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Fahrzeugkarosserie und Verfahren zur Herstellung Die Erfindung betrifft
Landkraftfahrzeuge, insbesondere mit Fftektromotor angetriebene Autos und leichte
Lieferwagen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Chassis- bzw. eine
Chassis-Karosserie-Kons-truktion zu schafen, die ein besonders geringes Gewicht
(zur Leijtungseinsparung und zur Erhöhung des Aktionsradius) aufweist und die robust,
steif und einfach herzustellen ist, inbesondere ohne Anwendung teurer Fertigungswerkzeuge.
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Die Erfindung geht aus von einer Karosserie für Landkraftfahrzeuge,
insbesondere Elektrofahrzeuge, mit einem Fahrzeug-Bodenteil und einer Plattform
für weitere Fahrzeugteile.
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Bei einer derartigen Karosserie besteht die Erz in dung darln, daß
ein erstes und ein zweites schalenförmiges Hauelement vorgesehen sind, die ineinander
angeordnet fest miteinander verbunden und beide aus Kunstharz enthaltendem Material
hergestellt sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet
durch
Falten-Formgebung eines synthetischen, Kunstharz enthaltenden Materiales und durch
Befestigen zweier derart geformter Bauelemente miteinander, wobei einer innerhalb
des anderen angeordnet wird. Das verwendete Kunstharz ist hierbei ein thermoplastisches
Material.
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Der Ausdruck "?alten-Formgebung" bedeutet, daß Gestaltungsverfahren
vorgesehen sind, bei denen die Vakuum-Formgebung ein Verfahrensschritt ist. Dieses
Verfahren verwendet die ihm eigenen billigen Formen im Gegensatz zu denen, die zur
Spritzgußformung oder anderen Kunststoff-Formgebungsverfahren verwendet werden;
außerdem vermeidet man die bei Spritzgußformung großer Bauteile, z.B. Karosserien,
bestehende Notwendigkeit zur Vorwärmung und Druckbeaufschlagung der benö-tigten
Kunststoffmenge.
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Polypropylen erscheint als geeignetes Material zur Formung des Bauelementes.
Es wird in große Platten bzw, Bahnen vorgeformt und dann falten-verformt. Vorzugsweise
wird jedoch ABS-Kopolymer verwendet, insbesondere das unter dem Handelsnamen ROYALEX
käufliche Material, das einen ABS-Sandwic-h und ein wärme-aktiviertes Schäumungsmitel
enthält.
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Bei Anwendung der Falten-Formgebung wird das Verfahren bevorzugt,
bei dem die ABS-Sandwich-Platte auf die benötigte Zeit und Temperatur vorgewärmt
wird, bis die Füllung schaumig wird, wodurch sich die Pla-tte insbesondere in ihrer
Dicke ausdehnt; dann wird die warme, weiche Platte auf oder in einer Preß- oder
Vakuum-Form falten-verformt. Dies gestattet ein Tiefziehen. Um sowohl den Arbeitsvorgang
zu beschleunigen als auch eine exakte Formgebung zu erhalten, können Formungsgesenke
gegen die Falten gepreßt werden, wodurch die Herstellung unterstützt
wird.
Wenn der Bauteil abgekühlt und ausgehärtet ist, wird er für den Zusammenbau herausgenommen.
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Beim Zusammenbau werden die beiden gefowten Stücke zusammengesetzt
und fest verbunden, beispielsweise durch Klebe- oder Bindemittel. Beide Teile können
im Bereich ihrer Ränder und auch an anderen Stellen miteinander fest verbunden werden.
In dem Pormgebungsschritt können Ansätze und Bohrungen gebildet werden, an denen
anschliessend die Bauteile befestigt werden.
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Wenn die Karosserie und das Chassis durch diese Verfahrenaschritte
gebildet sind, kann das komplette Fahrzeug an gewissen Bereichen drei ggf. parallele
Material schichten aufweisen, deren jede Oberflächenteile aus ABS und dazwischen
verfestigte Schaum-Sandwich-FüAlungen aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine große
Festigkeit und Steifigkeit. Im Falle eines späteren Schadens, z.B. bei Benutzung
des Fahrzeugs, falls die Oberfläche nicht gebrochen, sondern nur eingebeult ist
(was wahrscheinlich ist), können die original vakuum-geformten Konturen außerdem
durch leichte Wärmeanwendung wieder hergestellt werden.
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Die Karosserieschale wird komplett geformt, d.h. als ein geschlossener
hohler Körper; anechließend wird auf eingekerbten Linien entlanggeschnitten, die
bei der Formgebung vorgesehen werden, wodurch Seiten- und Hecktüren anfallen, Fensteröffnungen
und dgl. vorgesehen werden; dann werden Verkleidungen oder Finish-Bauelemente rund
um den Schnitt, z.B. die Sägekante, angebracht und andere Bauteile montiert, z.B.
die Lampen in anderen, dafür vorgesehenen Öffnungen. Die Türen werden dann in einem
Formgebungsschritt verformt; sie können wiederum mit Verkleidungen, Dichtungen und
dgl. vervollständigt sowie
außerdem möglicherweise mit Lichtern,
Klinken und dgl.
