DE19930001A1 - Karosserieteil, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung - Google Patents
Karosserieteil, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen VerwendungInfo
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Abstract
Ein Karosserieteil besteht aus einem faserverstärkten Kunststoffformteil (1) als tragendes Innenteil und einer damit verbundenen Außenhaut (4) aus Metall.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Karosserieteil mit einem faserverstärkten Kunst
stoffformteil. Sie hat auch die Herstellung eines solchen Karosserieteils und dessen
Verwendung zum Gegenstand.
Für Kraftfahrzeugkarosserieteile, wie Türen, werden verschiedene Leichtbaustruktu
ren verwendet. So werden beispielsweise Aluminium- und Magnesiumwerkstoffe
eingesetzt, die jedoch aufgrund von Materialermüdung, Rissempfindlichkeit beim
Tiefziehen, schlechter Verschweißbarkeit und anderes mehr zahlreiche Probleme
aufwerfen. Daneben werden zunehmend faserverstärkte Kunststoffkarosserieteile
verwendet, beispielsweise SMC (Sheet Mould Compound)-Formteile auf Epoxid-
Basis oder LNPP (Langfaserpolypropylen)-Formteile.
Da die fasrige Textur durchscheint, können diese faserverstärkten Kunststoffteile
nicht oder nur mit aufwendiger Nacharbeit mit einer Lackierung versehen werden,
die höchsten Ansprüchen genügt (Klasse A-Lackierung). Zudem kann die Lackie
rung auf dem Kunststoffteil einen anderen Farbton als auf der Restkarosse aufwei
sen. Ein weiteres Problem bilden die stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungs
koeffizienten von Kunststoff und Metall. Das heißt, wenn beispielsweise eine Metall
karosserie mit einer Kunststofftür versehen wird, ändert sich z. B. der Türspalt mit
der Temperatur. Da SMC-Formteile relativ dick sind, besitzen sie kaum Gewichts
vorteile und erfordern zudem hohe Investitionskosten da ihre Werkzeugkosten de
nen von Stahlblech-Formteilen nahekommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach herstellbares Leichtbaukarosserieteil be
reitzustellen, das bei geringem Gewicht mit einer auch höchsten Ansprüchen genü
genden Lackierung versehen werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Karosse
rieteil erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausgestaltungen deser
findungsgemäßen Karosserieteils wiedergegeben. Der Anspruch 7 hat ein bevor
zugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Karosserieteils zum Ge
genstand, welches durch die Ansprüche 8 und 9 in vorteilhafter Weise ausgebildet
wird. Der Anspruch 10 gibt eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen
Karosserieteils an, und der Anspruch 11 eine wichtige Verwendungsmöglichkeit
desselben.
Das erfindungsgemäße Karosserieteil besteht aus einem faserverstärkten Kunst
stoffformteil, das ein tragendes Innenteil bildet, und einer mit dem Innenteil verbun
denen Außenhaut aus Metall.
Da die Außenhaut keine tragende, sondern ausschließlich optische Funktion hat,
nämlich eine Trägerschicht für eine auch optisch einwandfreie Lackierung zu bilden
und das Innenteil zu verdecken, kann sie entsprechend dünn ausgebildet werden.
Die Außenhaut kann beispielsweise aus einem Stahl-, insbesondere Edelstahlblech
bestehen oder aus einem Aluminiumwerkstoff. Die Dicke des Stahlblechs kann bei
spielsweise 0,2 mm bis 0,8 mm, insbesondere etwa 0,5 mm betragen, die Dicke
eines Aluminiumblechs beispielsweise 0,5 mm bis 1,5 mm, insbesondere etwa
1,2 mm.
Das faserverstärkte Kunststoffformteil, dass das tragende Innenteil des erfindungs
gemäßen Karosserieteils bildet, kann ein duroplastisches oder thermoplastisches
Formteil sein. Vorzugsweise wird jedoch ein thermoplastisches Formteil verwendet,
also ein Formteil bei dem die Verstärkungsfasern in eine Thermoplast-Matrix einge
bettet sind.
Faserverstärkte Thermoplast-Formteile können nämlich auf besonders einfache
Weise hergestellt werden. Dazu können ein oder mehrere aufeinandergelegte Ge
webe oder dgl. textile Flächengebilde aus den Verstärkungsfasern, die zusätzlich
Fasern aus thermoplastischem Material enthalten, in der Wärme verpresst werden,
wodurch die thermoplastischen Fasern aufschmelzen und die Thermoplast-Matrix
bilden, in der die Verstärkungsfasern eingebettet sind.
