WO2012076080A1 - Karosserie eines personenkraftwagens und verfahren zur herstellung einer solchen karosserie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Karosserie eines Personenkraftwagens, welche eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Karosserieelemente (26, 52, 70, 80) umfasst, welche zumindest teilweise mit einem Kunststoff (24) versehen sind, wobei an wenigstens einem Karosserieelement (26, 52, 70, 80) der Karosserie zumindest ein Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) vorgesehen ist, an welchem ein korrespondierendes Anbauteil befestigbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Karosserie.

Description

Karosserie eines Personenkraftwagens und Verfahren

zur Herstellung einer solchen Karosserie

Die Erfindung betrifft eine Karosserie eines Personenkraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Karosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Im Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen werden üblicherweise eine Vielzahl von Karosseriebauteilen beispielsweise durch Schweiß- oder Klebverbindungen miteinander zur Herstellung der Fahrzeugstruktur verbunden. Dabei ist es des Weiteren bekannt, einzelne Karosseriebauteile der Karosserie mit einem Kunststoff zu versehen, so dass diese als Hybridbauteile ausgestaltet sind. Derartige Hybridbauteile kommen

beispielsweise bei Instrumententrägern, Türträgern oder anderen Trägerbauteilen zum Einsatz.

Bei derartigen Karosserien besteht üblicherweise das Problem, dass die Anbindung von Anbauteilen wie beispielsweise Fahrzeugachsen, Schlosseinrichtungen oder

Scharniereinrichtungen an Karosserieelemente, welche als Hybridbauteile gestaltet sind, relativ schwierig ist, da einerseits gewichtsgünstige Konstruktionen vorgesehen werden sollen, die jedoch insbesondere im Bereich der Krafteinleitung - beispielsweise von Kräften der Anbauteile - hinreichend stabil gestaltet sein sollen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Karosserie eines

Personenkraftwagens sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Karosserie der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen einerseits eine gewichtsgünstige Konstruktionen der Karosserie erreicht werden kann, die andererseits im Bereich der Krafteinleitung - beispielsweise von Kräften der Anbauteile - hinreichend stabil gestaltet sein soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Karosserie eines Personenkraftwagens sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Karosserie mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.

Um eine Karosserie der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich einerseits eine gewichtsgünstige Konstruktion der Karosserie bzw. der entsprechenden Karosserieelemente realisieren lässt und mittels welcher andererseits im Bereich von Krafteinleitungen - beispielsweise von Kräften von Anbauteilen - eine hinreichende Stabilität erzielt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an wenigstens einem Karosserieelement der Karosserie zumindest ein Einsatzteil vorgesehen ist, an welchem ein korrespondierendes Anbauteil befestigbar ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das entsprechende Karosserieelement in demjenigen Bereich durch ein Einsatzteil zu verstärken, in welchem ein korrespondierendes Anbauteil wie beispielsweise eine Achsbefestigung einer Fahrzeugachse, eine Schlosseinrichtung oder eine Scharniereinrichtung, oder aber ein nachträglich anbringbares Trägerteil, insbesondere ein Instrumentenquerträger vorgesehen ist. Somit wird im Bereich der Krafteinleitung des jeweiligen Anbauteils in die Karosserie bzw. in das jeweilige

Karosserieelement eine besonders günstige Abstützung und Verbindung geschaffen.

Das Einsatzteil kann dabei beispielsweise vor und nach dem Herstellungsprozess des jeweiligen, als Hybridbauteil ausgebildeten Karosserieelements in dieses integriert werden. Soll dieses vor der Herstellung des Hybridbauteils an dem zu fertigenden

Karosserieelement angeordnet werden, so kann dies beispielsweise mit einem Trägerteil des Karosserieelements verbunden und nachträglich zumindest partiell mit Kunststoff umspritzt, umgössen oder dergleichen versehen werden. Insbesondere kann das derartige Anordnen des Einsatzteils auch in einem kombinierten Innenhochdruckumform- und Spritzgießverfahren des jeweiligen Karosserie- bzw. Hybridelements hergestellt werden, bei welchem durch Beaufschlagung mit einem Innenhochdruck zunächst das entsprechende Trägerteil umgeformt und gegebenenfalls das Einsatzteil mit angebunden wird, und nachfolgend das Trägerteil bzw. das Einsatzteil zumindest partiell mit Kunststoff versehen wird. Das Trägerteil kann aus einem Metall, beispielsweise Aluminium bzw. Aluminiumlegierung oder Stahl bestehen. Es ist jedoch auch denkbar, das Trägerteil aus einem Faserverbundwerkstoff herzustellen, insbesondere als Textil in Form eines

Gestrickes oder Gewebes, das unidirektional verlaufende Fasern, vorzugsweise aus Carbon, enthält. Die Matrix besteht aus einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff.

