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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flügelelement, insbesondere eine Klappe, für eine Personenkraftwagenkarosserie gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Flügelelemente beispielsweise in Form von Klappen, insbesondere Heckklappen bzw. deckel für Personenkraftwagenkarosserien sind aus dem Serienfahrzeugbau hinlänglich bekannt. Ein solches Flügelelement umfasst üblicherweise ein Außenteil und ein mit diesem verbundenes Innenteil. Das Innenteil dient häufig als Tragstruktur, über die das Flügelelement an der Personenkraftwagenkarosserie angebunden wird und mittels welcher das Außenteil versteift ist. Dabei ist das Innenteil bei herkömmlichen Flügelelementen aus einem metallischen Werkstoff geschaffen.
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Eine Gesamtsteifigkeit des Flügelelements wird in der Regel erst dann geschaffen, wenn das Außenteil mit dem Innenteil verbunden ist. Dies bedeutet, dass das Innenteil alleine nur zu einer unzureichenden Struktursteifigkeit des Flügelelements führen würde. Ferner ist es bekannt, das Innenteil aus einem faserverstärkten Kunststoff, welcher üblicherweise auch als Faserverbundkunststoff bezeichnet wird, auszugestalten. Hierbei wird beispielsweise ein kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK) eingesetzt.
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Die geschilderte Bauweise des Flügelelements weist den Nachteil auf, dass bei der Verwendung eines aus einem faserverstärkten Kunststoffs gebildeten Innenteils Oberflächenabzeichnungen im Verbindungsbereich zum Außenteil entstehen können, da das Außenteil und die Verbindung des Außenteils mit dem Innenteil zur Bildung einer hinreichenden Gesamtstruktursteifigkeit des Flügelelements beitragen müssen. Aus diesen Oberflächenabzeichnungen resultiert eine nur unzureichende Oberflächenqualität des Flügelelements, was durch aufwendige Maßnahmen kompensiert werden muss.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flügelelement, insbesondere eine Klappe, der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem sich eine besonders hohe Oberflächenqualität und gleichzeitig eine sehr hohe Gesamtsteifigkeit auf einfache und gewichtsgünstige Weise realisieren lassen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Flügelelement, insbesondere eine Klappe, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Flügelelement zu schaffen, bei welchem eine sehr hohe Oberflächenqualität sowie eine hohe Steifigkeit auf einfache und gewichtsgünstige Weise realisiert werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Innenteil wenigstens zwei Schalenelemente umfasst, welche unter Ausbildung wenigstens einer Hohlkammer miteinander verbunden sind. Das Innenteil ist dabei durch seine Hohlkammerbauweise vorzugsweise so ausgelegt, dass eine Gesamtsteifigkeit des Flügelelements zumindest überwiegend durch das Innenteil gebildet ist. Diese bedeutet, dass das Außenteil nicht zum Erreichen einer vorgegebenen Struktursteifigkeit des Flügelelements insgesamt beiträgt.
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Das Innenteil gewährleistet somit auch ohne das Außenteil die erforderliche Gesamtstruktursteifigkeit. Das Außenteil kann somit weich mit dem Innenteil verbunden, insbesondere verklebt, werden. Hierzu ist der Einsatz eines Montage- oder Stützklebers denkbar. Dadurch wird ermöglicht, dass sich das Außenteil und das Innenteil beispielsweise infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder infolge von Eigenspannungen zwischen dem Innenteil und dem Außenteil im Wesentlichen unabhängig relativ zueinander bewegen können, ohne dass aus diesen Bewegungen Oberflächenabzeichnungen an der Außenhaut des Flügelelements sichtbar werden. Dies gilt auch für das Verbindungselement zwischen dem Außenteil und dem Innenteil, beispielsweise eine Kleberaupe, die auch so „weich” ausgebildet werden kann, dass Abzeichnungen der Kleberaupe an der sichtbaren Seite des Außenteils vermieden werden. Hierdurch kann eine besonders hohe Oberflächenqualität mit einer sogenannten Class-A-Oberfläche des Flügelelements sichergestellt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Hohlkammerbauweise die Darstellung des Flügelelements in Leichtbauweise, so dass eine sehr hohe Steifigkeit und gleichzeitig ein sehr geringes Gewicht realisierbar sind.
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Das Flügelelement kann insbesondere als Außenklappe für die Personenkraftwagenkarosserie und insbesondere als Heckdeckel verwendet werden. Ferner ist auch der Einsatz als Fronthaube möglich. Insbesondere bei einem großflächigen Bauteil wie dem Heckdeckel oder der Fronthaube kann das Leichtbaupotential voll ausgeschöpft werden, so dass ein geringes Gewicht des Kraftwagens insgesamt realisierbar ist.
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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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1 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht eines Flügelelements in Form eines Heckdeckels für eine Personenkraftwagenkarosserie, welcher ein Außenteil und ein mit diesem verbundenes und aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildetes Innenteil umfasst, wobei das Innenteil zwei Schalenelemente umfasst, welche unter Ausbildung wenigstens einer Hohlkammer miteinander verbunden sind;
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2 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht des Heckdeckels, wobei die Schalenelemente miteinander verbunden sind;
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3 eine schematische Perspektivansicht des Heckdeckels;
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4 eine schematische Schnittansicht durch den Heckdeckel entlang einer in 3 gezeigten Schnittlinie A-A; und
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5 eine schematische Schnittansicht durch den Heckdeckel entlang einer in 3 gezeigten Schnittlinie B-B.
