DE102011104699A1

DE102011104699A1 - Fahrzeug-Bauteil

Info

Publication number: DE102011104699A1
Application number: DE102011104699A
Authority: DE
Inventors: Manfred Färber; Martin Pollak
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Bauteil (12), das zumindest teilweise aus einem Kunststoff hergestellt ist und mit wenigstens einer Aussteifung versehen ist. Um mit einfachen Mitteln eine hohe Steifigkeit des Fahrzeug-Bauteils (12) zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Aussteifung zumindest zum Teil von wenigstens einer Rippe (34) gebildet wird und die Aussteifung weiterhin von wenigstens einer Verstärkungsstruktur (40) gebildet wird, die die Rippe (34) zumindest teilweise umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 197 16 390 C1 ist ein aus Kunststoff bestehendes Fahrzeug-Dachbauteil bekannt. Um der Problematik vorzubeugen, die durch eine Materialanhäufung in Form von massiven Verstärkungsrippen entstehen kann, wurden dort im Randbereich an der Innenseite Hohlräume in das Kunststoffmaterial eingeformt. Die Erzeugung derartiger Hohlräume beispielsweise im Gas-Innendruck-Verfahren (GID) bedeutet einen erhöhten Herstellungsaufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug-Bauteil der eingangs genannten Art mit einem geringen Gewicht und einer hohen Stabilität zu schaffen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Herstellung des Fahrzeug-Bauteils mit einer Aussteifung, die sich aus zwei Materialbereichen zusammensetzt, ist eine hohe Stabilität bei geringem Herstellungsaufwand erzielbar. Die von einer Rippe und einer Verstärkungsstruktur gebildeten Materialbereiche greifen dabei ähnlich einer Verzahnung ineinander. So ist die Rippe aus Kunststoff gebildet. Die Rippe ist von der Verstärkungsstruktur zumindest teilweise umgeben. Ist mehr als eine Rippe gebildet, so bilden sich zwischen den Rippen Zwischenräume aus, in welche die Verstärkungsstruktur eingreift. Die Verbindung der Materialbereiche kann dabei sowohl stoffschlüssig als auch formschlüssig erfolgen. Ein Stoffschluss zwischen den Materialbereichen ist bevorzugt dann vorgesehen, wenn die beiden unterschiedlichen Materialien der Materialbereiche in etwa gleiche Temperatur-Ausdehnungs-Koeffizienten aufweisen. Es können auch beide Verbindungsarten gleichzeitig vorgesehen sein, so dass bei einer Auflösung des Stoffschlusses unter extremen Temperaturbedingungen die formschlüssige Verbindung als zusätzliche Sicherheit vorhanden ist.
Bevorzugt sind für die Aussteifung mehrere, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Rippen vorgesehen, die jeweils Zwischenräume definieren, die vom Material der anderen Materialschicht zumindest weitgehend aufgefüllt werden. Die Rippen erstrecken sich bevorzugt auf der Innenseite des Fahrzeug-Bauteils und bevorzugt in etwa senkrecht zu dessen flächiger Außenschicht.
Für eine formschlüssige Verbindung ist wenigstens ein sich im Wesentlichen quer zu den Rippen bzw. in etwa parallel zur flächigen Außenschicht erstreckender Vorsprung vorgesehen, der vom Material der Verstärkungsstruktur zumindest teilweise umgriffen wird.
Bevorzugt weist das Material der Verstärkungsstruktur eine höhere Festigkeit auf als das Material des eigentlichen Fahrzeug-Bauteils bzw. das Material der Rippe(n). Dadurch kann die Außenschicht des Fahrzeug-Bauteils mit den Rippen aus einem kostengünstigeren und gegebenenfalls leichteren Material hergestellt sein, während sich das hochwertigere Material der Verstärkungsstruktur auf relativ kleine Versteifungsbereiche beschränkt. Dadurch wird bei geringen Kosten eine relativ hohe Stabilität des Fahrzeug-Bauteils erreicht.
Die Verstärkungsstruktur kann bevorzugt gleichzeitig eine blendenähnliche Funktion ausfüllen, so dass die Ansicht auf die Rippen verhindert wird. Zur optischen Kaschierung der Aussteifung kann das Material der Verstärkungsstruktur hierzu bevorzugt eingefärbt oder zumindest getönt sein, wobei sämtliche optische Gestaltungsmöglichkeiten möglich sind. Die Verstärkungsstruktur kann auch selbst eine nach unten vorspringende Rippe aufweisen, die bei einer Ausbildung des Fahrzeug-Bauteils als Deckel eines öffnungsfähigen Fahrzeugdachs die Funktion einer Blende hat und bei mit der Hinterkante über das Fahrzeugdach ausgestelltem Deckel die Sicht und das Eintreten von Luft im seitlichen Bereich des Deckels unterbindet oder zumindest reduziert. Diese Blendenfunktion kann aber auch durch eine aus dem Material des Fahrzeug-Bauteils bestehende verlängerte Rippe erfüllt werden.
