DE102010053960A1 - Body of a passenger car and method for producing such a body - Google Patents
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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.The invention relates to a body of a passenger car, which comprises a plurality of interconnected body elements (26, 52, 70, 80) which are at least partially provided with a plastic (24), with at least one body element (26, 52, 70, 80) of the body, at least one insert part (34, 46, 50, 58, 68, 78, 88) is provided, to which a corresponding attachment part can be fastened. In addition, the invention relates to a method for producing such a body.
Description
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.The invention relates to a body of a passenger car specified in the preamble of claim 1. Art. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a body according to the preamble of patent claim. 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.In series production of passenger cars usually a variety of body parts are connected, for example, by welding or adhesive bonds together to produce the vehicle structure. It is also known to provide individual body parts of the body with a plastic, so that they are designed as hybrid components. Such hybrid components are used, for example, in instrument carriers, door carriers or other carrier components.
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.In such bodies usually there is the problem that the connection of attachments such as vehicle axles, lock devices or hinges on body parts, which are designed as hybrid components, is relatively difficult, since on the one hand weight-favorable constructions are to be provided, but in particular in the field of force - for example of forces of the attachments - should be designed sufficiently stable.
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.Object of the present invention is therefore to provide a body of a passenger car and a method for producing such a body of the type mentioned, by means of which on the one hand a weight-favorable constructions of the body can be achieved, on the other hand in the field of force application - for example of forces of Attachments - should be designed sufficiently stable.
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.This object is achieved by a body of a passenger car and by a method for producing such a body with the features of claims 1 and 6 respectively. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
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.To create a body of the aforementioned type, by means of which on the one hand a weight-favorable construction of the body or the corresponding body elements can be realized and by means of which on the other hand in the range of force inputs - for example, forces of attachments - a sufficient stability can be achieved, it is The invention provides that at least one insert part is provided on at least one body element of the body, to which a corresponding attachment can be fastened. In other words, it is inventively provided to reinforce the corresponding body element in that area by an insert in which a corresponding attachment such as an axle mounting a vehicle axle, a lock device or a hinge device, or a subsequently attachable support member, in particular an instrument crossmember is provided , Thus, a particularly favorable support and connection is created in the field of force application of the respective attachment in the body or in the respective body member.
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, umgossen oder dergleichen versehen werden. Insbesondere kann das derartige Anordnen des Einsatzteils auch in einem kombinierten Innenhochdruckumformund 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.The insert part can be integrated, for example, before and after the manufacturing process of the respective, designed as a hybrid component body element in this. If this is to be arranged on the body part to be manufactured prior to the production of the hybrid component, then this can be connected, for example, to a carrier part of the body element and subsequently encapsulated at least partially with plastic, encapsulated or the like provided. In particular, such arranging of the insert part can also be produced in a combined hydroforming and injection molding process of the respective body or hybrid element, in which the corresponding carrier part is first deformed by application of an internal high pressure and optionally the insert part is connected, and subsequently the carrier part or the Insert is at least partially provided with plastic. The carrier part may consist of a metal, for example aluminum or aluminum alloy or steel. However, it is also conceivable to produce the carrier part from a fiber composite material, in particular as a textile in the form of a knitted fabric or fabric containing unidirectionally extending fibers, preferably of carbon. The matrix consists of a thermosetting or thermoplastic plastic.
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.Alternatively, it is also conceivable to carry out the insert part in a process downstream of the production of the body part designed as a hybrid component. For example, it is conceivable to arrange the insert part in an opening provided for this purpose of the plastic of the hybrid component or of the body element, which has been previously introduced into the plastic.
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.In a further embodiment of the invention, it has been found to be advantageous if the at least one insert part of an axle mounting of a vehicle axle is assigned. Experience has shown that high static and dynamic forces or moments in particular over the vehicle axles introduced the body, so that the provision of appropriate inserts for supporting and supporting the corresponding vehicle axle proves to be particularly advantageous.
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.A further field of application is the positioning of such insert parts in the region of a lock device or a hinge device of a movable wing part, in particular a door, a flap, or a hood. Especially in these areas of contact between movable wing parts such as doors, flaps or hoods and the body high forces can arise, which are introduced into the body. It is all the more important that the corresponding areas of the corresponding body elements have sufficient rigidity and stability.
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.In this context, in a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one insert part of a lock device or a hinge device of a movable wing part, in particular a door, a flap or a hood is assigned. In the case of a lock device, it is conceivable, in particular, to design the corresponding closing bracket itself as an insert or to provide an insert which can be connected to such a striker. When providing the insert part in the region of the hinge device, either a hinge half itself can be designed as an insert or the insert part can be connected in particular to the body-side hinge half.
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.A further advantageous embodiment provides that the at least one insert part is associated with a carrying device of a subsequently attachable carrier part, in particular an instrument crossmember. By means of such an insert part, the subsequently attachable carrier part can therefore be fastened in a particularly simple and stable manner to the body, in order to be able to introduce high forces and moments into it.
Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Karosserie genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch 6.The advantages mentioned above in connection with the body according to the invention apply in the same way to the method according to claim 6.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings; these show in:
In den
Folgende Karosseriebauteile sind dabei in den
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.The production of the body is in a fiber composite plastic injection molding process in an injection molding machine with a hydroforming device according to the so-called "one-shot principle", ie at least substantially realized in one or a sequence of steps within the tool. This means that all or a large portion of the bodywork is made in one tool. With this manufacturing concept, many functions can be integrated directly into the body.
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
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
Das Verfahren zum Herstellen der Karosserie des Personenkraftwagens geht nun folgendermaßen vonstatten:
Karosserieelemente, beispielsweise die Bauelemente
Body elements, such as the
Die vorgeformten Halbzeuge der Karosserieelemente
In
Aus den beiden Darstellungen gemäß
Zunächst ist in der linken Darstellung in einer Schnittansicht die Basiskontur des Profils
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
Aus
In der Darstellung a) gemäß
Die Darstellung gemäß c) zeigt den eingebrachten Einleger bzw. das Einsatzteil
In
Insgesamt ist somit ein Verfahren zur Herstellung einer Karosserie eines Personenkraftwagens erkennbar, bei welchem eine Mehrzahl von Karosserieelementen – unter anderem die Karosserieelemente
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |