DE102021107095A1 - Body component, vehicle, semi-finished product and method for producing a body component - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Karosseriebauteil (10) für ein Fahrzeug (100), aufweisend einen Grundkörper (11) aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit Kohlenstofffasern (4) und einen Durchlasskörper (12) aus durchlassfaserverstärktem Kunststoff mit Durchlassfasern (5), wobei die Durchlassfasern (5) zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch den Durchlasskörper (12) hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Kohlenstofffasern (4) aufweisen und der Grundkörper (11) rahmenförmig um den Durchlasskörper (12) herum ausgestaltet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Halbzeug (1) zum Herstellen eines erfindungsgemä-ßen Karosseriebauteils (10), ein Fahrzeug (100) mit einem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil (10) sowie ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Karosseriebauteils (10). The present invention relates to a body component (10) for a vehicle (100), having a base body (11) made of carbon fiber reinforced plastic with carbon fibers (4) and a permeable body (12) made of permeable fiber reinforced plastic with permeable fibers (5), the permeable fibers (5 ) to enable radio signal communication through the passage body (12) have a higher radio signal permeability than the carbon fibers (4) and the base body (11) is designed in the shape of a frame around the passage body (12). The invention further relates to a semi-finished product (1) for producing a body component (10) according to the invention, a vehicle (100) with a body component (10) according to the invention and a method for producing a body component (10) according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Karosseriebauteil aus faserverstärktem Kunststoff für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Halbzeug zum Herstellen eines solchen Karosseriebauteils, ein Fahrzeug mit einem solchen Karosseriebauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Karosseriebauteils.The present invention relates to a body component made of fiber-reinforced plastic for a vehicle. The invention also relates to a semi-finished product for producing such a body component, a vehicle with such a body component and a method for producing such a body component.
Karosseriebauteile für Fahrzeuge unterliegen zahlreichen Anforderungen. Zu den Hauptanforderungen zählten über viele Jahre insbesondere ein möglichst geringes Gewicht sowie eine möglichst hohe Stabilität. Zu diesen mechanischen Anforderungen, zwischen welchen teilweise ein Kompromiss gefunden werden muss, gesellten sich über die vergangenen Jahre immer stärker auch signaltechnische Anforderungen. Dazu zählt insbesondere eine gewisse Funksignaldurchlässigkeit des Karosseriebauteils, sodass beispielsweise der Signal- bzw. Funkempfang eines Mobiltelefons im Fahrzeug möglichst wenig beeinträchtigt wird. Um stets die gewünschte Funksignalkommunikation zwischen einem Fahrzeuginnenraum und der Umgebung des Fahrzeugs zu schaffen, wurden Karosseriebauteile wie Fahrzeugdächer mit Dachfugen entwickelt, durch deren reduzierte Materialstärke und alternative Materialbeschaffenheit im Vergleich zum Rest des Fahrzeugdaches eine verbesserte Funksignalkommunikation erreicht werden kann. Ferner sind im Stand der Technik Dachantennen bekannt, über welche Funksignale aus der Umgebung des Fahrzeugs in das Fahrzeug geleitet sowie aus dem Fahrzeug in die Umgebung des Fahrzeugs gesendet werden können.Body components for vehicles are subject to numerous requirements. For many years, the main requirements included the lowest possible weight and the highest possible stability. In addition to these mechanical requirements, between which a compromise has to be found in some cases, there have also been increasing signaling requirements over the past few years. This includes, in particular, a certain radio signal permeability of the body component, so that, for example, the signal or radio reception of a mobile phone in the vehicle is impaired as little as possible. In order to always create the desired radio signal communication between a vehicle interior and the environment of the vehicle, body components such as vehicle roofs with roof joints have been developed, through the reduced material thickness and alternative material properties compared to the rest of the vehicle roof, improved radio signal communication can be achieved. Furthermore, roof antennas are known in the prior art, via which radio signals can be routed from the area surrounding the vehicle into the vehicle and sent out of the vehicle into the area surrounding the vehicle.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Karosseriebauteil zu schaffen, das bei möglichst geringem Gewicht und hoher Stabilität eine ausreichend hohe Funksignaldurchlässigkeit aufweist.The object of the present invention is to at least partially take account of the problems described above. In particular, it is the object of the present invention to create an improved body component which has a sufficiently high radio signal permeability with the lowest possible weight and high stability.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Karosseriebauteil gemäß Anspruch 1, das Halbzeug gemäß Anspruch 11, das Fahrzeug gemäß Anspruch 14 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Karosseriebauteil beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Halbzeug, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.The above object is solved by the patent claims. In particular, the above object is achieved by the body part according to
