DE102017210047A1

DE102017210047A1 - Bandversteiftes Kunststoff-Verkleidungsteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102017210047A1
Application number: DE102017210047.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Baranowski; Maik Broda
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2018-12-20
Also published as: CN109080555A; US20180361950A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kunststoff-Verkleidungsteil (100) für ein Kraftfahrzeug mit einem Trägerbauteil (110), welches eine zu einer Karosserie des Kraftfahrzeugs hinweisende Befestigungsseite (140) und eine von der Karosserie wegweisende Sichtseite (130) aufweist, und zumindest einem Clipgehäuse (200), welches integral mit dem Trägerbauteil (110) an dessen Befestigungsseite (140) zur Aufnahme eines Befestigungsclips (250) ausgebildet ist. Das Clipgehäuse (200) und das Trägerbauteil (110) sind mit einem Verstärkungsband (310, 320) mechanisch versteift. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, insbesondere ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines bandversteiften Kunststoff-Verkleidungsteils (100).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kunststoff-Verkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 mit einem Trägerbauteil und zumindest einem Clipgehäuse. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6.
Innen- und Außenverkleidungsteile für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Verkleidungsteile, insbesondere Sichtteile bzw. Zierteile oder Zierleisten bestehen üblicherweise aus einem thermoplastischen Kunststoff und werden im Spritzgussverfahren als sogenannte Formteile hergestellt. Die Kunststoff-Verkleidungsteile weisen ein Trägerbauteil mit einer äußeren, einer sogenannten Sichtseite und einer inneren Befestigungsseite auf. Die Sichtseite ist typischerweise optisch ansprechend als Class A Oberfläche ausgebildet. Die Befestigungsseite kann unterschiedliche Befestigungselemente, die zur Verbindung des Verkleidungsteils mit der Karosserie dienen, aufweisen. Beispielsweise wird ein Kunststoff-Verkleidungsteil mittels eines Befestigungsclips, welcher aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein kann, mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden. Das Kunststoff-Verkleidungsteil kann hierzu integral, das heißt einstückig mit dem Befestigungsclip ausgebildet sein. Alternativ kann das Trägerbauteil auf der Befestigungsseite integral mit einem Clipgehäuse ausgebildet sein. Der Befestigungsclip wird dann als zusätzliches Bauteil in das Clipgehäuse eingerastet oder eingeschnappt. Zumeist werden Trägerbauteil und Befestigungselemente in einem Arbeitsgang im Spritzgussverfahren hergestellt.
Ein entscheidendes Problem im Spritzgussverfahren bei der Herstellung komplexer mehrdimensionaler Strukturen ist das Auftreten von sogenannten Einfallstellen, die dem Betrachter als Dellen oder Einbeulungen auf der Oberfläche der Kunststoffteile erscheinen. Einfallstellen entstehen für gewöhnlich am Kreuzungspunkt oder Anbindungspunkt zweier Wandungen mit unterschiedlichen Wandstärken. Insbesondere treten sie dann vermehrt auf, wenn sich größere Masseanhäufungen, bedingt durch dickere Wandstärken im Übergangsbereich, ergeben. Einfallstellen entstehen durch Volumenkontraktion der Kunststoffschmelze beim Abkühlen. Die Masse des heißen Kunststoffs nimmt ein größeres Volumen ein, als die des Abgekühlten. Gleichzeitig ist die erstarrte Randschicht noch nicht stabil genug, um die inneren Volumenkontraktionskräfte aufzunehmen.
Genau dieses Problem kann am Übergang bzw. am Anbindungspunkt der Seitenwandungen des Clipgehäuses und dem meist flächigen Trägerbauteil auftreten und führt zu Einfallstellen auf der Sichtseite, wodurch die Oberflächenqualität des entsprechenden Verkleidungsteils nicht länger den Anforderungen einer Class A Oberfläche entspricht. Dies kann einerseits dadurch vermieden werden, dass die Wandstärke des Trägerbauteils in einem Bereich zwischen 3 - 4 mm liegt, sodass Einfallstellen, die durch die Wandungen eines Clipgehäuses entstehen, auf der Oberfläche der Sichtseite nicht mehr wahrnehmbar sind. Andererseits werden Clipgehäuse zur Aufnahme von Befestigungsclips mit einer reduzierten Wandstärke im Übergangsbereich zum Trägerbauteil ausgebildet. Gleichzeitig muss jedoch die notwendige mechanische Stabilität des Gehäuses gewährleistet bleiben, weshalb die Wandstärke mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche der Befestigungsseite des Trägerbauteils ansteigt. Zusätzlich sind Versteifungsrippen vorgesehen, die die Seitenwandungen des Clipgehäuses mit dem Trägerbauteil verbinden.
