DE10202307A1 - Plattenförmiges Bauteil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung stellt ein plattenförmiges Bauteil (10b) mit zwei im Abstand (d) voneinander verlaufenden Metallplatten (12b, 14b) mit einer Dicke (d1, d2) von jeweils weniger als 1 mm bereit, wobei ein Zwischenraum zwischen den Metallplatten (12, 14) zur Verbindung der Metallplatten wenigstens teilweise mit einem Schaumkunststoff (16b) ausgeschäumt ist, und wobei das so gebildete Bauteil (10) eine mittlere Dicke (d1 + d + d2) von weniger als 30 mm besitzt. DOLLAR A Ein solches Bauteil kann mit hoher Steifigkeit und geringem Gewicht und in einfacher Weise geformt hergestellt werden und findet insbesondere Verwendung als Verkleidungsteil oder Strukturteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder als Karosserieteil für ein Kraftfahrzeug.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein plattenförmiges Bauteil sowie spezielle Verwendungen eines solchen Bauteils für Kraftfahrzeuge.
• An vielen Stellen eines Kraftfahrzeugs werden plattenförmige Bauteile benötigt, die möglichst kostengünstig herzustellen sind, ein geringes Gewicht besitzen und dennoch eine große Steifigkeit aufweisen.
• Aus der US 4,363,848 ist eine Laminatstruktur zur Ausbildung eines Dachhimmels bekannt, bei der übereinander angeordnete Kunststofflagen einschließlich eines Polypropylengewebes vorgesehen sind.
• Aus der DE 199 56 152 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrschichtmaterials, insbesondere für einen Autohimmel, bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Faservlies mit einer fließfähigen Mischung aus schaumbildenden Komponenten beaufschlagt und dann mit mindestens einer Decklage durch eine Bandpresse geführt. Die verwendete Mischung kann z. B. zur Bildung von PU- Schaum gewählt sein.
• Die EP 0 248 199 B1 beschreibt ein mehrschichtiges Verkleidungselement, insbesondere einen Autohimmel, mit einer mittleren PU-Trägerschicht. Auf beiden Seiten dieser Trägerschicht befindet sich eine Auflage aus einem Thermoplast, wobei an der sichtbaren Seite einer der beiden Auflagen eine Dekorschicht aufgeklebt ist.
• Die DE 35 16 132 C2 beschreibt eine mehrschichtige, tiefgezogene Innenverkleidung für Personenkraftfahrzeuge, insbesondere einen Autohimmel, bei dem auf eine innere Schaumstoffschicht beidseitig Glasfaservliese aufgebracht werden.
• Die DE 35 21 828 C2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von mit Faservliesmatten verstärkten PU-Schaum-Formteilen, die beispielsweise als Innenverkleidungen im Fahrgastraum und im Kofferraum von Kraftfahrzeugen verwendet werden können.
• Aus der DE 199 55 167 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeug- Karosserieteils, insbesondere eines Fahrzeugdaches, in Sandwich-Bauweise bekannt. Mit diesem Verfahren wird beispielsweise eine Blechdachhaut mit einer zweilagig vorgefertigten Innenschale über einen PU-Schaum in einem Formwerkzeug verbunden.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein plattenförmiges Bauteil anzugeben, welches mit hoher Steifigkeit bei geringem Gewicht und in einfacher Weise geformt hergestellt werden kann, insbesondere als Verkleidungsteil oder Strukturteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder als Karosserieteil für ein Kraftfahrzeug.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein plattenförmiges Bauteil mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Verwendungen des Bauteils.
