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf, obgleich die Zusatzwände 15, 25 auch
andere Formen aufweisen können,
die den Teilen 11, 21 Festigkeit und Steifheit
verleihen.
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Die
Teile 11, 21 werden aus wärmebeständigen, harten Kunstharzmaterialien
integral geformt. Es können
bekannte Techniken verwendet werden, um die Teile 11, 21 herzustellen,
wie zum Beispiel Spritzgießen,
Extrusionsformen, Blasformen oder andere solche Verfahren. Vorzugsweise
sind die Außenabmessungen
der Teile 11, 21 so ausgeführt, dass sie den Innenabmessungen
des Hohlraums 6 im Wesentlichen entsprechen. Obgleich die
Teile 11, 21 beide vorzugsweise ein Harzmaterial
umfassen, könnte
ein Teil (oder können
beide Teile) 11, 21 ein Metall umfassen, wie zum
Beispiel Leichtmetalle oder ihre Legierungen, zum Beispiel Aluminiumlegierungen.
Darüber
hinaus können
die Teile 11, 21, falls gewünscht, aus verschiedenen Metallarten
hergestellt werden, die sich nicht leicht miteinander verschweißen lassen,
weil die Teile 11, 21 durch ein Klebebefestigungselement
miteinander verbunden werden, um die Verstärkungsvorrichtung 10, 10' zu bilden.
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An
den jeweiligen Seitenwänden 17, 27 und den
Zusatzwänden 15, 25 sind
Endflächen 17a, 27a, 15a, 25a,
das heißt
Passflächen,
ausgebildet. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Verstärkungsteil 11, 21 so
ausgeführt,
dass die Seitenwandendflächen 17a und
die Zusatzwandendflächen 15a zu
den entsprechenden Seitenwandendflächen 27a und den entsprechenden
Zusatzwandendflächen 25a weisen.
Wenn die jeweiligen Endflächen 17a, 27a, 15a, 25a so
angeordnet sind, dass sie zueinander weisen, werden somit zwischen
den jeweiligen Endflächen 17a, 27a, 15a, 25a Verbindungsteile
definiert. Darüber
hinaus sind das erste und das zweite Teil 11, 21 vorzugsweise
symmetrisch ausgeführt. Das
heißt,
die Teile 11, 21 weisen vorzugsweise die gleiche
dreidimensionale Konfiguration im Querschnitt auf. Infolgedessen
können
die Herstellungskosten dieser Teile 11, 21 reduziert
werden, weil die Teile 11, 21 durch Verwendung
eines gemeinsamen Formwerkzeugs hergestellt werden können. die
Teile 11, 21 können
jedoch natürlich
auch nicht symmetrische Konfigurationen aufweisen.
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Das
erste Verstärkungsteil 11 und
das zweite Verstärkungsteil 21 werden
vorübergehend
durch ein Klebebefestigungselement, wie zum Beispiel Verbindungsstangen 30 bei
dieser beispielhaften Ausführungsform,
aneinander befestigt oder miteinander verbunden. Die Verbindungsstangen 30 sind
vorzugsweise längliche
Konstruktionen und sind entlang den Verbindungsabschnitten zwischen
den Endflächen 17a, 15a und
den entsprechenden Endflächen 27a, 25a angeordnet.
Durch vorübergehende
Befestigung oder Verbindung der Teile 11, 21 unter
Verwendung der Verbindungsstangen 30 wird eine Zwischenverstärkungsvorrichtung 10' gebildet. Die
Verbindungsstangen 30 umfassen vorzugsweise eine Klebezusammensetzung,
die die Teile 11, 21 sicher verbinden kann. Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Verbindungsstangen 30 ein Klebeharzmaterial,
das bei Erwärmung
aushärtet, um
die Teile 11, 21 noch sicherer zu verbinden. Hier soll
ein wärmehärtbares
Klebeharzmaterial ein beliebiges Polymer bedeuten, das bei anfänglicher
Erwärmung
erweicht und dann aushärtet
und in der Masse kondensiert, um eine permanente Form zu behalten. Im
Allgemeinen können
wärmehärtbare Klebeharzmaterialien
durch Wiedererwärmung
nicht erweicht oder neu verarbeitet werden. Bei noch einer weiteren Ausführungsform
umfasst das Klebeharzmaterial vorzugsweise ein aufschäumbares
Material, und das aufschäumbare
Material kann durch Erwärmung
expandiert oder aufgeschäumt
werden, um ein wärmehärtbares
Produkt 31 zu bilden. Somit werden bei einer Ausführungsform
die Verbindungsstangen 30 nach der Anordnung zwischen den
Teilen 11, 21 erwärmt, um die Verbindungsstangen 30 zu
wärmehärtbaren
Produkten 31 umzuwandeln und dadurch die Verstärkungsvorrichtung 10 zu
erzeugen.