Beispielsweise offenbart die US 9,302,631 ein Automobil-Verkleidungsteil, welches mit einem Sicherheitsclip verbunden wird, um dieses an einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere an einem Fahrzeugtürblatt, zu befestigen. Zur Verbindung mit dem Automobil-Verkleidungsteil können mechanische Befestigungen oder Clipverbindungen dienen, insbesondere weist der Clip Ausnehmungen auf, in welche das Automobil-Verkleidungsteil eingeschnappt wird. Auch an der Fahrzeugkarosserie wird ein Aufnahmegehäuse angebracht, um eine Schnappverbindung mit dem Sicherheitsclip zu bilden. Um eine ausreichende mechanische Stabilität der Schnappverbindungen sicherzustellen, ist es notwendig, die einzelnen Verbindungselemente mit einer hohen Wandstärke zu fertigen.
Aus der US 6,681,543 ist ein Spritzguss-Verkleidungsteil für Fahrzeuge bekannt, welches ebenfalls mittels eines Clips mit der Fahrzeugkarosserie verbunden wird. Um das Verkleidungsteil mit einer möglichst geringen Wandstärke herstellen zu können, wird dieses zusätzlich zur Clipverbindung mit einem doppelseitigen Klebeband fixiert. Die notwendige mechanische Stabilität wird durch drei Verstärkungsrippen erlangt, die zwischen Verkleidungsteil und Fahrzeugkarosserie angeordnet sind.
Die US 2016/0280128 A1 offenbart ein Innenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge, welches ein transparentes Trägerbauteil umfasst, dessen Vorderseite mit einem transparenten Deckmaterial abgedeckt ist. Das Deckmaterial wird beispielsweise mittels eines transparenten, zweiseitigen Klebebands mit der Vorderseite des Trägerbauteils verbunden, wodurch ein Einsatz mechanischer Befestigungsmittel, wie Clipverbindungen vermieden werden kann.
Auch in der US 2007/0085361 A1 soll auf die Verwendung mechanischer Befestigungsmittel, insbesondere Clipverbindungen verzichtet werden. Offenbart ist ein längliches Spritzguss-Außenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Verkleidungsteil und einem Trägerteil. Derartige Außenverkleidungsteile werden üblicherweise mit zweiseitigem Klebeband, welches an die Innenseite des Trägerteils geklebt wird, an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Zur Befestigung des Klebebands werden entsprechende Abschnitte des Trägerteils mit erhöhter Wandstärke ausgeführt. Bei der Herstellung im Spritzgussverfahren führt dies jedoch ebenfalls zu den zuvor beschriebenen Einfallstellen auf der Sichtseite des Verkleidungsteils. Abhilfe soll durch ein dekoratives Verkleidungsteil geschaffen werden, welches gelenkig mit dem Trägerteil verbunden ist und durch Verschwenken mit diesem in Deckung gebracht wird. Das Trägerteil und das dekorative Verkleidungsteil können beispielsweise durch eine mechanische Schnappverbindung oder mittels Klebeband zueinander fixiert werden. Auf diese Weise lässt sich die Wandstärke des Spritzguss-Außenverkleidungsteils auf etwa 2 - 2,5 mm reduzieren.
Ein Gussverfahren zur Herstellung eines Fahrzeug-Verkleidungsteils, welches mittels Klebeband an einer Fahrzeugkarosserie befestigt werden soll, ist aus der US 5,328,731 bekannt. Hierbei wird flüssiger Kunststoff in eine Form eingebracht und durch Einwirkung von Hitze ausgehärtet. Zur Befestigung des Verkleidungsteils an der Fahrzeugkarosserie mittels Klebeband ist es notwendig, das Klebeband durch eine Barriere, insbesondere einen Hartplastikstreifen, vor den Weichmachern, die im Kunststoff des Kunststoff-Verkleidungsteils enthalten sind, zu schützen. Zur Bildung einer zweiten Schicht wird der Hartplastikstreifen nach dem Aushärten des Fahrzeug-Verkleidungsteils mit diesem verbunden.
