DE19858903B4

DE19858903B4 - Reinforcing element for a hollow body, in particular for a vehicle body spar, method for introducing such a reinforcing element into a hollow body and vehicle body with such a reinforced body spar

Info

Publication number: DE19858903B4
Application number: DE19858903.4A
Authority: DE
Inventors: Horst Schönig; Dipl.-Ing. Teske Lothar; Peter Lapesch
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1998-12-19
Filing date: 1998-12-19
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2018-12-20
Also published as: DE19858903A1; AU2277700A; WO2000037302A1

Abstract

Verstärkungselement für einen Hohlkörper, insbesondere für einen Fahrzeugkarosserieholm, das aus einem Träger (2) und einer damit verbundenen aufschäumbaren Masse (5) zusammengesetzt ist, wobei das Verstärkungselement (1) in den Hohlkörper (20) einbringbar ist, und die Masse (5) derart am Träger (2) angeordnet ist und in einer solchen Menge vorliegt, dass die aufgeschäumte Masse (5) in der Lage ist, den Träger (2) im Hohlkörper zu halten dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) und/oder die aufschäumbare Masse (5) zumindest bereichsweise eine an die Innenkontur des Hohlkörpers (20) angepasste Außenkontur aufweist, durch die bei in den Hohlkörper (20) eingebrachtem Verstärkungselement (1) bereits in nicht aufgeschäumtem Zustand eine Lagefixierung des Verstärkungselements (1) innerhalb des Hohlkörpers (20) erfolgt.Reinforcing element for a hollow body, in particular for a vehicle body spar, which is composed of a carrier (2) and an associated foamable mass (5), wherein the reinforcing element (1) in the hollow body (20) can be introduced, and the mass (5) is arranged on the carrier (2) and is present in such an amount that the foamed mass (5) is able to keep the carrier (2) in the hollow body, characterized in that the carrier (2) and / or the foamable Mass (5) has at least partially an outer contour adapted to the inner contour of the hollow body (20), in which a positional fixation of the reinforcing element (1) within the hollow body (20) is achieved when the reinforcing element (1) is inserted into the hollow body (20) even when not foamed ) he follows.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstärkungselement für einen Hohlkörper, insbesondere für einen Fahrzeugkarosserieholm, ein Verfahren zum Einbringen eines solchen Verstärkungselementes in einen Hohlkörper und auf eine Fahrzeugkarosserie mit einem derart verstärkten Karosserieholm.The invention relates to a reinforcing element for a hollow body, in particular for a vehicle body spar, a method for introducing such a reinforcing element into a hollow body and to a vehicle body with such a reinforced body spar.

Die Karosserie eines Fahrzeuges soll möglichst leicht sein und trotzdem eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, um z. B. gute fahrdynamische Werte erzielen zu können. Das Fahrverhalten eines Fahrzeuges wird nämlich nicht unerheblich z. B. von einer ausreichenden Verwindungssteifigkeit der Karosserie bestimmt. Außerdem müssen bestimmte Bereiche der Karosserie, z. B. die Teile, die die Fahrgastzelle formen, so widerstandsfähig sein, dass bei Unfällen für die Insassen ein genügend großer Überlebensraum verbleibt. Kritisch ist hier insbesondere der Bereich der B-Säule und dessen Anbindung an den oberen und unteren Seitenholm. Es wurden schon die unterschiedlichsten Vorschläge unterbreitet, um mit einfachen Mitteln bei einer Seitenkollision Intrusionen der Seitenwand in die Fahrgastzelle zu unterbinden.The body of a vehicle should be as light as possible and still have sufficient rigidity z. B. to be able to achieve good driving dynamics values. The driving behavior of a vehicle is namely not insignificant z. B. determined by a sufficient torsional rigidity of the body. In addition, certain areas of the body, eg. As the parts that form the passenger compartment, be so resistant that in accidents for the occupants a sufficiently large survival space remains. Particularly critical here is the area of the B-pillar and its connection to the upper and lower side rail. Various proposals have already been made in order to prevent intrusion of the sidewall into the passenger compartment with simple means in the event of a side collision.

So wird in der DE 197 10 894 A1 vorgeschlagen, den Seitenschweller mit Querwänden zu versehen, die diesen schottartig versteifen. Auf diese Weise lassen sich gute Erfolge erzielen. Der Zusammenbau ist aber aufwendig.So will in the DE 197 10 894 A1 proposed to provide the side skirts with transverse walls that stiffen this scotch. In this way, good results can be achieved. The assembly is complicated.

Des weiteren wird vorgeschlagen, u. a. die Seitenholme und die B-Säule, die üblicherweise aus zwei an ihren flanschartig ausgebildeten Rändern zusammengeschweißten Halbschalen bestehen, mit einer weiteren Zwischenwand zu versehen, die zwischen den Verbindungsflanschen liegt und mit diesen verschweißt ist. Nachteilig hierbei ist, dass durch die zusätzliche Wand eine deutliche Gewichtszunahme zu verzeichnen ist. Außerdem ist ein Verschweißen von drei Lagen äußerst kritisch, insbesondere dann, wenn es sich um verzinkte Bleche handelt.Furthermore, it is proposed u. a. the side rails and the B-pillar, which usually consist of two half-shells welded together at their flange-like edges, are to be provided with a further intermediate wall which lies between the connecting flanges and is welded thereto. The disadvantage here is that a significant increase in weight is recorded by the additional wall. In addition, welding of three layers is extremely critical, especially when it comes to galvanized sheets.

