DE1914997A1

DE1914997A1 - Karosserie aus miteinander verbundenen Kunststoffwandteilen und Verfahren zur Herstellung der Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE1914997A1
Application number: DE19691914997
Authority: DE
Inventors: Odd Andresen; Tischbein Nils Heinrich
Original assignee: NORCEM FA AS
Current assignee: NORCEM FA AS
Priority date: 1968-03-26
Filing date: 1969-03-25
Publication date: 1969-10-16
Also published as: IL31842A0; FR2004776A7; BE730501A; LU58281A1; NL6904706A; CH478688A

Description

gng Schönherr

^Ri ER, Christophstr. 23

Trier, den 21.3.1969

N 107

Firma

A/S Norcem
Brevik - Norwegen

Karosserie aus miteinander verbundenen Kunststoff— wandteilen und Verfahren zur Herstellung der

Fahrzeugkarosserie

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie aus miteinander verbundenen Kunststoffwandteilen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Fahrzeugkarosserien.

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BAD ORtQtNAL

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In jüngster Zeit wurden verschiedene Konstruktionen von Fahrzeugkarosserien aus Kunststoff .„auf den Markt gebracht. Diese Fahrzeugkarosserien besitzen verschiedene vorteilhafte Eigenschaften, wie eine sehr gute Wärmeisolierung, eine Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und bedürfen keiner Unterhaltung. Es ist darüber hinaus möglich, eine leichtere Konstruktion als bei Karosserien zu erhalten, die ganz oder zum Teil aus Metall bestehen oder ein Metallgerüst einschließen.

Die Verwendung von geeigneten Wandteilen bringt keine großen technischen Schwierigkeiten mit sich, aber es entstand das Problem, geeignete Mittel und/oder Methoden zum Aneinanderfügen oder Verbinden der Wandteile zu schaffen, insbesondere wenn die Karosserie mehr oder weniger selbsttragend und ohne ein besonderes Traggerüst od.dgl. ausgebildet sein soll. Bekanntlich müssen beim Aufbau einer Karosserie die Verbindungen zwischen den Wandteilen verschiedene Voraussetzungen aufweisen, so die Fähigkeit, Stöße und Vibrationen ohne Gefahr von Beschädigungen auszuhalten. Die Verbindungen müssen

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darüber hinaus fest und mechanisch stark sein. Die Verbindungen müssen ferner eine Festigkeit und Stabilität haben, die mindestens so groß ist, wie die Randteile selbst, insbesondere wenn die Konstruktion selbsttragend sein soll. Darüber hinaus sollen die Verbindungen einfach und billig hergestellt werden können.

Bei den bekannten Ausführungen sind die Verbindungen zwischen den Wandteilen gewöhnlich als Hilfsmittel ausgebildet, die zwischen den benachbarten Wandteilen eingefügt werden. Die Zwischenelemente sind gewöhnlich in Form von profilierten, fortlaufenden H-förmigen oder kastenförmigen Stangen oder Pfosten ausgebildet, um eine gute Stärke der aneinanderhängenden Karosserie zu erreichen. Die Zwischenelemente sind durch Nieten, Schweißen oder Kleben oder eine Kombination der genannten Verbindungsmittel aneinandergefügt. Es wurde auch vorgeschlagen, durchgehende Federelemente zu verwenden, die sich in geeigneter Weise quer durch die Wandteile entlang der Mitteleb.ene erstrecken und an den entsprechenden, gegenüberliegenden Seitenkanten.des Außenwandteils verankert sind.

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Ein Nachteil der bekannten Verbindungsmittel und des Verfahrens zum Zusammenfügen der Wandteile ist, daß die Verbindungselemente teuer und klobig sind und daß sie nicht vorgefertigt werden können. Darüber hinaus sind die bekannten Verbindungen von solcher Form, daß sie nur mit Schwierigkeiten abgenommen werden können, wenn das Randteil beschädigt ist.

