Die Erfindung betrifft eine Tür für einen Kraftwagen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung der in den Oberbegriffen der Patenansprüche 1 bzw. 8 angegebenen Art.

Aus der DE 100 22 360 A1 ist bereits eine solche Tür bzw. ein derartiges Verfahren als bekannt zu entnehmen, bei welcher ein Türträger mit wenigstens einem

Metallträgerelement, welches einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein kann, vorgesehen ist, welches zumindest partiell mit Kunststoff versehen ist. Dabei ist in dem vorliegenden Fall die Anschlussstelle des jeweiligen einen Profils an dem anderen Profil mit Kunststoff umspritzt, um hierdurch eine entsprechende Verbindung der beiden Bauteile herzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tür für einen Kraftwagen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, welche insbesondere im Hinblick auf das Gewicht der Tür und die Integration weiterer Funktionsbereiche optimiert ist bzw. sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tür für einen Kraftwagen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Um eine Tür der eingangs genannten Art zu schaffen, welche insbesondere im Hinblick auf ihr Gewicht und auf die Integration weiterer Funktionsbereiche optimiert ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das wenigstens eine Metallträgerelement als Innenhochdruckumformteil ausgeben ist. Ein derartiges Innenhochdruckumformteil hat nämlich den Vorteil, dass dieses äußerst belastungsgerecht konzipiert werden kann, so dass beispielsweise übermäßige Materialanhäufungen oder dergleichen vermieden werden können. Vielmehr ist es bei derartigen Innenhochdruckumformteilen auf einfache Weise möglich, deren Form und/oder Querschnitt an den Kräfte- und Momentenverlauf innerhalb der Tür anzupassen, um demzufolge übermäßige Wandstärken oder dergleichen, welche zu einer Erhöhung des Gewichts der Tür führen würden, zu vermeiden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Tür besteht darin, dass aufgrund der Ausbildung des wenigstens einen Metallträgerelements als Innenhochdruckformteil weitere Funktionen in den Türträger integriert werden können. Dabei kann beispielsweise im Innenhochdruckumformprozess, in welchem das Metallträgerelement umgeformt wird, ein entsprechendes Funktionsteil mit dem Metallträgerelement verbunden werden. Zudem können während des Innenhochdruckumformens entsprechende Aufnahmen, Konsolen oder dergleichen in das Metallträgerelement eingebracht werden, um hierdurch

Funktionsbereiche zur Anbindung weiterer Bauteile oder dergleichen zu schaffen. Zudem hat die Hybridbauweise den weiteren Vorteil, dass durch die Kombination verschiedener Werkstoffe gleichzeitig leichte und steife Bauteile herzustellen sind. Es ist beispielsweise möglich, trotz Erfüllung aller Anforderungen des Lastenheftes beispielsweise etwa 1 ,5 kg gegenüber einer bisher üblichen Tür einzusparen. Zudem erfüllt die Tür durch

belastungsoptimierte Konstruktionen besonders hohe Seitencrashanforderungen. Ein weiterer Vorteil von derartigen Hybridbauteilen ist es, dass Kunststoff gegenüber anderen Metallen, welche ansonsten zur Funktionsintegration genutzt werden, einen weitaus günstigeren Preis nicht nur für das Halbzeug, sondern auch in der Herstellung aufweist. Ein weiterer Vorteil von Kunststoff ist es, dass dieser Gegensatz zu einer Vielzahl von Metallbauteilen nicht korrosionsanfällig ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Türträger in einem kombinierten Innenhochdruckumform- und Spritzgießverfahren hergestellt ist. Dabei zeichnen sich das Innenhochdruckumformen und das

Kunststoffspritzen zunächst dadurch aus, dass diese ausgereifte Fertigungsverfahren sind, die in einer Anlage zusammengeführt werden können. Dabei kann eine erhebliche Reduzierung der Herstelltoleranzen im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren erreicht werden. Das kombinierte Innenhochdruckumformen und Spritzgießen hat dabei den weiteren Vorteil, dass nur ein Werkzeug notwendig ist, was unter anderem die

Zykluszeiten, die Investitionskosten, den Platzbedarf für die Anlagentechnik sowie eine Einsparung von Arbeitsschritten und Nachbearbeitungsschritten ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als außerdem vorteilhaft gezeigt, wenn der Türträger außenseitig mit einem Außenbeplankungsteil und innenseitig mit einem dem Innenraum des Kraftwagens zugewandten Innenverkleidungsteil verbunden ist. Diese Hüllenbauweise ermöglicht unter anderem auch ein Baukastenprinzip, so dass eine einfache Anpassung von Türen für verschiedene Baureihen gegeben ist. Es stellt nicht zuletzt eine äußerst anforderungsgerechte und flexible Möglichkeit zur Herstellung von Türen dar.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn sich das wenigstens eine Metallträgerelement zumindest bereichsweise entlang einer jeweiligen seitlichen Randseite sowie eine entlang einer unteren Randseite der Tür erstreckt. Somit kann durch das innenhochdruckumgeformte und mit Kunststoff versehene wenigstens eine Metallträgerelement ein äußerst stabiler Rahmen geschaffen werden, an welchem weitere Teilbauteile oder dergleichen zur Herstellung entsprechender Funktionen befestigt werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass wenigstens ein

Metallverstärkungsteil und/oder Trägerteil an dem Metallträgerelement angebunden ist. Dies kann beispielsweise während des Innenhochdruckumformens- beispielsweise durch Hydroclinchen - erfolgen. Gleichfalls kann eine Verbindung zwischen dem

Metallverstärkungsteil und/oder dem Trägerteil und dem korrespondierenden

Metallträgerelement natürlich beispielsweise auch durch den Kunststoff erzeugt werden. Das wenigstens eine Metallverstärkungsteil und/oder Trägerteil kann dabei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung durch den Kunststoff verstärkt und/oder an dem

Metallträgerelement angebunden und/oder mit wenigstens einem Funktionsbereich versehen sein. Mit anderen Worten kann der Kunststoff besonders vorteilhaft dazu eingesetzt werden, um entsprechende Bauteile zu verstärken, an anderen anzubinden oder mit weiteren Funktionsbereichen wie Schraubaufnahmen oder sonstigen Konsolen, Aufnahmen oder dergleichen zu versehen, um daran beispielsweise weitere Bauteile wie Lautsprecher oder dergleichen zu befestigen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das wenigstens eine

Metallverstärkungsteil und/oder Trägerteil als pultrudiertes Profil oder Organoblech ausgebildet ist. Derartige Bauteile sind trotz geringen Gewichts überaus steif.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Metallverstärkungsteil und/oder Trägerteil durch Hydroclinchen mit dem Metallträgerelement verbunden. Das Hydroclinchen kann dabei bevorzugter Weise im Rahmen des Innenhochdruckumform- und Spritzgießverfahrens durchgeführt werden. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Metallträgerelement über seinen Verlauf unterschiedliche Querschnittsformen und/oder Wanddicken aufweist. Hierdurch kann eine besonders gewichtsgünstige Bauteilform erreicht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in den Kunststoff wenigstens ein

Verstärkungselement und/oder Funktionsteil integriert. Durch die Integration eines Verstärkungselements in den Kunststoff kann somit eine relativ gewichtsgünstige

Verstärkung des Metallträgerelements erreicht werden, welches seinerseits entsprechend gewichtsreduziert ausgebildet sein kann. Darüber hinaus eignet sich der Kunststoff besonders günstig, um weitere Funktionsteile zu integrieren und somit eine einfache Anbindungsmöglichkeit für weitere Bauteile zu schaffen.

Zudem hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn in wenigstens einem Hohlprofil des Türträgers ein Energieabsorptionselement, insbesondere ein Strukturschaum, angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung eines Energieabsorptionselements kann auf einfache und vorteilhafte Weise beispielsweise das Crashverhalten der Tür verbessert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Metallträgerelement durch wenigstens eine Faserverstärkung und/oder durch Seile, insbesondere als Netzstruktur in einem Organoblech und/oder als integrierte Seilverstärkung, verstärkt ist. So ergibt sich ein besonders günstig versteiftes Metallträgerelement. Weiterhin vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Faserverstärkung und/oder die Seile durch

mechanische Verbindungsmittel, insbesondere durch Nieten, Schrauben oder geschlitzte Hydrostanzniete mit dem Metallträgerelement verbunden sind. Hierdurch ergibt sich insgesamt ein besonders stabiler Verbund.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Faserverstärkung und/oder sind die Seile unter Vermittlung eines Unterlegelements gegen das Metallträgerelement verspannt. Hierdurch ergibt sich eine besonders großformatige Befestigung der Faserverstärkung und/oder der Seile an dem Metallträgerelement.

Eine weiter vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das

Metallträgerelement aus einem Strangpressprofil gebildet ist. Somit kann dieses besonders einfach und belastungsgerecht gestaltet werden.

Zudem hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Türträger bzw. das

Metallträgerelement nach dem kombinierten Innenhochdruckumform - und Spritzgießverfahren einem Wärmebehandlungsverfahren unterzogen wird. Dieses Wärmebehandlungsverfahren kann beispielsweise im Rahmen eines Lackierprozesses - beispielsweise während der kathodischen Tauchlackierung - erfolgen. Hierdurch kann die Festigkeit und Crashdehnbarkeit Türträgers bzw. des Metallträgerelements weiter verbessert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist durch das Metallträgerelement ein

Schlossbereich eines Türschlosses der Tür gebildet. Dies erlaubt eine einfachere bzw. leichtere Ausgestaltung und Montage des Türschlosses.

Die vorstehend im Zusammenhang der erfindungsgemäßen Tür genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren gemäß den Patentansprüchen 18 bis 30.

Darüber hinaus zeichnet sich das Verfahren in einer Ausführungsform dadurch aus, dass das wenigstens eine Metallverstärkungsteil und/oder Trägerteil im kombinierten

Innenhochdruckumform - und Spritzgießverfahren an dem Metallträgerelement angebunden werden. Dies vereinfacht den Herstellungsablauf der Tür.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Metallträgerelement und/oder das Metallverstärkungsteil und/oder das Trägerteil vor dem Einlegen in ein

Innenhochdruckumform- und Spritzgusswerkzeug vorgeformt wird bzw. werden. Somit sind beispielsweise entsprechend hohe Umformgrade zu erreichen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen ist:

Fig. 1a, 1b, 1c, 1d eine Perspektivansicht auf einen Türträger mit einem

Metallträgerelement, welches sich bereichsweise entlang der jeweiligen seitlichen Randseiten sowie entlang einer unteren Randseite der Tür erstreckt, und welches mit weiteren

Metallträgerelementen in Form von Metallverstärkungsteilen und/oder Trägerteilen verbunden ist, wobei der Türträger zumindest partiell mit Kunststoff versehen ist, und wobei in den Fig. 1 b, 1c und 1d jeweils ausschnittsweise und vergrößert jeweilige Funktionsbereiche erkennbar sind, welche aus Kunststoff gestaltet sind; jeweils eine Perspektivansicht auf den Türträger gemäß Fig. 1a in modifizierten Ausführungsformen; eine ausschnittsweise Perspektivansicht sowie eine

ausschnittsweise vergrößerte und leicht perspektivische

Teilansicht auf das Metallträgerelement des Türträgers gemäß Fig. 1a; eine Vorderansicht auf das Metallträgerelement des Türträgers gemäß Fig. 1a; eine Perspektivansicht sowie Detailansichten des Türträgers der Tür analog zu Fig. 1a; eine Vorderansicht auf einen Türträger gemäß einer alternativen Ausführungsform; eine Vorderansicht auf einen Türträger gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform; eine Vorderansicht sowie Schnitt- bzw. Detailansichten auf einen Türträger gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform; eine ausschnittsweise Schnittansicht auf ein Metallträgerelement in Form eines Organoblechs, welches entsprechend mit einem korrespondierenden Metallträgerelement verbunden ist; eine ausschnittsweise und symbolische Schnittansicht auf die Anbindung eines Seils mit einem entsprechenden

Metallträgerelement; eine Vorderansicht auf den Türträger nach einer weiteren alternativen Ausführungsform; Fig. 12 eine Vorderansicht auf das Metallträgerelement des Türträgers anhand welchem die einzelnen Umformschritte zur Herstellung des Metallträgerelements erläutert sind;

Fig. 13 eine weitere Vorderansicht auf den Türträger, wobei

Innenhochdruckumform-Zylinder erkennbar sind, mittels welchem das Metallträgerelement in einem kombinierten

Innenhochdruckumform- und Spritzgießwerkzeug umgeformt bzw. der Türträger hergestellt wird;

Fig. 14 eine schematische Schnittansicht auf das Metallträgerelement, welches vorliegend mit einem Energieabsorptionselement in Form eines Strukturschaums befüllt wird;

Fig. 15 eine Seitenansicht auf das Metallträgerelement nach einer

weiteren Ausführungsform, welches aus einem Strangpressprofil gebildet ist, welches über seinen Längenverlauf unterschiedliche Querschnittformen aufweist; und in

Fig. 16a, b, c eine Perspektivansicht auf einen alternativ gestalteten Türträger, eine ausschnittsweise Detailansicht auf einen Schlossbereich eines Türschlosses des Türträgers sowie jeweilige

ausschnittweise Perspektivansichten des Profils des

Metallträgerelements im Schlossbereich des Türschlosses des Türträgers.

In Fig. 1a ist in einer leicht perspektivischen Vorderansicht ein Türträger 10 für eine Seitentür eines Personenkraftwagens dargestellt. Der Türträger 10 ist vorliegend als Hybridbauteil ausgestaltet und umfasst demzufolge zunächst drei Metallträgerelemente 12, 14, 16, welche zumindest partiell mit Kunststoff 18 versehen sind.

Insbesondere in Zusammenschau mit Fig. 4 wird in Vorderansicht die konkrete Gestalt des Metallträgerelements 12 erkennbar, welches sich vorliegend zumindest

bereichsweise entlang einer jeweiligen vorderen bzw. hinteren seitlichen Randseite 20, 21 sowie entlang einer unteren Randseite 22 der Tür bzw. des Türträgers 10 erstreckt. Das Metallträgerelement 14 ist im vorliegenden Fall mehrteilig gestaltet und zwar als im Weiteren noch näher erläuterte Schachtverstärkung. Das Metallträgerelement 16 ist vorliegend als Seitenaufprallträger ausgebildet. Weiterhin ist an dem Türträger 10 noch ein inneres Schlossblech 24 erkennbar. Die einzelnen Metallträgerelemente 12, 14, 16 bzw. das Schlossblech 24 bestehen im vorliegenden Fall aus einer Aluminiumlegierung. Gleichfalls werden natürlich auch andere Metall- oder Kunststoffwerkstoffe denkbar.

In Zusammenschau mit Fig. 1 b, 1c und 1d sind jeweils ausschnittsweise

Verbindungsbereiche des Metallträgerelements 12 mit dem Metallträgerelement 12, 14, welches vorliegend eine innere Schachtverstärkung ist, bzw. des Metallträgerelements 12 mit dem als Seitenaufprallträger ausgebildeten Metallträgerelement 16 sowie der untere Bereich des Türträgers 10, erkennbar. Gemäß Fig. 1b ist dabei der Kunststoff 18, welcher vorliegend beispielsweise ein Polyamid mit einem Glasfasergehalt von 60 % ist

(PA GF60), als Hybridverbindungsknoten ausgebildet, welcher das Metallträgerelement 12 mit dem Metallträgerelement 14 verbindet. Zudem ist das Metallträgerelement 14 formschlüssig an das Metallträgerelement 12 angebunden.