Alternativ hierzu ist es auch denkbar, das Einsatzteil in einem der Herstellung des als Hybridbauteils ausgebildeten Karosserieelements nachgelagerten Prozess

durchzuführen. Beispielsweise ist es dabei denkbar, das Einsatzteil in einer hierfür vorgesehenen Öffnung des Kunststoffs des Hybridbauteils bzw. des Karosserieelements anzuordnen, welche zuvor in den Kunststoff eingebracht worden ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn das wenigstens eine Einsatzteil einer Achsbefestigung einer Fahrzeugachse zugeordnet ist. Erfahrungsgemäß werden gerade über die Fahrzeugachsen hohe statische und dynamische Kräfte bzw. Momente in die Karosserie eingeleitet, so dass sich das

Vorsehen entsprechender Einsatzteile zur Halterung und Abstützung der entsprechenden Fahrzeugachse als besonders vorteilhaft erweist.

Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Positionierung solcher Einsatzteile im Bereich einer Schlosseinrichtung oder einer Scharniereinrichtung eines bewegbaren Flügelteils, insbesondere einer Tür, einer Klappe, oder einer Haube. Gerade in diesen

Kontaktbereichen zwischen bewegbaren Flügelteilen wie Türen, Klappen oder Hauben und der Karosserie können hohe Kräfte entstehen, welche in die Karosserie eingeleitet werden. Umso wichtiger ist es, dass die entsprechenden Bereiche der

korrespondierenden Karosserielemente eine hinreichende Steifigkeit und Stabilität aufweisen.

In diesem Zusammenhang ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das wenigstens eine Einsatzteil einer Schlosseinrichtung oder einer Scharniereinrichtung eines bewegbaren Flügelteils, insbesondere einer Tür, einer Klappe oder einer Haube zugeordnet ist. Bei einer Schlosseinrichtung ist es dabei insbesondere denkbar, den korrespondierenden Schließbügel selbst als Einsatzteil auszubilden bzw. ein Einsatzteil vorzusehen, welches mit einem derartigen Schließbügel verbindbar ist. Beim Vorsehen des Einsatzteils im Bereich der Scharniereinrichtung kann entweder eine Scharnierhälfte selbst als Einsatzteil ausgebildet sein oder das Einsatzteil insbesondere mit der karosserieseitigen Scharnierhälfte verbunden sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das wenigstens eine Einsatzteil einer Trageinrichtung eines nachträglich anbringbaren Trägerteils, insbesondere eines Instrumentenquerträgers, zugeordnet ist. Durch ein derartiges Einsatzteil lässt sich somit das nachträglich anbringbare Trägerteil besonders einfach und stabil an der Karosserie haltern, um in diese hohe Kräfte und Momente einleiten zu können.

Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Karosserie genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch 6.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Fig. 1 a, 1 b und 1 c eine schematische Perspektivansicht, eine schematische

Vorderansicht und eine schematische Seitenansicht auf eine

Karosserie eines Personenkraftwagens in Einvolumenform mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Karosserieelementen, welche zumindest teilweise mit einem Kunststoff versehen oder über diesen miteinander verbunden sind;

Fig. 2 eine ausschnittsweise vergrößerte Perspektivansicht, eine seitliche

Schnittansicht und eine unterseitige Schnittansicht auf eine

Achsbefestigung einer hinteren Fahrzeugachse des entsprechenden Karosserieelements der Karosserie gemäß den Fig. 1a bis 1c;

Fig. 3a, 3b eine Schnittansicht und ein Prinzipdarstellung auf ein Einsatzteil einer