Es wurde versucht, Klebstoffe für die Verbindung zwischen den Wandteilen zu benutzen, da heute verschiedene Klebstoffe vorhanden sind,,die eine genügende Bindefähigkeit besitzen. Aber bei der Verwendung von Klebstoffen ergab sich, daß zwischen den einzelnen Wandteilen Zwischenelemente angeordnet werden mußten, um die Stabilität der Anordnung zu erreichen» oder daß alternativ die Wandteile mit einem besonderen ,tragenden Gerüst oder Verstärkung sei ement en ausgebildet sein mußten. Aber solch ein Wandteil ist schwierig herzustellen und sehr teuer. Karosserien aus Wandteilen mit klebenden Verbindungen befriedigen heute nur, wenn die Fahrzeugkarosserie auf ein Traggestell montiert wird oder wenn die Wandteile in ein Traggerüst oder Rahmen eingebaut werden. Sie sind aber

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unzulänglich bei sogenannten selbsttragenden Karosserien.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Konstruktion für Karosseriewandteile vorzuschlagen, deren innere und äußere Seiten aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt sind und deren dazwischen liegender Kern aus festem Schaumstoff besteht. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, neue Verbindungsmittel für solche Wand— teile vorzuschlagen, um eine ineinandergreifende, selbsttragende Kraftfahrzeugkarosserie zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine neue Art von Verbindungsmittel zwischen den benachbarten Wandteilen vorzuschlagen, die mit den Wandoberflächen bündig abschließen und die alle Bedingungen und Erfordernisse aufweisen, die oben artgeführt wurden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein neues Montageverfahren vorzuschlagen, das vom Produktionsstandpunkt ansprechend ist und dennoch vom technischen Standpunkt ein geeignetes Produkt ergibt«

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Fahrzeugkarosserie vorgeschlagen, die aus mehreren, mit ihren Seitenkanten miteinander verbundenen Wandteilen besteht, wobei jedes Wandteil aus zwei Außenflächen aus glasfaserverstärktem Kunststoff und einem dazwischen liegenden Kern aus festem Schaumstoff besteht, die Seitenkanten jedes der beiden benachbarten Wandteilen eine Feder und eine Nut haben und miteinander verbunden sind und die Feder eine kleinere Breite hat als die entsprechende Weite der Nut ist, um einen Zwischenraum zwischen beiden zu erhalten, in dem eine gehärtete Matte aus flasfaserverstärktem Kunststoff liegt, die eine zusammenhängende Verbindung zwischen den Wandteilen ergibt und ein Konstruktionsteil darstellt, was eine gute Struktionsstabilität der Kraftfahrkarosserie ergibt. .

Das Verfahren zum Aneinanderfügen der Karosserie nach der Erfindung besteht aus mehreren Stufen. Zunächst werden die Wandteile Seite an Seite parallel zueinander mit einem gewissen Abstand dazwischen angeordnet, dann eine anliegende Matte von nicht gehärtetem Polyester«

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BAD ORIGiNAL

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kunststoff", der glasfaserverstärkt ist, dazwischen gelegt und anschließend die Wandteile gegeneinander bewegt, so daß die Feder und Nut miteinander in Berührung kommen und dadurch die Matte, die dazwischen liegt, in eine etwa U—förmige Form gebracht wird. Darauf werden die zusammenhängenden Wandteile unter einem geeigneten Druck gehalten, bis die Matte ausgehärtet ist, wobei die Matte dadurch _an den angrenzenden Flächen haftet und die Randteile miteinander verbunden werden, so daß das Mattenmaterial, wenn es ausgehärtet ist, einen Konstruktionsteil ergibt, der der Fahrzeugkarosserie eine große Stärke verleiht·

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Enden der beiden Außenflächen der Wandteile der einen Seitenkante gegeneinander gerichtet und schließen die Feder ein, während die Nut an der anderen Seitenkante durch ein besonderes Konstruktionsteil ausgebildet ist, das zwischen den gegenüberliegenden Endkanten der Außenflächen liegt, wobei vorzugsweise die Kante an der Innenseite der Platte abgeschrägt ist.

