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Die Erfindung betrifft ein Rückwandmodul in Hybridbauweise für einen Aufbau eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Im Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen sind zur Verringerung des Treibstoffverbrauchs und der dadurch bedingten Emissionen unter anderem Bestrebungen zur Reduzierung des Gewichts von Beplankungsmodulen wie beispielsweise Dachmodulen unternommen worden. Insbesondere Hybridbauweisen derartiger Beplankungsmodule haben sich dabei als vorteilhaft gezeigt, bei welchen wenigstens ein flächiges Beplankungselement aus einer Metalllegierung oder einem Kunststoff mit einem flächigen Kunststoffelement – beispielsweise in Sandwichbauweise – verbunden ist. Derartige Hybridbauweisen haben dabei den Vorteil, einerseits äußerst gewichtsgünstig zu sein und andererseits die Vorzüge beider Materialien nutzen zu können. Ein derartiges Beplankungsmodul der zuvor beschriebenen Art ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2009 008 873 A1 als bekannt zu entnehmen.
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Aus der
EP 1 223 032 A1 ist des Weiteren ein universell einsetzbares plattenförmiges Leichtbauteil als bekannt zu entnehmen, welches als Konstruktionselement im Fahrzeugbau, insbesondere für die Bodengruppe, zur Abdeckung der Reserveradmulde, zur Abtrennung und Begrenzung des Kofferraums sowie für Dachkonstruktionen, zum Einsatz kommt. Dabei sind zwei im Wesentlichen voneinander beabstandete und parallel zueinander verlaufende flächige Deckenplattenelemente vorgesehen, zwischen welchen eine Stützstruktur aus thermoplastischem Kunststoff vorgesehen ist. Eine der beiden Plattenelemente, die jeweils aus einer Metalllegierung gebildet sind, ist dabei flächig mit Kunststoff versehen.
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Schließlich ist aus der
DE 10 2009 050 971 A1 eine Rückwandmodul in Hybridbauweise bekannt. Das Rückwandmodul umfasst einen Profilrahmen, an welchem ein Flächenelement als Wandelement befestigt sein kann. Der Profilrahmen kann mit einem Kunststoff versehen sein, welcher auch zur weiteren Aussteifung des Rückwandmoduls herangezogen werden kann.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2009 014 195 A1 ein Heckablagenmodul für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, mit einem Trägerelement, an welchem wenigstens eine Halteeinrichtung für ein an dem Heckablagenmodul befestigbares Funktionselement angeordnet ist. Das Heckablagenmodul kann ein Wandelement als Rückwand umfassen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Rückwandmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einerseits gewichtsgünstig und Bauraum sparend ausgebildet ist und andererseits in seiner Steifigkeit besonders vorteilhaft auf Kräfte, welche vom Aufbau in das Rückwandmodul eingeleitet werden, abstimmbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rückwandmodul mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um ein Rückwandmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einerseits besonders gewichtsgünstig und Bauraum sparend gestaltet ist und andererseits in seiner Steifigkeit auf besonders günstige Weise an Kräfte, welche vom Aufbau in das Rückwandmodul eingeleitet werden, abstimmbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das flächige Wandelement und das flächige Kunststoffelement in einem überwiegenden Flächenbereich des Rückwandmoduls aneinander anliegend ausgebildet sind und in wenigstens einem Flächenbereich des Rückwandmoduls unter Ausbildung eines Versteifungselement voneinander beabstandet sind.
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In dem überwiegenden Flächenbereich des Rückwandmoduls, in welchem das Wandelement und das flächig ausgebildete Kunststoffelement aneinander anliegend ausgebildet sind, ergibt sich eine äußerst gewichtsgünstige und Bauraum sparende Gestaltung des Rückwandmoduls. Dabei wird das Wandelement durch das Kunststoffelement derart verstärkt, dass ein steifer Verbund mit einer sehr hohen Steifigkeit geschaffen ist. Somit kann ein dünnwandiges flächiges Wandelement wie beispielsweise ein Metallblech eingesetzt werden, welches durch das Kunststoffelement verstärkt wird.
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Lediglich in denjenigen Flächenbereichen des Rückwandmoduls, in welchen beispielsweise in Folge einer Einleitung von Kräften aus dem Aufbau eine erhöhte Struktursteifigkeit erforderlich ist, sind das Wandelement und das Kunststoffelement unter Ausbildung eines Versteifungselements bzw. eines hohlprofilartigen Trägerelements voneinander beabstandet. Im Bereich des Versteifungselements wird demzufolge eine Art Kastenprofil geschaffen, welches hohl oder zumindest bereichsweise ausgefüllt ausgestaltet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Wandelement als dünnwandiges Metallblech, insbesondere als dünnwandiges Stahlblech, ausgestaltet ist. Hierdurch ist ein sehr hohes Energieaufnahmevermögen des Rückwandmoduls geschaffen, so dass die Fahrgastzelle des Kraftwagens bei einem Unfall geschützt werden kann. Durch das Metallblech weist das Rückwandmodul ein vorteilhaftes duktiles Verhalten auf.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Kunststoffelement, welches mit dem Wandelement verbunden ist, aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Durch einen derartigen Kunststoff ist – bezogen auf sein Gewicht – ein besonders stabiles und steifes Kunststoffelement bzw. Wandelement insgesamt zu schaffen.
