BEER, Thomas (Am Riet 6, Grefrath, 47929, DE)
MAI, Alfred (Walkerweg 4, Hückeswagen, 42499, DE)
KIERSPEL, Klaus (Auf dem Rosenberg 16, Rösrath, 51503, DE)
SILVA, Norberto (Middeldorper Weg 16, Essen, 45327, DE)
ZIMMERMANN, Jochen (Siegelberg 41, Wuppertal, 42399, DE)
ARBANAS, Viktor (Martinsbergstrasse 22, Baden, CH-5400, CH)
MAAG, Michael (Hinderbergstrasse 6, Gams, CH-9473, CH)
MANNEK, Carsten (Marktplatz 7, Feldkirch, A-6800, AT)
OERTLE, Max (Brata 446/4, Mauren, LI-9493, LI)
DORNSCHEIDT, Christian (Am Irlenspahn 15, Düsseldorf, 40625, DE)
HEIN, Matthias (Skagerrakstrasse 75, Gelsenkirchen, 45888, DE)
HINZ, Martin (Brauerei-Diebels-Strasse 56, Issum, 47661, DE)
HIRT, Mark (Hofsteder Strasse 55, Bochum, 44791, DE)
SEYFRIED, Peter (Suppenheider Strasse 4, Solingen, 42697, DE)
ZÖRNACK, Markus (Willstätter Strasse 61, Dortmund, 44369, DE)
THYSSENKRUPP STEEL AG (Kaiser-Wilhelm-Strasse 100, Duisburg, 47166, DE)
THYSSENKRUPP AUTOMOTIVE AG (Alleestrasse 165, Bochum, 44793, DE)
ANGENHEISTER, Paul (Siedlerweg 7a, Tönisvorst, 47918, DE)
BEER, Thomas (Am Riet 6, Grefrath, 47929, DE)
MAI, Alfred (Walkerweg 4, Hückeswagen, 42499, DE)
KIERSPEL, Klaus (Auf dem Rosenberg 16, Rösrath, 51503, DE)
SILVA, Norberto (Middeldorper Weg 16, Essen, 45327, DE)
ZIMMERMANN, Jochen (Siegelberg 41, Wuppertal, 42399, DE)
ARBANAS, Viktor (Martinsbergstrasse 22, Baden, CH-5400, CH)
MAAG, Michael (Hinderbergstrasse 6, Gams, CH-9473, CH)
MANNEK, Carsten (Marktplatz 7, Feldkirch, A-6800, AT)
OERTLE, Max (Brata 446/4, Mauren, LI-9493, LI)
DORNSCHEIDT, Christian (Am Irlenspahn 15, Düsseldorf, 40625, DE)
HEIN, Matthias (Skagerrakstrasse 75, Gelsenkirchen, 45888, DE)
HINZ, Martin (Brauerei-Diebels-Strasse 56, Issum, 47661, DE)
HIRT, Mark (Hofsteder Strasse 55, Bochum, 44791, DE)
SEYFRIED, Peter (Suppenheider Strasse 4, Solingen, 42697, DE)
ZÖRNACK, Markus (Willstätter Strasse 61, Dortmund, 44369, DE)
Patentansprüche:
1. Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur (8), wobei die Hybridstruktur (8) ein Metallteil (2) und eine polymere Komponente (3) aufweist, wobei das Metallteil (2) in einem ersten Bereich (5a) von der polymeren Komponente (3) umgeben ist, wobei das Metallteil (2) einen von der polymeren Komponente (3) freien zweiten Bereich (5) aufweist, der mit einer Metallverstärkung (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Komponente (3) Teil eines Innenausstattungsteils eines Fahrzeugs, insbesondere ein Cockpit, ist.
2. Fahrzeugkomponente(1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Komponente (3) glasfasergefüllt vorgesehen ist.
3. Fahrzeugkomponente (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (5a) des Metallteils (2) rahmenförmig ausgebildet ist.
4. Fahrzeugkomponente (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (5) in einem zentralen Bereich des Metallteils (2) angeordnet ist.
5. Fahrzeugkomponente (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverstärkung (4) stoffschlüssig mit dem Metallteil (2) verbunden, vorzugsweise angeschweißt, besonders bevorzugt lasergeschweißt, ist.
6. Fahrzeugkomponente (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Komponente (3) und das Metallteil (2) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
7. Fahrzeugkomponente (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverstärkung (4) einen profilierten Querschnitt aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkomponente (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (2) und die Metallverstärkung (4) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden und wobei anschließend das Metallteil (2) und die Metallverstärkung (4) miteinander verbunden werden, vorzugsweise verschweißt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (2) mit der polymeren Komponente (3) umspritzt und/oder umformt wird. |
Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur, wobei die Hybridstruktur mindestens ein Metallteil und eine polymere Komponente aufweist, wobei das Metallteil in einem ersten Bereich von der polymeren Komponente umgeben ist, wobei das Metallteil einen von der polymeren Komponente freien zweiten Bereich aufweist, der mit einer Metallverstärkung verbunden ist. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkomponente.
