BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofilbauteil für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstel Verfahren für ein solches Hohlprofilbauteil sowie auch ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein solches Hohlprofilbauteil aufweist.

Ein Hohlprofilbauteil im Sinne der Erfindung ist ein aus einem länglichen beziehungsweise sich axial erstreckenden Hohlkörper gebildetes Kraftfahrzeugbauteil. Aufgrund der Hohlbauweise ist ein solches Hohlprofilbauteil vergleichweise leicht und stabil. Bevorzugt handelt es sich auch um ein crashrelevantes Bauteil, das vorbestimmte Crasheigenschaften aufweist und insbesondere auch dazu ausgebildet ist, Crashenergie zu absorbieren. Ein solches Hohlprofilbauteil ist vorzugsweise ein Karosseriebauteil und insbesondere ein Schwellerelement. Als Schweller oder auch Seitenschweller wird der seitliche untere

Karosseriebereich eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, der sich zwischen einem vorderen Radkasten und einem hinteren Radkasten erstreckt. Ein solcher Schweller ist zumeist als eine mehrere Bauteile umfassende Baugruppe (Schwellerbaugruppe) ausgebildet. Der Schweller hat im Falle eines Unfalls, insbesondere bei einem Seitenaufprall, eine wesentliche Schutzfunktion, das heißt, das Crashverhalten beziehungsweise die Crasheigenschaft des Schwellers ist ein wesentlicher Baustein für das Crashmanagement eines modernen Kraftfahrzeugs. Dies gilt vor allem auch für zumindest teilweise elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge mit einem im Karosserieboden angeordneten Batteriesystem, das durch die Schweller geschützt wird.

Die DE 102011 118987 A1 beschreibt ein Stoßenergie absorbierendes Faserverbundkunststoff-Metall-Hohlprofilbauteil für ein Kraftfahrzeug. Das Herstellverfahren für dieses Faserverbundkunststoff-Metall-Hohlprofilbauteil umfasst die Schritte:

- Fertigen zumindest eines metallischen Hohlprofils,

- Fertigen zumindest eines Faserkunststoffverbund-Hohlprofils,

- zumindest teilweise überdeckend aneinander Anordnen des zumindest einen metallischen Hohlprofils und des zumindest einen Faserkunststoffverbund-Hohlprofils.

Die DE 102018213673 A1 beschreibt einen Seitenschweller für ein Kraftfahrzeug mit einem Profilelement. Besonders einfach lassen sich dem Abbauen von Aufprallenergie durch Verformung dienende Kammern bereitstellen, indem das Profilelement als Strangpressprofil ausgebildet ist. Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Profilelement aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hohlprofilbauteil mit verbesserten Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften anzugeben, das insbesondere auch Leichtbau- Anforderungen erfüllt.

Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil des Patentanspruchs 1. Mit den Gegenständen der beiden nebengeordneten Patentansprüche umfasst die Erfindung auch ein Herstellverfahren für ein erfindungsgemäßes Hohlprofilbauteil und ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein leichter Nutzkraftwagen, welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Hohlprofilbauteil aufweist, wobei es sich insbesondere um ein Schwellerelement für einen Schweller beziehungsweise Seitenschweller handelt. Bevorzugt weist das Kraftfahrzeug zwei erfindungsgemäße Hohlprofilbauteile auf, die als rechtes und linkes Schwellerelement ausgebildet sind. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich sinngemäß für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (dies schließt ausdrücklich auch Merkmale ein, die optional oder als Beispiele beschrieben sind) und der Zeichnung.

Das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil, welches auch als Hohlprofilanordnung bezeichnet werden kann, weist auf beziehungsweise umfasst:

- ein längliches Hohlprofil, mit wenigstens einer in Längsrichtung beziehungsweise in Axialrichtung (des Hohlprofils) verlaufenden Hohlkammer; und

- wenigstens ein in (innerhalb) der wenigstens einen Hohlkammer des Hohlprofils angeordnetes Verstärkungselement, welches sich jedoch in Längsrichtung nur über eine Teillänge des Hohlprofils erstreckt, wobei das Verstärkungselement ein vorgefertigtes und in die betreffende Hohlkammer eingeschobenes Kunststoffspritzgussteil ist.

Ein längliches Hohlprofil ist ein langgestreckter, insbesondere gerader, Hohlkörper mit wenigstens einer sich axial, also in Längsrichtung beziehungsweise in axialer Richtung, erstreckenden Hohlkammer, die insbesondere einen geschlossenen Querschnitt aufweist (geschlossenes Hohlprofil). Die wenigstens eine Hohlkammer ist durchgängig ausgebildet, das heißt diese erstreckt sich mit gleichbleibendem, insbesondere nicht rundem beziehungsweise nicht-rotationssymmetrischem, Querschnitt von einem axialen Ende des Hohlprofils bis zum anderen axialen Ende beziehungsweise von einer Stirnseite bis zur gegenüberliegenden Stirnseite. Bevorzugt weist das Hohlprofil mehrere in Längsrichtung verlaufende Hohlkammern, insbesondere mit geschlossenen Querschnitten, auf (sogenanntes Mehrkammer-Hohlprofil). Das Hohlprofil ist vorzugsweise aus Metall gebildet (Metallhohlprofil). Bevorzugt ist das Hohlprofil ein (metallisches) Strangpressprofil, insbesondere ein Aluminium- Strangpressprofil. Erfindungsgemäß ist in der Hohlkammer oder in wenigstens einer der Hohlkammern des Hohlprofils wenigstens ein Verstärkungselement angeordnet, welches sich Längsrichtung beziehungsweise in axialer Richtung jedoch nur über eine Teillänge, das heißt über einen axialen Abschnitt beziehungsweise Teilbereich, des Hohlprofils erstreckt. Bevorzugt ist das Verstärkungselement von einer Stirnseite, insbesondere von beiden Stirnseiten, des Hohlprofils beabstandet, das heißt, das Hohlprofil ist bezüglich des Verstärkungselements mit Überlänge ausgebildet und ragt einenends oder beidenends über das Verstärkungselement hinaus. Optional kann wenigstens ein axiales Ende beziehungsweise eine Stirnseite des Hohlprofils mit einem Verschlusselement (beispielsweise einem Deckel oder dergleichen) verschlossen sein.

