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Die Erfindung betrifft ein Kunststoffanbauteil für ein Kraftfahrzeug aus wenigstens drei Kunststoffschichten. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Kunststoffanbauteil.
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Kunststoffbauteile bzw. Kunststoffanbauteile für Fahrzeuge sind so weit aus dem Stand der Technik bekannt. Häufig werden derartige Kunststoffanbauteile im Außenbereich des Fahrzeugs eingesetzt, beispielsweise im Frontbereich des Fahrzeugs, wo sie nicht nur als Teil der Karosserie dienen, sondern auch Teil der Crash-Struktur des Fahrzeugs sind. Übliche Kunstbauteile, insbesondere solche, welche dekorative Zwecke erfüllen sollen, sind dabei typischerweise aus Kunststoffen ausgebildet, welche eher spröde und brüchig sind. Dies stellt im Crash-Fall einen erheblichen Nachteil dar und kann auch schon bei kleineren Stößen oder Berührungen zu einer Beschädigung des Bauteils führen, was für den Nutzer bzw. Besitzer des Fahrzeugs ärgerlich ist.
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Die
DE 198 09 272 A1 beschreibt ein Sandwichbauteil aus einem Faserverbundwerkstoff sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Das Bauteil besteht dabei aus drei Schichten, nämlich einer mittleren aufgeschäumten Schicht und zwei Deckschichten, welche jeweils aus einer Faserverbundschicht, also von in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Verstärkungsfasern, ausgebildet werden.
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Ähnlich beschreibt es die
DE 102 29 473 A1 . Auch hier wird ein Sandwichmaterial aus zwei Faserverbundschichten und einem dazwischen angeordneten Bauteil beschrieben, welches als Schaumwabe oder dergleichen ausgebildet ist, um ein möglichst leichtes Bauteil je verbauter Volumeneinheit zu schaffen. Das Bauteil kann abschließend mit einer Deckschicht und optional einer Dekorschicht auf der gegenüberliegenden Seite versehen werden. Als Deckschichten sind dabei Metallschichten oder Metallfolien beschrieben, als Dekorschicht beispielsweise Sprühhäute aus entsprechenden Kunststoffmaterialien, Textilien, welche gegebenenfalls in Kunststoff eingebettet sind, oder dergleichen.
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All diese Bauteile erhalten eine relativ hohe Stabilität aufgrund der eingesetzten Verstärkungsfasern. Sie sind jedoch aufwändig und komplex in der Herstellung und können den eingangs beschriebenen Nachteil vergleichsweise spröder und brüchiger Kunststoffteile nicht vermeiden.
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Ein weiteres Bauteil ist aus
EP 1 857 247 A1 bekannt. Ein harter und entsprechend spröder Kern wird hier mit Dichtungsmaterialien und einer weicheren Schicht versehen. Dieser Aufbau wird abschließend in einer passenden Form mit einer Deckschicht aus Polyurethan ummantelt. Der Aufbau hat dabei zwar durch die softere Materialeinlage in der spröden Tragschicht den Vorteil, dass er bei Stößen vergleichsweise duktil reagieren kann, der Aufbau und die Herstellung mit einer entsprechenden Form ist jedoch relativ aufwändig.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin ein verbessertes Kunststoffanbauteil für ein Kraftfahrzeug aus wenigstens drei Kunststoffschichten anzugeben, welches insbesondere den Nachteil der spröden Kunststoffmaterialien mindert.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kunststoffanbauteil für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug mit einem derartigen Kunststoffanbauteil gelöst.
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Das erfindungsgemäße Kunststoffanbauteil besteht, ähnlich wie die Kunststoffanbauteile im Stand der Technik, aus drei oder mehr Kunststoffschichten. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass zwischen zwei der Kunststoffschichten eine Kunststofffolie eingebracht ist, welche eine höhere Duktilität aufweist als zumindest eine der Kunststoffschichten. Eine solche duktile Kunststofffolie zwischen zwei entsprechend brüchigen bzw. spröden Schichten, welche also weniger duktil als die Kunststofffolie sind, kann nun dafür sorgen, dass durch die duktile Kunststofffolie das eher spröde Bruchverhalten der anderen Schichten sich in dem Kunststoffanbauteil verändert und für das Gesamtteil ein duktileres Bruchverhalten entsteht, als wenn auf die Kunststofffolie verzichtet werden würde. Duktil im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist dabei analog zur allgemeinen Definition des Begriffs duktil bzw. Duktilität zu verstehen und ist die Eigenschaft eines Werkstoffs sich unter einer Scherbelastung vor einem Bruch zuerst dauerhaft plastisch zu verformen, bevor der Bruch auftritt. Materialien werden als duktil bezeichnet, wenn sie sich entsprechend biegsam verformen. Verformen sie sich dahingegen spröde und zerbersten, nennt man sie brüchig.
