DE102008002918B4

DE102008002918B4 - Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement in Verbundbauweise

Info

Publication number: DE102008002918B4
Application number: DE102008002918A
Authority: DE
Inventors: Heinz Scönenbach
Original assignee: Parat Beteiligungs GmbH
Current assignee: Parat Technology Group De GmbH
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2013-01-24
Anticipated expiration: 2028-07-01
Also published as: DE102008002918A1; DE102008002918B8

Abstract

Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement in Verbundbauweise, aufweisend eine feste Außenhaut (5) und mindestens eine an der Innenseite der Außenhaut (5) in einer Schäumform aufgeschäumte Kunststoffschicht mit einer flächenförmigen Verstärkungseinlage (4), wobei die Verstärkungseinlage (4) ein löchriges Geflecht, ein Gitter aus Metalldrähten, ein Lochblech oder ein flächiges Streckmetall ist und in die Kunststoffschicht in einem definierten Abstand zur Innenseite der Außenhaut (5) eingebettet ist, wobei die Kunststoffschicht verteilt über die sichtbare Oberfläche Stützpunkte aufweist, die durch die nach dem Schäumungsprozess heraus- oder abgelösten Abstandhalter (3) gebildet sind, und wobei die Abstandshalter (3) an der Unterseite des Oberwerkzeugs (2) der Schäumform befestigt sind und Vorrichtungen zum Fixieren (8, 9, 10) der Verstärkungseinlage (4) in einem definierten Abstand zur Innenseite der Außenhaut (5) während der Umschäumung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich der Stützpunkte die Verstärkungseinlage (4) sickenförmige, nach außen weisende Ausformungen aufweist oder die Metalldrähte U-förmige Abwinklungen aufweisen und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement in Verbundbauweise mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen und ein dazugehöriges Verfahren.
Ein gattungsgemäßes Fahrzeugkarosserieteil ist aus der DE 10 2006 045 411 A1 bekannt. Die Schrift gibt auch ein Werkzeug zum Umschäumen und/oder Umspritzen eines im Wesentlichen plattenförmigen Werkstückes, insbesondere eines transparenten Deckelelementes eines Fahrzeugdaches, an, das ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug aufweist, die zusammen einen Formhohlraum zur Ausbildung eines Rahmens im Bereich eines Randes des Werkstückes bilden. An dem Oberwerkzeug sind als Halteeinrichtung Haltestifte festgelegt, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Ebene des Einlegeteils ausgerichtet sind und jeweils in ein Loch des Einlegeteils eingreifen und darin verrastet sind. Die Haltestifte werden beim Entformen des Werkstücks durch Auseinanderfahren der Werkzeughälften aus dem in dem Formhohlraum hergestellten Rahmen des Werkstücks herausgezogen. Durch diese Maßnahme wird eine optisch anmutende Oberfläche hergestellt. Die Einlegeteile können aus Stanzblech bestehen oder ein Kunststoff- bzw. Kohlefaserteil sein. Die Haltestifte können auch als Befestigungsmittel in den Aufnahmen des Einlegeteils verbleiben. Das Einlegeteil wird vollständig in Polyurethanwerkstoff eingebettet.
Aus der DE 203 16 000 U1 ist ein Fahrzeuganbauteil mit einer im montierten Zustand abschnittsweise die Fahrzeugaußenseite definierenden, großflächigen Außenhaut mit einer durch Hinterschäumen rückseitig auf die Außenhaut aufgebrachten Kunststoffschicht bekannt, in die eine dünne, großflächige, über die Gesamtausdehnung mit Löchern versehene Metalleinlage eingebettet ist. Die Metalleinlage soll elektrische und magnetische Störungen absorbieren. Die Metalleinlage erstreckt sich praktisch über die gleiche Flächenausdehnung wie das Fahrzeugteil.
Weiterhin ist aus der DE 10 2006 007 253 A1 ein Kraftfahrzeug-Hybridbauteil, insbesondere ein Struktur- oder Fahrwerkbauteil bekannt, das ein Metallbauteil und ein damit verbundenes Kunststoffbauteil umfasst. Beide Bauteile sind unter Eingliederung einer metallischen Formschlusslage miteinander verbunden. Die Formschlusslage kann aus Metallgewebe, einer Streckmetalllage oder aus Metallschaum bestehen. Hierdurch wird hinsichtlich seines Belastungsverhaltens ein verbessertes Kraftfahrzeug-Hybridbauteil geschaffen. Befestigungsmöglichkeiten für andere Bauteile bestehen nicht.
