DE102012010463A1

DE102012010463A1 - Carcass structure of motor car, has structural element that is made of a fiber-reinforced plastic, and cavity that is filled with a damping material

Info

Publication number: DE102012010463A1
Application number: DE201210010463
Authority: DE
Inventors: Andreas Schilp; Kamal Idrisi
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-05-26
Filing date: 2012-05-26
Publication date: 2013-11-28

Abstract

The carcass structure has structural element (10) that is made of a fiber-reinforced plastic. The cavity (12) is filled with a damping material (14). The damping material is a visco-elastic or a porous foam. The damping material is glued with structural element region (16) of the structural element. The structural element is provided with fiber-reinforced plastic portions (20,22,24,26). An independent claim is included for method for manufacturing carcass structure of motor car.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohbaustruktur für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Rohbaustruktur gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 8.The invention relates to a shell structure for a motor vehicle and a method for producing such a shell structure according to the preambles of claims 1 and 8, respectively.

Im Rohbau von Kraftfahrzeugen werden zunehmend Strukturbauteile aus faserverstärkten Kunststoffteilen eingesetzt, um das Gewicht zu reduzieren und den Kraftstoffverbrauch entsprechend zu senken. Bei solchen Strukturbauteilen wird ein Maximum der körperschallinduzierten Luftschallabstrahlung bei wesentlich niedrigeren Frequenzen erreicht, als dies bei Stahlblechen der Fall ist. Infolgedessen wird in einem für das menschlich Gehör sehr empfindlichen Frequenzbereich von etwa 3 bis 4 kHz sehr viel Schall, insbesondere in den Fahrzeuginnenraum, abgestrahlt. Strukturbauteile aus faserverstärkten Kunststoffteilen weisen daher einen relativ hellhörigen Charakter auf, was sich negativ auf den Geräuschkomfort eines solchen Fahrzeugs auswirkt.In the body shop of motor vehicles, structural components made of fiber-reinforced plastic parts are increasingly being used in order to reduce the weight and correspondingly reduce fuel consumption. In such structural components, a maximum of the structure-borne sound-induced airborne sound radiation is achieved at much lower frequencies than is the case with steel sheets. As a result, in a very sensitive to human hearing frequency range of about 3 to 4 kHz a lot of sound, especially in the vehicle interior, radiated. Structural components of fiber-reinforced plastic parts therefore have a relatively clairaudient character, which has a negative effect on the noise comfort of such a vehicle.

Die DE 10 2010 012 722 A1 offenbart eine Rohbaustruktur für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem als Versteifungsstrebe ausgebildeten Strukturbauteil, welches einen Hohlraum aufweist. Der Hohlraum umfasst zumindest eine Kammer, innerhalb welcher ein Strukturelement angeordnet ist, welches eine innere Struktur mit einer Vielzahl von weiteren Hohlräumen aufweist. Die Vielzahl von Hohlräumen werden durch eine Schaumstruktur ausgebildet, welche aus einem porösen Metallschaum ausgebildet ist.The DE 10 2010 012 722 A1 discloses a bodyshell structure for a motor vehicle with at least one designed as a stiffening strut structural component having a cavity. The cavity comprises at least one chamber, within which a structural element is arranged, which has an inner structure with a plurality of further cavities. The plurality of cavities are formed by a foam structure formed of a porous metal foam.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rohbaustruktur und ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchen eine verbesserte Schalldämpfung bei einer gleichzeitig effizienten Ausnutzung des Bauraums erzielt wird.It is the object of the present invention to provide a bodyshell structure and a method, by means of which an improved sound attenuation is achieved with a simultaneous efficient utilization of the installation space.

