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Die Erfindung betrifft ein Karosserieelement mit Luftleiteinrichtung und Verfahren zur Herstellung desselben.
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Luftleiteinrichtungen wie z.B. Heckspoiler sind bekannt. Sie sorgen für eine ausreichende Fahrstabilität beim Fahren mit hohen Geschwindigkeiten durch Erzeugung eines hohen Anpressdrucks auf der Hinterachse. Dieser Anforderung kann mit einem ausfahrbaren Heckspoiler begegnet werden. So sind beispielsweise Heckspoiler bekannt, die in einen Heckdeckel integriert sind und bei Bedarf ausgefahren werden können. Aktuell in Serie verbaute Heckspoiler haben jedoch den Nachteil, dass zwischen dem beweglichen Teil des Spoilers und dem Heckdeckel ein Spalt besteht. Im Bereich des Spalts, sowie dem entstehenden Flächenversatz im ausgefahrenen Zustand, ergeben sich Stellen an denen sich Schmutz und Wasser einlagern kann. Des Weiteren wird die Optik als störend empfunden, da die unter dem Spoiler liegende Kinematik im ausgefahrenen Zustand gesehen werden kann.
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Aus der
DE 101 142 76 A1 ist ein verfahrbarer Spoiler bekannt, bei dem kein Spalt zwischen Luftleiteinrichtung und Heckdeckel sichtbar ist. Dies gelingt durch die Verwendung einer verstellbaren Unterkonstruktion, die mit einer formbaren Außenhaut überspannt wird. Die Kinematik kann dabei beispielsweise aus einem exzentrisch schwenkbaren Element mit elliptischen Querschnitt bestehen.
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Weiterhin bekannt ist aus der
DE 199 420 61 A1 ein Heckdeckel mit einem elastisch verformbaren ausdehnbaren Hohlkörper. In der Gebrauchsstellung wird der Hohlkörper evakuiert, wodurch er gegenüber dem Karosserieelement zurückversetzt wird.
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Derartige Luftleiteinrichtungen sind jedoch aufwendig herzustellen und erfordern einen erheblichen Aufwand bei der Fertigung bzw. der Montage. Die Verwendung einer flexiblen Außenhaut ist zudem mit dem Risiko von Rissen verbunden.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbessertes Karosserieelement mit Luftleiteinrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder in verringertem Maße aufweist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch einen Karosserieelement nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Patentanspruch 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Es wird ein Karosserieelement mit verstellbarer Luftleiteinrichtung angegeben. Ein Außenhautbereich des Karosserieelements wird gebildet durch einen starren Kunststoffkörper, in den ein elastisch verformbarer Zwischenabschnitt integriert ist, der von einem Ruhezustand in einen Ausfahrzustand verformbar ist, in welchem er gegenüber dem Ruhezustand vorsteht und einen Luftleitabschnitt der Luftleiteinrichtung bildet.
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Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Karosserieelements mit verstellbarer Luftleiteinrichtung angegeben. Bei dem Verfahren wird ein Kunststoffkörper, der einen Außenhautbereich eines Karosserieelements bildet, aus einem ersten Kunststoffmaterial ausgebildet, wobei in dem Kunststoffkörper eine Aussparung vorgesehen wird. In die Aussparung wird ein elastisches Kunststoffmaterial eingebracht zur Erzeugung eines Zwischenbereichs zur Vervollständigung des Außenhautbereichs.
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Erfindungsgemäß liegt die Idee darin, einen verstellbaren Spoiler bzw. eine verstellbare Luftleiteinrichtung dadurch auszubilden, dass durch unterschiedliche Kunststoffmaterialien ein elastischer Zwischenabschnitt in ein ansonsten starres Karosserieelement integriert wird. In Ruhestellung ist der Zwischenabschnitt in den Konturenverlauf des restlichen Außenhautabschnitts integriert. Bei Bedarf kann der elastische Zwischenabschnitt dann über eine darunter liegende Verstellvorrichtung nach außen in einen Ausfahrzustand verformt werden. Im Ausfahrzustand bildet er einen Luftleitabschnitt, d.h. den Bereich eines Spoilers, an dem Luft umgelenkt wird, so dass ein zusätzlicher Anpressdruck auf das Fahrzeug erzeugt wird. Z.B kann der elastische Zwischenabschnitt im Ausfahrzustand eine Abrisskante ausbilden.
