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Die
Erfindung betrifft ein Karosseriebauteil gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein
derartiges Karosseriebauteil ist beispielsweise ein Windabweiser,
wie er in der
DE 198 25
252 A1 beschrieben ist. Dieser Windabweiser wird auf einem
Fahrerhausdach eines LKWs befestigt und hat eine einen Windleitkörper
bildenden Kunststoffaußenschale, die mit zum Fahrerhaus
abgewölbten Seitenwangen ausgeführt ist. Zur Verstärkung
der Außenschale sind bei der bekannten Lösung
im Bereich der Seitenwangen und ggf. auch im Bereich eines großflächigen,
das Fahrerhausdach überstreckenden Mittelabschnitts der
Außenschale Profilprägungen vorgesehen. Trotz
dieser Verstärkungen muss die Außenschale mit
einer erheblichen Wandstärke im Bereich von 3 mm ausgeführt
sein, um dem bei hohen Fahrgeschwindigkeiten auftretenden Winddruck
Stand zu halten.
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Die
Herstellung dieser Außenschale kann beispielsweise im SMC(Sheet
Moulding Compound)- oder RTM(Resin Transfer Moulding)- oder LFI-Verfahren
(Long Fibre Injection) erfolgen. Bei diesen Verfahren liegt die
Formmasse praktisch mit allen nötigen Komponenten, beispielsweise
mit Harzen und Verstärkungsfasern vorgemischt vor und wird
dann durch Pressen (SMC) oder Einspritzen (RTM, LFI) in einem Werkzeug
verarbeitet. Aufgrund der bei den herkömmlichen Lösungen
erheblichen Wandstärke, sind die Zykluszeiten zum Herstellen
der Formteile nach den vorgenannten Verfahren relativ lang. Ein weiterer
Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, dass das Bauteilgewicht
aufgrund der hohen Wandstärke erheblich ist.
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Demgegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Karosseriebauteil
zu schaffen, das bei geringem Gewicht und hoher Festigkeit auf einfache
Weise herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Karosseriebauteil mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird
das Karosseriebauteil mit einer Kunststoffaußenschale ausgeführt,
die von Innen her mittels einer flächig angebrachten Rippenstruktur
verstärkt ist. Sowohl die Außenschale als auch
die Rippenstruktur sind aus Kunststoff in jeweils gesonderten Arbeitsgängen
hergestellt und werden anschließend zu einem Verbundbauteil
zusammengefügt.
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Dabei
wird es besonders bevorzugt, wenn die Rippenstruktur mit der Außenschale
verklebt ist.
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Die
Herstellung des Karosseriebauteils ist besonders einfach, wenn sowohl
die Rippenstruktur als auch die Außenschale als SMC-Bauteile
ausgeführt sind.
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Zur
Verbesserung der Stabilität kann die Rippenstruktur rahmenartig
geschlossen ausgeführt sein.
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Der
erfindungsgemäße Aufbau mit einer rippenstrukturartigen
Stützeinrichtung und einer diese umgebenden Kunststoffaußenschale
kann besonders vorteilhaft bei großflächigen Bauteilen,
beispielsweise mit einem großflächigen Mittelabschnitt und
dazu abgewölbten Seitenwangen verwendet werden. Zur Verbesserung
der Stabilität sollte sich die Rippenstruktur dann bis
in die Seitenwangen hinein erstrecken.
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Die
Herstellung der Rippenstruktur wird vereinfacht, wenn der geschlossene
Rahmen im Bereich des Mittelabschnitts angeordnet ist und sich freie
Rippenendabschnitte bis in die Seitenwangen hinein erstrecken.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die
Rippenstruktur mit einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel zueinander
verlaufenden Querrippen ausgeführt, die mit Längsrippen
verbunden sind.
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Die
Verklebung zwischen der Rippenstruktur und der Außenschale
erfolgt vorzugsweise entlang der Randbereiche der Rippenstruktur.
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Bei
dieser Variante wird es bevorzugt, wenn der entlang der Randbereiche
der Rippenstruktur aufgebrachte Kleber selbst eine geschlossene
Klebestruktur ausbildet.
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Die
Querrippen können sich über den Rahmen hinaus
in die Seitenwangen hinein erstrecken.