Es wird auch vorgeschlagen ( DE 40 16 730 C2 ), Rohre in den Holmen einzusetzen. Auch hier ergibt sich das Problem der Gewichtszunahme. Außerdem bedeutet es einigen Aufwand, diese Rohre in den Holmen zu fixieren. Hierzu müssen gesonderte Böcke vorgesehen werden, so dass für die Montage der Rohre ein hoher Aufwand betrieben werden muss.It is also proposed ( DE 40 16 730 C2 ) To insert pipes in the spars. Again, there is the problem of weight gain. In addition, it means some effort to fix these tubes in the bars. For this purpose, separate blocks must be provided so that a high effort must be operated for the installation of the pipes.

Des weiteren wird z. B. in der DE 195 46 352 A1 vorgeschlagen, die Holme des Fahrzeuges vollständig mit Aluminiumschaum zu füllen. Zwar ist dieser Schaum relativ leicht, trägt aber trotzdem, da große Bereiche gefüllt werden müssen, nicht unerheblich zum Gewicht des Fahrzeuges bei. Außerdem ist es schwierig, die Schaummenge eindeutig zu portionieren und zu steuern. Es dürfe daher nicht einfach sein zu verhindern, dass es beim Aufschäumen zu Ausbeulungen der Karosserieholme kommt und zum Verschließen von freizuhaltenden Öffnungen für Befestigungselemente.Furthermore, z. B. in the DE 195 46 352 A1 proposed to completely fill the spars of the vehicle with aluminum foam. Although this foam is relatively light, yet contributes, since large areas must be filled, not inconsiderable to the weight of the vehicle. In addition, it is difficult to clearly portion and control the amount of foam. It should therefore not be easy to prevent it from foaming bulges of the body spars comes and closing of vacant openings for fasteners.

Die momentan von den Fahrzeugherstellern im Hinblick auf ein annehmbares Kosten-Nutzen-Verhältnis eingesetzte Kompromisslösung besteht darin, zusätzliche Versteifungsbleche vorzusehen. Allerdings muss bei dieser Lösung eine deutliche Gewichtszunahme der Fahrzeugkarosserie in Kauf genommen werden.The compromise solution currently being used by vehicle manufacturers for an acceptable cost-benefit ratio is to provide additional stiffening sheets. However, in this solution, a significant increase in weight of the vehicle body must be taken into account.

Aus der DE 196 48 164 A1 ist ein Verstärkungselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Der Träger des Verstärkungselements ist dabei als tragendes Strukturbauteil der Karosserie ausgebildet und muss daher aufwändig an dieser befestigt werden.From the DE 196 48 164 A1 a reinforcing element according to the preamble of claim 1 is known. The carrier of the reinforcing element is designed as a load-bearing structural component of the body and therefore has to be laboriously attached to this.

Aus der DE 298 12 841 U1 ist ein flexibles Verstärkungselement bekannt, das auch durch Kurven hindurch in einen Hohlkörper eingeschoben werden kann, um in schwer zugänglichen Bereichen des Hohlkörpers positioniert zu werden. An dem Träger können dabei Abstandshalter vorgesehen sein, durch die eine Zentrierung des Verstärkungselements innerhalb des Hohlkörpers erfolgt. Dabei müssen diese Abstandshalter jedoch ein Verschieben und Verdrehen des Verstärkungselements erlauben, um das Einführen des Verstärkungselements nicht zu behindern.From the DE 298 12 841 U1 is a flexible reinforcing element is known, which can also be inserted through curves in a hollow body to be positioned in hard to reach areas of the hollow body. Spacers may be provided on the carrier, through which a centering of the reinforcing element takes place within the hollow body. However, these spacers must allow a displacement and rotation of the reinforcing element in order not to hinder the insertion of the reinforcing element.

Aus der JP 07-117728 A ist ein Verstärkungselement mit einem Träger und einer darauf angebrachten aufschäumbaren Masse bekannt. Die aufschäumbare Masse besitzt dabei eine klebrige Oberfläche, über die das Verstärkungselement in nicht aufgeschäumten Zustand an der Innenwand des Hohlkörpers befestigt werden kann.From the JP 07-117728 A For example, a reinforcing member having a carrier and a foamable mass mounted thereon is known. The foamable mass in this case has a sticky surface, via which the reinforcing element can be fastened in non-foamed state on the inner wall of the hollow body.

Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, ein Verstärkungselement für einen Hohlkörper darzustellen, das kostengünstig gefertigt werden kann, leicht anzuwenden ist, möglichst leicht ist und einen signifikanten Beitrag zur Versteifung bzw. Verstärkung z. B. einer Fahrzeugkarosserie zu leisten vermag.The invention is thus based on the object to represent a reinforcing element for a hollow body, which can be manufactured inexpensively, is easy to use, is as light as possible and a significant contribution to the stiffening or reinforcement z. B. is able to afford a vehicle body.