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Karosseriebauteil für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Das Karosseriebauteil weist einen Grundkörper aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit Kohlenstofffasern und einen Durchlasskörper aus durchlassfaserverstärktem Kunststoff mit Durchlassfasern auf, wobei die Durchlassfasern zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch den Durchlasskörper hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Kohlenstofffasern aufweisen und der Grundkörper rahmenförmig um den Durchlasskörper herum ausgestaltet ist.According to a first aspect of the present invention, a body component for a vehicle is provided. The body component has a base body made of carbon fiber-reinforced plastic with carbon fibers and a through-body made of through-fiber-reinforced plastic with through-fibers, the through-fibers having a higher radio-signal permeability than the carbon fibers to enable radio signal communication through the through-body and the base body being designed in the shape of a frame around the through-body.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass sich konventionelle Faserverbundwerkstoffe, die zur Fertigung von Karosseriebauteilen verwendet werden, mit Bezug auf Funksignale teilweise deutlich in ihrer Funksignaldurchlässigkeit unterscheiden. Insbesondere wurde herausgefunden, dass im Stand der Technik bekannte Karosseriebauteile wie Fahrzeugdächer aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit der üblichen Bauteildicke bestimmte Funksignale, wie beispielsweise 5G-Funksignale, stark bis vollständig abschirmen. Das heißt, wird ein solches Fahrzeugdach in einem Fahrzeug verbaut, würde sich dies stark negativ auf den Signalempfang auswirken. Weitere Versuche haben ergeben, dass bereits kleinere Bauteilabschnitte mit alternativen Faserverbundwerkstoffen, welche eine höhere Funksignaldurchlässigkeit aufweisen, ausreichen, um für das gesamte Karosseriebauteil die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit zu erreichen. Damit kann vorliegend ein gewichtsoptimiertes und trotzdem stabiles Karosseriebauteil aus Faserverbundkunststoff bereitgestellt werden, das darüber hinaus eine hohe Funksignaldurchlässigkeit mit Bezug auf eine möglichst breite Bandbreite an Funksignalen zulässt. Durch die rahmenförmige Ausgestaltung des Grundkörpers, der als CFK-Rahmen betrachtet werden kann, kann ein besonders formstabiles Karosseriebauteil zur Verfügung gestellt werden. Entsprechend kann der Grundkörper einen oder mehrere Befestigungsabschnitte zum Befestigen des Karosseriebauteils am und/oder im Fahrzeug aufweisen.Within the scope of the present invention, it was recognized that conventional fiber composite materials, which are used for the production of bodywork components, sometimes differ significantly in their radio signal permeability with regard to radio signals. In particular, it was found that body components known in the prior art, such as vehicle roofs made of carbon fiber-reinforced plastic with the usual component thickness, shield certain radio signals, such as 5G radio signals, to a large extent or completely. This means that if such a vehicle roof is installed in a vehicle, this would have a very negative effect on signal reception. Further tests have shown that even smaller component sections with alternative fiber composite materials, which have a higher radio signal permeability, are sufficient to achieve the desired radio signal permeability for the entire body component. In this way, a weight-optimized and nevertheless stable body part made of fiber-reinforced plastic can be provided in the present case, which also allows high radio signal transmission with regard to the widest possible bandwidth of radio signals. Due to the frame-shaped configuration of the base body, which can be viewed as a CFRP frame, a particularly dimensionally stable body component can be made available. Correspondingly, the base body can have one or more fastening sections for fastening the body component on and/or in the vehicle.
Durch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen kann das Karosseriebauteil mit einer glatten, kontinuierlichen, ebenen und/oder fugenfreien Oberflächengeometrie ausgestaltet sein. Damit wird eine stromlinienförmige Ausgestaltung des Karosseriebauteils sowie eines Fahrzeugs mit einem solchen Karosseriebauteil begünstigt. Der Grundkörper und der Durchlasskörper sind vorzugsweise mechanisch miteinander verbunden. Insbesondere können die Kohlenstofffasern und die Durchlassfasern wenigstens teilweise miteinander verwebt sein. Ein Faserverbund zwischen dem Grundkörper und dem Durchlasskörper schafft einen besonders stabilen und fluiddichten Werkstoffverbund. Dichtigkeits-, Verbindungs- und/oder Stabilitätsprobleme, wie sie bei konventionellen Einsätzen in Metallbauteilen und einfachen Kunststoffbauteilen bekannt sind, können damit verhindert werden.Through the use of fiber composite materials, the body component can be designed with a smooth, continuous, level and/or joint-free surface geometry. This favors a streamlined configuration of the body component and of a vehicle with such a body component. The base body and the passage body are preferably mechanically connected to one another. esp In particular, the carbon fibers and the transmission fibers can be at least partially woven together. A fiber composite between the base body and the passage body creates a particularly stable and fluid-tight composite material. Sealing, connection and/or stability problems, as they are known in conventional applications in metal components and simple plastic components, can thus be prevented.
