DE10238281A1 - Gepanzertes Karosserieteil - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein gepanzertes Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere die Heckklappe eines Personenwagens sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Karosserieteils, bei dem eine Außenschale (1) und eine Innenschale (2) vorgesehen sind, wobei wenigstens eine davon, insbesondere beide aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sind, und wobei an die Außen- und/oder Innenschale wenigstens eine für Fremdkörper durchtrittshemmende Aramid-Lage (4) angeordnet bzw. insbesondere angeklebt ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein gepanzertes Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Hecklappe eines Personenwagens, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
• Es ist seit langem bekannt, Kraftfahrzeuge, die in sicherheitssensiblen Bereichen eingesetzt werden, z.B. zur Beförderung von hochrangigen Politikern, zu panzern, um sie vor der Einwirkung von Schusswaffen und dergleichen zu schützen.
• Zu diesem Zweck ist es bekannt, in die Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenfahrzeuge, entsprechende Panzerplatten einzusetzen, die den Durchtritt von Geschossen und Projektilen verhindern sollen. Üblicherweise werden hierfür gewöhnliche Fahrzeuge aus der Serienfertigung entsprechend umgebaut, wobei darauf geachtet wird, dass die Panzerung möglichst von außen nicht zu erkennen ist. Üblicherweise erfolgt die Panzerung dadurch, dass bei den entsprechenden Karosserieteilen die Panzerplatten in Zwischenräume zwischen einem Innenblech und einem Außenblech, z.B. in einer Tür, eingebracht werden. Dies führt jedoch gewicht der Serienfahrzeuge noch das Gewicht der entsprechenden Panzerung hinzukommt. Aus diesem Grund müssen die gepanzerten Fahrzeuge dann in vielen Bereichen verstärkt oder mit verbesserten Bauteilen, versehen werden, da die Serienfahrzeuge das erhöhte Gewicht nicht aufnehmen können. Dies führt zu einer erheblichen Kostenbelastung bei einem Umbau eines Serienfahrzeugs in ein gepanzertes Fahrzeug.
• Aus dem Stand der Technik ( DE 197 35 432 ) ist es bereits bekannt, die Gewichtsvorteile, die eine Aluminium-Karosserie bietet, dadurch aufrecht zu erhalten, dass bei einer Panzerung einer Kraftfahrzeugtür ein Türrahmen vorgesehen wird, der aus einem mit einer Panzerstahleinlage verstärkten Karbon-Profil hergestellt ist. Auf diese Weise kann durch Ersatz eines Aluminiumprofils durch ein Karbon-Profil mit einer Panzerstahleinlage trotz der Panzerung die Gewichtszunahme begrenzt werden. Diese Lösung, die insbesondere für die Panzerung eines Türprofils geeignet ist, ist jedoch nicht auf alle möglichen Karosserieteile übertragbar.
• Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Panzerung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, bereitzustellen, welche eine effektive Panzerung bei geringem Aufwand ermöglicht. Insbesondere sollen die Nachteile der bekannten Panzerung in Bezug auf die Gewichtszunahme der Karosserieteile vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein gepanzertes Karosserieteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einem Verfahren zur Herstellung eines gepanzerten Karosserieteils mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Entgegen dem Stand der Technik gemäß der DE 197 35 432 , bei dem lediglich ein Rahmenprofil aus kohlefaserverstärktem Kunststoff zur Gewichtseinsprung hergestellt worden ist, geht die Erfindung einen Schritt weiter und bildet bei dem zu panzernden Karosserieteil wenigstens die Außenschale oder die Innenschale, vorzugsweise beide aus einem faserverstärkten Kunststoff, um gegenüber dem Originalteil, welches aus Metall gefertigt ist, Gewicht einzusparen, welches dann wiederum für die Panzerung zur Verfügung steht.