Es wird daher ein Verstärkungselement vorgeschlagen, das aus einem Träger und einer damit verbundenen aufschäumbaren Masse zusammengesetzt ist, wobei das Verstärkungselement in den Hohlkörper einbringbar ist und wobei die Masse derart am Träger angeordnet ist und in einer solchen Menge vorliegt, dass die aufgeschäumte Masse in der Lage ist, den Träger im Hohlkörper zu halten. Weiterhin weist der Träger und/oder die aufschäumbare Masse zumindest bereichsweise eine an die Innenkontur des Hohlkörpers angepasste Außenkontur auf, durch die bei in den Hohlkörper eingebrachtem Verstärkungselement bereits in nicht aufgeschäumten Zustand eine Lagefixierung des Verstärkungselements innerhalb des Hohlkörpers erfolgt.It is therefore proposed a reinforcing element, which is composed of a carrier and an associated foamable mass, wherein the reinforcing element is introduced into the hollow body and wherein the mass is arranged on the carrier and in such an amount that the foamed mass in the Able to hold the carrier in the hollow body. Furthermore, the carrier and / or the foamable mass at least partially an adapted to the inner contour of the hollow body outer contour, takes place in the non-foamed state, a positional fixation of the reinforcing element within the hollow body when introduced into the hollow body reinforcing element.

Die Erfindung stellt sich somit als geschickte Kombination einer Rohrverstärkung und der Verstärkung durch Ausschäumung dar. Der besondere Vorteil liegt darin, dass einerseits keine aufwendigen Montageschritte notwendig sind, um das Rohr im Hohlkörper form- und kraftschlüssig zu fixieren, und andererseits nur kleine Bereiche, nämlich der Zwischenraum zwischen dem Träger und dem Hohlkörper, von einem Schaum ausgefüllt wird, was insbesondere die Materialkosten gering hält.The invention thus presents itself as a clever combination of a pipe reinforcement and the reinforcement by foaming. The particular advantage is that on the one hand no complicated assembly steps are necessary to fix the tube in the hollow body positive and non-positive, and on the other hand only small areas, namely the space between the carrier and the hollow body is filled by a foam, which in particular keeps the material costs low.

Dabei hat der Schaum nicht nur die Aufgabe, den Träger im Hohlkörper zu positionieren, sondern trägt vielmehr selbst zur Verstärkung des Hohlkörpers bei. Die Wirkungen treten um so deutlicher zutage, je größer die Abschnitte des Spaltes sind, die mit aufgeschäumtem Material ausgefüllt sind. Daher sollten zumindest ein oder mehrere Abschnitte des Spaltes vollständig ausgeschäumt sein. Optimal wird das Ergebnis zumindest im Hinblick auf eine besonders gute Aussteifung, wenn nahezu der gesamte Spalt ausgefüllt ist.The foam not only has the task to position the carrier in the hollow body, but rather contributes to the reinforcement of the hollow body itself. The effects are more pronounced the larger the sections of the gap which are filled with foamed material. Therefore, at least one or more sections of the gap should be completely foamed. The result is optimal, at least with regard to a particularly good stiffening, when almost the entire gap is filled.

Des weiteren hat sich herausgestellt, dass der Träger keineswegs massiv sein muss, um gute Versteifungswerte zu erzielen, sondern selbst hohl ausgeführt sein kann, z. B. als Rohr. Dabei braucht das Rohr im Außendurchmesser nur wenig kleiner zu sein als der zu versteifende Hohlkörper, so dass nur ein relativ kleiner Spalt verbleibt. Dies hat zur Folge, dass nur wenig aufzuschäumende Masse eingesetzt zu werden braucht und die Gewichtserhöhung nur gering ausfällt.Furthermore, it has been found that the carrier by no means must be solid in order to achieve good stiffening values, but can even be executed hollow, z. B. as a pipe. The tube in the outer diameter needs to be only slightly smaller than the hollow body to be stiffened, so that only a relatively small gap remains. This has the consequence that only little aufzuschäumende mass needs to be used and the weight increase is low.

Das Rohr selbst ist aus einem Metallblech hergestellt. Es hat sich aber gezeigt, dass Kunststoffrohre, z. B. aus Polyamid, zum Teil ebenso gute Ergebnisse erzielen, wenn nicht sogar bessere. Dabei ergibt sich noch der Vorteil, dass solche Kunststoffrohre kostengünstig herzustellen sind, nahezu beliebig geformt und somit der Form des Hohlkörpers angepasst werden können. Denkbar ist auch die Herstellung der Rohre aus Stranggussprofilen, vorzugsweise aus Aluminium-Stranggussprofilen.The pipe itself is made of a metal sheet. It has been shown that plastic pipes, z. B. made of polyamide, partly as good results, if not better. This results in the advantage that such plastic pipes are inexpensive to manufacture, almost arbitrarily shaped and thus the shape of the hollow body can be adjusted. It is also conceivable to manufacture the tubes from extruded profiles, preferably from extruded aluminum profiles.