Der Grundkörper und/oder der Durchlasskörper weisen jeweils vorzugsweise eine durchgehend massive Struktur auf. Insbesondere weist der Durchlasskörper keine Durchlassöffnung und/oder Fluiddurchgänge auf. Mithin kann mit Bezug auf den Grundkörper und/oder den Durchlasskörper jeweils von einer geschlossenen Struktur gesprochen werden. Grundkörper und Durchlasskörper bilden volumen- und/oder gewichtstechnisch vorzugsweise den Hauptbestandteil des Karosseriebauteils. Insbesondere bilden Grundkörper und Durchlasskörper volumen- und/oder gewichtstechnisch mehr als 80% oder mehr als 90% des Karosseriebauteils. Der Grundkörper kann als tragender Grundkörper und/oder als tragender Bestandteil des Karosseriebauteils verstanden werden. So kann der Grundkörper Befestigungsabschnitte zum Befestigen des Karosseriebauteils im und/oder am Fahrzeug aufweisen. Das Karosseriebauteil ist vorzugsweise plattenförmig, insbesondere gekrümmt plattenförmig, ausgestaltet.The base body and/or the passage body each preferably have a solid structure throughout. In particular, the passage body has no passage opening and/or fluid passages. With reference to the base body and/or the passage body, one can therefore speak of a closed structure in each case. In terms of volume and/or weight, the base body and the passage body preferably form the main component of the body component. In particular, the base body and the passage body form more than 80% or more than 90% of the body component in terms of volume and/or weight. The base body can be understood as a supporting base body and/or as a supporting part of the body part. The base body can thus have fastening sections for fastening the body component in and/or on the vehicle. The body component is preferably plate-shaped, in particular curved plate-shaped.
Das Karosseriebauteil weist mithin, im Vergleich zu einer Karosseriebauteillänge und zu einer Karosseriebauteilbreite, eine um ein Vielfaches geringere Karosseriebauteildicke bzw. -höhe auf. Die Karosseriebauteil- bzw. materialdicke liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 2,5 mm.The body component therefore has a body component thickness or height that is many times smaller than a body component length and a body component width. The body component or material thickness is, for example, in a range between 0.5 mm and 3 mm, in particular in a range between 1.5 mm and 2.5 mm.
Unter der Funksignaldurchlässigkeit ist insbesondere ein Durchlässigkeitsgrad und/oder ein Abschirmgrad mit Bezug auf verschiedene Funksignale zu verstehen. Ein Material mit einer hohen Funksignaldurchlässigkeit schirmt Funksignale weniger stark ab als ein Material mit einer geringen Funksignaldurchlässigkeit. Zum Ermöglichen der gewünschten Funksignalkommunikation weist der Durchlasskörper eine Materialstärke auf, mit welcher bei bestimmten Funksignalen wie einem sogenannten 5G-Funksignal noch eine vordefinierte Signaldurchlässigkeit erreicht werden kann. Das Karosseriebauteil weist vorzugsweise eine gleichbleibende und/oder kontinuierliche Karosseriebauteildicke auf. Unter faserverstärktem Kunststoff kann vorliegend insbesondere ein Faser-Kunststoff-Verbund und/oder Faserverbundkunststoff verstanden werden, der eine Kunststoffmatrix sowie Verstärkungsfasern, vorliegend in Form der Durchlassfasern und der Kohlenstofffasern, aufweist. Die Kunststoffmatrix umgibt die Verstärkungsfasern, die durch adhäsive Wechselwirkungen an die Kunststoffmatrix gebunden sind. Der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff des Grundkörpers weist vorzugsweise eine höhere Stabilität und/oder Festigkeit als der durchlassfaserverstärkte Kunststoff des Durchlasskörpers auf. Zudem kann der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff des Grundkörpers ein geringeres spezifisches Gewicht als der durchlassfaserverstärkte Kunststoff des Durchlasskörpers aufweisen. Die Kunststoffmatrix kann als duroplastische Kunststoffmatrix, als thermoplastische Kunststoffmatrix, als elastomere Kunststoffmatrix und/oder als ein entsprechendes Harz vorliegen.The radio signal permeability is to be understood in particular as a degree of permeability and/or a degree of shielding with regard to different radio signals. A material with a high radio signal permeability shields radio signals less effectively than a material with a low radio signal