DE602004012831T2

DE602004012831T2 - Produktionsverfahren für ein Strukturteil eines Kraftfahrzeuges, Strukturteil, Querträger für ein Frontteil und Träger für einem Stossfänger

Info

Publication number: DE602004012831T2
Application number: DE602004012831T
Authority: DE
Inventors: Gerald Andre; Eric Bonneau; Hugues Cheron; Thibault Lacroix
Original assignee: Plastic Omnium SE
Current assignee: Plastic Omnium SE
Priority date: 2004-01-02
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2024-12-30
Also published as: FR2864815B1; ES2303031T5; DE602004012831T3; EP1550604B1; ES2303031T3; EP1550604A1; EP1550604B2; US20050242467A1; DE602004012831D1; FR2864815A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturteiles eines Kraftfahrzeugs, eines Strukturteiles, einer vorderen technischen Außentraverse und eines Stoßfängerträgers.
Die heutigen Anforderungen im Kraftfahrzeugbereich zwingen die Hersteller zum Einsatz von Strukturteilen, die steif sind zur Steigerung der Sicherheit der Fahrzeuginsassen und leicht sind, um das Gewicht und somit die Betriebskosten des Fahrzeugs zu begrenzen.
Nach dem Stand der Technik ist solch ein Strukturteil bereits bekannt, etwa ein Stoßfängerträger, der die Steifigkeit von Metallmaterialien und die Leichtigkeit von Kunststoffmaterialien verbindet. Hierzu besteht ein solcher "hybrider" Träger aus einem gezogenen Blech, das mit einem Element zur mechanischen Stabilisierung aus thermoplastischem Material, etwa einer Gruppe aus Rippen zur Versteifung, verbunden ist.
Ein Beispiel für ein Strukturteil, das ein hinteres Blech umfasst, ggf. ausgestattet mit einem Bindemittel, gefüllt mit einem thermoplastischem Werkstoff, ist in FR 2793438 beschrieben.
Allgemein sind das Kunststoffmaterial und das Blech durch durchgehende Verbindungen verbunden, die aus Abschnitten aus Kunststoffmaterial, erzeugt durch Aufpressen des letzteren auf das Blech, wie in EP 0370342 und FR 2781713 , oder durch Einrasten, wie in FR 2800030 , bestehen können.
Das Problem dieses Typs von Träger besteht darin, dass die Verbindung des Blechs mit dem Kunststoffmaterial das Anbringen von durchgehenden Öffnungen in einem der beiden Materialien erfordert. Diese Öffnungen schwächen das Blech oder das Element zur Stabilisierung aus Kunststoffmaterial und darüber hinaus erfolgt die Verbindung zwischen Blech und Kunststoffmaterial punktuell.
Eine Lösung bestünde im Verkleben des Elements zur Stabilisierung aus Kunststoffmaterial auf dem Blech, um eine dauerhafte Verbindung zu erhalten. Dieses Verfahren ist aber wegen der Schwierigkeit, das Innere des gezogenen Blechs zu erreichen, und der zusätzlichen Kosten für das Auftragen von Klebstoff an definierten Stellen nicht zweckmäßig.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile aufzuheben, indem sie ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturteils eines Kraftfahrzeugs vorschlägt, bei dem das Metall und das Kunststoffmaterial ohne Erzeugen von Löchern in der metallischen Bahn oder im thermoplastischen Material unter gleichzeitiger Vereinfachung der Montage verbunden werden.
Hierzu betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturteiles eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine metallische Bahn, die durch ein Element zur mechanischen Stabilisierung aus thermoplastischem Material stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst:

– man bringt eine zuvor mit einem reaktivierbaren Oberflächenbelag beschichtete metallische Bahn in eine Form, wobei der Oberflächenbelag als mechanische Verbindungsschicht mit dem thermoplastischen Material des Elementes zur mechanischen Stabilisierung dient und wobei der Oberflächenbelag aus einem Material hergestellt wird, das ein mit dem thermoplastischen Material des Elements zur Stabilisierung kompatibles Produkt aufweist, und
– man bringt das thermoplastische Material, aus dem das Element zur mechanischen Stabilisierung besteht, auf.

