DE10115568B4

DE10115568B4 - Dachelement für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10115568B4
Application number: DE10115568A
Authority: DE
Inventors: Joachim Birkner; Norbert Elbs; Gottfried Ogris
Original assignee: BASF SE; Webasto SE
Current assignee: BASF SE; Webasto SE
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: DE10115568A1

Abstract

Dachelement für ein Fahrzeug, das aus einer bzgl. des Fahrzeugs außenliegenden Oberschale (12) aus Kunststoff und einer bzgl. des Fahrzeugs innenliegenden Unterschale (14) aus Kunststoff zusammengesetzt ist, die miteinander fest verbunden sind und dergestalt geformt sind, dass zwischen ihnen ein Hohlraum (26) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die bzgl. des Dachelements (10) nach außen weisende Seite der Oberschale (12) und/oder der Unterschale (14) von einer Folie (16) gebildet wird, die mit einem Verstärkungsmaterial (18) hinterspritzt, hinterschäumt oder hinterpresst ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dachelement für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solches gattungsgemäßes Dachelement ist aus der DE-OS 1 680 071 bekannt, wobei es sich um einen Kunststoffdeckel für ein Schiebedach handelt, der aus zwei flächig gegeneinander angeordneten Kunststofformteilen besteht, die mittels eines Verbindungswerkstoffes, z.B. eines Klebers oder Schaumes, miteinander fest verbunden sind. Das untere Formteil ist dabei durch Rippen, insbesondere Hohlrippen, verstärkt. Das obere Formteil kann aus Polyester und das untere Formteil aus Polycarbonat bestehen.

Aus der DE 197 39 386 C1 ist ein zweischaliger Deckel für ein Fahrzeugdach bekannt, welcher ein Oberteil aus Kunststoff und ein Unterteil aus Blech umfasst, welche über ein Verriegelungsorgan miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Kunststoffteil und dem Blechteil ein Hohlraum ausgebildet ist.

Aus der DE 197 08 369 C1 ist ein Deckel eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches bekannt, welcher aus einem Deckelaußenblech und einem unterhalb desselben angeordneten Deckelinnenblech besteht, die im Randbereich fest miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Deckelaußenblech und dem Deckelinnen blech ein Hohlraum ausgebildet ist. Ähnlich ausgebildete Dachlamellen sind aus der DE 41 29 860 C1 bekannt.

Aus der DE 37 30 757 A1 ist ein Blech-Außenhaut-Bauteil für Fahrzeuge in einer Hybrid-Bauweise mit einer äußeren Blechschicht und einer Kunststoff-Innenstruktur bekannt. Die Innenstruktur besteht dabei aus zwei Schichten, die unter Bildung von Zwischenräumen durch Abstandshalter getrennt sind.

Aus der EP 0 995 667 A1 ist bekannt, dass eine tiefgezogene Außenhaut aus Metallblech oder Kunststofffolie an ihrer Innenseite mit einer durchgehend geschlossenen aufgeschäumten Kunststoffschicht versehen werden kann.

Aus der DE 199 28 774 A1 ist bekannt, ein Kunststoffformteil aus einer faserverstärkten Hinterspritzfolie mit Kunststoff zu hinterspritzen oder zu hintergießen.

Aus der DE 197 31 903 A1 ist ein Fahrzeug-Dachmodul bekannt, das von innen nach außen aus einer Stoffschicht, einer Folie, einer mit Epoxidharz getränkten Fasermatte, einer Schaumplatte aus Hartschaum oder Polyurethan, einer weiteren Fasermatte und einer Lackfolie in einer Form unter Erwärmung zusammengepreßt wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dachelement für ein Fahrzeug zu schaffen, welches kostengünstig hergestellt werden kann, in einfacher Weise für spezifische Funktionsanforderungen optimierbar ist und ein geringes Gewicht, aber dennoch die erforderliche Festigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeugdach gemäß Anspruch 1.