Kunststoff- /Metallverbundkörper, im folgenden auch als Hybridstruktur bezeichnet, werden im Automobilbereich, insbesondere bei großflächigen Teilen, eingesetzt und sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 44 37 773 und der Druckschrift EP 0 721 831 B1 bekannt. Diese Hybridstrukturen weisen jedoch oftmals eine nicht hinreichende mechanische Festigkeit auf. Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 10 2005 001 367 A1 eine metallverstärkte Hybridstruktur bekannt, die beispielsweise als Verstärkungsbauteil in einem Fahrzeug einsetzbar ist. Nachteilig ist hierbei, dass keine Integration in ein Innenausstattungsteil des Fahrzeugs vorgesehen ist, sondern lediglich eine Strukturverstärkung einer Stützkomponente des Fahrzeugs erfolgt.
Es war deshalb die Aufgabe, eine Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur, wobei die Hybridstruktur mindestens ein Metallteil und eine polymere Komponente aufweist, wobei das Metallteil in einem ersten Bereich von der polymeren Komponente umgeben ist, wobei das Metallteil einen von der polymeren Komponente freien zweiten Bereich aufweist, der mit einer Metallverstärkung verbunden ist und wobei die polymere Komponente Teil eines Innenausstattungsteils eines Fahrzeugs, insbesondere ein Cockpit, ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass keine getrennte Entwicklung des Innenausstattungsteils und einer Stützkomponente für das Innenausstattungsteil bzw. für die Fahrzeugstruktur erfolgen muss, sondern dass bereits das Innenausstattungsteil (mit der Stützkomponente) derart stabil ausgelegt sein kann, dass es den
Belastungsanforderungen stand hält. Dies ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil somit in das lήnenausstattungsteil weitergehende Funktionalitäten integriert werden können, beispielsweise hinsichtlich der Crash-Sicherheit oder dergleichen.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt, dass die polymere Komponente glasfasergefüllt vorgesehen ist bzw. als thermoplastische polymere Komponente vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Fahrzeugkomponente besonders stabil hergestellt werden kann und weiterhin besonders kostengünstig und gewichtssparend realisierbar ist.
Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der erste Bereich des Metallteils rahmenförmig ausgebildet ist bzw. dass der zweite Bereich in einem zentralen Bereich des Metallteils angeordnet ist. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Fahrzeugkomponente mit einer Hybridstruktur besonders stabil und daher vergleichsweise gewichtssparend und kostensparend realisiert werden.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Metallverstärkung stoffschlüssig mit dem Metallteil verbunden, vorzugsweise angeschweißt, besonders bevorzugt lasergeschweißt, ist. Hierdurch kann eine besonders einfache und die polymere Komponente schonende Anbindung der Metallverstärkung mit dem zweiten Bereich vorgenommen werden. Weitere Verbindungsmöglichkeiten betreffen die Verbindung mittels eines Klebers, die Verbindung mittels mechanischen Verbindungen, wie etwa Schrauben, Nieten, Klemmen oder Clipsen oder dergleichen.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die polymere Komponente und das Metallteil kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Hierdurch kann die Integration des Metallteils mit der polymeren Komponente besonders einfach und sicher realisiert werden, was zu einer besonders stabilen Fahrzeugkomponente führt.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Metallverstärkung einen profilierten Querschnitt aufweist. Hierdurch kann eine weitere Stabilitätserhöhung der Fahrzeugkomponente und damit eine bessere Integrierbarkeit des
Innenausstattungsteils mit einer Strukturkomponente des Fahrzeugs realisiert werden. '
Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Verbund zwischen dem Metallteil und der Metallverstärkung jedoch um einen Stoffschluss, der durch Kleben oder Schweißen, ganz besonders bevorzugt durch Laserschweißen, erzielt wird. Laserschweißen hat den Vorteil einer geringen Wärmeentwicklung, so dass die polymere Komponente nicht oder nur wenig geschädigt wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils, bei dem das Metallteil und die Metallverstärkung form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden und wobei anschließend das Metallteil und die Metallverstärkung miteinander verbunden werden, vorzugsweise verschweißt werden. Hierdurch kann eine besonders schonende Verbindung des Metallteils an der Metallverstärkung erzielt werden. Bevorzugt ist, dass das Metallteil mit der polymeren Komponente umspritzt und/oder umformt wird. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Fahrzeugkomponente besonders stabil hergestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkomponente.
Figur 2 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäße Fahrzeugkomponente.
Figuren 3 und 4 zeigen schematisch Querschnittsdarstellungen durch die erfindungsgemäße Fahrzeugskomponente.
