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Die Erfindung betrifft ein Element
zur Verstärkung
und/oder Schallabsorption für
ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs. Des weiteren betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elements.
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Aus der
DE 197 02 581 A1 ist ein
Innenverkleidungselement für
die Karosserie eines Kraftfahrzeuges und ein Verfahren zu dessen
Herstellung bekannt. Das Innenverkleidungselement besteht aus Wellpappe
mit zwischen einzelnen gewellten Lagen sich befindlichen Decklagen.
Zum Erreichen einer hohen Stabilität sind die Hohlräume der
gewellten Lagen mit Schaumstoff, wie z.B. PU-Schaum oder PP-Schaum, ausgeschäumt.
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Dieses Verkleidungselement, welches
auf Wellpappe basiert, weist jedoch den Nachteil auf, daß es lediglich
in einer Richtung biegsam ist. In der vertikal zur Wellung verlaufenden
Richtung kann es so gut wie gar nicht bzw. nur mit entsprechenden
Beschädigungen
gebogen werden. Eine Anpassung dieses Verkleidungselements an in
zwei Raumrichtungen gewölbte
Karosserieteile ist somit nicht möglich. Ein weiterer Nachteil
des beschriebenen Elements ist die Ausschäumung der Hohlräume mit Schaumstoff,
was zwar zu einer guten Formstabilität und einer entsprechenden
Schalldämmung
führt,
jedoch weitaus schwerwiegendere Nachteile bezüglich des Gewichtes und der
Biegsamkeit des Elements mit sich bringt.
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Ein weiteres Innenverkleidungsteil
für Fahrzeuge,
bei welchem Wellpappe verwendet wird, ist in der
DE 31 17 137 A1 beschrieben.
Auch für
dieses Verkleidungsteil gelten bezüglich seiner Verwendbarkeit
die bereits oben angeführten
Nachteile.
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Bezüglich weiterer Innenverkleidungs-
bzw. Ausstattungselemente für
Kraftfahrzeuge, welche jedoch nicht aus Papier bestehen, wird auf
die
DE 87 11 513 U1 ,
die
DE 196 35 142
A1 , die
DE
38 05 448 C2 und die
CH 673 621 A5 verwiesen.
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Sämtliche
der dort beschriebenen Elemente bestehen jedoch aus nicht wiederverwertbaren
Materialien, machen komplizierte Herstellungsverfahren notwendig
und weisen ein hohes Gewicht sowie eine zu geringe Formbeständigkeit
auf.
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Bezüglich der Verwendung von Papier
als Textilersatz stoff wird auf die
DE 22 36 445 B2 verwiesen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Element zur Verstärkung
und/oder Schallabsorption für
ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, welches bei
geringem Eigengewicht eine hohe Formsteifigkeit aufweist und welches
auch für Karosserieteile
mit Wölbungen
in mehr als einer Raumrichtung verwendet werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die
in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Eine verfahrensgemäße Lösung der
Aufgabe ergibt sich aus den in Anspruch 8 genannten Merkmalen.
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Die erfindungsgemäße Verwendung von Papier für die Einzelschichten
des Elements sorgt in vorteilhafter Weise für ein geringes Gewicht desselben.
Die Formsteifigkeit erhält
das Element vorteilhafterweise dadurch, daß wenigstens ein Teil der Einzelschichten über die
noppenartigen Ausprägungen miteinander
verbunden sind, wobei das Gewicht des gesamten Elements aufgrund
von zwischen den Ausprägungen
entstehenden Hohlräumen
gering gehalten wird. Durch die Hohlräume zwischen den noppenartigen
Ausprägungen
ist außerdem
eine Schallabsorption gegeben.
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Im Unterschied zu z.B. Wellpappe,
wobei die Pappe entsprechend gefaltet wird, werden erfindungsgemäß nunmehr
die noppenartigen Ausprägungen
in die Einzelschicht eingeformt. Die Verbindung der Einzelschichten
miteinander erfolgt dabei entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren
in einer Form, die der späteren
Kon tur des Karosserieteils entspricht. Auf diese Weise werden Faltenbildungen
und/oder Brüche
beim Verbinden des Elements mit dem Karosserieteil vermieden und
gleichzeitig erhält
man eine hohe Formsteifigkeit bei geringem Gewicht.