Bei dieser Lösung ist vorteilhaft, dass das Oberteil und das Unterteil durch die Kunststoffbauweise mit relativ geringem Gewicht, aber hoher Festigkeit in einfa cher Weise gefertigt werden können, wobei durch entsprechende Formgestaltung eine Funktionsintegration möglich ist, was zur Einsparung zusätzlicher Teile führt, sowie dass durch die Verwendung einer hinterspritzten, hinterschäumten oder hinterpressten Folie auf eine Lackierung des die Folie aufweisenden Teils verzichtet werden kann, was zu Kosteneinsparungen führt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Dachelements; und
2 eine gegenüber 1 vergrößert dargestellte Darstellung des Kontaktbereichs zwischen zwei Dachelementen.
In 1 ist ein Dachelement 10 gezeigt, bei dem es sich um einen Deckel eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches, wie beispielsweise eines Schiebedaches, Schiebehebedaches oder Spoilerdaches, oder um eine Lamelle eines Lamellendaches handeln kann. Das Dachelement umfasst eine auf der Fahrzeugaußenseite liegende Oberschale 12 sowie eine auf der Fahrzeuginnenseite liegende Unterschale 14. Die Oberschale 12 besteht aus einer Folie 16, die mit einem Verstärkungsmaterial 18 hinterspritzt ist. Das Hinterspritzen von Folien für Fahrzeugkarosserieteile ist beispielsweise in X. Hopfenspirger et al., „Kunststoff-Außenteile sind integrierbar", Sonderdruck aus der Zeitschrift „Kunststoffe plast europe", 88. Jahrgang, 1998, Heft 10, oder Grefenstein, „Folienhinterspritzen statt Lackieren", Sonderdruck der Zeitschrift mo Beschichten von Kunststoff und Metall, Heft 10, 1999, beschrieben. Dabei wird die Folie extrudiert, unter Wärmeeinrichtung verformt und schließlich in ein Werkzeug eingebracht, in welchem sie mit einem geeigneten Verstärkungsmaterial hinterspritzt wird.
Die Folie 16 kann mehrschichtig ausgebildet sein, wobei eine Deckschicht, eine Farbschicht und eine Folienträgerschicht vorgesehen sein können, wobei die Deckschicht, die aus PMMA bzw. Plexiglas transparent ausgebildet sein kann, für die nötige Kratzfestigkeit, Härte, Witterungsbeständigkeit sowie den nötigen Glanz sorgt, die Farbschicht, die ebenfalls aus PMMA bestehen kann, eingefärbt ist, um für eine gewünschte Färbung bzw. Effekteinfärbung (Metallic, Flitter etc.) zu sorgen, und die Trägerschicht, die beispielsweise aus ASA oder ASA/PC bestehen kann, für eine gewünschte Färbung sowie für die Haftung zum Hinterspritzmaterial bzw. Verstärkungsmaterial 18 sorgen kann. Die Folienschichten können auch für eine Verbesserung der UV-Beständigkeit vorgesehen sein. Wenn die Folienträgerschicht eingefärbt ist, kann auch auf die Farbschicht verzichtet werden. Die einzelnen Folienschichten werden bei der Herstellung der Folie vorzugsweise koextrudiert.
Das hinterspritzte Verstärkungsmaterial kann beispielsweise ASA, ABS, ASA/PC, PBT/ASA oder PUR-GF sein, wobei die Materialwahl von der speziellen Anwendung abhängt.
Bei dem in 1 gezeigten Dachelement ist die Form der Oberschale 12 so gewählt, dass sie im wesentlichen als ebene Platte ausgebildet ist. An ihrem hinteren Ende 20 ist die Oberschale 12 für den Kontakt mit einer Dichtung mit einer abgerundeten Kante versehen.
Die Unterschale 14 weist einen leicht gekrümmten plattenförmigen Basisbereich 22 auf, von welchem sich aus mehrere in etwa äquidistant angeordnete, in Dachquerrichtung verlaufende Distanzrippen 24 senkrecht nach oben erstrecken. Die Unterschale 14 ist als Spritzgussteil ausgebildet.
Die oberen Enden der Distanzrippen 24 sind leicht überstehend ausgebildet, um ein Verbinden mit der Oberschale 12 mittels Reibschweißen zu ermöglichen. Dabei werden in einem entsprechenden Werkzeug die Oberschale 12 und die Un terschale 14 periodisch im aufeinander gedrückten Zustand gegeneinander verschoben, wobei die dabei entstehende Reibungshitze ein Anschmelzen des Kontaktbereichs am oberen Ende der Distanzrippen 24 bewirkt, was zu einer Schweißverbindung in diesem Bereich zwischen der Oberschale 12 und der Unterschale 14 führt. Durch diesen Verbund wird über einen Sandwich-Effekt die erforderliche Steifigkeit des Dachelements 10 bei geringem Gewicht und einfacher Fertigung erzielt. Die zwischen den Rippen 24 gebildeten Hohlräume 26 können entweder leer gelassen werden oder sie können bei Bedarf mit einem Füllmaterial, beispielsweise einem Schaum, befüllt werden, um beispielsweise eine Geräuschdämmung zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebene Reibverschweißung beschränkt, vielmehr können die Oberschale 12 und die Unterschale 14 auch auf andere Weise miteinander fest verbunden werden, beispielsweise durch ein anderes Kunststoffschweißverfahren, eine Verklebung, eine Verklipsung oder auch durch einen Füllstoff mit Klebewirkung.