In Figur 1 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkomponente 1 dargestellt, wobei die Fahrzeugskomponente 1 ein Metallteil 2 aufweist, welches
mit einer polymeren Komponente 3 umspritzt vorgesehen ist. Hierbei weist das Metallteil 2 einen ersten- Bereich 5a auf, welcher im wesentlichen vollständig durch die polymere Komponente 3 umgeben bzw. umspritzt vorgesehen ist. Weiterhin weist das Metallteil 2 einen zweiten Bereich 5 auf, welcher von der polymeren Komponente 3 nicht umgeben ist bzw. der von der polymeren Komponente 3 frei ist. Der erste Bereich 5a ist erfindungsgemäß insbesondere als ein rahmenförmiger Bereich vorgesehen, während der zweite Bereich 5 als zwei Laschen bzw. abstehende Schenkel 5', 5" vorgesehen ist, wobei die Schenkel 5', 5" von dem Rahmen 5a abstehend vorgesehen sind. Eine Metallverstärkung 4, die insbesondere als ein profilierter Querträger vorgesehen ist, wird zur Verstärkung der Fahrzeugkomponente 1 mit den Schenkel 5', 5" des Metallteils 2 verbunden, so dass eine besonders stabile Verbindung zur Erzielung einer stabilen Fahrzeugkomponente 1 entsteht. In Figur 1 ist eine Schnittebene AA dargestellt, gemäß der eine Schnittdarstellung in der Figur 2 dargestellt ist.
In Figur 2 ist die Fahrzeugkomponente 1 gemäß der Querschnittsebene AA dargestellt. Erkennbar ist die polymere Komponente 3, das Metallteil 2 mit seinem ersten Bereich 5a und seinem zweiten Bereich 5, wobei der zweite Bereich insbesondere in Form der abstehenden Schenkel 5', 5" ausgebildet ist. Im ersten Bereich 5a sind öffnungen 2' des Metallteils 2 vorgesehen, um eine besonders innige Verbindung zwischen dem Metallteil 2 in seinem ersten Bereich 5a und der polymeren Komponente 3 zu ermöglichen. Hierdurch wird eine kraftschlüssige und/oder eine formschlüssige und/oder eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Metallteil 2 und der polymeren Komponente 3 realisiert. Weiterhin ist der Ort einer Schweißnaht 10 zwischen dem Metallteil 2 und der Metallverstärkung 4 dargestellt.
In Figur 3 und 4 sind weitere Querschnittsdarstellungen der erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponente 1 mit dem ersten Bereich 5a des Metallteils 2, dem zweiten Bereich 5 des Metallteils 2, der Metallverstärkung 4 und der polymeren Komponente 3 dargestellt.
Die polymere Komponente 3 ist erfindungsgemäß insbesondere in Form einer glasfaserverstärkten polymeren Komponente, insbesondere als glasfasergefülltes
Polypropylen ausgebildet. Es kann jeder andere thermoplastische Werkstoff für die polymere Komponente 3 in Frage kommen. Insbesondere handelt es sich um Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe bzw. Kunststoffmischungen, die besonders bevorzugt Polycarbonat, Polyamid, Polyester, ABS und/oder Polypropylen enthalten. Zur Verbesserung des Stoffschlusses zwischen dem Metallteil 2 und der polymeren Komponente 3 kann das Metallteil 2 vorbehandelt sein, beispielsweise mittels eines Haftvermittlers oder mittels einer Klebeschicht. In diesem Zusammenhang ist es möglich, auf das Metallteil eine Folie anzuordnen, vorzugsweise aufzupressen oder aufzuwalzen. Danach wird die polymere Komponente 3 auf dem Metallteil 2 angeordnet. Die Folie schmilzt vorzugsweise bei deren Beschichtung mit der polymeren Komponente 3 und wirkt als Haftvermittler.
Erfindungsgemäß ist das Metallteil 2 mit der Metallverstärkung 4, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung, verbunden, wobei insbesondere eine Laserschweißung von Vorteil ist, weil dadurch relativ wenig Hitze beim Schweißvorgang entsteht, der beispielsweise die polymere Komponente 3 in Mitleidenschaft ziehen könnte. Es ist jedoch auch möglich, das Metallteil 2 mit der Metallverstärkung 4 über ein Klebeverfahren oder über eine Schraubverbindung oder über eine herkömmliche Schweißverbindung oder über eine Nietverbindung oder dergleichen zu verbinden.
Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, dass die Fahrzeugkomponente integriert als Innenausstattungsteil mit ihrer durch das Metallteil 2 und die Metallverstärkung 4 besonders stabilen Bauform realisiert ist, so dass keine separate Produktentwicklung zur Realisierung einerseits eines Innenausstattungsteils (d. h. zur Realisierung der dem Benutzer zugewandten Seite eines Innenausstattungsteils) und anderseits einer Verstärkung bzw. eines Strukturteils zur Befestigung des Innenausstattungsteils vorzusehen, sondern dass diese beiden Produkte in der erfindungsgemäßen Fahrzeugkomponente miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugkomponente
2 Metallteil
2' öffnungen des Metallteils in dessen erstem Bereich
3 polymere Komponente
4 Metallverstärkung
5a erster Bereich
5 zweiter Bereich
5', 5" Schenkel bzw. Laschen
8 Hybridstruktur
9 Richtung
10 Schweißnaht