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Dokumentenidentifikation DE102005041894B4 13.12.2007
Titel Trägerelement, insbesondere in einem Kraftfahrzeug
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Strating, Arjan, 74257 Untereisesheim, DE;
Hermes, Christoph, 85080 Gaimersheim, DE;
Keith, Torsten, 74196 Neuenstadt, DE;
Schneidewind, Thomas, 52076 Aachen, DE
DE-Anmeldedatum 03.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005041894
Offenlegungstag 24.05.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse B62D 25/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Trägerelement, welches insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist und welches ein im Querschnitt geschlossenes Hohlprofil aufweist, wobei in dem Hohlprofil ein Verstärkungselement angeordnet ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 23 355 A1 ist ein Türaufbau für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei im Inneren dieser Türe eine Stoßauffangvorrichtung in Form eines Deformationselements angeordnet ist, wobei das Deformationselement im Falle eines Crashs Energie aufnimmt. Das mit einem Formabschnitt in Gestalt eines mäanderförmigen Profils versehenes Deformationselement besteht beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff. Im Querschnitt weist die Fahrzeugtür ein offenes Hohlprofil auf, wobei das Deformationselement lediglich an Teilbereichen der Innenseiten der Hohlstruktur anliegt. Das im Querschnitt eckige Hohlprofil der Fahrzeugtür weist eine dem Fahrzeuginnenraum abgewandte Außenwand auf, wobei das Deformationselement beabstandet zu dieser Außenwand angeordnet ist. Zwischen dem Deformationselement und der Außenwand ist über die gesamte Erstreckung der Außenwand ein Verbindungskörper in Form eines Schaumstoffteils ausgebildet. Die Verstärkung der gesamten Fahrzeugtür sowie auch die Optimierung der Energieabsorption im Falle einer Crasheinwirkung kann durch das Deformationselement nur relativ unzureichend gewährleistet werden.

Darüber hinaus ist aus der EP 0 673 752 A1 ein metallisches Rohr mit einer Bohrung bekannt. An der Innenseite des metallischen Rohrs ist eine nicht metallische Faserverstärkung angeordnet, die mit dem Rohr formschlüssig und kraftschlüssig verbunden ist. Durch diese Ausgestaltung soll ein Rohr mit einem geringen Gewicht und hoher Festigkeit bereitgestellt werden. Die nichtmetallische Faserverstärkung kann beispielsweise eine CFK(kohlefaserverstärkter Kunststoff)-Verstärkung sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Faserverstärkung in Längsrichtung des metallischen Rohres eine unterschiedliche Wandstärke aufweist und sich ein Rohr mit unterschiedlichem Innendurchmesser ergibt. Das bekannte metallische Rohr weist jedoch nur eine relativ unzureichende Energieabsorption im Falle einer Krafteinwirkung auf.

Des Weiteren ist aus der DE 199 04 630 A1 ein Hohlprofil für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem in eine Hohlkammer des Hohlprofils ein Versteifungselement eingesetzt ist, welches mit einem expandierenden Klebemittel an der Innenseite der Hohlkammer befestigt wird.

Aus der DE 198 58 903 A1 ist ein Verstärkungselement für einen Hohlkörper, insbesondere für eine Fahrzeugkarosserieholm bekannt. Das Verstärkungselement umfasst ein Rohr, an dem außenseitig eine aufschäumbare Masse als Ummantelung ausgebildet ist. In dem Rohr selbst sind des Weiteren Verstärkungsstreben angeordnet. Das gesamte Verstärkungselement kann beispielsweise in einem Dachholm oder eine Säule des Fahrzeugs eingebracht werden.