• Gemäß der Erfindung sind zwei Metallplatten im Abstand voneinander verlaufend angeordnet. Durch diese Materialwahl und Anordnung ergibt sich eine große Steifigkeit des Bauteils. Um hierbei das Gewicht des Bauteils niedrig zu halten, ist vorgesehen, daß die Metallplatten jeweils mit einer Dicke von weniger als 1 mm vorgesehen sind und der Zwischenraum zwischen den Metallplatten wenigstens teilweise mit einem Schaumkunststoff ausgeschäumt ist. Diese zentrale Anordnung von Schaumkunststoff trägt nur in geringem Maße zum Gesamtgewicht des Bauteils bei und dient in erster Linie zur Verbindung der Metallplatten, die aufgrund ihrer beidseitigen Anordnung und Verbindung über den Schaumkunststoff maßgeblich die Steifigkeit des Bauteils bewirken, so daß insbesondere für die im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugten Anwendungsfälle eine mittlere Dicke des Bauteils von weniger als 30 mm (in einigen Fällen weniger als 7 mm) zur Erzielung der benötigten Steifigkeit ausreichend ist. Die Dicke der Metallplatten von jeweils weniger als 1 mm trägt hierbei nicht lediglich zur Begrenzung des Gewichts bzw. Flächengewichts des fertigen Bauteils bei, sondern ermöglicht zudem in einfacher Weise eine Formung dieser Platten bzw. des daraus gebildeten Bauteils mit geringem Aufwand, insbesondere in einem Arbeitsgang mit dem Ausschäumen des Zwischenraums zwischen diesen Metallplatten.
• Als kostengünstiges Material für die Metallplatten kommt insbesondere Stahl oder eine Aluminiumlegierung in Betracht. Bevorzugt sind die beiden Metallplatten aus dem gleichen Material und mit der gleichen Dicke vorgesehen. Dies ist im allgemeinen günstig hinsichtlich der mechanischen Stabilität des Bauteils und besonders vorteilhaft hinsichtlich der Logistik sowie der Handhabung der Metallplatten im Rahmen der Bauteilfertigung.
• Abhängig vom konkreten Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens eine der beiden Metallplatten geformt ist, insbesondere durch Druckumformen, Zugdruckumformen oder Zugumformen. Eine solche Formung gestattet es, das Bauteil in seiner Formgestaltung an den konkret beabsichtigten Anwendungsfall anzupassen.
• Wenn wenigstens eine der beiden Metallplatten eine Lochrasterplatte ist, so wird eine besonders schubfeste Verbindung der Metallplatten über den Kunststoffschaum erreicht, was die Steifigkeit des gebildeten Bauteils weiter erhöht. Anzumerken ist hierbei, daß die Steifigkeit ansonsten im wesentlichen durch geeignete Wahl von Material, Abstand der Platten und Dicke der Metallplatten eingestellt werden kann.
• Wenn der Zwischenraum zwischen den beiden Metallplatten nur teilweise ausgeschäumt ist, so kann dies zu einer weiteren Verringerung des Gewichts beitragen und vor allem zu einer Einsparung von Schaumkunststoff, der in erster Linie zur Verbindung der Metallplatten und weniger zur Gewährleistung der Bauteilsteifigkeit dient. Wenngleich von Schaumkunststoff ausgesparte Bereiche des Zwischenraums durch eine entsprechende Ausbildung oder einen entsprechenden Betrieb des verwendeten Schäumwerkzeugs als Hohlräume vorgesehen werden können, so ist zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses bevorzugt, in den von Schaumkunststoff auszusparenden Bereichen vor dem Ausschäumen ein Material anzuordnen, welches undurchlässig für den verwendeten Schaumkunststoff ist. Beispielsweise kann in den nicht-ausgeschäumten Bereichen ein Kartonlagenmaterial, insbesondere eine Kartonwabenstruktur, angeordnet sein.
• Durch Art des Schaumes (Dichte) bzw. durch Füllstoffe im Schaum (z. B. Glasperlen) kann Gewicht reduziert werden. Durch die Shore-Härte wird zusätzlich die Steifigkeit eingestellt. Dies kann durch Zugabe von Kettenverlängerern oder Mischungsverhältnis variiert werden.
• Bedingt durch die zentrale Anordnung des Schaumkunststoffs zwischen den beiden Metallplatten kann eine mechanische Verstärkung des Schaumkunststoffs nur einen vergleichsweise geringen Beitrag zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Bauteils liefern. Dennoch kann es bei besonders hohen Stabilitätsanforderungen vorteilhaft sein, den Schaumkunststoff durch Fasermaterial (z. B. im LFI-Verfahren) zu verstärken. Eine solche Verstärkung des Schaumkunststoffs ist auch dann nutzbringend, wenn das plattenförmige Bauteil als Bestandteil einer größeren Struktur Verwendung findet, bei der weitere Materiallagen außerhalb wenigstens einer der beiden Metallplatten angeordnet sind, da in diesem Fall die Schaumkunststofflage hinsichtlich einer Biegebeanspruchung der Struktur weniger zentral (nahe der neutralen Faser) liegt und somit stärker zur Festigkeit beiträgt.