Gemäß Fig. 1c ist das Metallträgerelement 16 ebenfalls formschlüssig sowie über den Kunststoff 18 als Hybridverbindungsknoten an dem Metallträgerelement 12 befestigt. Zudem sind Kunststoffrippen an dem Metallträgerelement 16 ausgebildet, um dieses zu verstärken.

Gemäß Fig. 1d sind Funktionsbereiche 26 an der unteren Randseite 22 aus Kunststoff 18 an dem unteren Randbereich 22 des Metallträgerelements 12 vorgesehen, welche beispielsweise zur Befestigung anderer Bauteile oder dergleichen dienen.

Unter anderem kann vorgesehen sein, dass diese Funktionsbereiche 26 zur Befestigung eines nicht dargestellten Außenbeplankungsteils vorgesehen ist, welches außenseitig an dem Türträger 10 angeschlossen ist. Außerdem können diese Funktionsbereiche 26 auch zur Halterung eines Innenverkleidungsteils vorgesehen sein, welches innenseitig des Türträgers 10 angeordnet ist und dem Innenraum des Kraftwagens zugewandt ist, jedoch in den vorliegenden Figuren nicht erkennbar ist. Ebenfalls nicht erkennbar ist in Fig. 1a eine äußere Schachtverstärkung, welche gegebenenfalls außenseitig des

Metallträgerelements 14 nachträglich montiert wird oder aber auf im Weiteren noch erläuterte Weise in einem Innenhochdruck-Spritzguss-Werkzeug angebunden wird.

Gemäß Fig. 2 sind zwei alternative Varianten des Türträgers 10 gemäß Fig. 1a dargestellt. Die linke Darstellung soll dabei verdeutlichen, dass sich eine noch höhere Steifigkeit der Tür bzw. des Türträgers 10 erreichen lässt, wenn beispielsweise anstelle des Metallträgerelements 14, welches als innere Schachtverstärkung ausgebildet ist, sowie anstelle einer äußeren Schachtverstärkung 28, welche gemäß Fig. 1a als

Aluminiumbauteile ausgestaltet sind, Stahlbauteile zum Einsatz kommen. In der rechten Darstellung von Fig. 2 ist erläutert, dass ein Hybridverbindungsknoten 30 aus Kunststoff 18 zwischen dem etallträgerelement 12 und dem Metallträgerelement 16 auch entsprechend verbreitert, vorliegend V-förmig verbreitet, ausgebildet sein kann. Zudem kann die Profilgeometrie der Schachtverstärkung 28 und des Seitenaufprallträgers 16 entsprechend angepasst werden, um eine noch verbesserte Steifigkeit zu erreichen. Beispielsweise können statt der offenen Metallbleche auch geschlossene Profile, offene oder geschlossene pultrudierte Profile oder vorgeformte Organobleche, gegebenenfalls auch netzverstärkte Organobleche, welche ebenfalls durch angespritzte Kunststoffrippen verstärkt werden, verwendet werden. Fig. 3 zeigt dabei oben eine mögliche Erhöhung der Festigkeit durch eine entsprechende mäanderförmige Querschnittsänderung und eine Blechdickenerhöhung. Unten ist eine Erhöhung der Festigkeit durch eine

Wandstärkenerhöhung sowie ein veränderter Profilquerschnitt dargestellt.

Aus Fig. 4 wird zudem nochmals erkennbar, dass das Metallträgerelement 12, welches als Rahmenprofil ausgebildet ist, vorliegend über den Verlauf verschiedene

Querschnittsformen aufweist, um je nach Bereich und Funktion optimal ausgelegt zu sein. Dabei können konventionelle Rohrhalbzeuge oder aber bereits im Querschnitt- und/oder der Wandstärke angepasste Halbzeuge (Tailored Tubes) eingesetzt werden. Dabei kann insbesondere das Metallträgerelement 12 auch die Seitenscheibe nach oben hin umschließen, also eine Tür mit Rahmen bilden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Perspektivansicht sowie ausschnittsweise perspektivische Detailansichten gemäß einer alternativen Ausführungsform des Türträgers 10. Der angespritzte Kunststoff 18 versteift dabei nicht nur die Gesamtkonstruktion, sondern es lassen sich dadurch auch eine Vielzahl von Funktionen integrieren bzw.