Dadurch ermöglicht ein solches Verfahren das Erzeugen eines hybriden Strukturteils, bei dem weder die metallische Bahn noch das Element zur Stabilisierung durchbohrt sind. Darüber hinaus ist durch den Oberflächenbelag die Verbindung zwischen der metallischen Bahn und dem Element zur Stabilisierung aus Kunststoffmaterial durchgehend und somit besser.
Unter Element zur Stabilisierung ist ein Element zu verstehen, das ein Begrenzen der Belastungen für die metallische Bahn durch Biege- oder Drehlasten ermöglicht. Das Element zur Stabilisierung kann beispielsweise eine Rippe zur Versteifung oder eine Schicht aus Kunststoffmaterial umfassen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Einbringen der metallischen Bahn in eine Form einen Schritt des Faltens oder Ziehens.
Man bringt hier das thermoplastische Material durch Aufpressen der vorab beschichteten Bahn auf. Somit ermöglicht im Gegensatz zu den durchgehenden Verbindungen, die für jeden Verbindungspunkt eine minimale Menge von thermoplastischem Material für die Haltbarkeit der Verbindung erfordern, das Verfahren gemäß der Erfindung das Auftragen einer genau zur mechanischen Stabilisierung der metallischen Bahn ausreichenden Menge von Material an einer definierten Stelle und dies zu geringeren Kosten.
Der Oberflächenbelag wird aus einem reaktivierbaren Material hergestellt, vorzugsweise unter Wärme. Somit reagiert dieses Material nur bei einer bestimmten Temperatur, beispielsweise der Temperatur, bei der das thermoplastische Material der Rippe zur Versteifung eingespritzt wird, was ein Einbringen der metallischen Bahn in eine Form ermöglicht, ohne dass sich der Oberflächenbelag mit den Formwerkzeugen verbindet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform erfolgt das vorherige Beschichten der metallischen mit dem Oberflächenbelag separat, nach dem Herstellen der metallischen Bahn, beispielsweise in Form eines Blechs. Das vorher beschichtete Blech wird schließlich geformt und das thermoplastische Material wird auf dem geformten, vorher beschichteten Blech gemäß der Erfindung aufgebracht.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform erfolgt das vorherige Beschichten unmittelbar vor dem Formen der Bahn.
Schließlich umfasst die mit dem Oberflächenbelag beschichtete metallische Bahn einen als freien Bereich bezeichneten Bereich, der nicht von dem Element zur Stabilisierung aus thermoplastischem Material bedeckt ist. Dieser freie Bereich kann als Verbindungszwischenschicht mit einem vom Element zur Stabilisierung verschiedenen Bauteil dienen. Somit kann durch erneutes Reaktivieren des freien Bereichs ein Reagieren von diesem erzeugt werden, so dass der Oberflächenbelag als Mittel zur Befestigung von anderen Bauteilen wie optional je nach Fahrzeug befestigten Bauteilen dienen kann.
Ein Strukturteil gemäß der Erfindung kann darüber hinaus eine oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