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Durch den Einsatz der wenigstens einen Kunststofffolie zwischen wenigstens zwei Kunststoffschichten, von denen zumindest eine oder vorzugsweise beide eine geringere Duktilität aufweisen als die Kunststofffolie, also entsprechend spröde bzw. brüchig sind, entsteht ein Aufbau, welcher an ein Verbundglas, wie es in Fahrzeugen als Windschutzscheibe eingesetzt wird, erinnert. Im Falle eines Bruchs, beispielsweise aufgrund einer äußeren Krafteinwirkung, welche insbesondere bei einem Crash eines mit dem Kunststoffanbauteil ausgestatteten Fahrzeugs auf dieses einwirken kann, wird das Kunststoffanbauteil also zuerst verformt, bevor es bricht. Bricht es, wird typischerweise durch die duktile Kunststofffolie das brüchige Material des Aufbaus zurückgehalten, sodass Splitter des brüchigen Materials der die duktile Kunststofffolie einschließenden Kunststoffschichten nicht oder nicht in größerem Ausmaß abfallen.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des Kunststoffanbauteils gemäß der Erfindung kann die wenigstens eine Kunststofffolie als Dekorfolie ausgebildet sein. Die wenigstens eine duktile Kunststofffolie kann also neben ihrer mechanischen Aufgabe, die Duktilität des gesamten Kunststoffanbauteils zu verbessern, zusätzlich als Dekorfolie genutzt werden, um so beispielsweise unter einem transparenten oder teiltransparenten Aufbau einer Kunststoffschicht angeordnet zu werden und so mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen.
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Das Kunststoffanbauteil gemäß der Erfindung kann dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung so gestaltet werden, dass die Kunststoffschichten frei von Verstärkungsfasern ausgebildet werden. Der Aufbau kann auf Verstärkungsfasern gänzlich verzichten. Dies spart bei einigen der Verstärkungsfasern, beispielsweise bei Glasfasern, entsprechend Gewicht ein. Bei leichteren Verstärkungsfasern wie beispielsweise Kohlenstofffasern lassen sich dahingegen erhebliche Kosten einsparen, wenn auf die Fasern verzichtet werden kann. Dies kann nun einfach und effizient durch den Einsatz der duktilen Folie zwischen den wenigstens zwei weniger duktilen bzw. brüchigen Kunststoffschichten erreicht werden.
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Die Kunststoffschichten bestehen dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung aus einem Vollmaterial. Es werden also als Kunststoffschichten Vollmaterialien eingesetzt, keine Schäume, Waben oder dergleichen, wie im oben genannten Stand der Technik.
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Eine außerordentlich günstige Ausgestaltung des Kunststoffanbauteils der Erfindung kann es dabei ferner vorsehen, dass genau eine Kunststofffolie zwischen einer Tragschicht und einer Deckschicht angeordnet ist. Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung hiervon sieht es vor, dass die Tragschicht ein spröderes Bruchverhalten als die duktile Kunststofffolie zeigt. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch die Deckschicht gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein spröderes Bruchverhalten als die duktile Kunststofffolie zeigen.
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Insbesondere bei diesem Aufbau entsteht ein sehr einfaches, aber sehr effizientes Bauteil. Auf ein Tragteil bzw. eine Trägerschicht, welche beispielsweise Polykarbonat aufweisen kann, kann die duktile Kunststofffolie und anschließend eine Deckschicht aufgebracht werden. Diese Deckschicht kann insbesondere Polyurethan aufweisen. Hierdurch entsteht ein einfacher, dünner und leichter, aber dennoch stabiler Aufbau, welcher aufgrund der zentral in dem Kunststoffanbauteil verbauten duktilen Kunststofffolie ein entsprechend duktiles Bruchverhalten aufweist und deutliche Vorteile gegenüber einem Aufbau gemäß dem Stand der Technik ohne eine solche Kunststofffolie bietet.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug kann nun mit einem solchen Kunststoffanbauteil versehen werden. Ein Anbauteil im Sinne der Erfindung ist dabei nicht zwingend aber vorzugsweise ein Anbauteil im Außenbereich des Fahrzeugs, beispielsweise ein Anbauteil, welches Außenbereiche der Karosserie ergänzt bzw. ausbildet. Besonders bevorzugt kann ein derartiges Kunststoffanbauteil als Frontpanel ausgebildet und im Bereich der Frontpartie des Fahrzeugs angeordnet sein. Es kann beispielsweise Lichtelemente abdecken, ein Firmenlogo des Fahrzeugherstellers tragen, zwischen Leuchtmittelen angeordnet werden und/oder ähnliches.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kunststoffanbauteils ergeben sich ferner aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt ist.