Der Thermoplast kann irgendein bekannter zur Herstellung von faserverstärkten
Verbundwerkstoffen geeigneter Thermoplast sein, beispielsweise Polyethylen (PE),
Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat
(PC) oder ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeres (ABS) oder Gemische dieser
Polymeren. Die Verstärkungsfasern können Kohlenstoff-, Glasfasern, Fasern aus
synthetischen Kunststoffen, beispielsweise Aramid-Fasern, oder natürliche Fasern,
beispielsweise Hanffasern, sein. Kohlenstofffasern werden jedoch bevorzugt.
Zudem sind für Formteile aus thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen Werk
zeuge mit geringen Kosten einsetzbar, beispielsweise Aluminiumwerkzeuge. Damit
sind erfindungsgemäß auch Karosserieteile in kleiner Serie mit geringen Investi
tionskosten herstellbar.
Da es das Innenteil bildet und durch die Außenhaut abgedeckt wird, kann das faser
verstärkte Kunststoffformteil erfindungsgemäß mit Versteifungsabschnitten, wie Rip
pen oder rinnenartigen Abschnitten, versehen werden. Solche Versteifungs
abschnitte können beim Pressen eines thermoplastischen Formteils problemlos her
gestellt werden. An den Versteifungsabschnitten kann dann die Außenhaut anliegen
oder mit geringem Abstand angeordnet sein, wodurch größere Beulflächen verhin
dert werden können.
Das Fügen von Kunststoffformteil und Außenhaut als letzter Arbeitsgang der Her
stellung des erfindungsgemäßen Karosserieteils erfolgt vorzugsweise durch Kleben
oder Bördeln, insbesondere durch Kleben und Bördeln.
Sowohl beim Kleben (ohne Bördeln) wie beim Bördeln (mit und ohne Kleben) wird
vorzugsweise eine Außenhaut mit nach innen abgekantetem Rand verwendet.
Durch die Abkantung wird ein Austreten des Klebstoffs nach außen, also sichtbar,
verhindert. Andererseits wird das Bördeln durch den nach innen abgekanteten
Außenhautrand vereinfacht.
Das faserverstärkte Kunststoffformteil weist an seinem Rand, der mit der Außenhaut
verbunden wird, vorzugsweise einen Flansch auf. Dadurch wird zum einen eine aus
reichend große Klebefläche gebildet und zum anderen eine Kante an dem Kunst
stoffformteil, um die der Außenhautrand gebördelt werden kann.
Beim Bördeln hat der Klebstoff vor allem Dichtfunktion, nämlich das Eindringen von
Wasser durch den Fügespalt zu verhindern. Demgemäß kann beim Bördeln statt
des Klebstoffs auch eine Dichtmasse verwendet werden. Als Klebstoff bzw. Dicht
masse können handelsübliche Klebstoffe bzw. Dichtmassen für Karosseriestruktu
ren verwendet werden.
Da Aluminiumblech beim Umbördeln zum Reißen neigt, wird eine Aluminiumaußen
haut bevorzugt geklebt, eine Edelstahlaußenhaut hingegen bevorzugt gebördelt.
Auch ist bei Edelstahl eine Korossion durch Haarrisse, die beim Bördeln auftreten
können, unkritisch. Die Beulsteifigkeit, das Gewicht, die Ziehfähigkeit sind bei Edel
stahl im Vergleich zu Aluminiumwerkstoffen gleich gut oder besser.
Erfindungsgemäß wird eine metallische, leichte Türaußenhaut ohne tragende Funk
tion, die nur der Optik dient, mit einem leichten, kostengünstigen tragenden Innen
teil, nämlich einem faserverstärktem Kunststoffformteil, verbunden. Damit kann das
erfindungsgemäße Karosserieteil mit der Restkarosse ohne Farbunterschiede "on
line" lackiert werden.
Das erfindungsgemäße Karosserieteil kann für alle Außenhautteile eines Kraftfahr
zeuges eingesetzt werden, also beispielsweise Kotflügel, Dach- oder Heckklappe.
Insbesondere ist es jedoch als Fahrzeugtür einsetzbar. Dabei können an dem als
thermoplastisches Formteil ausgebildeten tragenden Innenteil die Anbauteile, wie
Schlösser, Scharniere, Führungen und dgl. befestigt werden.
Nachstehend ist die Erfindung anhand einer Fahrzeugtür beispielhaft näher erläu
tert. Darin zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 die Ansicht eines Kunststoffformteils als tragendes Innenteil einer Kraftfahr
zeugtür;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Kraftfahrzeugtür mit dem Kunststoffformteil nach
Fig. 1 entlang der Linie II-II;
Fig. 3 in vergrößerter Wiedergabe im Schnitt den Klebebereich des Innenteils mit
der Außenhaut; und
Fig. 4
und 5 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt durch einen alternativen Fügebe
reich, nämlich durch Bördeln, und zwar vor bzw. nach dem Bördeln.