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Das Außenhautelement ist abgesehen von dem elastischen Zwischenelement als formstabiler, starrer Kunststoffkörper ausgebildet. Ein derartiges Karosserieelement ist einfach und kostengünstig zu fertigen, z.B. im Spritzgussverfahren. Zudem lässt sich in Kunststoff die Kombination aus harten bzw. steifen Materialien und elastischen Materialien einfach realisieren und herstellen. Insbesondere kann der Übergang zwischen starrem und elastischen Bereichen spaltfrei ausgebildet werden, was die Luftleiteinrichtung im Ruhezustand für den Kunden nicht oder kaum erkennbar macht. Zudem zeigt die Luftleiteinrichtung keinerlei Anfälligkeit gegenüber Nässe oder Staub. Von besonderem Vorteil ist auch, dass das Karosseriebauteil aufgrund der Einstückigkeit leicht zu lackieren ist. Hierbei wird bevorzugt ein dehnbarer Lack verwendet, der auch auf dem elastischen Zwischenabschnitt aufgebracht wird und mit dem Zwischenabschnitt gemeinsam verformt wird.
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Die elastische Verformbarkeit des Zwischenabschnitts wird durch eine geeignete Materialwahl erreicht. Der Zwischenabschnitt ist daher bevorzugt aus einem elastischen Kunststoffmaterial ausgebildet, wie z.B. aus einem thermoplastischen Polyurethan. Für den Zwischenabschnitt ist die Verwendung anderer elastischer Kunststoffmaterialien denkbar.
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Der restliche Außenhautabschnitt bzw. das restliche Karosserieelement ist aus einem nicht- elastischen, harten Kunststoffmaterial ausgebildet, z.B. wird eine Mischung aus einem Polycarbonat und einem Styrol-Acrylnitril-Copolymer verwendet, die eine hohe Eigensteifigkeit und Härte aufweist. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung anderer verstärkter und/oder unverstärkter Kunststoffe, sofern sie die für das Fahrzeugbauteil erforderliche Steifigkeit und Härte aufweisen.
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Für die Ausbildung einer glatten, fugen- und stufenfreien Sichtoberfläche ist es besonders vorteilhaft, wenn der Zwischenabschnitt an den Kunststoffkörper angespritzt ist. Durch das Anspritzen des Kunststoffmaterials lässt sich auf einfache und prozesssichere Art und Weise ein kontinuierlicher Übergang in der Bauteilkontur zwischen dem Kunststoffkörper und dem Zwischenabschnitt realisieren. Die Wandstärken können individuell an die Erfordernisse angepasst werden, wodurch die Rißanfälligkeit des elastischen Zwischenabschnitts reduziert werden kann.
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Für die Herstellung des Karosseriebauteils ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kunststoffkörper im Spritzgussverfahren hergestellt wird und der Zwischenabschnitt in demselben Werkzeug an den Kunststoffkörper angespritzt wird. Zunächst wird der Kunststoffkörper in einem Spritzgusswerkzeug ausgebildet. Der Bereich, in dem der Zwischenabschnitt ausgebildet werden soll, bleibt währenddessen durch einen Schieber gesperrt. Anschließend gibt der Schieber die zusätzliche Kavität im Werkzeug frei und ein zweites Kunststoffmaterial kann zur Erzeugung des Zwischenabschnitts eingespritzt werden. Eine derartige Herstellung des Außenhautabschnitts ist besonders einfach, da Kunststoffkörper und Zwischenabschnitt in demselben Prozessschritt ausgebildet werden. Zudem sind die erzielbaren Toleranzen besonders genau, da eine Umpositionierung des Kunststoffkörpers nicht notwendig ist.