• In vielen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, an dem Bauteil wenigstens ein Funktionsteil zu integrieren. Zu diesem Zweck ist in einer Weiterbildung vorgesehen, daß in dem Zwischenraum wenigstens ein Funktionsteil eingeschäumt ist, welches sich am fertigen Bauteil mit einem Funktionsteilabschnitt aus dem Zwischenraum heraus erstreckt. Bei dem Funktionsteil kann es sich z. B. um ein zur Befestigung des Bauteils vorgesehenes Teil (z. B. Lasche mit Befestigungsöse) oder um ein zur Führung des Bauteils vorgesehenes Teil (z. B. Gleitstück) handeln. Vorteilhaft ist diese Integration eines Funktionsteils in einem Arbeitsgang mit dem Ausschäumen zu bewerkstelligen. Funktionsteile lassen sich z. B. als Einlegeteile in ein Schäumwerkzeug einlegen und mittels Magneten oder mechanischen Haltern fixieren, bevor der Zwischenraum ausgeschäumt und ein in diesem Zwischenraum befindlicher Funktionsteilabschnitt eingeschäumt wird. Bevorzugt ist als Schaumkunststoff ein PU-Schaum vorgesehen.
• Für eine Verwendung des Bauteils als Sichtteil kann es vorteilhaft sein, wenigstens eine der beiden Metallplatten auf ihrer Außenseite mit einem Dekormaterial zu versehen. Zur Fertigung eines Verkleidungsteils oder eines sichtbaren Strukturteils für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs kann das Dekormaterial (z. B. textiles Material) insbesondere aufgeklebt werden. Hinsichtlich dieses Aufklebens von Dekormaterial ist es bei Verwendung eines heiß auszuhärtenden Klebstoffes vorteilhaft und daher bevorzugt, den Klebstoff auf Klebeflächen des Dekormaterials aufzubringen und dann auf eine vom Ausschäumprozeß und gegebenenfalls Formprozeß noch heiße Klebefläche des Bauteils aufzulegen. Dies erspart ein zweites Aufheizen des Bauteils zum Zwecke des Aufklebens von Dekormaterial. In einer alternativen Ausführungsform ist das Dekormaterial über eine Weichschaumkunststoffschicht mit der Außenseite der betreffenden Metallplatte verbunden. Durch diese Anbindungsweise werden mehrere Vorteile erzielt. Zunächst ist es möglich, dasselbe Schäumwerkzeug zur Herstellung des Bauteils als auch zum Aufbringen des Dekormaterials zu verwenden, indem nach Herstellung des Bauteils dieses Bauteil zusammen mit dem Dekormaterial erneut in das Werkzeug eingelegt wird und ein weiterer Schäumprozeß erfolgt. Außerdem kann bei Verwendung einer Lochraster- Metallplatte und Verwendung eines vergleichsweise dünnen Dekormaterials zuverlässig vermieden werden, daß sich die Rasterung der Metallplatte auf der Sichtseite des Dekormaterials durchzeichnet. Ferner kann durch den Weichschaumkunststoff eine gewisse Polsterung der Dekorseite erreicht werden, was insbesondere bei Verwendung des Bauteils als Verkleidungsteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs hinsichtlich des Insassenschutzes bei Unfällen vorteilhaft ist. Schließlich können durch Einstellung der lokalen Dicke der Weichschaumkunststoffschicht unterschiedlich harte Bereiche auf der Dekorseite vorgesehen werden, was z. B. an Randbereichen bzw. Kederbereichen des Bauteils zu Zwecken der Abdichtung und/oder Fixierung günstig sein kann. Besonders bevorzugte Verwendungen des plattenförmigen Bauteils sind Verwendungen als Verkleidungsteil oder Strukturteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder als Karosserieteil für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere die Ausbildung eines Schiebehimmels eines Dachöffnungssystems eines Fahrzeugdaches, eines Ladebodens eines Kraftfahrzeugkofferraums und einer Dachhaut eines Fahrzeugdaches umfassend ein wie oben beschrieben hergestelltes Bauteil vermag die eingangs geschilderten Vorteile des Bauteils in hohem Maße zu nutzen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
