WO2014111376A1 - Karosseriestrukturelement und verfahren zum herstellen eines karosseriestrukturelements - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a body structure element consisting of a body made of fiber-reinforced plastic and a
  • Metal connection part i. a so-called hybrid component, which consists of at least two different materials, and a method for producing such a body structure element for a motor vehicle.
  • Vehicle body flap made of metal is connectable.
  • Has patent claim 1 a method for producing a body structure element, which may be, for example, a roof bow, and that of a base made of fiber-reinforced plastic and a
  • Preparing a particularly preimpregnated fiber-plastic matrix semifinished product from a resin system and fibers wherein the resin system may be a duromeric resin system and the fibers may be in particular carbon fibers,
  • the metal connection part is in particular designed such that it can be connected to a metallic body structure or a metallic body flap, for example by means of welding, gluing, soldering, riveting or screwing.
  • Main body made of fiber-reinforced plastic to connect a metal connection part with this body form fit, so that a sufficiently durable, solid and rigid connection between the body and the
  • the step of hardening that is to say the reacting out of the plastic matrix
  • the step of hardening is effected by supplying Heat performed.
  • the supply of heat via the pressing tool can take place.
  • the metal connecting part in the step of overlapping arranging the metal connecting part is arranged overlapping between two, in particular preimpregnated, fiber-plastic matrix semi-finished products in the pressing tool.
  • Metal joint part are advantageously coated.
  • a coating can be carried out with a cathode dipping process.
  • An electrically insulating layer can be formed by the coating in an overlapping region between the metal connection part and the base body.
  • the coating can also be an adhesion-promoting
  • thermosetting resin system is used in the fiber-plastic matrix semifinished product.
  • the thermosetting resin system may be an unsaturated polyester resin.
  • a so-called carbon fiber SMC molding compound or a carbon fiber BMC molding compound is used.
  • SMC stands for "sheet molding compound”.
  • the fibers may be carbon fibers, but may also be any other suitable fibers, such as glass fibers.
  • the above object is further achieved by a body structural member made by a method according to the present invention described above.
  • the body structure element according to the present invention has at least one main body made of fiber-reinforced plastic and at least one metal connection part connected therewith in a form-fitting manner.
  • the metal connection part has undercuts, in which engages the base body.
  • the basic body is preferably a profiled carrier element. This is the
  • Body particularly stiff and can absorb bending moments in different directions sufficient.
  • a metal connection part is formed at each end of the base body.
  • the base body has two ends, each with an associated metal connection part.
  • the body structure element can be used to connect two elements of the body structure or a body frame.
  • the basic body of which is a profiled carrier element
  • the basic body has a U-shaped profile.
  • the base body in a section transverse to its longitudinal axis has a U-shaped profile.
  • the body has a plurality of interconnected U-profiles, e.g. two interconnected U-profiles.
  • a U-profile is an open profile and can thus be easily manufactured with a pressing tool made of a fiber-plastic matrix semifinished product.
  • the metal connection part is a formed sheet metal.
  • the sheet may for example consist of steel or aluminum.
  • the sheet is preferably profiled, in particular preferably profiled according to the main body.
  • Uberiappungs Trial of the metal connection part substantially vertical walls and substantially horizontal walls, wherein the undercuts, in particular through holes, formed in the vertical walls and / or horizontal walls.
  • the body structural element is used by means of the metal connection part for connection to a body structure made of metal and / or a
  • Body flap made of metal.
  • the body structure element is designed such that it stiffens the body structure or the body flap and / or increases a strength of the body structure or the body flap.
  • the body structure element is a roof hoop.
  • a roof bow extends in the vehicle transverse direction of a left roof frame to a right roof frame.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of a partial section of a
  • Body structure element according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of a metal connection part of the body structure member according to the embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a schematic sectional view through an overlapping area transverse to a longitudinal direction of the body structural member according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view in the longitudinal direction of FIG.