Aus dem Stand der Technik sind außerdem Verstärkungsbänder bekannt, die auch im Zusammenhang mit Spritzgussverfahren, beispielsweise bei sogenannten Überspritz-, Hinterspritz- oder Umspritzverfahren verwendet werden, um lokal die Steifigkeit des Kunststoff-Gussteils zu erhöhen. Diese Bänder umfassen eine Polymermatrix in welcher z. B. unidirektional ausgerichtete Verstärkungsfasern angeordnet sind.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kunststoff-Verkleidungsteil mit geringem Materialaufwand und Gewicht bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität und Oberflächengüte bereitzustellen, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kunststoff-Verkleidungsteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren, bevorzugt ein Spritzgussverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, zusätzlich.
Vorgeschlagen wird ein Kunststoff-Verkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug der eingangs beschriebenen Art, insbesondere ein Sichtteil, Zierteil oder eine Schutzleiste. Ein solches Kunststoff-Verkleidungsteil kann beispielsweise eine Abdeckung eines Handschuhfachkastens zum Kraftfahrzeug-Innenraum oder auch eine Seitenschutzleiste für die Außenseite einer Autotür sein. Das Kunststoff-Verkleidungsteil ist somit oft flächig ausgeführt und weist ein ebenfalls meist flächiges Trägerbauteil auf, welches eine Befestigungsseite, die zu einer Karosserie des Kraftfahrzeugs hinweist und eine Sichtseite, die von der Karosserie des Kraftfahrzeugs weg weist, aufweist. Um das Kunststoff-Verkleidungsteil mit der Karosserie zu verbinden, sind auf der Befestigungsseite des Trägerbauteils Befestigungselemente vorgesehen. Zumindest ein Clipgehäuse ist integral, das heißt einstückig mit dem Trägerbauteil verbunden. Das Clipgehäuse ist zur Aufnahme eines, insbesondere zum Einschnappen mit einem separaten Befestigungsclip ausgebildet. Das Clipgehäuse weist hierzu Wandungen auf, die den Befestigungsclip fixierend umgreifen.
Erfindungsgemäß sind sowohl das Clipgehäuse als auch das Trägerbauteil mit einem Verstärkungsband mechanisch versteift. Hierzu verläuft das Verstärkungsband entlang der Befestigungsseite des Trägerbauteils und folgt den integral, üblicherweise rechtwinklig angeschlossenen Seitenwandungen des Clipgehäuses. Vorzugsweise ist das Verstärkungsband mit dem Kunststoff des Verkleidungsteils mechanisch und/oder physikalisch fest verbunden bzw. in diesen integriert und/oder von dem Kunststoff umschlossen. Die mittels des Verstärkungsbands mechanisch versteiften Wandungen des Clipgehäuses können mit einheitlicher, reduzierter Wandstärke ausgeführt sein. Durch die Verwendung des Verstärkungsbands lässt sich daher Material bei der Herstellung der Kunststoff-Verkleidungsteile einsparen, ohne die mechanische Stabilität des Clipgehäuses zu beeinträchtigen. Auch auf zusätzliche Versteifungsrippen, wie im Stand der Technik üblich, kann durch Verwendung eines Verstärkungsbands verzichtet werden, was in weiterer Materialeinsparung und Gewichtsreduzierung resultiert.
Zur Versteifung des Clipgehäuses und des Trägerbauteils kann ein einzelnes, durchgängiges Verstärkungsband verwendet werden. Vorzugsweise werden mehrere Verstärkungsbänder verwendet, die voneinander getrennt angeordnet sind und durch ihr Zusammenwirken ausgewählte Wandungen des Kunststoff-Verkleidungsteils lokal versteifen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines ersten und eines zweiten Verstärkungsbands, die jeweils sowohl mit der Befestigungsseite des Trägerbauteils, als auch mit seitlichen bzw. oberen Wandungen des Clipgehäuses verbunden sind. Es ist vorteilhaft, wenn die Verstärkungsbänder in einem oberen Aufnahmebereich des Clipgehäuses, der zur Aufnahme des Befestigungsclips ausgebildet ist, voneinander beabstandet angeordnet sind.