Es ist auch bekannt, um eine Rohbausteuerung bei ASF (Aluminium Space Frame) basierten Kraftfahrzeugen so gering wie möglich zu halten, Trägerelemente als Seitenschweller mit gleicher Außenkontur aber unterschiedlichen Profilquerschnitten einzusetzen. Dies ist auch bei üblicher Schalenbauweise möglich. Dabei kann eine Reduzierung des Steuerungsaufwands erreicht werden. Dennoch wird ein zweites Werkzeug sowie die dazugehörende Logistikkette benötigt. Daher ist es wünschenswert und erforderlich, dass dieser Steuerungsaufwand weiter reduziert werden kann. Insbesondere Seitenschweller eines Cabrios oder eines Roadsters sind verglichen mit der Funktionsverbesserung sehr viel schwerer als die Seitenschweller eines Coupés oder einer Limousine. Dies ist darin begründet, da das Material, herstellungsbedingt in Extrusionsrichtung, durch das ganze Bauteil mitgetragen wird bzw. nachträglich mechanisch entfernt werden muss.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trägerelement zu schaffen, welches insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet werden kann und ein verbessertes Energieabsorptionsverhalten sowie eine verbesserte Verstärkung der Gesamtstruktur zeigt.

Die vorliegende Aufgabe wird durch ein Trägerelement gelöst, welches ein im Querschnitt geschlossenes Hohlprofil aufweist, wobei in dem Hohlprofil ein Verstärkungselement angeordnet ist. Das Trägerelement ist insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass das Verstärkungselement als ein Deformationselement ausgebildet ist, wobei das Verstärkungselement zumindest teilweise an jeder Innenseite der die Form des Hohlprofils bildenden Seitenwände formschlüssig anliegt und zur Formgebung des Verstärkungselements zumindest ein Formgebungselement an der Außenseite des Verstärkungselements angeordnet ist.

Das Verstärkungselement ist in einem Ausgangszustand in das Hohlprofil einbringbar und erst bei Erreichen der Endlage im Hohlprofil in den zumindest teilweise formschlüssigen Endzustand bringbar. Das Verstärkungselement ist in Form eines Schlauchs ausgebildet, welcher ausgehend vom Ausgangszustand durch eine Schlauchblasetechnik aufblasbar und in den Endzustand bringbar ist. Dies bedeutet, dass das Verstärkungselement mit einem relativ kleinen Querschnitt in das Hohlprofil positionsgenau einbringbar ist und durch ein Aufblasen derart expandiert werden kann, dass das formschlüssige Anliegen des Verstärkungselements an den Innenseiten des Hohlprofils des Trägerelements erreicht werden kann. Dadurch wird auch ermöglicht, dass das Verstärkungselement kraftschlüssig an den Innenseiten des Hohlprofils anliegt. Das Aufblasen eines derartigen Schlauchs kann dabei beispielsweise durch Luft oder Wasser durchgeführt werden. Das Herstellen des Verstärkungselements kann dabei beispielsweise über sogenannte Prepregs erfolgen. Die Prepregs werden dabei von einem Stapel auf einen Dorn aufgebracht. Nach Abziehen des Prepregs vom Dorn erfolgt dann das Einführen in das Hohlprofil des Trägerelements. Das Prepreg-Verstärkungselement hat als Faserverbundverstärkung zunächst in diesem Zustand kleinere Außenabmessungen als die Innenabmessungen des Hohlprofils des Trägerelements. Abhängig vom verwendeten Harzsystem wird das Einbringen von Wärme und Überdruck durchgeführt und das Prepreg-Verstärkungselement auf die Innenausmaße des Hohlprofils des Trägerelements expandiert und in diesem Zustand ausgehärtet. Dies kann etwas aufwändiger auch mit einem Harz-Injektionsverfahren realisiert werden.

Statt der Verwendung der sogenannten Prepregs können auch ausgehärtete Stäbe oder Profile aus Faserverbundmaterial verwendet werden, die dann beispielsweise durch Einkleben in das Hohlprofil des Trägerelements an den erforderlichen Positionen angeordnet werden können.

Das Hohlprofil kann im Querschnitt bevorzugt eine eckige Formgebung aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Hohlprofil im Querschnitt eine eckenfreie Formgebung aufweist, beispielsweise kreisrund oder oval, ausgebildet ist. Durch das erfindungsgemäße Trägerelement sowie die Positionierung des Verstärkungselements in dem Trägerelement kann erreicht werden, dass das Trägerelement im Hinblick auf Energieabsorption im Crashfalle optimiert ausgebildet werden kann. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Trägerelement auch eine verbesserte Verstärkung auf, insbesondere im Hinblick auf eine lokale Verstärkung des Trägerelements an individuellen Positionen dieses Trägerelements. Nicht zuletzt kann mit dem erfindungsgemäßen Trägerelement auch eine Gewichtsreduzierung erreicht werden. Durch das formschlüssige Anliegen des Verstärkungselements und die individuelle Ausgestaltung des Verstärkungselements kann ein Trägerelement geschaffen werden, welches optimierten Deformationsanforderungen und Knickeigenschaften, beispielsweise im Bereich einer A- oder B-Säule oder einer Kotflügelbank im Kraftfahrzeug, genügt und darüber hinaus eine hohe Festigkeit und Steifigkeit des Trägerelements gewährleistet.