  • Body structure element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a roof bow 1 according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the roof hoop 1 is a body structural member according to the present invention. In the figure 1, only a portion of the roof bow 1 is shown.
  • the roof hoop 1 consists essentially of a base body 3 made of fiber-reinforced plastic and two metal connecting parts 5, which are attached to each end of the main body 1, wherein in Figure 1, only a metal connection part 5 is shown.
  • a base body 3 made of fiber-reinforced plastic and two metal connecting parts 5, which are attached to each end of the main body 1, wherein in Figure 1, only a metal connection part 5 is shown.
  • Overlapping areas 9 In the overlapping area 9, the main body 3 and the respective metal connecting part 5 are positively connected with each other.
  • the main body 3 consists of a carbon fiber reinforced plastic, which is made in a so-called carbon fiber SMC process.
  • the plastic matrix of the self-reinforced plastic consists of a thermosetting resin system, preferably of an unsaturated polyester resin.
  • the metal connection part 5 is shown in a schematic perspective view.
  • the metal connection part 5 is profiled analogously to the main body 3 in the form of two U-beams, which are connected to each other by a transverse connection of ends of two adjacent legs.
  • the overlapping area 9 of FIG. 1 At a left end of the metal connection part 5 in FIG. 2, the overlapping area 9 of FIG.
  • roof bow 1 clearly visible.
  • the roof bow 1 accordingly exists accordingly the above-described metal connection part 5 of two substantially U-shaped elements, each having a horizontal wall 33 and the in
  • Substantially vertical walls 31 are integrally connected to one another via a further substantially horizontal wall 33.
  • the carbon fiber-reinforced plastic of the main body 3 completely surrounds the overlapping region 9 of the metal connecting element 5. In other words, both at a bottom and at an upper side of the
  • Metal connection part formed carbon fiber reinforced plastic. Further, the carbon fiber reinforced plastic also fills the plurality of through holes 7 in the vertical walls 31 and the horizontal walls 33. Thus, a reliable and permanent positive connection between the
  • Figure 4 is a schematic section substantially parallel to a longitudinal axis of the roof bow 1. In particular, the section extends in one
  • the section is approximately along a line B-B shown in FIG.
  • the overlapping region 9 shown in FIG. 4 is accordingly an overlapping region in the region of the horizontal wall 33 of the metal connection part 5.
  • the base body 3 is formed from a lower fiber-plastic matrix semifinished product and an upper fiber-plastic matrix semifinished product.
  • the lower preimpregnated fiber-plastic matrix semi-finished product is incorporated in the
  • the pressing tool inserted. Thereafter, the upper fiber-plastic matrix semifinished product is placed on the lower fiber-plastic matrix semi-finished product with the left and right metal connection part 5 overlapping in the pressing tool. In a further step, the pressing tool is closed and the two fiber-plastic matrix semi-finished products pressed together. In the pressing process, the pressing tool is heated to initiate a curing reaction of the plastic matrix. Further, in the pressing operation, the fiber-plastic matrix molding compound penetrates into the through-holes 7 from both sides.
  • a carbon fiber SMC molding compound is used as the fiber-plastic matrix molding compound.
  • the ready-to-install roof bow 1 is then present.
  • the roof hoop 1 can then be inserted into a conventional metal vehicle body for stiffening and connected to the right and left roof frames by welding or the like like a conventional all-metal roof hoop.