permeability. To enable the desired radio signal communication, the passage body has a material thickness with which a predefined signal permeability can still be achieved in the case of certain radio signals, such as a so-called 5G radio signal. The body component preferably has a constant and/or continuous body component thickness. In the present case, fiber-reinforced plastic can in particular be understood to mean a fiber-plastic composite and/or fiber-reinforced plastic that has a plastic matrix and reinforcing fibers, present in the form of the transmission fibers and the carbon fibers. The plastic matrix surrounds the reinforcing fibers, which are bound to the plastic matrix by adhesive interactions. The carbon fiber reinforced plastic of the base body preferably has a higher stability and/or strength than the permeable fiber reinforced plastic of the permeable body. In addition, the carbon-fiber-reinforced plastic of the base body can have a lower specific weight than the through-fiber-reinforced plastic of the through-body. The plastic matrix can be present as a duroplastic plastic matrix, as a thermoplastic plastic matrix, as an elastomeric plastic matrix and/or as a corresponding resin.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass der Durchlasskörper bei einem Karosseriebauteil mehrere Durchlassbereiche aufweist, die beabstandet voneinander ausgestaltet sind und der Grundkörper rahmenförmig um die Durchlassbereiche herum oder um wenigstens einen Teil der Durchlassbereiche herum ausgestaltet ist. Der Grundkörper kann in diesem Fall eine Art Gitterstruktur aufweisen, die effektiv zur Stabilität des Karosseriebauteils beiträgt. Bevorzugt treffen auf jeden Durchlassbereich die zum Durchlasskörper beschriebenen Merkmale und Funktionen auf analoge Weise zu.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for the permeable body in a body component to have a plurality of permeable areas which are spaced apart from one another and for the base body to be designed in the shape of a frame around the permeable areas or around at least part of the permeable areas. In this case, the base body can have a type of lattice structure that effectively contributes to the stability of the body component. The features and functions described for the passage body preferably apply to each passage area in an analogous manner.
Ferner ist es bei einem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil möglich, dass der Durchlasskörper aus glasfaserverstärktem Kunststoff, aus aramidfaserverstärktem Kunststoff und/oder aus basaltfaserverstärktem Kunststoff besteht und/oder dass die Durchlassfasern Glasfasern, Aramidfasern und/oder Basaltfasern sind. Bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass Glasfasern, Aramidfasern sowie Basaltfasern auch mit einer für Karosseriebauteile üblichen Dicke die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit aufweisen und trotzdem die gewünschte Funktion hinsichtlich Stabilität und Gewicht erfüllen. Der Durchlasskörper besteht vorzugsweise vollständig aus dem durchlassfaserverstärkten Kunststoff. Unter dem Durchlasskörper kann demnach ein GFK-Durchlasskörper, ein BFK-Durchlasskörper oder ein AFK-Durchlasskörper verstanden werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Durchlasskörper aus naturfaserverstärktem Kunststoff besteht und/oder die Durchlassfasern Naturfasern sind.It is also possible with a body component according to the invention that the permeable body consists of glass fiber reinforced plastic, aramid fiber reinforced plastic and/or basalt fiber reinforced plastic and/or that the permeable fibers are glass fibers, aramid fibers and/or basalt fibers. In tests within the scope of the present invention, it was recognized that glass fibers, aramid fibers and basalt fibers, even with a thickness that is customary for bodywork components, have the desired radio signal permeability and still fulfill the desired function in terms of stability and weight. The passage body preferably consists entirely of the passage fiber-reinforced plastic. The penetrating body can therefore be understood to mean a GRP penetrating body, a BFK penetrating body or an AFK penetrating body. In addition, it is possible for the permeable body to consist of natural fiber-reinforced plastic and/or for the permeable fibers to be natural fibers.