Das Verstärkungselement ist in vorteilhafter Weise im Querschnitt als Hohlstruktur ausgebildet. Die Querschnittform des Verstärkungselements kann eckig oder eckenfrei, beispielsweise kreisrund oder oval, sein. Diese Querschnittformgebung kann sowohl im Anfangszustand des Verstärkungselements (vor dem Einführen in das Trägerelement) und/oder auch im Endzustand (beim formschlüssigen Anliegen an der Innenseite des Trägerelements) gegeben sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement im Querschnitt eine Kreuzstruktur aufweist, welche mit den freien Enden in Richtung von Ecken des Hohlprofils orientiert angeordnet ist. In vorteilhafter Weise kann dadurch erreicht werden, dass die Kreuzstruktur eine derartige Anzahl an freien Enden aufweist, welche der Anzahl an Ecken der Querschnittformgebung des Hohlprofils des Trägerelements entspricht. Dadurch kann die Verstärkung in besonders optimierter Weise ermöglicht werden. Darüber hinaus kann durch eine derartige Kreuzstruktur auch eine Minimierung des Materialaufwands für das Verstärkungselement erreicht werden. Vorteilhaft erweist es sich, wenn in allen Ecken der im Querschnitt eckigen Formgebung des Hohlprofils des Trägerelements eine formschlüssige Anordnung der freien Enden der Kreuzstruktur ausgebildet ist.

Das Verstärkungselement ist in Längsrichtung des Trägerelements mäanderförmig bzw. wellenförmig ausgebildet. In einer Draufsichtdarstellung auf das Trägerelement kann diese wellenförmige Struktur geschwungen oder aber auch gezackt ausgebildet sein. Die mäanderförmige bzw. wellenförmige Struktur kann dabei derart ausgebildet sein, dass in einer dreidimensionalen Darstellung die Berge der wellenförmigen Ausgestaltung in Form eines Rotationsparaboloids oder Ellipsoids angeordnet sind. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Berge dieser wellenförmigen Ausgestaltung in Form von Keilstümpfen in einer dreidimensionalen Darstellung ausgebildet sind. Die Formgebung und die prinzipielle Ausgestaltung des Verstärkungselements kann in vielfältiger Weise ausgebildet werden und im Hinblick auf das Deformationsverhalten und das Verstärkungsverhalten des Trägerelements individuell eingestellt werden.

Die wellenförmige Struktur des Trägerelements ist in vorteilhafter Weise einer Seitenwand des Hohlprofils zugewandt, welche auf der dem Kraftfahrzeug abgewandten Seite des Trägerelements angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Berge der wellenförmigen Struktur vom Innenraum des Kraftfahrzeugs abgewandt positioniert sind und in den Außenbereich weisen. Dadurch kann das Deformationsverhalten und somit die Energieabsorption verbessert werden. Die durch die Berge und Täler gebildeten einzelnen, beispielweise pyramidenähnlichen Elemente, wirken hierbei wie parallel geschaltete Energieabsorptionsvorrichtungen.

