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Title:
VEHICLE STRUCTURAL COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING A VEHICLE STRUCTURAL COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/115109
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vehicle structural component (10), comprising at least one first and at least one second fibre-reinforced plastic insert (22, 23) and an injection-moulded rib structure (12) which connects the plastic inserts (22, 23) and is injection-moulded onto the plastic inserts (22, 23), and at least one metal element (14) which forms an attachment region (28) of the vehicle structural component (10). The invention further relates to a method for producing a vehicle structural component (10).

Inventors:
HOGGER THOMAS (DE)
BRAUCH MICHAEL (DE)
KRULL SEBASTIAN (DE)
BEIL ANDREAS (DE)
SPITZER SIMON (DE)
PREUSS TOBIAS (DE)
KNOLL OCTAVIAN (DE)
KONRAD OLEG (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/081044
Publication Date:
June 20, 2019
Filing Date:
November 13, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B62D29/00; B62D29/04
Domestic Patent References:
WO2013182524A12013-12-12
Foreign References:
DE102011100050A12012-10-31
DE102013200677A12014-07-17
DE102012207901A12013-11-14
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1 . Fahrzeugstrukturbauteil (10), umfassend mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten faserverstärkten Kunststoffeinsatz (22, 23) sowie eine die Kunststoffeinsätze (22, 23) verbindende Spritzgussrippenstruktur (12), die an die Kunststoffeinsätze (22, 23) angespritzt ist, und mindestens ein metallisches Element (14), durch das ein Anbindungsbereich (28) des Fahrzeugstrukturbauteils (10) gebildet ist.

2. Fahrzeugstrukturbauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der faserverstärkten Kunststoffeinsätze (22, 23) durch eine Aussparung (16) in dem metallischen Element (14) hindurchragt.

3. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine metallische Element (14) als Einlegeteil ausgebildet ist, welches mehrere Aussparungen (16) aufweist, die mit Kunststoff gefüllt sind.

4. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine metallische Element (14) mit der Spritzgussrippenstruktur (12) durch Stoffschluss, Reibschluss und/oder Formschluss verbunden ist.

5. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussrippenstruktur (12) in einem Querschnitt gesehen gegenüber den Kunststoffeinsätzen (22, 23) und zueinander gewinkelt verlaufende Versteifungsstege (20) aufweist.

6. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt gesehen jeweils mindestens zwei benachbarte Versteifungsstege (20) mit einem der Kunststoffeinsätze (22, 23) eine lokale Versteifungseinheit bilden.

7. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils (10) eine Vielzahl von Versteifungsstegen quer zur Längsrichtung hintereinander verlaufen und/oder die Kunststoffeinsätze (22, 23) in Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils (10) verlaufen.

8. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstege in Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils (10) jeweils beabstandet zueinander angeordnet sind.

9. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussrippenstruktur (12) einen kurzfaserverstärkten Thermoplast aufweist und/oder die Kunststoffeinsätze (22, 23) ein Endlosfasermaterial aufweisen. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Element (14) über seine gesamte Oberfläche zu den Kunststoffein Sätzen (22, 23) beabstandet ist.

10. Fahrzeugstrukturbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugstrukturbauteil (10) mittels des metallischen Elements (14) mit einer angrenzenden Fahrzeugstruktur stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere durch Punktschweißen oder Kleben. 1 1. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugstrukturbauteils (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend folgende Schritte: a) Bereitstellen einer Werkzeugform, b) Erwärmen von mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten faserverstärkten Kunststoffeinsatz (22, 23), c) Umformen des mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Kunststoffeinsatzes (22, 23), d) Einlegen des mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten umgeformten Kunststoffeinsatzes (22, 23) in die Werkzeugform, e) Umspritzen der Kunststoffeinsätze (22, 23) mit Kunststoff und f) Anbringen von mindestens einem metallischen Element (14) an das Fahrzeugstrukturbauteil (10) durch Umspritzen in Schritt e) und/oder durch Befestigungsmittel derart, dass mindestens ein Kunststoffeinsatz (22, 23) durch eine Aussparung (16) in dem metallischen Element (14) hindurchragt.