Bei der gezeigten Ausführungsform des Dachelements 10 sind die Oberschale 12 und die Unterschale 14 so ausgebildet, dass sie für eine Funktionsintegration sorgen, wodurch ansonsten erforderliche zusätzliche Teile eingespart werden können, was zu einer Kostenverringerung führt. So ist beispielsweise der vordere Bereich der Unterschale 14 als Wasserrinne 28 ausgebildet, welche in diesem Bereich eindringendes Wasser seitlich in in Dachlängsrichtung verlaufende Führungsschienen für das Dachelement 10 (nicht dargestellt) einleitet. Oberhalb der Wasserrinne 28 ist ein in Dachquerrichtung verlaufendes Dichtungselement 30 aus elastischem Material, z.B. Gummi oder Silikon, vorgesehen, welches im gezeigten Beispiel als Hohlkammerdichtung ausgebildet ist und einen sich nach hinten erstreckenden Befestigungsabschnitt 32 aufweist, welcher so zwischen der nach unten gezogenen Vorderkante 34 der Oberschale 12 und einem sich stegartig nach oben erstreckenden Abschnitt 36 der Unterschale 14 zu liegen kommt, dass das Dichtungselement 30 mittels eines verdickten Endabschnitts gegen ein Herausrutschen nach vorn gesichert ist. Auf diese Weise wirken die Oberschale 12 und die Unterschale 14 im Zusammenspiel als Dichtungshalterung. Vorzugsweise erfolgt die Anbringung des Dichtelements 30 dadurch, dass das Dichtungselement 30 mit dem Befestigungsabschnitt 32 entsprechend im Bereich der Vorderkante 34 bzw. des Stegs 36 positioniert wird, bevor die Oberschale 12 und die Unterschale 14 miteinander verbunden werden (im gezeigten Beispiel mittels Reibschweißen). Dadurch kann das Dichtungselement 30 auf einfache Weise an dem Dachelement 10 montiert werden.
Das Dichtungselement 30 kann entweder zur Anlage an den vorderen Rand einer Dachöffnung oder zur Anlage an dem hinteren Rand 20 eines zweiten, im wesentlichen identischen Dachelements 10, ausgebildet sein, siehe 2. Im Bereich des Dichtungselements 30 eindringendes Wasser wird wie oben beschrieben von der Wasserrinne 28 aufgefangen und abgeleitet.
Das hintere Ende der Unterschale 14 ist als Abtropfkante 38 ausgebildet, um eventuell an der Unterseite des Dachelements 10 zurücklaufendes Wasser definiert abtropfen zu lassen, wobei gemäß 2 solches Wasser in die Wasserrinne 28 des benachbarten Dachelements 10 abtropft.
Bestimmte Bereiche der Unterschale 14 können als Sichtblenden ausgebildet sein, um bestimmte Bereiche der Dachmechanik abzudecken.
In der Nähe der Abtropfkante 38 ist ein Pufferelement 40 aus elastischem Material an der Unterseite der Unterschale 14 vorgesehen, an welches sich in der in 2 gezeigten Schließstellung der Dachelemente 10 ein entsprechendes Gegenstück 42 anlegt, welches von dem vorderen Rand 42 der Wasserrinne 28 des benachbarten Dachelements 10 gebildet wird. Das Pufferelement 40 ist vorgesehen, um die Höheneinstellung der Dachelemente 10 relativ zueinander sicherzustellen.
Die Unterseite der Unterschale 14 kann zum Fahrgastinnenraum hin sichtbar sein und ist deshalb mit einer entsprechenden Oberflächenqualität ausgestattet, was beispielsweise durch eine Stoffkaschierung, eine Narbung etc. erreicht werden kann.
Alternativ kann die Unterseite der Unterschale 14 von einer vorzugsweise gefärbten hinterspritzten Folie gebildet werden, wobei dann die Unterschale nicht als Spritzgussteil, sondern als hinterspritzte Folie wie die Oberschale im gezeigten Beispiel mit einem Verstärkungsmaterial, das dann auch die Rippen 24 bildet, ausgebildet ist. In diesem Fall kann unter Umständen die Oberschale 12 statt der Unterschale 14 als Spritzgussteil ausgebildet sein.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die Folie hinterspritzt ist. Alternativ kann die Folie mit Verstärkungsmaterial hinterschäumt oder hinterpresst sein. Bei dem hinterschäumten Verstärkungsmaterial kann es sich beispielsweise um ein PU-System handeln, welches vorzugsweise glasfaserverstärkt ist. Bei dem hinterpressten Verstärkungsmaterial kann es sich um vorgefertigtes Plattenmaterial, z.B. um glasfaserverstärkte PP-Platten handeln.
Die verwendeten Abkürzungen sind wie folgt zu verstehen:
Polymethylmetacrylat (PMMA), Acrylnitril/Styrol/Acrylester (ASA), Polycarbonat (PC), Acrylnitril/Butadien/Styrol (ABS), Polybutylenterphtalat (PBT), Polyurethan (PU), Glasfaser (GF), Polypropylen (PP). Sind zwei solche Abkürzungen mittels eines Schrägstrichs verbunden, so bedeutet dies eine Mischung aus den beiden Materialien.
Mit "bezüglich des Dachelements nach außen weisende Seite" ist diejenige Seite der beiden Seiten der Oberschale bzw. der Unterschale gemeint, die nicht zu dem von der Oberschale und der Unterschale umschlossenen Hohlraum hinweist.