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Die Verwendung eines elastisch verformbaren Zwischenabschnitts als Luftleitelement ermöglicht es, dieses optisch besonders unauffällig in das Karosseriebauteil zu integrieren. So kann der Außenhautabschnitt in einer Ausgestaltung durch den Zwischenabschnitt fugenfrei und stufenfrei vervollständigt werden. Das elastische Material ermöglicht es, dass das Luftleitelement in der Ruhestellung vollständig in den Strak des Karosseriebauteils integriert ist. Erst durch die Verformung in den Ausfahrzustand wird das Material nach außen gedehnt und die für das Umleiten der Luft benötigte Kontur wird erzeugt.
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Der Zwischenabschnitt als verformbares Element bildet in ausgefahrenem Zustand den Luftleitabschnitt einer Luftleiteinrichtung. Mit anderen Worten gesagt, bildet er den Luftleitabschnitt eines Spoilers aus. Das Verformen des Zwischenabschnitts kann über eine oder mehrere Verstellvorrichtungen erfolgen, die z.B. auf der der Sichtseite abgewandten Seite der Außenhaut an den Zwischenabschnitt angreifen. Um eine definierte Verstellung und gute Krafteinwirkung der Verstellvorrichtung auf den Zwischenabschnitt sicherzustellen, kann in einer Ausgestaltung der Zwischenabschnitt mindestens einen integrierten Anbindungspunkt für eine Verstellvorrichtung aufweisen. Bei diesem Anbindungspunkt kann es sich z.B. um einen von dem Kunststoff umspritzten Metalleinleger o.ä. handeln.
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Im Spritzgussverfahren ist es auf einfache Art und Weise möglich, zusätzliche Einlegeteile in das Bauteil zu integrieren. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Zwischenabschnitt mindestens einen integrierten Anbindungspunkt für eine Verstellvorrichtung auf. Der Anbindungspunkt kann z.B. durch ein metallisches Einlegeteil mit Gewinde o.ä. ausgebildet sein, an dem im fertigen Bauteil eine Verstellvorrichtung angebracht ist zur Verformung des Zwischenabschnitts.
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Um eine gleichmäßige und gezielte Verformung des Zwischenabschnitts über eine größere Fläche sicherzustellen kann in einer Ausgestaltung in den Zwischenabschnitt mindestens ein Versteifungselement integriert sein. Bei dem Versteifungselement kann es sich z.B. um ein stab- oder plattenförmiges Einlegeelement, z.B. aus Kohlefasern oder aus einem Metall handeln, das von dem Kunststoff des Zwischenabschnitts umschlossen wird.
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Die Luftleiteinrichtung des Karosserieelements kann weiterhin eine oder mehrere Verstellvorrichtungen aufweisen, mit der der Zwischenabschnitt von dem Ruhezustand in den Ausfahrzustand verformbar ist. Als Verstellvorrichtungen kommen z.B. Druckzylinder in Frage oder schwenkbare Elemente, die exzentrisch gelagert sind. Die Verstellvorrichtungen werden vorzugsweise auf einer der Sichtseite abgewandten Seite des Zwischenabschnitts angeordnet und drücken diesen von innen nach außen. Hierdurch bleibt die Verstellvorrichtung auch im Ausfahrzustand für den Kunden unsichtbar.
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Bei dem Karosserieelement handelt es sich vorzugsweise um einen Teil einer Heckklappe, beispielsweise kann das Karosserieelement die Außenhaut einer Heckklappe sein. Denkbar ist, dass die erfindungsgemäße Idee jedoch auch für andere Fahrzeugbauteile, bei denen eine bedarfsgesteuerte Umlenkung von Luft möglich sein soll, einsetzbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht des Karosserieelements,
- 2 eine Detailansicht A des Karosserieelements in einer Schnittansicht,
- 3 eine Draufsicht der Detailansicht A,
- 4 eine schematische Schnittansicht des Karosserieelements mit verformtem Zwischenabschnitt,
- 5 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausgestaltung und
- 6 eine Draufsicht auf die Ausgestaltung aus 5.
