DE10201088B4

DE10201088B4 - Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für ein Fahrzeugdach, sowie Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE10201088B4
Application number: DE10201088A
Authority: DE
Inventors: Robert Braun; Norbert Elbs; Michael Koelbl; Heinz Pschorn
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-01-14
Filing date: 2002-01-14
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: DE10201088A1

Abstract

Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für ein Fahrzeugdach, mit einer umgeformten Außenhaut (12), einer auf der Innenseite der Außenhaut aufgebrachten Trägerstruktur (14) sowie einer auf der der Außenhaut abgewandten Seite der Trägerstruktur aufgebrachten Abschlusslage (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (12) und die Abschlusslage (18) in einem Randbereich des Verbundbauteils (10) übereinander liegend und dichtend einen Flansch (26, 126, 226) bilden, auf welchen ein als Dichtung ausgebildetes Funktionselement (28, 128, 144, 244) aufgesteckt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für ein Fahrzeugdach, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren.

Ein solches gattungsgemäßes Verbundbauteil ist aus der DE 29 34 430 C1 bekannt, wobei das Verbundbauteil von einer die Außenhaut bildenden oberen Deckschicht, einer unteren Deckschicht und einer dazwischen angeordneten Wabenstruktur gebildet wird und wobei die Deckschichten die Waben der Trägerstruktur verschließen. Die Deckschichten und die Waben können aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.

Aus der EP 0 995 667 A1 ist ein Verbundbauteil für ein Fahrzeugdach bekannt, welches aus eine tiefgezogenen Außenhaut aus Metallblech oder Kunststofffolie und einer an die Innenseite der Außenhaut angeschäumten faserarmierten Kunststoffschicht besteht, welche die Außenhaut verstärken soll. Die faserarmierte Kunststoffschicht dient auch dazu, eine Randaufkantung der Außenhaut zu verstärken.

Aus der älteren deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 100 33 232.3 ist ein Verbundbauteil für ein Fahrzeugdach bekannt, welches eine Außenhaut, eine mittels einer mit Polyurethan (PU) getränkten Glasfasermatte mit der Außenhaut verbundene Trägerstruktur aus Waben sowie eine zweite, an der anderen Seiten der Trägerstruktur angebrachte und mit PU getränkte Glasfasermatte umfasst. Die Außenhaut und die beiden Glasfasermatten bilden im Randbereich übereinanderliegend einen Flansch, welcher seitlich von der Trägerstruktur absteht.

Aus der DE 32 02 594 C2 ist ein Fahrzeugdach aus Verbundwerkstoff bekannt, wobei eine Außenhaut mit einer Waben-Strukturschicht hinterpresst wird, und wobei das Verbundfahrzeugdach mit dem Dachrahmen der Karosserie verklebt wird. Der Randbereich des Verbunddaches ist dabei als Regenablaufrinne ausgebildet.