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Karosseriestrukturelements, das beispielsweise ein Dachspriegel sein kann, und das aus einem Grundkörper (3) aus faserverstärktem Kunststoff und einem Metallverbindungsteil (5) besteht, für ein Kraftfahrzeug weist die folgenden Schritte auf: Vorbereiten des Metallverbindungsteils, Vorbereiten eines insbesondere vorimprägnierten Faser- Kunststoffmatrix-Hatbzeugs aus einem Harzsystem und Fasern, wobei das Harzsystem ein duromeres Harzsystem sein kann und die Fasern insbesondere Kohlefasern sein können, überlappendes Anordnen des Metallverbindungsteils (5) und des Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeugs in einem Presswerkzeug, Verpressen des Metallverbindungsteils (5) mit dem Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeug bis eine Faser- Kunststoffmatrix-Formmasse des Halbzeugs in Hinterschneidungen (7) des Metallverbindungsteils (5) eindringt, und Härten bzw. Ausreagieren des Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeugs zur Ausbildung des Grundkörpers (3) aus faserverstärktem Kunststoff, der mit dem Metallverbindungsteil (5) formschlüssig verbunden ist.

Description

Karosseriestrukturelement und Verfahren zum Herstellen eines
Karosseriestrukturelements
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Karosseriestrukturelement bestehend aus einem Grundkörper aus faserverstärktem Kunststoff und einem
Metallverbindungsteil, d.h. einem sogenanntem Hybridbauteil, das zumindest aus zwei verschiedenen Werkstoffen besteht, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Karosseriestrukturelements für ein Kraftfahrzeug.
Ein bekanntes Karosseriestrukturelement ist beispielsweise eine Verstrebung, wie beispielsweise ein Dachspriegel, der in Fahrzeugquerrichtung einen linken
Dachrahmen und einen rechten Dachrahmen miteinander verbindet und damit eine Versteifung einer Fahrzeugkarosserie herbeiführt sowie eine sogenannte
Crashfestigkeit der Fahrzeugkarosserie erhöht. Bei bekannten Fahrzeugkarosserien aus Metall, insbesondere Stahl, besteht ein derartiges Karosseriestrukturelement ebenso aus Metall und ist meist mit der Fa h rzeug karosserie über eine
Schweißverbindung oder eine andere bekannte Verbindung fixiert.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Karosseriestrukturelement sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Karosseriestrukturelements zu schaffen, wobei das Karosseriestrukturelement leicht herstellbar ist und bei gleicher Steifigkeit sowie Festigkeit leichter ist und das Karosseriestrukturelement einfach mit einer herkömmlichen Fahrzeugkarosserie aus Metall oder einer herkömmlichen
Fahrzeugkarosserieklappe aus Metall verbindbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale von
Patentanspruch 1 aufweist. Insbesondere weist ein Verfahren zum Herstellen eines Karosseriestrukturelements, das beispielsweise ein Dachspriegel sein kann, und das aus einem Grundkörper aus faserverstärktem Kunststoff sowie einem
Metallverbindungsteil besteht, für ein Kraftfahrzeug die folgenden Schritte auf:
- Vorbereiten des Metallverbindungsteils,
- Vorbereiten eines insbesondere vorimprägnierten Faser-Kunststoffmatrix- Halbzeugs aus einem Harzsystem und Fasern, wobei das Harzsystem ein duromeres Harzsystem sein kann und die Fasern insbesondere Kohlefasern sein können,
überlappendes Anordnen des Metallverbindungsteils und des Faser- Kunststoffmatrix-Halbzeugs in einem Presswerkzeug,
- Verpressen des Metallverbindungsteils mit dem Faser-Kunststoffmatrix- Halbzeug bis eine Faser-Kunststoffmatrix-Formmasse des Halbzeugs in Hinterschneidungen des Metallverbindungsteils eindringt, und
- Härten bzw. Ausreagieren des Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeugs zur
Ausbildung des Grundkörpers aus faserverstärktem Kunststoff, der mit dem Meta I Iverbind u ngstei I formschlüssig verbunden ist.
Das Metallverbindungsteil ist insbesondere derart ausgebildet, das es mit einer metallischen Karosseriestruktur oder einer metallischen Karosserieklappe, beispielsweise mittels Schweißen, Kleben, Löten, Nieten oder Verschrauben, verbindbar ist.
Das Verfahren bietet eine Möglichkeit, schon bei der Herstellung eines
Grundkörpers aus faserverstärktem Kunststoff ein Metallverbindungsteil mit diesem Grundkörper formschlüssig zu verbinden, so dass eine hinreichend dauerhafte, feste und steife Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem
Metallverbindungsteil entsteht. Bei dem beschriebenen Verfahren können sowohl Fasern als auch die Kunststoffmatrix durch Verpressen in die Hinterschneidung des Metallverbindungsteils eindringen. Mit anderen Worten können durch das
Verpressen Fasern in die Hinterschneidung eindringen und somit die Verbindung zwischen Grundkörper und Metallverbindungsteil hinreichend stabil ausbilden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird der Schritt Härten, also das Ausreagieren der Kunststoffmatrix, durch Zuführen von Wärme durchgeführt. Beispielsweise kann das Zuführen von Wärme über das Presswerkzeug erfolgen.
Dies verringert die Zahl der Verfahrensschritte zum Herstellen des
Karosseriestrukturelements.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird in dem Schritt überlappendes Anordnen das Metallverbindungsteil überlappend zwischen zwei, insbesondere vorimprägnierten, Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeugen in dem Presswerkzeug angeordnet.
Hiermit ist es möglich, dass die Faser-Kunststoffmatrix-Formmasse von beiden Seiten in Hintersch neidungen des Metallverbindungsteils eindringen kann. Dies verbessert vorteilhaft eine Verbindung zwischen dem Metallverbindungsteil und dem Grund körper.
In dem Schritt Verpressen wird vorteilhaft zusätzlich eine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Metallverbindungsteil und dem
Grundkörper hergestellt.
Weiterhin kann in dem Schritt Vorbereiten des Metallverbindungsteils das
Metallverbindungsteil vorteilhaft beschichtet werden. Eine Beschichtung kann dabei mit einem Kathodentauchverfahren durchgeführt werden. Durch die Beschichtung kann in einem Überlappungsbereich zwischen dem Metallverbindungsteil und dem Grundkörper eine elektrisch isolierende Schicht ausgebildet werden.
Dies ermöglicht einen Korrosionsschutz des Metallverbindungsteils.
Zusätzlich oder alternativ kann die Beschichtung auch eine haftungsfördernde
Schicht sein, so dass zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Metallverbindungsteil und dem Grundkörper eine verbesserte stoffschlüssige bzw. reibschlüssige Verbindung hergestellt wird, die eine Verbindung des
Metallverbindungsteils und des Grundkörpers weiter verstärkt. Vorteilhaft werden in dem Schritt Vorbereiten des Metallverbindungsteils
Durchgangslöcher in einem Überlappungsbereich des Metallverbindungsteils eingebracht. Dabei bilden die Durchgangslöcher die Hinterschneidungen des Metallverbindungsteils aus. Durchgangslöcher können kreisförmige Bohrungen sein. Die Durchgangslöcher können jedoch auch jede andere geeignete Form aufweisen und können auch auf eine andere Art und Weise, beispielsweise durch Stanzen, Laserstrahlschneiden oder Fräsen, in das Metallverbindungsteil eingebracht werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird bei dem Faser-Kunststoffmatrix- Halbzeug ein duromeres Harzsystem verwendet. Insbesondere kann das duromere Harzsystem ein ungesättigtes Polyesterharz sein. Bevorzugt wird eine sogenannte Kohlefaser-SMC-Formmasse oder eine Kohlefaser-BMC-Formmasse verwendet. SMC steht für„sheet moulding Compound".
Die Fasern können Kohlefasern sein, aber auch aus jeden anderen geeigneten Fasern, wie beispielsweise Glasfasern, bestehen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird ferner durch ein Karosseriestrukturelement gelöst, das durch ein vorstehend beschriebenes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Das Karosseriestrukturelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist zumindest einen Grundkörper aus faserverstärktem Kunststoff sowie zumindest ein damit formschlüssig verbundenes Metallverbindungsteil auf. Das Metallverbindungsteil weist Hinterschneidungen auf, in die der Grundkörper eingreift.
