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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Innenverkleidungselement für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft sie den Dachhimmel eines Kraftfahrzeugs.
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Derartige Innenverkleidungselemente, insbesondere Dachhimmel, sind üblicherweise als Formteil aus einem Trägermaterial ausgebildet, welches eine Oberseite und eine Unterseite aufweist. Zumindest an einer Seite des Formteils, regelmäßig an der zum Innenraum des Kraftfahrzeugs, also zum Passagierraum, weisenden Seite ist das Trägermaterial mit zumindest einer Decklage versehen.
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Bei einigen der derzeitig verwendeten Himmelaufbauten kommt ein Trägermaterial (z. B. Schaumkern PU) mit beidseitig aufgeklebten Glasfasermatten zum Einsatz. Dieser Lageraufbau (Sandwich) dient der Steifigkeit des Bauteils. Die Glasfasern werden als Matten oder als vorimprägniertes Bauteil aufgebracht oder als Rovings/Einzelfasern auf den Kern ”bestreut” und mit einem Medium verklebt.
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Nach
EP 0692409 B1 sind ein flächiges Auskleidungsteil für Kraftfahrzeuge, wie ein Kfz-Himmel, sowie das Herstellungsverfahren hierfür bekannt. Der Kfz-Himmel besteht dabei aus einer ein- oder mehrlagigen Kernschicht aus Polyurethanschaum oder Wellkartonage und zwei Außenschichten aus Naturfaservlies. Die Außenschichten sind dabei mittels Epoxidharzschaum an der Kernschicht verklebt.
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Des Weiteren sind nach
EP 0718097 B1 ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Auskleidungsteiles mit Sandwichaufbau für Kraftfahrzeuge und ein danach hergestelltes Auskleidungsteil bekannt. Das Auskleidungsteil umfasst eine Kernschicht aus Polyurethanschaum, zwei Außenschichten aus Papier, Viskose- oder Baumwollvlies, zwei darauf angebrachte Armierungen aus Naturfasergewebe, sowie aus einer Deckschicht, welche auf einer Seite des Sandwichaufbaus angebracht ist.
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Darüber hinaus ist nach
DE 9409438 U1 eine Innenabdeckung von Fahrzeugdecken mit Sandwichstruktur bekannt, die eine mittlere Polyurethanschicht und zwei sich daran anschließende Schichten aus widerstandfähigen Fasern umfasst.
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Aus der
DE 10152759 B4 ist ein Verkleidungselement für den Innenraum eines Fahrzeugs, insbesondere ein Dachhimmel, bekannt, das innenraumseitig mit einem textilen, luftdurchlässigen Flächengebilde verkleidet ist. Hier ist zwischen einer karosserieseitigen, luftundurchlässigen Sperrschicht und einem plattenförmigen Bauteil ein luftdurchlässiger Absorptionskörper, insbesondere aus Polyurethan- oder Polyesterschaum, angeordnet. Der Absorptionskörper ist dabei mindestens einseitig mit einem Vliesmaterial, insbesondere mit Glasfaservlies, kaschiert.
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Des Weiteren sind aus der
DE 19910274 A1 ein Dachaufbau für Fahrzeuge und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Der Dachaufbau besteht aus mindestens einer Trägerkomponente und mindestens einer Absorberkomponente und dem Dachteil der Karosserie. Die Trägerkomponente umfasst einen Vliesstoff aus Polyesterfasern. Die Absorberkomponente wird aus mit Folie abgedeckten Faserabsorbem aus Schaum- oder Vliesstoff gebildet. Es kommt zusätzlich eine Zwischenschicht und/oder eine Optikschicht zum Einsatz.
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Darüber hinaus zeigt und beschreibt die
EP 1632398 B1 einen Dachhimmel für ein Kraftfahrzeug und das Herstellungsverfahren dafür. Der Dachhimmel umfasst eine Oberschicht und eine Bodenschicht mit dazwischen liegender Urethan-Matrix aus einer Schicht Glasfaservlies und einer Schicht Urethan-Schaum. Die Oberschicht und Bodenschicht bestehen aus einem nicht-gewebten Polypropylen-Gitterstoff. Zwischen einer der Ober- und Bodenschichten und der Urethan-Matrix sind Fasern von Kurzfasermaterial, insbesondere Kurzglasfaserrovings, in zufälliger Anordnung verteilt.