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Als
Kleber kann beispielsweise ein PUR- oder Epoxy-Kleber verwendet
werden.
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Die
Befestigungsmittel zum Verbinden des Karosseriebauteils mit dem
Chassis oder sonstigen Karosserieelementen werden vorzugsweise an
der Rippenstruktur ausgeführt.
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Zur
weiteren Verbesserung der Steifigkeit können Umfangsbereiche
der Rippenstruktur mit Bezug zu innen liegenden Bereichen zur Außenschale hin
erhöht sind.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines
Windabweisers für einen LKW in einer Explosionsdarstellung;
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2 eine
dreidimensionale Darstellung des Windabweisers aus 1;
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3 eine
Ansicht von außen her auf einen Windabweiser und
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4 eine
Ansicht von innen her auf den Windabweiser gemäß 1.
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1 zeigt
eine Explosionsdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus
eines Windabweisers
1 für einen LKW. Derartige
Windabweiser
1 werden mittels einer Tragstruktur gemäß der
eingangs genannten
DE
198 25 252 A1 auf dem Fahrerhaus eines Fahrzeugs befestigt
und dienen zur Optimierung der Fahrzeugum- und -anströmung
im Hinblick auf einen minimalen Kraftstoffverbrauch.
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Der
erfindungsgemäße Windabweiser 1 besteht
im Wesentlichen aus einer Außenschale 2, die das
Fahrerhausdach überstreckt und mit einer vergleichsweise
glatten Außenfläche ausgeführt ist. Diese
Außenschale 2 ist erfindungsgemäß mittels
einer Rippenstruktur 4 verstärkt, die an der Innenfläche,
d. h. an der dem Fahrerhaus zugewandten Fläche der Außenschale 2 angeordnet
ist. Die Verbindung zwischen der Rippenstruktur 4 und der
Außenschale 2 erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch
eine Verklebung 6.
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Sowohl
die Außenschale 2 als auch die Rippenstruktur 4 sind
jeweils als SMC-Bauteile ausgeführt. Derartige SMC-Bauteile
werden aus einer teigartigen Pressmasse hergestellt, die im Wesentlichen aus
duroplastischen Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern
besteht. Zur Verbesserung der Oberflächenqualität
derartiger SMC-Bauteile können diese auch mit Deckschichten
ausgeführt sein.
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Beim
dargestellten Windabweiser 1 hat die Außenschale 2 einen
leicht gekrümmten, schräg angestellten Mittelabschnitt 8,
der seitlich von Seitenwangen 10 begrenzt ist. Die Abmessungen
des Mittelabschnittes 8 und der Seitenwangen 10 richten sich
nach dem jeweiligen Fahrzeugtyp und sind daher variabel. Erfindungsgemäß ist
die Außenschale 2 im Vergleich zu herkömmlichen
Lösungen dünnwandig ausgeführt, wobei
die Wandstärke an den Umfangsrändern etwas größer
als in den mittleren Bereichen ist. So liegt die mittlere Wandstärke
des Mittelabschnittes 8 bei weniger als 2 mm, während
die Wandstärke in den Randbereichen etwas mehr, beispielsweise
3 mm beträgt. Das Material der Außenschale 2 ist
im Hinblick auf eine hohe Oberflächenqualität
und weniger im Hinblick auf eine hohe Festigkeit ausgewählt.
Die Festigkeit des Windabweisers 1 wird im Wesentlichen
durch die aufgeklebte Rippenstruktur 4 bestimmt. Diese
ist ebenfalls als SMC-Bauteil ausgeführt und enthält
einen hohen Anteil an Verstärkungsfasern, beispielsweise
Glasfasern, etc. Diese die Außenschale 2 versteifende
Rippenstruktur 4 hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel
drei Querrippen 12, 14, 16, die durch
zwei etwa V-förmig zueinander angestellte Längsrippen 18, 20 miteinander
verbunden sind. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Längsrippen 18, 20 über
die kürzere Querrippe 12 hinaus verlängert und
erstrecken sich in die beiden durch eine frontseitige Ausnehmung
voneinander beabstandeten Stirnflächenabschnitte 30, 32 der
Außenschale 2 hinein. Die Wandstärke
der Rippenstruktur 4 liegt beim dargestellten Ausführungsbeispiel
bei etwa 2 mm.