Ein bevorzugtes Material für das Fahrzeug-Bauteil beziehungsweise für dessen Außenschicht ist Polycarbonat (PC). Die Verstärkungsstruktur kann gemäß einer bevorzugten Variante aus Polyamid (PA) gebildet sein, das besonders bevorzugt mittels Fasern, wie beispielsweise Carbonfasern, verstärkt ist.
Erfindungsgemäße Fahrzeug-Bauteile können beispielsweise als Dachmodule ohne Öffnungssysteme, als Dachmodule mit Öffnungssystemen (Schiebedächer, Hebedächer, Schiebehebedächer, außen geführte Schiebedächer, Panoramadächer, Spoilerdächer, Lamellendächer, Nachrüstdächer und dergleichen), als Deckel von Dachöffnungssystemen, als Dachschalen von Hardtop-Cabriolet-Dächern (auch „Retractable Hardtops” = „RHT” genannt), als Windabweiser-Lamellen, als Spoiler, als Heckdeckel, als Motorhauben, als Türen, Kotflügel oder Stoßstangen verwendet werden, wobei diese Aufzählung nur beispielhaft aber nicht erschöpfend ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Fahrzeug-Bauteile unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 in einer perspektivischen Ansicht den oberen Teil eines Fahrzeugs mit erfindungsgemäßen Fahrzeug-Bauteilen;
2 ein Fahrzeug-Bauteil am Beispiel eines Schiebedach-Deckels gemäß einer ersten Ausführungsform in einer teilweisen Querschnittansicht durch den vorderen Randbereich gemäß der Schnittlinie II-II in 1; und
3 ein Fahrzeug-Außenflächenbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer teilweisen Querschnittansicht durch den vorderen Randbereich gemäß der Schnittlinie II-II in 1.
Ein Fahrzeug 10 wie z. B. ein PKW (siehe 1) weist nach hinten anschließend an eine Frontscheibe einen Windlauf 14 auf, an den sich nach hinten eine durch Ausstellen/Absenken oder Verschieben bewegbare oder auch fest angeordnete erste Dachscheibe 16 und eine durch Ausstellen/Absenken oder Verschieben bewegbare oder auch fest angeordnete zweite Dachscheibe 18 anschließen. Das Fahrzeugdach ist seitlich von Seitenholmen 20 begrenzt. Zwischen den Seitenholmen 20 und den Dachscheiben 16, 18 ist eine Blende 22 angeordnet, die den Schweißgraben der Rohbaustruktur zur Verbindung des Dachs mit den Seitenteilen und/oder eine Halterung oder Führung für die Dachscheiben 16 oder 18 abdeckt. Der Windlauf 14 und die Dachscheiben 16 und 18 bilden potenzielle flächige Fahrzeug-Bauteile 12 im Sinne der vorliegenden Erfindung. Weitere in 1 dargestellte potenzielle flächige Fahrzeug-Bauteile 12 werden von einer Blende 30 an der B-Säule, einer Motorhaube 24, einem Kotflügel 26 oder einer Fahrzeugtür 28 gebildet. Es können jedoch auch weitere Außenflächen des Fahrzeugs 10, wie Kofferraumdeckel, Spoiler oder Stoßstangenmodule als flächige Fahrzeug-Bauteile 12 im Sinne der Erfindung hergestellt sein.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug-Bauteil 12 ist in zwei verschiedenen Varianten ausschnittsweise in den 2 und 3 in einem teilweisen Querschnitt am Beispiel des Bereiches der Vorderkante der ersten Dachscheibe 16 vergrößert dargestellt.
Das Fahrzeug-Bauteil 12 gemäß 2 ist gebildet von einer glattflächigen Außenschicht 32, die am Rand nach unten abgekröpft ist und sich nach außen mit einem Vorsprung 36 fortsetzt. An der Innenseite der Außenschicht 32 sind im Wesentlichen parallel und gleichmäßig beabstandet zueinander mehrere sich im Wesentlichen senkrecht nach unten erstreckende Rippen 34 vorgesehen, die sich zu den Enden hin leicht verjüngen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt fünf Rippen 34 an der Innenseite des Randbereichs der Außenschicht 32 angeformt. An der am weitesten innen liegenden Rippe 34 ist ein sich im Wesentlichen quer zum Verlauf der Rippe 34 und somit im Wesentlichen in etwa horizontal bzw. in etwa parallel zur Außenschicht 32 erstreckender Vorsprung 38 angeformt.