Ein solches Verstärkungselement ist ein vorgefertigtes und in die betreffende Hohlkammer des Hohlprofils eingeschobenes Spritzgussteil beziehungsweise Kunststoffspritzgussteil. Das heißt, das Verstärkungselement ist aus Kunststoff gebildet und spritzgießend, also mit einem Kunststoff-Spritzgießverfahren, hergestellt. Falls das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil mehrere Verstärkungselemente aufweist, so handelt es sich bevorzugt bei allen diesen Verstärkungselementen um solche Kunststoffspritzgussteile, die identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Mitunter beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen in nicht einschränkender Weise nur auf ein einzelnes Verstärkungselement, wobei die betreffenden Erläuterungen analog auch für eine Vielzahl von Verstärkungselementen gelten sollen.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Verstärkungselement um ein thermoplastisches Kunststoffspritzgussteil und insbesondere um ein faserverstärktes thermoplastisches Kunststoffspritzgussteil. Als Verstärkungsfasern kommen insbesondere Kohlenstofffasern, Glasfasern, Naturfasern oder Polymerfasern in Form von Kurzfasern oder Langfasern (mit einer Länge von bis zu 50 mm) in Betracht. Insbesondere handelt es sich um ein einstückiges (das heißt in einem Stück hergestelltes) Kunststoffspritzgussteil, das aus nur einer Kunststoffkomponente gebildet sein kann oder auch aus mehreren Kunststoffkomponenten (beispielsweise ein sogenanntes Zwei-Komponenten-Spritzgussteil oder Drei-Komponenten- Spritzgussteil). Bevorzugte Weiterbildungen des Verstärkungselements beziehungsweise des Kunststoffspritzgussteils sind nachfolgend erläutert.

Das wenigstens eine Verstärkungselement bewirkt nur im betreffenden Abschnitt eine Innenverstärkung des Hohlprofils. Das Hohlprofil wird also im betreffenden Abschnitt durch das Verstärkungselement lokal innenverstärkt, sodass das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil auch als innenverstärktes Hohlprofilbauteil bezeichnet werden kann. Dadurch können einerseits die mechanischen Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften des Hohlprofilbauteils, insbesondere für eine seitliche (nicht axiale) Krafteinwirkung, gezielt eingestellt beziehungsweise angepasst werden, beispielsweise derart, dass je nach Zielsetzung der betreffende (verstärkte) Abschnitt eine höhere Verformungssteifigkeit aufweist und/oder mehr Aufprallenergie (Crashenergie) aufnehmen beziehungsweise abbauen kann und/oder dass eine gezielte Verformungssteuerung in die benachbarten (unverstärkten oder weniger verstärkten) Abschnitte erreicht wird. Andererseits kann das Gewicht beziehungsweise die Masse des Hohlprofilbauteils niedrig gehalten werden.

Das Hohlprofil beziehungsweise das daraus gebildete Hohlprofilbauteil, wobei es sich insbesondere um ein Schwellerelement handelt (siehe unten), kann eine (axiale) Länge von wenigstens 1600 mm, bevorzugt wenigstens 1800 mm und insbesondere wenigstens 2500 mm aufweisen. Das Verstärkungselement kann bezüglich der axialen Richtung des Hohlprofils eine (axiale) Länge von 100 mm bis 600 mm aufweisen.

Das Verstärkungselement kann bezüglich der betreffenden Hohlkammer formangepasst ausgebildet sein, insbesondere derart, dass dieses im betreffenden Abschnitt beziehungsweise Teilbereich zumindest an einer axialen Stelle den gesamten Querschnitt (Innenquerschnitt) der betreffenden Hohlkammer ausfüllt oder zumindest im Wesentlichen ausfüllt. Mit anderen Worten, der Querschnitt des Verstärkungselements ist an den Querschnitt (Innenquerschnitt) der aufnehmenden Hohlkammer angepasst (Querschnittsanpassung). Das Verstärkungselement kann entlang seiner axialen Längserstreckung mit veränderlichem beziehungsweise variablem Querschnitt ausgebildet sein, sodass das Verstärkungselement über seiner axialen Länge ein unterschiedliches Steifigkeitsverhalten und/oder Crashenergieaufnahmevermögen aufweist.

Das als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Verstärkungselement weist bevorzugt eine Wabenstruktur, insbesondere mit hexagonalen Waben, auf. Damit ist insbesondere gemeint, dass es sich bei dem Verstärkungselement um eine aus spritzgegossenem Kunststoff (siehe oben) gebildete Wabenstruktur handelt. Ein solches Verstärkungselement kann auch als Wabenelement beziehungsweise als spritzgegossenes Kunststoffwabenelement bezeichnet werden. Vorzugsweise erstrecken sich die Waben quer zur Längsrichtung beziehungsweise axialen Richtung des Verstärkungselements respektive des Hohlprofils. Eine solche Wabenstruktur ermöglicht einen gewichtseinsparenden beziehungsweise masseeinsparenden Leichtbau, insbesondere in Kombination mit einem Aluminium-Strangpressprofil. Falls das Hohlprofilbauteil mehrere mit Wabenstruktur ausgebildete Verstärkungselemente beziehungsweise Wabenelemente umfasst, können diese unterschiedliche Wabenformen und/oder Wabengrößen aufweisen.