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Die noppenartigen Ausprägungen bzw.
die Verbindung der Einzelschichten über diese Ausprägungen sorgen
des weiteren dafür,
daß das
Element in beide Richtungen gebogen werden kann, und zwar ohne daß dabei
Beschädigungen
an dem Element entstehen können.
Mittels des erfindungsgemäßen formsteifen
und dennoch biegsamen Elements können
somit Karosserieteile der verschiedensten Art verstärkt werden
und es ist vorteilhafterweise möglich,
die aus Blech bzw. aus Kunststoff bestehenden Karosserieteile eines
Kraftfahrzeugs mit geringeren Materialstärken auszubilden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine einfache
und kostengünstige
Möglichkeit
zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elemente dar.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten
Ausführungsbeispiel.
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Es zeigt:
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1 ein
Karosserieteil mit einem daran angebrachten erfindungsgemäßen Element;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
des erfindungsgemäßen Elements
gemäß der Linie
II aus 1;
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3 einen
alternativen Aufbau des erfindungsgemäßen Elements; und
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4 eine
Ansicht des erfindungsgemäßen Elements
von unten gemäß Pfeil
IV aus 1.
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1 zeigt
in einer sehr schematischen Darstellung ein Karosserieteil 1,
im vorliegenden Fall einen Dachhimmel 1, eines in seiner
Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Unterhalb des Dachhimmels 1 befindet
sich ein Element 2 zur Verstärkung und/oder Schallabsorption
desselben. Das Element 2 kann mit dem Karosserieteil 1 z.B.
durch eine Klebefolie verklebt sein. Selbstverständlich kann es sich bei dem
Karosserieteil 1 auch um eine Tür, eine Heckklappe oder um
ein anderes, an seiner Innenseite zu verkleidendes Teil eines Kraftfahrzeugs
handeln.
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Das Element 2 ist aus mehreren
Einzelschichten 3 ausgebildet, welche aus Papier bestehen.
Die Einzelschichten 3 weisen hierbei eine Stärke von
0,3 – 0,7
mm, vorzugsweise ca. 0,5 mm, auf.
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Jede Einzelschicht 3 weist
eine große
Anzahl an noppenartigen Ausprägungen 4 auf,
die bei der Ausführungsform
gemäß 1 und 2 für
jede Einzelschicht 3 abwechselnd entweder zu dem Dachhimmel 1 oder
von diesem weg gerichtet sind. Wie in 4 besser
zu erkennen ist, sind die noppenartigen Ausprägungen 4 jeweils über die
gesamte Einzelschicht 3 verteilt. Über die noppenartigen Ausprägungen 4 findet
jeweils eine Verbindung, z.B. eine Klebeverbindung, zwischen zwei
der Einzelschichten 3 miteinander statt.
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Auf der anderen Seite, also der den
noppenartigen Ausprägungen 4 abgewandten
Seite, sind die Einzelschichten 3 jeweils über denjenigen
Bereich verbunden, der sich zwischen den Ausprägungen 4 befindet.
Somit wird durch Verbinden mehrerer Einzelschichten 3 miteinander
das Element 2 gebildet, wobei in jedem Fall eine Flächenberührung stattfindet.
Die Verbindung der Einzelschichten 3 über die noppenartigen Ausprägungen 4 bzw. über den
Bereich zwischen den Ausprägungen 4 findet
derart statt, daß das
Element 2 eine an die Form des Karosserieteils 1 angepaßte Form
aufweist. Mit anderen Worten: Die Einzelschichten 3 werden
entsprechend fixiert in eine Form gebracht, wie man sie später haben
möchte
und in dieser Form dann zu dem Element 2 miteinander verbunden.
Auf diese Weise werden Faltenbildungen sicher vermieden.
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Die noppenartigen Ausprägungen 4 sind
in ihrem Querschnitt trapezförmig
ausgebildet und besitzen eine Höhe
von 1,5 – 4
mm, vorzugsweise ca. 2, 5 mm, so daß das gesamte Element 2 eine
Höhe von
15 – 40
mm, vorzugsweise ca. 25 mm, aufweist. Die genannte Höhe der Ausprägungen 4,
welche ungefähr
dem 3 – 6-fachen
der Papierstärke
entspricht, hat sich zusammen mit der Anzahl der Einzelschichten 3 als
sehr geeignet für
die Verwendung des Elements 2 zur Verstärkung und Schallabsorption
des Karosserieteils 1 erwiesen. Selbstverständlich ist auch
eine andere Anzahl von Einzelschichten 3, eine andere Höhe der noppenartigen
Ausprägungen 4 sowie
eine andere Querschnittsform derselben denkbar. Im vorliegenden
Fall bildet die von dem Dachhimmel 1 sich entfernt befindliche
Einzelschicht 3 gleichzeitig auch eine Innenverkleidung
für das
Kraftfahrzeug, wodurch auf ansonsten notwendige zusätzliche Verkleidungselemente
verzichtet werden kann. Selbstverständlich können an die dem Innenraum des
Kraftfahrzeugs zugewandte Seite des Elements 2 an sich
bekannte Dekorauflagen angebracht werden.
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Aufgrund der noppenartigen Ausprägungen 4 entstehen
jeweils zwischen zwei Einzelschichten 3 Hohlräume 5,
welche dem Element 2 ein Schallabsorptionsvermögen geben.
Dies ist der Fall, weil die Einzelschichten 3 durch die
Hohlräume 5 gegeneinander
Arbeit verrichten können
und somit schallvernichtend wirken. Des weiteren tragen die Hohlräume 5 erheblich
zur Verringerung des spezifischen Gewichts des Elements 2 bei.
Dessen Dichte liegt nämlich
in einem Bereich von ca. 0,3 – 0,5
g/cm3.
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Wie aus 4 hervorgeht, sind die noppenartigen
Ausprägungen 4 in
ihrer Grundform sechseckig ausgebildet. Selbstverständlich wären auch noch
andere geometrische Grundformen für die noppenartigen Ausprägungen 4,
wie z.B. dreieckig, viereckig, fünfeckig,
achteckig oder rund, verwendbar. Die Länge der Diagonale des Sechsecks
entspricht dabei ungefähr
dem 8 – 15-fachen
der Stärke
der Einzelschichten 3.
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In den Figuren ist nicht erkennbar,
daß sich in
stärker
gewölbten
Bereichen des Dachhimmels 1 mehr noppenartige Ausprägungen 4 mit
dann – bezogen
auf die Länge
der Diagonale des Sechsecks – geringerer
Größe befinden
als in weniger stark gewölbten
Bereichen. Dies ist der Fall, weil kleinere noppenartige Ausprägungen 4 erheblich
zu der Biegsamkeit des Elements 2 beitragen. Allgemein
ist bei stärkerer
Formänderung
des Karosserieteils 1 eine höhere Anzahl an noppenartigen
Ausprä gungen 4 pro
Flächeneinheit
vorgesehen bzw. befindet sich ein geringerer Abstand zwischen den
noppenartigen Ausprägungen 4,
welche dann kleiner sind. Im allgemeinen beträgt der gegenseitige Teilungsabstand
der noppenartigen Ausprägungen 4 zueinander
das 1,5 – 3-fache, vorzugsweise
das Doppelte der Länge
der Diagonale des Sechsecks. Bei anderen Grundformen der noppenartigen
Ausprägungen 4 handelt
es sich hierbei selbstverständlich
um eine andere geometrische Größe, wie
z.B. den Durchmesser. Insgesamt nehmen die noppenartigen Ausprägungen 4 ca. 10 – 25% der
Fläche
jeder Einzelschicht 3 ein.
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Zur Verklebung der noppenartigen
Ausprägungen 4 der
Einzelschichten 3 miteinander ist lediglich dafür zu sorgen,
daß eine
genügende
Anzahl von Ausprägungen 4 über die
Oberfläche
verteilt vorhanden ist bzw. daß diese
eine ausreichende Größe aufweisen,
da sich in Abhängigkeit
von der Krümmung des
Elements 2 die noppenartigen Ausprägungen 4 gegeneinander
verschieben. Bei einer genügenden Anzahl
von noppenartigen Ausprägungen 4 und
einer genügend
großen
Auflagefläche
der Ausprägungen 4 die
jeweils nach Art eines Tafelbergs mit flachen Plateauflächen ausgebildet
sind, verbleibt noch genügend
Restfläche
um eine flächenförmige Verklebung
der Einzelschichten 3 miteinander zu erreichen. Auf jeden
Fall sollte dafür
gesorgt werden, daß die einzelnen
Lagen der Einzelschichten 3 zumindest paarweise über die
noppenartigen Ausprägungen 4 miteinander
verbunden werden. An der Innenseite des Karosserieteiles wird man
im Allgemeinen das Element 2 vollflächig ankleben.