Das Fahrzeug-Bauteil 12 wird im Randbereich an der Innenseite mit einer Verstärkungsstruktur 40 versehen, deren Material die von den Rippen 34 gebildeten Zwischenräume zumindest teilweise auffüllt und die Rippen 34 sowie die Vorsprünge 36 und 38 zumindest teilweise und bevorzugt vollständig umgibt. Das Material der Verstärkungsstruktur 40 kann dabei durch Spritzen oder Spritzgießen an die Rippen 34 des Fahrzeug-Bauteils 12 angeformt sein. Sofern das Material der Verstärkungsstruktur 40 einen im wesentlichen gleichen Temperatur-Ausdehnungs-Koeffizienten aufweist wie das Material der Außenschicht 32, können die Außenschicht 32 und die Verstärkungsstruktur 40 eine innige, stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen.
Sofern der Temperatur-Ausdehnungs-Koeffizient der Außenschicht 32 und der Verstärkungsstruktur 40 nicht unerheblich voneinander abweichen, wird vor dem Aufbringen der Verstärkungsstruktur 40 ein Trennmittel auf die Innenseite der Außenschicht 32 und den Bereich zwischen den Rippen 34 aufgetragen, so dass sich keine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Schichten 32, 40 einstellt. In diesem Fall wird das Fahrzeug-Bauteil 12 nur durch das verzahnte Ineinandergreifen der Rippen 34 der Außenschicht 32 mit dem zwischen diesen angeordneten und diese zumindest teilweise umgebenden Material der Verstärkungsstruktur 40 und insbesondere auch durch den Formschluss 42 mit dem Vorsprung 36 an der Außenkante und durch den Formschluss 44 mit dem Vorsprung 38 an der Innenseite versteift und stabilisiert. In diesem Fall wird zur Vermeidung einer stoffschlüssigen Verbindung vor dem Aufbringen der Verstärkungsstruktur 40 im Bereich der Rippen 34 ein Trennmittel aufgebracht.
Die Verstärkungsstruktur 40 kann bevorzugt gleichzeitig eine blendenähnliche Funktion ausfüllen, so dass die Ansicht auf die Rippen 34 verhindert wird. Zur optischen Kaschierung der Aussteifung kann das Material der Verstärkungsstruktur 40 hierzu bevorzugt eingefärbt oder zumindest getönt sein, wobei sämtliche optische Gestaltungsmöglichkeiten möglich sind. Die Verstärkungsstruktur 40 kann auch selbst eine in den Figuren nicht dargestellte nach unten vorspringende Rippe aufweisen, die bei einer Ausbildung des Fahrzeug-Bauteils als Deckel eines öffnungsfähigen Fahrzeugdachs die Funktion einer Blende hat und bei mit der Hinterkante über das Fahrzeugdach ausgestelltem Deckel die Sicht und das Eintreten von Luft im seitlichen Bereich des Deckels unterbindet oder zumindest reduziert.
Die Ausführungsform gemäß 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 2 durch die unterschiedliche Ausgestaltung des Außenrandes des Fahrzeug-Bauteils 12. Während der Randbereich des Fahrzeug-Bauteile 12 in der 2 im Bereich des Vorsprung 36 abgesenkt ist, so dass sich eine nicht dargestellte Dichtung von oben auf diesen Randbereich anlegt, verläuft die Außenschicht 32 in 3 im Bereich des Vorsprung 36 im Wesentlichen eben, wobei der Vorsprung 36 auch hier vom Material der Verstärkungsstruktur 40 an seiner Oberseite in einem Formschluss 42 mit umgriffen wird.
Die Rippen 34, die Vorsprünge 36 und 38 und das diese umgebende Material der Verstärkungsstruktur 40 werden als Aussteifungen des Fahrzeugbauteils 12 bezeichnet. Als Aussteifungsbereiche des Fahrzeugbauteils 12 sind bevorzugt dessen Randbereiche vorgesehen, wobei die Aussteifungen einen umlaufenden Rahmen bilden können, der bei Bedarf – beispielsweise zur Anbringung der Mechanik-Anbindung für einen bewegbaren Deckel in der seitlichen Bereichen – partiell unterbrochen oder in der Breite und/oder der Höhe reduziert werden kann. Die Aussteifungsbereiche können sich je nach Erfordernis auch nur über Kanten eines Bauteils 12 oder über einzelne Bereiche der Kanten eines Bauteils 12 erstrecken. Insbesondere bei großflächigeren Bauteilen 12 können weitere Aussteifungsbereiche auch in den weiter innen liegenden Bereichen des Bauteils 12 angeordnet sein und dort zusätzliche Versteifungen bilden.