Das Verstärkungselement kann mit der Innenwand des Hohlprofils beziehungsweise mit der Hohlkammer-Innenwand des Hohlprofils verklebt sein. Hierfür wird vorzugsweise ein wärmeaktivierbarer Klebstoff verwendet. Der wärmeaktivierbare Klebstoff kann ferner so ausgebildet sein, dass dieser beim Erwärmen, beispielsweise in einem KTL-Trockenofen (KTL = kathodische Tauchlackierung), expandiert (Blähklebstoff) und eine Zentrierung des Verstärkungselements innerhalb der Hohlkammer sowie gegebenenfalls auch eine Abdichtung (zwischen Verstärkungselement und Hohlkammer-Innenwand) bewirkt. Der (expandierte) Klebstoff kann dabei quasi auch als Toleranzausgleich fungieren. Bevorzugt wird der Klebstoff vor dem Einbringen des Verstärkungselements in die betreffende Hohlkammer auf das Verstärkungselement aufgebracht, insbesondere bereits bei der spritzgießenden Herstellung des Verstärkungselements, wobei der Klebstoffauftrag punktweise, linienweise und/oder flächenweise erfolgen kann. Bevorzugt handelt es sich um einen thermoplastischen Klebstoff, insbesondere um einen thermoplastischen Expansionsklebstoff, der vorzugsweise bei der spritzgießenden Herstellung des Verstärkungselements mit angespritzt wird, insbesondere im Zuge eines Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens. Bei der weiteren Herstellung des Hohlprofilbauteils (siehe unten) muss dann kein Klebstoff mehr aufgetragen werden. Der aufgetragene Klebstoff kann zugleich so beschaffen sein, dass dieser (im unaktivierten Zustand) einen hohen Reibwert aufweist beziehungsweise bewirkt und dadurch mittels Reibkraftschluss eine temporäre Fixierung beziehungsweise temporäre Arretierung (siehe unten) des Verstärkungselements ermöglicht.

Die Verklebung des Verstärkungselements mit der Hohlkammer-Innenwand des Hohlprofils bewirkt eine axiale Fixierung (Axialfixierung) des Verstärkungselements im Hohlprofil, sodass dieses, insbesondere auch im Crashfall, nicht verrutscht. Ferner wird bevorzugt auch eine Querfixierung bewirkt, wodurch Klappergeräusche verhindert werden können. Außerdem kann die Verklebung hinsichtlich der Crasheigenschaften zu Synergieeffekten führen, insbesondere bei axialer Krafteinwirkung. Die Klebeverbindung (stoffschlüssige Fixierung) ermöglicht die Übertragung axialer Kräfte zwischen dem Hohlprofil und dem Verstärkungselement, sodass das Verstärkungselement in Längsrichtung des Hohlprofils wirkende Kräfte (axiale Kräfte) aufnehmen kann.

Das Verstärkungselement kann auch mithilfe wenigstens eines die Hohlprofilwandung durchdringenden Fügehilfselements, insbesondere eines metallischen Fügehilfselements, und/oder mithilfe wenigstens einer in die Hohlprofilwandung eingeprägten Sicke oder dergleichen (wie beispielsweise ein Durchzug mit Kragen) fixiert beziehungsweise arretiert sein, womit insbesondere eine zumindest axiale Fixierung des Verstärkungselements im Hohlprofil gemeint ist. Ein geeignetes Fügehilfselement ist beispielsweise eine Schraube, insbesondere eine fließlochformende Schraube, ein Niet, insbesondere ein Blindniet, ein Nagel oder dergleichen. Das Fügehilfselement wird nach dem Einschieben (und axialem Positionieren) des Verstärkungselements von außen gesetzt, sodass dieses die Hohlprofilwandung durchdringt und in die betreffende Hohlkammer sowie in das darin angeordnete Verstärkungselement hineinragt. Auch eine Sicke oder dergleichen wird nach dem Einschieben des Verstärkungselements von außen eingeprägt, sodass diese in die betreffende Hohlkammer sowie in das darin angeordnete Verstärkungselement hineinragt. Der auf diese Weise mittels wenigstens eines Fügehilfselements und/oder wenigstens einer eingeprägten Sicke herbeigeführte Formschluss zwischen dem Hohlprofil und dem Verstärkungselement bewirkt eine Fixierung beziehungsweise Arretierung des Verstärkungselements im Hohlprofil. Insbesondere ist damit eine axiale Fixierung des Verstärkungselements im Hohlprofil gemeint, sodass dieses, insbesondere auch im Crashfall, nicht verrutscht, wobei es hinsichtlich der Crasheigenschaften auch zu Synergieeffekten kommen kann, insbesondere bei axialer Krafteinwirkung. Der mithilfe wenigstens eines Fügehilfselements und/oder wenigstens einer eingeprägten Sicke herbeigeführte Formschluss ermöglicht die Übertragung axialer Kräfte zwischen dem Hohlprofil und dem Verstärkungselement, sodass das Verstärkungselement in Längsrichtung des Hohlprofils wirkende Kräfte (axiale Kräfte) aufnehmen kann. Eine solche (formschlüssige) Fixierung kann mit dem vorausgehend erläuterten (stoffschlüssigen) Verkleben mit der Hohlkammer-Innenwand kombiniert werden.