10: Dachelement
12: Oberschale
14: Unterschale
16: Folie
18: Verstärkungsmaterial
20: (hinteres) Ende (von 12)
22: Basisbereich (von 14)
24: Distanzrippe
26: Hohlraum
28: Wasserrinne
30: Dichtungselement
32: Befestigungsabschnitt
34: Vorderkante (von 12)
36: (stegartiger) Abschnitt (von 14)
38: Abtropfkante
40: Pufferelement
42: Gegenstück

Claims

Dachelement für ein Fahrzeug, das aus einer bzgl. des Fahrzeugs außenliegenden Oberschale (12) aus Kunststoff und einer bzgl. des Fahrzeugs innenliegenden Unterschale (14) aus Kunststoff zusammengesetzt ist, die miteinander fest verbunden sind und dergestalt geformt sind, dass zwischen ihnen ein Hohlraum (26) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die bzgl. des Dachelements (10) nach außen weisende Seite der Oberschale (12) und/oder der Unterschale (14) von einer Folie (16) gebildet wird, die mit einem Verstärkungsmaterial (18) hinterspritzt, hinterschäumt oder hinterpresst ist.
Dachelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) eingefärbt ist.
Dachelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) mittels Extrusion hergestellt ist.
Dachelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) mit dem Verstärkungsmaterial (18) hinterspritzt ist.
Dachelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) eine erste Deckschicht aus PMMA aufweist.
Dachelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) eine zweite, eingefärbte Deckschicht aus PMMA aufweist.
Dachelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (16) eine Trägerschicht aus ASA oder ASA/PC aufweist.
Dachelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das hinterspritzte Verstärkungsmaterial (18) ASA, ABS, ASA/PC, PBT/ASA oder PUR-GF oder eine Mischung daraus ist.
Dachelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit dem Verstärkungsmaterial hinterschäumt ist und das Verstärkungsmaterial ein PU-System ist.
Dachelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial faserverstärkt, vorzugsweise glasfaserverstärkt, ist.
Dachelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit dem Verstärkungsmaterial hinterpresst ist und es sich bei dem Verstärkungsmaterial um vorgefertigtes Plattenmaterial handelt.
Dachelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Plattenmaterial um faserverstärkte PP-Platten handelt.
Dachelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Ober- bzw. Unterschale (12) mit hinterspritzter Folie (16) ausgebildet ist, während die andere der Ober- bzw. Unterschale (14) als Spritzgussteil ausgebildet ist.
Dachelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschale (12) mit hinterspritzter Folie (16) ausgebildet ist, während die Unterschale (14) als Spritzgussteil ausgebildet ist
Dachelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Ober- bzw. Unterschale (14) Distanzrippen (24) aufweist, deren Enden mit der anderen Ober- bzw. Unterschale (12) verbunden sind.
Dachelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ober- bzw. Unterschale (12, 14) miteinander verschweißt sind.
Dachelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ober- bzw. Unterschale (12, 14) mittels Reibschweißen miteinander verbunden sind.
Dachelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Ober- bzw. Unterschale (14) Distanzrippen (24) aufweist, deren Ende mit der anderen Ober- bzw. Unterschale (12) mittels Reibschweißen verbunden ist.
Dachelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachelement (10) verstellbar ist.
Dachelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Dachelement (10) um einen Deckel oder eine Lamelle eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches handelt.
Dachelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in das Unterteil (14) eine Wasserrinne (28) integriert ist.
Dachelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserrinne (28) im Bereich der Vorderkante (42) vorgesehen ist und ausgebildet ist, um Wasser seitlich in dachfeste Führungsschienen für das Dachelement (10) abzuleiten.
Dachelement nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (14) mit einer Abtropfkante (38) versehen ist.
Dachelement nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschale (12) und die Unterschale (14) so ausgebildet sind, dass sie im verbundenen Zustand ein Dichtungselement (30) für das Dachteil (10) zwischen sich halten.
Dachelement nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Ober- bzw. Unterschale (14) mit einem elastischen Pufferelement (40) versehen ist, welches für Zusammenwirken mit einem benachbarten Dachelement (10) vorgesehen ist, um die relative Höheneinstellung der beiden Dachelemente zueinander zu bewirken.
Dachelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (26) mindestens zum Teil mit einem Füllmaterial gefüllt ist.
Dachelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Füllmaterial um einen Schaum handelt.