Aus der DE 101 61 745 A1 ist ein Verbundbauteil für Fahrzeugkarosserien, insbesondere für Fahrzeugdächer, bekannt, das eine feste Außenhaut und eine an der Innenseite der Außenhaut in einer Schäumform aufgeschäumte Kunststoffschicht aufweist. An der Innenseite der Kunststoffschicht ist eine Verstärkungsschicht mit angeschäumt, die in der Schäumform von der Außenhaut in einem definierten Abstand gehalten ist. Dies erfolgt durch zwischen der Verstärkungsschicht und der Außenhaut eingefügte Abstandshalter, die sich an der Außenhaut abstützen. Die Abstandshalter werden ebenfalls mit eingeschäumt. Die Abstandshalter können beim Eintrag der Kunststoffschicht in einem Schäumwerkzeug unter Aufbringung einer vorbestimmten Kraft partiell verformt werden. Die Verstärkungsschicht und die Abstandshalter werden von dem Kunststoff der Kunststoffschicht durchdrungen. Als Außenhaut ist eine Kunststofffolie mit einer Dicke ≥ 0,5 mm vorgesehen, die im Thermoformverfahren unter Vakuumbildung auf eine Form gesogen und in eine gewünschte Form gebracht werden kann. Ein so in der Form vorgeprägtes Gebilde wird dann in dem Schäumwerkzeug z. B. unter Anwendung der FLI-Technologie mit Polyurethanschaum, gebildet aus einem Polyol, und mit einem Isocyanat hinterspritzt. Auf diese Weise können beispielsweise Dächer für Fahrzeuge, z. B. für PKWs, Innenverkleidungsteile und dergleichen, hergestellt werden. Bei Letzterem werden sandwichartig Optik- und/oder Haptikschichten aufgebracht. Ebenso können Dekorschichten, z. B. Leder, Lederimitat oder dekorative Kunststoffschichten, aufgebracht werden.
Es hat sich gezeigt, dass durch die unmittelbare Anlage der Abstandshalter an der Außenhaut Druckstellen entstehen und auch insbesondere bei Verwendung von Folien mit relativ dünner Dicke, z. B. bei 0,5 mm, Musterungen optisch zu sehen sind. Zwar können die Abstandshalter auch aus einer aufgeschäumten Polyurethan-Polyol-Schicht bestehen, dann handelt es sich aber um einen klassischen Mehrschichtaufbau. Des Weiteren ist die Einbringung von Abstandshaltern zur Herstellung des Abstandes zu der Verstärkungsschicht aufwendig. Auch müssen die Abstandshalter so geformt sein, dass sie selbsthaltend mit den Verstärkungsschichten verbunden werden können, ohne dass sich ihre Lage verändert. Um dies zu erreichen sind die Abstandshalter in einer anderen Ausführung als wellenförmige Flächenträger ausgebildet, was dazu führen kann, dass ein gewünschter Abstand durch Druckbeaufschlagung beim Aufbringen der Kunststoffschicht und beim Verschließen des Werkzeuges von Bauteil zu Bauteil variieren kann. Ein gleichbleibender Abstand von Bauteil zu Bauteil ist praktisch nicht realisierbar.
Für Maschinen, z. B. Landmaschinen, Nutzfahrzeuge u. a. und einzeln in den Verkehr gebrachte Sicherheitsbauteile gilt die EG-Maschinenrichtlinie 98/37/EG bzw. in der nationalen Umsetzung die rechtliche Grundlage für in Verkehrbringung und Inbetriebnahme. In Deutschland wurde die Richtlinie durch die 9. Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz ins nationale Recht überführt. Gemäß dieser Richtlinie sind die Fahrzeugkarosserieteile oder Verkleidungselemente, insbesondere bei Baumaschinen, Traktoren, Lastkraftwagen, so zu konzipieren, dass sie die Baumusterprüfung nach ROPS und FOPS bestehen. Unter ROPS (Abkürzung des englischen Begriffes „role over protective structure”) wird im deutschen Sprachgebrauch der Überrollschutzaufbau verstanden, unter FOPS (die englische Abkürzung für „falling object protection structure”) versteht man im deutschen Sprachgebrauch einen Schutzaufbau gegen herabfallende Gegenstände von oben.