Zur Integration in die Polymermatrix des Kunststoff-Verkleidungsteils weist das Verstärkungsband in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein erstes Polymer auf, dessen Struktur der Struktur eines zweiten Polymers des Clipgehäuses ähnelt. Während der Herstellung verschmelzen das erste und das zweite Polymer zumindest teilweise miteinander, sodass eine physikalische Verbindung zwischen der Polymermatrix des Verstärkungsbands und der Polymermatrix des Kunststoff-Verkleidungsteils entsteht. Besonders vorteilhaft weisen das erste und das zweite Polymer dieselbe Struktur auf.
Aufgrund der Möglichkeit, das Clipgehäuse mit einer geringeren Wandstärke auszuführen, ist in bevorzugter Ausgestaltung die Wandstärke der Seitenwandungen des Clipgehäuses und die Wandstärke des Trägerbauteils identisch. Hierdurch wird die Entstehung von Einfallstellen verhindert, was zu einer beträchtlichen Erhöhung der Oberflächenqualität der Sichtseite führt. Die Sichtfläche des Kunststoff-Verkleidungsteils kann daher als Class A Oberfläche ausgeführt sein.
Das Kunststoff-Verkleidungsteil, insbesondere das Clipgehäuse und das Trägerbauteil, können verschiedene Kunststoffe, wie beispielsweise Polypropylen, Polyamid (jeweils ohne oder mit Füllstoffen, wie Talk, Kreide, kurzen oder langen Fasern, z.B. Glasfasern usw.), Polioxymethylen, oder Polycarbonat/AcrylnitrilButadien-Styrol (PC/ABS) aufweisen. Weiterhin kann es sich beim Kunststoff-Verkleidungsteil um ein physikalisch oder chemisch geschäumtes Formteil aus den zuvor genannten Materialien handeln. Das Verstärkungsband kann als unidirektionales Band (UD-Band), als biaxiales Band oder als multiaxiales Band ausgeführt und/oder mehrere Schichten und Kombinationen dieser Bandtypen umfassen. Das Verstärkungsband kann mit Glasfasern, Carbonfasern, Aramidfasern oder anderen (insbesondere natürlichen) Fasern verstärkt sein.
Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren, insbesondere auf ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines bandversteiften Kunststoff-Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug gerichtet. Das Kunststoff-Verkleidungsteil weist ein Trägerbauteil und ein Clipgehäuse zur Aufnahme eines Befestigungsclips auf und wird mittels der nachfolgend beschriebenen Schritte hergestellt:
Zunächst wird ein Werkzeug, bevorzugt ein Spritzgusswerkzeug mit mindestens einem ersten Formabschnitt, der zur Ausbildung des Trägerbauteils vorgesehen ist, und einem zweiten Formabschnitt, der zur Ausbildung des Clipgehäuses vorgesehen ist, bereitgestellt. Die Formabschnitte sind in an sich bekannter Weise als Negativ zu dem Trägerbauteil bzw. zu dem Clipgehäuse ausgebildet, um das Kunststoff-Verkleidungsteil integral, d.h. einstückig herzustellen. Um Zugang zum Inneren des Spritzgusswerkzeugs zu erlangen, wird dieses geöffnet. Anschließend werden ein einzelnes, durchgängiges Verstärkungsband oder mehrere Verstärkungsbänder an Versteifungspositionen innerhalb des Werkzeugs, insbesondere des Spritzgusswerkzeugs angeordnet und fixiert. Die Versteifungspositionen befinden sich sowohl im ersten, wie auch im zweiten Formabschnitt und entsprechen den Wandungen bzw. Bereichen des Kunststoff-Verkleidungsteils, die mittels des Verstärkungsbands versteift werden sollen. Nach oder während des Fixierens des einen Verstärkungsbands oder der mehreren Verstärkungsbänder wird das Werkzeug, insbesondere das Spritzgusswerkzeug in üblicher Weise geschlossen.