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Somit
weist das Klebeharz der Verbindungsstangen 30 vorzugsweise
die Eigenschaft auf, die Teile 11, 21 ohne Erwärmung zu
verkleben. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Lehren kann das Klebeharz bei Erwärmung aushärten, um
die Teile 11, 21 noch sicherer zu verkleben. Gemäß einem weiteren
Aspekt der vorliegenden Lehren können
die Klebeharze des Weiteren vorzugsweise bei Erwärmung aufschäumen und
expandieren. Wenn alle drei Eigenschaften zusammen verwendet werden,
können
die Verbindungsstangen 30 bei Erwärmung aufschäumen und
aushärten,
obgleich auch Klebeharze, die nur eine oder beide der oben erwähnten Eigenschaften
aufweisen, auch mit den vorliegenden Lehren verwendet werden können. Zu
Ausführungsbeispielen
für bevorzugte
Klebeharze gehören
unter anderem Epoxidharze, Urethane oder andere Esther, Phenolharze
und andere ähnliche
Klebeharzmaterialien. Insbesondere können zu den Klebeharzmaterialien
der vorliegenden Lehren folgende gehören: (i) ein Copolymer von
Epichlorhydrin und Bisphenol A (ein Epoxidharz), (ii) eine Zusammensetzung
aus Phenol und Formaldehyd (ein Phenolharz), (iii) eine Zusammensetzung
aus Isocyanat und Alkohol (ein Polyurethanharz) und (iv) eine Zusammensetzung aus
Maleinanhydrid, Fumarsäure
und Glycol (ein ungesättigtes
Polyesterharz). Die Verstärkungsvorrichtung 10, 10' kann unter
Verwendung zum Beispiel eines Ofens für ca. 10–60 Minuten erwärmt werden (zum
Beispiel 110°C–190°C), um das
Klebeharzmaterial auszuhärten
und/oder aufzuschäumen.
Diese Wärmebehandlung
kann auch vorteilhafterweise beliebige Beschichtungsmaterialien,
die auf der Säule 1 und/oder
dem Fahrzeugaufbau aufgebracht worden sind, brennen, um der Säule 1 und/oder
dem Fahrzeugaufbau Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.
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Im
Folgenden werden beispielhafte Verfahren zur Verstärkung der
Säule 1 unter
Verwendung der beispielhaften Verstärkungsvorrichtung 10, 10' beschrieben.
In einem ersten oder Vorbereitungsschritt werden, wie in 1 gezeigt,
das erste und das zweite Verstärkungsteil 11, 21 der
Verstärkungsvorrichtung 10 getrennt
hergestellt, und sie umfassen ein oder mehrere wärmebeständige, harte Kunstharzmaterialien.
Wenn die Teile 11, 21 zum Beispiel symmetrisch
sind, kann vorzugsweise ein gemeinsames Formwerkzeug verwendet werden.
Des Weiteren werden die Klebeverbindungsstangen 30 aus
einem Klebeharzmaterial, zum Beispiel durch Extrusionsformen, hergestellt.
Bei einer Ausführungsform der
vorliegenden Lehren weisen die Verbindungsstangen 30 im
Wesentlichen die gleiche Länge
wie die Verstärkungsteile 11, 21 auf.
In einem -zweiten oder Anordnungsschritt werden, wie in den 2(A) und 2(B) gezeigt,
das erste und das zweite Verstärkungsteil 11, 21 einander
gegenüber
derart angeordnet, dass die Seitenwandendflächen 17a und die Zusatzwandendflächen 15a des
Teils 11 zu den entsprechenden Seitenwandendflächen 27a und
der entsprechenden Zusatzwandendfläche 25a des Teils 21 weisen.