Bevorzugt ist der Grundkörper ein profiliertes Trägerelement. Damit ist der
Grundkörper besonders steif und kann Biegemomente in verschiedene Richtungen hinreichend aufnehmen.
Bevorzugt ist an jedem Ende des Grundkörpers ein Metallverbindungsteil ausgebildet. Bevorzugt hat der Grundkörper zwei Enden mit jeweils einem damit verbundenen Metallverbindungsteil. Somit kann das Karosseriestrukturelement zur Verbindung von zwei Elementen der Karosseriestruktur oder eines Karosserierahmens verwendet werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Karosseriestrukturelements, dessen Grundkörper ein profiliertes Trägerelement ist, weist der Grundkörper ein U-förmiges Profil auf. Insbesondere hat der Grundkörper in einem Schnitt quer zu seiner Längsachse ein U-förmiges Profil. Vorteilhaft weist der Grundkörper mehrere miteinander verbundene U-Profile auf, z.B. zwei miteinander verbundene U-Profile. Ein U-Profil ist ein offenes Profil und kann somit leicht mit einem Presswerkzeug aus einem Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeug hergestellt werden.
Bevorzugt ist das Metallverbindungsteil ein umgeformtes Blech. Das Blech kann beispielsweise aus Stahl oder Aluminium bestehen. Das Blech ist bevorzugt profiliert, insbesondere bevorzugt entsprechend dem Grundkörper profiliert.
Gemäß einer Weiterbildung des Karosseriestrukturelements weist der
Uberiappungsbereich des Metallverbindungsteils im Wesentlichen vertikale Wände und im Wesentlichen horizontale Wände auf, wobei die Hinterschneidungen, insbesondere Durchgangslöcher, in den vertikalen Wänden und/oder horizontalen Wänden ausgebildet sind.
Bevorzugt dient das Karosseriestrukturelement mittels des Metallverbindungsteils zur Anbindung an eine Karosseriestruktur aus Metall und/oder eine
Karosserieklappe aus Metall. Das Karosseriestrukturelement ist dabei derart ausgebildet, dass es die Karosseriestruktur bzw. die Karosserieklappe versteift und/oder eine Festigkeit der Karosseriestruktur bzw. der Karosserieklappe erhöht.
Bevorzugt ist das Karosseriestrukturelement ein Dachspriegel. Ein Dachspriegel verläuft in Fahrzeugquerrichtung von einem linken Dachrahmen zu einem rechten Dach rahmen.
Vorstehend genannte Weiterbildungen der Erfindung können unterschiedlich, soweit möglich, miteinander kombiniert werden. Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figuren,
Fig. 1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Teilabschnittes eines
Karosseriestrukturelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Perspektivansicht eines Metallverbindungsteils des Karosseriestrukturelements gemäß dem Ausführungsbeispiei der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht durch einen Überlappungsbereich quer zur einer Längsrichtung des Karosseriestrukturelements gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht in die Längsrichtung des
Karosseriestrukturelements gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf Figuren 1 bis 4 in beschrieben.
Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Dachspriegels 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Dachspriegel 1 ist ein Karosseriestrukturelement gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Figur 1 ist lediglich ein Teilabschnitt des Dachspriegels 1 gezeigt. Der Dachspriegel 1 besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper 3 aus faserverstärktem Kunststoff und zwei Metallverbindungsteilen 5, die an jedem Ende des Grundkörpers 1 angebracht sind, wobei in Figur 1 lediglich ein Metallverbindungsteil 5 gezeigt ist. Der
Grundkörper 3 und die Metallverbindungsteile 5 überlappen einander in
Überlappungsbereichen 9. In dem Überlappungsbereich 9 sind der Grundkörper 3 und das jeweilige Metallverbindungsteil 5 formschlüssig miteinander verbunden.