Diese Aufgabe wird durch eine Rohbaustruktur sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a bodyshell structure and by a method having the features of the independent claims. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Rohbaustruktur zeichnet sich dadurch aus, dass der wenigstens eine Hohlraum zumindest teilweise mit einem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist. Der üblicherweise relativ hohe Abstrahlgrad von Strukturbauteilen aus faserverstärktem Kunststoff kann durch das Vorsehen des Dämpfungsmaterials in dem zumindest einem Hohlraum des Strukturbauteils erheblich verringert werden. Dadurch wird insbesondere die körperschallinduzierte Luftschallabstrahlung eines solchen aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Strukturbauteils erheblich gedämpft, wodurch der hellhörige Charakter des Strukturbauteils bzw. der Rohbaustruktur und des gesamten Kraftfahrzeugs reduziert wird, und wodurch ein verbesserter Geräuschkomfort gegeben ist. Des Weiteren wird durch das Vorsehen des Dämpfungsmaterials in dem Hohlraum ein ohnehin vorhandener Hohlraum funktional genuzt, wodurch eine effiziente Ausnutzung des vorhandenen Bauraums erzielt wird, sodass für die Dämpfung des Strukturbauteils bzw. der Rohbaustruktur kein zusätzlicher Platz benötigt wird.The shell structure according to the invention is characterized in that the at least one cavity is at least partially filled with a damping material. The usually relatively high degree of emission of structural components of fiber-reinforced plastic can be significantly reduced by the provision of the damping material in the at least one cavity of the structural component. As a result, in particular the structure-borne noise-induced airborne sound radiation of such a fiber-reinforced plastic formed structural component is significantly attenuated, whereby the noisy character of the structural component or the shell structure and the entire motor vehicle is reduced, and whereby an improved noise comfort is given. Furthermore, by providing the damping material in the cavity an already existing cavity is functionally used, whereby an efficient utilization of the available space is achieved, so that no additional space is required for the damping of the structural component or the shell structure.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungsmaterial ein viskoelastischer und/oder poröser Schaumstoff ist. Der viskoelastische und/oder poröse Schaumstoff weist bei einer relativ geringen Dichte bzw. bei einem relativ geringen Gewicht einen hohen Dämpfungsgrad auf, sodass die zu dämpfenden Strukturbauteile aus faserverstärktem Kunststoff bzw. die gesamte Rohbaustruktur für das Kraftfahrzeug besonders leichtgewichtig ausgebildet werden können.An advantageous embodiment of the invention provides that the damping material is a viscoelastic and / or porous foam. The viscoelastic and / or porous foam has a high degree of damping at a relatively low density or at a relatively low weight, so that the structural components made of fiber-reinforced plastic or the entire bodyshell structure for the motor vehicle to be damped can be made particularly lightweight.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Dämpfungsmaterial mit zumindest einem Bauteilbereich des Strukturbauteils verklebt ist. Mit anderen Worten wird ein adhäsives Dämpfungsmaterial eingesetzt, welches mit dem Strukturbauteil eine klebende Verbindung eingeht, wodurch zum einen eine sichere Verbindung zwischen dem Dämpfungsmaterial und dem Strukturbauteil und zum anderen eine besonders gute Dämpfung der Schallabstrahlung des Strukturbauteils gewährleistet wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the damping material is bonded to at least one component region of the structural component. In other words, an adhesive damping material is used, which enters into an adhesive connection with the structural component, whereby on the one hand a secure connection between the damping material and the structural component and on the other a particularly good attenuation of the sound radiation of the structural component is ensured.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Strukturbauteil zumindest zwei faserverstärkte Kunststoffteile, zwischen welchen der mit dem Dämpfungsmaterial ausgefüllte Hohlraum ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist das Strukturbauteil in einer Sandwich-Bauweise ausgebildet, wobei das Dämpfungsmaterial den Kern ausbildet. Dadurch wird ein Strukturbauteil erzielt, welches bei einer besonders leichtgewichtigen Bauweise eine gute Körperschalldämpfung aufweist.In a further advantageous embodiment of the invention, the structural component comprises at least two fiber-reinforced plastic parts, between which the filled with the damping material cavity is formed. In other words, the structural component is formed in a sandwich construction, wherein the damping material forms the core. As a result, a structural component is achieved which has a good structure-borne sound damping in a particularly lightweight construction.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Strukturbauteil zumindest zwei faserverstärkte Kunststoffteile umfasst, wobei zumindest einer der beiden faserverstärkten Kunststoffteile wenigstens ein mit dem Dämpfungsmaterial ausgefüllten Hohlraum aufweist und die beiden faserverstärkten Kunststoffteile miteinander verbunden sind.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the structural component comprises at least two fiber-reinforced plastic parts, wherein at least one of the two fiber-reinforced plastic parts has at least one filled with the damping material cavity and the two fiber-reinforced plastic parts are interconnected.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Strukturbauteil wenigstens einen Lagerbereich, an welchem das Strukturbauteil an einem weiteren Bauteil lagerbar ist, wobei ein an den Lagerbereich angrenzend ausgebildeter Hohlraum des Strukturbauteils mit dem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist. Durch diese hochdämpfend ausgebildete Lagerstelle kann eine Verringerung des in das Strukturbauteil eingeleiteten Körperschalls erzielt werden, wodurch aufgrund der Dämpfung insbesondere hochfrequente Einbrüche in der Einleitungssteifigkeit durch lokale Resonanzen verringert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the structural component comprises at least one bearing region, on which the structural component can be mounted on a further component, wherein a cavity of the structural component, which is formed adjacent to the bearing region, adjoins the structural component Damping material is filled. As a result of this highly damped bearing, a reduction of the structure-borne noise introduced into the structural component can be achieved, which in particular reduces high-frequency dips in the initiation stiffness due to local resonance due to the damping.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Strukturbauteil eine Mehrzahl voneinander abgetrennter Hohlräume, welche jeweils mit dem Dämpfungsmaterial ausgefüllt sind.According to a further advantageous embodiment of the invention, the structural component comprises a plurality of mutually separated cavities, which are each filled with the damping material.

Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Rohbaustruktur genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.The advantages mentioned above in connection with the bodyshell structure according to the invention apply in the same way to the method according to the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist es darüber hinaus vorgesehen, dass wenigstens ein Schottelement innerhalb des wenigstens einen Hohlraums angeordnet wird. Mittels des wenigstens einen Schottelements können an gezielten Stellen innerhalb des Hohlraums Begrenzungen ausgebildet werden, die während der Herstellung der Rohbaustruktur und insbesondere während der Herstellung des Strukturbauteils eine Art Fließsperre ausbilden, sodass das eingebrachte Dämpfungsmaterial nur bis zu dem Schottelement fließen und anschließend aushärten kann. Dadurch wird auf besonders einfache Weise eine definierte Einbringung des Dämpfungsmaterials innerhalb des Hohlraums des Strukturbauteils ermöglicht.According to an advantageous embodiment, it is additionally provided that at least one bulkhead element is arranged within the at least one cavity. By means of the at least one bulkhead element, it is possible to form boundaries at specific locations within the hollow space, which form a kind of flow barrier during the production of the shell structure and in particular during the production of the structural component, so that the introduced damping material can only flow to the bulkhead element and subsequently harden. As a result, a defined introduction of the damping material within the cavity of the structural component is made possible in a particularly simple manner.

Schließlich ist es in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass als Schottelement eine Folie, insbesondere eine selbstklebende Folie, verwendet wird. Diese kann besonders einfach in dem Hohlraum des Strukturbauteils angeordnet werden, welche aufgrund ihres geringen Gewichts auch nach dem Einbringen und Aushärten des Dämpfungsmaterials in dem Strukturbauteil belassen werden kann, ohne dessen Gewicht signifikant zu erhöhen. Dadurch können zusätzliche Arbeitsschritte zum Entfernen des Schottelements nach Beendigung des Herstellverfahrens entfallen, sodass eine besonders kostengünstige Herstellung der Rohbaustruktur bzw. des Strukturbauteils ermöglicht wird.Finally, it is provided in a further advantageous embodiment of the invention that a film, in particular a self-adhesive film, is used as bulkhead element. This can be particularly easily arranged in the cavity of the structural component, which can be left in the structural component due to their low weight, even after the introduction and curing of the damping material, without significantly increasing its weight. As a result, additional work steps for removing the bulkhead element after completion of the manufacturing process can be dispensed with, so that a particularly cost-effective production of the bodyshell structure or of the structural component is made possible.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine teiltransparente Perspektivansicht eines aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Strukturbauteils einer Rohbaustruktur für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein Hohlraum des Strukturbauteils teilweise mit einem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist; 1 a partially transparent perspective view of a formed from a fiber-reinforced plastic structural component of a shell structure for a motor vehicle, in which a cavity of the structural component is partially filled with a damping material;

2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Strukturbauteils, welches in einer Sandwich-Bauweise aufgebaut ist, wobei das Strukturbauteil zwei faserverstärkte Kunststoffteile umfasst, zwischen welchen ein vollständig mit dem Dämpfungsmaterial ausgefüllter Hohlraum ausgebildet ist, der den Kern der Sandwich-Bauweise des Strukturbauteils ausbildet; 2 a sectional view of another embodiment of the structural component, which is constructed in a sandwich construction, wherein the structural component comprises two fiber-reinforced plastic parts, between which a completely filled with the damping material cavity is formed, which forms the core of the sandwich construction of the structural component;

3 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Strukturbauteils, wobei das Strukturbauteil zwei faserverstärkte Kunststoffteile umfasst, welche jeweils einen mit Dämpfungsmaterial ausgefüllten Hohlraum aufweisen, und die beiden faserverstärkten Kunststoffteile miteinander verbunden sind; 3 a sectional view of another embodiment of the structural component, wherein the structural component comprises two fiber-reinforced plastic parts, each having a filled with damping material cavity, and the two fiber-reinforced plastic parts are interconnected;

4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Strukturbauteils, wobei das Strukturbauteil einen Lagerbereich umfasst, an welchem das Strukturbauteil an einem weiteren Bauteil lagerbar ist, wobei ein an den Lagerbereich angrenzend ausgebildeter Hohlraum des Strukturbauteils mit dem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist; 4 a sectional view of another embodiment of the structural component, wherein the structural component comprises a storage area on which the structural component is storable on another component, wherein a formed adjacent to the storage area cavity of the structural component is filled with the damping material;

5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Strukturbauteils, welches als Sandwich-Verbund aus zwei faserverstärkten Kunststoffteilen ausgebildet ist, wobei zwei Hohlräume mit dem Dämpfungsmaterial ausgefüllt sind; 5 a sectional view of another embodiment of the structural component, which is formed as a sandwich composite of two fiber-reinforced plastic parts, wherein two cavities are filled with the damping material;

6 eine teiltransparente Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Strukturbauteils, wobei innerhalb eines Hohlraums des Strukturbauteils zwei als Begrenzungswände ausgebildete Schotten angeordnet sind, zwischen welchen ein Vakuum ausgebildet ist; 6 a partially transparent perspective view of another embodiment of the structural component, wherein within a cavity of the structural component designed as two boundary walls Schotten are arranged, between which a vacuum is formed;