Schlosseinrichtung der Karosserie des Kraftwagens bzw. eine Prinzipdarstellung auf ein Einsatzteil einer Scharniereinrichtung eines bewegbaren Flügelteils in Form einer Seitentür der Karosserie des Kraftwagens;

Fig. 4 jeweilige ausschnittsweise Perspektivdarstellungen auf ein Einsatzteil einer Trageinrichtung eines nachträglich anbrinbaren

Instrumentenquerträgers;

Fig. 5 jeweilige Schnittdarstellungen der Abfolge des Einbringens eines

Einsatzteils in Form einer Buchse einer Scharniereinrichtung in ein Trägerteil des korrespondierenden Karosseriebauelements der Karosserie, welches im Anschluss daran mit dem Kunststoff versehen wird;

Fig. 6 zwei ausschnittsweise Perspektivansichten auf ein Karosserieelement einer Karosserie eines Personenkraftwagens, bei welchem

Einsatzteile in Form von Buchsen nachträglich in das als Hybridbauteil gestaltete Karosserieelement eingebracht werden;

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung eines Faserwerkstoffs beispielsweise in Form eines Textils, welches mittels von Dornen in einem Werkzeug positioniert und anschließend mit Kunststoff umspritzt oder

dergleichen versehen wird;

Fig. 8a und 8b eine Abfolge von vier schematischen Schnittansichten, in welchen die

Einbringung eines Einsatzteils in Form einer Buchse in ein

Organoblech aus Faserverbundkunststoff dargestellt ist, sowie eine Prinzipdarstellung der innerhalb des Organoblechs angeordneten Buchse;

Fig. 9 mehrere Prinzipdarstellungen zur faserschonenden Einbringung von metallischen Einsatzteilen beispielsweise in Form von Gewindeanschlusselementen in ein entsprechend als Hybridbauteil ausgebildetes Karosserieelement; und

Fig. 10 zwei schematische Schnittansichten einer jeweiligen Verbindung von zwei Organoblechen, in deren Bereich außerdem ein jeweiliges Einsatzteil in Form eines Dorns bzw. einer Buchse eingebracht ist.

In den Fig.1 a bis 1c ist eine Karosserie für einen Personenkraftwagen dargestellt, bei dem es sich um ein zweisitziges Fahrzeug in Einvolumenform handelt, wobei die nachfolgend beschriebene Erfindung auch bei anderen Bauarten von Kraftwagen- Karosserien zum Einsatz kommen kann.

Folgende Karosseriebauteile sind dabei in den Fig.1a bis 1 c unter anderem erkennbar: Ein Hinterrahmen-Profil 10, ein jeweiliges Seitenrahmen-Profil 12 und ein jeweiliges Seitenschweller-Profil 14. Diese Karosserieelemente 10, 12, 14 sind jeweils als Innenhochdruckumform-Spritzgieß-Bauteile gestaltet. Des Weiteren erkennbar ist ein kunststoffumspritztes Bodenblech 16, ein kunststoffumspritztes vorderes

Seitenstrukturblech 18, ein jeweiliges kunststoffumspritztes hinteres Seitenstrukturblech 20 sowie ein als Dachrahmenaufnahme ausgebildetes Knotenblech 22. Bei den

Karosserieelementen 10 bis 22 kann es sich also im Wesentlichen um Rohrbeziehungsweise Hohlprofile oder aber um flächige Elemente wie Bleche handeln, welche zumindest partiell mit Kunststoff 24 versehen bzw. über diesen untereinander verbunden sind.

Die Herstellung der Karosserie wird in einem Faserverbundkunststoff-Spritzgieß-Prozess in einer Spritzgießmaschine mit einer Innenhochdruckerzeugungseinrichtung nach dem so genannten„One-Shot-Prinzip", also zumindest im Wesentlichen in einem oder einer Abfolge von Schritten innerhalb des Werkzeugs, realisiert. Dies bedeutet, dass die gesamte oder ein großer Anteil der Karosserie in einem Werkzeug hergestellt wird. Mit diesem Herstellungskonzept lassen sich somit viele Funktionen direkt in die Karosserie integrieren.