Des Weiteren werden eine oder mehrere Verbindungsstangen 30 zwischen
den Flächen 17a, 15a und
den entsprechenden Flächen 27a, 25a zwischengeordnet.
Danach können
diese Verstärkungsteile 11, 21 zusammengedrückt werden,
um die Verbindungsstangen 30 zwischen den Flächen 17a, 15a und
den entsprechenden Flächen 27a, 25a einzulegen.
Weil die Verbindungsstangen 30 eine Klebeeigenschaft besitzen,
kleben die Flächen 17a, 15a des Weiteren
an den Flächen 27a, 25a.
Somit werden das erste und das zweite Verstärkungsteil 11, 21 befestigt
und bilden die Zwischenverstärkungsvorrichtung 10'.
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In
einem dritten oder Befestigungsschritt wird die Zwischenverstärkungsvorrichtung 10', wie in den 3 und 4 gezeigt,
in Längsrichtung
an der Innenplatte 2 der Säule 1 angeordnet.
Es kann ein Paar Stützplatten 40 dazu
verwendet werden, die Verstärkungsvorrichtung 10' in Position
festzuklemmen oder zu halten. Es können jedoch auch andere Arten
von Stütz-
oder Befestigungsgliedern verwendet werden, um die Verstärkungsvorrichtung 10' in dem Hohlraum 6 anzuordnen,
dazu gehören
zum Beispiel Klemmen, Befestigungselemente, Klebstoffe, Clips, Schrauben
usw. Alle solchen Stütz-
oder Befestigungsglieder werden in den vorliegenden Lehren als Befestigungsmittel
betrachtet. Danach werden die Innenplatte 2 und die Außenplatte 4 vorzugsweise
entlang den Flanschen 3 und 5 verschweißt, um dadurch
die Säule 1 zu
bilden. Infolgedessen ist die Zwischenverstärkungsvorrichtung 10' angemessen
in dem Hohlraum 6 der Säule 1 angeordnet.
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Anschließend wird
in einem vierten oder Erwärmungsschritt
der Fahrzeugaufbau mit der Säule 1 in
der Regel erwärmt
(zum Beispiel unter Verwendung eines Ofens), um jegliche Beschichtungsmaterialien,
die auf der Säule 1 und/oder
dem Fahrzeugaufbau aufgebracht sind, zu brennen. Infolgedessen wird
auch die in dem Hohlraum 6 angeordnete Zwischenverstärkungsvorrichtung 10' erwärmt. Wenn die
Verbindungsstangen 30 ein Klebeharzmaterial umfassen, das
bei Erwärmung
aushärtet,
härten
die Verbindungsstangen 30 bei Erwärmung aus und verkleben sicher
die Teile 11, 21. Wenn die Verbindungsstangen 30 ein
Klebeharzmaterial umfassen, das bei Erwärmung aufschäumt oder
expandiert, dann expandieren die Verbindungsstangen 30 während des Erwärmungsschritts.
Wenn die Verbindungsstangen 30 des Weiteren sowohl bei
Erwärmung
aushärten als
auch aufschäumen
können,
werden zwischen den Flächen 17a, 15a und
den entsprechenden Flächen 27a, 25a aufgeschäumte und
wärmegehärtete Verbindungsprodukte 31 erzeugt.
Wie in 5 gezeigt, können
das erste und das zweite Verstärkungsteil 11, 21 durch
die Verbindungsprodukte 31 sicher befestigt oder verklebt
werden, wodurch die integrale Verstärkungsvorrichtung 10 erzeugt
wird. Infolgedessen kann die Verstärkungsvorrichtung 10 der
Säule 1 Steifheit
und Festigkeit verleihen. Darüber
hinaus kann die Außenfläche der
Verstärkungsvorrichtung 10 die
Innenfläche
des Hohlraums 6 eng berühren, wenn
die Verbindungsstange 30 während des Erwärmungsschritts
expandiert oder aufschäumt.