Der Grundkörper 3 besteht aus einem kohlefaserverstärktem Kunststoff, der in einem sogenannten Kohlefaser-SMC-Verfahren hergestellt ist. Die Kunststoff matrix des ko h lef ase rve rstä rkten Kunststoffes besteht aus einem duromeren Harzsystem, bevorzugt aus einem ungesättigten Polyesterharz.
In Figur 2 ist das Metallverbindungsteil 5 in einer schematischen Perspektivansicht gezeigt. Das Metallverbindungsteil 5 ist analog dem Grundkörper 3 profiliert in der Form von zwei U-Trägern ausgebildet, die miteinander durch eine Querverbindung von Enden zweier benachbarter Schenkel verbunden sind. An einem linken Ende des Metallverbindungsteils 5 in Figur 2 ist der Überlappungsbereich 9 des
Metallverbindungsteils 5 gezeigt. An einem rechten Ende des Metallverbindungsteils 5 in Figur 2 ist ein Anschlussbereich 11 zur Verbindung mit einem Dachrahmen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der Überlappungsbereich 9 weist eine Vielzahl von Durchgangslöchern 7 auf, die Hinterschneidungen gemäß der vorliegenden Erfindung bilden. Die Durchgangslöcher 7 sind sowohl in vertikalen Wänden 31 als auch in horizontalen Wänden 33 des Metallverbindungsteils 5 ausgebildet. Es ist auch möglich, die Durchgangslöcher 7 lediglich in den vertikalen Wänden 31 auszubilden. Alternativ ist es auch möglich, die Durchgangslöcher 7 lediglich in den horizontalen Wänden 33 auszubilden. Die Durchgangslöcher 7 sind in dem Ausführungsbeispiel in Form von Bohrungen mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet. Es sind jedoch auch Durchgangslöcher mit einer anderen Form denkbar.
Das Metallverbindungsteil 5 ist aus einem umgeformten Stahlblech ausgebildet. Das Stahlblech ist in einem Kathodentauchlackierungsverfahren beschichtet worden, um insbesondere eine Kontaktkorrosion zwischen dem kohlefaserverstärkten Kunststoff und dem Metallverbindungsteil 5 zu vermeiden.
Im Folgenden ist unter Bezugnahme auf Figuren 3 und 4 der Überlappungsbereich 9 näher erläutert. Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der in Fig. 1 gezeigten Linie A-A des Überlappungsbereichs 9 in einer Richtung quer zur Längsachse des Dachspriegels 1. Im eingebauten Zustand des Dachspriegels 1 in der Fahrzeugkarosserie entspricht das einem Schnitt entlang einer x-z-Ebene des Kraftfahrzeugkoordinatensystems, wobei eine x-Achse eine Fahrzeug längsachse ist und eine z-Achse eine Fahrzeughochachse ist. In Figur 3 ist eine Form des
Dachspriegels 1 gut erkennbar. Der Dachspriegel 1 besteht demnach entsprechend dem vorstehend beschriebenen Metallverbindungsteil 5 aus zwei im Wesentlichen U-förmigen Elementen mit jeweils einer horizontalen Wand 33 und den im
Wesentlichen vertikalen Wänden 31. Die beiden U-Profile sind integral über eine weitere im Wesentlichen horizontale Wand 33 miteinander verbunden. Wie in Figur 3 zu sehen ist, umgibt der kohlefaserverstärkte Kunststoff des Grundkörpers 3 den Überlappungsbereich 9 des Metallverbindungselements 5 vollständig. Mit anderen Worten ist sowohl an einer Unterseite als auch an einer Oberseite des
Metallverbindungsteils kohlefaserverstärkter Kunststoff ausgebildet. Ferner füllt der kohlefaserverstärkte Kunststoff auch die Vielzahl von Durchgangslöchern 7 in den vertikalen Wänden 31 und den horizontalen Wänden 33 aus. Somit ist eine zuverlässige und dauerhafte formschlüssige Verbindung zwischen dem
Grundkörper 3 und dem Metallverbindungsteil 5 geschaffen.