Weiterhin ist es möglich, dass ein erfindungsgemäßes Karosseriebauteil einen Deckkörper aus deckfaserverstärktem Kunststoff mit Deckfasern aufweist, wobei der Deckkörper den Grundkörper und den Durchlasskörper bedeckt und eine Außenseite des Karosseriebauteils bildet, und wobei die Deckfasern zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch den Deckkörper hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Kohlenstofffasern aufweisen. Durch den Deckkörper kann die Stabilität des Karosseriebauteils bei gleichzeitiger Funksignaldurchlässigkeit verbessert werden. Während der Durchlasskörper beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff bzw. als GFK-Durchlasskörper ausgestaltet ist, kann der Deckkörper ebenfalls aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder vorzugsweise aus basaltfaserverstärktem Kunststoff bzw. als BFK-Deckkörper ausgestaltet sein bzw. Deckfasern als Glasfasern und/oder Basaltfasern aufweisen. Basaltfasern haben eine noch höhere Stabilität als Glasfasern und weisen in der üblichen Dicke eines erfindungsgemäßen Deckkörpers von beispielsweise weniger als 2 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm, trotzdem noch die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit auf. Der Grundkörper, der Durchlasskörper und der Deckkörper bilden zusammen die Hauptbestandteile und vorzugsweise die ausschließlichen Bestandteile des vorgeschlagenen Karosseriebauteils.It is also possible for a body component according to the invention to have a cover body made of cover fiber-reinforced plastic with cover fibers, the cover body covering the base body and the through-body and forming an outside of the body component, and the cover fibers to enable radio signal communication through the cover body having a higher radio signal permeability than that have carbon fibers. Through the cover body, the stability of the body component can be improved while at the same time transmitting radio signals. While the culvert body is made, for example, from glass fiber reinforced plastic or as a GRP culvert body, the cover body can also be made from glass fiber reinforced plastic or preferably from basalt fiber reinforced plastic or as a BRP cover body or have cover fibers as glass fibers and/or basalt fibers. Basalt fibers have an even higher stability than glass fibers and in the usual thickness of a cover body according to the invention of, for example, less than 2 mm, in particular in a range between 1 mm and 2 mm, still have the desired radio signal permeability. The base body, the passage body and the cover body together form the main components and preferably the exclusive components of the proposed body component.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Karosseriebauteils stehen der Grundkörper und der Durchlasskörper stoffschlüssig miteinander in Verbindung. Insbesondere wird durch die jeweilige Kunststoffmatrix des Grundkörpers und des Durchlasskörpers der Stoffschluss erzeugt. Damit kann eine fluiddichte, stabile und entsprechend langlebige Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Durchlasskörper geschaffen werden.In an advantageous development of a body component according to the invention, the base body and the passage body are connected to one another in a materially bonded manner. In particular, the material connection is produced by the respective plastic matrix of the base body and the permeable body. A fluid-tight, stable and correspondingly long-lasting connection can thus be created between the base body and the passage body.
Ein erfindungsgemäßes Karosseriebauteil kann ferner eine Karosseriebauteildicke, eine Karosseriebauteillänge und eine Karosseriebauteilbreite aufweisen, wobei sich der Durchlasskörper über die gesamte Karosseriebauteildicke oder zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteildicke erstreckt. Damit kann die gewünschte Funksignalkommunikation gewährleistet bzw. die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit erreicht werden. Darunter, dass sich der Durchlasskörper zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteildicke erstreckt kann verstanden werden, dass sich der Durchlasskörper über wenigstens 80%, insbesondere über wenigstens 90% der gesamte Karosseriebauteildicke erstreckt. Hier ist das Karosseriebauteil als eigenständiges Bauteil zu betrachten. Für den Fall, dass das Karosseriebauteil beispielsweise in Form eines Fahrzeugdaches bereitgestellt ist, ist mit Bezug auf die Karosseriebauteildicke eine später im Fahrzeugbau ergänzte Dachinnenverkleidung nicht zu berücksichtigen. Zudem ist es möglich, dass sich bei einem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil der Grundkörper zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteillänge oder zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteilbreite des Karosseriebauteils erstreckt und/oder dass sich der Durchlasskörper zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteillänge oder zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteilbreite des Karosseriebauteils erstreckt. Damit können nicht nur die gewünschten Funktionen hinsichtlich