DE102006042045B4 - Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur - Google Patents
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Abstract
Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur, wobei die Hybridstruktur ein Metallteil (2) und eine polymere Komponente (3) aufweist, wobei das Metallteil (2) in einem ersten Bereich (5a) von der polymeren Komponente (3) umgeben ist, wobei das Metallteil (2) einen von der polymeren Komponente (3) freien zweiten Bereich (5) aufweist, der mit einer Metallverstärkung (4) verbunden ist, wobei die polymere Komponente (3) Teil eines Innenausstattungsteils eines Fahrzeugs ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (5a) des Metallteils (2) rahmenförmig ausgebildet ist und der zweite Bereich (5) als zwei vom ersten Bereich (5a) abstehende und aus der polymeren Komponente (3) herausstehende Schenkel (5' 5'') ausgebildet ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur, wobei die Hybridstruktur mindestens ein Metallteil und eine polymere Komponente aufweist, wobei das Metallteil in einem ersten Bereich von der polymeren Komponente umgeben ist, wobei das Metallteil einen von der polymeren Komponente freien zweiten Bereich aufweist, der mit einer Metallverstärkung verbunden ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkomponente.
- Kunststoff-/Metallverbundkörper, im Folgenden auch als Hybridstruktur bezeichnet, werden im Automobilbereich, insbesondere bei großflächigen Teilen, eingesetzt und sind beispielsweise aus der Druckschrift
DE 44 37 773 ,DE 14 06 000 B ,DE 10 2005 001 367 A1 ,JP 2001 180 330 A EP 0 721 831 B1 bekannt. Diese Hybridstrukturen weisen jedoch oftmals eine nicht hinreichende mechanische Festigkeit auf. Weiterhin ist aus der DruckschriftDE 10 2005 001 367 A1 eine metallverstärkte Hybridstruktur bekannt, die beispielsweise als Verstärkungsbauteil in einem Fahrzeug einsetzbar ist. Nachteilig ist hierbei, dass keine Integration in ein Innenausstattungsteil des Fahrzeugs vorgesehen ist, sondern lediglich eine Strukturverstärkung einer Stützkomponente des Fahrzeugs erfolgt. - Es war deshalb die Aufgabe, eine Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
- Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur gemäß Anspruch 1. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass keine getrennte Entwicklung des Innenausstattungsteils und einer Stützkomponente für das Innenausstattungsteil bzw. für die Fahrzeugstruktur erfolgen muss, sonder dass bereits das Innenausstattungsteil (mit der Stützkomponente) derart stabil ausgelegt sein kann, dass es den Belastungsanforderungen stand hält. Dies ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil somit in das Innenausstattungsteil weitergehende Funktionalitäten integriert werden können, beispielsweise hinsichtlich der Crash-Sicherheit oder dergleichen.
- Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Bereich des Metallteils rahmenförmig ausgebildet ist bzw. dass der zweite Bereich in einem zentralen Bereich des Metallteils angeordnet ist. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur besonders stabil und daher vergleichsweise gewichtssparend und kostensparend realisiert werden.
- Erfindungsgemäß ist bevorzugt, dass die polymere Komponente glasfasergefüllt vorgesehen ist bzw. als thermoplastische polymere Komponente vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Fahrzeugkomponente besonders stabil hergestellt werden kann und weiterhin besonders kostengünstig und gewichtssparend realisierbar ist.
- Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Metallverstärkung stoffschlüssig mit dem Metallteil verbunden, vorzugsweise angeschweißt, besonders bevorzugt fasergeschweißt, ist. Hierdurch kann eine besonders einfache und die polymere Komponente schonende Anbindung der Metallverstärkung mit dem zweiten Bereich vorgenommen werden. Wertere Verbindungsmöglichkeiten betreffen die Verbindung mittels eines Klebers, die Verbindung mittels mechanischen Verbindungen, wie etwa Schrauben, Nieten, Klemmen oder Clipsen oder dergleichen.
- Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die polymere Komponente und das Metallteil kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Hierdurch kann die Integration des Metallteils mit der polymeren Komponente besonders einfach und sicher realisiert werden, was zu einer besonders stabilen Fahrzeugkomponente führt.
- Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Metallverstärkung einen profilierten Querschnitt aufweist. Hierdurch kann eine weitere Stabilitätserhöhung der Fahrzeugkomponente und damit eine bessere Integrierbarkeit des Innenausstattungsteils mit einer Strukturkomponente des Fahrzeugs realisiert werden.
- Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Verbund zwischen dem Metallteil und der Metallverstärkung jedoch um einen Stoffschluss, der durch Kleben oder Schweißen, ganz besonders bevorzugt durch Laserschweißen, erzielt wird. Laserschweißen hat den Vorteil einer geringen Wärmeentwicklung, so dass die polymere Komponente nicht oder nur wenig geschädigt wird.
- Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils, bei dem das Metallteil und die Metallverstärkung form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden und wobei anschließend das Metallteil und die Metallverstärkung miteinander verbunden werden, vorzugsweise verschweißt werden. Hierdurch kann eine besonders schonende Verbindung des Metallteils an der Metallverstärkung erzielt werden. Bevorzugt ist, dass das Metallteil mit der polymeren Komponente umspritzt und/oder umformt wird. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Fahrzeugkomponente besonders stabil hergestellt werden.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkomponente. -
2 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäße Fahrzeugkomponente. -
3 und4 zeigen schematisch Querschnittsdarstellungen durch die erfindungsgemäße Fahrzeugskomponente. - In
1 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkomponente1 dargestellt, wobei die Fahrzeugskomponente1 ein Metallteil2 aufweist, welches mit einer polymeren Komponente3 umspritzt vorgesehen ist. Hierbei weist das Metallteil2 einen ersten Bereich5a auf, welcher im wesentlichen vollständig durch die polymere Komponente3 umgeben bzw. umspritzt vorgesehen ist. Weiterhin weist das Metallteil2 einen zweiten Bereich5 auf, welcher von der polymeren Komponente3 nicht umgeben ist bzw. der von der polymeren Komponente3 frei ist. Der erste Bereich5a ist erfindungsgemäß insbesondere als ein rahmenförmiger Bereich vorgesehen, während der zweite Bereich5 als zwei Laschen bzw. abstehende Schenkel5' ,5'' vorgesehen ist, wobei die Schenkel5' ,5'' von dem Rahmen5a abstehend vorgesehen sind. Eine Metallverstärkung4 , die insbesondere als ein profilierter Querträger vorgesehen ist, wird zur Verstärkung der Fahrzeugkomponente1 mit den Schenkel5' ,5'' des Metallteils2 verbunden, so dass eine besonders stabile Verbindung zur Erzielung einer stabilen Fahrzeugkomponente1 entsteht. In1 ist eine Schnittebene AA dargestellt, gemäß der eine Schnittdarstellung in der2 dargestellt ist. - In
2 ist die Fahrzeugkomponente1 gemäß der Querschnittsebene AA dargestellt. Erkennbar ist die polymere Komponente3 , das Metallteil2 mit seinem ersten Bereich5a und seinem zweiten Bereich5 , wobei der zweite Bereich insbesondere in Form der abstehenden Schenkel5' ,5'' ausgebildet ist. Im ersten Bereich5a sind Öffnungen2' des Metallteils2 vorgesehen, um eine besonders innige Verbindung zwischen dem Metallteil2 in seinem ersten Bereich5a und der polymeren Komponente3 zu ermöglichen. Hierdurch wird eine kraftschlüssige und/oder eine formschlüssige und/oder eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Metallteil2 und der polymeren Komponente3 realisiert. Weiterhin ist der Ort einer Schweißnaht10 zwischen dem Metallteil2 und der Metallverstärkung4 dargestellt. - In
3 und4 sind weitere Querschnittsdarstellungen der erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponente1 mit dem ersten Bereich5a des Metallteils2 , dem zweiten Bereich5 des Metallteils2 , der Metallverstärkung4 und der polymeren Komponente3 dargestellt. - Die polymere Komponente
