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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tragbauteil zur Integration in eine Schürze eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in ein Frontend, umfassend einen Trägerkörper zur Aufnahme von wenigstens einer elektrischen Funktionseinheit, insbesondere eines Sensors und/oder einer lichttechnischen Komponente.
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STAND DER TECHNIK
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Schürzen in der Front, auch als Frontend bezeichnet, bzw. im Heck von Kraftfahrzeugen bilden den Abschluss der Karosserie. Sie sind üblicherweise als mehrteilige Baueinheiten ausgebildet und erfüllen unterschiedliche Funktionen wie Luftführung, Stoßabsorption, Aufnahme von elektrischen Funktionseinheiten sowie als Designelement. Unter der Bezeichnung „elektrische Funktionseinheiten“ werden vorliegend insbesondere Sensoren, beispielsweise zur Abstandsmessung oder Umgebungsüberwachung, oder lichttechnische Komponenten zusammengefasst. In Bezug auf die Aufnahme von elektrischen Funktionseinheiten ist es im Stand der Technik gebräuchlich, eine Tragstruktur in die Schürze zu integrieren, wobei diese Tragstruktur insbesondere durch ein themoplastisches Spritzgussbauteil gebildet wird und typischerweise die Gestalt eines ausladenden Tragrahmens aufweist. Derartige Tragstrukturen werden mit zusätzlichen Zierblenden kombiniert, welche eine außenseitige Abdeckung bilden und ein Sichtbauteil der Schürze bilden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausführungsform eines Tragbauteils zur Integration in eine Schürze eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches einen Trägerkörper zur Aufnahme von wenigstens einer elektrischen Funktionseinheit umfasst.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Tragbauteil gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Trägerkörper als ein Flächenbauteil ausgebildet ist und einen Faserverbundkunststoff basierend auf einem Sheet Moulding Compound (SMC) aufweist.
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Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, die aus dem Stand der Technik bekannte voluminöse Tragstruktur mit Zierblenden durch ein kompaktes, blendenförmiges Tragbauteil zu ersetzen, dessen Eignung hinsichtlich der mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften auf den vorteilhaften Materialeigenschaften von SMC beruht. Die zur Bildung des Faserverbundkunststoffs verwendeten SMC weisen eine Matrix aus einem duroplastischen Reaktionsharz auf, in welcher Fasern mit einer Länge von vorzugsweise mehr als 10 Millimetern vorliegen. Der aus dem SMC gebildete Trägerkörper ist als ein Flächenbauteil ausgebildet, in welchem die Fasern im Wesentlichen in einer Ebene verlaufen. Der Trägerkörper ist insbesondere in Faserrichtung durch hohe mechanische Steifigkeit und Festigkeit, d.h., einen hohen Widerstand gegen Schub-, Biege- oder Torsionsbelastungen gekennzeichnet und dadurch zur belastbaren und lagetreuen Aufnahme von elektrischen Funktionseinheiten geeignet. Im Vergleich zu Bauteilen aus thermoplastischen Kunststoffen weist der Trägerkörper zudem einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, sodass im Praxisbetrieb auch bei Temperaturwechselbelastungen eine hohe Maßhaltigkeit gewährleistet ist.
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Beispielsweise ist der Trägerkörper als ein Spritzgussbauteil ausgebildet. Aufgrund der geringen und isotropen Schwindung der erfindungsgemäß verwendeten SMC Halbzeuge, lassen sich im Spritzguss kostengünstig maßhaltige Bauteilgeometrien realisieren. Das SMC Halbzeug muss folglich vorzugsweise als eine Spritzgussmasse bereitgestellt werden, welche über eine Stopfermaterialzufuhreinheit an einer Spritzgussmaschine verarbeitbar ist.
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Die geforderten Werkstoffeigenschaften hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und des mechanischen und thermomechanischen Verhaltens wird insbesondere durch SMC mit duroplastischer Matrix auf Basis eines ungesättigten Polyester- oder Vinylesterharzes mit einem Gewichtsanteil der Fasern von 10% bis 40% gewährleistet. Die Fasern können dabei beispielsweise als Glasfasern, Kohlefasern, Synthetikfasern, oder organische Fasern ausgebildet sein und als ungeordnete Einzelfasern gleicher oder unterschiedlicher Längen oder als Mattensegmente in der Spritzgussmasse vorliegen. Beispielsweise können auch Kombinationen von Fasertypen vorliegen. Ein besonders geeignetes SMC umfasst ein ungesättigtes Polyesterharz mit Glasfasern von 25 Millimeter Länge und einem Durchmesser von 0,5 - 1 Millimeter bei einem Gewichtsanteil der Fasern von 30%.
