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Die Erfindung betrifft eine Motorhaube aus einem Kunststoffmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Motorhaube aus Kunststoffmaterial.
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Ökologische, ökonomische und politische Anforderungen führen in der Automobilindustrie vermehrt zum Einsatz von Fahrzeugkomponenten in Leichtbauweise. Hierzu werden insbesondere faserverstärkte Kunststoffkomponenten eingesetzt. Dabei werden Bauteile oftmals nur lokal verstärkt, da dies kostengünstiger ist als vollständig verstärkte Bauteile. Hierzu können insbesondere Bänder aus einer thermoplastischen Matrix verwendet werden, die mit Endlosfasern wie Kohlenstoff- oder Glasfasern verstärkt sind. Diese Bänder werden lokal dort innerhalb eines Leichtbauteils eingesetzt, in denen eine Verstärkung erforderlich ist.
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Heutzutage sind beispielsweise Motorhauben von Kraftfahrzeugen üblicherweise aus Stahl- oder Aluminiumblechen geformt. Vereinzelt werden als Material auch kohlenstofffaserverstärkte Duroplaste eingesetzt. Dabei besteht unter Anderem das Bestreben, Motorhauben so leicht wie möglich auszubilden, um durch ein geringes Gewicht des gesamten Fahrzeugs die Emissionen und den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Darüber hinaus können leichtgewichtige Motorhauben auch die Fahrzeugdynamik verbessern, indem das Gewicht hoch oberhalb der Aufhängung und weit vorne am Fahrzeug reduziert wird.
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Neben dem Gewicht haben aber auch andere Anforderungen Einfluss auf die Gestaltung von Motorhauben. Dazu gehören insbesondere lokale und allgemeine Anforderungen an die Steifigkeit der Motorhaube, um bei höheren Geschwindigkeiten Vibrationen zu vermeiden. Auch eine Verformung der Motorhaube bei Hagelschlag oder beim Polieren der Motorhaube gilt es zu verhindern. Dabei müssen diese Anforderungen jedoch stets im Einklang mit der Fußgängersicherheit stehen. Um das Verletzungsrisiko zu reduzieren, sollten Motorhauben bei einem Aufprallunfall mit einem Fußgänger daher Energie absorbieren.
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Ferner umfasst eine Motorhaube auch zusätzliche Komponenten wie Dichtungen, Gelenke, Wasserdüsen und Luftkanäle. Diese zusätzlichen Komponenten erfordern zusätzliche Befestigungspunkte, wobei diese das Gewicht der Motorhaube und die Montagezeit für die Herstellung einer Motorhaube erhöhen. Um zusätzliche Funktionskomponenten an einer Motorhaube möglichst leichtgewichtig auszubilden, schlägt beispielsweise die
DE 10 2013 016 578 A1 vor, eine Luftansaugleitung mit einem Faserverbundelement zu versehen, welches aus einem luftdurchlässigen Faserverbundmaterial besteht. Ein solches Element hat ferner den Vorteil, dass Luft auch bei einer verstopften Einlassöffnung in die Luftleitung eindringen kann. Ferner ist das Faserverbundelement leicht verformbar, so dass es bei einem Aufprall zurücktreten kann. Hierdurch wird ein Beitrag zum Fußgängerschutz geleistet.
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Auch aus der
EP 1 614 590 A2 ist eine Motorhaube bekannt, die wenigstens bereichsweise als Fußgängerschutz ausgelegt ist, indem unter der Deckhaut ein elastischer Luftführungskanal angeordnet ist. Die
EP 2 664 445 A1 offenbart hingegen eine Mehrschichtverbundstruktur für ein Fahrzeug, die durch Umformung aus faserverstärktem Kunststoff geformt ist. Die Mehrschichtverbundstruktur ist vorzugsweise schalenförmig ausgebildet und weist wenigstens drei Thermoplastschichten auf, in welche zwei Faserschichten eingebettet sind. Die Mehrschichtverbundstruktur wird hergestellt, indem ein entsprechendes Halbzeug mit den genannten Schichten im warmen Zustand in einem Umformwerkzeug umgeformt wird. Aus einer solchen Mehrschichtverbundstruktur könnte so eine Motorhaube geformt werden.
