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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heckklappenstrukturteil aus Kunststoff für eine Heckklappe eines Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Heckklappe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8, sowie Verfahren zur Herstellung eines Heckklappenstrukturteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Eine Heckklappe der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der
EP 2 504 186 B1 bekannt geworden. Hier wird eine Heckklappe mit einem Heckklappenstrukturteil (Haupttragstruktur) aus einer faserverstärkten Formmasse beschrieben, die insbesondere ohne eine weitere Metallverstärkung auskommen soll. Ferner wird hier darauf hingewiesen, dass auch Teiltragstrukturen aus faserverstärkten Kunststoffen mit einer Metallverstärkung bekannt sind. Bänder dienen meist zur globalen Versteifung des Gesamtbauteils oder von besonders beanspruchten Bereichen, wie beispielsweise der Übergang eines Fensterrahmens in einem Hauptstrukturteil. Metallverstärkungen dienen meist zur lokalen Verstärkung wo Kräfte eingeleitet werden, beispielweise im Bereich von Scharnieren, Anbindungen einer Gasfeder, etc.
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Insbesondere Heckklappenstrukturteile mit Metallverstärkung, vorzugsweise Blecheinlegern, sind mit zahlreichen Nachteilen behaftet. Die Blecheinleger müssen in einem separaten Prozess, beispielsweise mittel Gießen oder Tiefziehen, hergestellt werden und anschließend in den Kunststoff Formprozess eingebracht werden. Bereits auf Grund dieses separaten Prozesses werden die Herstellkosten einer derartigen Heckklappe mit einem Heckklappenstrukturteil aus Kunststoff erhöht. Die Blecheinleger können nur durch Formschluss mit dem Kunststoffbauteil verbunden werden, was insbesondere ungünstiger als eine kraftschlüssige Verbindung ist. Zudem muss die Verrippung des Kunststoffbauteils sehr dünnwandig ausfallen, um Abzeichnungen auf der Bauteilaußenseite, insbesondere auf Sichtflächen, zu verhindern. Letztendlich erhöhen Blecheinleger das Gewicht der eigentlichen Leichtbau-Klappe.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, eine verbessertes Heckklappenstrukturteil vorzuschlagen, insbesondere ein Heckklappenstrukturteil welches günstiger hergestellt werden kann und/oder deren Einleger mittels Kraftschluss mit dem Kunststoffbauteil verbunden werden können und/oder die leichter ausgeführt sein kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Heckklappenstrukturteil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass das Heckklappenstrukturteil mit mindestens einem Organoblech ausgestattet ist, kann das Heckklappenstrukturteil an den entsprechenden Stellen verstärkt ausgestaltet werden und gleichermaßen leichter – zumindest im Vergleich zu Heckklappenstrukturteilen mit Metalleinlegern – ausgeführt werden. Ferner können die Organobleche grundsätzlich durch kraftschlüssige Verbindung mit dem Heckklappenstrukturteil verbunden werden, wodurch sich eine günstigere Verbindung als eine formschlüssige Verbindung ergibt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden, In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Heckklappenstrukturteil ein erstes bis viertes Rahmenelement umfasst, wobei die Rahmenelemente einen im Wesentlichen rechteckförmigen Rahmen ausbilden. Eine derartige Ausgestaltung des Heckklappenstrukturteils eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zur Aufnahme eines Flächenelementes, wie beispielsweise einer Sicherheitsglasscheibe als Heckscheibe des Kraftfahrzeuges. Eine derartige Bauform kommt bevorzugt bei einem Fahrzeug mit Steilheck oder einem ähnlichen Kraftfahrzeug mit Heckscheibe in der Heckklappe zum Einsatz.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Heckklappenstrukturteil mindestens einen Scharnieranschluss ausbildet, wobei der Scharnieranschluss mit einem Organoblech ausgestattet ist. Insbesondere an dieser Stelle eignet sich das Organoblech in vorteilhafter Weise als leichte, aber sehr effektive Verstärkung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Heckklappenstrukturteil mindestens eine Schlossaufnahme ausbildet, wobei die Schlossaufnahme mit einem Organoblech ausgestattet ist. Insbesondere an dieser Stelle eignet sich das Organoblech in vorteilhafter Weise als leichte, aber sehr effektive Verstärkung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Heckklappenstrukturteil mindestens einen Kugelbolzenanschluss zur Befestigung einer Gasdruckfeder ausbildet, wobei der Kugelbolzenanschluss mit einem Organoblech ausgestattet ist. Insbesondere an dieser Stelle eignet sich das Organoblech in vorteilhafter Weise als leichte, aber sehr effektive Verstärkung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Heckklappenstrukturteil mindestens einen Anschlagpuffer ausbildet, wobei der Anschlagpuffer mit einem Organoblech ausgestattet ist. Insbesondere an dieser Stelle eignet sich das Organoblech in vorteilhafter Weise als leichte, aber sehr effektive Verstärkung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Heckklappenstrukturteil mit Rippen und Sichtflächen ausgestattet ist, wobei die Sichtfläche wahlweise durch das Organoblech gebildet wird, oder das Organoblech zwischen der Sichtfläche und den Rippen angeordnet ist. Hierdurch können Rippenabzeichnungen im Sichtbereich vermieden werden.