Funktionsbereiche 31 , 32 schaffen. Das obere Detail zeigt dabei beispielsweise einen aus Kunststoff 18 gebildeten Halter eines Türinnengriffs. Das untere Teil zeigt die Befestigung für das Fensterhebemodul. Gleichfalls kann der Kunststoff 18 auch vorgesehen sein, um daran das gesamte Türinnenmodul inklusive Scheibenführung, Halterungen für

Elektromotoren, Lautsprecheraufnahmen, Spiegelträger oder andere Komponenten und Baugruppe zu halten bzw. aufzunehmen. In Fig. 6 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Türträgers 10 gemäß Fig. 1a dargestellt. Neben der nötigen Steifigkeit, die beispielsweise für ein passgenaues Öffnen und Schließen für eine Dichtigkeit der Tür und zur Gewährleistung eines

Missbrauchschutzes notwendig ist, ist vor allem die Sicherheit der Insassen im Crashfall von überaus hoher Wichtigkeit. Deshalb sind vorliegend bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 die beiden Metallträgerelemente 14 und 16, welche als Schachtverstärkung bzw. als Seitenaufprallträger vorgesehen sind, vorzugsweise als Hohlprofil ausgebildet, wobei innerhalb dieses Hohlprofils ein jeweiliges Energieabsorptionselement 34, 36 etwa mittig angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass ein möglichst großer Teil der Crashenergie in der entsprechenden Tür bzw. dem entsprechenden Türträger 10 der Karosserie absorbiert werden kann. Dabei wird vorliegend die größere Energieabsorption dadurch erreicht, dass die vorzugsweise geschlossenen Profile vollständig oder - wie vorliegend schematisch angedeutet - lokal an der höchst belasteten Stelle mit einem

thermoplastischen, duroplastischen oder metallischen Strukturform gefüllt sind. Neben Schaumverstärkungen 34, 36 der entsprechenden Hohlprofile ist es auch möglich, Energieabsorptionselemente wie beispielsweise Strukturschäume als flächige Polster an anderen Strukturteilen, am Außenbeplankungsteil oder am Innenverkleidungsteil der Tür anzubringen. Diese dienen dann als Prallpolster dem Insassenschutz, d. h. sie mildern den direkten Kontakt von Tür und Insasse ab.

Ferner ist es auch denkbar, so genannte Organobleche und Stahlnetzstrukturen als Metallträgerelement 12, 14, 16 oder als andere Strukturbauteile des Türträgers 10 einzusetzen. Derartig verstärkte Strukturelemente können mittels flächiger zusätzlicher Verbundelemente wie Klemmleisten oder Klemmelemente sowohl durch Hydroclinchen, Hydrostanznieten, Pentaflow Schrauben oder Rivtac-Nieten als auch über vorhandene Hybridverbindungsknoten an dem geschlossenen Profil des Metallträgerelements 12 angebunden werden.

Fig. 7 zeigt weiterhin eine alternative Ausführungsform des Türträgers 10. Durch die hohen Crashanforderungen, die an eine Seitentür gestellt werden, sind auch

Strukturintegrität und lange Verformungswege wichtig. Dies kann z. B. durch

Faserverbundstrukturen, insbesondere Organobleche, mit integrierten Stahlseilen und/oder Stahlnetzstrukturen als Verstärkungselemente verbessert werden. Fig. 7 zeigt demzufolge eine Vielzahl von Stahlseilen 38 oder dergleichen Seilelementen, welche insbesondere zwischen der vorderen und hinteren Randseite 20, 21 des

Metallträgerelements 12 aufgespannt sind. Im Crashfall, besonders beim Pfahlaufpralltest, können so die Kräfte besser auf den Türträger 10 bzw. das Metallträgerelement 12 übertragen werden.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform des Türträgers 10, bei welcher eine Stahlnetzstruktur 40 innerhalb des Metallträgerelements 12 aufgespannt ist.

Die Faserverbundstrukturen, insbesondere Organobleche, in welche die Stahlseile und/oder Stahlnetzstrukturen als Verstärkungen integriert sind, haben vorzugsweise eine thermoplastische Matrix, wodurch sie thermoverformbar sind. Es können technische Textilien wie Gewebe, Gewirke, Gestricke oder dergleichen eingesetzt werden, die beispielsweise aus pultrudierten, mit PA ummantelten Rowings und Metallseilen/-fasern bestehen. Die Anbindung an das jeweilige Metallträgerelement 12 wird über einen vorgeformten Rand der Faserverbundstruktur und/oder über angespitzte Kunststoffrippen umgesetzt. Die Kunststoffrippen verstärken auch die flächige Faserverbundstruktur.

In Fig. 8 rechts ist dabei nochmals verdeutlicht, wie die Faserverbundstruktur mit der Stahlnetzstruktur 40 entlang des Rahmens des Metallträgerelements 12 geführt ist.

Eventuell können zur Verschraubung dabei Fließlochformschrauben - wie in der seitlich unteren Darstellung von Fig. 8 erkennbar ist - eingesetzt werden. Die Befestigung kann dabei derart gestaltet sein, dass die Faserverbundstrukturen bzw. Stahlnetzstrukturen 40 integrierte Befestigungselemente aufweisen. Die Befestigungsrichtung kann dabei in Belastungsrichtung, quer zur Belastungsrichtung oder in alle Richtungen orientiert sein. Dabei können ein oder mehrere Netzstrukturen 40 in dem jeweiligen

Faserverbundwerkstoff integriert sein. Weiterhin kann die Faserverbundstruktur bzw. Stahlnetzstruktur 40 punktuell oder flächig mit dem Metallträgerelement 12 verbunden sein (FVK-Verbindungsknoten bzw. FVK-Verbindungen), und zwar beispielsweise durch Hydrostandsnieten, Verschrauben, Nieten, Schweißen, Kleben, Klemmen, Clinchen, Umspritzen, Innenhochdruckumformklemmen, Hydroclinchen oder dergleichen, wobei insbesondere bei Metallnetzstrukturen und Organoblechen ein direkter bzw. metallischer Kraftfluss erzielt werden soll.