Die innerhalb des Werkzeugs, insbesondere des Spritzgusswerkzeugs angeordneten Verstärkungsbänder werden mit einer Kunststoffschicht überspritzt bzw. hinterspritzt oder umspritzt, indem das Werkzeug, insbesondere das Spritzgusswerkzeug in ebenfalls bekannter Weise mit einer thermoplastischen und bevorzugt spritzgussfähigen Kunststoffschmelze befüllt wird. Der thermoplastische Kunststoff wird hierzu durch Erhitzen in einen flüssigen, geschmolzenen Aggregatszustand gebracht. Sobald die heiße Kunststoffschmelze mit dem einen oder den mehreren Verstärkungsbändern in Berührung gelangt, findet eine Verschmelzung der beiden Kunststoffe statt. Vorzugsweise ist die Polymermatrix bzw. die Struktur des Polymers des Verstärkungsbands identisch mit der Polymermatrix bzw. der Struktur des Polymers der Kunststoffschmelze, sodass sich diese miteinander Verschweißen lassen. Nach dem Aushärten bzw. Abkühlen der Kunststoffschmelze kann das Werkzeug, insbesondere das Spritzgusswerkzeug geöffnet und das fertige, bandversteifte Kunststoff-Verkleidungsteil entnommen werden. Das Verstärkungsband ist mit der Polymermatrix des Kundschaft-Verkleidungsteils verschmolzen bzw. physikalisch verbunden.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante werden das eine oder die mehreren Verstärkungsbänder jeweils innerhalb des ersten und des zweiten Formabschnitts angeordnet. Dadurch, dass ein durchgängiges Verstärkungsband sowohl an einer Wandung des Clipgehäuses als auch an einer Wandung des Trägerteils angeordnet ist bzw. diese versteift, wird der zumeist rechtwinklig ausgeführte Übergang zwischen Clipgehäuse und Trägerbauteil zusätzlich verstärkt. Dies ist besonders sinnvoll, da gerade auf diesen Übergangsbereich erhöhte Kräfte einwirken.
Gemäß einer alternativen Variante des Verfahrens wird der bevorzugt spritzgussfähige Kunststoff während des Verfahrens, insbesondere während des Spritzgussverfahrens chemisch oder physikalisch geschäumt. Beim chemischen Schäumen sind dem Kunststoff chemische Stoffe beigesetzt, die zu einer Gasentwicklung und so zu einer Blasenbildung innerhalb der Kunststoffschmelze führen. Beim physikalischen Schäumen wird zusätzlich zur Kunststoffschmelze ein Gas in das Werkzeug, insbesondere das Spritzgusswerkzeug eingeleitet, welches ebenfalls zur Blasenbildung führt. Nach dem Aushärten entsteht jeweils ein geschäumtes Formteil.
Es zeigen

1 ein Kunststoff-Verkleidungsteil, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in einer perspektivischen Ansicht,
2 ein Clipgehäuse des Kunststoff-Verkleidungsteils gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht, und
3 eine perspektivische Ansicht eines Befestigungsclips gemäß dem Stand der Technik.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:

4 eine beispielhafte Ausführung eines Clipgehäuses für ein erfindungsgemäßes Kunststoff-Verkleidungsteil mit Verstärkungsband in schematischer Darstellung,
5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Spritzgussverfahrens zur Herstellung eines Kunststoff-Verkleidungsteils.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
In 1 ist ein Kunststoff-Verkleidungsteil 100, wie aus dem Stand der Technik bekannt, mit einem Trägerbauteil 110 und verschiedenen Befestigungselementen 120, in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Das Trägerbauteil 110 weist eine Sichtseite 130 (in der Darstellung nicht erkennbar) sowie eine Befestigungsseite 140 auf. Im eingebauten Zustand weist die Befestigungsseite 140 in Richtung einer Kraftfahrzeugskarosserie, wohingegen die Sichtseite 130 im Fahrzeuginneren oder am Fahrzeugäußeren für den Betrachter sichtbar von der Kraftfahrzeugskarosserie weg weist. An der Befestigungsseite 140 sind drei Clipgehäuse 200 integral mit dem Trägerbauteil 110 angeordnet.