Mit wenig Aufwand kann die Verstärkungswirkung verbessert werden, indem das Rohr mit Schottwänden, z. B. mit sich kreuzenden Verstärkungsblechen versehen ist. Eine Verstärkungswirkung wird auch schon dann erreicht, wenn an der Innenseite des Rohrs auf den Umfang verteilt mehrere nach innen gerichtete Längsstege verlaufen.With little effort, the reinforcing effect can be improved by the pipe with bulkheads, z. B. is provided with intersecting reinforcing plates. A reinforcing effect is already achieved when distributed on the inside of the tube on the circumference several inwardly directed longitudinal webs.

Die aufschäumbare Masse wird dabei am Träger angebracht und mit einer Kontur versehen, die zumindest in einzelnen Punkten der Innenkontur des Hohlkörpers entspricht. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Träger mit der noch nicht aufgeschäumten Masse lediglich in den Hohlkörper eingelegt werden muss, damit er dort eine vordefinierte Position einnimmt. Es müssen dann keine weiteren Hilfsmittel verwandt werden, um den Träger mit der noch nicht aufgeschäumten Masse im Hohlkörper zu fixieren, bis der Aufschäumprozess stattfindet. Aber auch der Träger kann mit Außenelementen versehen werden, die durch die Masse hindurchragen und in Kontakt treten mit der Innenwand des Holms, um so eine Positionierung zu ermöglichen. Da in diesem Stadium nur in einzelnen Punkten eine Kontaktierung der aufzuschäumenden Masse mit der Innenwand des Hohlkörpers erfolgt, verbleibt ein ausreichend großer Spalt zwischen der Masse und der Innenseite des Holms, so dass z. B. Mittel, die für den Rostschutz oder zur Vorbereitung einer Lackierung in den Hohlkörper eingebracht werden, an alle Stellen des Hohlkörpers gelangen können. Ansonsten wird sich die Kontur der aufzuschäumenden Masse an der Menge orientieren, die notwendig ist, um den Spalt zu füllen. Dabei ist die lokale Menge der Variation der Spaltbreite angepasst.The foamable mass is attached to the carrier and provided with a contour corresponding to the inner contour of the hollow body at least in individual points. In this way it is achieved that the carrier with the not yet foamed mass only has to be inserted into the hollow body, so that he assumes there a predefined position. It then no further aids must be used to fix the carrier with the not yet foamed mass in the hollow body until the foaming takes place. But also the carrier can be provided with outer elements which protrude through the mass and come into contact with the inner wall of the spar, so as to allow a positioning. Since at this stage only in individual points a contacting of the foamable mass with the inner wall of the hollow body, there remains a sufficiently large gap between the mass and the inside of the spar, so that z. As agents that are introduced for rust protection or to prepare a paint in the hollow body, can get to all points of the hollow body. Otherwise, the contour of the mass to be foamed will orient itself to the amount necessary to fill the gap. The local quantity is adapted to the variation of the gap width.

Als aufzuschäumende Masse haben sich organische Materialien bewährt, die unter Temperatureinfluss zu einem Strukturschaum aufquellen und aushärten. Hierbei handelt es sich um einen expansionsfähigen synthetischen Kautschuk, insbesondere um eine mit einer Amino-Verbindung behandelte feste Zusammensetzung auf Epoxidbasis, der verschiedene Modifizierer, insbesondere Copolymere auf Äthylen-Basis zugesetzt sind. In dem Material befindet sich weiterhin eine Verbindung, die bei einer Erwärmung Stickstoff freigibt.Organic materials which swell and harden under the influence of temperature to form a structural foam have proven useful as the composition to be foamed. This is an expandable synthetic rubber, in particular an epoxy-based solid composition treated with an amino compound to which various modifiers, especially ethylene-based copolymers, are added. The material also contains a compound that releases nitrogen when heated.

Dieses Material ist im Grundzustand fest genug, um z. B. von einem Roboter gehandhabt zu werden, ohne dass eine Formänderung auftritt. Es ist außerdem leicht zu verarbeiten und kann in einfacher Weise mit dem Träger z. B. durch Kleben verbunden werden.This material is solid enough in the ground state to z. B. to be handled by a robot without a change in shape occurs. It is also easy to work with and can in a simple way with the carrier z. B. be connected by gluing.

Das Material hat die Eigenschaft, bei Hitzeeinwirkung (ca. 150 DEG C) aufzuschäumen und auszuhärten. Es entsteht ein Schaum mit geschlossenen Zellen, in denen sich der freigesetzte Stickstoff befindet. Dies ermöglicht es, insbesondere im Bereich des Karosseriebaus das folgende Verfahren anzuwenden, um einen Hohlkörper bzw. einen Karosserieholm mit einem derartigen Verstärkungselement zu versehen.The material has the property of foaming and hardening when exposed to heat (about 150 ° C). The result is a foam with closed cells, in which the released nitrogen is. This makes it possible, in particular in the field of bodywork, to use the following method in order to provide a hollow body or a body spar with such a reinforcing element.