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Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn eine Faserverstärkung des Kunststoffelements auf den an dem Wandelement anliegenden Flächenbereich und den wenigstens einen – das Versteifungselement bildenden – Flächenbereich des Rückwandmoduls abgestimmt ist. Eine derartige Abstimmung kann insbesondere vorsehen, dass die Faserlagen der Faserverstärkung beispielsweise in Richtung und Anzahl an die Belastung angepasst sind. So ist es beispielsweise insbesondere denkbar, dass in demjenigen Flächenbereich, der das Versteifungselement bildet, eine stabilere Faserverstärkung vorgesehen wird als im überwiegenden Flächenbereich, in welchen das Wandelement und das Kunststoffelement aneinander anliegen. Beispielsweise ist es denkbar, im Flächenbereich des Versteifungselements mehr Fasern vorzusehen als im überwiegenden Flächenbereich des Rückwandmoduls.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Rückwandmodul einen Heckablagenteil auf, durch welchen eine Heckablage für den Aufbau gebildet ist. Ein derartig großformatiges Bauteil wie das Rückwandmodul bietet ein erhebliches Gewichtseinsparungspotential, was vorliegend optimal ausgeschöpft werden kann. So ist durch das vorliegende Rückwandmodul ein Bauteil geschaffen, welches in Folge der geringen Materialdicke des Wandelements äußerst gewichtsgünstig hergestellt werden kann, wobei das flächige Kunststoffelement eine hinreichende Verstärkung bzw. Aussteifung gewährleistet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass ein Hohlraum des Versteifungselements zumindest teilweise durch einen Kunststoff ausgefüllt ist. Bei diesem Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um einen entsprechenden Schaumstoff, welcher besonders gewichtsgünstig ist und somit insgesamt zur leichten und steifen Gesamtkonfiguration des Rückwandmoduls beiträgt. Durch das Ausfüllen des Hohlprofils des Versteifungselements wird zudem erreicht, dass auch in diesem Flächenbereich des Rückwandmoduls das Wandelement hinreichend abgestützt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass in dem Hohlraum des Versteifungselements Kabel, Kanäle oder dergleichen Leitungen verlegt sind. Somit kommt dem Versteifungselement eine Doppelnutzung zu, nämlich einerseits die Aussteifung des Rückwandmoduls und andererseits die verborgene Aufnahme entsprechender Leitungen.
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Das vorliegende Rückwandmodul zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass sich das Kunststoffelement zumindest annährend über die gesamte Breite bzw. Länge des Rückwandmoduls erstreckt. Mit anderen Worten sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform vor, dass das Kunststoffelement in seiner Dimensionierung zumindest annähernd an das Wandelement angepasst ist.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Wandelement und das Kunststoffelement in wenigstens einem Flächenbereich des Rückwandmoduls unter Ausbildung eines Aufnahmeraums für eine Komponente voneinander beabstandet sind. Somit kann auf einfache Weise eine entsprechende Komponente, beispielsweise ein Sicherungskasten, eine Steuerungseinheit oder eine Bedieneinheit, in das Rückwandmodul integriert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische Vorderansicht auf ein Rückwandmodul in Hybridbauweise für einen Aufbau eines Personenkraftwagens, mit einem flächigen Wandelement und einem mit diesem verbundenen flächigen Kunststoffelement, wobei das Wandelement und das Kunststoffelement in einem überwiegenden Flächenbereich des Rückwandmoduls aneinander anliegend und in jeweiligen Flächenbereichen des Rückwandmoduls unter Ausbildung eines jeweiligen Versteifungselements voneinander beabstandet sind;
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2 eine schematische Perspektivansicht des Rückwandmoduls gemäß 1;
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3 eine Schematische Seitenansicht des Rückwandmoduls mit einem Heckablagenteil; und
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4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Rückwandmoduls.
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In 1 ist ein Rückwandmodul 10 in Hybridbauweise dargestellt. Dieses Rückwandmodul 10 ist an einem Aufbau eines Kraftwagens – vorliegend einer Personenkraftkarosserie – befestigbar. In 1 erstreckt sich die Schnittebene, entlang welcher das Rückwandmodul 10 geschnitten dargestellt ist, vertikal und in Fahrzeugquerrichtung. Das Rückwandmodul 10 kann bei einem offenen Personenkraftwagen, insbesondere einem Roadster, verwendet werden.