Aus 2 kann das Clipgehäuse 200 gemäß 1 in einer vergrößerten Darstellung entnommen werden. Das Clipgehäuse 200 ist in an sich bekannter Weise ausgeführt und weist eine obere Wandung 210 mit einer Aufnahme bzw. Halterung 220 für einen Befestigungsclip 250 (s. 3), sowie Seitenwandungen 230, welche rechtwinklig aus der Befestigungsseite 140 des Trägerbauteils 110 herausragen, auf. Die Aufnahme 220 ist in etwa mittig innerhalb der oberen Wandung 210 angeordnet und weist eine Aufnahmeöffnung 221 auf, in welche der Befestigungsclip 250 (s. 3) derart eingeführt werden kann, dass dieser durch die Aufnahme 220 fixiert bzw. zurückgehalten wird. Damit sich auf der Sichtseite 130 des Trägerbauteils 110 keine Einfallstellen ausbilden, sind die Seitenwandungen 230 des Clipgehäuses 200, entlang ihrer Verbindung mit dem Trägerbauteil 110 mit verringerter Wandstärke ausgeführt. Da gerade auf die Verbindung zwischen Clipgehäuse 200 und Trägerbauteil 110 besonders hohe Kräfte einwirken, sind entlang der Seitenwandungen 230 Versteifungsrippen 231 ausgebildet, welche sowohl mit dem Clipgehäuse 200, als auch mit dem Trägerbauteil 110 verbunden sind. In 3 ist ein hinlänglich bekannter Befestigungsclip 250, wie er im Stand der Technik üblicherweise verwendet wird, in perspektivischer Ansicht dargestellt.
4 stellt schematisch eine beispielhafte Ausführung eines Clipgehäuses 200 für ein erfindungsgemäßes Kunststoff-Verkleidungsteil 100 mit einem ersten Verstärkungsband 310 und einem zweiten Verstärkungsband 320 dar. Das Clipgehäuse 200, welches durch die obere Wandung 210, sowie die Seitenwandungen 230 gebildet wird, weist innerhalb der Aufnahmeöffnung 221 Spannbacken 222 auf, die als Schnappmechanismus zur Fixierung des Befestigungsclips 250 (s. 3) ausgebildet sind. Die Seitenwandungen 230 sind mit konstanter Wandstärke ausgeführt. Die Wandstärke entspricht der verringerten Wandstärke, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Innerhalb des Clipgehäuses 200, mit den Seitenwandungen 230 rechtwinklig verbunden, sind ein erster Quersteg 241 und ein zweiter Quersteg 242 zur inneren Versteifung des Clipgehäuses 200 angeordnet. Der erste Quersteg 241 weist Führungsschienen 243 auf, die die Aufnahme und das Einführen eines Befestigungsclips 250 (s. 3) erleichtern. Das erste Verstärkungsband 310 und das zweite Verstärkungsband 320 verlaufen jeweils entlang der Befestigungsseite 140 des Trägerbauteils 110, entlang einer der Seitenwandungen 320 und entlang eines äußeren Bereichs der oberen Wandung 210 des Clipgehäuses 200. Durch die hohe Flexibilität der Verstärkungsbänder 310, 320 können diese exakt dem Wandungsverlauf folgen und in die, im Übergangsbereich befindlichen Winkel, beispielsweise zwischen der Befestigungsseite 140 des Trägerbauteils 110 und einer der Seitenwandungen 320, eingepasst werden.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere Spritzgussverfahrens zur Herstellung eines bandversteiften Kunststoff-Verkleidungsteils 100 für Kraftfahrzeuge.