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Die
Querrippen 12, 14, 16 sind jeweils beidseitig über
die Längsrippen 18, 20 hinaus verlängert und
korrespondierend zu den Seitenwangen 10 zu Wangenstreben 22, 24 abgewinkelt.
Diese – abgesehen von den Wangenstreben 22, 24 -geschlossene Rippenstruktur 4 verleiht
dem Windabweiser 1 eine exzellente Festigkeit. Die der
Außenschale 2 zugewandten umlaufenden Umfangsabschnitte 26 der Rippenstruktur 4 sind
gegenüber den innen liegenden Bereichen der Rippenstruktur 4 erhaben
ausgeführt, so dass die Rippenstruktur 4 entlang
diesen Umfangsabschnitten 26 an der Innenumfangsfläche der
Außenschale 2 flächig anliegt. Die zur
Außenschale 2 hin erhöhten Umfangsabschnitte 26 mit
den dazwischen liegenden innen liegenden Bereichen der Rippenstruktur
bilden eine Profiliereung, durch die die Steifigkeit der Rippenstruktur
weiter erhöht ist. Auf diese umlaufenden Umfangsabschnitte 26 wird gemäß der
Darstellung in 1 die diesen Umfangsabschnitten 26 folgende
ebenfalls rahmenartige Verklebungsbahn/Verklebung 6 aufgebracht,
deren Form etwa der Außenkontur der Rippenstruktur 4 entspricht.
Als Kleber kann beispielsweise ein Epoxyd- oder Polyurethan-Kleber
(EP/PUR) verwendet werden.
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In 2 ist
die die Außenschale 2 versteifende Rippenstruktur 4 mit
der ihren Außenumfangsabschnitten folgenden Verklebung 6 gestellt.
Diese kann maschinell, mittels eines Düsen- oder Streichkopfes
auf die Rippenstruktur 4 aufgetragen werden. In einem anschließenden
Arbeitsschritt werden die Außenschale und die Rippenstruktur 4 zusammengepresst,
bis die Verklebung 6 ausgehärtet ist. Es entsteht
ein äußerst leichtes, hochfestes Verbundbauteil,
wobei in der schematischen Darstellung gemäß 3 sich
die Querrippen 12, 14, 16 sowie die beiden
Längsrippen 18, 20 entlang der Innenseite des
Mittelabschnittes 8 der Außenschale 2 erstrecken.
Die Wangenstreben 22, 24 erstrecken sich jeweils
bis in die jeweils benachbarte Seitenwange 10 hinein. Die über
die Querrippe 12 hinaus verlängerten Längsrippen 18, 20 verlaufen
bis in den Bereich der Stirnflächenabschnitte 30, 32 der
Außenschale 2 hinein.
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4 zeigt
eine schematische Ansicht auf die Innenseite des Windabweisers 1 – man
erkennt deutlich, wie durch die im Wesentlichen geschlossene Rippenstruktur 4 die
Außenschale 2 ausgesteift wird, so dass bei verringertem
Bauteilgewicht eine höhere Steifigkeit erzielbar ist.
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Befestigungsmittel
zum Verbinden des Windabweisers 1 mit dem Fahrerhaus sind
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, beispielsweise
an den mit 34 gekennzeichneten Bereichen, in die Rippenstruktur 4 integriert
und können bei deren Herstellung als Einlegeteile in das
Werkzeug eingesetzt werden.
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Offenbart
ist ein Karosseriebauteil, insbesondere ein Windabweiser mit einer
Kunststoffaußenschale, die innenseitig durch eine aus Kunststoff ausgeführte
Rippenstruktur versteift ist.
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- 1
- Windabweiser
- 2
- Außenschale
- 4
- Rippenstruktur
- 6
- Verklebung
- 8
- Mittelabschnitt
- 10
- Seitenwange
- 12
- Querrippe
- 14
- Querrippe
- 16
- Querrippe
- 18
- Längsrippe
- 20
- Längsrippe
- 22
- Wangenstrebe
- 24
- Wangenstrebe
- 26
- Umfangsabschnitt
- 30
- Stirnflächenabschnitt
- 32
- Stirnflächenabschnitt
- 34
- Bereich
zur Aufnahme von Befestigungsmitteln
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19825252
A1 [0002, 0025]