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1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Explosionsansicht ein Flügelelement in Form eines Heckdeckels 10 für eine Personenkraftwagenkarosserie. Der Heckdeckel 10 umfasst ein Außenteil in Form einer Außenschale 12. Die Außenschale 12 kann aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sein. Die aus dem faserverstärkten Kunststoff gebildete Außenschale 12 kann durch ein sogenanntes SMC-Verfahren gebildet sein. SMC (sheet moulding compound) bezeichnet dabei insbesondere plattenförmige, teigartige Pressmassen aus duroplastischen Reaktionsharzen und Fasern, insbesondere Glasfasern, zur Herstellung von Faser-Kunststoffverbunden, vorliegend in Form der Außenschale 12.
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Der Heckdeckel 10 umfasst auch ein Innenteil in Form einer Innenschale 14. Die Innenschale 14 ist dabei aus einem faserverstärkten Kunststoff (FVK) gebildet. Hierbei kann es sich um einen kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK) handeln.
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Wie aus 1 erkennbar ist, ist die Innenschale 14 in Hohlkammerbauweise ausgebildet. Dabei umfasst die Innenschale 14 ein erstes, inneres Schalenelement 16 und ein zweites, äußeres Schalenelement 18. Dabei ist das äußere Schalenelement 18 im fertig hergestellten Zustand des Heckdeckels 10, wie aus 3 erkennbar ist, zwischen dem Schalenelement 16 und der Außenschale 12 angeordnet.
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Wie aus 2 erkennbar ist, sind die Schalenelemente 16, 18 unter Ausbildung wenigstens einer, besonders gut aus 4 und 5 erkennbaren Hohlkammer 20 miteinander verbunden. Dabei ist das Schalenelement 16 in jeweiligen Teilbereichen als offenes Hutprofil ausgebildet, welches durch das Schalenelement 18 zu einem geschlossenen Kastenprofil ergänzt ist. Um die Schalenelemente 16, 18 miteinander zu verbinden, ist eine harte, strukturbildende Verklebung mittels eines aus 5 erkennbaren Strukturklebers 22 vorgesehen.
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Durch diese Hohlkammerbauweise ist eine Gesamtstruktursteifigkeit des Heckdeckels 10 realisierbar, welche gegenüber herkömmlichen Heckdeckeln bei gleichem Bauraumbedarf wesentlich höher ist. Darüber hinaus kann ein nur sehr geringes Gewicht des Heckdeckels 10 realisiert werden, da der Werkstoffeinsatz zum Herstellen des Heckdeckels 10 gering gehalten werden kann.
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Die Steifigkeit der selbsttragenden Innenschale 14 ist ausreichend, um die erforderliche Gesamtstruktursteifigkeit des Heckdeckels 10 zu erzielen. Dies bedeutet, dass eine für den Einsatz des Heckdeckels 10 im Fahrbetrieb des Personenkraftwagens hinreichende Steifigkeit bereits durch die Innenschale 14 gewährleistet wird, während ein Beitrag der Außenschale 12 zum Erreichen dieser hinreichenden Steifigkeit nicht erforderlich ist. Mit anderen Worten weist die Innenschale 14 auch ohne die Außenschale 12 eine für den Fahrbetrieb ausreichende Steifigkeit auf. Daher ist – wie aus 4 erkennbar ist – die Außenschale 12 lediglich weich mit der Innenschale 14 beispielsweise mittels eines Montageklebers 24 verklebt. Dadurch können Abzeichnungen an einer Oberfläche 26 der Außenschale 12 vermieden werden. Die Oberfläche 26 kann somit als sogenannte Class-A-Oberfläche dargestellt und auf besonders einfache Weise beschichtet, beispielsweise lackiert werden. Der Heckdeckel ermöglicht somit die Darstellung der Oberfläche 26 als Class-A-Oberfläche auf besonders kostengünstige Weise, da kostenintensive Nacharbeiten und Gegenmaßnahmen zum Kompensieren von Oberflächenabzeichnungen nicht erforderlich sind.
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Wie beispielsweise aus 1 und 3 erkennbar ist, weist die zusammenhängende Hohlkammer 20 im Wesentlichen eine C-Form mit drei Längenbereichen 28, 30 und 32 auf. Damit korrespondierend weist auch das Schalenelement 18 eine C-Form auf, wobei die als jeweiliges offenes Hutprofil ausgebildeten Längenbereiche 28, 30, 32 durch jeweils korrespondierende Längenbereiche 34, 36, 38 des Schalenelements 18 zu einem jeweiligen geschlossenen Kastenprofil ergänzt sind.
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Ist die Außenschale 12 aus einem nicht-metallischen Werkstoff, beispielsweise aus dem faserverstärkten Kunststoff gebildet, so kann auch auf einfache Weise wenigstens eine Antenne in den Heckdeckel integriert werden. Hierbei wird ein Empfang der Antenne nicht beeinträchtigt, da diese in Fahrzeughochrichtung nach oben nicht durch ein metallisches Bauteil sondern durch die aus dem nicht-metallischen Werkstoff gebildete Außenschale 12 überdeckt ist. Dadurch wird der Empfang von elektromagnetischen Wellen nicht beeinflusst. Gleichzeitig kann die Antenne für einen Betrachter des Personenkraftwagens unsichtbar verstaut werden, so dass das Gesamtdesign des Personenkraftwagens nicht durch die Antenne beeinträchtigt wird. Um die Antenne in den Heckdeckel 10 zu integrieren, weist die Innenschale 14 beispielsweise einen Aufnahmeraum auf, in welchem die Antenne angeordnet ist und in welcher durch die Außenschale 12 nach oben hin verschlossen ist.