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Wie in 3 dargestellt,
ist es auch möglich, daß die noppenartigen
Ausprägungen 4 in
einer Einzelschicht 3 sowohl nach oben als auch nach unten ausgeformt
sind, wodurch beim Verbinden der Einzelschichten 3 zu dem
Element 2 nicht darauf geachtet werden muß, in welche
Richtung die noppenartigen Ausprägungen 4 ausgeformt
sind. Die Einzelschichten 3 werden dann vollständig über die
Ausprägungen 4 miteinander
verbunden. Hierbei ist es auch möglich,
Einzelschichten 3 ohne noppenartige Ausprägungen 4 einzulegen.
Die oben beschriebenen Hohlräume 5 entstehen
hierbei ebenfalls.
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Das Element 2 wird auf folgende
Art und Weise hergestellt: Zunächst
wird aus Holz in an sich bekannter Weise Filterpapier in Form von
ebenen Einzelschichten 3 hergestellt. Anschließend werden die
Einzelschichten 3 auf eine Temperatur von 60 bis 100°C, vorzugsweise
ca. 80°C,
erwärmt
und mit einem nicht dargestellten Werkzeug werden in die erwärmten Einzelschichten 3 die
noppenartigen Ausprägungen 4 eingeformt.
Hierbei findet eine Faserverschiebung innerhalb jeder Einzelschicht 3 statt.
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Zum Verbinden der Einzelschichten 3 zu dem
Element 2 werden dieselben entweder in das Karosserieteil 1 oder
in ein nicht dargestelltes Werkzeug, welches die Form des Karosserieteils 1 aufweist, übereinander
eingelegt und fixiert. Dort werden die Einzelschichten 3 an
ihren noppenartigen Ausprägungen 4 oder
an dem Bereich zwischen den noppenartigen Ausprägungen 4 miteinander
verbunden. Diese Verbindung kann je nach Art des verwendeten Papiers
durch Beschichten mit Klebstoff, durch eine Klebefolie oder durch
Hochfrequenzverschweißen
durchgeführt
werden. Auf diese Weise erhält
das Element 2 exakt seine an das Karosserieteil 1 an gepaßte Form.
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Als Holz wird vorzugsweise tropisches
Holz verwendet, da diese Hölzer
eine relative dicke Wandung aufweisen und somit bei der Zelluloseherstellung
aus dem Holz ein Geflecht entsteht. Tropische Hölzer besitzen auch relativ
feste Röhrchen
als Wasserkanäle,
welche eine entsprechend höhere
Stabilität
bei der Umwandlung zu Zellulose besitzen und ein durchlässiges Fasergebilde
ergeben, z.B. als Filterpapier.
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Um das Verbinden der Einzelschichten 3 zu dem
Element 2 zu vereinfachen, werden alle in dem Werkzeug
hergestellten Einzelschichten 3 mit einer Referenzmarke 6,
in diesem Fall einer Bohrung 6, versehen. Diese Bohrung 6 wird
beim Einlegen in das Karosserieteil 1 oder das Werkzeug,
welches die Form des Karosserieteils 1 aufweist, verwendet. Hierzu
ist an dem Karosserieteil 1 oder an dem Werkzeug eine weitere
Referenzmarke 7, nämlich
ein Bolzen 7 angebracht, welcher beim Einlegen der Einzelschichten 3 in
die Bohrung 6 eingeführt
wird. Dadurch kann sichergestellt werden, daß alle Einzelschichten 3 in
gewünschter
Weise in das Karosserieteil 1 oder in das Werkzeug eingelegt
sind, was insbesondere für
die Ausrichtung der Ausprägungen 4 zueinander eine
Rolle spielt.