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versehen werden, bevor sie wieder mit der Karosserieschale zusammengebaut
werden. Wesentliche Flächenanteile, die unerwünscht sind (z.B. die für die Fensteröffnungen),
können in einem Original-Formgebungsschritt in andere Bauteile, beispielsweise in
Radkappen, geformt und anschließend ausgesägt oder -geschnitten werden.
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Die zwei Platten, die die Karosserie bilden, enthalten eine untere
Platte, die das Äußere des Fahrzeugs bildet, und eine obere Platte, die wenigstens
den Bodenteil des Fahrzeugs und möglicherweise auch Teile der Fahrzeug-Seitenwände
bildet. Alle konkaven und konvexen Teile, wie für Radkappen und dgl. werden im Vakuum-Formgebungsschritt
geformt. Weiterhin kann das Kunststoff-Material eine gemaserte, gekörnte oder andere
fertig eingearbeitete Oberfläche aufweisen, die bei der Formgebung erzielt wird,
wodurch die Nachbearbeitung verringert oder eliminiert wird.
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Nachfolgend wird ein AusSiihrungsbeispiel der Brfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben. Es zeigen Fig.1 einen schematischen Grundriß einer Form;
Fig.2-4 schematische Längsschnitte durch eine Form mit einem Bauteil in drei verschiedenen
Formungsstadien; Fig.5 eine Perspektivansicht eines geformten Bauteiles von einer
Autokarosserie; Fig.6 und 7 ähnliche Ansichten wie Fig.5 von anderen Bauteilen einer
Autokarosserie; Fig.8 eine auseinandergezogene und teilweise gebrochene Perspektivansicht
des kompletten Autos;
Fig.9 eine vergrößerte, perspektivische Teilansicht
einer Befestigungsstelle; Fig. 10 eine Perspektivansicht eines kompletten Autos.
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Fig.1 zeigt eine Form im. Grundriß, die zur Formgebung des in Fig.6
dargestellten Teiles dient. -Oberhalb der Form sind mehrere Sätze hydraulischer
oder pneumatischer Stempel vorgesehen, die so eingerichtet sind, daß sie (beispielsweise
durch Absenken) innerhalb der Formvertiefung angeordnet werden können. Diese Stempel
sind zu FormgebunIsblö.cken zusammengekoppelt. Es sind jedoch nur einige davon in
Fig.l veranschaulicht.
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Im Folgenden soll nun das erfindungsgemäße Verfahren tjeschrieben
werden. Ks beginnt mit einer ROYALEX (ABS-Kopolymer)-Sandwich-Plat-te, die in einem
Ofen erwärmt wurde, so daß die ABS-Deckschichten der Sandwich4lat-te bis zu einem
Thermoplastizitätsgrad (z.B. 1600 C) erhitzt sind, der für eine Falten-Formgebung
geeignet ist, und daß die Füllung wärmeaktiv wird, wodurch sie schäumig wird und
sich ausdehnt. Die Platte 15 wird auf die Form 16 gelegt (siehe Figur 2) und biegt
sich in die in Fisur 3 als Vollinie dargestellte Lage durch. Ein erster Basisformgebungsblock
17 wird dann in die Form abgesenkt, wodurch die Sandwich-Platte auf den Boden der
Vertiefung gedrückt oder in ihrem Zug nach unten unterstützt wird (vgl. gestrichelte
Linie in Fig.3). Die weiteren Formgebungsbiöcke 18 werden dann durch ihre Stempel
verschoben, so daß die Platte der Kontur der Form, insbesondere den Ecken, Ilinterschnitten
und dgl., angepaßt wird, Während der ganzen Zeit oder einer bestimmten Zeitdauer
ist die Formvertiefung über Plattenventile gegenüber der Atmosphäre geöffnet und
während wenigstens einer gewissen Zeitdauer wird durch einen Ventilator Luft abgesaugt,
so daß
Vakuum die Formgebung unterstützt.
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Einige Bereiche der Platte können vor ihrer Formgebung so ausgestaltet
werden, daß sie wenigstens an einer Seite einen Leder- oder anderen Materialeindruck
erwecken.
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Die Form kann aus Holz, Metall oder anderen Materialien hergestellt
sein. Ihre Oberfläche kann im Bereich der Vertiefung zwangsläufig gekühlt sein,
wodurch das Abkühlen und Aushärten des Ma-terials in der form-definierten Gestalt
beschleunigt wird.
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Nach dem Abkühlen und Aushärten werden die Stempel zuriickgezogen.
Der Formkörper wird aus der Form herausgenonimen, indem er zunächst an seinen Hinterschnitten
eingehängt wird, falls welche vorgesehen sind. Abfallteile werden dann beispielsweise
mittels einer Säge ausgeschnitten, obwohl im allgemeinen jeder große Abschnitt,
der nicht für das Fertig-teil benötigt wird, zur Bildung eines separaten Teiles
verwendet wird, beispielsweise für eine Tür, die Heckklappe, Radkappen oder dgl.