• Darüber hinaus geht die vorliegende Erfindung jedoch auch bezüglich der Panzerung einen völlig anderen Weg, indem statt einer Stahlpanzerung eine Panzerung durch eine Aramid-Lage, insbesondere eine Aramid-Platte vorgesehen ist, welche flächig an der Innen- und/oder Außenschale angeordnet ist. Auf diese Weise wird auch bei der Panzerung zusätzlich Gewicht eingespart. Auf diese Weise ist es möglich, die Panzerung insgesamt besser und effektiver zu machen, da auf Grund der Gewichtseinsparung durch die oben beschriebenen Maßnahmen zusätzliche Panzerungen vorgesehen werden können, ohne dass das Gewicht des Gesamtfahrzeugs über das Gewicht des Serienfahrzeugs ansteigt, so dass auch weiterhin die kostengünstigen Originalserienfahrzeugteile Verwendung finden können.
• Zur Herstellung eines derartigen gepanzerten Karosserieteils hat es sich bewährt, die entsprechenden Teile, also Außen- und/oder Innenschalen sowie die Aramid-Lage miteinander zu verkleben. Als Werkstoff für die aus faserverstärktem Kunststoff gefertigten Teile, nämlich Außenschale und/oder Innenschale, bietet sich kohlefaserverstärkter Kunststoff an, da er bei niedrigem Gewicht eine ausgezeichnete Festigkeit und Verwindungssteifigkeit besitzt.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Aramid-Lage als flächige Platte ausgefiihrt, die insbesondere mit Ihren Konturen an die Innenkontur der Außenschale oder die Außenkontur der Innenschale angepasst ist, so das sich eine besonders platzsparende und steife Konstruktion ergibt.
• Zur Anpassung der Aramid-Platte an die Kontur des Karosserieteils bzw. der Außen- und/oder Innenschale kann die Aramid-Platte, die vorzugsweise aus einem in unterschiedlichen Matrix-Systemen, wie Harz, Kunststoffe und dgl., eingebetteten Aramid-Fasergewebe besteht, bei Temperaturen von 120 bis 160° C, insbesondere 130 bis 150° C sowie bevorzugt bei 140°C warm verformt, insbesondere gepresst werden, wobei der Pressstempel insbesondere auf eine Temperatur von 60 bis 100° C, insbesondere 70 bis 90°C und höchst vorzugsweise auf 80° C über einen Zeitraum von vorzugsweise bis zu 48 Stunden vorgewärmt wird.
• Vorzugsweise weist das gepanzerte Karosserieteil insbesondere im Randbereich zusätzlich einen Rahmen aus Panzerstahl auf, wobei die Aramid-Lage in dem Rahmen aufgenommen ist. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Panzerstahlrahmen im Randbereich der Aramid-Lage diese umschließt bzw. wenn die Aramid-Lage überlappend in dem Panzerstahlrahmen aufgenommen ist, so dass der Panzerstahlrahmen zwischen Außenschale und Aramid-Lage überlappend eingreift. Auf diese Weise ist nämlich der Randbereich der Aramid-Platte vor dem Beschuss mit Geschossen oder Projektilen, wie sie bei gepanzerten Fahrzeugen befürchtet werden müssen, geschützt. Dies hat zum Vorteil, dass es zu keiner Ausfaserung und Ausfransung der Aramid-Platte im Randbereich kommen kann, was zu einer Beeinträchtigung der Aramid-Platte und somit der Panzerung führen könnte. Zudem weist ein Vorsehen eines Panzerstahlrahmens im Randbereich des Karosserieteiles den Vorteil auf, dass möglicherweise Lücken in der Panzerung, insbesondere zwischen zueinander beweglichen Teilen, wie z.B. zwischen Kotflügel und Tür bzw. Heckklappe und entsprechend angebauten Bauteilen, durch die Panzerstahlrahmenanordnung geschlossen werden können.
• Um entsprechend die Rahmenanordnung aus Panzerstahl auf die entsprechenden Formen anpassen zu können, kann der Rahmen aus Panzerstahl vorzugsweise mehrteilig ausgeführt sein, insbesondere aus mehren Panzerstahlplatten oder entsprechend abgekanteten Panzerstahlprofilen gebildet sein.