Im Spritzgieß-Prozess werden dabei nicht-metallische Einleger, beispielsweise thermoplastische FVK-Halbzeuge (gegebenenfalls mit Stahllitzen verstärkt) - wie beispielsweise Organobleche oder pultrotierte FVK-Rohre - und metallische Einsatzteile bzw. Einleger mit beispielsweise mit thermoplastischen Kurzglasfasern verstärktem Kunststoff (beispielsweise PA oder PEEK) umspritzt. Die Umspritzung dient der

Verstärkung der Einleger bzw. Einsatzteile - beispielsweise durch Kunststoffrippen - und der Verbindung der einzelnen Karosserieelemente 10 bis 22. Zudem können weitere Funktionen in den Kunststoff 24, mit welchem die jeweiligen Karosserieelemente 10 bis 22 versehen werden, integriert werden. Beispielsweise ist es denkbar,

Schnappschlussverbindungen oder Kabelkanäle innerhalb des Kunststoffs 24

auszubilden.

Das Maschinenkonzept basiert dabei auf einem Konzept zur Herstellung von

Leichtbauteilen in Verbindung mit offenen oder geschlossenen FVK-Profilen, flächigen Faserstrukturen, zellularen Materialien (Strukturschaum) und lokalen, insbesondere metallischen Einsatzteilen. Zum Fügen der einzelnen Komponenten zur Karosserie kommen form- oder stoffschlüssige Verbindungen herstellende Verfahren zum Einsatz, beispielsweise die so genannte„In-Mould-Fügetecholgie". Die erhöhten Temperaturen werden zum einen durch die heiße Schmelze des Kunststoffs 24 und zum anderen durch Vorwärmen der einzelnen beteiligten Bauteile erreicht. Außerdem umfasst die Karosserie eine Anzahl von Einlegern, beispielsweise FVK-Einlegern, die im Werkzeug die Wärme durch integrierte induktive und dynamische lokale Werkzeugtemperierung erzeugen. Gekühlt wird über eine konturnahe Wasserimpulskühlung zum Erreichen von kurzen Zykluszeiten. Zusätzlich können noch neue kombinierte Verfahren zum nachträglichen Fügen von Faserverbundwerkstoffen zum Einsatz kommen. Hierbei handelt es sich im Einzelnen um Kunststoffschweißen (Vibrations-, Ultraschall-, Reib- und

Induktionsschweißen) oder quasi - stoffschlüssiges Verkleben in Kombination mit Fließformschrauben oder Warmbolzen.

Das Verfahren zum Herstellen der Karosserie des Personenkraftwagens geht nun folgendermaßen vonstatten:

Karosserieelemente, beispielsweise die Bauelemente 10 bis 22, die die Grundlage für die Karosseriestruktur bilden, werden als Halbzeuge vorgeformt in einen Werkzeugkern der Anlage eingelegt. Die endgültige Formgebung dieser Halbzeuge erfolgt durch das kombinierte Innenhochdruckumform- und Spritzgießverfahren im Werkzeug der

Spritzgießmaschine. Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine

Innenhochdruckumformung, die mit einer beispielsweise simultanen Umspritzung der Karosserie mit dem Kunststoff 24 kombiniert ist. Insbesondere kommen dabei faserverstärkte Kunststoffe, insbesondere Thermoplaste, wie zum Beispiel PA oder PEEK oder aber Duroplaste zum Einsatz. Als Matrizenersatz kann - neben konventionellen Matrizen - dabei auch der außen am jeweiligen Rohrprofil des Karosserieelements 10 bis 22 anliegende Fluiddruck der Kunststoffschmelze fungieren. Mit anderen Worten kann die Kunststoffschmelze auch das Hochdruckfluid zum Umformen des jeweiligen

Karosserieelements 10 bis 22 sein.

Die vorgeformten Halbzeuge der Karosserieelemente 10 bis 22 kommen an beiden Karosserieseiten, im Bereich des Bodens und am Heck der Karosserie zum Einsatz. Diese werden dabei auf zuvor beschriebene Weise rund um den Werkzeugkern angeordnet. Die Strukturbleche - also beispielsweise das Seitenstrukturblech 18 und das Seitenstrukturblech 20 - werden vorliegend bereits in ihrer fast endgültigen Form in das Werkzeug eingelegt beziehungsweise im Werkzeug angeordnet. Diese Strukturbleche 18 beziehungsweise 20 werden in der Innenhochdruckumform-Spritzgießmaschine mit faserverstärktem Kunststoff umspritzt.

In Fig. 2 ist einer ausschnittsweise vergrößerten Perspektivansicht das Detail II in Fig. 1 a dargestellt. Während die linke Darstellung dabei nur eine schematische Orientierung des entsprechenden Karosserieelements 26 abbildet, zeigen die beiden rechten

Darstellungen eine seitliche Schnittansicht bzw. eine unterseitige Schnittansicht entlang der Linie A-A in der mittleren Darstellung die konkrete Ausgestaltung dieses

Karosserieelements 26. Dabei ist erkennbar, dass im vorliegenden Fall zwei Rohre 28, 30 vorgesehen sind, welche - wie in Zusammenschau mit der rechten Darstellung von Fig. 2 erkennbar - über zwei muffenartig zusammenwirkende Organobleche 32 parallel zueinander auf Abstand gehalten sind. Zur lokalen Verstärkung werden in die beiden Rohre 28, 30 jeweilige Einsatzteile 34 in Form entsprechender Hülsen eingesetzt, welche der Festigkeit und Steifigkeit des Gesamtverbundes dienen und Buchsen zur Anbindung von weiteren Bauteilen bilden können. Der gesamte Verbund - also die beiden Rohre 28, 30, die beiden Organobleche 32 und die beiden Einsatzteile 34 werden außerdem mit Kunststoff 24 zumindest partiell umspritzt. Dabei können wiederum entsprechende Rippen oder dergleichen Aussteifungen vorgesehen werden. Somit ist insgesamt ein Karosserieelement 26 geschaffen, an welchem ein korrespondierendes Anbauteil in Form einer hinteren Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Die Einsatzteile 34 sind somit einer Achsbefestigung der Hinterachse der Karosserie zugeordnet.

Fig. 3a zeigt rechts einen Schließbügel in Form eines Einsatzteils 36, der mit einem FVK- Blech 38 verstärkt und mit dem Kunststoff 24 umspritzt ist. Das Blech 38 ist dabei mit einem FVK-Profil 40 verbunden und gegen eine Anschlussfläche 42 abgestützt. Die linke Darstellung von Fig. 3a zeigt nochmals das Einsatzteil 36, welches beispielsweise aus einem Aluminiumdruckguss hergestellt ist. Das FVK-Profil 40 kann dabei gemäß den Pfeilen 44 mit einem Innenhochdruck beaufschlagt werden, um hierdurch eine

Verbindung mit den Blechen 38 herzustellen. Des Weiteren ist der Kunststoff 24 erkennbar, mit welchem die Anordnung umspritzt ist. Insgesamt ist somit ein Einsatzteil 36 mit dem Blech 38 und dem Profil 40 geschaffen, mittels welchem eine Schließbügel einer Schlosseinrichtung des Kraftwagens verstellbar ist.

Fig. 3b zeigt in einer äußerst schematischen Schnittansicht einen weiteren

Anwendungsbereich eines Einsatzteils 46. Dieses ist dort als im Wesentlichen ovales Element ausgebildet und in den Kunststoff 24, der mit Fasern 46 versehen ist, integriert. Somit ist durch das Einsatzteil 46 eine besonders günstige Befestigungsmöglichkeit für eine Scharniereinrichtung eines bewegbaren Flügelteils, insbesondere einer Tür, einer Klappe, einer Haube oder dergleichen, geschaffen. Aus den Fig. 3a und 3b ist somit erkennbar, dass durch die jeweiligen Einsatzteile 36, 46 eine verbesserte

Anbindungsmöglichkeit für entsprechend bewegbare Elemente geschaffen ist. Somit kann das karosserieseitige Karosserieelement 26 entsprechend gewichtsgünstig als Übrigbauteil bzw. FVK-Bauteil hergestellt werden und dennoch im Anbindungsbereich eines Anbauteils - im vorliegenden Fall insbesondere einer Tür - eine hinreichende Steifigkeit und Stabilität bereitgestellt werden.