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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Seitenkante des Wandteils, die die Nut einschließt, derart ausgebildet, daß der Schaumstoffkern seitlich gegenüber den Seitenkanten der Außenflächen verkürzt ist, wodurch zwischen den gegenüberlxegenden Kanteninnenseiten der Außenflächen und der Seitenkante des Kernes eine U-förtnige Ausnehmung entsteht, die als Konstruktionsnut dient.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden zusammen mit den beispielhaften Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Karosseriewand nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen teilweisen vergrößerten Schnitt meh*- rerer, miteinander verbundener Wandteile nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt ähnlich wie -Fig. 1 einer anderen karosseriewand nach der Erfindung. ·.'-. c ~ ■'

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Wie Fig. 1 erkennen läßt, hat das Wandteil nach der Erfindung einen hohlkörperartigen Aufbau mit einer äußeren Fläche 2 und einer inneren Fläche 4, wobei der Zwischenraum 22 mit einem Kern 5 aus festem Schaumstoff, vorzugsweise Kunststoff auf der Basis von Polyurethan mit geschlossenen Zellen, ausgefüllt ist. Entlang der .einen Seitenkante hat das Wandteil einen fortlaufenden Vorsprung, der zur Vereinfachung weiterhin als Feder 6 bezeichnet wird. Die beiden identischen Hälften 8 und 10 dieser Seitenkante sind als Teile der Flächen 2 und k ausgeformt, so daß eine fortlaufende Verbindungslinie 11 entlang der Außenseite der Feder läuft· An der entgegengesetzten Kante des Wandteils sind die Flächen 2 und k bei dieser Ausführungsform mit einem fortlaufenden, nach innen weisenden Rand oder Flansch versehen, der mit 12 und Ik bezeichnet ist. An der Innenseite der Ränder 12 und Ik zwischen den Flächen 2 und k ist ein Konstruktionsteil 15 angeordnet, das ebenfalls aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und mit äußeren Flanschteilen 16 und 1? sowie inneren Flanschen 23 und 25 ausgerüstet ist und

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außerdem eine Querrippe 20 aufweist. Somit hat das-Pro-, fil eine U-förmige Kontur mit einer nach außen-gerichteten Öffnung und eine fortlaufende Ausnehmung entlang der Seitenkanten des Wandteils, die anschließend als Nut bezeichnet wird. Um das Profil 15 genau auszurichten, wird die beschriebene Baueinheit in einer nicht gezeigten Halterung od.dgl. gehalten und der Zwischenraum 22 mit dem festen Kern 5 von Schaumstoff, vorzugsweise Polyurethankunststoff, gefüllt, wobei das Material in den Zwischenraum eingespritzt wird, sich ausdehnt und aushärtet. Der Schaumstoff hat gewöhnlich eine geschlossene Zellenstruktur, die ein Schutzgas Freon enthält. Die Flächen 2 und 4 und das Teil 15 werden fest mit dem Kern verbunden und das Wandteil ist fertig zum Zusammenfügen·

Die Dicke der Wandteile und die anderen Gesamtdimensionen werden von der Form der Karosserie, die hergestellt werden soll, dem Bedarf an Wärmeisolierung und anderen Faktoren abhängen, aber die Gesamtdicke der Wandteile wird gewöhnlich zwischen 35 und 70 mm betragen, während die Dicke * der glasfaserverstärkten Kunststoffschicht 2 und 4 gewöhnlich zwischen 5 und 8 mm liegt.