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Die
DE 10 2005 050 963 A1 offenbart ein Fahrzeugbauteil, das aus einem Basisteil und einem Verstärkungsteil besteht. Das Verstärkungsteil wird vorzugsweise durch eine Verstärkungsfaser gebildet, die in einem Extrusionsverfahren in eine Matrix eingebracht ist. Die Verstärkungsfaser kann aus Metall oder einem Kunststoff bestehen, während die Matrix durch Metall, Kunststoff oder Keramik gebildet ist. Das so geformte Verstärkungsteil wird mechanisch mit dem Basisteil verbunden, wobei das Verstärkungsteil beispielsweise in eine Druckgussform eingebracht und dort in einem Druckgussverfahren in das Material des Basismaterials eingegossen wird.
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Die
DE 10 2008 058 225 A1 offenbart ein Fahrzeugbauteil in Hybridbauweise, das als Hohlkammer-Leichtbauteil ausgebildet ist. Das Leichtbauteil weist einen Grundkörper aus verzinktem Eisen auf, in den Verstärkungsstrukturen eingebracht sind, die aus angespritztem Thermoplast bestehen.
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Aus der
DE60031332T2 sind verstärkte Klebebänder bekannt, die zur Ummantelung von z. B. von Kabelsträngen dienen können. Aus der
US 2006 0 254 744 A1 ist ein Verfahren beschrieben, um Tragstrukturen gezielt mit unidirektionalen Fasern zu verstärken.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Bereich der Motorhauben in Leichtbauweise jedoch noch Raum für Verbesserungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von Faserverbundwerkstoffen eine besonders leichtgewichtige, steife und Energie absorbierende Motorhaube für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Motorhaube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung der Motorhaube gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Motorhaube offenbaren die abhängigen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Die erfindungsgemäße Motorhaube für ein Kraftfahrzeug besteht wenigstens teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial. In die Motorhaube können auch Komponenten aus Metall oder anderen Materialien eingebracht sein, aber die wesentliche Grundform der Motorhaube wird aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gefertigt. In dieses Kunststoffmaterial ist lokal wenigstens ein Funktionselement eingebracht, wobei das Funktionselement durch ein Verstärkungsband mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist. Vorzugweise werden auf diese Weise mehrere Funktionselemente in die Motorhaube integriert.
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Durch die Verwendung von thermoplastischen Kunststoffmaterial wird ein leichtgewichtiges Fahrzeugbauteil bereitgestellt, mit welchem sich die Emissionen und der Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft verringern lassen. Ferner ermöglicht das Material die Integration einer Vielzahl von Funktionskomponenten, die bereits beim Herstellungsprozess der Grundform der Motorhaube durch geeignete Spritzgießverfahren in das Material integriert werden können.
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Die Verbindung eines Funktionselementes mit dem Kunststoffmaterial der Motorhaube erfolgt über ein Verstärkungsband, welches wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig in das Kunststoffmaterial eingebettet ist. Ein solches Verstärkungsband wird ausschließlich für diese Verbindung eingesetzt, oder es dient gleichzeitig zur lokalen Verstärkung des Kunststoffmaterials der Motorhaube. Auf diese Weise können die Vorteile eines leichten Bauteils aus Kunststoff genutzt werden, wobei kritische Bereiche geeignet verstärkt sind. Durch das eingebettete Verstärkungsband wird die Motorhaube an den erforderlichen Stellen lokal verstärkt. Ein oder mehrere Verstärkungsbänder können somit sowohl zur Verstärkung der Motorhaube, als auch zur Fixierung von wenigstens einem Funktionselement dienen.