Description:
Fahrzeugstrukturbauteil und Verfahren zur Herstellung eines

Fahrzeugstrukturbauteils

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugstrukturbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugstrukturbauteils.

Fahrzeugstrukturbauteile dienen zur Versteifung der Fahrzeugstruktur, beispielsweise von Vertikalsäulen oder der Fahrzeugdachstruktur. Des Weiteren können sie zur Anbindung von Klappen und deren Funktionselementen, wie Feder- Dämpfer-Elementen dienen.

Solche Fahrzeugstrukturbauteile werden zur Erzielung von Leichtbau häufig aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt, da diese Teile ein geringeres Gewicht aufweisen als Strukturbauteile aus Stahl. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass sich Strukturbauteile aus Kunststoff nicht durch herkömmliche Verfahren mit der Fahrzeugstruktur verbinden lassen, zum Beispiel durch Schweißen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugstrukturbauteil für ein Kraftfahrzeug bereit zu stellen, das über ein geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Festigkeit verfügt und durch warme Verbindungstechniken mit einer Karosseriestruktur verbunden werden kann. Darüber hinaus soll das Fahrzeugstrukturbauteil in Großserie produzierbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeugstrukturbauteil, umfassend mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten faserverstärkten Kunststoffeinsatz sowie eine die Kunststoffeinsätze verbindende Spritzgussrippenstruktur, die an die Kunststoffeinsätze angespritzt ist, und mindestens ein metallisches Element, durch das ein Anbindungsbereich des Fahrzeugstrukturbauteils gebildet ist.

Ein derartiges Fahrzeugstrukturbauteil hat eine Reihe von Vorteilen: Durch die integrierten metallischen Elemente wird eine hohe lokale Duktilität zur Energieaufnahme bei hoher struktureller Belastung erreicht. Des Weiteren wird eine punktuelle Krafteinleitung ermöglicht. Zudem ist eine Verbindung des Fahrzeugstrukturbauteils mit einer angrenzenden Fahrzeugstruktur durch warme Verbindungstechniken für metallische Materialien, beispielsweise durch Schweißen, möglich. Des Weiteren können dieselben oder zusätzliche metallische Elemente genutzt werden, um bewegliche Elemente, zum Beispiel ein Scharnier zur Anbindung einer Heckklappe, anzubringen. Die faserverstärkten Kunststoffeinsätze sorgen für die nötige Steifigkeit des Fahrzeugstrukturbauteils. Durch die Spritzgussrippenstruktur, die volumenmäßig den Hauptanteil des Fahrzeugstrukturbauteils ausmacht, erfüllt das Fahrzeugstrukturbauteil die Anforderungen hinsichtlich der Leichtbauweise.

Vorzugsweise ragt mindestens einer der faserverstärkten Kunststoffeinsätze durch eine Aussparung in dem metallischen Element hindurch. Dadurch ist eine gute Kraftübertragung von dem Fahrzeugstrukturbauteil auf die übrige Fahrzeugstruktur möglich, zum Beispiel auf einen Seitenrahmen.

Gemäß einer Ausführungsform ist das mindestens eine metallische Element als Einlegeteil ausgebildet ist, welches mehrere Aussparungen aufweist, die mit Kunststoff gefüllt sind. Insbesondere ist das metallische Element in einem Bereich, in welchem die Aussparungen angeordnet sind, von der Spritzgussrippenstruktur umgeben, vorzugsweise umspritzt. Dadurch ist das metallische Element zuverlässig mit der Spritzgussrippenstruktur verbunden, ohne dass zusätzliche Befestigungselemente benötigt werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das mindestens eine metallische Element mit der Spritzgussrippenstruktur Stoffschluss, Reibschluss und oder Formschluss verbunden sein, insbesondere durch Kleben, Nieten und/oder Verschrauben. Dadurch kann ebenso eine zuverlässige Verbindung zwischen dem metallischen Element und der Spritzgussrippenstruktur erreicht werden.