Karosserieholme sind in der Regel aus zwei Halbschalen hergestellt. Das Verfahren besteht darin, den vom aufzuschäumenden Material ummantelten Träger in die eine Halbschale einzulegen, wobei sich durch die gewählte Außenkontur der aufzuschäumenden Masse eine Lagefixierung ergibt. Dann wird der Holm durch die andere Schale geschlossen und die beiden Schalen miteinander verschweißt. Die Lagefixierung gewährleistet, dass der Holm frei bewegt werden kann, ohne dass sich das Verstärkungselement im Holm verschiebt oder verdreht.Body spars are usually made from two half-shells. The method consists of the material to be foamed coated carrier in the insert a half shell, which results in a positional fixation by the selected outer contour of the mass to be foamed. Then the spar is closed by the other shell and the two shells welded together. The fixation ensures that the spar can be moved freely, without the reinforcing element in the spar shifts or twisted.

Der so vorbereitete Holm wird Teil einer Fahrzeugkarosserie, die, nachdem sie vollständig aufgebaut ist, im Tauchverfahren beschichtet wird. Zum Trocknen und Aushärten der Beschichtung wird die Karosserie in einen Ofen verbracht. Die dort herrschende Temperatur bewirkt, dass das Material aufschäumt und, wie oben erläutert, den Zwischenraum zwischen Träger und Holm im gewünschten Masse ausfüllt. Dabei bildet der ausgehärtete Schaum eine widerstandsfähige Ummantelung des Trägers. Dadurch ergibt sich eine innige Verbindung zwischen dem Träger und dem Holm, der nun sowohl durch den vom Schaum fixierten Träger als auch durch den Schaum selbst versteift ist.The beam prepared in this way becomes part of a vehicle body, which, once fully assembled, is dip-coated. To dry and cure the coating, the body is placed in an oven. The prevailing temperature causes the material to foam and, as explained above, fills the space between the support and spar in the desired mass. The hardened foam forms a resistant sheath of the carrier. This results in an intimate connection between the carrier and the spar, which is now stiffened both by the carrier fixed by the foam and by the foam itself.

Ein mögliches Einsatzgebiet derartiger Verstärkungselemente ist die Versteifung des Dachholms eines Fahrzeugs im Knoten zur B-Säule. Das Verstärkungselement wird in den Dachholm wie oben beschrieben oberhalb der B-Säule eingebracht, wobei die Enden des Verstärkungselements, da es etwas länger ist als die Breite des B-Holms, in die geschlossenen Bereiche des Dachholms hineinragen. Ein dort plaziertes aufgeschäumtes Verstärkungselement zeigt das Ergebnis, dass die Eindringtiefe der B-Säule bei standardisierten Seitenaufprallversuchen gegenüber einem nicht versteiften Holm reduziert ist.One possible application of such reinforcing elements is the stiffening of the roof rail of a vehicle in the node to the B-pillar. The reinforcing element is introduced into the roof rail above the B-pillar as described above, wherein the ends of the reinforcing element, as it is slightly longer than the width of the B-beam, protrude into the closed areas of the roof rail. A foamed reinforcing element placed there shows the result that the penetration depth of the B-pillar is reduced in standardized side impact tests compared to a non-stiffened spar.

Prinzipiell können alle Bereiche der Karosserie versteift werden, die von einem Hohlkörper gebildet sind, so z. B. die Seitenschweller, die B-Säule und die Längsträger, die insbesondere gegen eine seitliche Belastung gesichert sein müssen, sowie alle Holme, bei denen die Neigung besteht, unter Belastung jedweder Art einzufallen oder einzuknicken. Denkbar wäre es auch, auf diese Weise die in den Türen eingelassenen Verstärkungsholme selbst zu verstärken.In principle, all areas of the body can be stiffened, which are formed by a hollow body, such. As the side skirts, the B-pillar and the side members, which in particular must be secured against lateral load, and all spars, where there is a tendency to invade or buckle under load of any kind. It would also be conceivable to reinforce in this way the recessed in the doors reinforcing bars themselves.

Im folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels und eines Anwendungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigenIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and an application example. Show this

1 ein Verstärkungselement in perspektivischer Darstellung, 1 a reinforcing element in perspective view,

2 eine Fahrzeugkarosserie mit derartigen Verstärkungselementen und 2 a vehicle body with such reinforcing elements and

3 einen Schnitt durch den Dachholm einer Fahrzeugkarosserie mit einem noch nicht aufgeschäumten Verstärkungselement. 3 a section through the roof rail of a vehicle body with a not yet foamed reinforcing element.

Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen. Das Verstärkungselement 1 besteht aus einem Rohr 2, das als Träger für eine aufschäumbare Masse 5 fungiert. Das Rohr 2 ist mittels zweier im Inneren des Rohres über Kreuz angeordneter und sich in Längsrichtung erstreckender Verstärkungsbleche 3, 3' verstärkt. Das eine Blech 3' ist dabei etwas länger als das andere, so dass sein Endbereich als Griffzunge fungiert, die von z. B. einer Roboterzange bei der Montage gefasst werden kann.First, on the 1 Referenced. The reinforcing element 1 consists of a tube 2 used as a carrier for a foamable mass 5 acts. The pipe 2 is by means of two in the interior of the tube arranged crosswise and extending in the longitudinal direction reinforcing plates 3 . 3 ' strengthened. The one sheet 3 ' is slightly longer than the other, so that its end area acts as a grip tongue, the z. B. a robot gun during assembly can be taken.