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Das Bauteil kann dennoch ausreichend steif ausgebildet werden und es kann gezielt so ausgestaltet werden, dass es in typischen Bereichen eines Aufpralls mit einem Fußgänger so nachgibt, dass die Fußgängersicherheit gegenüber Motorhauben aus Metall verbessert werden kann. Das Layout der Verstärkung der Motorhaube kann dabei gezielt auf die jeweils zu erfüllenden Anforderungen ausgerichtet werden. Ferner wird die Herstellungszeit verkürzt, da Montagezeiten zur Anbringung von Funktionskomponenten entfallen.
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Verschiedene Funktionselemente einer Motorhaube können somit bereits bei der Herstellung in das Kunststoffmaterial eingebracht und in die Motorhaube integriert werden. Dies macht zusätzliche Umform-, Befestigungs- und Fügevorgänge überflüssig. Vorzugsweise wird dabei zur Herstellung der Motorhaube ein Spritzgießverfahren verwendet. Von der Erfindung umfasst ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung einer Motorhaube mit den Schritten:
- - Platzieren eines Funktionselementes in einer Spritzgießform, wobei das Funktionselement mit einem Verstärkungsband verbunden ist;
- - Einbringen von plastifiziertem Kunststoffmaterial in die Spritzgießform unter Druck;
- - Abkühlung des Kunststoffmaterials; und
- - Entnahme der Motorhaube aus der Spritzgießform.
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Mit diesem Verfahren können mehrere Funktionselemente mit Verstärkungsbändern in das Kunststoffmaterial eingebettet und gleichzeitig durch eine Spritzgießform die Grundform der Motorhaube erzeugt werden. Die Funktionselemente werden umspritzt, und Verstärkungsband und Motorhaube werden bei einer geeigneten Wahl der Materialien fest miteinander verbunden. Zusätzlich können weitere Verstärkungsbänder in die Spritzgießform eingebracht werden, um eine lokale Verstärkung der Motorhaube zu erreichen. Der Herstellungsprozess des Spritzgießens ermöglicht darüber hinaus die Ausbildung von Durchlässen in der Motorhaube und damit die Einbringung von Komponenten wie Luftkanälen.
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Das Verstärkungsband kann auch auf ein zuvor geformtes Substrat aufgelegt und anschließend mit diesem verbunden werden. Dabei kann zunächst ein erster Teilbereich der Motorhaube geformt werden. Anschließend wird ein Verstärkungsband und/oder ein Funktionselement mit Verstärkungsband auf der Oberfläche diesem Teilbereich platziert. Der Rest der Motorhaube wird ausgeformt, wodurch Funktionselement und/oder Verstärkungsband nun innerhalb der Motorhaube eingebettet sind.
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Das Kunststoffmaterial ist vorzugsweise aus der Gruppe der Polypropylene (PP), Polyamide (PA), Polycarbonate (PC), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) oder Polyoxymethylen (POM) gewählt. Verwendete Kunststoffmaterialien können mit oder ohne zusätzliche Füllstoffe eingesetzt werden. Als Füllstoffe können insbesondere Talk, Kohlenstofffasern oder Glasfasern verwendet werden, wobei es sich um kurze oder lange Kohlenstoff- oder Glasfasern handeln kann. Doch auch jegliche anderen geeigneten Füllstoffe können verwendet werden. Die verwendeten Kunststoffmaterialien können ferner aufgeschäumt werden, wobei chemische und/oder physikalische Aufschäumverfahren eingesetzt werden.
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Bei dem Verstärkungsband handelt es sich um ein unidirektional, bi-axial oder multiaxial faserverstärktes Band. Derartige Bänder werden durch Verbundwerkstoffe auf Basis von thermoplastischen Kunststoffmaterialien gebildet, in die Fasern wie beispielsweise Kohlenstoff-, Aramid- oder Glasfasern eingebracht sind. Dabei ist das thermoplastische Material des Bandes vorzugsweise angepasst an das Kunststoffmaterial, aus welchem die Grundform der Motorhaube gefertigt ist, um eine gute Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Verstärkungsband zu gewährleisten. Beispielsweise werden identische Kunststoffe verwendet.