Funksignaldurchlässigkeit sowie Stabilität effektiv realisiert, sondern auch die Fertigung des Karosseriebauteils effizient gestaltet werden. Insbesondere kann in diesem Fall beispielsweise Band- und/oder Rollenware bereitgestellt werden, aus welcher das Karosseriebauteil schnell und einfach hergestellt, beispielsweise zugeschnitten, werden kann. Darunter, dass sich der Grundkörper und/oder der Durchlasskörper jeweils zumindest annähernd über die gesamte Karosseriebauteillänge oder die gesamte Karosseriebauteilbreite erstrecken kann verstanden werden, dass sich der Grundkörper und/oder der Durchlasskörper jeweils über wenigstens 80%, insbesondere über wenigstens 90% der gesamten Karosseriebauteillänge oder der gesamten Karosseriebauteilbreite erstrecken.A body component according to the invention can also have a body component thickness, a body component length and a body component width, with the passage body extending over the entire body component thickness or at least approximately over the entire body component thickness. In this way, the desired radio signal communication can be guaranteed or the desired radio signal permeability can be achieved. The fact that the through-body extends at least approximately over the entire thickness of the body component can be understood to mean that the through-body extends over at least 80%, in particular over at least 90%, of the entire thickness of the body component. Here the body part is to be considered as an independent component. In the event that the body component is provided in the form of a vehicle roof, for example, a roof lining added later in the vehicle construction does not have to be taken into account with regard to the thickness of the body component. In addition, it is possible that in a body component according to the invention the base body extends at least approximately over the entire length of the body component or at least approximately over the entire width of the body component and/or that the passage body extends at least approximately over the entire length of the body component or at least approximately over the entire width of the body component Body component extends. This means that not only can the desired functions in terms of radio signal transmission and stability be effectively implemented, but the production of the body component can also be designed efficiently. In particular, in this case, for example, strip and/or rolled goods can be provided, from which the body component can be produced quickly and easily, for example cut to size. The fact that the base body and/or the passage body each extend at least approximately over the entire length of the body component or the entire width of the body component can be understood to mean that the base body and/or the passage body each extend over at least 80%, in particular over at least 90%, of the entire length of the body component or extend the entire body component width.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Karosseriebauteil der Grundkörper ein Grundkörpervolumen aufweist und der Durchlasskörper ein Durchlasskörpervolumen aufweist, wobei das Durchlasskörpervolumen in einem Bereich zwischen 10% und 80% des Grundkörpervolumens liegt. Insbesondere bei Karosseriebauteilen, die überwiegend oder zu mehr als beispielsweise 80% oder 90% aus dem Grundkörper und dem Durchlasskörper bestehen, können mit einem solchen Verhältnis zwischen Grundkörper und Durchlasskörper die gewünschte Stabilität durch den Grundkörper sowie die gewünschte Funksignaldurchlässigkeit durch den Durchlasskörper erreicht werden. Weiterhin hat es sich im Rahmen von Versuchen an einem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil als vorteilhaft hinsichtlich dem gewünschten Kompromiss aus Stabilität und Funksignaldurchlässigkeit herausgestellt, dass, wenn das Karosseriebauteil ein Gesamtvolumen aufweist und der Durchlasskörper ein Durchlasskörpervolumen aufweist, das Durchlasskörpervolumen in einem Bereich zwischen 3% und 30%, insbesondere in einem Bereich zwischen 5% und 15%, des Gesamtvolumens liegt.According to a further embodiment variant of the present invention, it is possible that in a body part the base body has a base body volume and the passage body has a passage body volume, the passage body volume being in a range between 10% and 80% of the base body volume. In particular in the case of body components that consist predominantly or to more than, for example, 80% or 90% of the base body and the passage body, the desired stability can be achieved by the base body and the desired radio signal permeability by the passage body with such a ratio between the base body and the passage body. Furthermore, within the scope of tests on a body component according to the invention, it has turned out to be advantageous with regard to the desired compromise between stability and radio signal permeability that, when the body component has a total volume and the through-body has a through-body volume, the through-body volume is in a range between 3% and 30% , in particular in a range between 5% and 15% of the total volume.