• Das Vorsehen eines Panzerstahlrahmens hat sich insbesondere auch im Bereich von Aussparungen in Karosserieteilen, wie z.B. Fensteröffnungen, bewährt, da diese auch kritische Bereiche für die Panzerung eines Fahrzeugs darstellen. Hier kann es insbesondere auch vorteilhaft sein, neben einer Aramid-Lage als Panzerung eine diese zumindest teilweise abdeckende Panzerstahleinlage vorzusehen, wobei durch diese vorteilhafte Kombination bei idealer Panzerung wiederum eine Gewichtsreduzierung möglich ist.
• Die erfindungsgemäße Ersetzung eines Serienbauteils aus Metal durch einen faserverstärkten Kunststoff insbesondere kohlefaserverstärkten Kunststoff, ist besonders deshalb auch vorteilhaft, weil eine besonders einfache und vorteilhafte Herstellungsweise gegeben ist. So kann beispielsweise bei einem Umbau eines Serienfahrzeugs zu einem gepanzerten Fahr zeug das zu ersetzende Originalserienteil als Positivform für eine Negativform, d.h. eine Laminierform, zum Bilden der Außen- und/oder Innenschale aus faserverstärktem Kunststoff eingesetzt werden. Dies erleichtert den Herstellungsprozess erheblich. Ferner können zusätzliche Bauteile, wie z.B. die Innenverkleidung, integral mit der Innenschale hergestellt werden.
• Darüber hinaus können bei der Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen, insbesondere kohlefaserverstärkten Kunststoffen, die Panzerung in Form der Aramid-Platte bzw. Panzerstahlrahmenanordnung auch in einfacher Weise anlaminiert werden.
• Ferner kann bei einer bevorzugten Ausführungsform bei der Herstellung der faserverstärkten Außen- und/oder Innenschale eine sogenannte Vakuumtechnologie eingesetzt werden, die zu besonders dünnen, glatten und blasenfreien Außen- und/oder Innenschalen führt, was wiederum zum einen die Nachbildung des Originalkarosserieteils erleichtert als auch die Möglichkeiten für die Panzerungen erweitert. Diese sogenannte Vakuumtechnologie besteht darin, auf die in einer Laminierform angeordneten, mit Harz getränkten Fasergeweben zunächst ein Abreißgewebe, darauf eine Lochfolie und darüber ein Saugvlies anzuordnen, wobei abschließend über die Laminierform eine flexible Vakuumeinrichtung, insbesondere eine Abdeckfolie mit entsprechenden Absaugöffnungen angeordnet wird, so dass beim Aushärten unterhalb der flexiblen Vakuumeinrichtung, also beispielsweise der Abdeckfolie aus Latex, ein Vakuum erzeugt werden kann, so dass die flexible Vakuumeinrichtung gegen die Fasermatten drückt. Auf diese Weise wird Harz und Luft, welche zwischen den Fasermatten vorhanden ist in die über den Fasermatten angeordneten Abreissgewebe, Lochfolie und Saugvlies eingedrückt. Diese werden jedoch nach dem Aushärten von den Fasermatten bzw. den daraus entstandenen Außen- und/oder Innenschalen abgezogen, so dass eine dünne, glatte und blasenfreie Außen- und/oder Innenschale entsteht.
• Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren deutlich. Dabei zeigen die Figuren in rein schematischer Weise in
• 1 eine Seitenansicht einer Heckklappe eines Fahrzeugs und in
• 2 einen teilweisen Querschnitt entlang der Schnittlinie Π–II aus 1.
• Die 1 zeigt in einer Seitenansicht die Heckklappe 11 eines Fahrzeugs, die gemäß der Erfindung gepanzert ist, sich jedoch in ihrem äußeren Erscheinungsbild nicht von einem ungepanzerten Serienteil unterscheidet.