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Als integrierte Funktionselemente können Bauteile zur Anwendung kommen, die an einer Motorhaube verschiedene Funktionen erfüllen. Beispielsweise handelt es sich um Funktionselemente, die an einer Motorhaube zur Befestigung von Bauteilen, zur Durchführung von Luft oder flüssigen Medien, etc. benötigt werden. Auch elastische Dichtungen können direkt beim Spritzgießen in die Motorhaube integriert werden. Dies kann durch ein Mehrfachkomponenten-Spritzgießen erfolgen (Multi-material injection molding - MMM). Ferner können auch Anschlagpuffer integriert werden, mit denen die Motorhaube im geschlossenen Zustand aufliegt. Diese Anschlagpuffer befinden sich beispielsweise am Rand der Motorhaube, d.h. im Einbauzustand am Rand des Motorraumes. Darüber hinaus können beim Spritzgießen Sprühdüsen für Frontscheibenwaschanlagen integriert werden. Hierbei ist es vorteilhaft, auch Befestigungsclips zur Anbringung von Schläuchen direkt beim Spritzgießen zu erzeugen.
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Auch Isolationsmaterialien können integriert werden. Hierbei handelt es sich um akustische oder thermische Isolatoren. Durch diese Integration entfallen manuelle Vorgänge zur Anbringung derartiger Isolatoren. Vorzugsweise werden die Isolatoren durch flächige Textilelemente in Form von Matten gebildet, wie sie aus dem Bereich der akustischen und thermischen Isolierung bekannt sind, wobei diese Textilelemente jedoch erfindungsgemäß in das Kunststoffmaterial der Motorhaube eingebracht sind. Bei einem Textilelement handelt es sich beispielsweise um ein Gewebe, ein Vlies und/oder ein Textilprodukt mit gestreckten Fasern. Das Textilelement wird beim Spritzgießen entsprechend so platziert, dass es innerhalb der Motorhaube an geeigneter Stelle eine Isolierung gegen Schall und/oder Wärme bewirkt. Ein Textilelement wird vor dem Spritzgießen mit einem Verstärkungsband versehen. So können Verstärkung und Isolierung in einem Element kombiniert werden. Ferner erleichtert die Verstärkung die Handhabung und gezielte Platzierung des Textilelementes innerhalb einer Spritzgießform.
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Vorzugsweise ist das Verstärkungsband dabei stoffschlüssig mit dem Kunststoffmaterial der Motorhaube verbunden, um so eine feste und stabile Verbindung zu gewährleisten. Das Verstärkungsband umschließt das Funktionselement ferner wenigstens teilweise. Beispielsweise umwickelt das Verstärkungsband einen Teilbereich eines Funktionselementes, um es so innerhalb des Kunststoffmaterials der Motorhaube zu fixieren. Auch eine vollständige Umwickelung ist möglich. Die an dem Funktionselement angreifenden Kräfte werden dann in das Verstärkungsband und damit in die umgebende Struktur der Motorhaube geleitet.
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Dabei kann eine teilweise oder vollständige Umwickelung eines Funktionselementes nicht nur zur Fixierung des Funktionselementes innerhalb des Kunststoffmaterials der Motorhaube dienen, sondern auch zur Verstärkung des Funktionselementes selbst. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Funktionselement aus einem nicht-metallischen Kernkörper besteht, der mit Verstärkungsband umwickelt ist. Der Kernkörper ist vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet. Gegenüber Funktionselementen aus Stahl oder Aluminium kann so ein Funktionselement in Leichtbauweise bereitgestellt werden, das dennoch ausreichend fest und steif ausgebildet ist. Auch hier werden die an dem Funktionselement angreifenden Kräfte in das Verstärkungsband und damit in die umgebende Struktur der Motorhaube geleitet. Der Kernkörper des Funktionselementes kann aus dem gleichen Material geformt werden wie der Grundkörper der Motorhaube. Ein solcher Kernkörper kann jedoch auch durch einen Strukturschaum gebildet werden, um die Gewichtsersparnis weiter zu erhöhen.
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Darüber hinaus kann die Geometrie des Kernkörpers entsprechend so gewählt werden, dass ein Verstärkungsband gut und sicher angebracht werden kann. Hierzu können beispielsweise Einbuchtungen oder Vorsprünge vorgesehen werden. Insbesondere können Öffnungen vorgesehen sein, durch welche ein Verstärkungsband verläuft. In einer Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise vorgesehen, dass das Verstärkungsband durch eine solche Öffnung durch das Funktionselement hindurchgeführt ist. Zusätzlich kann das Verstärkungsband das Funktionselement umwickeln.
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Bei dem Funktionselement handelt es sich insbesondere um einen Schließbügel für eine Motorhaubenverriegelung, der an der Unterseite der Motorhaube von dieser absteht. Der Schließbügel ist hakenförmig oder U-förmig ausgebildet und kann mit einem Riegel am Fahrzeug verriegeln. Das Funktionselement kann ferner eine Versteifungsrippe sein, mit welcher die Steifigkeit der Motorhaube erhöht wird. Diese kann ebenfalls von der Motorhaube abstehen und durch einen mit Verstärkungsband verstärkten Kernkörper gebildet werden.
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Wird zur Ausbildung solcher oder anderer Funktionselemente ein Kernkörper mit Verstärkungsband umwickelt, verläuft dieses Verstärkungsband von dem Kernkörper in das Kunststoffmaterial der Motorhaube. Dort kann das Verstärkungsband enden oder an weiteres Verstärkungsband angeschlossen sein, welches zur Verstärkung der Struktur der Motorhaube eingesetzt wird. Das Layout und damit der lokale Verlauf eines Verstärkungsbandes sind in solchen Ausführungsformen in Abhängigkeit von den gewünschten mechanischen Eigenschaften der resultierenden Motorhaube gewählt. In einer Ausführungsform der Erfindung verläuft das Verstärkungsband beispielsweise entlang des Randes der Motorhaube. Dabei kann es sich insbesondere um ein vollständig umlaufendes Verstärkungsband handeln. Der Abstand zwischen dem Rand und dem Verstärkungsband ist so gewählt, dass das Verstärkungsband möglichst weit außen liegt, jedoch zwischen Rand und Verstärkungsband ausreichend Kunststoffmaterial vorhanden ist, um die Grundform der Motorhaube auszubilden.
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Die Verstärkung des Randes der Motorhaube verhindert eine randseitige Verformung der Motorhaube beispielsweise durch Öffnungs- und Schließvorgänge der Motorhaube. Vorzugsweise wird diese Randverstärkung jedoch ergänzt durch ein oder mehrere quer verlaufende Verstärkungsbänder, d.h. Verstärkungsbänder, die quer zwischen gegenüberliegenden Seiten der Motorhaube verlaufen. So wird auch ein Tordieren bzw. Verwinden der Motorhaube insgesamt verhindert. Dabei müssen diese quer verlaufenden Verstärkungsbänder jedoch nicht vollständig bis zum Rand der Motorhaube reichen, sondern sie können auch innerhalb der Fläche der Motorhaube enden.
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Das optimale Layout an Verstärkungsbändern innerhalb der Motorhaube hängt von den Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften, das Design der Motorhaube, etc. ab. Dabei kann die Konstruktion rechnergestützt erfolgen, z. B. mittels CAE (computer-aided engineering). Beispielsweise sind alle Verstärkungsbänder miteinander zu einer gitterartigen Struktur verbunden. In einer Ausführungsform der Erfindung verlaufen zusätzlich zu einem umlaufenden Verstärkungsband am Rand der Motorhaube zwei Verstärkungsbänder längs und zwei Verstärkungsbänder quer zur Mittelachse der Motorhaube.