Dies vorausgesetzt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass es den erhöhten Anforderungen an die Baumusterprüfung nach FOPS gerecht wird, dass eine Struktur zur Anwendung kommt, die es gestattet, an ein solches Element Bauteile und Bauelemente auf einfache Weise zu befestigen und eine Anlage von Abstandhaltern an der Innenseite der Außenhaut vermeidet, einfach herzustellen ist und im Gewicht reduziert ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch Ausbildung des Fahrzeugkarosserieteils oder Verkleidungselementes gemäß der in Anspruch 1 angegebenen technischen Lehren. Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 im Detail angegeben.
Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserieteils oder Verkleidungselementes ist im Anspruch 7 angegeben.
Die Besonderheit eines Fahrzeugkarosserieteils oder Verkleidungselement nach der Erfindung besteht darin, dass die Verstärkungseinlage ein löchriges Geflecht, ein Gitter aus biegbaren Kunststofffasern oder -fäden oder aus Metalldrähten, ein Lochblech oder ein flächiges Streckmetall ist, dass die Verstärkungseinlage in die Kunststoffschicht in einem definierten Abstand zur Innenseite der Außenhaut eingebettet ist, dass die Kunststoffschicht verteilt über die sichtbare Oberfläche Stützpunkte aufweist, die durch die nach dem Schäumungsprozess heraus- oder abgelösten Abstandhalter gebildet sind. Zur Herstellung des Abstandes sind Abstandshalter an der Unterseite des Oberwerkzeugs der Schäumform befestigt, welche Abstandshalter Vorrichtungen zum Fixieren der Verstärkungseinlage während der Umschäumung aufweisen.
Nach dem Aushärten oder Anhärten der Kunststoffschicht werden beim Anheben des Oberwerkzeuges die Abstandshalter aus der Kunststoffschicht automatisch herausgezogen, sofern diese vertieft eingreifen, so dass entsprechend der Außenkontur des Abstandshalters vertiefte Stützpunkte sichtbar sind. Wenn allerdings die Verstärkungseinlage durch ein Prägewerkzeug sickenförmige oder die Drähte der Verstärkungseinlage U-förmige Ausformungen aufweisen, so können die angeformten Abstandshalter, die zugleich den Abstand zur Unterseite des Oberwerkzeuges definieren, unmittelbar an der Unterseite fixiert sein, so dass keine vertieften Stützpunkte entstehen. Gleichwohl können die Stützpunkte, nämlich der Teil der Verstärkungseinlage in diesem Bereich zur Befestigung an Elementen oder zur Befestigung des Teils an einem Träger mitbenutzt werden.
Die Erfindung ermöglicht also durch gezielte Auswahl der Anbringung der Abstandshalter an dem Oberwerkzeug die Festlegung von Befestigungspunkten an dem Verbundteil, so dass unter Ausnutzung einer Fixierung an der Verstärkungseinlage Befestigungspunkte für diverse Befestigungen von Bauelementen, wie Haltern, Kabelhaltern, elektronische Geräte, usw., geschaffen werden. Da in diesem Fall die Verstärkungseinlage ein Widerlager für das Befestigungselement bildet, ist ein sicherer Halt auch bei Anbringung von schwereren Teilen an der Unterseite einer Dachkonstruktion gegeben.
Nach dem Aus- oder Anhärten der Kunststoffschicht und Trennen der Werkzeughälften sind die Punkte als Befestigungspunkte sichtbar und können für die Anbringung von Teilen genutzt werden. Unbenutzte Punkte können mit einem Verschlussstopfen auf einfache Weise verschlossen werden. Solche Verschlussstopfen können aber auch Halter für Kabel aufweisen, um eine Kabelführung auf einfache Weise zu ermöglichen. Auch können die Verschlussstopfen dazu dienen, um beispielsweise einen Innenbezug am Dachelement oder Bauelement festzuhalten; z. B. kann ein Stoffbezug oder ein Lederbezug hierdurch auf einfache Weise an dem Verbundteil fixiert werden.