Figur 4 ist ein schematischer Schnitt im Wesentlich parallel zu einer Längsachse des Dachspriegels 1. Insbesondere erstreckt sich der Schnitt in einem
Einbauzustand des Dachspriegels entlang einer Ebene parallel zu einer y-Achse, d.h. einer Fahrzeugquerachse, und der z-Achse des Fahrzeugkoordinatensystems. Der Schnitt verläuft ungefähr entlang einer Linie B-B, die in Figur 1 gezeigt ist. Der in Fig. 4 gezeigte Überlappungsbereich 9 ist demnach ein Überlappungsbereich im Bereich der horizontalen Wand 33 des Metallverbindungsteils 5.
Nachstehend ist ein Verfahren zum Herstellen des Dachspriegels 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird das Metaliverbindungsteil 5 einbaufertig vorbereitet. D.h. es wird aus einem Stahlblech umgeformt und es werden die entsprechenden Durchgangslöcher 7 durch Stanzen oder dergleichen eingebracht. Dann wird das Metallverbindungsteil 5 beispielsweise mit einem Kathodentauchlackierverfahren beschichtet.
Danach werden zwei vorimprägnierte Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeuge vorbereitet, die später den Grundkörper 3 ausbilden sollen. Der Grundkörper 3 wird demnach aus einem unteren Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeug und einem oberen Faser- Kunststoffmatrix-Halbzeug ausgebildet. Das untere vorimprägnierte Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeug wird in das
Presswerkzeug eingelegt Dann wird das rechte und das linke Metallverbindungsteil 5 überlappend mit dem unteren Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeug in das
Presswerkzeug eingelegt. Danach wird das obere Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeug auf das untere Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeug mit dem linken und dem rechten Metallverbindungsteil 5 überlappend in das Presswerkzeug eingelegt. In einem weiteren Schritt wird das Presswerkzeug geschlossen und die beiden Faser- Kunststoffmatrix-Halbzeuge miteinander verpresst. Bei dem Pressvorgang wird das Presswerkzeug erwärmt um eine Aushärtereaktion der Kunststoff matrix zu initiieren. Ferner dringt bei dem Pressvorgang die Faser-Kunststoffmatrix-Formmasse von beiden Seiten in die Durchgangslöcher 7 ein.
Als Faser-Kunststoffmatrix-Formmasse wird beispielsweise eine Kohlefaser-SMC- Formmasse verwendet.
Nach dem Aushärten bzw. Ausreagieren des Grundkörpers 3 und Öffnen des Presswerkzeugs liegt dann der einbaufertige Dachspriegel 1 vor.
Der Dachspriegel 1 kann dann in eine herkömmliche Metallfahrzeugkarosserie zu deren Versteifung eingesetzt werden und wie ein herkömmlicher vollständig aus Metall gefertigter Dachspriegel an den rechten und linken Dachrahmen durch Schweißen oder dergleichen angeschlossen werden.