– reaktivierbarer Oberflächenbelag und Element zur Stabilisierung umfassen ein gemeinsames Produkt;
– der Oberflächenbelag umfasst ein Bindemittel und auf der der metallischen Bahn gegenüberliegenden Seite einen Film aus thermoplastischem Material, der aus demselben Werkstoff wie das Element zur Stabilisierung hergestellt ist, so dass das Haftvermögen des Elements zur Stabilisierung auf dem Oberflächenbelag verstärkt wird;
– das Element zur Stabilisierung besteht aus Polypropylen oder Polyamid; und
– der Oberflächenbelag umfasst Polypropylen oder Polyamid.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Strukturteil eines Kraftfahrzeugs, das durch Ausführen eines Verfahrens vom beschriebenen Typ erzeugt wird, beispielsweise eine vordere technische Außentraverse oder einen Stoßfängerträger.
Die Erfindung ist durch Lesen der folgenden Beschreibung besser zu verstehen, die nur exemplarisch ist und sich auf die beigefügte einzige Figur bezieht, die perspektivisch einen Teil des Strukturteils gemäß der Erfindung darstellt.
Das in der einzigen Figur dargestellte Strukturteil ist ein Träger 10 eines vorderen oder hinteren Stoßfängers. Dieser Träger 10 umfasst eine metallische Bahn 12, mit U-förmigem Querschnitt, hergestellt durch Ziehen eines Blechs.
Der Träger 10 umfasst ebenfalls im Inneren der Bahn in U-Form ein Element zur Stabilisierung 13, hergestellt aus einem thermoplastischen Material wie Polypropylen, um die Belastungen der metallischen Bahn 12 bei Biege- oder Drehlasten zu begrenzen. Das in der Figur dargestellte Element zur Stabilisierung 13 umfasst gleichzeitig Rippen zur Versteifung 14, die das Innere der Bahn 12 queren, und Zonen zur Stabilisierung 18, die in der Verstärkung im Inneren der Bahn 12 angebracht sind.
Gemäß anderen Ausführungsformen besteht das Element zur Stabilisierung aus thermoplastischem Material ausschließlich aus Rippen zur Versteifung oder ausschließlich aus einer gleichmäßigen oder nicht gleichmäßigen Verstärkungsschicht.
Durch die beiden Bauteile 12 und 13, die aus einem anderen Werkstoff hergestellt sind, bietet der Träger 10 eine gute Trägheit und eine gute Beständigkeit gegen Drehen, und ist dennoch ausreichend leicht.
Zum Verbinden der Bahn 12 und des Elements zur Stabilisierung 13 ist die Bahn mit einem Oberflächenbelag 16 beschichtet, der als Zwischenschicht zur mechanischen Verbindung mit dem Bauteil 13 dient.
Der Oberflächenbelag 16 ist aus einem Werkstoff hergestellt, der folgende Merkmale aufweist:

– Er ist thermoreaktiv, das heißt er wird bei einer bestimmten Temperatur haftend;
– Er kann metallische Werkstoffe wie nach dem Stand der Technik bekannte Klebstoffe kleben, um metallische Strukturteile wie die Motorhaube und das Motorhaubeninnenblech oder die Heckklappe und das Heckklappeninnenblech zu kleben, die vor allem von der Firma Henkel verkauft werden;
– Er enthält Propylen.