In einem ersten Verfahrensschritt 410 (Bereitstellen und Öffnen eines Spritzgusswerkzeugs) wird ein Spritzgusswerkzeug mit mindestens einem ersten Formabschnitt und einem zweiten Formabschnitt bereitgestellt. Der erste Formabschnitt dient zur Ausbildung des Trägerbauteils 110 und der zweite Formabschnitt zur Ausbildung des Clipgehäuses 200. Weitere Formabschnitte können beispielsweise zur Ausbildung zusätzlicher Befestigungselemente 120 vorgesehen sein. Der erste und der zweite Formabschnitt sind miteinander verbunden, um das Kunststoff-Verkleidungsteil 100 integral herzustellen. Die Formabschnitte sind in an sich bekannter Weise als Negativ zur auszubildenden Form ausgeführt. Üblicherweise umfasst ein Spritzgusswerkzeug zwei Hälften, wobei eine der Hälften zum Öffnen von der anderen weg bewegt wird.
In einem zweiten Verfahrensschritt 420 (Anordnen und Fixieren von Verstärkungsbändern innerhalb des Spritzgusswerkzeugs) werden zwei Verstärkungsbänder 310, 320 in das Spritzgusswerkzeug eingelegt. Die Verstärkungsbänder 310, 320 werden an Versteifungspositionen fixiert. Die Versteifungspositionen entsprechen den Wandungen 140, 210, 230 bzw. Abschnitten des Kunststoff-Verkleidungsteils 100, die mittels der Verstärkungsbänder 310, 320 versteift werden sollen. Die Verstärkungsbänder 310, 320 werden innerhalb der entsprechenden Formabschnitte platziert, wobei ein Verstärkungsband 310, 320 vorzugsweise sowohl entlang des ersten Formabschnitts, als auch entlang des zweiten Formabschnitts verlaufend angeordnet wird.
In einem dritten Verfahrensschritt 430 wird das Spritzgusswerkzeug geschlossen.
Während eines vierten Verfahrensschritts 440 (Überspritzen der Verstärkungsbänder mit thermoplastischen Kunststoff) werden die Verstärkungsbänder 310, 320, welche sich innerhalb des geschlossenen Spritzgusswerkzeugs befinden, mit einem thermoplastischen Kunststoff überspritzt. Je nachdem, auf welche Art die Verstärkungsbänder 310, 320 innerhalb des Spritzgusswerkzeugs angeordnet sind, können diese gleichzeitig oder alternativ auch umspritzt bzw. hinterspritzt werden. Für den eigentlichen Spritzgussvorgang wird ein thermoplastischer Kunststoff, welcher üblicherweise als Granulat vorliegt, erwärmt und aufgeschmolzen. Mittels einer Düse wird die Kunststoffschmelze, vorzugsweise unter hohem Druck, in das Spritzgusswerkzeug bzw. die Hohlräume der Formabschnitte eingespritzt. Gelangt die heiße Kunststoffschmelze mit den Verstärkungsbändern 310, 320 in Berührung, schmilzt deren Polymermatrix zumindest teilweise auf. Vorzugsweise weisen die Verstärkungsbänder 310, 320 und der thermoplastische Kunststoff eine ähnliche oder identische Polymermatrix auf, sodass ein Verschmelzen oder sogar ein Verschweißen der beiden Materialien stattfindet. Auf diese Weise lässt sich eine starke physikalische Verbindung zwischen den Verstärkungsbändern 310, 320 und dem Clipgehäuse 200 bzw. dem Trägerbauteil 110 des Kunststoff-Verkleidungsteils 100 schaffen. Alternativ kann die Kunststoffschmelze innerhalb des Spritzgusswerkzeugs chemisch, durch Zusatz eines gasbildenden Stoffes und/oder physikalisch, durch Gaszufuhr geschäumt werden.
Ein Aushärten des thermoplastischen Kunststoffs findet in einem fünften Verfahrensschritt 450 statt. Hierzu wird die Kunststoffschmelze abgekühlt, bis diese erstarrt. Während des Abkühlens kommt es zu der eingangs beschriebenen Volumenkontraktion, welche sich nachteilig auf die Oberflächengüte, beispielsweise durch Entstehung von Einfallstellen auswirken kann. Um Einfallstellen zu vermeiden, werden das Clipgehäuse 200 und das Trägerbauteil 110 mit vorzugsweise einheitlicher oder zumindest ähnlicher Wandstärke hergestellt. Gemäß einem sechsten Verfahrensschritt 460, dem sogenannten Entformen, wird das Spritzgusswerkzeug geöffnet und das ausgehärtete, bandversteifte Kunststoff-Verkleidungsteil 100 entnommen oder ausgeworfen.