Die Spritzgussrippenstruktur kann in einem Querschnitt gesehen gegenüber den Kunststoffeinsätzen und zueinander gewinkelt verlaufende Versteifungsstege aufweist. Dadurch ist eine fachwerkähnliche Struktur gebildet, die besonders stabil ist.

Im Querschnitt gesehen bilden vorzugsweise jeweils mindestens zwei benachbarte Versteifungsstege mit einem der Kunststoffeinsätze eine lokale Versteifungseinheit. Beispielsweise verlaufen mehrere, insbesondere zwei benachbarte Versteifungsstege gewinkelt zueinander und sind an dem mindestens einen ersten und/oder an dem mindestens einen zweiten faserverstärkten Kunststoffeinsatz in einem Verbindungspunkt verbunden. Dabei sind die Versteifungsstege an faserverstärkten Kunststoffeinsätzen angespritzt. Über den Verbindungspunkt sind die Versteifungsstege darüber hinaus miteinander verbunden und ermöglichen eine fachwerkähnliche Kraftverteilung, wobei die Verbindungspunkte als Knotenpunkte wirken.

Eine Vielzahl von Versteifungsstegen verläuft vorzugsweise in Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils quer zur Längsrichtung hintereinander und/oder die Kunststoffeinsätze verlaufen in Längsrichtung des Strukturbauteils. Dadurch kann eine besonders gute Kraftverteilung in dem Fahrzeugstrukturbauteil bewirkt werden.

Die faserverstärkten Kunststoffeinsätze verlaufen vorzugsweise entlang einer Außenfläche des Fahrzeugstrukturbauteils. Insbesondere ist ein Teil der Außenfläche des Fahrzeugstrukturbauteils durch eine Fläche eines Kunststoffeinsatzes gebildet. Dies erleichtert die Herstellung des Fahrzeugstrukturbauteils, da die faserverstärkten Kunststoffeinsätze einfach in ein Werkzeug eingelegt werden können.

Besonders bevorzugt erstreckt sich der mindestens eine erste faserverstärkte Kunststoffeinsatz entlang einer Oberseite des Fahrzeugstrukturbauteils und der mindestens eine zweite faserverstärkte Kunststoffeinsatz entlang einer Unterseite des Fahrzeugstrukturbauteils. Alternativ oder zusätzlich können sich die Kunststoffeinsätze in einem Randbereich des Fahrzeugstrukturbauteils erstrecken. Ein Randbereich des Fahrzeugstrukturbauteils ist in Fahrzeugrichtung gesehen vorne oder hinten angeordnet. Durch eine derartige Anordnung bilden die Kunststoffeinsätze ein Profil, das durch die Spritzgussrippenstruktur verbunden ist. Auf diese Weise kann das Fahrzeugstrukturbauteil besonders hohe Belastungen aufnehmen.

Die Versteifungsstege können in Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils jeweils beabstandet zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise kann Material eingespart werden, da weniger Versteifungsstege ausgebildet werden müssen. Insbesondere kann die Anzahl der Versteifungsstege an die jeweiligen Anforderungen in der Fahrzeugstruktur angepasst sein.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Spritzgussrippenstruktur einen kurzfaserverstärkten Thermoplast auf und/oder die Kunststoffeinsätze weisen ein Endlosfasermaterial auf. Insbesondere sind die Kunststoffeinsätze in Längsrichtung auf eine vorbestimmte Länge abgeschnitten. Kurzfaserverstärkte Thermoplaste eignen sich besonders gut für Spritzgussanwendungen. Die Endlosfasern der Kunststoffeinsätze können mit einem Harz getränkt sein. Vorzugsweise verlaufen die Endlosfasern in den Kunststoffeinsätzen unidirektional, sodass diese ein anisotropes Materialverhalten zeigen. Dadurch weist das Fahrzeugstrukturbauteil vor allem in Längsrichtung eine hohe Steifigkeit auf.

Das metallische Element kann über seine gesamte Oberfläche zu den Kunststoffeinsätzen beabstandet sein. Dadurch wird vermieden, dass im Fahrzeugstrukturbauteil Spannungsspitzen auftreten.