Das Rohr 2 und die Verstärkungsbleche 3, 3' können aus einem dünnen Metallblech hergestellt sein, aber auch Ausführungen in Kunststoff, z. B. Polyamid sind denkbar.The pipe 2 and the reinforcing sheets 3 . 3 ' can be made of a thin sheet metal, but also versions in plastic, z. B. polyamide are conceivable.

Das Rohr 2 ist über seinen ganzen Umfang und seine ganze Länge mit einer aufschäumbaren Masse 5 umkleidet. Hierbei handelt es sich um ein Material bzw. eine Materialkomposition, das bzw. die unter Einwirkung von Hitze aufschäumt und einen relativ leichten aber dennoch stabilen Strukturschaum bildet. Aber schon die nicht aufgeschäumte Masse 5 weist eine ausreichende Festigkeit auf, so dass das Verstärkungselement 1 problemlos gehandhabt werden kann.The pipe 2 is over its entire circumference and its entire length with a foamable mass 5 cases. This is a material or a material composition that foams or under the action of heat and forms a relatively light but stable structural foam. But even the unfoamed mass 5 has sufficient strength, so that the reinforcing element 1 can be handled easily.

Die Außenkontur der Masse 5 hat in etwa die Form einer Hantel. Die beiden Verdickungen 6, 6' an den Enden des Rohres 2, die jeweils mit mehreren, auf den Umfang verteilten Ausnehmungen 7 versehen sind, dienen dazu, das Verstärkungselement 1 z. B. in einem Fahrzeugkarosserieholm zu positionieren. D. h., nachdem das Verstärkungselement 1 in den Holm eingebracht worden ist, soll es dort unverrückbar liegen, so dass es beim weiteren Zusammenbau der Fahrzeugkarosserie keine Lageänderung im Holm erfährt. Daher entsprechen die Verdickungen 6, 6' der Innenkontur des Holms.The outer contour of the mass 5 has roughly the shape of a dumbbell. The two thickenings 6 . 6 ' at the ends of the pipe 2 , each with a plurality of recesses distributed on the circumference 7 are provided, serve to the reinforcing element 1 z. B. to position in a vehicle body spar. That is, after the reinforcing element 1 has been introduced into the spar, it should be immovable there, so that it undergoes no change in position in the spar during further assembly of the vehicle body. Therefore, the thickening correspond 6 . 6 ' the inner contour of the spar.

Mit den Ausnehmungen 7 wird u. a. erreicht, dass die Kontakte der die Ausnehmungen 7 eingrenzenden Erhebungen 7' mit der Innenwand des Holms möglichst kleinflächig sind. Außerdem bewirken die Ausnehmungen 7, dass Mittel zum Reinigen des Holms von Fettrückständen und zur Innenraumkonservierung an alle Stellen des Holms gelangen können. Die Hanteldarstellung ist insofern nur exemplarisch.With the recesses 7 is achieved, inter alia, that the contacts of the recesses 7 limited surveys 7 ' with the inner wall of the spar are as small as possible. In addition, the recesses effect 7 in that means for cleaning the spar of grease residues and for interior preservation can reach all points of the spar. The dumbbell presentation is only an example.

Ansonsten entspricht die Verteilung der Masse 5 um das Rohr 2 der jeweils benötigten Menge, um den ggf. in der Größe variierenden Zwischenraum zwischen Rohr 2 und Holm lokal auszufüllen. Außerdem soll eine bestimmte Menge des aufgeschäumten Materials in evtl. vorhandene Seitenholme eindringen können, um den vom Holm und Seitenholm gebildeten Knoten optimal zu verstärken. Dazu sind zwei Höcker 8, 8' vorgesehen, die zum Teil schon im nicht aufgeschäumten Zustand in den Seitenholm eingreifen und damit zur Fixierung des Verstärkungselementes im Holm beitragen.Otherwise, the distribution corresponds to the mass 5 around the pipe 2 the amount required in each case to the possibly varying in size gap between pipe 2 and Holm fill in locally. In addition, a certain amount of the foamed material should be able to penetrate into any existing side rails in order to optimally reinforce the knot formed by the spar and side spar. These are two humps 8th . 8th' provided that partially engage in the non-foamed state in the side rail and thus contribute to the fixation of the reinforcing element in the spar.

Außerdem sind in der Mantelfläche des Verstärkungselements 1 mehrere Vertiefungen 9 vorgesehen, die Löchern im Holm für Befestigungsmittel gegenüberliegen. Dadurch steht an den entsprechenden Stellen weniger aufschäumbare Masse zur Verfügung, so dass die Löcher nach dem Aufschäumen frei bleiben und Befestigungsclipse problemlos eingesetzt werden können.In addition, in the lateral surface of the reinforcing element 1 several depressions 9 provided, the holes in the spar for fasteners opposite each other. As a result, less foamable mass is available at the corresponding points, so that the holes remain free after foaming and fastening clips can be used without difficulty.