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Anhand von 1, 2 und 4 ist erkennbar, dass das Rückwandmodul 10 ein flächiges Wandelement 12 umfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wandelement 12 durch ein dünnwandiges Metallblech, insbesondere ein dünnwandiges Stahlblech, geschaffen. Alternativ wäre anstelle einer Stahllegierung natürlich auch die andere Metalllegierung, insbesondere eine Aluminiumlegierung, denkbar.
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Zur Aussteifung des dünnwandigen Wandelements 12 dient ein flächiges Kunststoffelement 14 in Form einer Schicht, welche auf der Innenseite des Rückwandmoduls 10 angeordnet und mit dem Wandelement 12 verbunden ist. Dabei ist erkennbar, dass das Kunststoffelement 14 sich über die zumindest annähernd in gesamte Fläche des Rückwandmoduls 10, also über die zumindest annähernd gesamte Länge und Breite des Wandelements 12, erstreckt. Im Unterschied zu anderen Herstellungsverfahren, bei welchen das jeweilige Kunststoffelement beispielsweise nur einen Teilbereich des Wandelements 12 abdeckt, ist vorliegend also eine großflächige und zumindest überwiegende Verbindung des Kunststoffelements 14 mit dem Wandelement 12 vorgesehen. Dies kann beispielsweise durch Verkleben des Kunststoffelements 14 mit dem Wandelement 12 oder durch unmittelbares Aufbringen des Kunststoffelements 14 auf das Wandelement 12 erfolgen.
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Das Rückwandmodul 10 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel Profile 16, 17, 18, 19, 20, 21. Diese Profile 16, 17 18, 19, 20, 21 stellen ein jeweiliges Versteifungselement des vorliegenden Rückwandmoduls 10 dar. Wie zu erkennen ist, ist das Profil 20 als umlaufendes, erstes Rahmenelement ausgebildet, von dessen Eckbereichen sich die Profile 16, 17, 18, 19 nach innen hin zu Eckbereichen des Profils 21 erstrecken. Das Profil 21 ist dabei als umlaufendes, zweites Rahmenelement ausgebildet, mittels welchem eine Durchgangsöffnung 23 des Rückwandmoduls 10 verstärkt ist. Das an die Durchgangsöffnung 23 angrenzende Profil 21 erstreckt sich dabei in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung 23 vollständig, d. h. unterbrechungsfrei umlaufend. Die Durchgangsöffnung 23 bildet eine Durchlademöglichkeit, um Transportgut von einem Kofferraum in den Fahrgastraum des Personenkraftwagens durchladen zu können.
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Wie anhand von 2 erkennbar ist, werden die Versteifungselemente (Profile 16, 17, 18, 19, 20, 21) des Rückwandmoduls 10 dadurch gebildet, dass in einem jeweilig korrespondierenden Flächenbereich 22, 24, 25, 26, 27, 28 des Rückwandmoduls 10 das Kunststoffelement 14 von dem Wandelement 12 beabstandet ausgebildet ist. In diesen jeweiligen Flächenbereichen 22, 24, 25, 26, 27, 28 ist nämlich das Kunststoffelement 14 entsprechend mit einer jeweiligen wannenartigen Vertiefung 29 (4) versehen, welche einen Grund 30 sowie Seiten 32 und 34 umfasst. Durch diese jeweilige wannenartige Vertiefung 29 ergibt sich somit das jeweilige Versteifungselement (Profile 16, 17, 18, 19, 20, 21), dessen jeweiliger Hohlraum 36 durch das flächige Wandelement 12 aus dünnwandigem Stahlblech, insbesondere aus Federstahl, verschlossen wird.
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Der jeweilige Hohlraum 36 des entsprechenden Versteifungselements (Profile 16, 17, 18, 19, 20, 21) kann dabei einen Kunststoff, insbesondere einen Schaumstoff, zumindest teilweise oder vollständig ausgefüllt sein. Außerdem können innerhalb des Hohlraums 36 Kabel, Kanäle oder dergleichen Leitungen verlegt werden. Somit sind diese Leitungen besonders Platz sparend und verborgen angeordnet.
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Das Wandelement 12 und das Kunststoffelement 14 können in einem weiteren Flächenbereich des Rückwandmoduls 10 unter Ausbildung eines Aufnahmeraums für eine Komponente und/oder elektrische Bauteile des Personenkraftwagens voneinander beabstandet sein. So kann ein Gehäuse für die Komponente bzw. für die elektrischen Bauteilen entfallen.
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Durch diese Beabstandung kann ein weiteres Versteifungselement in Form eines weiteren Profils gebildet sein. Bei dem Aufnahmeraum kann es sich somit um einen Hohlraum, insbesondere um einen der Hohlräume 36, des entsprechenden Profils 16, 17, 18, 19, 20, 21 handeln.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Aufnahmeraum an die entsprechende Komponente angepasst, so dass eine besonders Bauraum sparende Anordnung entsteht.