Bezüglich einer Fixierung des Verstärkungselements mithilfe wenigstens eines Fügehilfselements und/oder wenigstens einer in die Hohlprofilwandung eingeprägten Sicke (wie vorausgehend erläutert) ist bevorzugt vorgesehen, dass das Fügehilfselement und/oder die eingeprägte Sicke in einen (eigens) dafür am Verstärkungselement vorgesehenen Freibereich, womit insbesondere ein begrenzter Freibereich beziehungsweise eine begrenzte geometrische Freistellung gemeint ist, hineinragt und dieser Freibereich, zumindest teilweise, mit expandiertem Klebstoff ausgefüllt ist, insbesondere derart, dass das in den Freibereich hineinragende Fügehilfselements beziehungsweise die in den Freibereich hineinragende Sicke vom Klebstoff erfasst ist. Auf diese Weise wird der mittels Fügehilfselement und/oder eingeprägter Sicke herbeigeführte Formschluss zwischen dem Hohlprofil und dem Verstärkungselement mit einem mittels (expandiertem) Klebstoff herbeigeführten Stoffschluss kombiniert (kombinierte Fügeverbindung), insbesondere derart, dass mittels des (expandierten) Klebstoffs zugleich auch ein Formschluss, der wenigstens das Verstärkungselement und das Fügehilfselement beziehungsweise die eingeprägte Sicke umfasst, herbeigeführt ist. Der (expandierte) Klebstoff kann dabei quasi auch als Toleranzausgleich fungieren. Dies ermöglicht mit geringer Klebstoffmenge und bei vergleichsweise einfacher Fiersteilbarkeit eine stabile Fixierung des Verstärkungselements im Hohlprofil, wobei sowohl eine Axialfixierung als auch eine Querfixierung möglich ist. Bei dem Klebstoff handelt es sich bevorzugt um einen durch Wärmeaktivierung expandierbaren beziehungsweise expandierten Klebstoff (Blähklebstoff), der sich beim

Einschieben des Verstärkungselements (in die betreffende Flohlkammer des Hohlprofils) bereits im Freibereich befindet (wobei selbsterklärend am Verstärkungselement auch mehrere solcher Freibereiche vorgesehen sein können). Die Wärmeaktivierung kann dann beispielsweise in einem KTL- Trockenofen erfolgen. Bevorzugt wird der (expandierbare) Klebstoff, insbesondere ein thermoplastischer Expansionsklebstoff, bereits bei der spritzgießenden Fierstellung des Verstärkungselements angespritzt beziehungsweise in den Freibereich (oder die Freibereiche) eingespritzt. Hierfür kann am spritzgegossenen Verstärkungselement wenigstens ein entsprechend gestalteter Angusskanal vorgesehen werden, über den während des Spritzgießprozesses der Klebstoff in den Freibereich (oder die Freibereiche) eingespritzt werden kann.

Das Verstärkungselement kann mit wenigstens einem Durchlass zur Innenbelüftung des Hohlprofils beziehungsweise der betreffenden

Flohlkammer und/oder für den Einlauf und Ablauf einer KTL-Flüssigkeit, insbesondere eines Basislacks, ausgebildet sein. Ein solcher Durchlass ist also Bestandteil des Verstärkungselementes und bildet einen geometrischen Freigang in axialer Richtung des Hohlprofils. Der Durchlass kann als Nut oder Bohrung ausgebildet sein.

Das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil kann mehrere (das heißt wenigstens zwei) Verstärkungselemente aufweisen, die in unterschiedlichen axialen Positionen und/oder in unterschiedlichen Hohlkammern (des Hohlprofils) angeordnet sind, gegebenenfalls mit entsprechender Querschnittanpassung (siehe oben). Dadurch können die Crasheigenschaften des Hohlprofilbauteils noch besser angepasst beziehungsweise noch zielgerichteter abgestimmt werden. Die einzelnen Verstärkungselemente sind gemäß den vorausgehenden Erläuterungen als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet. Bevorzugt weisen die Verstärkungselemente unterschiedliche axiale Längen auf.

Das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil kann in wenigstens einer Hohlkammer des Hohlprofils mehrere, das heißt wenigstens zwei, Verstärkungselemente aufweisen, die (zueinander) axial beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen diesen Verstärkungselementen angeordnete Abstandselemente vorgesehen sind. Das heißt, zwischen wenigstens zwei axial benachbarten Verstärkungselementen befindet sich wenigstens ein Abstandselement, welches insbesondere die beiden benachbarten Verstärkungselemente auch untereinander verbindet. Bei einem solchen Abstandselement handelt es sich beispielsweise um ein Profilelement oder Hohlprofilelement, das vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, gebildet ist. Solche Abstandselemente vereinfachen die Herstellung des Hohlprofilbauteils (siehe unten) und gewährleisten die Einhaltung des jeweils vorgesehenen axialen Abstands zwischen den Verstärkungselementen.

Das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil ist insbesondere ein Schwellerelement für den Schweller beziehungsweise Seitenschweller eines Kraftfahrzeugs. Ein erfindungsgemäßes Schwellerelement umfasst: - ein längliches Hohlprofil, mit wenigstens einer in Längsrichtung verlaufenden Hohlkammer; und

- wenigstens ein in der wenigstens einen Hohlkammer des Hohlprofils angeordnetes Verstärkungselement, welches sich in Längsrichtung nur über eine Teillänge des Hohlprofils erstreckt, wobei das Verstärkungselement ein vorgefertigtes und in die Hohlkammer eingeschobenes Kunststoffspritzgussteil ist.

