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Die Erfindung betrifft ein Außenverkleidungsteil für einen Rohbau eines Kraftwagens, insbesondere für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Außenverkleidungsteils gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 7.
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Aus dem Serienfahrzeugbau von Kraftwagen sind derartige Außenverkleidungsteile in großer Anzahl bekannt. Bei Personenkraftwagen sind als derartige, die Außenhaut des Kraftwagens bildende Außenverkleidungsteile insbesondere Kotflügel, Seitenwände oder Fronthauben im Einsatz. Da diese Außenverkleidungsteile üblicher Weise großformatig beziehungsweise großflächig sind, weisen sie in Blechbauweise ein hohes Gewicht auf. Aus diesem Grund gibt es bereits erhebliche Bestrebungen, das Gewicht der Außenverkleidungsteile zu reduzieren. So ist es beispielsweise üblich, ein jeweiliges großflächiges Blechteil über eine Klebe-, Schweiß- oder Bördelverbindung mit einer entsprechenden Unterstruktur – insbesondere einer Blechunterstruktur – zur verbinden, welche an der Innenseite des großflächigen Blechteils angeordnet ist. Die Anzahl der erforderlichen Einzelteile ist dabei äußerst hoch und die entsprechenden Fügverfahren sind nicht nur kostenintensiv, sondern auch äußerst toleranzbehaftet.
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Alternativ hierzu sind bereits vereinzelt Außenhautbauteile zum Einsatz gekommen, bei welchem das die Außenbeplankung bildende Bauteil aus einem Kunststoff hergestellt ist. Diese Kunststoffe sind jedoch äußerst labil und es ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden, diesen Außenverkleidungsteilen einen hochwertigen, an die angrenzenden Blechbauteile angepassten Qualitätseindruck zu vermitteln.
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Somit stellt sich einerseits die Problematik, dass ein großflächiges Blechteil, welches die Außenhaut des Außenverkleidungsteils bildet, zwar qualitativ hochwertiger darstellbar ist, jedoch andererseits Bestrebungen erforderlich sind, um das Gewicht des Außenverkleidungsteils zu reduzieren. Hierzu trägt einerseits die Reduzierung der jeweiligen Blechdicke des großflächigen Blechteils bei, wobei dies jedoch zu einer gewissen Labilität des gesamten Außenverkleidungsteils führt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Außenverkleidungsteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Außenverkleidungsteils zu schaffen, bei welchen einerseits ein großflächiges Blechteil eingesetzt werden soll, wobei andererseits jedoch eine hohe Gesamtsteifigkeit und ein geringes Gewicht des Außenverkleidungsteils erreicht werden soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Außenverkleidungsteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Außenverkleidungsteils mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 beziehungsweise 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um ein Außenverkleidungsteil für einen Rohbau eines Kraftwagens, insbesondere für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, zu schaffen, welches einerseits entsprechend steif und andererseits entsprechend einfach und gewichtsgünstig herstellbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Unterstruktur an der Innenseite des großflächigen Blechteils durch eine zumindest partiell des Blechteils angeordnete Kunststoffstruktur gebildet ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, innenseitig des großflächigen Blechteils zumindest bereichsweise eine Kunststoffstruktur vorzusehen. Diese Kunststoffstruktur kann insbesondere dazu vorgesehen sein, um das großflächige Blechteil in entsprechend zu versteifenden Bereichen zu verstärken. Ebenfalls kann die Kunststoffstruktur mit Haltern oder der gleichen versehen sein, damit das Außenverkleidungsteil an dem dahinter liegenden Rohbau beziehungsweise der Kraftwagenkarosserie fixiert werden kann.