Gemäß Fig. 1 weist das beispielsweise durch Pressen hergestellte faserverstärkte
thermoplastische Kunststoffformteil 1 an seinem Rand und diagonal rinnenartige
Versteifungsabschnitte 2, 3 auf.
Gemäß Fig. 2 ist das die tragende Struktur der Tür bildende faserverstärkte Kunst
stoffformteil 1 außen mit einer Außenhaut 4 und innen mit einer Innenabdeckung 5
und einer Türverkleidung 6 versehen. Die Außenhaut 4 besteht beispielsweise aus
Edelstahlblech mit einer Dicke von etwa 0,5 mm. Das Formteil 1 kann aus einem mit
Kohlenstofffasern verstärkten Thermoplast bestehen.
An dem tragenden Innenformteil 1 werden beispielsweise die Führungsschienen 7
für die Glasscheibe 8 und die sonstigen nicht dargestellten Anbauteile der Tür, wie
Fensterheber, Scharniere, Schloss, usw. befestigt, und zwar bevor die Außenhaut
4 am Formteil 1 befestigt wird. Das faserverstärkte Kunststoffformteil 1 ist damit zur
Montage der Anbauteile der Tür frei zugänglich. Damit wird nicht nur die Türmon
tage wesentlich vereinfacht, sondern zugleich die Gefahr beseitigt, dass die Außen
haut 4 bei der Montage der Anbauteile verkratzt werden kann.
Nach der Montage der Anbauteile kann die Innenabdeckung 5 durch Schrauben,
Kleben, Clipsen oder in anderer Weise mit dem faserverstärkten Kunststoffformteil 1
verbunden werden, worauf die Außenhaut 4 und die Verkleidung 6 befestigt werden.
Gemäß Fig. 3 wird die Außenhaut 4 mit dem Kunststoffformteil 1 durch einen Kleb
stoff 9 verbunden. Um ein Austreten des Klebstoffs 9 zu verhindern, ist der Rand 10
der Außenhaut 4 nach innen rechtwinklig abgekantet. Zudem weist das Formteil 1
zur Bildung einer ausreichend großen Klebefläche 9 einen sich seitlich zum abge
kanteten Rand 10 der Außenhaut 2 erstreckenden Flansch 11 auf.
Alternativ dazu kann gemäß Fig. 4 der abgekantete Rand 10 an der Außenhaut 4
länger ausgebildet sein, sodass er gemäß Fig. 5 um den Flansch 11 an dem Kunst
stoffformteil 1 gebördelt werden kann. Damit wird durch Kleben und Bördeln eine
besonders feste Verbindung zwischen dem Kunststoffformteil 1 und der metalli
schen Außenhaut 4 geschaffen.
Claims (11)
1. Karosserieteil mit einem faserverstärkten Kunststoffformteil, dadurch ge
kennzeichnet, dass das faserverstärkte Kunststoffformteil (1) ein tragendes
Innenteil bildet und mit einer Außenhaut (4) aus Metall verbunden ist.
2. Karosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das faser
verstärkte Kunststoffformteil (1) ein faserverstärktes Thermoplast-Formteil
ist.
3. Karosserieteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kunststoffformteil (1) mit Kohlenstofffasern verstärkt ist.
4. Karosserieteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Außenhaut (4) aus Stahl- oder Aluminium-Blech besteht.
5. Karosserieteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke
des Stahlblechs weniger als 1 mm und die des Aluminiumblechs weniger als
1,5 mm beträgt.
6. Karosserieteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, dass das faserverstärkte Kunststoffformteil Versteifungsabschnitte
(2, 3) aufweist.
7. Verfahren zur Herstellung des Karosserieteils nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Kunststoff
formteil (1) und die Außenhaut (4) getrennt gebildet und durch Kleben
und/oder Bördeln gefügt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kleben
und/oder Bördeln eine am Rand (10) nach innen abgekantete Außenhaut (4)
verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das fa
serverstärkte Kunststoffformteil (1) zum Kleben und/oder Bördeln mit einem
Flansch (11) versehen ist.
10. Verwendung des Karosserieteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für Ka
rosserieteile, an denen Anbauteile befestigt werden.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Karos
serieteil eine Fahrzeugtür ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999130001 DE19930001A1 (de) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | Karosserieteil, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung |
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DE1999130001 DE19930001A1 (de) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | Karosserieteil, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19930001A1 true DE19930001A1 (de) | 2001-01-04 |
Family
ID=7913078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1999130001 Withdrawn DE19930001A1 (de) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | Karosserieteil, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung |
Country Status (1)
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