• In der 2 ist entlang der Schnittlinie II–II der l eine teilweise Schnittansicht der erfindungsgemäßen Heckklappe 11 aus 1 dargestellt. In dieser Schnittansicht ist im oberen Teil die Heckklappe 11 mit der Außenschale 1 und der Innenschale 2 zu erkennen, wobei die Innenschale 2 sich im Anschlag zu einer Dichtung 7 befindet, welche sich auf einem benachbarten Karosserieteil mit der Außenwand 8 und der Innenwand 9 sowie Panzerstahlplatten 10.1 und 10.2 befindet. Die teilweise Schnittansicht der 2 zeigt somit einen Randbereich der Heckplatte 11, der benachbart den die Hecköffnung umschließenden Bauteilen angeordnet ist.
• Die Heckklappe 11 weist unterhalb der Außenschale 1 eine Aramid-Platte 4 auf, die sich weitestgehend über die gesamte Fläche der Heckklappe 11 erstreckt und entsprechend der Innenkontur der Außenschale 1 geformt ist, also sämtlichen Einbuchtungen, wie z.B. der Einbuchtung für das Kennzeichenschild oder für den Heckscheibenmotor usw., folgt. Damit ergibt sich eine vollflächige Anlage der Aramid-Platte 4 an der Außenschale 1 der Heckklappe 11.
• Bei dem gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weist die Heckklappe in dem Randbereich zusätzlich eine Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 auf, die den Endbereich der Aramid-Platte 4 ein- bzw. umschließt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass kein Projektil eines Geschosses im Randbereich der Aramid-Platte 4 in das Innere des gepanzerten Fahrzeugs 4 eindringen kann. Die Rahmenanordnung 5.1 bis 5.4 aus Panzerstahl im Randbereich der Heckklappe 11 vermeidet nämlich zum einen eine Zerfaserung der Aramid-Platte in ihrem Randbereich, wenn sie dort von einem Geschoss getroffen wird, und sorgt zudem dafür, dass in dem Zwischenbereich zwischen Heckklappe und dem angrenzenden Bauteil der Karosserieseitenwand keine Lücke entsteht, durch die das Profil eines Geschosses eindringen könnte.
• Die Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 besteht aus mehreren, entsprechend zueinander angeordneten Panzerstahlplatten, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt eine Hakenform aufweisen. Die Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 kann jedoch auch aus entsprechend abgekanteten Winkelprofilen gebildet sein und andere geeignete Formen aufweisen.
• Wie in der 2 zu sehen ist, untergreift die Rahmenanordnung 5.1 bis 5.4 die Aramid-Platte 4, so dass ein Teil der Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4, nämlich der Teil 5.1, zwischen der Außenschale 1 und der Aramid-Platte 4 zu liegen kommt. Auf diese Weise ist der Randbereich der Aramid-Platte 4 bei dem Auftreffen eines Projektils und somit einer möglichen Zerfaserung wirksam geschützt.
• Der Randbereich der Aramid-Platte 4 ist weiterhin durch die Teile 5.2 und 5.3 der Panzerstahlrahmenanordnung eingefasst, so dass der Randbereich der Aramid-Platte 4 umlaufend vor einem Schuss mit einem Projektil geschützt ist. Dagegen dient der Teil 5.4 der Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 hauptsächlich dazu, die Lücke in der Panzerung zwischen der Klappe 11 und der benachbarten Karosserieseitenwand 8, 9 zu schließen.
• Wie ebenfalls aus der 2 zu erkennen ist, ist die Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 in einem faserverstärktem Kunststoff, einem sogenannten Laminat, eingebunden bzw. einlaminiert. Damit ist ein fester Halt der Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 gegenüber der Außenschale 1 und der Innenschale 2 gegeben. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aramid-Platte 4 mit der Außenschale 1 bzw. der Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 verklebt. Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, auch die Aramid-Platte 4 mit dem faserverstärkten Kunstharz an die Außenschale 1 und die Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 anzulaminieren oder die Panzerstahlrahmenanordnung 5.1 bis 5.4 einfach anzukleben.