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Dabei hat die Ausbildung der Unterstruktur aus Kunststoff nicht nur den Vorteil, dass diese besonders gewichtsgünstig hergestellt werden kann, sondern darüber hinaus auch besonders einfach und kostengünstig erzeugbar ist. Dies hat beispielsweise gegenüber einer Unterstruktur aus einer Vielzahl von Blechteilen den Vorteil, dass ohne Verlust an Steifigkeit das Bauteilgewicht und die Herstellungskosten verringert werden können, wobei letztere auch aufgrund der Ausbildung und der Anbringung sämtlicher funktioneller Strukturen in einem Arbeitsgang impliziert werden können. Gegenüber der Ausbildung des Gesamtbauteils aus Kunststoff werden hingegen die Steifigkeitsanforderungen und die Wärmeausdehnung, die beispielsweise das Fugenbild der Außenverkleidungsteile beeinflussen kann, erfüllt beziehungsweise beherrscht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn die Kunststoffstruktur wenigstens eine Sollbruchstelle und/oder eine Unterbrechung zwischen jeweiligen Kunststoffstrukturbereichen aufweist. So ist es beispielsweise denkbar, die Kunststoffstruktur gezielt mit Dünnstellen beziehungsweise Materialschwächungen zu versehen, welche beispielsweise dann brechen und/oder nachgeben, wenn im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung das Außenverkleidungsteil nachgeben soll. Dies kann beispielsweise im Zusammenhang mit dem Fußgängerschutz von Vorteil sein, wenn gezielt beispielsweise an einer Fronthaube Sollbruchstellen beziehungsweise nachgiebige Stellen geschaffen werden sollen, damit im Falle des Aufpralls eines Fußgängers eine entsprechende Nachgiebigkeit geschaffen ist. Hierdurch kann eine steile Abnahme der Steifigkeit des Außenverkleidungsteils in den gewünschten bereichen realisiert werden.
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Eine gezielte Unterbrechung der Kunststoffstruktur zwischen zwei jeweiligen Kunststoffbereichen kann des Weiteren auch dazu vorgesehen werden, um Wärmespannungen und/oder -verformungen zwischen dem großflächigen Blechteil und der Unterstruktur aus Kunststoff zu vermeiden.
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Des Weiteren vorteilhaft ist es, wenn die Sollbruchstelle und/oder Unterbrechung im Nahbereich zu einer an das Außenverkleidungsteil angrenzenden Tür, Klappe, Haube oder dergleichen Schwenkteil vorgesehen ist. Somit kann nämlich beispielsweise gewährleistet werden, dass ein solches Schwenkteil auch nach einer Kollision des Kraftwagens leicht zu öffnen ist, indem das an das Schwenkteil angrenzende Außenverkleidungsteil beim Öffnen des Schwenkteils entsprechend nachgibt. Bei einem Seitenaufprall auf den Kraftwagen kann es nämlich beispielsweise vorkommen, dass sich die Türkante einer entsprechenden Seitentür unter das beispielsweise als Kotflügel ausgebildete Außenverkleidungsteil schiebt, so dass die Seitentür nur schwer geöffnet werden könnte. Wenn nun die Kunststoffstruktur eine entsprechende Sollbruchstelle und/oder Unterbrechung im Nahbereich dieses Schwenkteils aufweist, so ist eine gezielte Nachgiebigkeit geschaffen, so dass das Außenverkleidungsteil bereits durch den Crash oder aber nach dem Crash – durch das Öffnen des Schwenkteils – entsprechend ausbricht oder nachgiebig ist. Somit ergibt sich ein leichtes Öffnen des Schwenkteils, beispielsweise der Seitentür.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Kunststoffstruktur durch Spritzgießen, insbesondere in einem kombinierten Umform- und Spritzgießverfahren des Außenverkleidungsteils, an dem Blechteil ausgebildet. Durch ein entsprechendes Spritzgießen ist die Kunststoffstruktur somit besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Das Umformen des Blechteils erfolgt dabei insbesondere durch Tiefziehen.
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Schließlich hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Kunststoffstruktur wenigstens einen Halter zur Verbindung mit dem Aufbau, wenigstens eine Versteifungsstruktur und/oder wenigstens ein Filmscharnier aufweist. Somit können weitere Funktionsbereiche beziehungsweise Funktionsteile gezielt in die Kunststoffstruktur integriert werden.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Außenverkleidungsteil beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren zur Herstellung eines Außenverkleidungsteils gemäß Patentanspruch 7.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1a, 1b, 1c eine Seitenansicht von einer Außenseite und von einer Innenseite her auf ein beziehungsweise eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IIIc-IIIc in 1a durch ein als vorderer Kotflügel einer Karosserie eines Personenkraftwagens ausgebildetes Außenverkleidungsteil mit einem die Außenverkleidung bildenden großflächigen Blechteil, an dessen Innenseite eine Unterstruktur in Form einer Karosseriestruktur angeordnet ist, welche partiell des Blechteils angeordnet ist;
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2a, 2b eine Seitenansicht auf eine Innenseite sowie eine Schnittansicht entlang der Linie IIa-IIa in 2b auf ein wiederum als vorderer Kotflügel für eine Karosserie eines Personenkraftwagens ausgebildetes Außenverleidungsteil, deren Kunststoffstruktur im Nahbereich zu einem Schwenkteil in Form einer Seitentür eine Sollbruchstelle aufweist; und in
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3a, 3b, 3c eine Seitenansicht, eine ausschnittsweise vergrößerte Detailansicht sowie eine ausschnittsweise Schnittansicht entlang der Linie IIIc-IIIc in 3b eines ebenfalls als vorderer Kotflügel einer Karosserie eines Personenkraftwagens ausgebildeten Außenverkleidungsteils, dessen Kunststoffstruktur wiederum im Nahbereich zu einem Schwenkteil in Form einer Frontklappe eine Sollbruchstelle aufweist.
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In den 1a bis 1c ist in einer schematischen und perspektivischen Seitenansicht von außen beziehungsweise von innen her sowie in einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie Ic-Ic in 1a ein Außenverkleidungsteil für eine Karosserie eines Personenkraftwagens dargestellt. Genauer gesagt handelt es sich im vorliegenden Fall um einen vorderen Kotflügel, welcher entsprechend mit einer Ausnehmung 10 für ein Radhaus versehen ist. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es zu betrachten, dass die nachfolgend beschriebenen Außenverkleidungsteile nicht nur für Karosserien für Personenkraftwagen denkbar sind, sondern auch für Rohbauten anderer Fahrzeugtypen. Insbesondere ist es somit auch denkbar, ein derartiges Außenverkleidungsteil bei einem Fahrerhaus eines Lastkraftwagens oder einem Rohbau eines Transporters einzusetzen.
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Wie nun aus den 1a bis 1c erkennbar ist, umfasst das vorliegende Außenverkleidungsteil in Form des vorderen Kotflügels im Wesentlichen ein die Außenverkleidung bildendes großflächiges Blechteil 12, welches vorliegend als Tiefziehteil in mehreren Zügen umgeformt worden ist. Insbesondere kann das Blechteil 12 aus einer Stahl- oder einer Aluminiumlegierung geschaffen sein. Das Blechteil 12 bildet die Außenverkleidung beziehungsweise Außenbeplankung des Personenkraftwagens nach hinten hin bis zu einer Kante 14, an welcher sich eine nicht dargestellte vordere Seitentür anschließt. Nach oben hin endet das Außenverkleidungsteil beziehungsweise Blechteil 12 an einer Kante 16 nahe einer oberen Längsträgerebene beziehungsweise Kotflügelbank, wobei sich im Bereich der Kante 14 eine nicht dargestellte Fronthaube beziehungsweise Motorhaube zur Fahrzeugmitte hin anschließt. Im Bereich einer weiteren Kante 18 endet das Blechteil 12 beziehungsweise das Außenverkleidungsteil an einer ebenfalls nicht dargestellten Leuchteinheit. Nach unten hin verläuft zwischen der Kante 18 und der Ausnehmung 10 für das Radhaus eine weitere Kante 20, an welcher sich die Verkleidung eines Stoßfängers anschließt. Schließlich bildet das Blechteil 12 bis zu einer unteren Kante 22 die Außenbeplankung, an welcher sich nach unten hin eine nicht dargestellte Schwellerverkleidung anschließt.
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An der der Außenseite 24 abgewandten Innenseite 26 des großformatigen Blechteils 12 in dem vorliegenden Fall zwei partiell des Blechteils 12 angeordnete Unterstrukturen in Form von jeweiligen Kunststoffstrukturen 28, 30 angeordnet. Die vordere Kunststoffstruktur 28 befindet sich im Eckbereich zwischen den zur Leuchteinheit beziehungsweise zur Stoßfängerverkleidung angrenzenden Kanten 18 und 20. Die hintere Kunststoffstruktur 30 befindet sich im oberen Eckbereich zwischen der zur Fronthaube hin angrenzenden Kante 16 und der zur vorderen Seitentür angrenzenden Kante 14 des Blechteils 12.