Entsprechend ist gemäß Fig. 9 eine Verschraubungsart des Organoblechs mit der Stahlnetzstruktur 40 an dem Metallträgerelement 12 in einer Schnittdarstellung erkennbar, wobei eine Schraube 42 vorgesehen ist, welche unter Vermittlung eines Unterlegelements 44 das Organoblech mit der Stahlnetzstruktur 40 gegen das Metallträgerelement 12 verspannt. Fig. 10 zeigt demgegenüber die Anbindung der Stahlnetzstruktur 40 bzw. der

Seilanbindung durch geschlitzte Hydrostanzniete 41. Auch hierdurch wird besonders günstig ein direkter bzw. metallischer Kraftfluss erzielt.

Wie in einem Baukastensystem können die beschriebenen Elemente wie Profile, Fasern, Schäume, Seile oder dergleichen je nach Anforderungsfall miteinander kombiniert werden, um je nach Modell und Lastenheft den optimalen Kompromiss aus Kosten, Gewicht und Sicherheit zu finden. Beispielsweise können geschlossene Profile aus Organoblechen mit eingewobenen Stahlseilen zusätzlich mit Aluminiumstrukturschäumen oder Kunststoffstrukturschäumen gefüllt werden. Fig. 11 zeigt eine entsprechende Ausführungsform.

Die Fertigung der hybriden Leichtbautür läuft in mehreren Stufen ab. Der

Hauptprozessschritt findet in einem Innenhochdruckumform-Spritzguss-Werkzeug statt, wobei die Metallträgerelemente 12, 14, 16 gegebenenfalls vorgeformt werden.

Fig. 12 zeigt demgemäß das Metallträgerelement 12, welches in einem Verformwerkzeug mit drei Matrizenpaaren und zwei Biegeschwenkern erfolgt. Dabei erfolgt im Bereich 46 ein Flachdrücken mittels einer ersten Matrize, im Bereich 48 ein Flachdrücken mittels einer zweiten Matrize und im Bereich 50 ein Flachdrücken mittels einer dritten Matrize. In den Eckbereichen 52, 54 und 56 erfolgt jeweils ein Umbiegen - wie mit den Pfeilen dargestellt - im Gesenk.

Im Anschluss daran werden das Metallträgerelement 12 sowie unter anderem die Metallträgerelemente 14 und 16, sowie gegebenenfalls das Schlossblech 24 und andere Strukturteile, die vorzugsweise schon die Endkontur besitzen, in das geöffnete

Innenhochdruckumform-Spritzguss-Werkzeug eingelegt. Wie in Fig. 13 dargestellt, erfolgt dann das Schließen des Werkzeugs und jeweilige Innenhochdruckumformstempel 58, 60 an den Enden des Metallträgerelements 12 fahren in deren Öffnungen. Die Einlegeteile werden dabei auf der Schließ- bzw. Auswerferseite des Werkzeugs eingelegt. Die Innenhochdruckumformstempel 58, 60 befinden sich auf der Düsenseite. Durch den Innenhochdruck wird das Profil an die Kavitätswand gedrückt und nimmt seine finale Kontur an. Gleichzeitig werden die Einleger - insbesondere die Metallträgerelemente 14 und 16 - durch Hydroclinchen mit dem Metallträgerelement 12 formschlüssig verbunden.

Nach dem Innenhochdruckumform-Prozessschritt wird nun im gleichen Werkzeug der Kunststoff 18 eingespritzt. Nach einer Abkühlphase kann das Strukturteil bzw. der Türträger 10 aus dem Werkzeug entnommen werden. Anschließend kann eine

Wärmebehandlung des Türträgers 10 vorgenommen werden, um kostengünstig die Eigenschaften wie beispielsweise die Festigkeit oder Crashstabilität zu verbessern. Diese Wärmebehandlung kann bei etwa 200° C, und insbesondere bei etwa 205° C während eines Zeitraums von beispielsweise etwa 30 min erfolgen. Natürlich sind dabei auch andere Temperaturen oder Zeitspannen denkbar.

Anschließend werden die weiteren Bauteile - beispielsweise das optisch fertige

Außenbeplankungsteil, das Türschloss, das Innenverkleidungsteil, die Scheibe oder andere Komponenten und Baueinheiten - zu einem Türmodul montiert, oder nur mit einer zu lackierenden Außenbeplankung an die Rohkarosserie des Personenkraftwagens montiert, um gemeinsam den Rohbauprozess inklusive der kathodischen Tauchlackierung zu durchlaufen, wobei bei speziellen Aluminiumlegierungen für Bleche aber auch für stranggepresste Profile die Festigkeit und Dehnung erhöht wird.

Die Wärmebehandlung kann beispielsweise auch im Rahmen eines Lackierprozessen erfolgen, insbesondere bei der kathodischen Tauchlackierung (KTL). Dabei ist klar, dass der Kunststoff 56 entsprechend wärmestabil bzw. KTL-tauglich ausgelegt sein muss.