7 eine perspektivische Detailansicht einer als Fahrzeugboden ausgebildeten Rohbaustruktur eines Kraftfahrzeugs, bei welcher mehrere Versteifungselemente auf der in Sandwich-Bauweise ausgebildeten Rohbaustruktur angeordnet sind; und 7 a detailed perspective view of a formed as a vehicle body shell structure of a motor vehicle, in which a plurality of stiffening elements are arranged on the shell structure formed in sandwich construction; and

8 eine weitere Perspektivansicht der in 7 gezeigten als Fahrzeugboden ausgebildeten Rohbaustruktur. 8th another perspective view of in 7 shown formed as a vehicle floor shell structure.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

Ein Strukturbauteil 10 aus einem faserverstärkten Kunststoff einer hier nicht näher bezeichneten Rohbaustruktur für ein Kraftfahrzeug ist in einer teiltransparenten Perspektivansicht in 1 gezeigt. Im vorliegend gezeigten Fall weist das Strukturbauteil 10 einen Hohlraum 12 auf, welcher sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Strukturbauteils 10 erstreckt. Der Hohlraum 12 ist teilweise mit einem Dämpfungsmaterial 14 ausgefüllt. Das Strukturbauteil 10 ist als tragendes Hohlprofil aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet, wobei es sich bei dem Strukturbauteil 10 beispielsweise um Schweller, Säulen, Querträger, Längsträger oder dergleichen in einer Rohbaustruktur für ein Kraftfahrzeug handeln kann.A structural component 10 in a partially transparent perspective view in FIG 1 shown. In the case shown here, the structural component 10 a cavity 12 which extends essentially over the entire length of the structural component 10 extends. The cavity 12 is partially with a damping material 14 filled. The structural component 10 is formed as a load-bearing hollow profile made of a fiber-reinforced plastic, wherein it is in the structural component 10 For example, can act around sill, columns, cross member, side member or the like in a shell structure for a motor vehicle.

Als Dämpfungsmaterial 14 ist ein viskoelastischer und/oder poröser Schaumstoff eingesetzt. Beispielsweise kann es sich bei dem Dämpfungsmaterial 14 um einen Zweikomponenten-Polyurethan-Schaum, Melamin, Polyethylen oder dergleichen handeln. Das als viskoelastischer und/oder poröser Schaumstoff ausgebildete Dämpfungsmaterial 14 ist mit einem Bauteilbereich 16 des Strukturbauteils 10 verklebt. Bei dem Dämpfungsmaterial 14 kann es sich dabei um einen adhäsiven Schaum handeln, welcher mit dem faserverstärkten Kunststoff des Strukturbauteils 10 eine klebende Verbindung eingeht. Insgesamt wird durch das in den Hohlraum 12 eingebrachte Dämpfungsmaterial 14 eine Erhöhung der Körperschalldämpfung, eine Verhinderung von Resonanzen innerhalb des als Hohlprofil ausgebildeten Strukturbauteils 10 und eine Verringerung einer Luftschallweiterleitung innerhalb des als Hohlprofil ausgebildeten Strukturbauteils 10 erzielt, wobei dieses im Wesentlichen bauraumneutral erfolgt, da der ohnehin innerhalb des Strukturbauteils 10 ausgebildete Hohlraum 12 dazu ausgenutzt wird, darin das Dämpfungsmaterial 14 vorzusehen.As damping material 14 is used a viscoelastic and / or porous foam. For example, it may be in the damping material 14 to be a two-component polyurethane foam, melamine, polyethylene or the like. The formed as a viscoelastic and / or porous foam damping material 14 is with a component area 16 of the structural component 10 bonded. In the damping material 14 it may be an adhesive foam, which with the fiber-reinforced plastic of the structural component 10 makes an adhesive connection. Overall, through that into the cavity 12 introduced damping material 14 an increase in the structure-borne sound damping, a prevention of resonances within the structural component formed as a hollow profile 10 and a reduction of airborne sound transmission within the structural component formed as a hollow profile 10 achieved, this essentially takes place space neutral, since the anyway within the structural component 10 trained cavity 12 to exploit, in the damping material 14 provided.

In 2 ist in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Strukturbauteils 10 gezeigt, wobei das Strukturbauteil 10 im vorliegend gezeigten Fall in einer Sandwich-Bauweise ausgebildet ist. Das Strukturbauteil 10 umfasst zwei faserverstärkte Kunststoffteile 20, 22, zwischen welchen der mit dem Dämpfungsmaterial 14 ausgefüllte Hohlraum 12 ausgebildet ist. Bei der vorliegend gezeigten Ausführungsform des Strukturbauteils 10 kann es sich beispielsweise um eine aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildete Bodenstruktur für ein Kraftfahrzeug handeln, welche als doppelwandige bzw. mehrschalige Struktur ausgebildet ist. Zudem ist es möglich, dass innerhalb des Hohlraums 12 hier nicht dargestellte Kabel- und Leitungsführungen vorgesehen werden, welche während der Herstellung des Strukturbauteils 10 mit dem Dämpfungsmaterial 14 umschäumt werden.In 2 is a sectional view of another embodiment of the structural component 10 shown, wherein the structural component 10 is formed in the present case in a sandwich construction. The structural component 10 includes two fiber-reinforced plastic parts 20 . 22 , between which with the damping material 14 filled cavity 12 is trained. In the case of the embodiment of the structural component shown here 10 it may, for example, be a floor structure made of fiber-reinforced plastic for a motor vehicle, which is designed as a double-walled or multi-shell structure. It is also possible that inside the cavity 12 not shown here cable and cable guides are provided, which during the manufacture of the structural component 10 with the damping material 14 be foamed.