Das vorstehend beschriebene Karosseriebauteil ist bevorzugt als Fahrzeugdach oder zum Herstellen eines Fahrzeugdachs konfiguriert und ausgestaltet. Fahrzeugdächer haben in Fahrzeugen einen großen Einfluss auf die gewünschte Möglichkeit zur Funksignalkommunikation aus dem Fahrzeug heraus und in das Fahrzeug hinein. Mit dem vorgeschlagenen Karosseriebauteil kann ein Fahrzeugdach mit den gewünschten Eigenschaften, insbesondere mit einer Kombination aus hoher Stabilität, geringem Gewicht und trotzdem einer ausreichend hohen Funksignaldurchlässigkeit, geschaffen werden. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist das Fahrzeugdach in diesem Fall ohne eine etwaige zusätzliche Dach-Innenverkleidung zu betrachten.The body component described above is preferably configured and designed as a vehicle roof or for producing a vehicle roof. In vehicles, vehicle roofs have a great influence on the desired possibility for radio signal communication in and out of the vehicle. With the proposed body component, a vehicle roof can be created with the desired properties, in particular with a combination of high stability, low weight and nevertheless sufficiently high radio signal transmission. As already mentioned above, the vehicle roof is in this case without one to consider any additional roof lining.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbzeug zum Herstellen eines wie vorstehend beschriebenen Karosseriebauteils zur Verfügung gestellt. Das Halbzeug weist ein Grundkörper-Halbzeug mit Kohlenstofffasern und ein Durchlasskörper-Halbzeug mit Durchlassfasern auf, wobei die Durchlassfasern zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch die Durchlassfasern hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Kohlenstofffasern aufweisen und das Grundkörper-Halbzeug rahmenförmig um das Durchlasskörper-Halbzeug herum ausgestaltet ist. Damit bringt das erfindungsgemäße Halbzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Karosseriebauteil beschrieben worden sind. Das Karosseriebauteil kann durch Prozesse, wie Preforming, Nasspressen, Autoklavfertigung oder Resin Transfer Molding, aus dem Halbzeug hergestellt werden. Unter dem Halbzeug ist insbesondere ein textiles Halbzeug, bevorzugt ein ausschließlich textiles Halbzeug, mit oder ohne Tränkung durch ein Matrixharz, zu verstehen. Die Kohlenstofffasern und die Durchlassfasern eines erfindungsgemäßen Halbzeugs stehen vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig miteinander in Verbindung. Insbesondere sind die Kohlenstofffasern und die Durchlassfasern wenigstens teilweise miteinander überdeckt angeordnet, verwebt und/oder miteinander verflochten. Ein erfindungsgemäßes Halbzeug kann analog zum vorstehend beschriebenen Karosseriebauteil ein Deckkörper-Halbzeug aus deckfaserverstärktem Kunststoff mit Deckfasern aufweisen, welches das Grundkörper-Halbzeug und das Durchlasskörper-Halbzeug bedeckt und eine Außenseite des Halbzeugs bildet, wobei die Deckfasern zum Ermöglichen einer Funksignalkommunikation durch den Deckkörper hindurch eine höhere Funksignaldurchlässigkeit als die Kohlenstofffasern aufweisen. In diesem Fall können die Kohlenstofffasern, die Durchlassfasern und/oder die Deckfasern form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden, also insbesondere wenigstens teilweise miteinander verwebt bzw. verflochten sein.According to a further aspect of the present invention, a semi-finished product for producing a body component as described above is provided. The semi-finished product has a base body semi-finished product with carbon fibers and a passage body semi-finished product with transmission fibers, wherein the transmission fibers have a higher radio signal permeability than the carbon fibers to enable radio signal communication through the transmission fibers, and the base body semi-finished product is designed in the shape of a frame around the passage body semi-finished product . The semi-finished product according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to the body component according to the invention. The body component can be manufactured from the semi-finished product using processes such as preforming, wet pressing, autoclave production or resin transfer molding. The semi-finished product is to be understood in particular as a textile semi-finished product, preferably an exclusively textile semi-finished product, with or without impregnation with a matrix resin. The carbon fibers and the transmission fibers of a semi-finished product according to the invention are preferably connected to one another in a positive and/or non-positive manner. In particular, the carbon fibers and the transmission fibers are arranged at least partially overlapping, woven and/or braided with one another. Similar to the body part described above, a semi-finished product according to the invention can have a cover body semi-finished product made of cover fiber-reinforced plastic with cover fibers, which covers the base body semi-finished product and the through-body semi-finished product and forms an outer side of the semi-finished product, the cover fibers to enable radio signal communication through the cover body have higher radio signal permeability than carbon fibers. In this case, the carbon fibers, the transmission fibers and/or the cover fibers can be positively and/or non-positively connected to one another, ie in particular at least partially woven or braided with one another.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem wie vorstehend beschriebenen Karosseriebauteil. Damit bringt auch das erfindungsgemäße Fahrzeug die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Personenfahrzeug wie ein PKW, ein LKW, ein Personenluftfahrzeug, ein Personenschienenfahrzeug, ein Personenwasserfahrzeug oder ein Personenroboter, also ein entsprechendes Fahrzeug oder Gefährt zum Befördern von Personen. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist vorzugsweise ein Fahrzeugdach auf, welches das Karosseriebauteil aufweist oder in Form des Karosseriebauteils bereitgestellt ist.A further aspect of the present invention relates to a vehicle with a body component as described above. The vehicle according to the invention thus also has the advantages described above. The vehicle is in particular a passenger vehicle such as a car, a truck, a passenger aircraft, a passenger rail vehicle, a personal watercraft or a personal robot, ie a corresponding vehicle or vehicle for transporting people. A vehicle according to the invention preferably has a vehicle roof which has the body component or is provided in the form of the body component.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines wie vorstehend beschriebenen Karosseriebauteils vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen eines wie vorstehend beschriebenen Halbzeugs,
- - Imprägnieren des Halbzeugs, und
- - Verarbeiten des imprägnierten Halbzeugs zum Karosseriebauteil.