Die Einbindung eines löchrigen Geflechtes oder eines Gitters aus biegbaren Kunststofffasern oder -fäden oder aus Metalldrähten, eines Lochbleches oder eines flächigen Streckmetalls stellt sicher, dass der in die Schäumungsform eingebrachte Schaum die Verstärkungseinlage vollständig einbettet und damit der gewünschte definierte Abstand zwischen der Verstärkungseinlage und der Innenseite der Außenhaut voll ausgefüllt wird und eine hohe Flächenbindung an der Außenhaut gegeben ist. Darüber hinaus bildet die Kunststoffteilschicht zwischen der Innenseite der Außenhaut und der Verstärkungseinlage eine Dämpfungsschicht, die bei Außenaufschlag Energie absorbiert. Die Verstärkungseinlage selbst bietet die ausreichende Festigkeit und Durchschlagssicherheit, so dass weder in der Außenhaut Rissbildungen beim Aufschlag eines nicht spitzen Gegenstandes entstehen noch ein Durchschlag gegeben ist. Die Verstärkungseinlage ist vorzugsweise in etwa in der Mitte der Kunststoffschicht angeordnet. Verschiebungen können anforderungsgemäß notwendig sein. Wenn allerdings mehrere Schichten, z. B. auch innenseitig weitere Schichten, z. B. für die Schalldämmung, aufgebracht werden, kann dies auch Verschiebungen notwendig machen. Der Abstand zur Innenseite der Außenhaut sollte jedoch nicht weniger als 0,5 mm betragen.
Als Material für die Kunststoffschicht kann Polyurethanschaum verwendet werden und unter Anwendung der LFI-Technologie eine Glasfaserverstärkung vorgesehen sein. Dabei werden die Glasfasern entweder vor dem Schließen des Werkzeuges mit dem Schaum aufgebracht oder nach dem Schließen des Werkzeuges das Gemisch eingespritzt. Die flächige Verstärkungseinlage ist so zugeschnitten und gegebenenfalls auch vorgeformt, falls beispielsweise die Außenhaut im Thermoverfahren eine gebogene Form aufweisen sollte, dass unter Einhaltung des definierten Abstandes zur Außenhaut die Lagefixierung innerhalb des Werkzeuges erfolgen kann. Um den definierten Abstand einzuhalten, sind am Oberwerkzeug der Schaumform Abstandshalter an der Unterseite vorstehend oder damit endend vorgesehen, an denen die Verstärkungseinlage lösbar fixiert ist. Es ist ersichtlich, dass beim Schließen des Werkzeuges dadurch der Abstand zur Innenseite der Außenhaut definiert ist und die Verstärkungseinlage dann, wenn der Schaum bereits aufgetragen ist, praktisch beim Schließen der Form in die Kunststoffschicht gedrückt wird. Die Verstärkungseinlage wird also vollständig eingebettet.
Wenn beispielsweise ein Lochblech als Verstärkungseinlage verwendet wird, so ist der Stützpunkt als Loch drehbar, in das eine Schraube eingeschraubt werden kann. Das angeschraubte Bauelement wird dann nicht nur von der Kunststoffschicht über die Schraube gehalten, sondern die Schraube in dem Loch des Lochbleches selbst. Bei Verwendung eines Kunststoffgeflechtes aus biegbaren Kunststofffasern können an den Kreuzungspunkten hakenförmige Befestigungsmittel angehängt werden. Wenn das Geflecht in den Kreuzungspunkten ein kleines Quadrat bildet, so kann auch hier eine Schraube eingeschraubt werden, die von den Flanken der Kunststofffasern gehalten wird. Bei Verwendung von Gittern sind gleiche Voraussetzungen gegeben, insbesondere sind die Stützpunkte sichtbar, da zuvor die Abstandshalter an diese angekoppelt sind. Die Abstandshalter selbst können beispielsweise Gabelaufnahmen aufweisen, die über eine Kunststofffaser oder einem Metalldraht aufgesteckt werden und beim Herausziehen diesen Teil sichtbar frei legen. Es kann aber auch ein pilzförmiger Kopf vorgesehen sein, auf dem beispielsweise ein Geflecht oder ein Lochblech mit einem Loch aufdrückbar ist. Bei Verwendung von Kunststoffgeweben kann auch eine Adhäsionsfläche an einem Abstandshalter dazu beitragen, das Geflecht während der Hinterspritzung zu fixieren. Die Adhäsionskraft ist dabei so bemessen, dass beim Öffnen des Schaumwerkzeuges eine Trennung von der eingebetteten Verstärkungseinlage erfolgt. Auch dann ist dieser Stützpunkt bzw. das Gitter oder Geflecht in diesem Bereich sichtbar und kann für die Befestigung von Bauteilen mitgenutzt werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, als Verstärkungseinlage ein Gitter aus Metalldrähten zu verwenden. Diese sind besonders preiswert in den unterschiedlichsten Stärken als Armierung für Mörtel und Beton im Baugewerbe bekannt. Ebenso kann auch ein Feingitter mit kleineren Löchern verwendet werden. Dies hängt jeweils von der Anwendung und den Anforderungen an das entsprechende Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement ab. So können auch Gitter mit Strukturen von 1 mm² bis 2 mm² großen Löchern bis hin zu Strukturen von 50 mm × 50 mm verwendet werden, wobei die Drahtstärken entsprechend angepasst sind.
