DE102007024163A1

DE102007024163A1 - Karosserieteil und Verfahren zum Herstellen eines Karosserieteils

Info

Publication number: DE102007024163A1
Application number: DE200710024163
Authority: DE
Inventors: Walter Dr.-Ing. Aichholzer; Robert Dr. Bjekovic; Jens Dr.-Ing. Humpenöder; Jan Dipl.-Ing. Krüger; Hubertus Rehermann; Severin Sauren
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-12-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Karosserieteil, insbesondere einen Heckdeckel (10), für einen Kraftwagen, welches ein Außenbeplankungsteil (22) aus Kunststoff und eine aus einem separaten Vorprodukt gebildete innere Tragstruktur (12) umfasst und in welches eine Antenneneinheit (16) vollständig integriert ist, wobei die Antenneneinheit (16), das Außenbeplankungsteil (22) und die innere Tragstruktur (12) als einteiliger Zusammenbau ausgebildet sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Karosserieteils.

Description

Die Erfindung betrifft ein Karosserieteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Karosserieteils.
Aus dem Serienfahrzeugbau ist es bekannt, Kraftwagen mit verschiedenen Antenneneinheiten für beispielsweise Rundfunk-, Mobilfunk- oder Navigationssysteme auszurüsten, welche zur Reduzierung des Luftwiderstandes, zum besseren Schutz vor Beschädigungen und für eine verbesserte Optik vollständig in Karosserieteile integriert und somit von außen nicht sichtbar sind.
Die DE 100 60 603 A1 beschreibt ein Karosserieteil mit einer Trägereinheit, in welche eine Antenneneinheit lösbar integriert ist, wobei zum Aufnehmen der Trägereinheit ein Profilrahmen vorgesehen sein kann. Das Karosserieteil kann ein beispielsweise aus einem Kunststoff gebildetes Außenbeplankungsteil aufweisen, wodurch eine verdeckte Anordnung der Antenneneinheit gegeben ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Karosserieteil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei vollständiger Integration einer Antenneneinheit eine besonders solide Bauform aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Karosserieteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Karosserieteils mit den in den Patentansprüchen 9 oder 11 aufgeführten Schritten gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Karosserieteil für einen Kraftwagen, welches ein Außenbeplankungsteil aus Kunststoff und eine innere Tragstruktur umfasst und in welches eine Antenneneinheit vollständig integriert ist, ist vorgesehen, dass die Antenneneinheit, das Außenbeplankungsteil und die innere Tragstruktur als einteiliger Zusammenbau ausgebildet sind. Die Verwendung von Kunststoff eröffnet generell große Gestaltungs- und Designfreiheiten. Gleichzeitig ist eine Durchlässigkeit des Außenbeplankungsteils für elektromagnetische Wellen gegeben.
Durch den einteiligen Zusammenbau weist das Karosserieteil eine besonders solide Bauform auf, bei welcher die Antenneneinheit auf kompakte Weise in das Karosserieteil eingebunden ist. Auch können die mechanischen Eigenschaften der Antenneneinheit zu einer insgesamt höheren Festigkeit des Karosserieteils beitragen. Darüber hinaus bringt der einteilige Zusammenbau des Karosserieteils einen verringerten Montageaufwand gegenüber einer Herstellung des Karosserieteils aus lösbaren Einzelteilen gemäß dem Stand der Technik mit sich.
Die Antenenneinheit ist beidseitig vor mechanischer Einwirkung geschützt, indem sie sich zwischen Außenbeplankungsteil und innerer Tragstruktur befindet.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die innere Tragstruktur des Karosserieteils aus Metall, insbesondere Stahl oder Leichtmetall. Dies führt zu einer höheren Steifigkeit und Festigkeit des Karosserieteils im Vergleich zu einem vollständig aus Kunststoff gefertigten Karosserieteil und ermöglicht gleichzeitig die Ausbildung einer Class-A-Oberfläche, welche bei reinen Kunststoffkarosserieteilen insbesondere wegen des hohen, zum Verstärken notwendigen Anteils an Füllstoffen, wie beispielsweise Langglasfasern, nur mit großem Aufwand realisierbar ist. Faserverstärkte Kunststoffe zeigen die Tendenz, dass ich die Fasern an der Oberfläche abzeichnen, so dass zur Erzeugung von Class-A-Oberflächen Lackfolien oder spezielle Lackschichten aufgetragen werden müssen.
Die innere Tragstruktur ist insbesondere als teilweise umlaufender Stützrahmen ausgebildet. Bevorzugt weist der Stützrahmen mehrere Querverstrebungen auf.
Durch die Werkstoffkombination aus großflächigem Kunststoffteil und metallischen Tragstrukturen wird ein erhebliches Gewichtseinsparungspotential genutzt.