Durch enges Inberührungbringen
der Fläche
des Hohlraums 6 kann die Verstärkungsvorrichtung 10 der Säule 1 weitere
Festigkeit und Steifheit verleihen.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel kann
die Verstärkungsvorrichtung 10 durch
einfaches Erwärmen
der Säule 1 hergestellt
werden, nachdem die Zwischenverstärkungsvorrichtung 10' in den Säulenhohlraum 6 eingesetzt
worden ist. Des Weiteren kann die Zwischenverstärkungsvorrichtung 10' durch einfaches
Zusammenpressen der Verstärkungsteile 11, 21 mit
den Klebeverbindungsstangen 30, die zwischen den Teilen 11, 21 angeordnet
sind, hergestellt werden. Deshalb kann die Verstärkungsvorrichtung 10 ohne
Verwendung zusätzlicher
Verbindungsmittel leicht und schnell hergestellt werden. Obgleich
das erste und das zweite Teil 11, 21 bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
symmetrisch geformt sind, können die
Teile 11, 21 auch asymmetrisch geformt sein, falls gewünscht. Darüber hinaus
kann sich der Querschnitt jedes der Teile 11, 21 entlang
der Längsachse der
Teile 11, 21 ändern.
Somit müssen
die Teile 11, 21 keinen gleichförmigen Querschnitt
entlang der gesamten Länge
der Teile 11, 21 aufweisen.
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Des
Weiteren können
die Passflächen 17a, 15a, 27a, 25a des
ersten und des zweiten Teils 11, 21 aufgeraut
werden, um die Verbindungsfestigkeit zwischen dem ersten und dem
zweiten Teil 11, 21 zu erhöhen. Bei einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Lehren kann jede der Flächen 17a, 15a, 27a, 25a des
Teils 11, 21, wie in den 6(A) bis 6(B) gezeigt, schwalbenschwanzförmige Nuten 13, 23 aufweisen.
Wenn die Verbindungsstangen 30 aufschäumen können, treten somit die aufgeschäumten Verbindungsprodukte 31 teilweise
in die Nuten 13, 23 ein, um dadurch die Verbindungsfestigkeit
zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 11, 21 weiter zu
erhöhen.
Die Nuten 13, 23 können auch eine andere Nutart
sein, die sich dadurch auszeichnet, dass sie einen Öffnungsdurchmesser
oder Umfang aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesserumfang.
Zum Beispiel können
die Nuten 13, 23 auch eine abgerundete Form oder
andere Innenform aufweisen. Somit wird eine Innenlippe oder ein
Innenrand 23a der Nut 13, 23 gebildet,
weil der Öffnungsdurchmesser
oder Umfang schmaler ist als mindestens ein Teil des Innendurchmessers
oder -umfangs. Folglich kann die Innenlippe oder der Innenrand 23a dazu
dienen, das aufgeschäumte
Produkt 31 festzuhalten und die Teile 11, 21 zuverlässiger zu
verbinden.
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Wie
oben erwähnt,
können
die Verbindungsstangen 30, falls erwünscht, auch wärmehärtbare Harze
umfassen, die keine aufschäumbaren
Materialien enthalten. Dann schmelzen die Verbindungsstangen 30 und
härten
bei Erwärmung
aus, um dadurch stabile Verbindungsprodukte 31 zu erzeugen. Obgleich
die Verbindungsstangen 30 nicht expandieren, können das
erste und das zweite Verstärkungsteil 11, 21 immer
noch durch die Verbindungsprodukte 31 sicher verklebt werden.
Des Weiteren können die
Passflächen 17a, 15a, 27a, 25a der
Teile 11, 21 wahlweise eine oder mehrere sich
in Längsrichtung erstreckende
Aussparungen (nicht gezeigt) enthalten, die dazu dienen, die Verbindungsstangen 30 festzuhalten
oder anzuordnen, bevor die Teile 11, 21 zusammengepresst
werden.
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In 7 wird
ein zweites ausführliches
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Lehren gezeigt, und das zweite ausführliche
Ausführungsbeispiel
ist mit dem ersten ausführlichen
Ausführungsbeispiel verwandt.
Deshalb ist es nur erforderlich, Konstruktionen des zweiten ausführlichen
Ausführungsbeispiels
zu beschreiben, die sich von bei dem ersten ausführlichen Ausführungsbeispiel
beschriebenen Konstruktionen unterscheiden.