Bei stärkeren Drähten muss, falls eine komplexe Krümmungsform der Außenhaut gegeben ist, eine entsprechende Vorverformung der Verstärkungseinlage erfolgen. Die Verwendung von Draht hat aber den großen Vorteil, dass keine mechanischen Bindungen an den Abstandshaltern vorgesehen sein müssen. Die Abstandshalter können dann einfache Magneteinsätze sein, beispielsweise Dauermagneteinsätze oder Elektromagneteinsätze, um eine leichtere Trennung zu bewirken. Diese Magneteinsätze werden als Abstandshalter an der Unterseite des Oberwerkzeuges angebracht und können dabei in gleicher Weise, wie vorher beschrieben, angeordnet werden. Das Gitter aus magnetisierbaren Metall, beispielsweise ein Gitter aus Stahldraht, ist dann auf einfache Weise aufsetzbar und wird durch die Magnete gehalten. Stehen die Magnete aus der Oberfläche des Oberwerkzeuges vor, so wird bei Trennung wiederum eine Vertiefung in der Kunststoffschicht erzielt und der Befestigungspunkt sichtbar, um daran ein Element befestigen zu können. Werden die Gitter hingegen geprägt, d. h. die Abstandshalter praktisch durch Sickenprägung oder U-förmige Abbiegung definiert, so kann der Magnetkopf mit der Oberfläche des Oberwerkzeuges abschließen. Das Gitter wird dann hierüber gehalten, und zwar in einem definierten Abstand sowohl zur Unterseite des Oberwerkzeuges als auch zur Innenseite der Außenhaut.
Die Verstärkungseinlage muss nicht über die gesamte Fläche parallel zu der Außenhaut verlaufen, vielmehr kann durch entsprechende Abstandshalter der Abstand auch variieren, dies hängt auch von den entsprechenden Konstruktionen ab, ebenso von der gewünschten individuellen Auftragsdicke der Kunststoffschicht. So können beispielsweise auch Befestigungsansätze mit angeformt sein, in die in einem spitzen Winkel oder parallel zur Außenhaut Schrauben eingeschraubt werden können.
Das Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugkarosserieteils oder eines erfindungsgemäßen Verkleidungselementes zeichnet sich dadurch aus,

– dass in die Unterschale eines Schäumwerkzeugs eine vorgeformte Außenhaut eingelegt wird,
– dass an der Unterseite der Oberschale des Schäumwerkzeugs vorstehend Abstandshalter angebracht werden, die, bezogen auf die aufzubringende Kunststoffschaumschichtstärke, so lang ausgebildet sind, dass die Verstärkungseinlage in einem gewünschten Abstand zur Innenseite der Außenhaut bei geschlossenem Werkzeug verläuft,
– dass an den Abstandshaltern Noppen, Haken, Gabelaufnahmen oder Spreizhaken oder eine Adhäsionsfläche vorgesehen sind und dass die Verstärkungseinlage hierauf aufgedrückt ist, bevor die Oberschale das Werkzeug schließt,
– dass vor dem Schließen des Werkzeugs Kunststoffschaum auf die Innenseite der Außenhaut aufgetragen oder nach dem Schließen eingebracht wird und
– dass nach dem Ausschäumen der Schäumform und mindestens während des Aushärtens der Kunststoffschicht während des Öffnens des Werkzeugs der Halter von der Verstärkungseinlage abgezogen wird,

Hierüber ist dann auch eine einfache Trennung möglich. Handelt es sich um Elektromagnete, so kann durch die Erregung der Elektromagnete ein sicherer Halt gewährleistet sein, durch Abschalten des Stromes ein leichteres Abheben. Hierdurch kann der Verarbeitungszyklus in der Anhärtungs- oder Aushärtungsphase der Kunststoffschicht beschleunigt werden. Die Stützpunkte können auch durch Prägen einer Kontur in die Verstärkungseinlage vorstehend ausgebildet sein. Dann liegt beispielsweise ein Lochblech oder ein Drahtgitter an den Magneten an, die mit der Oberfläche des Oberwerkzeuges abschließen. Die Stützpunkte sind beim Abziehen der Oberschale deutlich sichtbar und können, wie schon beschrieben, als Befestigungspunkte für diverse Teile benutzt werden bzw. können sie zur Aufnahme von Stopfen dienen, die zur Befestigung von Bezügen verwendet werden können.