Fig. 9 zeigt eine weiteres Einsatzteil 50, welches im vorliegenden Fall etwa U-förmig ausgebildet ist. Dieses Einsatzteile 50 ist zumindest partiell in ein korrespondierendes Karosserieelement 52, welches seinerseits als Hybridbauteil ausgebildet ist, eingesetzt. Insbesondere ist das Einsatzteil 50 zumindest partiell mit Kunststoff 24 umspritzt.

Gegebenenfalls ist das Einsatzteil 50 mit einem darunter liegenden Einlege- bzw.

Strukturbauteil des Karosserieelements 52 verbunden.

Aus den beiden Darstellungen gemäß Fig. 4 ist erkennbar, dass durch das U-förmige Einsatzteil 50 eine Trageinrichtung gebildet ist, mit welchem ein nachträglich anbrigbares Trägerteil - im vorliegenden Fall ein Instrumentenquerträger 54 - befestigbar und abstütztbar ist. Nach dem Einsetzen des Instrumentenquerträgers 54 in die vorgesehene Öffnung wird eine Schelle 56 an das Einsatzteil 50 angesetzt bzw. befestigt, so dass sich eine sichere Befestigung des Instrumentenquerträgers 54 ergibt.

Fig. 5 zeigt in einer Abfolge von sechs Verfahrensschritten das Anbringen eines

Einsatzteils 58 in Form einer Buchse an einem korrespondierenden FVK-Profil 60 oder einem Metallprofil eines Karosserieelements 62. Im vorliegenden Fall kann die Buchse bzw. das Einsatzteil 58 beispielsweise als Türscharnieraufnahme ausgebildet sein.

Zunächst ist in der linken Darstellung in einer Schnittansicht die Basiskontur des Profils 60 erkennbar. In einem vorgelagerten Prozess kann das FVK-Profil 60 lokal aufgeweitet werden, wobei diese Aufweitung entweder außerhalb oder innerhalb des Werkzeugs zur Herstellung der Karosserie erfolgen kann. Sodann ist in der dritten Darstellung von links das Lochen des Profils 60 erkennbar, wobei zwei Durchgangslöcher 64 eingebracht werden. Fixiereinleger 66 positionieren das Einsatzteil 58 in Form der Buchse. Unter Kraftbeaufschlagung werden gemäß der zweiten Darstellung von rechts die

entsprechenden Wandbereiche des Profils 60 umgeformt und somit das Einsatzteil 58 verstemmt. Schließlich werden die Buchsen 58 gemäß der äußerst rechten Darstellung gegen ein Innenhochdruckumformmedium abgedichtet, welches unter

Druckbeaufschlagung zur Bearbeitung des Profils 60 herangezogen wird. Der gesamte Prozess ist insbesondere dem Aufbringen von Kunststoff 14 vorgelagert. Mit anderen Worten wird zunächst der Einleger - im vorliegenden Fall das Profil 60 des Hybridbauteils bzw. des Karosserieelements 62 - mit dem Einsatzteil 58 versehen und sodann zumindest partiell mit Kunststoff umspritzt.

Fig. 6 zeigt in einer Abfolge von drei Verfahrensschritten das Einbringen von zwei Einsatzteilen 68 in Form von Buchsen, nachdem das korrespondierende

Karosserieelement 70 in dem kombinierten Innenhochdruckumform- und

Spritzgießprozess hergestellt worden ist. Demzufolge ist das vorliegende Element 70 als Hybridbauteil bestehend aus einem oder mehreren Einlegern oder Trägerteilen ausgebildet, welches zumindest partiell mit dem Kunststoff 24 versehen ist. In

korrespondierende Öffnungen 72 des Karosserieelements 70 werden die entsprechenden Einsatzteile 68 eingesetzt und dienen beispielsweise zur Befestigung weiterer Anbauteile. Im Unterschied zur Ausführung gemäß Fig. 5 handelt es sich somit im vorliegende Fall um einen der Herstellung des Hybridbauteils bzw. Karosserieelements 70 nachgelagerten Prozess.