Claims

Patentansprüche
1 , Verfahren zum Herstellen eines Karosseriestrukturelements (1 ), insbesondere eines Dachspriegels, bestehend aus einem Grundkörper (2) aus
faserverstärktem Kunststoff und einem Metallverbindungsteil (5) für ein Kraftfahrzeug mit den Schritten
Vorbereiten des Metallverbindungsteils (5),
Vorbereiten eines Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeugs aus einem
Harzsystem, insbesondere einem duromeren Harzsystem, und Fasern, insbesondere Kohlefasern,
Überlappendes Anordnen des Metallverbindungsteils (5) und des Faser- Kunstoffmatrix-Halbzeugs in einem Presswerkzeug,
Verprassen des Metallverbindungsteils (5) mit dem Faser- Kunststoff matrix- Halbzeug bis eine Faser-Kunststoffmatrix-Formmasse des Halbzeugs in Hinterschneidungen (7) des Metallverbindungsteils (5) eindringt, und
Härten des Faser-Kunstoffmatrix-Halbzeugs zur Ausbildung des Grundkörpers (3} aus faserverstärkten Kunststoff, der mit dem Metallverbindungsteil (5) formschlüssig verbunden ist.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei der Schritt Härten durch Zuführen von Wärme, insbesondere durch Erwärmen des Presswerkzeuges, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei in dem Schritt überlappendes Anordnen das Metallverbindungsteil (5) überlappend zwischen zwei insbesondere vorimprägnierten Faser-Kunststoffmatrix-Halbzeugen in dem Presswerkzeug angeordnet wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei in dem Schritt
Vorbereiten des Metallverbindungsteils (5) das Metallverbindungsteil (5), insbesondere mittels eines Kathodentauchverfahrens, beschichtetet wird, um in einem Überlappungsbereich (9) zwischen dem Metallverbindungsteil (5) und dem Grundkörper (3) eine elektrisch isolierende Schicht und/oder eine haftungsfördernde Schicht auszubilden.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei in dem Schritt
Vorbereiten des Metallverbindungsteils (5), Durchgangslöcher (7) in einem Überlappungsbereich des Metallverbindungsteils (5) eingebracht werden, die die Hinterschneidungen des Metallverbindungsteils (5) bilden.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei das Faser- Kunststoffmatrix-Halbzeug ein duromeres Harzsystem, insbesondere aus ungesättigtem Polyesterharz, aufweist und insbesondere aus einer Kohlefaser- SMC-Formmasse oder eine Kohlefaser-BMC-Formmasse besteht.
7. Karosseriestrukturelement, das mit einem Verfahren nach einem der
Patentansprüche 1 bis 6 hergestellt ist und das einen Grundkörper (3) aus faserverstärktem Kunststoff sowie zumindest ein damit formschlüssig verbundenes Metallverbindungsteil (5) aufweist, wobei das
Metailverbindungsteil (5) Hinterschneidungen (7) aufweist, in die der
Grundkörper (3) eingreift.
8. Karosseriestrukturelement nach Patentanspruch 7, wobei der Grundkörper (3) ein profiliertes Trägerelement ist, das insbesondere an jedem Ende ein
Metallverbindungsteil (5) aufweist.
9. Karosseriestrukturelement nach Patentanspruch 7 oder 8, wobei der
Grundkörper (3) ein U-Profil oder mehrere miteinander verbundene U-Profile aufweist.
10. Karosseriestrukturelement nach einem der Patentansprüche 7 bis 9, wobei das Metallverbindungsteil (5) ein umgeformtes, insbesondere profiliertes, Blech, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, ist.
11. Karosseriestrukturelement nach einem der Patentansprüche 7 bis 10, wobei ein Überlappungsbereich des Metallverbindungsteils (5) im Wesentlichen vertikale Wände (31) und im Wesentlichen horizontale Wände (33) aufweist und wobei die Hintersch neidungen, insbesondere Durchgangslöcher (7), in den vertikalen Wänden (31 ) und/oder den horizontalen Wänden (33) ausgebildet sind.
12. Karosseriestrukturelement nach einem der Patentansprüche 7 bis 11 , wobei das Karosseriestrukturelement (1 ) mittels des Metallverbindungsteils (5) zur Anbindung an eine Karosseriestruktur aus Metall und/oder einer
Karosserieklappe aus Metal! dient und derart ausgebildet ist, dass es die Karosseriestruktur bzw. die Karosserieklappe versteift und/oder eine Festigkeit der Karosseriestruktur bzw. der Karosserieklappe erhöht.
13. Karosseriestrukturelement nach einem der Patentansprüche 7 bis 12, wobei das Karosseriestrukturelement ein Dachspriegel ist.
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