Claims (14)

1. Gepanzertes Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges, insbesondere Heckklappe eines Personenwagens, umfassend eine Außenschale (1) und eine Innenschale (2), wobei wenigstens eine davon, insbesondere beide aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sind, und wobei an die Außen- und/oder Innenschale wenigstens eine für Fremdkörper durchtrittshemmende Aramid-Lage (4) angeordnet, insbesondere angeklebt ist.
2. Karosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen- und Innenschale miteinander verklebt sind.
3. Karosserieteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen- und/oder Innenschale aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gebildet sind.
4. Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aramid-Lage (4) als flächige Platte ausgeführt ist, die insbesondere in der Formgestaltung den Konturen der Außen- und/oder Innenschale nachgebildet ist.
5. Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieteil insbesondere im Randbereich einen Rahmen (5.1 bis 5.4) aus Panzerstahl aufweist, in dem die Aramid-Lage (4) insbesondere überlappend aufgenommen ist.
6. Karosserieteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Panzerstahlrahmen (5.1 bis 5.4) zwischen Außenschale (1) und Aramid-Lage (4) überlappend eingreift, wobei der Randbereich der Aramid-Lage (4) durch den Panzerstahlrahmen (5.1 bis 5.4) im wesentlichen umschlossen ist.
7. Karosserieteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (5.1 bis 5.4) in der Außen- und/oder Innenschale einlaminiert ist.
8. Karosserieteil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (5.1 bis 5.4) mehrteilig ist, insbesondere mehrere Panzerstahlplatten umfasst.
9. Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieteil eine Aussparung, insbesondere eine Fensteröffnung umfasst, wobei umlaufend um die Fensteröffnung die Aramid-Lage von einem Panzerstahlrahmen eingefasst oder zumindest teilweise abgedeckt ist.
10. Karosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (2) integral zumindest Teile der Innenverkleidung (6) aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung eines gepanzerten Karosserieteils insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine Außenschale (1) und eine Innenschale (2) hergestellt werden, wobei mindestens eine der Schalen, vorzugsweise beide Schalen aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellt werden, dass in einem zweiten Schritt eine Aramid-Lage (4) an der Außen- und/oder Innenschale angeklebt wird, und dass in einem dritten Schritt Innen- und Außenschale miteinander verklebt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zweiten Schritt die Aramid-Lage (4) hergestellt wird, wobei eine Aramid-Platte, die vorzugsweise aus in Harz eingebettetem Aramidfasergewebe gebildet ist, insbesondere auf eine Temperatur von 120 bis 160°C, insbesondere 130 bis 150 °C, höchst vorzugsweise auf 140°C erwärmt und in eine der Außen- und/oder Innenschale entsprechende Kontur gepresst wird, wobei insbesondere der Pressstempel auf vorzugsweise 60 bis 100°C, insbesondere 70 bis 90°C, höchst vorzugsweise 80°C vorgewärmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt die Außen- und/oder Innenschale aus faserverstärktem, insbeson dere kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellt wird, wobei die in einer Laminierform mit Kunstharz versehenen Fasermatten mit einem Abreissgewebe, einer Lochfolie und einem Saugvlies in dieser Reihenfolge belegt werden und über der Laminierform eine flexible Vakuumeinrichtung, insbesondere in Form einer Abdeckfolie, vorzugsweise aus Latex, mit Absaugöffnungen angeordnet wird, wobei während der Aushärtung ein Vakuum erzeugt wird, so dass die flexible Vakuumeinrichtung gegen die Fasermatten drückt, so dass eine dünne, glatte und blasenfreie Außen- und/oder Innenschale entsteht, wenn das Saugvlies, die Lochfolie und das Abreissgewebe nach dem Aushärten entfernt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichent, dass zur Herstellung der Außen- und/oder Innenschale eine Laminierform, insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff verwendet wird, die von einem Originalkarosserieteil eines Serienfahrzeuges abgeformt wird.