Zusätzliche Merkmale ergeben sich analog zu den vorausgehenden Erläuterungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilbauteils, insbesondere eines Schwellerelements, welches wenigstens die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale aufweist, umfasst zumindest folgende Schritte: - Bereitstellen des (vorgefertigten) länglichen Hohlprofils;

- Bereitstellen wenigstens eines vorgefertigten Verstärkungselements, welches gemäß den vorausgehenden Erläuterungen als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist; und

- Einbringen beziehungsweise Einstecken des wenigstens einen Verstärkungselements in die betreffende, das heißt in die jeweils dafür vorgesehene Hohlkammer des Hohlprofils, wobei das Einstecken selbsterklärend über eine offene Stirnseite erfolgt, und (axiales) Verschieben des Verstärkungselements an die dafür vorgesehene axiale Position, wobei dies bevorzugt im kalten Zustand, insbesondere bei Raumtemperatur, erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die kostengünstige und serientaugliche Herstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Hohlprofilbauteils, welches quasi durch eine Montage vorgefertigter Komponenten (Hohlprofil + Verstärkungselement) hergestellt wird.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das in die Hohlkammer eingeschobene und axial positionierte Verstärkungselement anschließend in einem weiteren Schritt fixiert wird durch Setzen wenigstens eines die Hohlprofilwandung durchdringenden Fügehilfselements und/oder durch Einprägen wenigstens einer Sicke oder dergleichen in die Hohlprofilwandung, wie obenstehend erläutert. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Fügehilfselement und/oder die eingeprägte Sicke in einen (eigens) dafür am Verstärkungselement vorgesehenen Freibereich hineinragt, in dem sich auch ein Klebstoff befindet, der danach durch thermische Aktivierung beziehungsweise Wärmeaktivierung expandiert wird, wobei sich eine formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Klebstoff und dem Fügehilfselement beziehungsweise der eingeprägten Sicke ausbildet. Die Wärmeaktivierung erfolgt bevorzugt in einem KTL-Trockenofen, den das Hohlprofilbauteil oder die Fahrzeugkarosserie, in der das Hohlprofilbauteil verbaut ist, im Anschluss an ein KTL-Beschichten durchläuft.

Die Fixierung eines Verstärkungselements innerhalb des Hohlprofils kann auch durch Verkleben mit der Hohlkammer-Innenwand des Hohlprofils erfolgen, wie vorausgehend bereits erläutert.

Das Verstärkungselement kann ein damit verbundenes Positionierelement aufweisen, das als Einschiebhilfe und/oder als Positionierhilfe fungiert. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung noch näher erläutert.

Sollen in wenigstens einer Hohlkammer des Hohlprofils mehrere Verstärkungselemente axial beabstandet angeordnet werden (wie obenstehend erläutert), so kann das Einstecken und Verschieben der Verstärkungselemente nacheinander erfolgen, insbesondere derart, dass das erste Verstärkungselement eingesteckt und mithilfe eines ersten Abstandselements (axial) verschoben wird, dann das zweite Verstärkungselement eingesteckt und mithilfe eines zweiten Abstandselements verschoben wird usw. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungselemente zunächst mit Abstandselementen oder dergleichen verbunden und dann in einem Schritt in die betreffende Hohlkammer eingeschoben werden. Das axial äußerste Verstärkungselement, welches quasi als Letztes eingeschoben wird, kann mit einem Positionierelement verbunden sein. Eine weitere werkzeuggestützte Möglichkeit wird nachfolgend erläutert.

Das (wenigstens eine) in die Flohlkammer eingeschobene Verstärkungselement kann vorläufig beziehungsweise temporär fixiert werden, bevor eine dauerhafte Fixierung durch wenigstens eine der oben beschriebenen Maßnahmen (Fügehilfselement, eingeprägte Sicke und/oder Verklebung) erfolgt. Eine solche temporäre Fixierung kann beispielsweise durch Reibkraftschluss oder mithilfe einer am Verstärkungselement vorgesehenen Klemmfeder oder dergleichen bewerkstelligt werden. Sind mehrere Verstärkungselemente mit dazwischen angeordneten Abstandselementen vorgesehen (wie vorausgehend erläutert), kann es ausreichend sein, wenn nur ein Verstärkungselement temporär fixiert wird.

Sonstige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich analog zu den vorausgehenden Erläuterungen betreffend das erfindungsgemäße Hohlprofilbauteil.

Die Erfindung wird nachfolgend in nicht einschränkender Weise anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den schematischen (nicht maßstabsgerechten) Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können ausdrücklich, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung vorteilhaft weiterbilden.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug in einer Seitenansicht und ein im Schweller verbautes innenverstärktes Schwellerelement gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt zwei Schnitte durch das Schwellerelement der Fig. 1 gemäß den in Fig. 1 angegebenen Schnittverläufen (A-A und B-B).

Fig. 3 zeigt ein im Schwellerelement der Fig. 1 und Fig. 2 anordenbares Verstärkungselement mit einer Wabenstruktur. Fig. 4 zeigt zwei im Schwellerelement der Fig. 1 und Fig. 2 angeordnete und mittels Abstandselement beabstandete Verstärkungselemente.

Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein weiteres bevorzugtes Schwellerelement mit drei Verstärkungselementen (best mode).

Fig. 6 veranschaulicht das Einbringen der Verstärkungselemente bei der Fierstellung des Schwellerelements der Fig. 5.

Fig. 7 veranschaulicht eine bevorzugte Vorgehensweise zum Fixieren eines Verstärkungselements.

Fig. 8 veranschaulicht eine andere bevorzugte Vorgehensweise zum Fixieren eines Verstärkungselements.