Von besonderem Vorteil ist es weiterhin, wenn das Außenbeplankungsteil als Hinterspritz- oder Hinterschäumbauteil ausgebildet ist. Dies ermöglicht ein Integrieren der Antenneneinheit in das Außenbeplankungsteil gemäß dem in der DE 100 2005 039 586 A1 beschriebenen Verfahren. Gemäß diesem Verfahren wird eine auf einen Zwischenträger aufgebrachte Antennenstruktur in einem Urformverfahren auf das Außenbeplankungsteil aufgebracht und in dieses integriert, wobei die Antennenstruktur auf den Zwischenträger spiegelverkehrt aufgebracht und in oder auf das Außenbeplankungsteil direkt integriert wird.
Anstelle einer aus dem Stand der Technik bekannten Integration des beispielsweise als Klebefolie ausgebildeten Zwischenträgers mit der Antennenstruktur auf dem Außenbeplankungsteil wird die Antennenstruktur selbst integriert. Durch eine trägerlose Integration der Antennenstruktur in oder auf das Außenbeplankungsteil wird der aufwendige Einsatz von Klebefolien vermieden. Zudem wird kostbarer Bauraum eingespart und eine Modulbauweise begünstigt. Vorzugsweise erfolgt die Integration der Antennenstruktur auf das Außenbeplankungsteil während des Formgebungs-, insbesondere Umformvorgangs des Außenbeplankungsteils.
In einem alternativen Fertigungsverfahren wird eine auf einer Trägerfolie aufgebrachte Antennenstruktur auf die Innenseite des Außenbeplankungsteils aufgebracht. Danach wird die Verstärkungsstruktur befestigt. Bevorzugt trägt die Antennenstruktur beidseitig eine Folie, wobei eine als Klebefolie zur großflächigen Verbindung mit dem Außenbeplankungsteil und eine als Schutz- und Isolierfolie gegenüber der Verstärkungsstruktur bzw. dem Kraftfahrzeuginnenraum ausgelegt ist.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Karosserieteil beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile gelten, soweit anwendbar, auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Karosserieteils und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt:
Eine Explosionsdarstellung eines Heckdeckels für einen Kraftwagen mit einer in den Heckdeckel integrierten Antenneneinheit.
Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst ein Heckdeckel 10 für einen Kraftwagen eine innere Tragstruktur 12 aus Metall, beispielsweise aus Stahl oder aus Aluminium. Die innere Tragstruktur 12 des Heckdeckels 10 weist eine Ausnehmung 14 auf, welche zum formschlüssigen Umgeben einer in den Heckdeckel 10 integrierten und in der Zeichnung schematisch dargestellten Antenneneinheit 16 ausgebildet ist. Durch eine Auslegung der inneren Tragstruktur 12, welche die Ausnehmung 14 für die Antenneneinheit 16 vorsieht, ist eine besonders kostengünstige Integration der Antenneneinheit 16 in den Heckdeckel 10 ermöglicht. Außerdem erfolgt hierbei keine unerwünschte Abschirmung oder zu starke Beeinflussung der Antenneneinheit 16 durch die metallene innere Tragstruktur 12. Selbstverständlich können in den Heckdeckel auch verschiedenen Antenneneinheiten 16 integriert sein, wobei dann mehrere korrespondierende Ausnehmungen 14 in der inneren Tragstruktur 12 vorgesehen sein können.
Die innere Tragstruktur 12 aus Metall verleiht dem Heckdeckel 10 eine hohe Steifigkeit und dient zudem als Masseanschluss für die Antenneneinheit 16. Eine Antennenstruktur 18 der Antenneneinheit 16 ist vorliegend aus einem leitfähigen Polymer, beispielsweise einer Silberpolymerpaste, auf einem Trägermedium 20 gebildet.
Ein Außenbeplankungsteil 22 des Heckdeckels 10 ist aus Kunststoff gefertigt, wodurch eine besonders einfache und solide Integration der Antenneneinheit 16 in den Heckdeckel 10 ermöglicht ist. Beispielsweise kann die Antennenstruktur 18 durch Einpressen, Einspannen oder Einkleben in das Außenbeplankungsteil 22 integriert werden.
Gegenüber einem vollständig aus Stahl gefertigten Heckdeckel 10 bringt eine Verwendung von Kunststoff für das Außenbeplankungsteil 22 eine Reduzierung des Gewichts des Heckdeckels 10 mit sich. Das Außenbeplankungsteil 22 kann dabei beispielsweise als Faser-Kunststoff-Verbund (Sheet Moulding Compound, SMC) oder als ein nach dem LFI-PUR Verfahren hergestelltes, faserverstärktes Polyurethan (PUR) – Kunststoffbauteil ausgebildet sein. Hierbei ist zu beachten, dass das Außenbeplankungsteil 22 und die innere Tragstruktur 12 aufeinander abgestimmte, d. h. annähernd gleiche Wärmeausdehungskoeffizienten besitzen, wie dies beispielsweise bei der Kombination von SMC und Stahl sowie PUR und Aluminium der Fall ist.