Das Fahrzeugstrukturbauteil ist vorzugsweise mittels des metallischen Elements mit einer angrenzenden Fahrzeugstruktur stoffschlüssig verbunden, insbesondere durch Punktschweißen oder Kleben. Somit kann eine zuverlässige, langlebige Befestigung des Fahrzeugstrukturbauteils an einer Fahrzeugstruktur erreicht werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird des Weiteren gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugstrukturbauteils, welches wie vorhergehend beschrieben ausgebildet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Werkzeugform, b) Erwärmen von mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten faserverstärkten Kunststoffeinsatz, c) Umformen des mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten Ku n ststoffei n satzes , d) Einlegen des mindestens einen ersten und mindestens einen zweiten umgeformten Kunststoffeinsatzes in die Werkzeugform, e) Umspritzen der Kunststoffeinsätze mit Kunststoff und f) Anbringen von mindestens einem metallischen Element an das Fahrzeugstrukturbauteil durch Umspritzen in Schritt e) und/oder durch Befestigungsmittel derart, dass mindestens ein Kunststoffeinsatz durch eine Aussparung in dem metallischen Element hindurchragt.

Durch ein derartiges Verfahren wird die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugstrukturbauteils in Großserie ermöglicht.

Das Werkzeug kann mindestens ein Werkzeugoberteil und mindestens ein Werkzeugunterteil umfassen, wobei der mindestens eine erste faserverstärkte Kunststoffeinsatz in das Werkzeugoberteil und der mindestens eine zweite faserverstärkte Kunststoffeinsatz in das Werkzeugunterteil derart eingelegt wird, dass die Kunststoffeinsätze an einer Innenfläche der Werkzeugteile anliegen. Dadurch bilden die Kunststoffeinsätze nach dem Spritzgießen zumindest einen Teil einer Außenfläche des Fahrzeugstrukturbauteils. Das Werkzeugoberteil und das Werkzeugunterteil umfassen jeweils

Eingriffsmittel zum Eingriff von der Seite zwischen die faserverstärkten Kunststoffeinsätze. Die Eingriffsmittel weisen eine komplementäre Form mit zueinander vorbestimmtem Versatz als Einspritz-Freilassungen auf, wobei der Kunststoff in die Einspritz-Freilassungen eingespritzt wird. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeugstrukturbauteil in einer Unteransicht,

Figur 2 das Fahrzeugstrukturbauteil aus Figur 1 in einer Frontansicht,

Figur 3 das Fahrzeugstrukturbauteil aus Figur 1 in einer Draufsicht,

Figur 4 das Fahrzeugstrukturbauteil aus Figur 1 in einer Seitenansicht,

Figur 5 einen Schnitt durch das Fahrzeugstrukturbauteil entlang der Linie A-A in Figur 2, Figur 6 einen Schnitt durch das Fahrzeugstrukturbauteil entlang der Linie B-B in Figur 2,

Figur 7 eine Detailansicht des Fahrzeugstrukturbauteils des mit C bezeichneten Bereichs in Figur 1 ,

Figur 8 eine Detailansicht des Fahrzeugstrukturbauteils des mit D bezeichneten Bereichs in Figur 3,

Figur 9 einen Schnitt entlang der Linie E-E in Figur 8,

Figur 10 einen Schnitt entlang der Linie G-G in Figur 9,

Figur 1 1 eine isometrische Ansicht des Fahrzeugstrukturbauteils,

Figur 12 eine weitere Detailansicht des mit F bezeichneten Bereichs in Figur 1 1 ,