Die Figuren und die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich im Wesentlichen auf ein Schwellerelement. Im Rahmen der Erfindung sind die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale analog auf andere Hohlprofilbauteile übertragbar.

Das in Fig. 1 gezeigte Kraftfahrzeug 10, das insbesondere elektrisch angetrieben ist, weist an beiden Fahrzeugseiten einen Schweller 11 auf. Zwischen diesen beiden Schwellern 11 kann eine Traktionsbatterie für den Fahrantrieb des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein. Beide Schweller 11 sind mit einem Schwellerelement 110 ausgebildet, das sich, insbesondere durchgängig, zwischen dem jeweils vorderen Radkasten und hinteren Radkasten erstreckt und unter anderem die Traktionsbatterie vor seitlichen Crasheinwirkungen schützt. Die untere schematische Darstellung der Fig. 1 und die beiden Schnittdarstellungen der Fig. 2 zeigen das Schwellerelement 110 des rechten Schwellers 11. Das korrespondierende Schwellerelement für den linken Schweller ist hierzu im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet. Das Schwellerelement 110 weist ein gerades beziehungsweise ungekrümmtes Hohlprofil auf, das als Strangpressprofil 112, insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil, ausgebildet ist, mit mehreren in Längsrichtung (x-Richtung) verlaufenden Hohlkammern 113, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet. In den Hohlkammern 113 sind fest beziehungsweise unverrutschbar mehrere Verstärkungselemente 114 angeordnet, welche sich in Längsrichtung beziehungsweise in axialer Richtung (x-Richtung) jeweils nur über eine Teillänge beziehungsweise über einen axialen Abschnitt des Strangpressprofils 112 erstrecken. Ferner sind die Verstärkungselemente 114 in unterschiedlichen axialen Positionen und in unterschiedlichen Hohlkammern 113 angeordnet. Ungeachtet dessen können einzelne Hohlkammern 113 des Strangpressprofils 112 auch vollständig, das heißt über die gesamte axiale Länge des Strangpressprofils

112, innenverstärkt sein. Eine geeignete Ausgestaltung hinsichtlich gewünschter Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften kann durch Simulation ermittelt werden.

In dem zum Querschnitt der Fig. 2a gehörenden Abschnitt sind in den drei vertikal mittleren Hohlkammern 113 des Strangpressprofils 112 Verstärkungselemente 114 angeordnet, die gleichlang oder auch unterschiedlich lang ausgebildet sein können. Dadurch wird beispielsweise die Traktionsbatterie besonders gut geschützt. In dem zum Querschnitt der Fig. 2b gehörenden Abschnitt sind in den drei vertikal oberen Hohlkammern

113, eventuell auch nur in der linken und mittleren oberen Hohlkammer, des Strangpressprofils 112 Verstärkungselemente 114 angeordnet, die gleichlang oder auch unterschiedlich lang ausgebildet sein können. In diesem Bereich stützt sich das Schwellerelement 110 an der Bodenstruktur und B-Säule der Fahrzeugkarosserie ab und ist dort besonders verformungssteif ausgebildet.

Der in Fig. 2 gezeigte Querschnitt des Strangpressprofils 112 und die Anordnung der Verstärkungselemente 114 sind nur beispielhaft und dienen der Veranschaulichung der Erfindung. Allerdings ergibt sich anschaulich die Möglichkeit zu einer flexiblen beziehungsweise bedarfsgerechten Anpassung der Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften des Schwellerelements 110 durch Variation der Hohlkammerbelegung mit Verstärkungselementen 114. Werden in den gezeigten Querschnitten (A-A oder B-B) andere Hohlkammern 113 und/oder noch mehr Hohlkammern 113 mit Verstärkungselementen 114 bestückt, verändern sich die lokalen Crasheigenschaften, insbesondere das lokale

Crashenergieaufnahmevermögen des Schwellerelements 110. Ferner kann die Anpassung der Crasheigenschaften auch durch Veränderung der axialen Positionierungen und/oder der axialen Längen der Verstärkungselemente

114 erfolgen. Mit anderen Worten: die Verstärkungselemente 114 können mit beliebiger axialer Länge in x-, y- und z-Richtung an verschiedenen Stellen des Strangpressprofils 112 platziert werden.

Die Verstärkungselemente 114 sind als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet und weisen bevorzugt eine Wabenstruktur auf, wie in Fig. 3 veranschaulicht. Vorzugsweise erstrecken sich die Waben der Wabenstruktur in horizontaler Richtung, das heißt in y-Richtung des Fahrzeugskoordinatensystems, also quer zur Längsrichtung (x-Richtung). Die Verstärkungselemente beziehungsweise Wabenelemente 114 sind bevorzugt aus einem spritzgegossenen thermoplastischen Kunststoff mit Glasfaserverstärkung, insbesondere mit Langglasfaserverstärkung (langglasfaserverstärktes thermoplastisches Spritzgussteil) gebildet.