Die Außenhaut, beispielsweise eine 1 mm dicke Polyethylenfolie, wird im Thermoformverfahren in die gewünschte Form gebracht, beispielsweise das Dach einer Kabine eines Traktors oder eines anderen Nutzfahrzeuges, z. B. eines LKWs, oder auch eines PKWs. Dieses vorgefertigte Teil wird dann in die Unterschale eines Schäumwerkzeuges eingelegt. Die Verstärkungseinlage hingegen wird auf die Abstandshalter gedrückt. Diese können aus der Oberfläche des Oberwerkzeugs vorstehen oder aber auch mit der Oberfläche abschließen, bzw. stehen dann nur mechanische Verbindungselemente vor, je nachdem, ob es sich um mechanische Abstandshalter oder um magnetische handelt. Die Anordnung der Abstandshalter erfolgt unter Berücksichtigung eventuell nutzbarer Anbindungen von Bauelementen im Fertigungszustand.
Die Kunststoffschaumschicht wird entweder vor dem Schließen des Werkzeugs auf die Innenseite der Außenhaut aufgetragen oder nach dem Schließen eingespritzt. Im ersten Fall wird mit dem Schließen des Werkzeugs die Verstärkungseinlage in den Schaum hineingedrückt, im anderen Fall wird durch Verteilung die Verstärkungseinlage umspritzt. Der Eintrag kann nach der LFI-Technologie erfolgen, d. h. es können auch Glasfasern eingebracht werden. Beispielsweise kann Polyurethanschaum mit Glasfaser verwendet werden. Die Dichte der Kunststoffschicht kann dabei zwischen 700 g/dm³ und 1200 g/dm³, der Glasanteil 10 bis 30 die Faserlänge 10 mm bis 100 mm betragen. Hierdurch wird eine Längenausdehnung von 20 Exp-6 1/K bis 25 Exp-6 1/K erzielt. Das Biege-E-Modul beträgt dann ca. 900 N/mm² bis 5000 N/mm², die Biegefestigkeit 25 N/mm² bis 100 N/mm² und die Schlagzähigkeit 10 kJ/m², die Schlagfestigkeit wird durch die eingebrachte Verstärkungseinlage wesentlich erhöht, ebenso wird durch die Kunststoffschicht zwischen der Verstärkungseinlage und der Außenhaut eine Absorbtion der Aufschlagkraft erzielt und das Durchschlagsverhalten wesentlich verbessert, so dass auch bei Auftreffen von Steinen oder schwereren Gegenständen ein Durchschlagen vermieden wird, ebenso eine Rissbildung in der Außenhaut.
Im Gegensatz zum Stand der Technik weist das Schäumwerkzeug nach der Erfindung nicht nur eine Unterschale auf, die eine Innenkontur aufweist, die der Außenkontur der Außenhaut entspricht, sondern eine Oberwerkzeug, das dem gegenüber so verlaufend ausgebildet ist, dass eine gewünschte Materialstärke des Kunststoffschaums auf der Innenseite der Außenhaut gegeben ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Schäumwerkzeug mit eingelegter Folie als Außenhaut und einer Verstärkungseinlage in Form eines Metallgitters und Magnete als Abstandshalter,
2 eine Ausführungsform, bei der durch Sickenprägung in der Verstärkungseinlage Abstandshalter ausgeformt sind, und zwar ebenfalls in einem Metallgitter als Verstärkungseinlage,
3 einen Abstandshalter mit Aufrastgabel,
4 einen Abstandshalter mit Adhäsionsschicht,
5 einen Abstandshalter mit pilzförmigen Kopf zum Einsetzen in ein Loch einer Verstärkungseinlage,
6 eine gitterförmige Verstärkungseinlage,
7 einen Auszug eines Lochbleches und
8 eine Verstärkungseinlage in Form eines Geflechtes aus Kunststofffasern.