In vorteilhafter Weise ist zur Formgebung des Verstärkungselements zumindest ein Schaumeinleger an der Außenseite des Verstärkungselements angeordnet. Das Verstärkungselement erstreckt sich in bevorzugter Weise über zumindest einen Teilbereich der gesamten Längserstreckung des Hohlprofils. In besonders vorteilhafter Weise ist das Verstärkungselement bedarfsabhängig positionsgenau in das Hohlprofil einbringbar. Dadurch kann erreicht werden, dass an besonders kritischen Stellen im Hinblick auf eine Energieabsorption und/oder eine Verstärkung des Trägerelements das Anordnen des Verstärkungselements exakt durchgeführt werden kann. Eine derartige positionsgenaue Anordnung des Verstärkungselements mit einer optimierten Formgestaltung und Ausmaßgestaltung ermöglicht eine materialoptimierte Ausgestaltung. Durch derartig lokale Aufdickungen des Hohlprofils des Trägerelements durch das Verstärkungselement lassen sich Zugbänder gezielt und somit werkstoffreduziert einbringen. Ein Zugankereffekt im Crashfalle kann somit in verbesserter Weise ausgenützt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement im Querschnitt eine Mehrkammerstruktur aufweist. Somit kann das Trägerelement zumindest zwei oder mehr Hohlprofile aufweisen, welche in bevorzugter Weise unmittelbar aneinander angrenzen. Dabei kann vorgesehen sein, dass in mindestens einer dieser Kammern ein Verstärkungselement angeordnet ist. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn ein Verstärkungselement zumindest in einer der Außenseite des Kraftfahrzeugs zugewandten Kammer angeordnet ist. Dadurch ist die Energieabsorption besonders günstig und das Kollabieren des Verstärkungselements im Crashfalle kann energieabbauend in den jeweiligen Kammern erfolgen.

Das Verstärkungselement ist in vorteilhafter Weise aus einem Faserverbundmaterial, beispielsweise CFK oder GFK, ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement aus gewickelten, gewebtem, gelegten oder genähten Fasern hergestellt ist. Besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausgestaltung mit Carbon.

In besonders vorteilhafter Weise ist das Trägerelement als Seitenschweller in einem Kraftfahrzeug ausgebildet. Besonders vorteilhaft erweisen sich derartige erfindungsgemäße Trägerelemente als Seitenschweller für ein Cabrio oder einen Roadster. Gerade dort kann mit dem erfindungsgemäßen Trägerelement erreicht werden, dass ein gewichtsreduzierter Seitenschweller bereitgestellt werden kann, welcher deutlich verbesserte Crasheigenschaften und/oder Verstärkungsanordnungen genügt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Trägerelements;

2 eine perspektivische Darstellung eines Teilbereichs des erfindungsgemäßen Trägerelements gemäß 1;

3 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie AA des Teilbereichs gemäß 2;

4 eine Querschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trägerelements; und

5 eine perspektivische Darstellung eines Verstärkungselements vor dem Einführen in das Hohlprofil des Trägerelements.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In 1 ist in perspektivischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Trägerelements gezeigt, welches im Ausführungsbeispiel als Seitenschweller 1 in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Das Kraftfahrzeug ist im Ausführungsbeispiel als Roadster ausgebildet. Wie in der Darstellung in 1 zu erkennen ist, ist der Seitenschweller 1 als Mehrkammerstruktur ausgebildet.

In der in 1 beispielhaft gezeigten Ausführung umfasst der Seitenschweller 1 fünf Kammern, welche unmittelbar aneinander angrenzen und unterschiedliche Querschnittdarstellungen aufweisen. So ist die erste Kammer 11 sowie die dritte Kammer 13 im Querschnitt trapezförmig ausgebildet. Die zweite Kammer 12 weist ein im Querschnitt dreieckiges Strukturgebilde auf. Die vierte Kammer 14 und die fünfte Kammer 15 sind im Ausführungsbeispiel im Querschnitt viereckig ausgebildet. Die Orientierung des Seitenschwellers 1 ist im Ausführungsbeispiel derart, dass die Kammern 11, 12 und 13 zur Außenseite des Roadsters zeigend angeordnet sind. Die Kammern 14 und 15 sind dem Innenraum des Roadsters zugewandt. Im Ausführungsbeispiel sind alle fünf Kammern 11 bis 15 im Querschnitt als Hohlprofile ausgebildet.