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Außerdem sind nach
WO 2011/088871 A2 ein Sandwichbauteil, insbesondere ein Fahrzeughimmel und das Herstellungsverfahren hierfür bekannt. Das Sandwichbauteil umfasst einen Wabenkern aus Cellulose-Material mit einer Vielzahl von Stegen und mindestens eine Deckschicht aus faserverstärktem Halbzeug mit thermoplastischer Kunststoffmatrix. Eine Dekorschicht ist über zumindest einer Deckschicht vorgesehen.
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Diese herkömmlichen Konstruktionen von Innenverkleidungselementen besitzen aufgrund ihrer Sandwich-Konstruktion aus unterschiedlichen Materialien häufig noch ein hohes Gewicht, was einer energieeffizienten Fortbewegung entgegenwirkt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Innenverkleidungselement anzugeben, das gegenüber dem Stand der Technik weiter gewichtsoptimiert ist, ohne dass dadurch die Kosten zur Herstellung des Innenverkleidungselements ansteigen.
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Diese Aufgabe wird durch das Innenverkleidungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist erfindungsgemäß die zumindest eine Decklage von einem Kohlefasern aufweisenden Fasermatrix-Material gebildet.
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Durch die Verwendung von Kohlefasern kann gegenüber dem Stand der Technik die gleiche Festigkeit der Sandwich-Konstruktion aus Trägermaterial und Decklage dünner und leichter ausgebildet werden. Es wird somit nicht nur eine Gewichtsersparnis, sondern auch noch eine Ersparnis an Einbauraum erzielt.
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Vorzugsweise sind die Oberseite und die Unterseite des Formteils jeweils mit zumindest einer Decklage aus einem Kohlefasern aufweisenden Fasermatrix-Material gebildet. Durch das Vorsehen der Decklage aus Kohlefasern sowohl auf der Unterseite des Formteils als auch auf der Oberseite des Formteils wird die Festigkeit und Steifigkeit des Formteils verbessert.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Fasermatrix-Material Kohlefasern aus Kohlefaser-Recyclat aufweist. Diese Wiederverwendung von Kohlefasern, die beispielsweise als Verschnitt oder Rest aus anderen Herstellungsprozessen übrig bleiben oder die aus der Wiederaufbereitung von Kohlefaser-Recyclingmaterial stammen, senkt das Gewicht.
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Dabei weist das Kohlefaser-Recyclat bevorzugt Kohlenstoff-Langfasern von 30 mm bis 70 mm Länge, vorzugsweise von 40 mm bis 60 mm Länge, weiter vorzugsweise von 50 mm Länge auf.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Kohlefaser-Recyclat Kohlenstoff-Kurzfasern von 10 mm bis 30 mm Länge, vorzugsweise von 20 mm Länge aufweisen.
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Sowohl die Kohlenstoff-Langfasern als auch die Kohlenstoff-Kurzfasern fallen durch prozessbedingten Ausschuss oder als Reste bei der Herstellung von anderen Kohlefaserbauteilen an und können auf diese Weise noch einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das die Decklage bildende Fasermatrix-Material aus duroplastischem Fasermatrix-Material-Halbzeug (Kohlefaser-Prepregs) gebildet.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das die Decklage bildende Fasermatrix-Material aus thermoplastischem Fasermatrix-Material-Halbzeug (Kohlefaser-Organoblech) gebildet.
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Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn das die Decklage bildende Fasermatrix-Material aus gitterförmigem Fasermaterix-Material-Halbzeug (Kohlefaser-Gitter-Prepregs) gebildet ist.
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Besonders von Vorteil ist es auch, wenn die Kohlefasern des Fasermatrix-Materials als Kohlefaser-Bündel (Kohlefaser-Rovings) ausgebildet sind.