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Die Teile der Fig.5,6 und 7, die die komplette Karosserie und das
Chassis bilden, sind alle auf die gleiche Art geformt. Die für die Teile verwendeten
Platten sind bereits in der benötigten Weise eingefärbt, so daß das fertig zusammengesetzte
Fahrzeug nicht mehr gespritzt oder bezogen werden muß oder daß zumindest nur ein
Minimum dieser Verfahrensschritte erforderlich ist.
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Der Teil der Fig.6 wird mit dem Teil der Fig.7 zusammengesetzt, wodurch
sich eine doppelwandige Baugruppe ergibt, die aus dem Bodenteil, dem Heckteil und
der vorderen Trennwand besteht. Das veransc-haulichte erfindungsgemäße
Fahrzeug
ist für elektrischen Antrieb mittels elektrischer Batterien gedacht, die vorne und
hinten im Fahrzeug, außerhalb des Fahrgastraumes, in eingearbeiteten Kästen 20 angeordnet
sind (vgl. Fig.8). Die Batterien sowie die notwendigen Steuerschalter sind durch
nichtdargestellte Sammelschienen miteinander verbunden, die auf dem Teil der Fig.7
sowie zwischen ihm und dem Teil der Fig.7 beispielsweise dort liegen, wo die Linie
21 verläuft (vgl. Fig.7). Das Material schützt und isoliert daher die Starkstrom-Leitungen3
die Sammelschenen werden jedoch zusätzlich in ihrer Lage gehalten, vorzugsweise
durch eine Matte aus Glasfiber oder ähnlich verstärktem Kunstharz, die darübergelegt
und mit dem unteren Teil verbunden wird. Die Sammelschienen können dann die Steifigkeit
und Pestigkeit des Chassis verstärken.
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Die Teile werden an ihren übereinandergreifenden Stellen rundherum
durch Elebemittel zusammengehalten, vorzugsweise durch einen Kunstharzkleber, wie
z.B. einer geeigneten Sorte von ARALDITE (eingetragenes Warenzeichen).
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Aus den Teil der Fig.5 ist Teil 25 herausgeschnitten, wodurch ein
Türrahmen gebildet ist; Teil 26 bildet eine Art Motorhaulew Teil 27 einen Schutzteil
und durch Herausschneiden der Teile 28 und 29 ergeben sich Öffnungen für Fenster
und Windschutzscheibe. Wahlweise können das Dach und die Seitenwände durch die gleichen
(oder andere) Techniken individuell gefertigt und zusammengesetzt sein, um den fertigen
oberen Karosserieteil herzustellen (vgl.
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Fig.5). Dieser Karosserieteil überlappt die unteren Karosserieteile
der Fig.6 und 7, so daß im Bereich der am leichtesten verletzbaren Mittellinie des
Fahrzeugs drei etwa parallel mit Abstand zueinander angeordnete Wände vorgesehen
sind (siehe gebrochene Darstellung in Fig.8), was zur Wärme- und Geräuschisolierung
sowie zur Sicherheit beiträgt. Obwohl das betreffende Material (ROYALEX)
im
Palle eines Schadens, z.B. durch Zusammenstoß bei einem Unfall nachgiebig ist, wodurch
es auf Stoßbeanspruchung elastisch reagiert, kann es jedoch im Falle einer Beule
durch Anwendung von Wärme wieder hergestellt werden, es sei denn, der Schaden hat
die Oberfläche zerbrochen.
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Die Lenkung, die Aufhängung, der Antrieb, das elektrische Zubehör,
die Bremse und andere Teile des Fahrzeugs können herkömmlicher Art sein. Im allgemeinen
ist es bei den gestaltenden und formgebenden Verfahrensschritten möglich, Ansatze
oder Träger an den Teilen vorzusehen, um mit ihnen andere Teile zu verbolzen oder
zu -verschrauben.
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Es werden jedoch bevorzugt Montagepunkte mittels scheibenförmiger
Dübel vorgesehen, die Schraubengewinde-Einsätze aufweisen und die durch Drehung
mit der ROYALEX-Platte verschweißt werden. In den Platten wird dabei ein Loch von
etwas kleinerem Durchmesser als der Bügel vorgesehen, der Dübel wird dann koaxial
zum Loch ausgerichtet und in Drehung versetzt, wodurch auf Grund der Reibung Wärme
entwikkelt wird und eine lokale Schmelzung des ABS auftritt; daraufhin sinkt der
Dübel'in das Loch bis er bündig ist; beim Aufhören der Drehbewegung schmilzt der
Dübel in seine Lage ein. Fig.9 zeigt einen solchen Dübel in seiner Endlage.
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Während sich die obige Beschreibung auf die Verwendung von ABS-Platten
einer bestimmten Sorte bezog sowie auf ein besonderes Herstellungsverfahren, können
die gleichen konstruktionstechnischen Eigenschaften erreicht werden, wenn z.B. Bauteile
aus glasfaserverstärktem Kunstharz verwendet werden oder Mischgebilde, d.h. Elemente
beider Arten und verschiedener Herstellungsverfahren; außerdem können sie mit anderen
Arten von Bauteilen kombiniert werden.