Das Ausführungsbeispiel in 1 zeigt schematisch ein Schäumwerkzeug, bestehend aus einem Unterwerkzeugteil 1 und einem Oberwerkzeugteil 2. Das Oberwerkzeugteil 2 weist unten vorstehend Abstandshalter 3 in Form von Dauermagneten auf, an denen eine Verstärkungseinlage (4), nämlich ein Gitter aus magnetisierbaren Metallstäben, angedrückt ist. Es kann sich dabei auch um ein grobmaschiges Gitter handeln, so dass nur Drahtabschnitte von den Magneten gehalten werden. Die Abbildung zeigt, dass in geschlossenem Zustand des Werkzeuges zwischen der Außenhaut 5, die auf dem Unterteil aufliegt, und der Verstärkungseinlage 4 ein definierter Abstand gebildet wird, der vollständig mit Kunststoff verfüllbar ist. Die Verfüllung kann in der Weise erfolgen, dass die Kunststoffschicht bereits vor dem Schließen des Werkzeugs aufgebracht wird und dann durch Herunterfahren des Oberteils 2 des Werkzeuges das Gitter in die Kunststoffschicht hineingedrückt wird.
2 zeigt in einer schematischen Teilschnittzeichnung eine Variante, aus der ersichtlich ist, dass als Abstandshalter (3) Elektromagnete in dem Oberwerkzeug 2 eingebettet sind und mit der Unterfläche abschließen. Das Gitter 4 ist in diesem Fall so geformt, dass z. B. Teile der Streben bei grobmaschigen oder bei feinmaschigen sickenförmigen Prägungen 6 nach oben vorstehen, die von den Magneten 3 gehalten werden. Dadurch ist ebenfalls sichergestellt, dass ein definierter Abstand zwischen dem Gitter 4 und der Außenhaut 5, nämlich der vorgeformten Folie, die auf dem Unterwerkzeug 1 aufliegt, entsteht und die Verstärkungseinlage 4 vollständig in einer Kunststoffschicht eingebettet wird, wobei die Stützpunkte nach der Trennung, nämlich die Anbindungspunkte an den Magneten, sichtbar sind, und an diese Stellen Befestigungen von Elementen vorgenommen werden können.
3 zeigt ein Beispiel eines mechanischen Abstandshalters 3 in Form eines trapez-, pyramiden- oder kegelstumpfförmigen Ansatzes 7 mit einer vorderseitigen gabelförmigen Lageraufnahme 8, in die ein Draht des Gitters 4 eindrückbar ist.
4 zeigt eine Variante eines Abstandshalters 3 in Form eines Ansatzes 7 mit einer Adhäsionsschicht 9, auf die beispielsweise ein Geflecht aus Kunststofffasern aufgedrückt werden kann, um dieses einzubetten. Wenn das Oberwerkzeug 2 abgezogen wird, wird der Abstandshalter 7 mit der Adhäsionsschicht von den Kunststoffstäben des Gewebegitters abgezogen.
5 zeigt einen Abstandshalter 3 in Form eines Ansatzes 7 mit einem pilzförmigen Kopf 10, der so angeordnet ist, dass er beispielsweise in Löcher eines Lochbleches, das in 7 dargestellt ist, einrastbar ist. Beim Herausziehen des Abstandshalters, also beim Öffnen des Werkzeuges, gleitet dieser Kopf aus dem Loch wieder heraus, so dass auch hier der Stützpunkt, nämlich das Loch des Lochbleches sichtbar ist und für Befestigungszwecke genutzt werden kann.
6 zeigt das Beispiel einer gitterförmigen Verstärkungseinlage.
7 zeigt den Auszug eines Lochbleches als Verstärkungseinlage.
8 zeigt ein Gewebe oder ein Gitter aus mehreren kreuzweise verlegten Drähten oder Kunststofffasern. Die Stärke der Drähte oder Kunststofffasern richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungszweck, ebenso die Feldgrößen.