Bezugszeichenliste

100: Kunststoff-Verkleidungsteil
110: Trägerbauteil
120: Befestigungselement
130: Sichtseite
140: Befestigungsseite
200: Clipgehäuse
210: obere Wandung Clipgehäuse
220: Aufnahme/Halterung für Befestigungsclip
221: Aufnahmeöffnung für Befestigungsclip
222: Spannbacken
230: Seitenwandung des Clipgehäuse
231: Versteifungsrippen
241: erster Quersteg
242: zweiter Quersteg
243: Führungsschienen
250: Befestigungsclip
310: erstes Verstärkungsband
320: zweites Verstärkungsband
410: erster Verfahrensschritt
420: zweiter Verfahrensschritt
430: dritter Verfahrensschritt
440: vierter Verfahrensschritt
450: fünfter Verfahrensschritt
460: sechster Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9302631 [0005]
US 6681543 [0006]
US 2016/0280128 A1 [0007]
US 2007/0085361 A1 [0008]
US 5328731 [0009]

Claims

Kunststoff-Verkleidungsteil (100) für ein Kraftfahrzeug mit einem Trägerbauteil (110), welches eine zu einer Karosserie des Kraftfahrzeugs orientierte Befestigungsseite (140) und eine von der Karosserie wegweisende Sichtseite (130) aufweist und zumindest einem Clipgehäuse (200), welches integral mit dem Trägerbauteil (110) an dessen Befestigungsseite (140) zur Aufnahme eines Befestigungsclips (250) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Clipgehäuse (200) und das Trägerbauteil (110) mit einem Verstärkungsband (310, 320) mechanisch versteift sind.
Kunststoff-Verkleidungsteil (100) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein erstes Verstärkungsband (310) und ein zweites, separates Verstärkungsband (320), wobei die Verstärkungsbänder (310, 320) jeweils mit Wandungen (140, 220, 230) des Kunststoff-Verkleidungsteils (100) verbunden sind, um diese Wandungen (140, 220, 230) lokal zu versteifen.
Kunststoff-Verkleidungsteil (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Polymer des Verstärkungsbands (300) mit einem zweiten Polymer des Clipgehäuses (200) und/oder des Trägerbauteils (110) verschmolzen ist, wobei die Struktur des ersten Polymers der Struktur des zweiten Polymers ähnelt.
Kunststoff-Verkleidungsteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Seitenwandungen (230) des Clipgehäuses (200) und die Wandstärke des Trägerbauteils (110) identisch sind.
Kunststoff-Verkleidungsteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtfläche (130) eine A Class Oberfläche ist.
Verfahren, insbesondere Spritzgussverfahren zur Herstellung eines bandversteiften Kunststoff-Verkleidungsteils (100) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Trägerbauteil (110) und ein Clipgehäuse (200) zur Aufnahme eines Befestigungsclips (250), zumindest mit den Schritten: - Bereitstellen und Öffnen eines Spritzgusswerkzeugs mit mindestens einem ersten Formabschnitt für das Trägerbauteil (110) und einem zweiten Formabschnitt für das Clipgehäuse (200), um das Kunststoff-Verkleidungsteil (100) integral auszubilden, - Anordnen und Fixieren eines oder mehrerer Verstärkungsbänder (310, 320) an Versteifungspositionen innerhalb des Spritzgusswerkzeugs, - Schließen des Spritzgusswerkzeugs, - Überspritzen des einen oder der mehreren Verstärkungsbänder (310, 320), wobei das Spritzgusswerkzeug mit einem thermoplastischen Kunststoff befüllt wird und wobei der thermoplastische Kunststoff mit dem einen oder den mehreren Verstärkungsbändern (310, 320) verschmolzen wird, - Aushärten des thermoplastischen Kunststoffs, - Öffnen des Spritzgusswerkzeugs und Entnehmen des bandversteiften Kunststoff-Verkleidungsteils (100).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ein durchgängiges Verstärkungsband (310, 320) innerhalb des ersten und gleichzeitig innerhalb des zweiten Formabschnitts angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff während des Spritzgussverfahrens chemisch und/oder physikalisch geschäumt wird.