Bei dem Strukturbauteil 10 kann es sich auch um tragende Hohlprofile handeln, welche beispielsweise in einer B-Säule eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Bei solchen tragenden Hohlprofilen ist es üblich, dass diese in Längsrichtung zur Verbesserung ihrer Crash-Sicherheit in mehrere Teilhohlräume bzw. Teilkavitäten unterteilt sind, wobei die Schwingungseigenschaften solcher Hohlprofile, insbesondere im Hinblick auf deren Körperschalldämpfung, durch eine Befüllung der Teilkavitäten mit dem beispielsweise als viskoelastischem Zweikomponenten-Polyurethan-Schaum ausgebildeten Dämpfungsmaterial 14 verbessert werden können.In the structural component 10 It may also be carrying hollow sections, which are used for example in a B-pillar of a motor vehicle. In such bearing hollow sections, it is common that these are subdivided in the longitudinal direction to improve their crash safety in several sub-cavities or sub-cavities, the vibration properties of such hollow sections, in particular with regard to the structure-borne sound, by filling the part cavities with the example as viscoelastic Two-component polyurethane foam formed damping material 14 can be improved.

In 3 ist in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Strukturbauteils 10 gezeigt. Im vorliegend gezeigten Fall umfasst das Strukturbauteil 10 zwei faserverstärkte Kunststoffteile 24, 26, wobei die beiden faserverstärkten Kunststoffteile 24, 26 jeweils einen mit dem Dämpfungsmaterial 14 ausgefüllten, hier nicht näher bezeichneten Hohlraum aufweisen, und wobei die beiden faserverstärkten Kunststoffteile 24, 26 miteinander verbunden sind. Bei dem faserverstärkten Kunststoffteil 26 kann es sich ähnlich wie bei der in 2 gezeigten Ausführungsform des Strukturbauteils 10 um ein in Sandwich-Bauweise ausgebildetes Bodenelement eines Kraftfahrzeugs handeln, wobei zusätzlich das als Hohlprofil ausgebildete faserverstärkte Kunststoffteil 24 mit dem faserverstärkten Kunststoffbauteil 26 verbunden ist. Das faserverstärkte Kunststoffbauteil 24 kann dabei beispielsweise als Versteifungsstrebe dienen, welche eine Oberfläche 28 des faserverstärkten Kunststoffteils 26 versteift.In 3 is a sectional view of another embodiment of the structural component 10 shown. In the case shown here, the structural component comprises 10 two fiber-reinforced plastic parts 24 . 26 , where the two fiber reinforced plastic parts 24 . 26 one with the damping material 14 filled, here unspecified cavity, and wherein the two fiber-reinforced plastic parts 24 . 26 connected to each other. In the fiber reinforced plastic part 26 it can be similar to the one in 2 shown embodiment of the structural component 10 to act as a trained in sandwich floor element of a motor vehicle, in addition, designed as a hollow profile fiber-reinforced plastic part 24 with the fiber-reinforced plastic component 26 connected is. The fiber-reinforced plastic component 24 can serve for example as a stiffening strut, which is a surface 28 of the fiber reinforced plastic part 26 stiffened.

In 4 ist in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Strukturbauteils 10 gezeigt. Im vorliegend gezeigten Fall umfasst das Strukturbauteil 10 ein faserverstärktes Kunststoffteil 30, welches ebenfalls einen Hohlraum 12 aufweist, welcher mit dem Dämpfungsmaterial 14 ausgefüllt ist. Das Strukturbauteil 10 umfasst einen Lagerbereich 32, an welchem das Strukturbauteil 10 an einem weiteren, hier nicht dargestellten Bauteil lagerbar ist, wobei der an den Lagerbereich 32 angrenzend ausgebildete Hohlraum 12 des Strukturbauteils 10 mit dem Dämpfungsmaterial 14 ausgefüllt ist. Bei dem Dämpfungsmaterial 14 kann es sich beispielsweise um einen Zweikomponenten-Polyurethan-Schaum handeln, welcher die Lagerstelle 32 hochdämpfend ausbildet, wodurch eine Verringerung des an der Lagerstelle 32 einleitbaren Körperschalls erzielt wird. Insbesondere erfolgt üblicherweise an der Lagerstelle 32 eine Schwingungsanregung mittels einer Kraft F, welche mit einer entsprechenden Frequenz und Amplitude an dem Lagerbereich 32 auf das Strukturbauteil 10 einwirkt.In 4 is a sectional view of another embodiment of the structural component 10 shown. In the case shown here, the structural component comprises 10 a fiber-reinforced plastic part 30 which also has a cavity 12 having, which with the damping material 14 is filled. The structural component 10 includes a storage area 32 on which the structural component 10 can be stored on a further, not shown component, wherein the to the storage area 32 adjoining cavity formed 12 of the structural component 10 with the damping material 14 is filled. In the damping material 14 it may be, for example, a two-component polyurethane foam, which is the bearing 32 forms a highly absorbent, thereby reducing the at the bearing point 32 einleitbaren structure-borne sound is achieved. In particular, usually takes place at the storage location 32 a vibration excitation by means of a force F, which with a corresponding frequency and amplitude at the storage area 32 on the structural component 10 acts.