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Diese Erfindung kann somit nicht nur die Nachteile des hohen Gewichts von Glasfasermatten und Glasfasern im Stand der Technik beseitigen und somit zu einer Gewichtsersparnis der erfindungsgemäß ausgebildeten und sandwichartig unter Verwendung von Kohlefaser-Material ausgestalteten Innenverkleidungselemente führen, sondern nutzt zugleich Recyclingmaterial, das bei der Herstellung anderer Kohlefaserbauteile abfällt oder das über ein Rückführungssystem gebrauchter Teile einem neuen Fertigungsprozess zugeführt werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:
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1 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebautes Innenverkleidungselement.
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1 zeigt in schematischer Weise einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebautes Innenverkleidungselement 1, nämlich einen Dachhimmel, in einem nicht näher dargestellten Fahrzeug 2. Von dem Fahrzeug 2 ist lediglich das Fahrzeugdach 20 schematisch dargestellt. Das Innenverkleidungselement 1 ist in dem von der Fahrzeugaußenseite A abgewandten Fahrzeuginnenraum I mit Abstand zur Außenhaut 20' des Fahrzeugdachs 20 auf dem Fachmann allgemein bekannte Weise angeordnet.
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Das als Sandwich-Element aufgebaute Innenverkleidungselement 1 ist in 1 zur Vereinfachung des Verständnisses mit voneinander separierten Schichten des Sandwich-Aufbaus gezeigt. In der Realität sind diese einzelnen Schichten des Sandwich-Aufbaus miteinander verbunden.
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Der Sandwich-Aufbau des Innenverkleidungselements 1 weist als Kern ein Formteil 10 aus einem Trägermaterial auf. Dieses Formteil 10 ist mit einer zur Karosseriewandung, hier zum Fahrzeugdach 20, weisenden Oberseite 11 sowie einer von der Karosseriewandung (Fahrzeugdach 20) weg weisenden Unterseite 12 versehen.
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Im gezeigten Beispiel sind sowohl die Oberseite 11 als auch die Unterseite 12 des Formteils 10 mit einer Decklage 14 beziehungsweise 16 versehen, die aus einem Kohlefasern aufweisenden Fasermatrix-Material gebildet ist. Diese Decklagen 14, 16 sind mit der zugeordneten Seite 11, 12 des Formteils 10 zur Bildung des Sandwich-Aufbaus fest verbunden.
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Die jeweilige Decklage 14, 16 weist Kohlefasern auf, die aus einem Kohlefaser-Recyclat gewonnen werden und die vorwiegend Kohlenstoff-Langfasern oder vorwiegend Kohlenstoff-Kurzfasern oder ein Gemisch von beiden Faser-Arten aufweisen.
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Die Decklage kann entweder als vorgefertigtes Fasermatrix-Material-Halbzeug vorgesehen sein, welches mit der betreffenden Seite 11, 12 des Formteils 10 verbunden, beispielsweise verklebt, wird. Ein solches Fasermatrix-Material-Halbzeug ist beispielsweise ein Kohlefaser-Prepreg, das als flächiges Halbzeug-Bauteil oder als gitterförmiges Halbzeug-Bauteil (Kohlefaser-Gitterprepreg) ausgebildet sein kann. Die gitterförmige Variante führt zu einer zusätzlichen Gewichtsersparnis gegenüber der flächigen Variante.
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Alternativ kann das Fasermatrix-Material der jeweiligen Decklage 14, 16 aber auch Kohlefaser-Bündel (Kohlefaser-Rovings) als Kurzfaser- oder Langfaser-Bündel aufweisen, die im Herstellungsprozess des Innenverkleidungselements auf die entsprechende Seite 11, 12 des Formteils 10 aufgestreut und mit einem entsprechenden Matrixmaterial mit dem Formteil 10 verklebt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0692409 B1 [0004]
- EP 0718097 B1 [0005]
- DE 9409438 U1 [0006]
- DE 10152759 B4 [0007]
- DE 19910274 A1 [0008]
- EP 1632398 B1 [0009]
- WO 2011/088871 A2 [0010]