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Jedes der beiden Kunststoffstrukturen 28, 30 besteht im vorliegenden Fall aus einer Mehrzahl von Kunststoffrippen bzw. -stegen 32, welche einander überkreuzen und eine Art Gitterstruktur bilden.
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Im vorliegenden Fall werden die Kunststoffstrukturen 28 beziehungsweise 30 dadurch geschaffen, dass das Blechteil 12 durch Spritzgießen auf der Innenseite 26 stoffschlüssig hinterspritzt wird. Genauer gesagt wird das Außenverkleidungsteil im vorliegenden Fall in einem kombinierten Umform- und Spritzgießverfahren hergestellt, wobei die letzte Ziehstufe des Blechteils 10 in demjenigen Werkzeug erfolgt, das zugleich als Werkzeug für den Spritzgießprozess dient. Dies ist beispielsweise dadurch zu realisieren, dass in dem entsprechenden Umformwerkzeug Schieberteile oder dergleichen vorgesehen sind, welche nach der letzten Ziehstufe des Blechteils 12 entsprechend so verfahrbar sind, dass nachfolgend in ein und demselben Werkzeug durch Spritzgießen die entsprechende Kunststoffstruktur 28 beziehungsweise 30 geschaffen werden kann.
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Wie aus den 1a bis 1c erkennbar ist, dient die vorliegende jeweilige Kunststoffstruktur die aus den Kunststoffrippen bzw. stegen 32 gebildete Versteifungsstruktur, welche in erster Linie zur Aussteifung des jeweiligen Bereichs des Blechteils 12 dient, in welchem die Kunststoffstruktur 28 beziehungsweise 30 angeordnet ist. Weitere Funktionsbereiche, wie diese im Nachfolgenden noch mehr erläutert werden, sind an den Kunststoffstrukturen 28 beziehungsweise 30 ebenfalls denkbar.
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Die 2a und 2b zeigen in einer Seitenansicht von der Innenseite her beziehungsweise in einer Schnittansicht entlang der Linie IIb-IIb in 2a ein weiteres Außenverkleidungsteil, welches ebenfalls in Form eines vorderen Kotflügels für eine Karosserie eines Personenkraftwagens ausgebildet ist. Demzufolge werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei im vorliegenden Fall das großflächige Blechteil 12 mit einer alternativen Kunststoffstruktur 34 versehen ist. Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung von 2 erkennbar ist, befindet sich diese Kunststoffstruktur 34 im Bereich der Kante 14, an welcher die in 2b erkennbare vordere Seitentür des Personenkraftwagens anschließt.
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Wie ebenfalls aus 2b erkennbar ist, weist die vorliegende Kunststoffstruktur 34 wenigstens einen Halter 36 als Funktionsbereich auf, über welchen die Kunststoffstruktur 34 beziehungsweise das Außenverkleidungsteil in Form des Kotflügels mit dem dahinter liegenden Aufbau beziehungsweise der dahinter liegenden Karosserie verbunden ist. Demzufolge ist vorliegend an der Kunststoffstruktur 34 der wenigstens eine Halter 36 mit angeformt, um hierdurch das Außenverkleidungsteil zu befestigen.