Aus der DE 100 19 605 A1 ist ein Verbundkörper für Kraftfahrzeuge bekannt, beispielsweise für eine Türinnenverkleidung, der hergestellt wird, indem eine Schicht aus Leder mit einem Polymerschaum hinterspritzt wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie zu schaffen, welches eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aufweist und eine hohe Gestaltungsfreiheit im Randbereich erlaubt. Ferner soll ein entsprechendes Herstellungsverfahren geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verbundbauteil gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 13. Dabei ist vorteilhaft, dass eine hohe Steifigkeit bei geringem Flächengewicht erzielt werden kann und ferner eine hohe Gestaltungsfreiheit in den Randbereichen des Verbundbauteils ermöglicht wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht des Außenumfangsrandbereichs einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils;
2 eine Ansicht wie 1, wobei jedoch eine zweite Ausführungsform eines erfindunsgemäßen Verbundbauteils gezeigt ist;
3 eine Schnittansicht des Randbereichs einer Dachausschnittsöffnung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils;
4 eine Ansicht wie 3, wobei jedoch eine vierte Ausführungsform eines erfindunsgemäßen Verbundbauteils gezeigt ist; und
5 eine Ansicht wie 3, wobei jedoch eine fünfte Ausführungsform eines erfindunsgemäßen Verbundbauteils gezeigt ist
Das in 1 gezeigte Verbundbauteil 10 umfasst eine umgeformte Außenhaut 12 aus Kunststofffolie, Metallfolie (z.B. eine coil-coated Stahldachhaut oder eine Aluminiumdachhaut) oder eine Kohlefaserstruktur, die vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,4 mm und 1,5 mm aufweist, sowie eine Trägerstruktur 14, die mittels einer mit Polyurethan getränkten Glasfasermatte 16 an der Innenseite bzw. Unterseite der Außenhaut 12 aufgebracht ist, um die Außenhaut 12 abzustützen bzw. zu verstärken. Bei der Trägerstruktur 14 handelt es sich um eine Leichtbau-Wabenstruktur mit Papier, Metall oder Kunststoff als Kernmaterial. Auf ihrer Unterseite ist die Trägerstruktur 14 mit einer zweiten, unteren Polyurethan getränkten Glasfasermatte 18 versehen. Die Glasfasermatten 16 und 18 weisen vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,6 mm und 0,9 mm auf und dienen dazu, die Trägerstruktur zu stabilisieren bzw. zu versteifen. Die Wabenstruktur sorgt für ein sehr niedriges Flächengewicht bei hoher Steifigkeit.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbundbauteil 10 um einen Teil oder die gesamte Außenhaut eines Fahrzeugdaches, wobei das Verbundbauteil 10 in geeigneter Weise mit dem Karosserierohbau 20 verbunden wird. Die Außenhaut 12 ragt als im wesentlichen ebene Fläche über den Rand 22 der Trägerstruktur 14 hinaus, wobei dies gleichermaßen für die obere Glasfasermatte 16 gilt, welche im seitlichen Randbereich bündig mit der Außenhaut 12 ist und auch im Randbereich an dieser von unten anliegt. Auch die untere Glasfasermatte 18 ist über den Rand 24 der Trägerstruktur 14 hinausgezogen und liegt im Randbereich bündig mit der oberen Glasfasermatte 16 an deren Unterseite an. Auf diese Weise bilden die Außenhaut 12, die obere Glasfasermatte 16 und die untere Glasfasermatte 18 einen Randflansch 26, auf welchen eine umlaufende Dichtung 28 seitlich aufgesteckt ist, um den Spalt 30 zwischen dem Karosserierohbau 20 und dem Randflansch 26 des Verbundbauteils 10 abzudichten.
Durch den Verzicht auf jegliche Abkantung der Außenhaut 12 wird eine hohe Gestaltungsfreiheit im Randbereich des Verbundbauteils 10 erzielt, wodurch das Verbundbauteil 10 in optimaler Weise an die speziellen Gegebenheiten im Einsatzbereich, insbesondere auch hinsichtlich Toleranzen und Korrespondenzproblemen, angepasst werden kann.
Bei der Herstellung des Verbundbauteils 10 wird zunächst die Außenhaut 12 mittels Umformen in die gewünscht Form gebracht. Anschließend werden die umgeformte Außenhaut 12, die obere Glasfasermatte 16, die Trägerstruktur 14 und die untere Glasfasermatte 18 in einem Arbeitsschritt zueinander verpresst und umgeformt, wobei auch der Flansch 26 gebildet wird, der durch geeignete Gestaltung dieses Schritts dicht sein sollte. Dann wird der Flansch 26 beschnitten und anschließend die Dichtung 28 aufgesteckt.