3 ist erfindungsgemäß insbesondere in Form einer glasfaserverstärkten polymeren Komponente, insbesondere als glasfasergefülltes Polypropylen ausgebildet. Es kann jeder andere thermoplastische Werkstoff für die polymere Komponente3 in Frage kommen. Insbesondere handelt es sich um Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe bzw. Kunststoffmischungen, die besonders bevorzugt Polycarbonat, Polyamid, Polyester, ABS und/oder Polypropylen enthalten. Zur Verbesserung des Stoffschlusses zwischen dem Metallteil2 und der polymeren Komponente3 kann das Metallteil2 vorbehandelt sein, beispielsweise mittels eines Haftvermittlers oder mittels einer Klebeschicht. In diesem Zusammenhang ist es möglich, auf das Metallteil eine Folie anzuordnen, vorzugsweise aufzupressen oder aufzuwalzen. Danach wird die polymere Komponente3 auf dem Metallteil2 angeordnet. Die Folie schmilzt vorzugsweise bei deren Beschichtung mit der polymeren Komponente3 und wirkt als Haftvermittler. - Erfindungsgemäß ist das Metallteil
2 mit der Metallverstärkung4 , beispielsweise mittels einer Schweißverbindung, verbunden, wobei insbesondere eine Laserschweißung von Vorteil ist, weil dadurch relativ wenig Hitze beim Schweißvorgang entsteht, der beispielsweise die polymere Komponente3 in Mitleidenschaft ziehen könnte. Es ist jedoch auch möglich, das Metallteil2 mit der Metallverstärkung4 über ein Klebeverfahren oder über eine Schraubverbindung oder über eine herkömmliche Schweißverbindung oder über eine Nietverbindung oder dergleichen zu verbinden. - Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, dass die Fahrzeugkomponente integriert als Innenausstattungsteil mit ihrer durch das Metallteil
2 und die Metallverstärkung4 besonders stabilen Bauform realisiert ist, so dass keine separate Produktentwicklung zur Realisierung einerseits eines Innenausstattungsteils (d. h. zur Realisierung der dem Benutzer zugewandten Seite eines Innenausstattungsteils) und anderseits einer Verstärkung bzw. eines Strukturteils zur Befestigung des Innenausstattungsteils vorzusehen, sondern dass diese beiden Produkte in der erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponente miteinander kombiniert werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeugkomponente
- 2
- Metallteil
- 2
- Öffnungen des Metallteils in dessen erstem Bereich
- 3
- polymere Komponente
- 4
- Metallverstärkung
- 5a
- erster Bereich
- 5
- zweiter Bereich
- 5', 5''
- Schenkel bzw. Laschen
- 8
- Hybridstruktur
- 9
- Richtung
- 10
- Schweißnaht
Claims (8)
- Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur, wobei die Hybridstruktur ein Metallteil (
2 ) und eine polymere Komponente (3 ) aufweist, wobei das Metallteil (2 ) in einem ersten Bereich (5a ) von der polymeren Komponente (3 ) umgeben ist, wobei das Metallteil (2 ) einen von der polymeren Komponente (3 ) freien zweiten Bereich (5 ) aufweist, der mit einer Metallverstärkung (4 ) verbunden ist, wobei die polymere Komponente (3 ) Teil eines Innenausstattungsteils eines Fahrzeugs ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (5a ) des Metallteils (2 ) rahmenförmig ausgebildet ist und der zweite Bereich (5 ) als zwei vom ersten Bereich (5a ) abstehende und aus der polymeren Komponente (3 ) herausstehende Schenkel (5' 5'' ) ausgebildet ist. - Fahrzeugkomponente (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Komponente (3 ) glasfasergefüllt vorgesehen ist. - Fahrzeugkomponente (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (5 ) in einem zentralen Bereich des Metallteils (2 ) angeordnet ist. - Fahrzeugkomponente (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverstärkung (4 ) stoffschlüssig mit dem Metallteil (2 ) verbunden ist. - Fahrzeugkomponente (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Komponente (3 ) und das Metallteil (2 ) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. - Fahrzeugkomponente (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverstärkung (4 ) einen profilierten Querschnitt aufweist. - Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkomponente (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (2 ) und die Metallverstärkung (4 ) form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden, wobei die Metallverstärkung (4 ) von den abstehenden Schenkeln (5' ,5'' ) zumindest teilweise umgriffen wird und wobei anschließend das Metallteil (2 ) und die Metallverstärkung (4 ) miteinander stoffschlüssig verbunden werden. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (
2 ) mit der polymeren Komponente (3 ) umspritzt und/oder umformt wird.
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