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Wie
in 7 gezeigt, kann eine Verstärkungsvorrichtung 110 oder
eine Zwischenverstärkungsvorrichtung 110' ein erstes
oder unteres Verstärkungsvorrichtungsteil 111,
das Seitenwände 117 aufweist,
und ein zweites oder oberes Verstärkungsvorrichtungsteil 121,
das Seitenwände 127 aufweist, enthalten.
Das erste Teil 111 weist Zusatzwände 115 auf, und das
zweite Teil 121 weist vorzugsweise auch Zusatzwände 125 auf.
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Die
Seitenwände 117, 127 können auch
jeweilige Eingriffsvorsprünge
oder nach außen
verlaufende Flansche 116, 126 enthalten. Zum Beispiel können die
Flansche 116, 126 vorzugsweise so ausgeführt sein,
dass sie aneinander angrenzen, wenn das erste und das zweite Teil 111, 121 zusammen
angeordnet werden. Des Weiteren weisen die Zusatzwände 115, 125 ähnlich wie
die Zusatzwände 15, 25 des
ersten Ausführungsbeispiels
jeweilige Endflächen 115a, 125a auf,
die als Passflächen
dienen können,
wenn das erste und das zweite Teil 111, 121 zusammen
angeordnet werden.
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Des
Weiteren kann das zweite Ausführungsbeispiel
ein Paar Befestigungselemente oder Klemmglieder 132 enthalten.
Wahlweise können
die Klemmglieder 132 das gleiche Klebeharz wie die Verbindungsstange 130 umfassen,
obgleich die Klemmglieder 132 natürlich auch ein anderes Material
umfassen können.
Die Klemmglieder 132 können
jeweils eine symmetrische U-Form im in Querrichtung verlaufenden
Querschnitt aufweisen, damit sie eng entlang der aneinander angrenzenden
Flansche 116, 126 passen. Die Klemmglieder 132 werden
vorzugsweise durch Spritzgießen,
Extrusionsformen, Blasformen oder andere solche Verfahren geformt.
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Im
Folgenden werden beispielhafte Verfahren zur Verstärkung der
Säule 1 unter
Verwendung der beispielhaften Verstärkungsvorrichtung 110, 110' beschrieben.
In einem Vorbereitungsschritt werden das erste und das zweite Verstärkungsteil 111, 121, die
Klemmglieder 132 und die Verbindungsstange 130 hergestellt.
In einem Anordnungsschritt werden das erste und das zweite Verstärkungsteil 111, 121 einander
gegenüber
so angeordnet, dass die Flansche 116 und die Zusatzwandendflächen 115a des Teils 111 zu
den jeweiligen Flanschen 126 und die Zusatzwandendfläche 25a des
Teils 121 weisen. Die Verbindungsstange 130 ist
vorzugsweise zwischen den Zusatzwandflächen 115a, 125a angeordnet
oder zwischengeordnet. Danach werden diese Verstärkungsteile 111, 121 zusammengepresst,
und die Verbindungsstange 130 wird zwischen den Flächen 115a, 125a eingeklemmt.
Des Weiteren werden die Flansche 116, 126 so angeordnet,
dass sie dicht aneinander angrenzen. Anschließend werden die Klemmglieder 132 an
den aneinander angrenzenden Flanschen 116, 126 angebracht.
Infolgedessen werden die Flansche 116, 126 sicher
festgeklemmt, und die Klebeverbindungsstange 130 wird komprimiert und
verformt, um die Passflächen 115a und 125a zu verkleben.
Somit werden das erste und das zweite Verstärkungsteil 111, 121 aneinander
befestigt, um dadurch die Zwischenverstärkungsvorrichtung 110' zu bilden.