Fig. 4 zeigt zwei in einer Hohlkammer 113 des Strangpressprofils 112 angeordnete Verstärkungselemente 114, die in axialer Richtung (x-Richtung) des Strangpressprofils 112 zueinander beabstandet sind. Zwischen den beiden Verstärkungselementen 114 ist (wenigstens) ein Abstandselement

115 angeordnet. Das Abstandselement 115 kann mit beiden Verstärkungselementen 114 verbunden sein. Das Abstandselement 115 gewährleistet die Einhaltung des vorgesehenen axialen Abstands zwischen den beiden benachbarten Verstärkungselementen 114 und vereinfacht auch die Herstellung des Schwellerelements 110, wie nachfolgend noch näher beschrieben. Fig. 4 zeigt ferner ein mit dem axial äußersten Verstärkungselement 114 verbundenes Positionierelement 116. Das Positionierelement 116 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, gebildet. Das Positionierelement 116 fungiert einerseits als Einschiebhilfe, sodass für das Einstecken und Verschieben des Verstärkungselements 114 ein separates Einschiebwerkzeug nicht erforderlich ist. Andererseits fungiert das Positionierelement 116 aber auch als Positionierhilfe und weist hierzu einen beispielsweise als L-Bügel oder U-Bügel ausgebildeten Anschlag auf, der beim Einschieben (nach rechts) an die Stirnseite des Strangpressprofils 112, das heißt an eine Außenwand beziehungsweise Außenwandung oder Trennwand des Strangpressprofils 112, anschlägt. Dadurch wird die axiale Position des Verstärkungselements 114 beziehungsweise aller mittels Abstandselementen 115 beabstandeten Verstärkungselemente 114 innerhalb der betreffenden Hohlkammer 113 ohne weitere Hilfsmittel exakt vorgegeben.

Fig. 5 zeigt ein anderes Schwellerelement 110 mit drei in derselben Hohlkammer 113 angeordneten Verstärkungselementen 114a, 114b, 114c, die jeweils eine Wabenstruktur aufweisen und mittels Abstandselementen 115a, 115b axial beabstandet sind. Die Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c sind in Längsrichtung (x-Richtung) unterschiedlich lang ausgebildet, wobei zumindest die beiden äußeren Verstärkungselemente 114a, 114c über ihrer axialen Längserstreckung (in x-Richtung) auch einen veränderlichen beziehungsweise variablen Querschnitt aufweisen (siehe auch Fig. 6).

Ferner unterscheiden sich die Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c auch in der Wabengröße, derart, dass das mittlere Verstärkungselement 114b kleinere Waben aufweist. Eine geeignete Ausgestaltung hinsichtlich gewünschter Belastungseigenschaften und/oder Crasheigenschaften kann durch Simulation ermittelt werden. Ferner ist die hintere Stirnseite des Hohlprofils beziehungsweise Strangpressprofils 112 mit einem als Deckel ausgebildeten Verschlusselement 117 verschlossen. Ein solches Verschlusselement kann auch an der anderen Stirnseite vorgesehen sein. Fig. 6 veranschaulicht in mehreren Einzeldarstellungen das Einbringen der Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c in die betreffende Hohlkammer 113 des Strangpressprofils 112. An einer Stirnseite (linke beziehungsweise hintere Stirnseite) wird ein Anschlagwerkzeug 210 in die betreffende Hohlkammer 113 eingeführt. Das Anschlagwerkzeug 210 kann von einem Roboter gehalten werden. Von der anderen Stirnseite (rechte beziehungsweise vordere Stirnseite) wird nun das erste Verstärkungselement 114a in die Hohlkammer 113 eingesteckt und mithilfe eines nicht gezeigten Einschiebwerkzeugs axial (nach links) verschoben, bis dieses am Anschlagwerkzeug 210 anschlägt, wodurch die axiale Position vorgegeben wird. Am ersten Verstärkungselement 114a ist bereits das erste Abstandselement 115a befestigt, beispielsweise mittels Steckverbindung, wobei auch eine einstückige Ausbildung denkbar ist. Nachfolgend wird das zweite beziehungsweise mittlere Verstärkungselement 114b zusammen mit dem daran befestigten zweiten Abstandselement 115b in die Hohlkammer 113 eingesteckt und mithilfe des Einschiebwerkzeugs axial verschoben, bis dieses am ersten Abstandselement 115a anschlägt, wobei ein formschlüssiger Eingriff zwischen dem ersten Abstandselement 115a und dem zweiten Verstärkungselement 114b vorgesehen sein kann. Nachfolgend wird das dritte Verstärkungselement 114c in die Hohlkammer 113 eingesteckt und mithilfe des Einschiebwerkzeugs axial verschoben, bis dieses am zweiten Abstandselement 115b anschlägt, wobei ebenfalls ein formschlüssiger Eingriff zwischen dem zweiten Abstandselement 115b und dem dritten Verstärkungselement 114c vorgesehen sein kann.

(Gleichwirkend kann das erste Abstandselement 115a am zweiten Verstärkungselement 114b und/oder das zweite Abstandselement 115b am dritten Verstärkungselement 114c angebracht sein). Nachfolgend wird das Anschlagwerkzeug 210 entfernt und das Verschlusselement 117 aufgebracht.

Die Fixierung beziehungsweise Arretierung wenigstens eines der Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c im Strangpressprofil 112 kann durch Verkleben mit der Hohlkammer-Innenwand des Strangpressprofils 112 erfolgen, wie obenstehend erläutert. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Fixierung durch Setzen wenigstens eines die Hohlprofilwandung durchdringenden Fügehilfselements und/oder durch Einprägen wenigstens einer Sicke in die Hohlprofilwandung erfolgt, wie in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigt. Das Fixieren kann vor dem Entfernen des Anschlagwerkzeugs 210 erfolgen oder, insbesondere falls eine temporäre Fixierung vorgesehen ist (wie obenstehend erläutert), erst nach dem Entfernen des Anschlagwerkzeugs 210. Bevorzugt ist vorgesehen, dass jedes Verstärkungselement 114a, 114b, 114c fixiert wird, wobei es bei geeigneter Verbindung der Verstärkungselemente 114a, 114b, 114c mittels der Abstandselemente 115a, 115b ausreichend sein kann, dass nur ein Verstärkungselement fixiert wird.