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Dabei zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch ein mögliches Kunststoffanbauteil gemäß der Erfindung; und
- 2 eine Frontansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer beispielhaften Anordnung des erfindungsgemäßen Kunststoffanbauteils in der Frontpartie.
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In der Darstellung der 1 ist ein Querschnitt durch ein hier rein beispielhaft aus drei Kunststoffschichten aufgebautes Kunststoffanbauteil 1 zu erkennen. In der Darstellung der 1 oben ist dabei eine mit 2 bezeichnete Deckschicht zu erkennen, welche beispielsweise aus Polyurethan bestehen oder Polyurethan aufweisen kann. Darunter befindet sich eine mit 3 bezeichnete duktile Kunststofffolie, welche gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung gleichzeitig auch als Dekorfolie genutzt werden kann. Den Abschluss bildet in der Darstellung der 1 unten eine weitere Kunststoffschicht 4, welche hier als Tragschicht 4 ausgebildet ist und beispielsweise aus Polycarbonat besteht oder Polycarbonat aufweisen kann. Durch die duktile Kunststofffolie 3 zwischen den beiden eher spröden und brüchigen Kunststoffschichten 2 und 4, also der Dekorschicht 2 und der Trägerschicht 4, erhält das Kunststoffanbauteil 1 ein sehr viel besseres und höheres Belastungsniveau bis zum Bruch des Kunststoffanbauteils 1. Kommt es zu einem Bruch oder Riss dann sorgt die Kunststofffolie 3 dafür, dass Bruchstücke nicht oder nicht so leicht herausfallen, was ein weiterer Vorteil des hier dargestellten Sandwichaufbaus ist.
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Der Aufbau in 1 ist dabei rein beispielhaft zu verstehen und kann andere Materialien und mehr Schichten umfassen, sodass beispielsweise eine größere Anzahl von Kunststoffschichten mit wenigstens einer zwischen zwei der Kunststoffschichten angeordnete Kunststofffolie vorgesehen werden können, oder auch ein Aufbau mit beispielsweise fünf Kunststoffschichten, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Kunststoffschichten die Kunststofffolie angeordnet ist, sodass hier also in Summe acht Schichten entstehen würden.
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In der Darstellung der 2 ist die Frontansicht eines Fahrzeugs 5 zu erkennen. Zwischen den beiden mit 6 bezeichneten Scheinwerfern des Fahrzeugs 5 befindet sich dabei das sogenannten Frontpanel 7, welches beispielsweise mit einem entsprechenden Dekor wie Streifen oder dergleichen ausgestattet sein kann und welches darüber hinaus Beleuchtungselemente aufweisen oder entsprechend abdecken kann, wofür das Frontpanel 7 dann ganz oder zumindest teilweise transparent ausgebildet wäre, um im eingeschalteten Fall der Beleuchtung, dem sogenannten Warmbetrieb, das Licht hindurchzulassen und es im abgeschaltete Fall, dem sogenannten Kaltbetrieb, zu verdecken. Dabei kann nun dieses Frontpanel 7 als das Kunststoffanbauteil 1 gemäß der Erfindung eingesetzt werden. Trotz der hinsichtlich des potenziellen Crash-Falls relativ kritischen Anordnung im unmittelbaren Frontbereich des Fahrzeugs 5 ist sein Einsatz hier möglich, da durch die duktile Kunststofffolie 3 trotz der eher spröden und brüchigen Kunststoffschichten 2 und 4 ein vergleichsweise duktiles Bruchverhalten des Kunststoffanbauteils 1 erzielt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19809272 A1 [0003]
- DE 10229473 A1 [0004]
- EP 1857247 A1 [0006]