Figur 13 eine weiteres erfindungsgemäßes Fahrzeugstrukturbauteil und

Figur 14 eine Detailansicht des Fahrzeugstrukturbauteils aus Figur 13.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeugstrukturbauteil 10. Das Fahrzeugstrukturbauteil 10 ist beispielsweise eine Verstrebung, insbesondere ein Dachquerstrukturbauteil, die in Fahrzeugquerrichtung einen linken Dachrahmen und einen rechten Dachrahmen miteinander verbindet. Die in den Figuren 1 bis 12 gezeigte Ausführungsform des Fahrzeugstrukturbauteils 10 stellt einen Dachspriegel dar. Das Fahrzeugstrukturbauteil 10 ist als Hybridbauteil ausgebildet und weist eine Spritzgussrippenstruktur 12 aus einem kurzfaserverstärkten Thermoplast und an den längsseitigen Enden jeweils ein metallisches Element 14 auf. Die Spritzgussrippenstruktur 12 gibt dem Fahrzeugstrukturbauteil 10 im Wesentlichen seine Form. Zudem ist die Verwendung von Kunststoff hinsichtlich des Fahrzeuggewichts vorteilhaft. Über die metallischen Elemente 14 kann das Fahrzeugstrukturbauteil 10 mit bekannten Fertigungsverfahren an die Fahrzeugkarosserie angebunden werden, zum Beispiel durch Punktschweißen. Zu diesem Zweck ist ein Bereich der metallischen Elemente 14 frei von der umgebenden Spritzgussrippenstruktur 12. Die metallischen Elemente 14 können beispielsweise Einlegeteile, insbesondere Stahlbleche, sein, die von der Spritzgussrippenstruktur teilweise umspritzt und so mit der Spritzgussrippenstruktur fest 12 verbunden sind. Zu diesem Zweck weisen die metallischen Elemente 14 Aussparungen 16 auf, die in den nachfolgenden Figuren, beispielsweise in Figur 6, sichtbar sind. Diese Aussparungen 16 sind mit dem Kunststoff der Spritzgussrippenstruktur 12 gefüllt. Im Bereich der Aussparungen 16 sind in der Spritzgussrippenstruktur 12 Vertiefungen 18 (siehe Figur 1 ) angeordnet, um Materialanhäufungen zu vermeiden. Solche Materialanhäufungen könnten zu Einfallstellen im fertigen Bauteil führen.

Alternativ können die metallischen Elemente 14 durch Stoffschluss, Reibschluss und/oder Formschluss, insbesondere durch Kleben, Nieten und/oder Verschrauben mit der Spritzgussrippenstruktur 12 verbunden sein.

In Längsrichtung gesehen weist das Fahrzeugstrukturbauteil 10, insbesondere die Spritzgussrippenstruktur 12, eine Vielzahl von Versteifungsstegen 20 auf, die quer zur Längsrichtung hintereinander verlaufen und in Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils 10 jeweils beabstandet zueinander sind. Diese sorgen für die notwendige Stabilität des Fahrzeugstrukturbauteils 10. Die Versteifungsstege 20 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Fahrzeugstrukturbauteils 10, insbesondere über die gesamte Breite des Fahrzeugstrukturbauteils 10. In montiertem Zustand verläuft die Breite des Fahrzeugstrukturbauteils 10 in Längsrichtung des Fahrzeugs.

Das Fahrzeugstrukturbauteil 10 umfasst weiterhin mehrere faserverstärkte Kunststoffeinsätze 22, 23 insbesondere vier faserverstärkte Kunststoffeinsätze 22, 23. Diese erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils 10 und sind teilweise von der Spritzgussrippenstruktur 12 umgeben und in sie eingebettet. Dabei verlaufen zwei erste faserverstärkte Kunststoffeinsätze 22 entlang einer Oberseite und zwei zweite faserverstärkte Kunststoffeinsätze 23 entlang einer Unterseite des Fahrzeugstrukturbauteils 10, wie in den Figuren 1 und 3 sichtbar ist.

Insbesondere sind die faserverstärkten Kunststoffeinsätze 22 derart angeordnet, dass sie ein Profil bilden, wobei die Spritzgussrippenstruktur 12 zumindest teilweise zwischen den Kunststoffeinsätzen 22 angeordnet ist. Die faserverstärkten Kunststoffein sätze 22 sind vorzugsweise Faserbündel, die ein Endlosfasermaterial aufweisen.

Die metallischen Elemente 14 sind über ihre gesamte Oberfläche zu den faserverstärkten Kunststoffeinsätzen 22, 23 beabstandet.