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Heckklappe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Heckklappe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Dadurch, dass die Heckklappe ein Heckklappenstrukturteil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst, können die oben skizzierten Vorteile des Heckklappenstrukturteils für eine derart ausgestaltete Heckklappe genutzt werden, insbesondere das geringe Gewicht, bei hoher Belastbarkeit der mit den Organoblechen ausgestatteten Bereiche.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Heckklappe eine Abdeckung des oberen Querträgers aus Kunststoff umfasst, wobei die Abdeckung des oberen Querträgers mit mindestens einem Organoblech ausgestattet ist. Die Abdeckung des oberen Querträgers dient im Wesentlichen der Optimierung der Verwindungssteifigkeit im auf Torsion belasteten Bereich des oberen Querträgers, sowie dem Wassermanagement.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Heckklappenstrukturteils gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Dadurch, dass das Organoblech gemeinsam mit dem Heckklappenstrukturteil in einem Kunststoff-Formwerkzeug umgeformt wird, können Herstellungskosten reduziert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Heckklappenstrukturteil in einer perspektivischen Ansicht;
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2 ein erfindungsgemäßes Heckklappenstrukturteil in einer perspektivischen Ansicht mit separat dargestellter Abdeckung des oberen Querträgers;
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3 eine Explosionsdarstellung eine eines erfindungsgemäßen Heckklappenstrukturteils in einer perspektivischen Darstellung;
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4 eine prinzipielle Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Heckklappenstrukturteils;
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5 eine prinzipielle Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Heckklappenstrukturteils;
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6 eine erfindungsgemäße Heckklappe in einer perspektivischen Darstellung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heckklappenstrukturteil
- 2
- Abdeckung des oberen Querträgers
- 3
- Organoblech/Organoblech-Einleger
- 4
- Sichtfläche
- 5
- Rippen
- 11
- erstes Rahmenelement
- 12
- zweites Rahmenelement
- 13
- drittes Rahmenelement
- 14
- viertes Rahmenelement
- 31
- Organoblechverstärkung Scharnier
- 32
- Organoblechverstärkung Schloss
- 33
- Organoblechverstärkung Kugelbolzen
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Eine erfindungsgemäße Heckklappe umfasst im Wesentlichen ein erfindungsgemäßes Heckklappenstrukturteil 1 aus Kunststoff. Ferner kann die Heckklappe eine Abdeckung des oberen Querträgers 2 aus Kunststoff umfassen.
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Die nachfolgenden Orientierungen „vertikal”, „horizontal”, „oben” und „unten” beziehen sich auf eine übliche Einbausituation der Heckklappe.
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Das Heckklappenstrukturteil 1 bildet letztendlich den Wesentlichen Grundkörper der Heckklappe aus. So kann das Heckklappenstrukturteil 1 beispielsweise ein erstes bis viertes Rahmenelement 11 bis 14 umfassen, die sich zu einem im Wesentlichen rechteckförmigen Rahmen komplettieren. Das erste, meist horizontale und größte Rahmenteil 11 kann beispielsweise zur Aufnahme von Rücklichtern und Schloss eingerichtet sein. Die vier Rahmenteile können ein Flächenelement, wie beispielsweise eine Sicherheitsglasscheibe, aufnehmen. Das obere horizontale Rahmenteil 12 kann beispielsweise zum Anschluss an Scharniere dienen, die wiederum das Heckklappenstrukturteil 1 bzw. die Heckklappe mit dem Kraftfahrzeug verbinden. Auch kann das obere horizontale Rahmenteil 12 zum Anschluss der Abdeckung 2 des oberen Querträgers dienen. Die beiden vertikalen Rahmenteile 13, 14 können beispielsweise zum Anschluss der Heckklappenlifte eingerichtet sein. Bei dem Heckklappenstrukturteil 1 kann es sich beispielsweise um eine Spritzgussstruktur, insbesondere mit aufgespritzten Rippen 5, handeln.
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Das Heckklappenstrukturteil 1 kann hecklappentypische Funktionselemente, wie beispielsweise Scharnieranschlüsse, Kugelbolzenanschlüsse, einen Schlossanschluss und/oder Anschlagpuffer ausbilden. Auch die Abdeckung 2 des oberen Querträgers kann Funktionselemente, wie beispielsweise Scharnieranschlüsse ausbilden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Heckklappenstrukturteil 1 und/oder die Abdeckung 2 des oberen Querträgers mit mindestens einem Organoblech ausgestaltet ist. Vorzugsweise ist mindestens ein Funktionselement, vorzugsweise alle Funktionselemente, mit einem Organoblech 3 bzw. Organoblechen ausgestattet. Entsprechend ergibt sich eine Organoblechverstärkung-Scharnier 31, eine Organoblechverstärkung-Schloss 32, eine Organoblechverstärkung-Kugelbolzen 33, Organoblechverstärkung-Anschlagpuffer (nicht dargestellt), etc. Die Organobleche 3 können auch als Organoblech-Einleger bezeichnet werden.
