DE60118001T2

DE60118001T2 - Vakuumumgeformte kraftfahrzeugteile

Info

Publication number: DE60118001T2
Application number: DE60118001T
Authority: DE
Inventors: G. Federico Aurora JAEKEL
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2021-08-21
Also published as: DE60118001D1; AU2001283746A1; WO2002016114A2; WO2002016114A3; CA2418284A1; EP1309440A2; US20020164466A1; EP1309440B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Karosserieteile von Kraftfahrzeugen und insbesondere vakuumformgepresste Karosserieaußenverkleidungen.
Beschreibung des Stands der Technik
Kraftfahrzeugkarosserieverkleidungen können im wesentlichen in zwei einzelne Kategorien aufgeteilt werden, Innen- und Außenverkleidungen. Herkömmlicherweise werden Karosserieinnenverkleidungen aus Kunststoffmaterialien hergestellt. Zum Beispiel offenbart das US-Patent Nr. 3 867 240 von Doerfling (nachfolgend als '240 Patent bezeichnet) eine Laminarverkleidung zur Verwendung als Innenabdeckung. Die Verkleidung des '240 Patents weist einen konturierten thermoplastischen Hartschaumkern mit einer Deckschicht und einer Dekoroberflächenbeschichtung auf, die mit einem Außenfilm bedeckt ist. Die Verwendung von Kunststoffen für Karosserieinnenverkleidungen ist vorteilhaft, da sie zum Komfort und Wohlbefinden hinsichtlich des Fahrzeuginnenraums beitragen. Zum Beispiel kann ein strukturierter Lack bzw. Finish vorgesehen sein, wie in dem '240 Patent offenbart ist.
Karosserieaußenverkleidungen werden auf der anderen Seite herkömmlicherweise aus einem Walzblech hergestellt. Neuerdings haben jedoch aufgrund ihrer funktionalen Eigenschaften, wie etwa Korrosionsbeständigkeit, relativ geringen Kosten, relativ geringem Gewicht und Beulfestigkeit, ihren Weg in das Kraftfahrzeugdesign gefunden. Die möglichen ästhetischen Vorteile von Kunststoff wurden jedoch in Bezug auf Karosserieaußenverkleidungen bislang nicht in Betracht gezogen.
Die WO-A-00/51829 und die EP-A-285071 offenbaren ein Verfahren gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 5 bzw. eine Karosserieaußenverkleidung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 9.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine feste, kostengünstige, dekorative Karosserieaußenverkleidung zur Verwendung in Automobilkraftfahrzeugen bereit. Schichten aus thermoplastischen Material werden aufeinander geschichtet, um ein Laminat zu erzeugen. Das Laminat wird dann erwärmt und in eine ausgewählte Karosserieverkleidungsform vakuumformgepresst. Um den Vorgang der Herstellung der Karosserieverkleidung weiter zu vereinfachen und eine ästhetisch ansprechende Erscheinung bereitzustellen, weist die Verkleidung ein integriertes Dekormaterial auf. Solch eine Verkleidung benötigt keinen Anstrich oder andere zusätzliche Schritte, um der Kraftfahrzeugkarosserie ein endgültiges Aussehen bereitzustellen. Daher können die Kraftfahrzeugverkleidungen, wenn sie einmal hergestellt sind, einfach an einer Fahrzeugkarosserie ohne weitere Vorgänge befestigt werden.
Die Erfindung ist insbesondere nützlich, wenn die offenbarten Außenverkleidungen im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeugrahmentragwerk verwendet werden, wie es in dem US-Patent Nr. 6 092 865 und der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 99/20516 mit dem Titel "Hydroformed Spaceframe and Method of Manufacturing the Same" offenbart und beansprucht ist.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Vorgangs zum Herstellen von geschichteten, vakuumformgepressten Laminaten unter Verwendung von flüssigen oder gepulverten Kunststoffmaterialien für die Ober- und die Unterschicht.
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Vorgangs zum Herstellen von geschichteten, vakuumformgepressten Laminaten unter Verwendung von Schichten aus Kunststoffmaterial für die Ober- und die Unterschicht.
3 zeigt eine Seitenansicht einer geschichteten, dreischichtigen Laminat-Kraftfahrzeugverkleidung.
4 zeigt eine Perspektivansicht eines Abschnitts eines Rahmentragwerks eines Kraftfahrzeugs von der Art eines Geländewagens, die eine einzelne Karosserieverkleidung in der Form einer Verkleidung für das hintere Viertel darstellt, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgelegt und an einer Seite des Rahmentragwerks befestigt ist.