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Natürlich soll die Erfindung nicht auf die beschriebene Motorhaube oder das beschriebene Herstellverfahren beschränkt sein. Denkbar sind jegliche Bauteile des Kraftfahrzeugs, also z.B. Fahrzeugtüren, Kofferraumdeckel und/oder Heckklappen gemäß der Erfindung auszuführen und individuell an die Gegebenheiten anzupassen. Bei einem Dachelement z.B. könnten Anschlagpuffer entfallen. Anstelle des bevorzugten Spritzgießverfahrens können auch andere geeignete Herstellungsverfahren gewählt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
- 1 eine Ausführungsform einer Motorhaube mit einem integrierten Schließbügel,
- 2A eine erste schematische Seitenansicht eines Schließbügels,
- 2B eine zweite schematische Seitenansicht eines Schließbügels,
- 3A eine Aufsicht auf einen Schließbügel,
- 3B eine Detailansicht eines umwickelten Bügels eines Schließbügels,
- 4 eine Motorhaube mit einer ersten Struktur aus Verstärkungsrippen,
- 5 eine Motorhaube mit einer zweiten Struktur aus Verstärkungsrippen,
- 6 eine Motorhaube mit integrierten Befestigungselementen,
- 7 eine Motorhaube gemäß 6 mit einer Verbindung der Befestigungselemente zu einer Struktur aus Verstärkungsbändern,
- 8 eine Motorhaube mit mehreren Anschlagpuffern, und
- 9 ein Ablaufdiagram zu einem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Motorhaube.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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Die 1-8 zeigen exemplarisch verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Motorhauben, in die verschiedene Funktionselemente integriert bzw. durch Spritzgießen ausgeformt sind. Dabei sind die Darstellungen lediglich schematischer Art, um die mögliche Anordnung von Funktionselementen und den möglichen Verlauf von Verstärkungsbändern aufzuzeigen. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Motorhaube 10 mit einem integrierten Funktionselement 50. Die Grundform der Motorhaube 10 wird durch Spritzgießen in einer Spritzgießform erzeugt, wobei das Funktionselement 50 in das Kunststoffmaterial der Motorhaube 10 eingebettet wird. Die Fixierung erfolgt über wenigstens ein Verstärkungsband.
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Bei dem Funktionselement 50 handelt es sich z.B. um einen Schließbügel für eine Motorhaubenverriegelung. Ein solcher Schließbügel 50 ist typischerweise mittig im vorderen Bereich der Motorhaube 10 angeordnet. Der Schließbügel 50 ist U-förmig ausgebildet und steht an der Unterseite der Motorhaube 10 von dieser ab. 2A zeigt eine vergrößerte Seitenansicht eines Schließbügels 50. Der Schließbügel 50 weist eine Grundplatte 51 auf, an welcher ein U-förmiger Bügel 52 angebracht ist. Der Bügel 52 könnte auch rund, oval oder als offener Haken ausgeformt sein. In der Grundplatte 51 befinden sich wenigstens zwei Öffnungen, durch welche jeweils ein Verstärkungsband in einer Schlaufe geführt ist. Beispielsweise ist in 2A eine erste Schlaufe aus Verstärkungsband 20 durch eine erste Öffnung geführt, während eine zweite Schlaufe aus Verstärkungsband 21 durch eine zweite Öffnung geführt ist. Die Grundplatte 51 ist zusammen mit den Verstärkungsbändern 20, 21 in das Kunststoffmaterial der Motorhaube 10 eingebettet, wobei der Bügel 52 aus diesem Kunststoffmaterial herausragt.
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2B zeigt eine andere Ausführungsform eines Schließbügels 50, der ebenfalls aus einer Grundplatte 51 und einem Bügel 52 gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein einzelnes Verstärkungsband 20 durch zwei Öffnungen in der Grundplatte 51 geführt. Das Verstärkungsband 20 ist dabei zunächst von oben nach unten und dann von unten nach oben durch die Grundplatte 51 geführt. Auch hier sind Grundplatte 51 und das Verstärkungsband 20 in das Kunststoffmaterial der Motorhaube 10 eingebettet.
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3A zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schließbügels 50 in einer Aufsicht von oben. An einer rechteckigen Grundplatte 51 ist ein Bügel 52 angebracht, der in die Zeichenebene nach hinten ragt (gestrichelt dargestellt). Die Grundplatte 51 weist drei Schlitze 53, 54 und 55 auf, durch welche jeweils eine Schlaufe aus Verstärkungsband 20, 21, 22 geführt ist. Alternativ könnte statt der beiden Verstärkungsbänder 21 und 22 auch ein durchgehendes Verstärkungsband verwendet werden, welches durch die gegenüber liegenden Schlitze 54 und 55 geführt ist, wie es bei der Ausführungsform der 2B der Fall ist.