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Fig· 2 zeigt den weiteren Aufbau der Karosserie und die Verbindung nach der Erfindung. Mehrere Wandteile, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind,, sind Seite an Seite mit einem gewissen Zwischenraum angeordnet. In Fig. 2 sind z.B. Abschnitte von drei Wandteilen gezeigt, die mit 24, 26 und 28 bezeichnet sind. Direkt vor dem Zusammenfügen werden Matten 18, I8¹ von geeigneter Dicke, die aus nicht hartem Kunststoff mit Glasfaserverstärkung bestehen, zwischen die gegenüberliegenden Seitenkanten der benachbarten Wandteile gelegt. Danach werden die Wandteile gegeneinander geschoben, so daß Feder und Nut gegenseitig ineinander greifen und die Matte dazwischen in eine Form gebracht wird, die der Oberflächenform der Seitenkanten, die die Feder tragen oder die Nut einschließen, entsprechen. Wie vorher beschrieben, hat die Feder eine Breite, die etwas enger ist als die entsprechende lichte Weite der U-förmigen Nut, so daß zwischen den benachbarten Verbindungsflächen' ein U-förmiges Konstruktionsteil aus Kunst staff mit Glasfaserverstärkung entsteht, das ebenfalls mit l8 bezeichnet ist. Die Höhe der Feder soll annähernd gleich der Tiefe der Nut sein. Die Feder kann zwischen den Seiten 23 und 25 des U-för-

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migen Elementes I5 eingeklemmt sein, wobei die Verbindung 11 vollständig geschlossen sein kann. Die Baueinheit wird danach unter einem gewissen Druck gehalten und möglicherweise erhitzt, bis das dazwischen angeordnete Mattenmaterial gehärtet ist. Das Wandteil wird hierdurch fest und zu einer selbsttragenden Einheit. Die äußere und, wenn gewünscht, auch die innere Fläehe kann mit einer abgeschrägten Kante, besonders an der Außenseite, wie bei 21 gezeigt ist, ausgebildet sein, wodurch eine überlappende Verstärkungsverbindung zwischen dem Mattenmaterial und dem angrenzenden äußeren Teil der Flächen gegeben ist. Das überschießende Mattenmaterial auf jeder Seite des Wandteils entlang der Verbindungen wird abgemacht und die Verbindungsoberfläche geschliffen und poliert.

Infolge der Einfachheit der Konstruktion der Wandteile, wie der Verbindung der Wandteile haben Versuche und die Praxis ergeben, daß eine Karosserie nach der Erfindung eine große Stabilität und Festigkeit in Längs- und Quer« richtung aufweist, so daß die Karosserie als selbsttragend ohne zusätzliches Traggestell, Gerippe od.dgl. benutzt werden kann.

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Fig«, 3 zeigt einen teilweisen Querschnitt ähnlich der Fig. 2 von zwei zusammenhängenden Wandteilen, deren Aussehen eine Modifikation des Wandteils darstellt, das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist« Die Modifikation besteht vornehmlich darin, daß das Hilfsprofil 15 fortgelassen ist. Die Flächen 30 und 32 sind bei dieser Ausführungsform an einer Seitenkante unterbrochen und laufen als gerade Endkanten 34j 36 aus, während der Kern 38 mit einer Seitenfläche 40 endet» Die Seitenfläche 40 kann die Oberfläche des Schaumstoffmateriales sein oder alternativ in Form einer dünnen, nichtgezeigten Folie aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen,, Der Kern 38 in dem Wandteil ist in geeigneter Weise durch Injektion hergestellt, während das Ausrichten der Flächen und 32 in einer Halterung geschieht. Die Seitenfläche wird durch eine Formplatte ausgebildet, die abgenommen werden kann, nachdem der Kern festgeworden ist. Die andere Seitenkante des Wandteils kann ähnlich der entsprechenden Seitenkante sein, wie sie bei den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Der einzigste Unterschied besteht in der Dimension der Feder 42, da die Feder 42 bei dieser Ausführungsform etwas breiter ist, so daß zwischen den