Geschlossene Profile können an den Enden bzw. Fügepunkten so modifiziert sein, dass sie ebenfalls durch Hydroclinchen beispielsweise über Doppelhybridverbindungsknoten und Umspritzen mit dem Metallträgerelement 12 verbunden werden können. Auch ein Fügen oder teilweises Fügen der einzelnen Metallträgerelemente 12, 14, 16 sowie des Schlossblechs 24 oder anderer Bauteile vor dem Einlegen in das Innenhochdruckumform- Spritzgusswerkzeug ist möglich. Bei der Fügung vor dem Prozess wäre z. B. ein Aufbau aus direkt miteinander verschweißten Rohren denkbar, die dann als ein Rohreinleger im Werkzeug umgeformt und umspritzt werden. Auch wären Flanschverbindungen oder Muffenverbindungen möglich. Eine teilweise Fügung wäre beispielsweise

Ineinanderschieben von Rohren vor dem Innenhochdruckumform-Prozess möglich. Im Werkzeug würde dann über Hydroclinchen und Kunststoffumspritzen eine direkte

Verbindung der Rohre entstehen.

Eine Schaumverstärkung als Energieabsorptionselement kann beispielsweise durch Einbringen eines vorgeschäumten Inserts, durch zu einem früheren Zeitpunkt

eingebrachte Inserts, die erst zu einem späteren Prozesspunkt, z. B. durch

Wärmeeinwirkung expandieren oder durch direktes lokales Ausschäumen durch pumpbare Schaumsysteme erzeugt werden. Ein derartiges Verfahren ist in Fig. 14 in einer Schnittansicht erkennbar, wobei eine Schaumdüse 62 vorgesehen ist, welche über eine Öffnung 64 im entsprechenden Strukturbauteil - beispielsweise den

Metallträgerelementen 14 oder 16 - den Schaum in das Hohlprofil einbringt. Dieses Ausschäumen durch pumpbare, gegebenenfalls selbst barrierebildende Schäume kann außerhalb oder im Innenhochdruckumform-Spritzguss-Werkzeug durchgeführt werden, indem die Schaumdüse 62 des Schaummischkopfs die Hohlstruktur durchstößt. Aus Strukturen, die im Innenhochdruckumformverfahren umgeformt werden, muss

gegebenenfalls vor dem Schaumvorgang erst die Wasseremulsion abgesaugt werden. Flächige Schaumlagen/ -bereiche können im Zweikomponenten-Spritzgießen direkt für die Außenbeplankungsteile oder die Innenverkleidungsteile angespritzt werden. Dies kann jedoch auch nachträglich durch separates Schäumen erfolgen, z.B. chemisch durch einen PUR-Schaum.

Organobleche mit Netzstrukturen, wie diese im Zusammenhang mit den

Ausführungsformen gemäß den Figuren 7 bis 10 beschrieben worden sind, können auf verschiedenste Weise mit dem jeweiligen Metallträgerelement 12, 14, 16 verbunden werden. Eine bevorzugte Variante ist die Verschraubung des jeweiligen Organoblechs mit dem mit einer Einbuchtung versehenen Metallprofil gemäß Fig. 9. Die Einbuchtung wird im Innenhochdruckumformverfahren erzeugt und die Verschraubung kann entweder ebenfalls im Innenhochdruckumformwerk stattfinden oder aber in einem nachgelagerten Prozess. Durch die Einbuchung wird eine Belastung der Schraube 42 auf Zug statt auf Scherung erreicht. Eine andere Möglichkeit, das Organoblech im

Innenhochdruckumformwerkzeug zu befestigen ist das Hydrostanznieten. Dabei wird das gegebenenfalls verstärkte (Stahlnetz oder dgl.) Organoblech mit einem gegebenenfalls speziellen, für Stahlseile 38 oder -litzen geschlitzten Hohlniet bzw. Hydrostanzniet 41 befestigt oder zwischen den zu fügenden Blechen eingeklemmt.

Die Anbindung eines oder mehrerer Stahlseile 38 kann ebenfalls durch spezielle

Hydrostanznieten 41 gemäß Fig. 10 erfolgen. Dafür werden geschlitzte Hohlnieten, durch welche Seile hindurchgeführt werden, verwendet. Die verwendeten Stahlnetzstrukturen 40 des Organoblechs können dabei eine Faserorientierung aufweisen, welche horizontal, vertikal oder bidirektional ist. Die Stahlseile können entweder als einteiliges Seil oder als mehrteilige Seile, welche gitterartig verlegt werden, eingesetzt werden. Die Stahlseilenden sind dabei entsprechend mit dem Metallträgerelement 12 durch Nippel, Schlaufen, gespreißelt oder mit Metallklammern befestigt. Eine offene Befestigung der Seilenden oder ein Eingießen in den Kunststoff 18 ist ebenfalls denkbar. Dabei können die

Stahlnetzstrukturen 40 sowohl an einem Gurt wie auch an mehreren Gurten des jeweiligen Metallträgerelements 12 befestigt werden. Gegebenenfalls kann also eine umlaufende Befestigung der Stahlnetzstruktur 40 am jeweiligen Profil des

Metallträgerelements 12 verwirklicht werden. Eine stumpfe Anbindung oder eine

Anbindung mit Erhebungen, Vertiefungen in der umschlossenen Seilstruktur oder einem umschlossenen Profil ist ebenfalls denkbar.