Ein bevorzugtes Material für die Außenschicht 32 ist Polycarbonat (PC), da dieses in der gewünschten Fahrzeugfarbe eingefärbt sein kann und auch die gewünschten Oberflächeneigenschaften eines Fahrzeug-Außenhautbauteils aufweist, nämlich glatt, witterungsbeständig und/oder kratzfest zu sein.
Die Verstärkungsstruktur 40 wird beispielsweise von einem Polyamid (PA) gebildet, das bevorzugt eine Faserverstärkung, insbesondere mit Carbonfasern aufweist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es insbesondere möglich, die bevorzugt angegeben Kunststoff-Materialien durch andere geeignete Materialien zu ersetzen oder zu ergänzen. Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele können auch miteinander kombiniert werden, so dass auch derartige Anordnungen von der Erfindung umfasst sind.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: Fahrzeug-Bauteil
14: Windlauf
16: Dachscheibe
18: Dachscheibe
20: Seitenholm
22: Blende
24: Motorhaube
26: Kotflügel
28: Fahrzeugtür
30: Blende (an B-Säule)
32: Außenschicht
34: Rippe
36: Vorsprung
38: Vorsprung
40: Verstärkungsstruktur
42: Formschluss
44: Formschluss

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 19716390 C1 [0002]

Claims

Fahrzeug-Bauteil (12), das zumindest teilweise aus einem Kunststoff hergestellt ist und mit wenigstens einer Aussteifung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifung zumindest zum Teil von wenigstens einer Rippe (34) gebildet wird und die Aussteifung weiterhin von wenigstens einer Verstärkungsstruktur (40) gebildet wird, die die Rippe (34) zumindest teilweise umgibt.
Fahrzeug-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifung von mehreren, parallel zueinander angeordneten Rippen (34) gebildet ist.
Fahrzeug-Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rippe (34) auf der Innenseite des Fahrzeug-Bauteils (12) angeordnet ist.
Fahrzeug-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifung sich zumindest in einem Randbereich des Fahrzeug-Bauteils (12) erstreckt.
Fahrzeug-Bauteil nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (40) die von den mehreren Rippen (34) gebildeten Zwischenräume zumindest weitestgehend auffüllt.
Fahrzeug-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (40) stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Fahrzeug-Bauteil (12) verbunden ist.
Fahrzeug-Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine formschlüssige Verbindung wenigstens ein sich quer zu den Rippen (34) erstreckender Vorsprung (36; 38) vorgesehen ist.
Fahrzeug-Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorsprung (36; 38) vom Material der Verstärkungsstruktur (40) zumindest teilweise umgriffen wird.
Fahrzeug-Bauteil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ausschließlich formschlüssigen Verbindung der Verstärkungsstruktur (40) mit dem Fahrzeug-Bauteil zwischen der wenigstens einen Rippe (34) und der Verstärkungsstruktur (40) ein Trennmittel vorgesehen ist.
Fahrzeug-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Verstärkungsstruktur (40) eine höhere Festigkeit aufweist als das Material des Fahrzeug-Bauteils (12).
Fahrzeug-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Bauteil (12) aus Polycarbonat (PC) gebildet wird.
Fahrzeug-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (40) aus insbesondere mittels Fasern verstärktem Polyamid (PA) gebildet wird.
Fahrzeug-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (40) die Funktion einer Blende aufweist.
Fahrzeug-Außenflächenbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Bauteil (12) für Dachmodule ohne Öffnungssysteme, für Dachmodule mit Öffnungssystemen wie Schiebedächer, Schiebehebedächer, Panoramadächer, Spoilerdächer, Lamellendächer, Nachrüstdächer, für Deckel von Dachöffnungssystemen, für Dachschalen von Hardtop-Cabriolet-Dächern (RHT's), für Windabweiser-Lamellen, für Spoiler, für Heckdeckel, für Motorhauben, für Türen, Kotflügel oder Stoßstangen sowie für A-, B-, C- und D-Säulen-Abdeckungen verwendbar ist.