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1 zeigt ausschnittsweise in schematischer Ansicht das Heck eines Fahrzeugs mit einem Karosserieelement in Form einer Heckklappe 10 und mit einer Heckscheibe 20.
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Der Außenhautbereich der Heckklappe wird durch einen starren Kunststoffkörper 12 gebildet, in den ein elastisch verformbarer Zwischenabschnitt 14 integriert ist.
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2 zeigt das Detail A aus 1 in einer Schnittansicht. Der Zwischenabschnitt 14 ist als Teil des Außenhautbereichs in den restlichen Kunststoffkörper 12 integriert. Die Elastizität und Verformbarkeit des Zwischenabschnitts 14 wird dadurch erzielt, dass der Zwischenabschnitt 14 aus einem elastischen Kunststoffmaterial, wie z.B. thermoplastischem Polyurethan ausgebildet ist. Der Kunststoffkörper 12 ist hingegen aus einem steifen Kunststoff, wie z.B. einer Mischung aus Polycarbonat und Styrol-Acrylnitril-Copolymer ausgebildet.
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In dem in 2 gezeigten Ruhezustand I nimmt die Außenfläche 16 des Zwischenabschnitts den Konturenverlauf des Kunststoffkörpers auf und setzt diesen fort, so dass sich von der Sichtseite des Karosseriebauteils betrachtet, ein einheitlicher Außenhautbereich ergibt. Vorzugsweise setzt die Außenfläche des Zwischenabschnitts den Strak des Bauteils stufenfrei und fugenlos fort.
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3 zeigt eine Draufsicht auf den Ausschnitt von 2. Der Zwischenbereich 14 erstreckt sich als flächiger Bereich über das Bauteil 10 und kann z.B. entlang einer Kante der Heckklappe über die Breite derselben ausgebildet sein.
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4 zeigt in schematischer Ansicht den Zwischenabschnitt 14 in dem Ausfahrzustand II. Unterhalb des Außenhautbereichs ist eine Verstellvorrichtung 17 angeordnet. Gezeigt ist ein schwenkbares Element, das exzentrisch gelagert ist. Die Lagerung selbst ist nicht näher dargestellt. Um den Zwischenabschnitt 14 zu verformen und ihn in seinen Ausfahrzustand zu bringen, wir das Element 17 von einer liegenden Stellung (gestrichelt dargestellt) in die aufrechte Stellung geschwenkt. Hierdurch drückt es von unten gegen den Zwischenabschnitt 14, welcher sich nach außen hin elastisch verformt und dadurch einen Luftleitabschnitt bildet, wodurch einen verstärkten Druck auf die Hinterachse erreicht wird. Wird die Spoilerwirkung nicht mehr benötigt, so wird die Verstellvorrichtung 17 in die liegende Stellung zurückgedreht und der elastische Zwischenabschnitt 14 nimmt wieder die ursprüngliche, in 2 gezeigte Form an.
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5 und 6 zeigen eine alternative Ausgestaltung. Um eine besonders gleichmäßige Verformung des Zwischenabschnitts 14 auch bei großer Breite des Karosserieteils zu gewährleisten, kann in den Zwischenabschnitt ein Versteifungselement 18 z.B. in Form eines Bügels integriert sein. Weiterhin kann der Zwischenabschnitt ein oder mehrere Anbindungspunkte 19 aufweisen, die z.B. als Metallinserts ausgebildet sind, und zur Anbindung einer Verstellvorrichtung in den Kunststoff integriert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Karosserieelement
- 12
- Kunststoffkörper
- 14
- Zwischenabschnitt
- 16
- Außenfläche
- 17
- Verstellvorrichtung
- 18
- Versteifungselement
- 19
- Anbindungspunkt
- 20
- Heckfenster
- I
- Ruhezustand
- II
- Ausfahrzustand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10114276 A1 [0003]
- DE 19942061 A1 [0004]