Wie in der Darstellung in 1 gezeigt, weist der Seitenschweller 1 in den Kammern 11 und 13 Verstärkungselemente 11a bzw. 13a auf. Die Verstärkungselemente 11a und 13a sind als Deformationselemente ausgebildet und zumindest teilweise an jeder der Innenseiten von die trapezförmige Formgebung bildenden Seitenwänden formschlüssig anliegend. Die Verstärkungselemente in den nachfolgend erläuterten Ausführungen weisen neben auch verbesserte Knickeigenschaften auf. Wie zu erkennen ist, ist das in der ersten Kammer 11 angeordnete Verstärkungselement 11a in der im vorderen Bereich gezeigten Schnittebene vollständig umlaufend formschlüssig und kraftschlüssig an der Innenseite des Hohlprofils anliegend. In analoger Weise gilt dies für das Verstärkungselement 13a in der dritten Kammer 13. Wie zu erkennen ist, sind die Verstärkungselemente 11a und 13a in der vorderen gezeigten Schnittebene ebenfalls hohl ausgebildet.

Es sei angemerkt, dass die Formgebung der Ausgestaltung des in 1 gezeigten Seitenschwellers 1 lediglich beispielhaft ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Seitenschweller 1 lediglich eine Kammer aufweist, welche als Hohlprofil ausgebildet ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Seitenschweller 1 mehr als fünf Kammern aufweist.

In 2 ist eine perspektivische Darstellung der ersten Kammer 11 des in 1 gezeigten Seitenschwellers 1 dargestellt. In schematischer Weise ist in 2 zu erkennen, wie sich das Verstärkungselement 11a in Längsrichtung (z-Richtung) des Seitenschwellers 1 erstreckt. Im in 2 gezeigten Abschnitt des Seitenschwellers 1 erstreckt sich das Verstärkungselement 11a über die gesamte Länge (z-Richtung) des gezeigten Bereichs. Es kann auch vorgesehen sein, dass sich das Verstärkungselement 11a lediglich über einen Teilbereich der Länge des Seitenschwellers 1 erstreckt. Dies kann in Abhängigkeit von den erforderlichen und einzustellenden Crasheigenschaften des Seitenschwellers 1 abhängig gemacht werden und eine bedarfsabhängige positionsgenaue Anordnung des Verstärkungselements 11a in dem Hohlprofil des Seitenschwellers 1 durchgeführt werden.

Wie in 2 zu erkennen ist, ist das Verstärkungselement 11a in perspektivischer Darstellung und somit in dreidimensionaler Darstellung derart ausgestaltet, dass es eine im Wesentlichen mäanderförmige bzw. wellenförmige Ausgestaltung zeigt.

Das Verstärkungselement 11a umfasst dabei Berge 111a, 111b, 111c, 111d und 111e. Wie in 2 zu erkennen ist, sind die Berge 111a bis 111e in Richtung zur Seitenwand 114 der Kammer 11 orientiert. Somit sind diese Berge 111a bis 111e der Außenseite des Roadsters zugewandt. Wie zu erkennen ist, liegen die „Spitzen" der Berge 111a bis 111e formschlüssig an der Innenseite der Seitenwand 114 an. Das Verstärkungselement 11a liegt auf der Innenseite der gegenüberliegenden Seitenwand 113 ebenfalls formschlüssig an. Im Ausführungsbeispiel ist die Ausgestaltung derart, dass das Verstärkungselement 11a über die gesamte Fläche der Innenseite der Seitenwand 113 formschlüssig und kraftschlüssig anliegt. Im Ausführungsbeispiel ist jeder der Berge 111a bis 111e ähnlich einem Keilstumpf ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass jeder dieser Berge beispielsweise die Form eines Rotationsparaboloids aufweist.

Wie des Weitern aus der Darstellung in 2 zu erkennen ist, sind Formgebungselemente bzw. Positionierelemente an der Außenseite des Verstärkungselements 11a angebracht. Im Ausführungsbeispiel sind diese Formgebungselemente bzw. Positionierelemente als Schaumeinleger 112a, 112b, 112c und 112d ausgebildet.