• Fig. 1 im Querschnitt einen mittleren Bereich eines Bauteils gemäß einer ersten Ausführungsform,
• Fig. 2 im Querschnitt einen Randbereich eines Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform,
• Fig. 3 im Querschnitt einen unteren Bereich eines Bauteils gemäß einer dritten Ausführungsform, und
• Fig. 4 im Querschnitt einen mittleren Bereich eines Bauteils gemäß einer vierten Ausführungsform.
• Fig. 1 zeigt einen Querschnitt im mittleren Bereich eines insgesamt mit 10 bezeichneten plattenförmigen Bauteils, wie es insbesondere zur Ausbildung eines Verkleidungsteils oder Strukturteils für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder eines Karosserieteils für ein Kraftfahrzeug verwendet werden kann.
• Das Bauteil 10 weist zwei in einem Abstand d voneinander verlaufende Metallplatten 12, 14 mit Dicken d1, d2 von jeweils weniger als 1 mm auf. Ein Zwischenraum zwischen den Metallplatten 12, 14 ist zur Verbindung der Metallplatten vollständig mit PU-Schaumkunststoff 16 ausgeschäumt, wobei das so gebildete Bauteil 10 eine über dessen Fläche gemittelte Dicke d1 + d + d2 von Weniger als 30 mm besitzt.
• Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für analoge Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im wesentlichen nur auf die Unterschiede zu der bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
• Fig. 2 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Bauteils 10a, bei dem die beiden Metallplatten 12a, 14a aus dem gleichen Material und mit der gleichen Dicke (d1 = d2) vorgesehen sind und wobei beide Metallplatten umgeformt sind. Ein weiterer Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist es, daß in dem Zwischenraum zwischen den Metallplatten 12a, 14a ein Führungsblech 20a eingeschäumt ist, welches sich randseitig mit einem Funktionsabschnitt 22a aus dem Zwischenraum heraus erstreckt. Dieser Funktionsabschnitt 22a dient bei dem als Schiebehimmel eines Dachöffnungssystems vorgesehenen Bauteil 10a als Gleitstück, welches zur Bewegungsführung in einer am Fahrzeug vorgesehenen Führungsschiene gleitet. Die in Fig. 2 untere Metallplatte 14a ist auf ihrer Außenseite mit einer textilen Dekorlage 24a versehen, die unmittelbar nach Herstellung des Verbunds aus den Komponenten 12a, 14a und 16a aufgeklebt wurde. Die mittlere Gesamtdicke d1 + d + d2 beträgt bei dieser Ausführungsform etwa 5 mm. Aufgrund der dem besonderen Aufbau des Bauteils inhärenten Steifigkeit besitzt das Bauteil 10a auch bei dieser vergleichsweise geringen Dicke eine für einen Schiebehimmel ausreichende Stabilität.
• Fig. 3 veranschaulicht eine alternative Anbindung der Dekorlage 24b an die Außenseite der Metallplatte 14b, nämlich über eine Weichschaumkunststoffschicht 26b, deren Dicke in einem Randbereich 28b variiert, um in diesem Bereich 28b unterschiedlich harte Bereich auszubilden. Die Anbindung der Dekorlage 24b kann z. B. in einem Schäumwerkzeug erfolgen, wobei die Dekorlage 24b in eine untere Werkzeughälfte eingelegt wird und der zuvor aus den Metallplatten und dem Schaumkunststoff hergestellte Verbund in eine obere Werkzeughälfte eingelegt wird und dann der Zwischenraum ausgeschäumt wird. Dies kann vorteilhaft mit demjenigen Werkzeug durchgeführt werden, welches zur Fertigung (Formung der Metallplatten und Ausschäumen) des Metallplattenverbunds verwendet wurde.
• Fig. 4 stellt eine Ausführungsform dar, bei der der Zwischenraum zwischen den beiden Metallplatten 12c, 14c nur teilweise mit PU-Schaum ausgeschäumt ist und nicht-ausgeschäumte Bereiche des Zwischenraums durch Einlegen von Abschnitten eines Kartonlagenmaterials 30c vorgesehen sind, welches undurchlässig für den im Zwischenraum sich verteilenden PU-Schaum ist. Bezugszeichenliste 10 Bauteil
  12 Metallplatte
  14 Metallplatte
  16 Schaumkunststoff
  20 Führungsblech
  22 Funktionsabschnitt
  24 Dekorlage
  26 Weichschaumkunststoffschicht
  28 Randbereich
  30 Kartonlagenmaterial
  