Als Fasermaterial für die flächigen FVK-Halbzeuge und für die offenen oder

geschlossenen FVK-Profile können organische Fasern, anorganische Fasern, metallische Fasern oder Naturfasern verwendet werden. Weiter können auch beliebige

Kombinationen der genannten Materialien eingesetzt werden, um ein

anforderungsgerechtes Verhalten zu erreichen. Die FVK-Strukturelemente können in einem vorgelagerten Prozess gegebenenfalls (teilkonsoldiert und zugeschnitten) werden; die Umformung der entsprechenden Elemente geschieht bei thermoplastischen, konsolidierten Blechen wie Organoblechen während des Einlegens in das Werkzeug. Dabei ist ein Aufheizen des Halbzeugs vor dem Einlegen gegebenenfalls erforderlich. Nicht- oder teilkonsolidierte Halbzeuge wie beispielsweise trockenes Hybridgewebe, welches gegebenenfalls durch das Ultraschallfügesystem oder Beschichtungen vorfixiert werden kann, wird direkt in das Werkzeug eingelegt. Dabei zeigt Fig. 7 die

faserschonende Aufnahmen eines solchen Textilteils 74 bzw. einer solchen Fasermatte oder eines Hybridgewebes mittels einer Mehrzahl von Dornen 76 in dem Werkzeug.

Dabei werden markante Stellen im Inneren und dem Randbereich für eine bessere Festigkeit und Steifigkeit verschweißt. Der Imprägnier- und Konsolidierungsprozess erfolgt unter Druck und erhöhter Temperatur in der geschlossenen Spritzgießmaschine.

Fig. 8a zeigt dabei beispielsweise das faserschonende Einbringen eines Einsatzteils 78 in ein Karosserieelement 80, wie dieses beispielsweise analog zu Fig. 7 hergestellt worden ist. Das Einsatzteil 78 - im vorliegenden Fall eine Stahlbuchse - wird mittels eines

Werkzeugdorns 82 in das Organoblech des Karosserieelements 80 eingebracht, und zwar unter Wärmeeintrag mittels eines Induktors 84. Sodann wird das Organoblech mit Kunststoff 24 umspritzt und hierbei das Einsatzteil 78 ebenfalls umspritzt. Aus Fig. 8b ist erkennbar, dass durch die faserschonende Einbringung des Einsatzteils 78 die einzelnen Fasern des Organoblechs des Karosserieelements 80 nicht zerstört werden.

Aus Fig. 8a und Fig. 8b ist somit erkennbar, dass die vorliegenden Strukturbleche bzw. Organobleche der Spritzgießmaschine mit vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff 24 umspritzt werden. Um eine optimale Verbindung ohne weitere Zusatzstoffe zwischen den einzelnen Komponenten zu erhalten, also eine Stoff schlüssige Verbindung, wird vorzugsweise derselbe Kunststoff für die FVK-Bleche, FVK-Profile und der Umspritzung bzw. dem Kunststoff 24 verwendet. Durch die Kunststoffverstärkung lassen sich

Wandstärken der Strukturbleche reduzieren, wodurch weiteres Gewichtseinsparpotential abgerufen wird.

In der Darstellung a) gemäß Fig. 9 ist ein FVK-Rohr 86 umfassend ein gewickeltes geflochtenes Textil erkennbar. Außerdem ist rechts davon ein Einsatzteil 88 aus

Aluminiumdruckguss oder dergleichen dargestellt, welches jeweilige Nuten 89 und zwei Öffnungen 90 mit jeweiligen Gewinden umfasst. In einem vorgelagerten Prozess gemäß b) wird der Einleger bzw. das Einsatzteil 88 eingebracht, indem das VFK-Rohr 86 und das Einsatzteil 88 in ein Werkzeug 92 eingelegt werden. Das Rohr 86 hat dabei

Raumtemperatur, der Einleger bzw. das Einsatzteil 88 ist erwärmt und durch eine

Einlegeraufnahme 94 fixiert. Durch einen Dorn 96, der eine Eindrückeinrichtung bildet, wird der Einleger bzw. das Einsatzteil 88 im FVK-Rohr 86 fixiert. Das Rohr 86 wird dabei beispielsweise über Schrägnadelhalter fixiert. Die lokale Erwärmung des Rohr 86 erfolgt dabei beispielsweise induktiv.