Die in 2 gezeigte abgewandelte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 durch die unterschiedliche Gestaltung des Randflansches 26, welcher bei der Ausführungsform gemäß 2 keine gerade Verlängerung der Außenhaut 12 bildet, sondern ein Stück weit unter das Niveau der Oberseite der Trägerstruktur 14 nach unten gezogen ist, wobei der Flansch 26 in seinem Endbereich jedoch parallel zu der Außenhaut 12, d.h. im wesentlichen horizontal, verläuft. Dabei sind die Außenhaut 12 und die obere Glasfasermatte 16 am Anfang des überstehenden Bereichs bezüglich der Oberseite der Trägerstruktur 14 ein Stück weit nach unten gezogen, wobei diese Strecke kleiner als die Dicke der Trägerstruktur 14 ist. Im Bereich des Randflansches 26 verlaufen die Außenhaut 12 und die obere Glasfasermatte 16 jedoch wieder im wesentlichen horizontal.
Auch hier ist eine Dichtung 128 aufgesteckt, die so ausgebildet ist, dass ihre Oberseite im wesentlichen bündig mit der Oberseite der Außenhaut 12 ist.
Bei den Ausführungsformen gemäß 3 bis 5 handelt es sich bei dem Verbundbauteil 10 um ein Dachmodul, welches eine Dachausschnittsöffnung 40 für einen mittels eines Antriebs verstellbaren Deckel 42, z.B. einen Glasdeckel, aufweist, wobei in den 3 bis 5 Schnittansichten im Bereich des Rands der Dachausschnittsöffnung 40 gezeigt sind. Ferner unterscheiden sich die Ausführungsformen gemäß den 3 bis 5 von den Ausführungsformen gemäß den 1 und 2 dadurch, dass sich die Trägerstruktur 14 in den Flansch 126 bzw. 226 hineinerstreckt und im Flansch 126 bzw. 226 zwischen der Außenhaut 12 (bzw. der oberen Glasfasermatte 16) und der unteren Glasfasermatte 18 flachgepresst ist und sich dabei bis zur Flanschkante 132 bzw. 232 erstrecken kann (die Dicke der Trägerstruktur 14 ist in dem Flansch 126, 226 nur noch sehr gering, so dass in den 3 bis 5 die Trägerstruktur 14 im Flansch 126, 226 nicht dargestellt ist). Die Verpressung ist dabei dergestalt, dass möglichst kein Wasser in die Flanschkante eindringen kann, und erfolgt in dem Verfahrensschritt, in welchem die umgeformte Außenhaut 12, die obere Glasfasermatte 16, die Trägerstruktur 14 und die untere Glasfasermatte 18 zueinander verpresst werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 bildet das Verbundbauteil 10 am Rand der Dachöffnung 40 in ähnlicher Weise wie bei den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 am Außenumfangsrand einen Flansch 126, in welchem die Außenhaut 12, die obere Glasfasermatte 16 und die untere Glasfasermatte 18 dichtend aufeinanderliegen und bündig zueinander eine Flanschkante 132 bilden, auf welche eine Dichtung 144 aufgesteckt ist, welche bei geschlossenem Deckel 42 den Spalt zwischen dem Deckel 42 und der Außenhaut 12 abdichtet. Der Flansch 126 verläuft dabei wie bei den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 im wesentlichen in einer Ebene, die parallel zu der Trägerstruktur 14 ist.
Dabei handelt es sich um eine besonders kostengünstige Lösung, da keine Umkantung der Außenhaut 12 erforderlich ist.
Die Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 3 dadurch, dass der Randflansch 226 nach unten umgekantet ist und somit in einer Ebene liegt, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Trägerstruktur 14 steht. Die Dichtung 244 ist dabei von unten auf den Flansch 226 aufgesteckt.
Die Ausführungsform gemäß 5 stellt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 4 dar, wobei im Bereich der Flanschkante 232 eine Verklebung 250 vorgesehen ist, welche einerseits die Flanschkante 232 versiegelt und andererseits zur Befestigung der Dichtung 244 dient. Die Versiegelungsfunktion ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn es sich bei der Außenhaut 12 um eine Metallfolie, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium, handelt, welche im Bereich der Schnittkante korrodieren kann. Ferner dient die Versiegelung mittels der Verklebung 250 auch dazu, das Eindringen von Wasser in den Bereich der Trägerstruktur 14 zu verhindern, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn es sich bei dieser um eine Papierwabenstruktur handelt.
Ähnlich wie bei den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 wird auch der Flansch 126 bzw. 226 beschnitten, bevor die Dichtung 144 bzw. 244 aufgesteckt wird.
Es versteht sich, dass die Ausführungsformen gemäß 1 und 2 mit den Ausführungsformen gemäß 3 bis 5 kombiniert werden können, so dass sowohl am Außenumfangsrand als auch am Dachausschnittsrand die beschriebenen Flanschstrukturen realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung der bisher beschriebenen Wabenstruktur beschränkt. Vielmehr kann die Trägerstruktur 14 beispielsweise auch als vorzugsweise als LFI (Long Fiber Injection)-Struktur ausgebildete Kunststoffhinterpressung, z.B. aus PU, ausgebildet sein.