Claims (13)

1. Plattenförmiges Bauteil mit zwei im Abstand (d) voneinander verlaufenden Metallplatten (12, 14) mit einer Dicke (d1, d2) von jeweils weniger als 1 mm, wobei ein Zwischenraum zwischen den Metallplatten (12, 14) zur Verbindung der Metallplatten wenigstens teilweise mit einem Schaumkunststoff (16) ausgeschäumt ist, und wobei das so gebildete Bauteil (10) eine mittlere Dicke (d1 + d + d2) von weniger als 30 mm besitzt.

2. Bauteil nach Anspruch 1, wobei die beiden Metallplatten (12, 14) aus dem gleichen Material und mit der gleichen Dicke (d1, d2) vorgesehen sind.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine der beiden Metallplatten (12, 14) geformt ist.

4. Bauteil nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei wenigstens eine der beiden Metallplatten (12, 14) eine Lochrasterplatte ist.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zwischenraum nur teilweise ausgeschäumt ist.

6. Bauteil nach Anspruch 5, wobei in den nicht-ausgeschäumten Bereichen des Zwischenraums ein Kartonlagenmaterial (30) angeordnet ist.

7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem Zwischenraum wenigstens ein Funktionsteil (20) eingeschäumt ist, welches sich am fertigen Bauteil (10) mit einem Funktionsteilabschnitt (22) aus dem Zwischenraum heraus erstreckt.

8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schaumkunststoff (16) ein PU-Schaum ist.

9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine (14) der beiden Metallplatten (12, 14) auf ihrer Außenseite mit einem Dekormaterial (24) versehen ist.

10. Verkleidungsteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Schiebehimmel eines Dachöffnungssystems, umfassend ein plattenförmiges Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bauteil eine mittlere Dicke von weniger als 7 mm besitzt.

11. Verkleidungsteil nach Anspruch 10, soweit auf Anspruch 9 rückbezogen, wobei das Dekormaterial (24) über eine Weichschaumkunststoffschicht (26) mit der Außenseite der Metallplatte (14) verbunden ist.

12. Strukturteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Ladeboden eines Kofferraums, umfassend ein plattenförmiges Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

13. Karosserieteil für Kraftfahrzeug, insbesondere Dachhaut eines Fahrzeugdaches, umfassend ein plattenförmiges Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.