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beiden Außenseiten 44, 46 der Feder und den Innenseiten der Flächen 30 und 32 ein relativ großer Zwischenraum besteht, Die Höhe der Feder 42 soll im wesentlichen.der Tiefe der Unförmigen Ausnehmung entsprechen, ,pie Verbindung ist entsprechend der Verbindung, wie sie bei der Ausführungsform nach Fig_e 2 beschrieben wurde. Kurz ehe die entsprechenden beiden Wandteile miteinander verbunden werden, wird eine geeignet dicke Matte 48 zwischen die Seitenkanten eingelegt, worauf die Wandteile 50 und 52 gegeneinander geschoben werden, um eine zusammenhängende Stellung, wie sie in der Fig. 3 gezeigt ist, zu ergeben. Die Matte wird hierdurch zu einem U-förmig geformten Element zwischen den angrenzenden Seiten der Wandteile geformt. Die zusammenhängende Einheit wird dann einem geeigneten Druck unterworfen. Bei diesem Beispiel ist es vorteilhaft, auch einen seitlich gerichteten Druck anzulegen, wie er durch die Pfeile K-K in der Fig. 3 angedeutet ist, um zu verhindern, daß die vorstehenden oder freien Enden 35 und 37 der Flächen 30 und 32 durch das .. gepreßte Mattenmaterial, das dazwischen liegt, nach außen gedruckt werden. Auch bei dieser Ausführungsform entsteht

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ein U-förmiges Element 48 zwischen den entsprechenden Seiten der Flächen· Dieses Element hat ein sehr großes Trägheitsmoment um eine Achse, die parallel mit der Wandkonstruktion verläuft, und ebenso um eine Achse, die quer zu der Wandebene geht. Daher besitzt der fertig verbundene Körper eine große Festigkeit und Stabilität. Verschiedene Versuche zur Feststellung der Stabilitätseigenschaften des Wandteils und der Anordnung haben jedoch gezeigt, daß diese Ausführungsform nicht so fest und stark ist, wie die Ausführungsform, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt,ist. Die Ausführungsform, nach Fig. 3 ist bei der gegebenen Technik vornehmlich für eine vergleichsweise kleine Karosserie und für Körper, die ein Tragskelett od.dgl. haben, geeignet.

Die Ausführungsform, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist zur Herstellung von Karosserien oder Aufbauten für Lastwagen, Busse und Eisenbahnwagen geeignet.

In der vorstehenden Beschreibung sind nur zwei gegenüberliegende Seitenkanten der vier Seitenkanten des Wandteils beschrieben, aber es ist klar, daß die Wandteile entlang

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den anderen beiden Seitenkanten ähnlich ausgebildet und verbunden sein können. Die Wandteile sind gewöhnlich rechtwinklig und der Dachabschnitt der Karosserie ist in gleicher Weise gefertigt, mit dem einzigsten Unterschied, daß die Wandteile für das Fahrzeugdach gewöhnlich mit einer gewissen Rundung ausgebildet sind und eine zusätzliche nach unten weisende Krümmung an jeder Seite der Karosserie aufweisen, um an der oberen horizontalen Seitenkante einer Seitenwandeinheit verbunden zu werden«

In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden, daß obgleich die Erfindung für Wandteile beschrieben ist, die auf ihrer einen Seite eine Feder und auf ihrer anderen Seite eine Nut haben, es mindestens theoretisch möglich ist, die Randteile entweder mit Federn oder mit Nuten an beiden Seitenkanten auszurüsten. Dann müssen nur die Seitenkanten des benachbarten Wandteils mit ergänzender Feder oder Nut versehen sein. Es ist in der Tat bekannt, Dachabschnitte in Form von ineinander greifenden Dachteilen auszubilden, die Seite an Seite angeordnet und ver-

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bunden sind und die sich von der einen Seitenwand des Fahrzeuges zur anderen Seitenwand erstrecken und bei denen die seitlich umlaufenden Seitenkanten, die mit der Seitenwandkonstruktion verbunden werden soll, entweder mit Federn oder mit Nuten an beiden Seiten ausgerüstet sind.