5 zeigt einen teilweisen Seitenaufriss des Verkleidungsteils für das hintere Viertel, das an dem Rahmentragwerk befestigt ist, wobei Teile von diesem durch gestrichelte Linien angezeigt sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 wird eine aufgewickelte Rolle von Dekormaterial 10 abgewickelt, so dass eine Schicht von Dekormaterial 11 zwischen einer Anordnung von Rollen 12 und einem Paar von Anordnungsvorrichtungen 13 durchläuft. Das Dekormaterial kann jegliches Material von verschiedenen Arten von Materialien umfassen. Zum Beispiel kann als Gewebe Denim bzw. Jeans-Stoff, Lycra oder andere Stoffe verwendet werden. Das Dekormaterial kann gefärbt, strukturiert, reflektierend sein, oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. Zusätzlich kann das Dekormaterial mehrere (zwei oder mehr) darauf ausgebildete Farben aufweisen, wodurch ein ästhetisch ansprechendes Muster erzeugt wird. In einer in Betracht gezogenen Ausführungsform ist das Dekormaterial ein Stoff, der zwei oder mehr darauf ausgebildete Farben aufweist. Die Farben können ein Muster ausbilden, wie etwa ein Plaid- bzw. Schottenmuster oder ein Paisley-Muster. Falls es bei Raumtemperatur nicht biegsam ist, sollte das Dekormaterial bei der Temperatur biegsam sein, auf die die Kunststoffschichten erwärmt werden.
Jede Seite der Schicht aus Dekormmaterial 11 wird mit einer Mixtur von flüssigem oder gepulvertem Hydrooxid und Kunststoff mittels der Anordnung von Rollen 12 und der Anordnungsvorrichtungen 13 aufgesprüht, wordurch ein geschichtetes, gestapeltes Kunststoffmaterial 14 ausgebildet ist. Eine Schervorrichtung 15 schneidet das geschichtete, gestapelte Kunststoffmaterial in Blätter von ungefähr der Größe eines fertiggestellten Verkleidungsteils. Die Blätter durchlaufen eine Vorerwärmungsvorrichtung 16, die z.B. ein offener oder geschlossener Ofen oder ein Paar von erwärmten, einander gegenüberliegender Platten sein können. Die vorerwärmten, geschichteten, gestapelten Kunststoffblätter kommen in eine Vakuum-Formpresse 17 und werden zwischen einem oberen Presstempel 17a und einem unteren Presstempel 17b zusammengepresst. Die Presstempel 17a und 17b werden dann geschlossen, wodurch bewirkt ist, dass sich jedes Blatt an die Form anpasst. Die Form zieht ein Vakuum, was bewirkt, dass das Blatt sich genauer an die Form anpasst und ein formgepresstes Blatt 18 ausbildet. Das formgepresste Blatt 18 wird aus der Form entfernt und mittels einer Beschneidemaschine 19 zurechtgeschnitten. Das formgepresste Blatt 18 wird dann abgekühlt, so dass es hart und fest wird und dadurch zur Verwendung als Karosserieaußenverkleidung geeignet ist.
In 2 ist ein zweites Verfahren zum Herstellen von Karosserieverkleidungen der vorliegenden Erfindung dargestellt. Anstatt ein Paar von Sprühanordnungsvorrichtung 13 zu verwenden, sind die Ober- und die Unterschicht bereits zu Beginn in Blatt bzw. Folienform. Eine durchsichtige obere Schicht aus Hydrooxid-/Kunststoffolie 21 und eine untere Schicht aus einer Hydrooxid-/Kunststoffolie 22 werden um ein Blatt bzw. eine Folie aus Dekormaterial 20 geschichtet. Nach dem Durchlaufen einer Anordnung von Rollen 23 bilden die drei Folien zusammen ein geschichtetes, gestapeltes Kunststoffmaterial 24 aus.