Wie schon erläutert wird ein solches Verstärkungselement 1 in die eine Halbschale des Holms eingelegt. Anschließend wird der Holm durch die andere Halbschale geschlossen, wobei die beiden Schalen miteinander verschweißt werden. Die Aufschäumung und Aushärtung erfolgt in einem Ofen, in den die Karosserie, nachdem sie in einem Beschichtungstauchbad war, gebracht wird, um die Beschichtung auszuhärten und zu trocknen. Bei der im Ofen herrschenden Temperatur von ca. 150–180 DEG C schäumt das entsprechend ausgewählte Material so auf, dass der Zwischenraum zwischen Rohr und Holm vollständig ausgefüllt wird.As already explained, such a reinforcing element 1 inserted in the half shell of the spar. Subsequently, the spar is closed by the other half-shell, wherein the two shells are welded together. The foaming and curing takes place in an oven into which the body, after being in a coating dip, is brought to cure and dry the coating. At the temperature of approx. 150-180 ° C prevailing in the oven, the selected material foams up in such a way that the space between the pipe and the bar is completely filled.

2 zeigt eine typische Fahrzeugkarosserie 10 mit einem Vorderwagen 11, in dem normalerweise ein Antriebsmotor untergebracht ist, einer Fahrgastzelle 12 und einem Hinterwagen 13 mit einem Kofferraum. Die Fahrgastzelle 12 umfasst eine Bodenplatte 14 sowie zwei Seitenwände 15, 15', die jeweils aus einem Seitenschweller 16, einer A-Säule 17, einer B-Säule 18 und einer C-Säule 19 bestehen. Im Übergang zum Dach des Fahrzeuges erstreckt sich jeweils ein Dachholm 20. 2 shows a typical vehicle body 10 with a front end 11 in which normally a drive motor is housed, a passenger compartment 12 and a rear car 13 with a trunk. The passenger compartment 12 includes a bottom plate 14 as well as two side walls 15 . 15 ' each made up of a side sill 16 , an A-pillar 17 , a B-pillar 18 and a C-pillar 19 consist. In the transition to the roof of the vehicle each extending a roof spar 20 ,

Bei standardisierten Seitenaufprallversuchen hat sich gezeigt, dass insbesondere der Übergang der B-Säule 18 in den Dachholm 20 kritisch ist. Der Einsatz des oben beschriebenen Verstärkungselementes an dieser Stelle erzeugt die nötige Steifigkeit, wodurch ein Einknicken des Knotens verhindert wird. Dies wird insbesondere auch dadurch erreicht, dass das Verstärkungselement 1 mit seinen beiden Enden in die geschlossenen Bereiche des Dachholms 20 eingreift, und die Menge des aufschäumbaren Materials so gewählt ist, dass nicht nur der besagte Spalt ausgefüllt wird, sondern ein Teil der aufgeschäumten Masse auch in die B-Säule 18 eindringt, so dass der Knoten insgesamt sehr gut versteift ist.In standardized side impact tests it has been shown that in particular the transition of the B-pillar 18 in the roof rail 20 is critical. The use of the reinforcing element described above at this point produces the necessary rigidity, whereby a buckling of the knot is prevented. This is achieved in particular by the fact that the reinforcing element 1 with its two ends in the closed areas of the roof rail 20 engages, and the amount of the foamable material is selected so that not only the said gap is filled, but a part of the foamed mass in the B-pillar 18 penetrates, so that the knot is stiffened very well overall.

Andere Einsatzmöglichkeiten sind in der Zeichnung jedenfalls angedeutet. So kann ein derartiges Verstärkungselement 1 auch an weiteren Stellen des Dachholms 20, in der B-Säule 18, der A-Säule 17 oder in der C-Säule 19 eingesetzt werden. Im Grunde sind alle Teile der Karosserie, die Hohlräume bilden und die in der einen oder anderen Weise versteift sein sollten, mögliche Einsatzorte.Other uses are indicated in the drawing anyway. Thus, such a reinforcing element 1 also at other places of the roof rail 20 , in the B-pillar 18 , the A-pillar 17 or in the C-pillar 19 be used. Basically, all parts of the body that form cavities and that should be stiffened in one way or another are possible job sites.

3 zeigt exemplarisch in einer Schnittdarstellung die Anordnung eines Verstärkungselements 1 im Dachholm einer Fahrzeugkarosserie. Der Schnitt erfolgte quer zur Längsachse des Holms im Bereich einer der Verdickungen 6, 6'. Man erkennt zunächst, dass die Schnittkontur des Verstärkungselements der Querschnittsform des Dachholms angepasst ist. Die Erhebungen 7' kontaktieren die Innenwand des Dachholms und sorgen so dafür, das sich das Rohr nicht im Holm drehen kann. Die Höcker 8, 8' gewährleisten die Lagesicherung in axialer Richtung. Die 3 soll insbesondere deutlich machen, dass das Verstärkungselement 1 durch eine Anpassung an die jeweils gegebene Form in unterschiedlichsten Hohlräumen eingesetzt werden kann. 3 shows an example in a sectional view of the arrangement of a reinforcing element 1 in the roof rail of a vehicle body. The cut was made transversely to the longitudinal axis of the spar in the region of one of the thickenings 6 . 6 ' , It can be seen first that the sectional contour of the reinforcing element is adapted to the cross-sectional shape of the roof rail. The surveys 7 ' Contact the inner wall of the roof spar, thus ensuring that the tube can not turn in the spar. The humps 8th . 8th' ensure the position assurance in the axial direction. The 3 should in particular make it clear that the reinforcing element 1 can be used in different cavities by adaptation to the given shape.