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Der Schließbügel 50 kann durch ein Bauteil aus einem metallischen Werkstoff wie Stahl oder Aluminium gefertigt sein. Es kann sich jedoch auch um ein Kunststoffteil handeln, welches durch Verstärkungsband verstärkt ist. Hierzu ist ein Kernkörper aus Kunststoff mit einem Verstärkungsband umwickelt. 3B zeigt eine solche Ausführungsform, bei welcher die Umwickelung eines Bügels 52 durch ein Verstärkungsband 23 schematisch dargestellt ist. Die einfache U-Form des Bügels 52 begünstigt diese Vorgehensweise, da das Verstärkungsband 23 auf einfache Weise um den Kernkörper aus Kunststoff gewickelt werden kann. Der Kernkörper besteht dabei vorzugsweise aus dem gleichen Kunststoff wie die Motorhaube. Alternativ kann er auch durch einen Strukturschaum gebildet werden.
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4 zeigt eine Ausführungsform einer Motorhaube 10, bei welcher diese mit einer Struktur aus Verstärkungsrippen 60 versehen ist. Diese Verstärkungsrippen 60 verlaufen am Rand 11 der Motorhaube 10 und quer über diese, so dass sie ein Gitter bilden. Der 4 ist eine vergrößerte Detailansicht einer solchen Verstärkungsrippe 60 zu entnehmen, wobei im Querschnitt eine Verstärkungsrippe 60 gezeigt ist, die von einem Grundmaterial 61 absteht. Zusammen mit dem Grundmaterial 61 bildet die Verstärkungsrippe 60 so ein T-Profil aus, welches über Verstärkungsband 20 in das Kunststoffmaterial der Motorhaube 10 eingebettet ist. Dabei greift das Verstärkungsband 20 an den Seiten der Verstärkungsrippe 60 an.
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Die Motorhaube 10 kann zusätzlich durch weitere Verstärkungsbänder verstärkt sein, die in das Kunststoffmaterial der Motorhaube 10 eingebettet sind. In 5 ist eine Ausführungsform eines solchen eingebetteten Verstärkungsbands 20 durch eine Linie mit größerer Dicke dargestellt. Das Verstärkungsband 20 verläuft entlang des Randes 11 der Motorhaube 10, wobei es sich in diesem einfachen Layout um ein vollständig umlaufendes Band handelt. Dabei kann das Verstärkungsband 20 bis in die spitzen Ecken der Motorhaube 10 verlaufen, in welcher beim Einbau der Motorhaube 10 am Fahrzeug typischerweise Scharniere zum Verschwenken der Motorhaube 10 vorgesehen werden. In der Ausführungsform der 5 verläuft ein Verstärkungsband 20 hingegen nicht bis in diese Ecken. Dafür bilden ein oder mehrere Verstärkungsbänder 20 eine Gitterstruktur aus, so dass Verstärkungsband 20 auch längs und quer zur Mittelachse 12 der Motorhaube verläuft.
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Durch ein solches Verstärkungsband 20 können Verstärkungsrippen 60 und ein Grundmaterial 61 in dem Kunststoffmaterial der Motorhaube gehalten sein, wie es der vergrößerten Detailansicht innerhalb der 5 zu entnehmen ist. Dabei umschließt das Verstärkungsband 20 nicht nur die Verstärkungsrippe 60, sondern auch das Grundmaterial 61. Verstärkungsrippen 60 und Verstärkungsband 20 können so zusammen lokal die mechanischen Eigenschaften der Motorhaube 10 verbessern.