Die verbleibenden Schritte des zweiten Verfahrens sind ähnlich zu denen des ersten Verfahrens. Dies bedeutet, dass eine Schervorrichtung 25 die geschichteten, gestapelten Kunststoffmaterialien in Blätter von ungefähr der Größe der fertiggestellten Karosserieverkleidung zurechtschneidet. Die Blätter durchlaufen eine Vorerwärmungsvorrichtung 26, die z.B. ein offener oder geschlossener Ofen oder ein Paar von erwärmten, einander gegenüberliegender Platten sein kann. Die vorerwärmten beschichteten, gestapelten Kunststoffblätter kommen in eine Vakuum-Formpresse 27 und werden zwischen einem oberen Pressstempel 27a und einem unteren Pressstempel 27b zusammengepresst. Die Pressstempel 27a und 27b werden dann geschlossen, was bewirkt, dass sich das Blatt an die Form anpasst. Die Form zieht ein Vakuum, was bewirkt, dass das Blatt sich genauer an die Form anpasst und ein formgepresstes Blatt 28 ausbildet. Das formgepresste Blatt 28 wird mittels der Beschneidungsvorrichtung 29 zurechtgeschnitten. Das formgepresste Blatt 28 wird dann abgekühlt, um hart und fest zu werden und ist dadurch zur Verwendung als Karosserieaußenverkleidung geeignet.
In 3 ist ein Abschnitt des formgepressten Blatts dargestellt. Insbesondere umfasst das formgepresste Blatt eine Schicht aus Dekormaterial 30 (z.B. durch ein Dekormaterial 11 in der ersten Ausführungsform oder durch ein Dekormaterial 20 in der zweiten Ausführungsform ausgebildet), das zwischen einer Kunststoffinnenschicht 31, die in Richtung der Fahrzeugkarosserie zeigt, und einer Außenschicht 32, die weg von der Fahrzeugkarosserie zeigt, eingebettet ist. Die Kunststoffaußenschicht 32 sollte im wesentlichen transparent sein, um die Strukturierung und Farbe des Dekormaterials 30 offenzulegen. Die Innenschicht 31 und die Außenschicht 32 kann durch das in 1 dargestellte Sprühverfahren oder das in 2 dargestellte Folienverfahren ausgebildet sein.
4 zeigt einen Abschnitt des allgemeinen mit 40 bezeichneten Rahmentragwerks zum Herstellen eines Geländewagens. Die Herstellung des Rahmentragwerks 40, einschließlich der Art und Weise, in der die einzelnen hydrogeformten Elemente ausgebildet werden, und der Art und Wei se, in der die einzelnen hydrogeformten Elemente miteinander verbunden werden, um das Rahmentragwerk 40 auszubilden, ist im Detail im US-Patent Nr. 6 092 865 und der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 99/20516 offenbart und beschrieben und wird in der vorliegenden Erfindung nicht in aller Gründlichkeit betrachtet. Die miteinander verbundenen hydrogeformten Elemente stellen eine A-Säule 42, eine B-Säule 44, eine C-Säule 46, eine D-Säule 48 auf jeder Seite des Rahmentragwerks 40 bereit. Jede Säule 42, 44, 46, 48 ist an einem Ende mit einem hydrogeformten unteren Längstrigger 50 verbunden. Ein Dachlängstrigger 52 erstreckt sich integral bzw. einstückig nach hinten von der A-Säule 42 und ist mit den oberen Endabschnitten der B-, C- und D-Säulen 44, 46, 48 verbunden.
Geeignet geformte Kraftfahrzeugaußenverkleidungen, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, können vorteilhaft an dem Rahmentragwerk 40 dieser Art während der Kraftfahrzeugmontage befestigt werden, um das Äußere des Geländewagens auszubilden. Die 4 und 5 zeigen die Art und Weise, in der ein einzelnes beispielhaftes formgepresstes Kunststoffblatt 54 in der Form eines Verkleidungsteils des hinteren Viertels an dem Rahmentragwerk 40 befestigt ist. Vorzugsweise wird das Verkleidungsteil des hinteren Viertels 54 an benachbarten Abschnitten des Rahmentragwerks 40, einschließlich der C-Säule 46, der D-Säule 48, einem hinteren Abschnitt des Seitenlängsträgerelements 50 und einem hinteren Abschnitt des sich länglich erstreckenden Dachlängsträgers 52 durch eine Strukturverbindung befestigt. Eine zentrale Öffnung 56 ist in dem Verkleidungsteil 54 des Viertels ausgebildet, um die Anbringung eines transparenten Verkleidungsteils 58 zu ermöglichen, das aus Polycarbonat, wie etwa Plexiglas^® oder etwas ähnlichem, hergestellt ist, um ein hinteres Seitenfenster bereitzustellen. Eine gummiartige durchgehende Dichtung 60, die um den Umfang der Öffnung 56 angeordnet ist, dichtet und hilft beim Stützen des transparenten Verkleidungsteils 58.