Die Darstellung gemäß c) zeigt den eingebrachten Einleger bzw. das Einsatzteil 88 mit der Textilverschiebung ohne Spritzgussdarstellung. Die Darstellung gemäß d) zeigt hingegen den eingebrachten Einleger bzw. das Einsatzteil 88 mit Textilverschiebung und mit Spritzgussdarstellung. Analog zur Darstellung gemäß d) zeigt die Darstellung gemäß e) die Anordnung des Einsatzteils 88 innerhalb des Rohres 86 bei der Beaufschlagung mit einem Innendruck 98, wobei die Spritzgussdarstellung des Kunststoffs 24 erkennbar ist.

In Fig. 10 ist schließlich in zwei Darstellungen eine Kragen-In-Kragen-Verbindung zwischen zwei Organoblechen dargestellt. Diese beiden Organobleche 100, 102 sind entsprechend lokal erwärmt und mit einer Kunststoffumspritzung 24 versehen worden. Im Werkzeug und/oder nachträglich ist dabei in der linken Darstellung ein Dorn 104 eingebracht worden und in der rechten Darstellung eine Buchse 106. Diese Einsatzteile 104, 106 dienen beispielsweise der Verstärkung des entsprechenden Bauteils bzw. der Anbindung von Anschlussbauteilen.

Insgesamt ist somit ein Verfahren zur Herstellung einer Karosserie eines

Personenkraftwagens erkennbar, bei welchem eine Mehrzahl von Karosserieelementen - unter anderem die Karosserieelemente 26, 52, 62, 70 und 80 - miteinander verbunden werden, welche zumindest teilweise mit einem Kunststoff 24 versehen werden. Um ein jeweils korrespondierendes Anbauteil beispielsweise einer Fahrzeugachse, einer

Schlosseinrichtung, einer Scharniereinrichtung oder eines anderen Bauteils besonders günstig an dem entsprechenden Karosserieelement befestigen zu können, wird ein entsprechendes Einsatzteil 34, 46, 58, 68, 78 bzw. 88 in das korrespondierende

Karosseriebauteil integriert. Die Integration des entsprechenden Einsatzteils 34, 46, 58, 68, 78 bzw. 88 kann dabei in einem vorgelagerten oder nachgelagerten Prozess erfolgen.

Claims

Patentansprüche

Karosserie eines Personenkraftwagens, welche eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Karosserieelemente (26, 52, 70, 80) umfasst, welche zumindest teilweise mit einem Kunststoff (24) versehen sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

an wenigstens einem Karosserieelement (26, 52, 70, 80) der Karosserie zumindest ein Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) vorgesehen ist, an welchem ein korrespondierendes Anbauteil befestigbar ist.

Karosserie nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das wenigstens eine Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) einer Achsbefestigung einer Fahrzeugachse zugeordnet ist.

Karosserie nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das wenigstens eine Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) einer Schlosseinrichtung oder einer Scharniereinrichtung eines bewegbaren Flügelteils, insbesondere einer Tür, einer Klappe, einer Haube oder dgl., zugeordnet ist.

Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das wenigstens eine Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) einer Trageinrichtung eines nachträglich anbringbaren Trägerteils, insbesondere eines

Instrumtentenquerträgers (54), zugeordnet ist.

5. Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) zumindest partiell in dem Kunststoff (24) aufgenommen ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Karosserie eines Personenkraftwagens, bei

welchem eine Mehrzahl von Karosserieelementen (26, 52, 70, 80) miteinander verbunden werden, welche zumindest teilweise mit einem Kunststoff (24) versehen werden,

dadurch gekennzeichnet, dass

an wenigstens einem Karosserieelement (26, 52, 70, 80) der Karosserie zumindest ein Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) vorgesehen wird, an welchem ein korrespondierendes Anbauteil befestigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) vor dem Versehen des zugeordneten Karosserieelements (26, 52, 70, 80) mit Kunststoff (24) positioniert und

anschließend zumindest partiell mit dem Kunststoff (24) versehen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Einsatzteil (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) nach dem Versehen des zugeordneten Karosserieelements (26, 52, 70, 80) mit Kunststoff (24) an diesem angeordnet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Karosserie in einem kombinierten Innenhochdruckumform- und

Spritzgießverfahren hergestellt wird.