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In
einem anschließenden
Schritt, wird die Zwischenverstärkungsvorrichtung 110' in einem hohlen
konstruktiven Bauelement (zum Beispiel einer Säule 1) angeordnet
und auf die gleiche Weise erwärmt,
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn
die Klemmglieder 132 und die Verbindungsstange 130 wärmehärtbar sind,
werden wärmegehärtete Klemmprodukte
und Verbindungsprodukte (nicht gezeigt) erzeugt. Wenn die Klemmglieder 132 und die
Verbindungsstange 130 aufschäumen können, werden aufgeschäumte Klemmprodukte
und Verbindungsprodukte (nicht gezeigt) erzeugt. Wenn die Klemmglieder 132 und
die Verbindungsstange 130 wärmehärtbar sind und aufschäumen können, werden
natürlich
wärmegehärtete und
aufgeschäumte Klemmprodukte
und Verbindungsprodukte (nicht gezeigt) erzeugt. Die gleichen Arten
von Klebeverbindungsstangen 30, die bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels
beschrieben worden sind, können auch
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
vorteilhafterweise verwendet werden. Somit können das erste und das zweite
Verstärkungsteil 111, 121 durch diese
Produkte sicher verbunden werden, um dadurch die integrale Verstärkungsvorrichtung 110 zu bilden. Ähnlich wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel
kann die Verstärkungsvorrichtung 110 dem
hohlen konstruktiven Bauelement (zum Beispiel der Säule 1)
Steifheit und Festigkeit verleihen.
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Obgleich
die Verbindungsstange 130 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
zwischen den Zusatzendwandflächen 115a, 125a zwischengeordnet ist,
kann die Verbindungsstange 130, falls erwünscht, auch
weggelassen werden.
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Wie
in 8(A) gezeigt, können die
Klemmglieder 132 des Weiteren durch eine andere Art von Befestigungselement,
wie zum Beispiel Clips 135, ersetzt werden. Darüber hinaus
können
die Clips 135 das gleiche Klebeharzmaterial umfassen wie
die Verbindungsstange 130, obgleich die Clips 135 natürlich auch
andere Materialien umfassen können.
Die Clips 135 sind vorzugsweise dazu ausgeführt, entsprechende Öffnungen 137 in
Eingriff zu nehmen, die zuvor in den Flanschen 116, 126 ausgebildet
worden sind. Wenn die Clips 135 ein wärmehärtbares und aufschäumbares
Harzmaterial umfassen, expandieren sie und härten aus, wenn sie erwärmt werden, wie
in 8(B) gezeigt, und erzeugen dadurch
aufgeschäumte
Produkte 136, die die Öffnungen 137 schließen. Somit
können
das erste und das zweite Verstärkungsteil 111, 121 wahlweise
durch das aufgeschäumte
Produkt 136 miteinander verklebt werden.
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Es
sind Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen
ausführlich
beschrieben worden. Diese ausführliche
Beschreibung soll lediglich einem Fachmann weitere Details für die Ausübung bevorzugter
Aspekte der vorliegenden Lehren vermitteln und den Schutzbereich
der Erfindung nicht einschränken.
Nur die Ansprüche
definieren den Schutzbereich der beanspruchten Erfindung. Deshalb
sind Kombinationen der in der vorangehenden ausführlichen Beschreibung offenbarten
Merkmale und Schritte nicht unbedingt zur Ausübung der Erfindung im weitesten
Sinne erforderlich und sollen stattdessen lediglich lehren, ausführliche
Ausführungsbeispiele
der Erfindung besonders zu beschreiben. Des Weiteren können die
in dieser Beschreibung gelehrten verschiedenen Merkmale auf Weisen
kombiniert werden, die nicht speziell angeführt werden, um zusätzliche
nützliche
Ausführungsformen
der vorliegenden Lehren zu erhalten.
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Obgleich
die Verstärkungsglieder
im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
zum Beispiel zwei Verstärkungsteile
umfassen, sind die vorliegenden Lehren auch auf Verstärkungsglieder
anwendbar, die drei oder mehr Teile umfassen. Des Weiteren ist die Säule eines
Fahrzeugaufbaus als ein beispielhaftes hohles konstruktives Bauelement
beschrieben worden. Das hohle konstruktive Bauelement ist jedoch nicht
auf solche Säulen
begrenzt und kann ein Einstiegsblech, ein Dachseitenblech oder andere
Platten eines Fahrzeugaufbaus sein. Des Weiteren ist das hohle konstruktive
Bauelement nicht auf Teile eines Fahrzeugaufbaus beschränkt, da
die vorliegenden Lehren gleichermaßen auf die Verstärkung eines beliebigen hohlen
konstruktiven Bauelements anwendbar sind, wie zum Beispiel auf Tragelemente
für Gebäude und
Schiffe.