Das Einbringen des Verstärkungselements 11a in den Innenraum der Kammer 11 des Seitenschwellers 1 kann dadurch erfolgen, dass das Verstärkungselement 11a in Form eines Schlauchs bereitgestellt wird. Diese im Ausführungsbeispiel aus Carbon hergestellte und in Schlauchform bereitgestellte Verstärkungselement 11a wird dabei mit Außenmaßen in einem Anfangszustand bereitgestellt, welche kleiner sind, als die Innenmaße des Hohlprofils der Kammer 11. Ein derartig bereitgestelltes Verstärkungselement 11a kann in einfacher und aufwandsarmer Weise in den Innenraum des Hohlprofils eingeführt werden und dort positionsgenau platziert werden. Nachfolgend kann dieses als Schlauch ausgebildete Verstärkungselement 11a mittels einer Schlauchblasetechnik mit Luft oder Wasser aufgeblasen werden derart, dass das formschlüssige Anliegen des Verstärkungselements 11a an den Innenseiten der Seitenwände des Hohlprofils der Kammer 11 erfolgt. Durch das Anbringen der Schaumeinleger 112a bis 112d im Anfangszustand des Verstärkungselements 11a kann quasi vorab die endgültige Formgestaltung des Verstärkungselements 11a im Endzustand vorgegeben werden. Da sich die Schaumelemente 112a bis 112d beim Expandieren des Verstärkungselements 11a im Hohlprofil der Kammer 11 im Wesentlichen in ihrer Form und in ihrer Position an dem Verstärkungselement 11a nicht mehr verändern, kann das formschlüssige Anliegen des Verstärkungselements 11a an den Innenseiten oder an zumindest Teilbereichen der Innenseiten der Seitenwände der Kammer 11 eingestellt werden.

In 3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie AA gemäß 2 gezeigt. Die Betrachtungsrichtung in 3 erfolgt dabei in –y-Richtung. Wie in 3 zu erkennen ist, liegen die Berge 111a bis 111d formschlüssig an der Innenseite der Seitenwand 114 an. Ebenso ist in 3 zu erkennen, dass das Verstärkungselement 11a an der Innenseite der Seitenwand 113 über die gesamte Länge formschlüssig anliegt.

Eine weitere Ausgestaltung des Verstärkungselements ist in 4 gezeigt. Das dort dargestellte Verstärkungselement 11a' ist im Querschnitt in Form einer Kreuzstruktur ausgebildet. Die Kreuzstruktur ist dabei derart gestaltet, dass die freien Enden der Kreuzstruktur in Richtung zu den Ecken des Hohlprofils der Kammer 11 zeigen. An den freien Enden der Kreuzstruktur sind Eckelemente 115a bis 115b angeordnet, welche formschlüssig mit den Innenseiten, welche in den entsprechenden Ecken miteinander verbunden werden, verbunden sind. Auf dieses Verstärkungselement 11a' kann zunächst mit verminderten Ausmaßen gemäß einem Anfangszustand in das Hohlprofil eingeführt werden und durch eine entsprechende Vorgehensweise, beispielsweise durch eine Schlauchblasetechnik, expandiert und in einen Endzustand geformt werden, welcher gemäß der Darstellung in 4 ausgebildet ist. Durch das in 4 gezeigte Verstärkungselement 11a' kann eine besonders verbesserte Verstärkung der Kammer 11 erreicht werden.

Darüber hinaus ist auch bei dieser Ausgestaltung eine verbesserte Energieabsorption bei einer Krafteinwirkung aufgrund eines Crashfalles gewährleistet. Es kann vorgesehen sein, dass die Eckelemente 115a bis 115b über die gesamte Länge (z-Richtung) des Seitenschwellers 1 formschlüssig und ohne Unterbrechung an den Innenseiten in den jeweiligen Eckbereichen anliegen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest eines der Elemente 115a bis 115d lediglich bereichsweise in Längsrichtung (z-Richtung) an der Innenseite in den entsprechenden Eckbereichen formschlüssig und kraftschlüssig anliegt. Die Ausführungen und Formgestaltungen der Verstärkungselemente 11a und 11a' in den Figuren können auch kombiniert werden.