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Insbesondere aus 1 und 2 ist des Weiteren erkennbar, dass das Wandelement 12 und das Kunststoffelement 14 mit Ausnahme der Flächenbereiche 22, 24, 25, 26, 27, 28 der Versteifungselemente (Profile 16, 17, 18, 19, 20, 21), also in einem überwiegenden Flächenbereich des Rückwandmoduls 10 aneinander anliegend ausgebildet sind. Dieser überwiegende Flächenbereich des Rückwandmoduls 10 setzt sich vorliegend im Wesentlichen aus Teilbereichen 41, 42, 43 und 44 zwischen den Flächenbereichen 22, 24, 25, und 26 und aus einem Teilbereich 40 außerhalb des Flächenbereichs 27 zusammen. In den Teilbereichen 40, 41, 42, 43, 44 ist das Wandelement 12 durch das anliegende Kunststoffelement 14 entsprechend verstärkt, um beispielsweise bei einem Unfall die Fahrgastzelle des Personenkraftwagens zu schützen.
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In den Flächenbereichen 22, 24, 25, 26, 27, 28, in welchen die entsprechende Versteifungselemente ausgebildet sind, ergibt sich durch die kastenprofilartige Anordnung des Wandelements 12 des Kunststoffelements 14 in einem entsprechenden Abstand zueinander die gewünschte Aussteifung, um eine entsprechende Gesamtsteifigkeit des Rückwandmoduls 10 zu erreichen. Somit wird in den Teilbereichen 40, 41, 42, 43, 44 eine hohe Schadenstoleranz bzw. hohe Steifigkeit erreicht und in den Flächenbereichen 22, 24, 25, 26, 27, 28 entsprechende Aussteifungen.
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Das Kunststoffelement 14 ist dabei vorzugsweise mit einer Faserverstärkung, welche in den Figuren nicht erkennbar ist, versehen, die in der Faserlager an die jeweilige Belastung angepasst ist. So ist es beispielsweise denkbar, in den beabstandeten Flächenbereichen 22, 24, 25, 26, 27, 28 eine größere Anzahl an Fasern einzusetzen als in den Teilbereichen 40, 41, 42, 43, 44, in welchen das Kunststoffelement 14 den sandwichartigen, anliegenden Verbund mit dem Wandelement 12 bildet. Bevorzugter Weise kommen dabei als Fasern solche aus Carbon, Glas, oder Aramid zum Einsatz. Das vorliegende Rückwandmodul 10 ist nicht nur für Personenkraftwagen geeignet, sondern auch für andere Aufbauten von Kraftwagen bzw. Fahrzeugen.
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Aus 4 ist erkennbar, dass das Kunststoffelement 14 mit einer Klebefolie 38 versehen ist. Mittels dieser Klebefolie 38 wird das Kunststoffelement mit Wandelement 12 verklebt und somit fest verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Rückwandmoduls 10 können Einlegeteile, sogenannte Inserts, vorgesehen sein, über welche eine Sitzanlage, beispielsweise eine Rückbank des Personenkraftwagens am Rückwandmodul 10 befestigbar ist.
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Wie aus 3 erkennbar ist, kann das Rückwandmodul 10 einen Heckablagenteil 46 umfassen, welcher eine Heckablage für die Personenkraftwagenkarosserie bildet. Der Heckablagenteil 46 ist dabei durch das Wandelement 12 und das das Wandelement verstärkende Kunststoffelement 14 gebildet. Auch im Bereich des Heckablagenteils 46 kann das Kunststoffelement 14 in entsprechenden Flächenbereichen von dem Wandelement unter Ausbildung jeweiliger Versteifungselemente in Form von entsprechenden Profilen beabstandet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kunststoffelement 14 in einem Eckbereich 48 des Rückwandmoduls 10 unter Ausbildung eines der Hohlräume 36 vom Wandelement 12 beabstandet.
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In das Rückwandmodul 10 können zusätzliche Teile integriert sein, entweder direkt oder gegebenenfalls mittels Zusatzzeilen, wie Blecheinlegern. Insbesondere können Befestigungen für Sitzkissen und/oder für die Rückenlehne integriert sein. Wird das Rückwandmodul 10 ganz oder bei mehrteiligem Aufbau auch teilweise klappbar ausgeführt, so können entsprechende Scharnierelemente in das Rückwandmodul 10 integriert werden. Weiterhin können auch Aufnahmen beziehungsweise Befestigungen für Zusatzteile, wie Verkleidungen, Skisäcke oder ähnliches integriert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009008873 A1 [0002]
- EP 1223032 A1 [0003]
- DE 102009050971 A1 [0004]
- DE 102009014195 A1 [0005]