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Bei dem Organoblech 3 bzw. dessen spezifischer Ausgestaltung 31 bis 33 handelt es sich grundsätzlich um einen Faserverbundwerkstoff, insbesondere um ein Faser-Matrix-Halbzeug. Ein Organoblech 3 besteht aus einem Fasergewebe oder einem Fasergelege, welches in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet ist.
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Eine thermoplastische Matrix zeichnet sich insbesondere durch eine gute Warmumformfähigkeit der Halbzeuge und den daraus resultierenden kürzeren Prozesszeiten im Vergleich zu konventionellen duroplastischen Faserverbundwerkstoffen aus. Häufig verwendete Faserwerkstoffe sind Glas, Kohle, Aramid. Bei Geweben und Gelegen können die Fasern auch rechtwinklig zueinander verlaufen, so dass die mechanischen Eigenschaften von Organoblech wie Steifigkeit, Festigkeit und Wärmeausdehnung besser als bei ihren metallischen Vorbildern definiert werden können. Im Gegensatz zu Metallblechen ist das Zug- und Druckverhalten, sowie andere mechanische und thermische Eigenschaften nicht isotrop.
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Im Wesentlichen dient das Organoblech 3 an den entsprechenden Funktionselementen als Verstärkung. Die Struktur bzw. Gestalt des Organoblechs 3 kann dabei unterschiedlich sein. Beispielsweise kann das Organoblech 3 als flacher Quader, insbesondere für die Organoblechverstärkung-Scharnier 31, aber auch als wannenförmiges Profil beispielsweise für die Organoblechverstärkung-Schloss 32, ausgestaltet sein.
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Das Heckklappenstrukturteil 1 weist jeweils Sichtflächen 4 auf, sprich Flächen, die in einem verbauten Zustand der Heckklappe von einem Betrachter eingesehen werden können. In den 4 und 5 sind prinzipielle Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Heckklappenstrukturteils 1 dargestellt, welche die Lage eines Organoblech-Einlegers 3 im Bezug zu der Sichtfläche 4 und ferner zu den aufgespritzten Rippen 5 darstellt. Im Wesentlichen ist denkbar, dass der Organoblech-Einleger 3 selbst oder das Heckklappenstrukturteil 1 die Sichtfläche 4 bilden. Dabei können die Rippen 5 wahlweise auf den Organoblech-Einleger 3 oder auf die Sichtfläche 4 selbst aufgespritzt werden.
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Wie bereits oben ausgeführt, umfasst die erfindungsgemäße Heckklappe mindestens das erfindungsgemäße Heckklappenstrukturteil 1. Wenngleich das Heckklappenstrukturteil 1 bereits ganz wesentlich die Heckklappe ausbildet, umfasst die Heckklappe grundsätzlich weitere Bestandteile, wie beispielweise Verkleidungselemente, Rücklichter, Flächenelement, etc. Die jeweiligen weiteren Bestandteile können sich auch danach richten, für welche Fahrzeugkategorie die Heckklappe ausgestaltet sein soll, etwa für eine Limousine, einen Kombi, einen Van, etc.
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Das Flächenelement kann beispielsweise als Sicherheitsglasscheibe ausgestaltet sein, welches entsprechend in den Rahmen des Heckklappenstrukturteils eingesetzt ist.
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Die Verkleidungselemente können beispielsweise als herkömmliche Bleche ausgestaltet und in Wagenfarbe lackiert sein.
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Wie ebenfalls bereits oben erwähnt, kann die Heckklappe eine Abdeckung 2 des oberen Querträgers aus Kunststoff umfassen. Auch die Abdeckung des oberen Querträgers kann mit mindestens einem Organoblech 3 ausgestattet sein, insbesondere kann die Abdeckung des oberen Querträgers mit einem Scharnieranschluss und entsprechend einer Organoblechverstärkung-Scharnier 31 ausgestattet sein. Auch die Abdeckung 2 des oberen Querträgers kann Sichtflächen 4 ausbilden, wobei die Sichtflächen wahlweise durch die Abdeckung 2 des oberen Querträgers selbst oder durch das Organoblech 3 ausgebildet werden.
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Die Herstellung des Heckklappenstrukturteils erfolgt vorzugsweise in einem einstufigen Prozess, insbesondere in einem kombinierten Umform- und Hinterspritzprozess, hergestellt. Dabei wird das Organoblech im ersten Schritt durch das Schließen des Kunststoff-Formwerkzeuges umgeformt und im zweiten Schritt die Kunststoffschmelze eingespritzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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