Der Seitenschweller 1 oder zumindest eine der Kammern 11 bis 15 können aus einem Aluminiumprofil ausgebildet sein. Ebenso kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zumindest eine der Kammern 11 bis 15 aus zumindest zwei Blechteilen ausgebildet ist, welche zusammengefügt werden.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel in perspektivischer Darstellung gezeigt, in dem das Trägerelement und das einzuführende Verstärkungselement noch separiert sind. Das Verstärkungselement 16a ist dabei in einem Anfangszustand gezeigt, in dem es noch nicht in das hohle Trägerelement 16 eingeführt ist. Wie zu erkennen ist, weist das Verstärkungselement 16a mit verbesserten Knickeigenschaften eine hohle eckenlose Querschnittform auf, welche schlauchförmig gestaltet ist. An der Außenseite des Verstärkungselements 16a sind beispielhaft zwei Formgebungselemente bzw. Positionierelemente angeordnet, welche im Ausführungsbeispiel als Schaumeinleger 161a und 161b ausgebildet sind. Die Schaumeinleger 161a und 161b sind im Ausführungsbeispiel vollständig umlaufend um das Verstärkungselement 16a angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass zumindest einer der beiden Schaumeinleger 161a oder 161b lediglich teilweise umlaufend ausgebildet ist. Auch die Formgebung der Schaumeinleger 161a und 161b können in vielfältiger Weise ausgebildet sein und sind in 5 lediglich beispielhaft.

Durch die Schaumeinleger 161a und 161b kann ein „Bambus-Effekt" erzielt werden. Dies bedeutet, das ähnlich einem Bambusstab, die Schaumeinleger 161a und 161b Versteifungen darstellen, welche die Knickeigenschaften des Verstärkungselements 16a verbessern.

Wie bei allen anderen Ausführungen auch ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Formgestaltungselemente, insbesondere die Schaumeinleger, formschlüssig an der Innenseite des Trägerelements anliegen.

In 5 ist durch die gekreuzten Linien an der Außenseite des Verstärkungselements 16a die Faserung sowie deren Orientierung angedeutet. Diese ist vor dem Expandieren des Verstärkungselements im Trägerelement 16 durch das entsprechende Auflegen und Anordnen im Hinblick auf die erforderliche Funktion des Verstärkungselements und dessen Position vorgebbar. Die Fasern können gewickelt, geflochten oder gewebt sein.


Anspruch[de]
Trägerelement, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, welches ein im Querschnitt geschlossenes Hohlprofil (11 bis 16) aufweist, wobei in dem Hohlprofil (11 bis 16) ein Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) als ein Deformationselement ausgebildet ist, wobei das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) zumindest teilweise an jeder der Innenseiten der die Form des Hohlprofils (11 bis 16) bildenden Seitenwände (113; 114) formschlüssig anliegt und zur Formgebung des Verstärkungselements (11a; 11a'; 13a; 16a) zumindest ein Formgebungselement an der Außenseite des Verstärkungselements (11a; 11a'; 13a; 16a) angeordnet ist, wobei das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) in einem Ausgangszustand in das Hohlprofil einbringbar ist und erst bei Erreichen der Endposition im Hohlprofil in den zumindest teilweise formschlüssigen Endzustand bringbar ist und das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) in Form eines Schlauchs ausgebildet ist und durch eine Schlauchblasetechnik aufblasbar und in den Endzustand formbar ist. Trägerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) im Querschnitt eine Hohlstruktur aufweist. Trägerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (11'a) im Querschnitt eine Kreuzstruktur aufweist, welche mit den freien Enden in Richtung von Ecken des Hohlprofils (11 bis 16) orientiert angeordnet ist. Trägerelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzstruktur formschlüssig in Ecken des Hohlprofils (11 bis 15) angeordnet ist. Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a) in Längsrichtung des Trägerelements eine mäanderförmige Struktur aufweist. Trägerelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Struktur einer Seitenwand (113) des Hohlprofils (11 bis 16) zugewandt ist, welche insbesondere auf der dem Kraftfahrzeug abgewandten Seite des Trägerelements angeordnet ist. Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungselement ein Schaumeinleger (112a bis 112d) ist. Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) über zumindest einen Teilbereich der gesamten Längserstreckung des Hohlprofils erstreckt. Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) bedarfsabhängig positionsgenau in das Hohlprofil einbringbar ist. Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement im Querschnitt eine Mehrkammerstruktur (11 bis 16) aufweist. Trägerelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Kammern (11 bis 16) ein Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) angeordnet ist. Trägerelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) zumindest in einer der Außenseite des Kraftfahrzeugs zugewandten Kammer (11 bis 13) angeordnet ist. Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (11a; 11a'; 13a; 16a) aus einem Faserverbundmaterial ausgebildet ist. Trägerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches als Seitenschweller (1) in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Cabrio oder einen Roadster, ausgebildet ist.






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