In einem Querschnitt gesehen verlaufen die Versteifungsstege 20 der Spritzgussrippenstruktur 12 gegenüber den Kunststoffeinsätzen 22, 23 und zueinander gewinkelt.

Außerdem bilden im Querschnitt gesehen jeweils mindestens zwei benachbarte Versteifungsstege 20 mit einem der Kunststoffeinsätze 22, 23 eine lokale Versteifungseinheit. Somit weist das Fahrzeugstrukturbauteil 10 eine fachwerkartige Struktur auf, die eine besonders gute Kraftverteilung im Fahrzeugstrukturbauteil 10 möglich macht.

Gemäß einer Variante kann das Fahrzeugstrukturbauteil 10 weitere metallische Einleger aufweisen, zum Beispiel einen Einleger 24, der sich in Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils 10 zwischen den beiden metallischen Elemente 14 erstreckt, insbesondere an die metallischen Elemente 14 angrenzt. Der Einleger 24 weist eine in einer Draufsicht auf das Fahrzeugstrukturbauteil 10 freiliegende Fläche 26 auf, die lackiert sein kann. Der Einleger 24 kann zur Befestigung weiterer Fahrzeugkomponenten dienen.

Figur 5 zeigt einen Schnitt durch das Fahrzeugstrukturbauteil entlang der in Figur 2 dargestellten Schnittlinie A-A.

In dieser Darstellung sind die Anordnung und Form der faserverstärkten Kunststoffeinsätze 22, 23 veranschaulicht.

Insbesondere sind die Kunststoffeinsätze 22, 23 in den Randbereichen des Fahrzeugstrukturbauteils 10 angeordnet. Lediglich ein Kunststoffeinsatz 22 ist leicht nach innen versetzt, da an einem Randbereich auf der Oberseite des Fahrzeugstrukturbauteils 10 bereits der metallische Einleger 24 angeordnet ist.

Figur 6 zeigt einen Schnitt entlang der in Figur 2 dargestellten Linie B-B. In dieser Schnittdarstellung sind die Aussparungen 16 des metallischen Elements 14 zu sehen, die mit dem Kunststoff material der Spritzgussrippenstruktur 12 gefüllt, insbesondere umspritzt sind. Aus den Figuren 5 und 6 wird deutlich, dass die faserverstärkten Kunststoffeinsätze 22, 23 einen variablen Querschnitt aufweisen. Im mittleren Bereich des Fahrzeugstrukturbauteils 10 haben die Kunststoffeinsätze 22, 23 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Im Randbereich, insbesondere in dem Bereich, in dem die metallischen Elemente angeordnet sind, passt sich der Querschnitt an die abflachende Geometrie des Fahrzeugstrukturbauteils 10 und an die Geometrie des metallischen Elements 14 an, derart, dass die Kunststoffeinsätze 22, 23 und das metallische Element 14 voneinander beabstandet sind. Insbesondere ist das metallische Element 14 über seine gesamte Oberfläche zu den Kunststoffeinsätzen 22, 23 beabstandet.

Figur 7 zeigt in einer Detailansicht C nochmals die Verbindung zwischen der Spritzgussrippenstruktur 12 und dem metallischen Element 14. Das metallische Element 14 weist einen freiliegenden Anbindungsbereich 28 auf, der nicht von der Spritzgussrippenstruktur 12 umgeben ist. Zusätzlich sind mehrere kreisförmige Flächen 30, 32, 34 des metallischen Elements 14 von der Spritzgussrippenstruktur 12 ausgespart. An diesen Flächen 30, 32, 34 und im Anbindungsbereich 28 können beispielsweise Schweißpunkte gesetzt werden.

Figur 8 zeigt in einer Detailansicht D die Geometrie des Einlegers 24, wobei die Spritzgussrippenstruktur 12 transparent dargestellt ist. Der Einleger 24 weist T-förmige Laschen 36 mit Hinterscheidungen 38 auf. Die Laschen 36 werden vom Kunststoff der Spritzgussrippenstruktur 12 umspritzt, sodass der Einleger 24 aufgrund der Hinterscheidungen 38 fest in der Spritzgussrippenstruktur 12 verankert ist.