Es soll verstanden werden, dass die Ansichten, die in den 4 und 5 ein einzelnes Karosserieverkleidungsteil 54 darstellen, das an dem Rahmentragwerk 40 befestigt ist, dazu lediglich vorgesehen sind, eine Verwendung eines Kunststoffverkleidungsteils, das gemäß den Lehren der Erfindung hergestellt ist, darzustellen und nicht dazu vorgesehen sind, jegliche Beschränkungen oder Präferenzen für die Art zu implizieren, in der Fahrzeugkomponente während der Fahrzeugherstellung aneinander montiert werden.
Während es dem Fachmann ersichtlich ist, dass die Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen dazu vorgesehen sind, die Vorteile und Vorzüge der vorliegenden Erfindung zu erlangen, wird erkannt, dass die Erfindung Modifikationen und Variationen erfahren kann, ohne sich von dem Geltungsbereich bzw. Schutzbereich, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, zu entfernen.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer vakuumgeformten Karosserieaußenverkleidung (30–32) zur Verwendung bei Automobilkraftfahrzeugen, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer Dekorschicht (30), Ausbilden eines Laminats durch Bereitstellen eines thermoplastischen Materials auf zumindest einer Seite der Dekorschicht, Erwärmen des Laminats, Anpassen des Laminats an eine gewünschte Form durch Drücken des Laminats in eine Vakuumform, und Abkühlen des Laminats, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ausbildens des Laminats das Bereitstellen des thermoplastischen Materials an einer Außenseite (32) und an einer Innenseite (31) der Dekorschicht umfasst, wobei mindestens eine der thermoplastischen Materialien, die auf der Außenseite (32) und der Innenseite (31) bereitgestellt sind, im wesentlichen transparent ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Dekorschicht (30) flexibel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Vakuumformpressmaschine eine obere Presse (17a) und eine untere Presse (17b) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem ein Vakuum das Laminat entweder an die obere Presse (17a) oder die untere Presse (17b) anpasst.
Verfahren zum Erzeugen vakuumgeformter Karosserieaußenverkleidungen mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer Schicht aus Dekormaterial (30), Aufbringen einer Kunststoffschicht (31, 32) auf mindestens einer Seite des Dekormaterials (30), Erwärmen des Dekormaterials (30) und der Kunststoffschichten (31, 32), Pressen des Dekormaterials, der oberen Kunststoffschicht (32) und der unteren Kunststoffschicht (31) in eine Vakuumform, um ein Laminat auszubilden, und Abkühlen des gepressten Laminats, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufbringens der Kunststoffschicht das Aufbringen einer Mischung von Expoxid und Kunststoff auf einer Seite des Dekormaterials (30) umfasst, die, wenn sie ausgehärtet ist, eine Kunststoffschicht (32) ausbildet, die im wesentlichen transparent ist, und Aufbringen einer Mischung von Epoxid und Kunststoff auf einer entgegengesetzten Seite des Dekormaterials, die, wenn sie ausgehärtet ist, eine Kunststoffschicht (31) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Schicht aus Dekormaterial (30) flexibel ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Vakuumform (17) eine obere Presse (17a) und eine untere Presse (17b) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das des weiteren den Schritt des Entfernens von Luft aus der Vakuumform (17) beim Ausbilden des geformten Laminats umfasst.
Karosserieaußenverkleidung zur Verwendung bei Automobilkraftfahrzeugen, mit: einer im wesentlichen transparenten Außenschicht (32), einer Innenschicht (31), und einer Dekorschicht (30), die zwischen die Außenschicht (32) und die Innenschicht (31) gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (32) durch Aufbringen einer Mischung aus Epoxid und Kunststoff auf einer Seite des Dekormaterials (30) ausgebildet ist, die, wenn sie ausgehärtet ist, eine Kunststoffschicht ausbildet, die im wesentlichen transparent ist, und dadurch, dass die Innenschicht durch Aufbringen einer Mischung aus Epoxid und Kunststoff auf einer entgegengesetzten Seite des Dekormaterials (30) ausgebildet ist, die, wenn sie ausgehärtet ist, eine Kunststoffschicht (31) ausbildet.
Karosserieaußenverkleidung nach Anspruch 9, bei der das Dekormaterial (30) flexibel ist.
Karosserieaußenverkleidung nach Anspruch 10, bei der die Dekorschicht (30) aus einer Gruppe bestehend aus Gewebe, Drahtgitter, Kunststoffsieb, buntem Kunststoff und Fiberglas ausgewählt ist.