Nicht dargestellt ist eine Ausführungsform, bei der das Rohr aus Kunststoff hergestellt ist und an der Außenwand mehrere Stege aufweist, deren Lage und Höhe so bemessen sind, dass sie die Vorpositionierung im Holm bewirken. Dies hat den Vorteil, dass die Verteilung der Masse um den Träger lediglich in Hinblick auf eine gute Ausschäumung des Spalts gestaltet werden braucht. Die Verstärkung des Rohrs erfolgt durch einige Längsstege bzw. -rippen an der Innenseite des Rohrs, die sich in etwa zum Zentrum des Rohrs erstrecken. Der Querschnitt des Rohrs ist dem Querschnitt des Holms angepasst und z. B. für den Einsatz im Dachholm oberhalb der B-Säule mehreckig, wobei die Verbindungsflächen zwischen den Eckgeraden zum Teil konkav und zum Teil konvex ausgeführt sind.Not shown is an embodiment in which the tube is made of plastic and on the outer wall has a plurality of webs whose position and height are dimensioned so that they cause the pre-positioning in the spar. This has the advantage that the distribution of the mass around the carrier only needs to be designed in view of a good foaming of the gap. The reinforcement of the tube is made by some longitudinal ribs or ribs on the inside of the tube, which extend approximately to the center of the tube. The cross section of the tube is adapted to the cross section of the spar and z. B. for use in the roof rail above the B-pillar polygonal, the connecting surfaces between the corner straight lines are designed to be partly concave and partly convex.

Claims

Reinforcing element for a hollow body, in particular for a vehicle body spar, consisting of a carrier ( 2 ) and an associated foamable mass ( 5 ), wherein the reinforcing element ( 1 ) in the hollow body ( 20 ), and the mass ( 5 ) on the carrier ( 2 ) and is present in such an amount that the foamed mass ( 5 ) is capable of carrying the carrier ( 2 ) in the hollow body, characterized in that the carrier ( 2 ) and / or the foamable mass ( 5 ) at least partially a to the inner contour of the hollow body ( 20 ) has adapted outer contour through which in the hollow body ( 20 ) introduced reinforcing element ( 1 ) already in non-foamed state a positional fixation of the reinforcing element ( 1 ) within the hollow body ( 20 ) he follows.

Reinforcing element according to claim 1, characterized in that the foamable Dimensions ( 5 ) surrounds the carrier and is present in an amount that allows the gap between the carrier ( 2 ) and the hollow body ( 20 ) at least in one or more sections almost or completely filled.

Reinforcement element according to claim 2, characterized in that the foamable mass ( 5 ) is present in an amount which allows the gap between the carrier ( 2 ) and the hollow body ( 20 ) completely.

Reinforcement element according to one of the preceding claims, characterized in that the support ( 2 ) is made hollow.

Reinforcement element according to claim 4, characterized in that the support is a tube ( 2 ), on whose outer surface the foamable mass ( 5 ) is attached.

Reinforcement element according to claim 5, characterized in that the support ( 2 ) is made of plastic.

Reinforcement element according to claim 5, characterized in that the support ( 2 ) inside with reinforcing walls ( 3 . 3 ' ) is provided.

Reinforcing element according to one of the preceding claims, characterized in that the foamable mass ( 5 ) on the outside of the carrier ( 2 ) and such an outer contour ( 6 . 6 ' ) that the not yet foamed mass ( 5 ) at least in some points on the inside of the hollow body ( 20 ), or that the carrier ( 2 ) is designed so that in some points on the inside of the hollow body ( 20 ) is present.

Reinforcing element according to claim 8, characterized in that the mass ( 5 ) has such an outer contour that only to the extent a contact with the inner surface of the hollow body ( 20 ) is that a continuous path between the reinforcing element ( 1 ) and the hollow body ( 20 ) remains.

Method for applying a reinforcing element ( 1 ) according to one of the preceding claims in a clam shell hollow body ( 20 ) consisting of at least the following steps: - inserting the reinforcing element ( 1 ) in a half-shell of the hollow body ( 20 ) such that a positional fixation of the reinforcing element ( 1 ), - closing the hollow body ( 20 ) with the other half-shell, - connecting the two half-shells and - placing in an oven at a temperature at which the mass ( 5 ) foams and hardens.

Method according to Claim 10, characterized in that - after the two half-shells have been joined together, the hollow body ( 20 ) is immersed in a coating bath, - that then the coating is cured in an oven, - and that the parameters of the foamable composition ( 5 ) are chosen so that this foams at the necessary for the curing and drying of the coating temperature.

Vehicle body with a roof spar ( 20 ) and a B-pillar ( 18 ) and with a reinforcing element ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the reinforcing element ( 1 ) in the roof rail ( 20 ) of the body ( 10 ), the carrier being a tube ( 2 ) and approximately in the middle of the B-pillar ( 18 ) and in the closed sections of the roof rail ( 20 ) on both sides of the B-pillar ( 18 ) is introduced.