In 5 ist in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Strukturbauteils 10 gezeigt. Im vorliegend gezeigten Fall umfasst das Strukturbauteil 10 das als Hohlprofil ausgebildete faserverstärkte Kunststoffteil 26, welches bereits in 3 gezeigt ist. Des Weiteren umfasst das Strukturbauteil 10 eine alternative Ausführungsform des in 4 gezeigten faserverstärkten Kunststoffteils 30. Das hier gezeigte Strukturbauteil 10 ist in einer Sandwich-Bauweise aufgebaut, wobei das faserverstärkte Kunststoffteil 30 innerhalb des als Hohlprofil ausgebildeten faserverstärkten Kunststoffteils 26 angeordnet und mit diesem verbunden ist, wobei die dabei ausgebildeten Hohlräume 12 wiederum mit dem Dämpfungsmaterial 14 ausgefüllt sind, wobei weitere Hohlräume 34 nicht mit dem Dämpfungsmaterial 14 ausgefüllt sind. In 5 is a sectional view of another embodiment of the structural component 10 shown. In the case shown here, the structural component comprises 10 designed as a hollow profile fiber-reinforced plastic part 26 which is already in 3 is shown. Furthermore, the structural component comprises 10 an alternative embodiment of the in 4 shown fiber reinforced plastic part 30 , The structural component shown here 10 is constructed in a sandwich construction, wherein the fiber-reinforced plastic part 30 within the formed as a hollow profile fiber-reinforced plastic part 26 is arranged and connected thereto, wherein the thereby formed cavities 12 again with the damping material 14 are filled, with more cavities 34 not with the damping material 14 are filled.

In 6 ist in einer teiltransparenten Perspektivansicht eine weitere Ausführungsform des Strukturbauteils 10 gezeigt. Im vorliegend gezeigten Fall ist in einem Hohlraum 12 des Strukturbauteils 10 eine Kammer 36 ausgebildet, welche durch jeweilige Schottelemente 38 begrenzt ist. Die Kammer 36 kann beispielsweise mittels einer hier nicht gezeigten Vorrichtung vakuumiert werden, wobei das Vakuum entweder nur bei der Herstellung des Strukturbauteils 10 oder über ein hier nicht gezeigtes aktives System während der Verwendung des Strukturbauteils 10 ständig überprüft und aufrechterhalten wird oder in regelmäßigen Serviceintervallen wieder aufgebaut wird. Durch das in der Kammer 36 ausgebildete Vakuum wird eine Luftschallunterbrechung in dem als Hohlprofilträger ausgebildeten Strukturbauteil 10, welches ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist, unterbunden, wodurch im Innenraum des Strukturbauteils 10 eine Weiterleitung des Schalls verhindert wird. Zudem kann eine erhöhte Luftschallabsorption innerhalb des Strukturbauteils 10 durch hier nicht gezeigte, eingelegte Vliese oder andere poröse Stoffe mit gegebenenfalls biegeweicher bzw. schlaffer Berandungsfläche erzielt werden, wodurch eine Schallabstrahlung und somit auch Weiterleitung des Schalls minimiert wird. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenfalls möglich, in das in 6 gezeigte Strukturbauteil 10 das Dämpfungsmaterial 14 einzubringen, welches beispielsweise als offenzellige oder geschlossenzellige Schäume in das als Trägerprofil ausgebildete Strukturbauteil 10 eingebracht werden können, welche den Querschnitt des Strukturbauteils 10 weitestgehend ausfüllen.In 6 is a partially transparent perspective view of another embodiment of the structural component 10 shown. In the case shown here is in a cavity 12 of the structural component 10 a chamber 36 formed by respective bulkhead elements 38 is limited. The chamber 36 can be vacuum-sealed, for example, by means of a device not shown here, wherein the vacuum either only in the production of the structural component 10 or via an active system, not shown here, during use of the structural component 10 is constantly reviewed and maintained or rebuilt at regular service intervals. By the in the chamber 36 trained vacuum is an airborne sound interruption in the formed as a hollow profile carrier structural component 10 , which is also made of a fiber-reinforced plastic, prevented, whereby in the interior of the structural component 10 a transmission of the sound is prevented. In addition, an increased airborne sound absorption within the structural component 10 can be achieved by not shown here, inserted nonwovens or other porous materials with optionally flexurally soft or limp Berandungsfläche, whereby a sound radiation and thus also forwarding of the sound is minimized. Alternatively or additionally, it is also possible in the in 6 shown structural component 10 the damping material 14 introduce, for example, as open-cell or closed-cell foams in the formed as a carrier profile structural component 10 can be introduced, which is the cross section of the structural component 10 fill as far as possible.