Die Montage der metallischen Bahn 12 und des Elements zur Stabilisierung 13 wird wie folgt durchgeführt.
In einem ersten Schritt wird die metallische Bahn wenigstens auf der gesamten Innenfläche mit dem Oberflächenbelag 16 vorbeschichtet. Dieser erste Schritt wird bei der Herstellung des Blechs vor dem Verkauf durchgeführt.
In einem zweiten Schritt wird die mit dem Belag 16 vorbeschichtete Bahn 12 zugeschnitten und durch Ziehen oder Biegen bearbeitet, um die in der Zeichnung dargestellte Form mit U-förmigem Querschnitt zu erzeugen.
In einem dritten Schritt wird das so vorbereitete Blech in eine Form gelegt, in die Polypropylen gespritzt wird, um die Rippen 14 aus Kunststoffmaterial und die Zonen zur Stabilisierung 18 zu formen.
Beim Aufpressen wird das Polypropylen bei einer relativ hohen Temperatur eingespritzt, damit dieses flüssig ist. Diese Temperatur ist im übrigen ausreichend hoch, damit der Werkstoff, aus dem die Zwischenschicht 16 besteht, reagiert.
Da im Übrigen der Werkstoff des Oberflächenbelags 16 Polypropylen umfasst, ist dieser mit dem zum Formen des Elements 13 eingespritzten Polypropylen kompatibel.
Wenn somit das Polypropylen in der Form mit dem Oberflächenbelag 16 in Kontakt kommt, reagiert dieses und bildet eine Verbindung zwischen dem Element 13 und der metallischen Bahn 12.
Wie am nach dem Spritzen erzeugten Träger 10 zu sehen ist, erhält man Zonen zur Stabilisierung 18, in denen sich die Zwischenschicht 16 und das eingespritzte thermoplastische Material so verbunden haben, dass eine durchgehende Verbindung des Kunststoffmaterials und der metallischen Bahn 12 und eine Stabilisierung der Bahn 12 erreicht wird.
Schließlich wird gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform der Oberflächenbelag 16 vor dem Aufpressen mit einem Polypropylenfilm beschichtet, um das Haften des Polypropylens, aus dem die Rippen zur Versteifung bestehen, auf der metallischen Bahn zu verbessern.
Da die Bahn 12 auf der gesamten Fläche mit dem Belag 16 vorbeschichtet ist, haben einige beim Spritzvorgang nicht mit Kunststoffmaterial abgedeckte Bereiche nicht reagiert und sind nicht durch Kunststoffmaterial abgedeckt. Somit bleiben diese Bereiche 20, umfassend den Oberflächenbelag 16, frei und können mit Wärme reaktiviert werden, um ein Bauteil wie eine Luftführung, Befestigungslaschen (für optional am Fahrzeug befestigte Teile), eine Hupe usw. am Strukturteil befestigen zu können.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschrieben Ausführungsform beschränkt.
Das Erzeugen einer Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial und der metallischen Bahn 12 erfolgt insbesondere nicht ausschließlich durch Aufpressen, sondern kann auch durch Montage erfolgen.
Schließlich kann ein Strukturteil wie beschrieben im Fahrzeug für andere Teile wie der Träger 10 verwendet werden, wie beispielsweise für eine vordere technische Außentraverse, eine Säule, einen Holm, ein Dachstrukturteil, einen unteren Fußgängerschutzbalken, einen Windschutzscheibenrahmen, einen Dachträger, eine Windschutzscheibentraverse oder einen Frontspoiler.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Strukturteiles (10) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Strukturteil eine metallische Bahn (12) aufweist, die durch ein Element (13) zur mechanischen Stabilisierung aus thermoplastischem Material stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – man bringt die zuvor mit einem reaktivierbaren Oberflächenbelag (16) beschichtete metallische Bahn (12) in eine Form, wobei der Oberflächenbelag (16) als mechanische Verbindungsschicht mit dem thermoplastischen Material des Elementes (13) zur mechanischen Stabilisierung dient und wobei der Oberflächenbelag (16) aus einem Material hergestellt wird, das ein mit dem thermoplastischen Material des Elements (13) zur Stabilisierung kompatibles Produkt aufweist – man bringt das thermoplastische Material, aus dem das Element (13) zur mechanischen Stabilisierung besteht, auf.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Element (13) zur Stabilisierung Rippen zur Versteifung (14) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem das Element (13) zur Stabilisierung eine Schicht aus thermoplastischem Material (18) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Einbringen der metallischen Bahn (12) in eine Form einen Schritt des Faltens oder des Ziehen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem man das thermoplastische Material durch Aufpressen der vorab beschichteten Bahn (12) aufbringt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Oberflächenbelag (16) und das Element (13) zur Stabilisierung ein gemeinsames Produkt aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Oberflächenbelag (16) ein Bindeprodukt und auf der der metallischen Bahn (12) gegenüberliegenden Seite einen Film aus thermoplastischen Material aufweist, der aus demselben Werkstoff wie das Element (13) zur Stabilisierung hergestellt ist, so dass das Haftvermögen des Elements (13) zur Stabilisierung auf dem Oberflächenbelag verstärkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Element (13) zur Stabilisierung aus Polypropylen oder aus Polyamid besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Oberflächenbelag (16) Polypropylen oder Polyamid aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die mit dem Oberflächenbelag (16) beschichtete metallische Bahn (12) einen als freien Bereich bezeichneten Bereich (20) aufweist, der nicht von dem Element (13) zur Stabilisierung aus thermoplastischem Material bedeckt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem freie Bereich (20) als Verbindungszwischenschicht mit einem vom Element (13) zur Stabilisierung verschiedenen Bauteil dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das vorherige Beschichten der metallischen Bahn (12) mit dem Oberflächenbelag (16) im Zuge der Herstellung der metallischen Bahn (12) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das vorherige Beschichten der metallischen Bahn (12) mit dem Oberflächenbelag (16) ausgeführt wird, unmittelbar bevor die metallische Bahn (12) in die Form gelegt wird.
Strukturteil (10) eines Kraftfahrzeugs, das durch die Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt wird.
Vordere technische Außentraverse nach Anspruch 14.
Stoßfängerträger nach Anspruch 14.