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Die Gestalt des Trägerkörpers als Flächenbauteil kann beispielsweise derart dimensioniert sein, dass das Tragbauteil eine Blende entlang eines wesentlichen Abschnitts der zugehörigen Front- oder Heckschürze bildet. Im Vergleich zur im Stand der Technik gebräuchlichen Kombination aus einer Tragstruktur mit Zierblenden weist das erfindungsgemäße Tragbauteil eine wesentlich geringere Einbautiefe auf, woraus ein Raumgewinn im Bereich hinter der betreffenden Schürze resultiert. Die mechanischen Eigenschaften des Tragbauteils sind anisotrop aufgrund der Orientierung der Fasern innerhalb der Bauteilebene sowie aufgrund der geometrischen Aspektverhältnisse als Flächenbauteil, d.h., dass in der Einbaulage des Tragbauteils in Bezug auf die Längsachse des Kraftfahrzeugs die hohe Steifigkeit und Festigkeit vorwiegend in Querrichtung vorliegt, wohingegen entlang der Längsachse eine höhere Nachgiebigkeit gegeben ist, was im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Fussgänger gerade wünschenswert ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Tragbauteil wenigstens eine Aufnahmeöffnung für die elektrische Funktionseinheit auf, wobei an dem Trägerkörper zugehörige Aufnahmemittel zur Befestigung der elektrischen Funktionseinheit angeformt und/oder angebunden sind. Die Aufnahmeöffnung ist hinsichtlich ihrer Abmessungen an die jeweils aufzunehmende Komponenten, beispielsweise ein Abstandssensor oder eine Kamera, angepasst, und die Aufnahmemittel sind beispielsweise als Schraubdome ausgebildet. Diese können einteilig an den Trägerkörper angeformt sein, insbesondere im Zuge einer Fertigung mittels Spritzgießens, oder als separate Komponenten beispielsweise mittels Klebens am Trägerkörper angebunden sein.
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Insbesondere ist das Tragbauteil als ein Sichtbauteil des Kraftfahrzeugs vorgesehen und weist eine für eine das Kraftfahrzeug betrachtende Person sichtbare Dekoroberfläche auf. Die Dekoroberfläche ist die in der vorgesehenen Einbaulage des Tragbauteils in einer Schürze für den Betrachter von außen sichtbare Oberfläche, an welche dementsprechende Ansprüche an Design und optische Anmutung gestellt werden. Die Dekoroberfläche kann wenigstens abschnittsweise durch eine Oberfläche des Trägerkörpers gebildet sein. Der für den Trägerkörper vorgesehen Typ von Faserverbundkunststoffen kann insbesondere bei Fertigung mittels Spritzgießens eine ausreichende optische Oberflächengüte und Glanz aufweisen, wobei ein gewünschter Farbeindruck durch Zugabe von entsprechenden Farbpigmenten in das zugrundeliegende SMC Halbzeug realisiert werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform des Tragbauteils ist die Dekoroberfläche wenigstens abschnittsweise durch eine auf den Trägerkörper applizierte Dekorlackierung und/oder Dekorfolie gebildet. Weiterhin kann die Dekoroberfläche wenigstens abschnittsweise durch eine auf den Trägerkörper applizierte thermoplastische Dekorkomponente gebildet sein. Alternativ oder in Kombination kann die Dekoroberfläche wenigstens abschnittsweise durch eine auf den Trägerkörper applizierte metallische Dekorkomponente gebildet sein, beispielsweise durch eine metallische Beschichtung oder ein blechförmiges Element, welcher insbesondere durch den Trägerkörper hinterspritzt sein kann.
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Vorzugsweise sind am Trägerkörper Befestigungsmittel zur Befestigung des Tragbauteils am Kraftfahrzeug angeformt und/oder angebunden. Die Befestigungsmittel sind beispielsweise in Gestalt von Schraubdomen oder -laschen ausgebildet und vorzugsweise zur Befestigung an der Karosserie des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Befestigungsmittel können vorteilhaft durch metallische Befestigungskomponenten gebildet sein, welche insbesondere formschlüssig mit dem Trägerkörper verbunden sind. Im Rahmen einer Fertigung des Trägerkörpers mittels Spritzgießens können die metallischen Befestigungskomponenten als Einleger im Spritzgussvorgang umspritzt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Baueinheit zur Integration in eine Schürze eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in ein Frontend, umfassend ein Tragbauteil gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen und wenigstens eine elektrische Funktionseinheit, insbesondere einen Sensor und/oder einer lichttechnischen Komponente, wobei die elektrische Funktionseinheit an dem Trägerkörper des Tragbauteils aufgenommen ist
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Figurenliste
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der schematischen Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1a eine Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Tragbauteils,
- 1 b eine Rückansicht des ersten Ausführungsbeispiels,
- 2 eine Frontansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
- 3 eine Frontansicht eines dritten Ausführungsbeispiels, und
- 4 eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Baueinheit.