Alternativ ist es ebenfalls möglich, insbesondere zur Luftschallunterbrechung, innerhalb des als tragendes Hohlprofil aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Strukturbauteils 10 einen hier nicht gezeigten Vakuumsack einzulegen, welcher zuvor mit einem elastischen Material gefüllt wurde. Nach dem Einlegen des Vakuumsacks wird dieser angestochen, wonach sich dieser aufbläht und wenigstens einen Teilbereich des Hohlraums 12 ausfüllt, wodurch ebenfalls eine Körperschall dämpfende Wirkung erzielt wird.Alternatively, it is also possible, in particular for airborne sound interruption, within the structural component formed as a load-bearing hollow profile made of a fiber-reinforced plastic 10 to insert a vacuum bag, not shown here, which was previously filled with an elastic material. After inserting the vacuum bag this is pierced, after which it inflates and at least a portion of the cavity 12 fills, which also a structure-borne sound damping effect is achieved.

In 7 ist in einer Perspektivansicht ein Teilbereich einer als Fahrzeugboden ausgebildeten Rohbaustruktur 40 gezeigt. Im vorliegend gezeigten Fall umfasst die Rohbaustruktur 40 mehrere Strukturbauteile 10. Der Aufbau der als Fahrzeugboden ausgebildeten Rohbaustruktur 40 entspricht im Wesentlichen der in 3 gezeigten Ausführungsform des Strukturbauteils 10. Das faserverstärkte Kunststoffteil 26 ist mit den faserverstärkten Kunststoffteilen 24 verbunden. Das faserverstärkte Kunststoffteil 26 kann dabei einen Kern 42 umfassen, welcher beispielsweise als Polyurethan-Schaum-Kern, als wabenförmig ausgebildeter Kern oder als ein eine Wellenstruktur aufweisender Kern ausgebildet sein kann. Im Falle eines Wabenkerns kann dieser beispielsweise aus Nomex oder Papier oder dergleichen ausgebildet sein. Im Falle einer wellenstrukturförmigen Ausbildung des Kerns 42 kann diese Wellenstruktur beispielsweise sinusförmig, in Form von Hutprofilen, honigwabenförmig oder dergleichen ausgebildet sein. Die faserverstärkten Kunststoffteile 24 weisen jeweils ebenfalls einen Kern 44 auf, welcher ebenfalls als Wabenkern, als Polyurethan-Schaum-Kern oder dergleichen ausgebildet sein kann.In 7 is a partial view of a shell structure formed as a vehicle floor in a perspective view 40 shown. In the case shown here, the bodyshell structure includes 40 several structural components 10 , The structure of the vehicle body designed shell structure 40 is essentially the same as in 3 shown embodiment of the structural component 10 , The fiber-reinforced plastic part 26 is with the fiber reinforced plastic parts 24 connected. The fiber-reinforced plastic part 26 can be a core 42 may be formed, for example, as a polyurethane foam core, as a honeycomb-shaped core or as a corrugated core. In the case of a honeycomb core, this may be formed, for example, of Nomex or paper or the like. In the case of a wave-shaped formation of the core 42 For example, this wave structure may be sinusoidal, hat-shaped, honeycomb-shaped or the like. The fiber reinforced plastic parts 24 each also have a core 44 which may also be formed as a honeycomb core, as a polyurethane foam core or the like.

Durch die Anbringung der faserverstärkten Kunststoffteile 24 auf dem faserverstärkten Kunststoffteil 26 wird das faserverstärkte Kunststoffteil 26 in mehrere einzelne Teilbereiche unterteilt. Diese Teilbereiche weisen aufgrund der versteifenden Wirkung der faserverstärkten Kunststoffteile 24 sehr hohe Teilflächensteifigkeiten auf. Infolgedessen wird der abgesonderte Körperschall der als Fahrzeugboden ausgebildeten Rohbaustruktur 40 verringert. Insbesondere wird der Abstrahlgrad bis in den Bereich der ersten Teilflächenresonanz verringert. Bei einer Lage der ersten Teilflächenresonanz in einem Grenzbereich oberhalb der signifikanten Körperschallanregung können übliche Dämpfungsbeläge dadurch entfallen. Erhöhte Abstrahlgrade der unbelegten Flächen im Bereich der Koinzidenzfrequenz können durch leichte und schallabsorbierende Auflagen, beispielsweise mittels hier nicht dargestellten Vliesen oder Schäumen, zusätzlich minimiert werden. Hinsichtlich des Luftschalls wird durch die in 7 gezeigte Anordnung die tieffrequente steifigkeitsbestimmende Dämpfung erhöht und der massebestimmte Bereich der Dämpfung in der Frequenzbreite verringert. Um Dämpfungseinbrüche im massebestimmten Bereich zu unterbinden, können absorptions- und kapselbasierte Leichtbaukonzepte als quellnahe Maßnahmen ausgebildet werden, beispielsweise durch eine zusätzliche, hier nicht dargestellte absorbierende Unterbodenverkleidung, durch einen multifunktionalen Motorraum, durch motornahe Kapselungen, durch absorbierende Radlaufverkleidungen und dergleichen.By attaching the fiber-reinforced plastic parts 24 on the fiber-reinforced plastic part 26 becomes the fiber reinforced plastic part 26 divided into several individual sections. These sections have due to the stiffening effect of the fiber-reinforced plastic parts 24 very high surface stiffnesses. As a result, the separated structure-borne noise of the carcass structure formed as a vehicle floor 40 reduced. In particular, the radiation degree is reduced down to the region of the first partial surface resonance. In a position of the first partial surface resonance in a boundary region above the significant structure-borne sound excitation usual damping pads can be omitted. Increased radiating degrees of the unoccupied areas in the area of the coincidence frequency can be additionally minimized by light and sound-absorbing coverings, for example by means of nonwovens or foams not shown here. With regard to the airborne sound is by the in 7 arrangement increases the low-frequency stiffness-determining damping and reduces the mass-determined range of attenuation in the frequency width. In order to prevent damping dips in the mass-determined range, absorption and capsule-based lightweight construction concepts can be designed as near-source measures, for example by an additional, not shown here, absorbing underbody paneling, by a multi-functional engine compartment, by close to the engine Enclosures, through absorbent Radlaufverkleidungen and the like.