- - Providing a semi-finished product as described above,
- - impregnation of the semi-finished product, and
- - Processing of the impregnated semi-finished product into a body component.
Unter dem Imprägnieren kann das Hinzugeben eines Verbindungsmittels zum Halbzeug zum stoffschlüssigen Verbinden des Grundkörpers bzw. des Grundkörper-Halbzeugs mit dem Durchlasskörper bzw. dem Durchlasskörper-Halbzeug verstanden werden. Im Rahmen des Verarbeitens kann das imprägnierte Halbzeug über eine vordefinierte Zeit mit einem vordefinierten Druck beaufschlagt und/oder einer vordefinierten Temperatur und/oder einem vordefinierten Temperaturverlauf ausgesetzt werden. Ferner kann das imprägnierte Halbzeug während des Verarbeitens geformt bzw. umgeformt werden.Impregnation can be understood to mean the addition of a connecting means to the semi-finished product for cohesively connecting the base body or the base body semi-finished product to the permeable body or the permeable body semi-finished product. As part of the processing, the impregnated semi-finished product can be subjected to a predefined pressure and/or a predefined temperature and/or a predefined temperature profile for a predefined time. Furthermore, the impregnated semi-finished product can be shaped or reshaped during processing.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention result from the following description of various exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the features and/or advantages resulting from the claims, the description or the figures, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both on their own and in the various combinations.
Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 ein Karosseriebauteil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht, -
2 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Karosseriebauteil gemäß der ersten Ausführungsform, -
3 ein Halbzeug zum Herstellen eines Karosseriebauteils gemäß der ersten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht, -
4 ein Halbzeug zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Karosseriebauteils in einer geschnittenen Seitenansicht, -
5 ein Karosseriebauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht, -
6 ein Karosseriebauteil gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht, -
7 ein Karosseriebauteil gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht, -
8 bis 11 ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Karosseriebauteils.
-
1 a body part according to a first embodiment of the present invention in a sectional side view, -
2 a vehicle with a body part according to the invention according to the first embodiment, -
3 a semi-finished product for producing a body component according to the first embodiment in a sectional side view, -
4 a semi-finished product for producing a body component according to the invention in a sectional side view, -
5 a body part according to a second embodiment of the present invention in a sectional side view, -
6 a body component according to a third embodiment of the present invention in a plan view, -
7 a body part according to a fourth embodiment of the present invention in a plan view, -
8th until11 a method for producing a body component according to the invention.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are each provided with the same reference symbols in the figures.
In
Mit Bezug auf die
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.In addition to the illustrated embodiments, the invention permits further design principles. That is, the invention should not be considered limited to the exemplary embodiments explained with reference to the figures.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- HalbzeugWorkpiece
- 22
- Grundkörper-HalbzeugBasic body semi-finished product
- 33
- Durchlasskörper-HalbzeugFlow body semi-finished product
- 44
- Kohlenstofffaserncarbon fibers
- 55
- Durchlassfasertransmission fiber
- 66
- Deckkörper-Halbzeugcover body semi-finished product
- 77
- Deckfasercover fiber
- 1010
- Karosseriebauteilbody component
- 1111
- Grundkörperbody
- 1212
- Durchlasskörperpassage body
- 12a12a
- Durchlassbereichpassband
- 12b12b
- Durchlassbereichpassband
- 12c12c
- Durchlassbereichpassband
- 12d12d
- Durchlassbereichpassband
- 1313
- Verbindungsmittellanyard
- 1414
- Deckkörpercover body
- 2020
- Fahrzeugdachvehicle roof
- 3030
- Presswerkzeugpressing tool
- 100100
- Fahrzeugvehicle
Claims (15)
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-
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