Der Boden der Karosserie kann analog wie der Dachabschnitt ausgebildet sein oder er kann von üblicher Art sein· Das gleiche gilt für die Rückwand und für die Vorderwand· Die Wandteile müssen natürlich so geformt sein, daß sie passen, aber die Verbindung der Wandteile werden vorteilhaft so ausgeführt, wie es beschrieben wurde« Das Wandteil kann natürlich mit Hilfsmitteln befestigt werden, wenn dies erforderlich ist. Bei einem Bus z.B. werden die Seitenwandteile vorteilhaft mit Fensteröffnungen und Rahmen vorfabriziert·

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Claims

Patentansprüche

lj\ Fahrzeugkarosserie aus mehreren nebeneinander angeordneten Wandteilen, die entlang ihrer Seitenkanten miteinank der verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wandteil zwei Außenflächen (2,4 bzw. 30, 32) aus glasfaserverstärktem Kunststoff aufweist, zwischen denen ein Kern (5 bzw· 38) aus festem Schaumstoff liegt, daß die verbindenden Seitenkanten der Wandteile eine Feder (6) bzw. eine entsprechende Nut (15) haben, die ineinander greifen, und daß die Feder eine Breite hat, die kleiner ißt als die entsprechende lichte Weite der Nut, um einen Zwischenraum zu haben, in dem eine gehärtete Matte (18, 18· bzw. 48) aus glasfaserverstärktem Kunststoff liegt, die eine aneinander hängende Verbindung zwischen den Wandteilen ergibt und ein Konstruktionsteil darstellt, das der Kraftfahrzeugkarosserie eine große Stabilität verleiht.

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2. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen (2, 4) an ihrem einen Ende (8,10 bzw« 44, 46) gegeneinander abgebogen und derart geformt sind, daß sie die Feder (6) an der Seitenkante des Wandteils umfassen.
3· Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Feder (6) umfassenden Teile aus zwei Hälften (8, 10) bestehen.
4. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandteil eine Nut entlang einer Seitenkante hat, daß in der Nut ein Konstruktionsteil (15) mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt sitzt, daß die Öffnung des U nach außen weist und daß die benachbarten Ränder (12, 14) der Außenflächen (2, 4) nach innen weisende verengende Flansche aufweisen, die die Seitenteile (16, 23 bzw« 17, 25) des U-förmigen Konstruktionsteils (15) übergreifen.

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5· Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus zwei Außenflächen (30, 32) und dazwischen liegendem Kern (38) ausgebildete Wandteil eine
rechtwinklige Form hat, daß der Kern mit einer Seitenkante (kO) eher als die Seitenkanten (34, 36) der Außenflächen endet, so daß eine Ausnehmung entlang dieser Seitenkante verläuft, die durch die Innenseite der überstehenden Außenflächen und die Seitenkante des Kerns dazwischen gebildet ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie aus
mehreren Wandteilen von glasfaserverstärktem Kunststoff, von denen jedes aus zwei Außenflächen von glasfaserverstärktem Kunststoff und einem dazwischen liegen Ie t Kern.
aus festem Schaumstoff bestehen und die Seitenkraft en der Wandteile, die miteinander verbindbar sind, mit Nut und
Feder versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Wandteile in gleicher Ebene nebeneinander mit einem kleinen Zwischenraum untereinander angeordnet werden, daß eine Matte aus nicht gehärtetem, glasfaserverstärktem Polyesterkunststoff zwischen die Seitenkanten der be-
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nachbarten Wandteile gelegt wird, daß die Wandteile gegeneinander bewegt werden, so daß Nut und Feder ineinander greifen, wodurch die dazwischen liegende Matte zu einem U-förmigen Körper geformt wird und daß die verbundenen Wandteile unter einem geeigneten Druck gehalten werden, bis die Matte ausgehärtet ist, wodurch das Mattenmaterial an den angrenzenden Seitenoberflächen haftet und die Wandteile aneinander bindet, und das gehärtete Mattenmaterial ein Konstruktionsteil ergibt, das der Fahrzeugkarosserie eine große Stabilität verleiht.
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