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1a und 1b zeigen eine schematische Front- bzw. Rückansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Tragbauteils 100, welches zur Integration in eine Schürze eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist und den Trägerkörper 1 zur Aufnahme einer elektrischen Funktionseinheit umfasst. Der Trägerkörper 1 ist als ein Flächenbauteil ausgebildet und weist einen Faserverbundkunststoff basierend auf einem SMC auf. Trotz der geringen Einbautiefe des blechförmigen Trägerkörpers 1 weist dieser aufgrund des verwendeten Faserverbundkunststoffs mechanische Eigenschaften auf, welche den Trägerkörper 1 zur belastbaren und lagetreuen Aufnahme einer elektrischen Funktionseinheit befähigt.
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Das Tragbauteil 100 weist beispielhaft die Aufnahmeöffnung 10 auf, welche rückseitig von dem am Trägerkörper 1 angebundenen Aufnahmemittel 2 umrandet ist. Die Aufnahmeöffnung 10 nebst Aufnahmemittel 2 ist beispielsweise zur Aufnahme und Befestigung einer Kamera vorgesehen. Das Aufnahmemittel 2 umfasst vier rahmenartig miteinander verbundene Schraubdome zum Aufbau von Schraubverbindungen mit der aufzunehmenden Kamera. Das Aufnahmemittel 2 ist beispielsweise auf den Trägerkörper 1 aufgeklebt.
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Weiterhin umfasst das Tragbauteil 100 die rückseitig abstehenden Befestigungsmittel 5 in Gestalt von Schraubdomen als formschlüssig mit dem Trägerkörper 1 verbundenen metallischen Befestigungskomponenten. Die Befestigungsmittel 5 können beispielsweise ankerförmig ausgebildet sein, wobei die Ankerköpfe von dem Trägerkörper 1 umschlossen sind. Die Befestigungsmittel 5 bilden Anbindungspunkte zur Integration des Tragbauteils 100 in eine Schürze, insbesondere zur Befestigung an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs.
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Die vorderseitige Dekoroberfläche 11 ist in der vorgesehenen Einbaulage des Tragbauteils 100 in einer Schürze von außen frei sichtbar. Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Dekoroberfläche 11 durch eine Oberfläche des Trägerkörpers 1 gebildet.
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2 zeigt eine schematische Frontansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Tragbauteils 100, welches sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass die Dekoroberfläche 11 abschnittsweise durch die Dekorfolie 3 gebildet ist, welche auf den Trägerkörper 1 appliziert ist. Alternativ oder in Kombination könnte eine Dekorlackierung verwendet werden.
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3 zeigt eine schematische Frontansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Tragbauteils 100 umfassend zwei Aufnahmeöffnungen 10 für elektrische Funktionseinheiten, beispielsweise für eine Kamera und einen Abstandssensor. Der Trägerkörper 1 ist vorderseitig mit der thermoplastischen Dekorkomponente 4 umspritzt, welche die Dekoroberfläche 11 bildet.
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4 zeigt eine schematische Frontansicht einer erfindungsgemäßen Baueinheit 200 zur Integration in eine Schürze eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in ein Frontend, umfassend das Tragbauteil 100 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels (s. 1a und 1b) und die elektrische Funktionseinheit 101 in Form einer Kamera zur Umgebungsüberwachung. Die Aufnahmeöffnung 10 gibt den benötigten Blickwinkel für die elektrische Funktionseinheit 101 frei, und die elektrische Funktionseinheit 101 ist rückseitig über die Aufnahmemittel am Trägerkörper 1 befestigt.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Tragbauteil
- 1
- Trägerkörper
- 10
- Aufnahmeöffnung
- 11
- Dekoroberfläche
- 2
- Aufnahmemittel
- 3
- Dekorfolie
- 4
- thermoplastische Dekorkomponente
- 5
- Befestigungsmittel
- 101
- elektrische Funktionseinheit
- 200
- Baueinheit