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Des Weiteren ist aus 2b insbesondere erkennbar, dass die Kunststoffstruktur 34 wenigstens eine Sollbruchstelle 38 im Nahbereich zu der an das Außenverkleidungsteil beziehungsweise dem Kotflügel angrenzenden Tür 40 aufweist. Diese Sollbruchstelle 38 wird im vorliegenden Fall durch eine Dünnstelle des Kunststoffmaterials beziehungsweise durch einen entsprechenden Schlitz gebildet. Es ist klar, dass eine solche Sollbruchstelle oder andersartige nachgiebige Stelle auch auf andere Weise, beispielsweise durch in einer Linie angeordnete Öffnungen, Sicken oder dergleichen gebildet sein kann. Insbesondere können solche Sollbruchstellen 38 Dünnstellen im Kunststoff sein, wenn es sich bei der Kunststoffstruktur 34 um ein angespritztes Kunststoffteil handelt, das nicht vollflächig am korrespondierenden Blechteil 12 anliegt. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine Bruchstelle alleine schon dadurch erreicht wird, dass bei flächiger Anlage des Kunststoffs an dem Blechteil 12 eine Unterbrechung im Kunststoff ausgebildet ist, wobei am Ort der Unterbrechung eine steile Abnahme der Steifigkeit auftritt, so dass das Gesamtbauteil dort gezielt nachgeben oder brechen kann.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewährleistet die Sollbruchstelle 38 bei einer Seitenkollision des Kraftwagens ein einfaches Öffnen der Tür 40. Bei einem solchen Seitenaufprall des Kraftwagens kann es nämlich vorkommen, dass sich eine dem Kotflügel beziehungsweise Außenverkleidungsteil zugewandte Türkante 42 unter den Kotflügel schiebt, so dass die Tür 40 nur schwer geöffnet werden kann. Wenn nun in der Kunststoffstruktur 34 eine entsprechende Sollbruchstelle 38 vorgesehen ist, kann die Kunststoffstruktur 34 in diesem Bereich bereits durch den Crash oder aber manuell beziehungsweise über die Türöffnungsbewegung durch Bruch oder dergleichen Nachgiebigkeit der Kunststoffstruktur 34 beziehungsweise des Außenverkleidungsteils insgesamt verdrängt werden, um somit ein zuverlässiges Öffnen der Tür 40 zu ermöglichen.
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In 3a ist ein weiteres, als Kotflügel ausgebildetes Außenverkleidungsteil in einer Seitenansicht von innen her erkennbar. 3b zeigt dabei ein entsprechendes Detail vergrößert und 3c zeigt eine schematische Schnittansicht des Außenverkleidungsteils entlang der Linie IIIc-IIIc in 3b.
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Insbesondere aus 3c wird dabei wiederum erkennbar, dass vorliegend an dem großflächigen Blechteil 12 im Bereich der an die Fronthaube angrenzenden Kante 16 eine Kunststoffstruktur 44 vorgesehen ist. Diese Kunststoffstruktur 34 weist einerseits einen Halter 46 zur Abstützung des Außenverkleidungsteils an einem oberen Längsträger beziehungsweise einer korrespondierenden Kotflügelbank auf. Des Weiteren weist die Kunststoffstruktur 44 an einem in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schenkel 48 wiederum eine Sollbruchstelle 50 auf, welche nach Art der bereits beschriebenen Sollbruchstelle 38 ausgebildet ist. Diese Sollbruchstelle 38 dient im vorliegenden Fall dazu, dass bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung durch die Kraft F die Kunststoffstruktur 44 beziehungsweise das Außenverkleidungsteil insgesamt im Bereich der Sollbruchstelle 50 versagt. Dieses Versagen kann nicht nur durch ein Brechen der Sollbruchstelle 50 vonstatten gehen, sondern beispielsweise auch durch ein gezieltes Nachgeben.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass eine solche Nachgiebigkeit auch durch Unterbrechung der jeweiligen Kunststoffstruktur 28, 34, 44 in zwei jeweilige Kunststoffstrukturbereiche erreicht werden kann. Demzufolge wird dabei ein Nachgeben insbesondere dadurch erreicht, dass das Blechteil zwischen den beiden Kunststoffstrukturbereichen entsprechend umgeknickt wird.
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Damit der Kunststoff der Kunststoffstruktur 28, 30, 34, 44 besonders günstig mit dem Blechteil 12 verbunden werden kann, ist es gegebenenfalls auch denkbar, das Blechteil 12 vor dem Aufbringen des Kunststoffes einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen und/oder mit einem Kunststoffprimer zu versehen.
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Die Funktionsbereiche der jeweiligen Kunststoffstruktur 28, 30, 34, 44 können nicht nur als Versteifungsstruktur oder als Halter 36 beziehungsweise 46 ausgebildet sein, sondern darüber hinaus können diese auch ein Filmscharnier ausbilden. Um Wärmespannungen oder -verformungen zu vermeiden, ist der jeweilige Kunststoff natürlich entsprechend als Blechteil angepasst. Insbesondere eignet sich dabei ein faserverstärkter Kunststoff, wobei ein Kunststoffschaum ebenfalls denkbar ist.