Claims

Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement in Verbundbauweise, aufweisend eine feste Außenhaut (5) und mindestens eine an der Innenseite der Außenhaut (5) in einer Schäumform aufgeschäumte Kunststoffschicht mit einer flächenförmigen Verstärkungseinlage (4), wobei die Verstärkungseinlage (4) ein löchriges Geflecht, ein Gitter aus Metalldrähten, ein Lochblech oder ein flächiges Streckmetall ist und in die Kunststoffschicht in einem definierten Abstand zur Innenseite der Außenhaut (5) eingebettet ist, wobei die Kunststoffschicht verteilt über die sichtbare Oberfläche Stützpunkte aufweist, die durch die nach dem Schäumungsprozess heraus- oder abgelösten Abstandhalter (3) gebildet sind, und wobei die Abstandshalter (3) an der Unterseite des Oberwerkzeugs (2) der Schäumform befestigt sind und Vorrichtungen zum Fixieren (8, 9, 10) der Verstärkungseinlage (4) in einem definierten Abstand zur Innenseite der Außenhaut (5) während der Umschäumung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich der Stützpunkte die Verstärkungseinlage (4) sickenförmige, nach außen weisende Ausformungen aufweist oder die Metalldrähte U-förmige Abwinklungen aufweisen und dass in die Stützpunkte Wendel- oder selbstschneidende Schrauben zum Fixieren von Gegenständen einschraubbar sind.
Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stützpunkte nietförmige Stopfen zum Fixieren einer Dekorationshaut an der Unterseite der Kunststoffschicht anbringbar sind.
Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungseinlage (4) ein Metallgitter, ein Lochblech, ein Streckmetall aus magnetisierbarem Metall oder ein Gitter aus biegbaren Kunststofffasern oder -fäden eingesetzt ist.
Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstandshalter (3) Dauer- oder Elektromagnete vorgesehen sind, deren Kern bis zum Gitter oder der sickenförmigen oder U-förmige Ausformung reicht, und dass die Magnete in der Oberschale (2) des Werkzeuges verankert sind.
Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) trapez-, pyramiden- oder kegelstumpfförmige Ansätze (7) sind und einen Fixierkopf mit Befestigungsmittel (8, 9, 10) zur lösbaren Aufnahme der Verstärkungseinlage (4) aufweisen.
Fahrzeugkarosserieteil oder Verkleidungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stützpunkte Stopfen oder Befestigungsmittel eindrückbar sind.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugkarosserieteils oder Verkleidungselementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass in die Unterschale (1) eines Schäumwerkzeugs eine vorgeformte Außenhaut (5) eingelegt wird, – dass an der Unterseite der Oberschale (2) des Schäumwerkzeugs vorstehend Abstandshalter (3) angebracht werden, die, bezogen auf die aufzubringende Kunststoffschaumschichtstärke, so lang ausgebildet sind, dass die Verstärkungseinlage in einem gewünschten Abstand zur Innenseite der Außenhaut (5) bei geschlossenem Werkzeug verläuft, – dass an den Abstandshaltern (3) Noppen (10), Haken, Gabelaufnahmen (8) oder Spreizhaken oder eine Adhäsionsfläche (9) vorgesehen sind und dass die Verstärkungseinlage hierauf aufgedrückt ist, bevor die Oberschale (2) das Werkzeug schließt, – dass vor dem Schließen des Werkzeugs Kunststoffschaum auf die Innenseite der Außenhaut aufgetragen oder nach dem Schließen eingebracht wird und – dass nach dem Ausschäumen der Schäumform und mindestens während des Aushärtens der Kunststoffschicht während des Öffnens des Werkzeugs der Halter von der Verstärkungseinlage abgezogen wird, wobei die Abstandshalter (3) Einzelmagnete sind, deren Magnetkern entweder mit der Oberfläche der Unterseite des Schäumwerkzeuges des Oberwerkzeugs (2) abschließt oder hieraus vorsteht, wobei die Länge so bemessen ist, dass ein Metallgitter als Verstärkungseinlage (4) über die Magnete in einem definierten Abstand zur Innenseite der Außenhaut (5) verläuft und dass nach dem Ausschäumen und dem Einbinden der Verstärkungseinlage (4) in die Schäumschicht die Magnete aus der Kunststoffschicht herausgezogen werden.