Figur 9 zeigt einen Schnitt durch den Einleger 24 entlang einer Linie E-E. In einem Randbereich, insbesondere im Bereich der Laschen 36, ist der Einleger 24 nach innen gebogen. Dabei verlaufen die Laschen 36 parallel zu einer Hauptfläche 40 des Einlegers 24, jedoch nach innen versetzt. Dadurch kann die Fläche 40 des Einlegers 24 nach außen hin frei von der Spritzgussrippenstruktur 12 sein, während die Laschen 36 in der Spritzgussrippenstruktur 12 verankert sind und so den Einleger 24 am Fahrzeugstrukturbauteil 10 fixieren.

Figur 10 zeigt einen Schnitt entlang der in Figur 7 dargestellten Linie G-G. Der Schnitt erstreckt sich entlang einer Längsrichtung des Fahrzeugstrukturbauteils. In dieser Darstellung ist ersichtlich, dass der faserverstärkte Kunststoffeinsatz 22 durch eine der Aussparungen 16 in dem metallischen Element 14 hindurchragt (siehe die rechte Aussparung mit der Klammer). Die übrigen Aussparungen 16 sind nur durch den Kunststoff der Spritzgussrippenstruktur 12 gefüllt. Auf diese Weise kann bei einer Querbelastung des Fahrzeugs eine Kraft besonders gut von dem Fahrzeugstrukturbauteil 10 auf eine umliegende Fahrzeugstruktur übertragen werden. Zu sehen ist bei der rechten Aussparung 16 auch, dass der Rand der Aussparung 16 vom Kunststoff der Spritzgussrippenstruktur 12 kontaktiert wird, so dass er eine Art Brücke vom Metallrand zum vorgefertigten Kunststoffeinsatz 22 bildet, der in diesem Bereich in und durch die Aussparung 16 ragt. Der Kunststoffeinsatz 22 kontaktiert das Element 14 somit nicht.

Die Figuren 1 1 und 12 zeigen ergänzend eine isometrische Ansicht des Fahrzeugstrukturbauteils 10 und eine weitere Detailansicht.

Die in den Figuren 13 und 14 dargestellte Ausführungsform des Fahrzeugstrukturbauteils 10 stellt einen Heckfensterrahmen dar. Grundsätzlich ist das Fahrzeugstrukturbauteil 10 in dieser Ausführungsform genauso aufgebaut wie in den Figuren 1 bis 12 beschrieben, lediglich die Geometrie ist entsprechend an die Fahrzeugstruktur im Heckbereich angepasst. Um eine Heckklappenanbindung zu ermöglichen, weist das Fahrzeugstrukturbauteil 10, insbesondere das metallische Element 14, einen zusätzlichen freiliegenden Bereich 42 auf, das heißt einen Bereich, der frei von der Spritzgussrippenstruktur 12 ist.

Das Fahrzeugstrukturbauteil kann mittels des metallischen Elements 14 mit einer angrenzenden, nicht dargestellten Fahrzeugstruktur stoffschlüssig verbunden sein, insbesondere durch Punktschweißen oder Kleben.

Zur Herstellung eines Fahrzeugstrukturbauteils 10 werden die faserverstärkten Kunststoffeinsätze 22, 23 und die metallischen Elemente 14 in ein Werkzeug eingelegt, und zwar derart, dass mindestens ein Kunststoffeinsatz 22, 23 durch eine Aussparung 16 des metallischen Elements 14 hindurchragt, aber mit einem Spalt zum Element 14. Anschließend werden die Kunststoffeinsätze 22, 23 zusammen mit den metallischen Elementen 14 umspritzt, wobei dabei der Spalt ausgefüllt wird. Alternativ können die metallischen Elemente 14 erst nach dem Spritzprozess an dem Fahrzeugstrukturbauteil 10 angebracht werden, zum Beispiel durch Kleben, Schrauben oder Nieten. Die Kunststoffeinsätze 22, 23 werden in einem vorhergehenden Prozessschritt erwärmt und umgeformt.