Insgesamt ist somit erkennbar, dass vorliegend eine Tür geschaffen werden kann, welche ein erhebliches Leichtpotential aufweist und eine vereinfachte Fertigung mit

einhergehenden Kostensenkung ermöglicht. Durch die Kombination verschiedener Werkstoffe aus Kunststoffe und Metall ist es möglich, gleichzeitig leichte und steife Bauteile herzustellen. Der gezielte Einsatz von Kunststoff spart kostenintensives

Aluminium ein. Das Innenhochdruckumformverfahren ermöglicht die Anpassung des Alumium- oder Stahlprofilquerschnitts an beliebiger Stelle je nach angestrebter Funktion (hohe Biegesteifigkeit, Torsionssteifigkeit, Fügestelle etc.). Gleichzeitig können durch Hydroclinchen und zusätzliches Umspritzen mit Kunststoffbleche befestigt werden, die zusätzlich versteifend wirken oder andere Funktionen wie z. B. die Türschlossaufnahme übernehmen. Der nach dem Innenhochdruckumformen im gleichen Werkzeug

eingespritzte Kunststoff 18 kann sowohl die Metallelemente versteifen oder als weiteres Funktionselement fungieren. Durch die große Designfreiheit des Grundstoffs können die Funktionsbereiche optimal an den Bauraum angepasst werden. Die Verwendung von Aluminium und Kunststoff erfüllt die Anforderungen an den Korrosionsschutz ohne weitere Maßnahmen.

Die Verwendung von - gegebenenfalls verstärkten (metallische Netzstrukturen) - Organoblechen offeriert zusätzliches Leichtbaupotential durch die hohe spezifische Steifigkeit von Faserverbundwerkstoff und die Möglichkeit die Faserorientierung in einem gewissen Grad belastungsgerecht anpassen zu können.

Die Ausführung der genannten Arbeitsschritte in nur einem Werkzeug reduzierten Zykluszeiten, Investitionskosten, Platzbedarf für die Anlagentechnik und durch die Einsparung von Arbeitsschritten, Nachbearbeitung und den hohen Automatisierungsgrad die Fertigungskosten. Außerdem sind das Innenhochdruckumformverfahren und das Kunststoffspritzgießen ausgereifte Fertigungsverfahren, die in einer Anlage

zusammenführbar sind. Als weiterer Vorteil ist die erhebliche Verringerung der

Herstelltoleranzen im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren zu nennen. In Fig. 15 ist eine zu Fig. 12 alternative Ausführung des Metallträgerelements 12 in einer Seitenansicht dargestellt, welches aus einem Strangpressprofil gebildet ist, welches über seinen Längenverlauf unterschiedliche Querschnittformen aufweist. Die unterschiedlichen Querschnittformen haben dabei aber denselben Umfang.

In den Fig. 16a, 16b und 16c sind in einer weiteren Perspektivansicht ein alternativ gestalteter Türträger 10, eine ausschnittsweise Detailansicht auf einen Schlossbereich 66 eines Türschlosses des Türträgers 10 sowie jeweilige ausschnittweise

Perspektivansichten des Profils des Metallträgerelements 12 im Schlossbereich 66 des Türschlosses des Türträgers 10 dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass ein separates Schlossverstärkungsblech entfallen kann, indem das Metallträgerelement 12 im

Schlossbereich 66 entsprechend bearbeitet wird.

Nach dem Umspritzen mit Kunststoff 18 wird dabei gemäß Fig. 16c das Profil des Metallträgerelements 12 entsprechend verformt - beispielsweise durch IHU-Plattdrücken - und drei Bohrungen zur Türschlossbefestigung bzw. eine Ausklinkung 68 für die Drehfalle des Türschlosses eingebracht. Erkennbar in Fig. 16c ist dabei ein Bereich 70 zur Durchströmung mit der Wasseremulsion im IHU-Prozess.

In Fig. 16b sind insbesondere IHU-Anschlüsse 72 sowie Einpressbuchsen 74 erkennbar. Weiterhin erkennbar sind entsprechende Rippenstrukturen 76 für das Türschloss. Das gesamte Verfahren erfolgt dabei in einem kombinierten Innenhochdruckumform - und Spritzgießverfahren (one-shot).

Schließlich sei erwähnt, dass bei dem gemäß Fig. 12 erläuterten kombinierten

Innenhochdruckumform - und Spritzgießverfahren (one-shot) das Metallträgerelement 12 und die Metallträgerelemente 14 und 16, sowie gegebenenfalls das Schlossblech 24 und andere Strukturteile, vorzugsweise durch aktives oder passives Hydroclinchen, miteinander verbunden werden. Anschlüsse und weitere Verbindungen - beispielsweise für Schachtverstärkungen etc. können ebenfalls vorgesehen werden. Diese

Schachtverstärkungen können ebenfalls aus gegebenenfalls verstärkten Organoblechen bestehen. Dies gilt auch für die Metallträgerelemente 14 und 16.