10: Verbundbauteil
12: Außenhaut
14: Trägerstruktur
16: obere Glasfasermatte
18: untere Glasfasermatte
20: Karosserierohbau
24: seitlicher Rand von 14
26: Randflansch
28: Dichtung
30: Spalt zwischen 10 und 20
40: Dachausschnittsöffnung
42: Deckel
126: Randflansch
128: Dichtung
132: Kante von 126
144: Dichtung
226: Randflansch
232: Kante von 226
244: Dichtung
250: Verklebung

Claims

Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für ein Fahrzeugdach, mit einer umgeformten Außenhaut (12), einer auf der Innenseite der Außenhaut aufgebrachten Trägerstruktur (14) sowie einer auf der der Außenhaut abgewandten Seite der Trägerstruktur aufgebrachten Abschlusslage (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (12) und die Abschlusslage (18) in einem Randbereich des Verbundbauteils (10) übereinander liegend und dichtend einen Flansch (26, 126, 226) bilden, auf welchen ein als Dichtung ausgebildetes Funktionselement (28, 128, 144, 244) aufgesteckt ist.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (26) über den Rand (24) der Trägerstruktur (14) hinausragt.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (14) sich in den Flansch (126, 226) hinein erstreckt und im Flansch zwischen der Außenhaut (12) und der Abschlusslage (18) flachgepresst ist.
Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (12) und die Abschlusslage (18) bündig sind.
Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (244) zusätzlich zur Abdichtung und Versiegelung der Kante (232) des Flansches (226) dient.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante (232) des Flansches (226) mit einer Verklebung (250) versehen ist, welche die Kante versiegelt und zur Befestigung des Funktionselements (244) dient.
Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (26, 126) im wesentlichen in einer Ebene parallel zu der Trägerstruktur (14) liegt.
Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Rand um den Außenumfangsrand des Verbundbauteils (10) handelt.
Verbundbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (226) im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Trägerstruktur (14) liegt.
Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Verbundbauteil (10) um ein Dachmodul mit einer verschließbaren Dachausschnittsöffnung (40) und bei dem Rand um den Rand der Dachausschnittsöffnung handelt.
Verbundbauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Trägerstruktur (14) um eine Wabenstruktur handelt.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite und der Unterseite der Trägerstruktur (14) jeweils eine mit Polyurethan getränkte Glasfasermatte (16, 18) vorgesehen ist, um die Trägerstruktur zu stabilisieren und mit der Außenhaut (12) zu verbinden, wobei die Abschlusslage (18) von der unteren Glasfasermatte gebildet wird.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Glasfasermatte (16) einen Teil des Flansches (26, 126, 226) bildet.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (12), die obere Glasfasermatte (16) und die untere Glasfasermatte (18) bündig sind.
Verbundbauteil gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (12) aus Kunststofffolie, Metallfolie oder einer Kohlefaserstruktur besteht.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (12) eine coil-coated Stahldachhaut ist.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (12) eine Dicke zwischen 0,4 und 1,5 mm aufweist.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial der Trägerstruktur (14) Papier, Metall oder Kunststoff ist.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (14) eine Dicke zwischen 4 und 12 mm aufweist.
Verbundbauteil gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasermatten (16, 18) eine Dicke zwischen 0,6 und 0,9 mm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für ein Fahrzeugdach, wobei eine Außenhaut (12) umgeformt wird die Außenhaut mit einer Trägerstruktur (14) hinterpresst wird und gleichzeitig auf der der Außenhaut abgewandten Seite der Trägerstruktur eine Abschlusslage (18) aufgebracht wird, wobei die Außenhaut und die Abschlusslage in einem Randbereich des Verbundbauteils übereinander liegend und dichtend einen Flansch (26, 126, 226) bilden, und ein als Dichtung ausgebildetes Funktionselement (28, 128, 144, 244) auf den Flansch aufgesteckt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (26, 126, 226) beschnitten wird, bevor das Funktionselement (28, 128, 144, 244) aufgesteckt wird.