Typischerweise werden in das Karosserieteil nur die für das individuelle Fahrzeug vorgesehenen Antennenstrukturen integriert. Bevorzugt werden Mobiltelefon-, Radio und TV-Antennen in einer Empfangsstruktur zusammengefasst. Dabei können, insbesondere für den TV-Empfang, weitere separate Antennen vorgesehen sein.
Die Herstellung des Außenbeplankungsteils 22 kann in einem Hinterspritz- oder Hinterschäum-, Spritzguss- bzw. Spritzpräge-, Press-, Faser-, bzw. Kompaktspritzverfahren, Reaction Injection Moulding (RIM) Verfahren, Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren, Resin Infusion oder Vacuum assisted Resin Infusion Verfahren erfolgen. Für Faserverstärkte Kunststoffe sind SMC- oder BMC-Verfahren besonders geeignet.
Hierbei kann ein direktes Integrieren der Antennenstruktur 18 in das Außenbeplankungsteil 22 gemäß dem in der DE 100 2005 039 586 A1 beschriebenen Verfahren erfolgen, bei welchem die Antennenstruktur 18 auf einen vorliegend nicht dargestellten Zwischenträger spiegelverkehrt aufgebracht wird. Nach erfolgter Verbindung der Antennenstruktur 18 mit dem Außenbeplankungsteil 22 wird der Zwischenträger von der Antennenstruktur 18 entfernt. Die Antennenstruktur 18 kann nach Herstellen des Außenbeplankungsteils 22 an dessen Oberfläche zumindest teilweise frei liegen.
Ebenso kann jedoch die Antennenstruktur 18 gemeinsam mit dem Trägermedium 20 in das Außenbeplankungsteil 22 integriert oder auf das Außenbeplankungsteil 22 aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Antennenstruktur 18 hierbei in eine Lackfolie integriert oder auf eine Kunststofffolie aufgedruckt sein.
Das Trägermedium 20, auf dem oder in dem die Antennenstruktur 18 dauerhaft angeordnet ist, wird hierbei in ein vorliegend nicht dargestelltes Formteil eingelegt. Das Formteil wird mit einem formbaren Kunststoffmaterial aufgefüllt, wobei nach dem Ausformen des Kunststoffmaterials das Außenbeplankungsteil 22 mit der Antenneneinheit 16 dem Formteil entnommen wird.
Alternativ kann die Antenneneinheit 16 so in das Formteil eingelegt werden, dass das Trägermedium 20 zumindest teilweise eine Oberfläche des Außenbeplankungsteils 22 bildet. Das bedeutet, dass die Antennenstruktur 18 zwischen einer dem Trägermedium 20 zugewandten Oberfläche des Außenbeplankungsteils 22 und dem Trägermedium 20 selber geschützt angeordnet ist. Eine solche Bauweise bietet sich zum Beispiel dann an, wenn am Einbauort des Außenbeplankungsteils 22 dieses von verschiedenen Seiten her unterschiedlichen Anforderungen unterliegt. Als Beispiel hierfür ist ein Fahrzeugdach zu nennen, für welches das Kunststoffmaterial so gewählt wird, dass es den Anforderungen des äußeren Einflüssen ausgesetzten Fahrzeugdaches genügt. Demgegenüber kann das Trägermedium 20 beispielsweise ein Material für einen Dachhimmel in einem Innenraum des Kraftwagens sein. Somit kann in vorteilhafter Weise die Antennenstruktur 18 zwischen Fahrzeugdach und Dachhimmel angeordnet werden und ein solches Fahrzeugdach in Sandwichbauweise in einem Schritt hergestellt werden.
Alternativ wird das Trägermedium 20 so in das Formteil eingelegt, dass die Antennenstruktur 18 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, nicht mit dem einzufüllenden Kunststoffmaterial umgeben wird. Nach der Entnahme des fertigen Außenbeplankungsteils 22 aus dem Formteil liegt dann die Antennenstruktur 18 zumindest teilweise an dessen Oberfläche frei und kann einer weiteren Verarbeitung unterzogen werden. Beispielsweise kann die Antennenstruktur 18 mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen versehen werden, genauso wie mit Mitteln, die eine Steckverbindung bilden.
Beim Herstellen des Heckdeckels 10 als einteiliger Zusammenbau kann die Antenneneinheit 16 relativ zu der inneren Tragstruktur 12, beispielsweise in der Ausnehmung 14, angeordnet werden. Das Verbinden der Antenneneinheit 16 und der inneren Tragstruktur 12 erfolgt dann durch den das Außenbeplankungsteil 22 bildenden Kunststoff, beispielsweise durch Hinterspritzen, Hinterschäumen, Umpressen oder Umgießen der inneren Tragstruktur 12.
Alternativ kann zunächst die Antenneneinheit 16 oder die Antennenstruktur 18 im Zuge eines der zum Herstellen des Außenbeplankungsteils 22 genannten Urformverfahren auf eine beschriebene Art und Weise in das Außenbeplankungsteil 22 integriert werden. Anschließend erfolgt dann das Herstellen des Heckdeckels 10 als einteiliger Zusammenbau durch stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere Verkleben, des Außenbeplankungsteils 22 und der darin integrierten Antenneneinheit 16 bzw. Antennenstruktur 18 mit der inneren Tragstruktur 12.

10: Heckdeckel
12: Tragstruktur
14: Ausnehmung
16: Antenneneinheit
18: Antennenstruktur
20: Trägermedium
22: Außenbeplankungsteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10060603 A1 [0003]
- DE 1002005039586 A1 [0012, 0025]

Claims

Karosserieteil, insbesondere Heckdeckel (10), für einen Kraftwagen, welches ein Außenbeplankungsteil (22) aus Kunststoff und eine aus einem separaten Vorprodukt gebildete innere Tragstruktur (12) umfasst und eine Antenneneinheit (16) umfasst, die vollständig in das Karosserieteil integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (16), das Außenbeplankungsteil (22) und die innere Tragstruktur (12) als einteiliger Zusammenbau ausgebildet sind.
Karosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Tragstruktur (12) des Karosserieteils aus Metall besteht.
Karosserieteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (16) vollständig in das Außenbeplankungsteil (22) integriert ausgebildet ist.
Karosserieteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenbeplankungsteil (22) und die innere Tragstruktur (12) des Karosserieteils zumindest annähernd gleiche Wärmeausdehungskoeffizienten besitzen.
Karosserieteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Tragstruktur (12) des Karosserieteils eine Ausnehmung (14) aufweist, welche zum formschlüssigen Umgeben der Antenneneinheit (16) ausgebildet ist.
Karosserieteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenbeplankungsteil (22) als Hinterspritz- oder Hinterschäumbauteil ausgebildet ist.
Karosserieteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenbeplankungsteil (22) durch Verkleben mit der inneren Tragstruktur (12) verbunden ist.
Karosserieteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Tragstruktur (12) von dem Außenbeplankungsteil (22) hinterspritzt, hinterschäumt, umpresst oder umgossen ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit Karosserieteil nach einem der voran gegangenen Ansprüche, wobei alle Antennen für den Mobiltelefon-, Radio- und TV-Empfang in der Antenneneinheit (16) enthalten sind.
Verfahren zum Herstellen eines Karosserieteils, insbesondere eines Heckdeckels (10), für einen Kraftwagen mit einer vollständig in das Karosserieteil integrierten Antenneneinheit (16) mit folgenden Schritten: a) Anordnen der Antenneneinheit (16) relativ zu einer inneren Tragstruktur (12); und b) Verbinden der Antenneneinheit (16) und der inneren Tragstruktur (12) durch einen die Außenbeplankung des Karosserieteils bildenden Kunststoff.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das gemäß Schritt b) erfolgende Verbinden durch Hinterspritzen, Hinterschäumen, Umpressen oder Umgießen der inneren Tragstruktur (12) mit dem Kunststoff erfolgt.
Verfahren zum Herstellen eines Karosserieteils, insbesondere eines Heckdeckels (10), für einen Kraftwagen mit einer vollständig in das Karosserieteil integrierten Antenneneinheit (16) mit folgenden Schritten: a) Integrieren der Antenneneinheit (16) in einen die Außenbeplankung des Karosserieteils bildenden Kunststoff; und b) Stoffschlüssiges Verbinden des mit der integrierten Antenneneinheit (16) versehenen Außenbeplankungsteils (22) mit der inneren Tragstruktur (12).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Integrieren der Antenneneinheit (16) gemäß Schritt a) der Kunststoff der Außenbeplankung in einem Urformverfahren, insbesondere in einem Hinterspritz- oder Hinterschäumverfahren, geformt wird.