Fig. 7 veranschaulich eine Möglichkeit zur Fixierung eines axial positionierten Verstärkungselements 114 innerhalb eines Hohlprofils beziehungsweise Strangpressprofils 112, indem von außen wenigstens ein und bevorzugt mehrere die Hohlprofilwandung beziehungsweise Strangpressprofilwandung W durchdringende Fügehilfselemente 118 (beispielsweise Schrauben, Nieten oder Nägel) gesetzt werden. Gegebenenfalls müssen hierfür zunächst Bohrungen in die Wandung W eingebracht werden. Das Setzen der Fügehilfselemente 118 ist automatisierbar und kann prozessüberwacht werden. Die Fügehilfselemente 118 können auch so gesetzt werden, dass diese wenigstens eine Hohlkammer 113 durchragen, falls beispielsweise das zu fixierende Verstärkungselement 114 an wenigstens einer Seite nicht an einer Außenwand beziehungsweise Außenwandung des Strangpressprofils 112 anliegt.

Die Fügehilfselemente 118 werden so gesetzt, dass diese in die betreffende Hohlkammer 113 sowie in das darin angeordnete Verstärkungselement 114 hineinragen, wobei das Verstärkungselement 114 eigens dafür vorgesehene räumlich begrenzte Freibereiche B aufweist, in denen sich ein expandierbarer Klebstoff K, insbesondere ein Zwei-Komponenten- Blähklebstoff, befindet. Bei den Freibereichen B handelt es sich beispielhaft um abgegrenzte Teilvolumen einzelner Wabenkammern, was eine einfache spritzgießende Herstellung ermöglicht. Geeignete Freibereiche B können jedoch auch anders ausgebildet sein. Die Fügehilfselemente 118 werden dann auf der (fahrzeugzugewandten) Rückseite und an der (fahrzeugabgewandten) Vorderseite des Strangpressprofils 112 so gesetzt, dass diese längs beziehungsweise in ihrer Axialrichtung, also in y-Richtung, in die Waben beziehungsweise Freibereiche B der Wabenstruktur hineinreichen. Bevorzugt werden die Fügehilfselemente 118 an der Rückseite und an der Vorderseite des Strangpressprofils 112 in axialer Richtung des Strangpressprofils (x-Richtung) versetzt zueinander angeordnet, sodass sich quasi eine abwechselnde Anordnung der Fügehilfselemente 118 ergibt, wie in Fig. 7 gezeigt. Grundsätzlich ist auch ein nur einseitiges Setzen der Fügehilfselemente 118, bspw. auf der Rückseite, möglich. Während einer nachfolgenden Wärmebehandlung (beispielsweise in einem KTL-Trockenofen) expandiert der Klebstoff K, wobei eine formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung entsteht, die sowohl in axialer Richtung (x-Richtung) als auch in Querrichtung (y-Richtung und z- Richtung) des Strangpressprofils 112 beziehungsweise des Verstärkungselements 114 die Fixierung bewirkt (Axialfixierung + Querfixierung). Durch eine solche Fixierung kann prinzipiell auch ein Verdrehen des Verstärkungselements 114 innerhalb der Flohlkammer 113 verhindert werden (Verdrehfixierung).

Die Freibereiche B des Verstärkungselements 114 weisen ein begrenztes Volumen (Negativvolumen) auf, welches bevorzugt so dimensioniert ist, dass darin ein Fügehilfselement 118 (genau genommen der durch die Flohlprofilwandung W durchragende Abschnitt des Fügehilfselements 118) mit definierten Toleranzen aufgenommen werden kann. Der aufgrund der Toleranzen übrig bleibende Leerraum wird dann durch den expandierenden Klebstoff K aufgefüllt, wobei ein alle beteiligten Komponenten einschließender Stoffschluss und Formschluss entsteht, der einerseits einen Toleranzausgleich bewirkt und andererseits als Klapperschutz beziehungsweise Wackelschutz fungiert. (Selbiges gilt analog für die in Fig. 8 gezeigten eingeprägten Sicken 119). Fig. 8 veranschaulich eine andere Möglichkeit zur Fixierung eines axial positionierten Verstärkungselements 114 innerhalb eines Hohlprofils beziehungsweise Strangpressprofils 112. Anstatt der in Fig. 7 gezeigten Fügehilfselemente 118 werden von außen in die Flohlprofilwandung beziehungsweise Strangpressprofilwandung W Sicken 119 oder dergleichen eingeprägt, über die dann (analog zur Ausführungsmöglichkeit der Fig. 7) mittels expandiertem Klebstoff K eine formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung herbeigeführt wird. Im Übrigen gelten analog die vorausgehenden Erläuterungen zur Fig. 7.

Das Schwellerelement 110 kann KTL-beschichtet werden. Bevorzugt erfolgt das KTL-Beschichten, nachdem die Verstärkungselemente 114 eingesetzt und fixiert sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Schwellerelement 110 in eine Fahrzeugkarosserie eingebaut wird (siehe Fig. 1) und dann zusammen mit der Fahrzeugkarosserie KTL-beschichtet wird. Wie obenstehend erläutert, können die Verstärkungselemente 114 mit Durchlässen ausgebildet sein, die den Einlauf und Ablauf der KTL-Flüssigkeit (Basislack) ermöglichen. Bei einem anschließenden Trocknungsvorgang in einem KTL-Trockenofen kann der Klebstoff K thermisch aktiviert werden (Wärmeaktivierung), der daraufhin expandiert beziehungsweise aufschäumt und/oder aushärtet.