In 8 ist die in 7 nur teilweise dargestellte, als Fahrzeugboden ausgebildete Rohbaustruktur 40 im Wesentlichen in Gänze in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Hier sind nochmals die faserverstärkten Kunststoffteile 24 zu erkennen, welche die Rohbaustruktur 40 in kleine Teilflächen aufteilen. Je kleiner die Teilflächen ausgebildet werden, desto höher ist die jeweilige Resonanzfrequenz. Zusätzlich zu der hier gezeigten Ausführungsform können die faserverstärkten Kunststoffteile 24 entlang eines nicht bezeichneten Tunnels der als Fahrzeugboden ausgebildeten Rohbaustruktur 40 angeordnet werden, um auch in diesem Bereich der Rohbaustruktur 40 jeweilige Teilflächen mit erhöhten Resonanzfrequenzen zu erzeugen.In 8th is the in 7 only partially shown, designed as a vehicle floor shell structure 40 essentially entirely shown in a perspective view. Here are again the fiber reinforced plastic parts 24 to recognize which the bodyshell structure 40 divide into small subareas. The smaller the partial surfaces are formed, the higher the respective resonance frequency. In addition to the embodiment shown here, the fiber reinforced plastic parts 24 along a non-designated tunnel designed as a vehicle body shell structure 40 be arranged to also in this area of the bodyshell structure 40 produce respective partial surfaces with increased resonance frequencies.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010012722 A1 [0003]

Claims

Shell structure ( 40 ) for a motor vehicle, with at least one structural component ( 10 ) made of a fiber-reinforced plastic, which has at least one cavity ( 12 ), characterized in that the at least one cavity ( 12 ) at least partially with a damping material ( 14 ) is filled out.

Shell structure ( 40 ) according to claim 1, characterized in that the damping material ( 14 ) is a viscoelastic and / or porous foam.

Shell structure ( 40 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the damping material ( 14 ) with at least one component area ( 16 ) of the structural component ( 10 ) is glued.

Shell structure ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the structural component ( 10 ) at least two fiber-reinforced plastic parts ( 20 . 22 . 24 . 26 . 30 ), between which with the damping material ( 14 ) filled cavity ( 12 ), is trained.

Shell structure ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the structural component ( 10 ) at least two fiber-reinforced plastic parts ( 20 . 22 . 24 . 26 . 30 ), wherein at least one of the two fiber-reinforced plastic parts ( 20 . 22 . 24 . 26 . 30 ) at least one with the damping material ( 14 ) filled cavity ( 12 ) and the two fiber-reinforced plastic parts ( 20 . 22 . 24 . 26 . 30 ) are interconnected.

Shell structure ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the structural component ( 10 ) at least one storage area ( 32 ), on which the structural component ( 10 ) is storable on another component, wherein a to the storage area ( 32 ) adjoining cavity ( 12 ) of the structural component ( 10 ) with the damping material ( 14 ) is filled out.

Shell structure ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the structural component ( 10 ) a plurality of separated cavities ( 12 ), which in each case with the damping material ( 14 ) are filled out.

Method for producing a bodyshell structure ( 40 ) for a motor vehicle, in which at least one structural component ( 10 ) made of a fiber-reinforced plastic, which has at least one cavity ( 12 ) is provided, characterized in that the at least one cavity ( 12 ) at least partially with a damping material ( 14 ) is completed.

Method according to claim 8, characterized in that at least one bulkhead element ( 38 ) within the at least one cavity ( 12 ) is arranged.

Method according to claim 9, characterized in that as bulkhead element ( 38 ) a film, in particular a self-adhesive film, is used.