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6 zeigt eine Ausführungsform einer Motorhaube 10 mit zwei Befestigungselementen 30, 31 und einem Schließbügel 50. Die Befestigungselemente 30 und 31 befinden sich in den spitzen Ecken der Motorhaube 10 und können zur Anbringung von Scharniergelenken genutzt werden, mit denen sich die Motorhaube 10 im Einbauzustand am Fahrzeug verschwenken lässt. Die Befestigungselemente 30, 31 sind beispielsweise durch Metallplatten gebildet. Zum Schließbügel 50 sind zwei Verstärkungsbänder geführt.
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In der Ausführungsform der 7 weisen die Metallplatten 32, 33 Aussparungen auf, durch welche ein Verstärkungsband 20 hindurchgeführt ist. Somit verläuft bei einer gitterartigen Struktur aus Verstärkungsbändern ein Verstärkungsband 20 auch in die spitzen Ecken der Motorhaube 10, um dort durch die beiden Befestigungsplatten 32, 33 geführt zu sein. So werden Kräfte auf daran angebrachte Scharniere direkt über das Verstärkungsband 20 in die Struktur der Motorhaube 10 abgeleitet.
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8 zeigt zusätzlich vier Anschlagpuffer am Rand der Motorhaube 10, die von der Motorhaube 10 abstehen. Von diesen Anschlagpuffern sind zwei mit der gemeinsamen Bezugsziffer 40 gekennzeichnet, während zwei gegenüberliegende Anschlagpuffer mit der Bezugsziffer 41 gekennzeichnet sind. Auch derartige Anschlagpuffer sind über jeweils ein Verstärkungsband innerhalb des Kunststoffmaterials der Motorhaube fixiert.
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In 9 ist der mögliche Verfahrensablauf bei einem Verfahren zur Herstellung einer Motorhaube nach einer der beschriebenen Ausführungsformen dargestellt. Dabei werden wenigstens die folgenden Schritte 1 - 7 durchgeführt:
- 1. Öffnen der Spritzgießform
- 2. Platzieren wenigstens eines Funktionselementes (z.B. Metalleinsätze, verstärkte Kunststoffeinsätze, Textilelemente) mit Verstärkungsband in der Spritzgießform
- 3. Fixierung des Funktionselementes und des Verstärkungsbandes innerhalb der Spritzgießform
- 4. Schließen der Spritzgießform
- 5. Einbringen von plastifiziertem Kunststoffmaterial unter Druck in die Spritzgießform, wobei Verstärkungsband und Funktionselement in das eingebrachte Kunststoffmaterial eingebettet werden; Abkühlen des Bauteils
- 6. Öffnen der Spritzgießform
- 7. Auswurf des fertigen Bauteils
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Vor dem Schritt 2 wird ein Funktionselement von dem Verstärkungsband umwickelt und/oder das Verstärkungsband wird durch wenigstens eine Öffnung im Funktionselement geführt. Eine Länge an Verstärkungsband steht soweit vom Funktionselement ab, dass eine Einbettung des Verstärkungsbandes in das Kunststoffmaterial eine feste und stabile Verbindung zwischen Funktionselement und Kunststoffmaterial herstellt.
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Ergänzend kann in den Schritten 2 und 3 lokal Verstärkungsband zur Verstärkung der Gesamtstruktur der Motorhaube in der Spritzgießform platziert werden. Das Verstärkungsband zur Fixierung eines Funktionselementes kann an diese Struktur aus Verstärkungsband angeschlossen werden bzw. das Funktionselement wird in die Struktur aus Verstärkungsband eingebunden.
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Im Schritt 5 verschmelzen die Matrix des Verstärkungsbandes und das Kunststoffmaterial zur Ausbildung der Motorhaube miteinander. Vorzugsweise wird hierzu für beide Komponenten das gleiche Material verwendet. Hierdurch kann eine starke stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorhaube
- 11
- Rand
- 12
- Mittellachse
- 20 - 23
- Verstärkungsband
- 30 - 35
- Befestigungselement
- 40, 41
- Anschlagpuffer
- 50
- Schließbügel
- 51
- Grundplatte
- 52
- Bügel
- 53, 54, 55
- Öffnung, Schlitz
- 60
- Verstärkungsrippe
- 61
- Grundmaterial
