DE10236736B4

DE10236736B4 - Composite component for a vehicle body and method for producing the same

Info

Publication number: DE10236736B4
Application number: DE2002136736
Authority: DE
Inventors: Matthias Dichtl; Norbert Elbs; Peter Stromayr; Robert Braun
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2022-08-10
Also published as: DE10236736A1

Abstract

Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für ein Fahrzeugdach, mit einer Außenhaut (12), einer auf der Innenseite der Außenhaut aufgebrachten Trägerstruktur (14), sowie einer auf der von der Außenhaut abgewandten Seite der Trägerstruktur aufgebrachten unteren Abschlusslage (18), wobei die Außenhaut mit der Trägerstruktur und der Abschlusslage hinterpresst ist und die Abschlusslage und die Außenhaut im Umfangsrandbereich des Verbundbauteils einen umlaufenden Flansch (20) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (22) der Trägerstruktur (14) im Umfangsrandbereich des Verbundbauteils (10) so gewählt ist, dass sich ein umlaufender Hohlraum (30) zwischen dem Flansch (20) und der Trägerstruktur ergibt, der mit Kunststoff ausgefüllt ist.composite component for one Vehicle body, in particular for a vehicle roof, with a shell (12), a carrier structure applied on the inside of the outer skin (14), as well as on the side facing away from the outer skin of the support structure applied lower end layer (18), leaving the outer skin with the support structure and the final position is behind and the final position and the outer skin in the peripheral edge region of the composite component a circumferential flange (20), characterized in that the boundary (22) of the support structure (14) in the peripheral edge region of the composite component (10) is selected such that that a circumferential cavity (30) between the flange (20) and the support structure results, which is filled with plastic.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere für ein Fahrzeugdach, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Herstellungsverfahren.The The present invention relates to a composite component for a vehicle body, especially for a vehicle roof, according to the preamble of Claim 1. Furthermore, the invention relates to a corresponding manufacturing method.

Ein gattungsgemäßes Verbundbauteil bzw. Herstellungsverfahren sind aus der DE 100 33 232 A1 bekant, wo ein Verbunddachteil beschrieben ist, bei dem eine Außenhaut mit einer Wabenstruktur hinterpresst wird, die auf beiden Seiten von einer Abschlusslage begrenzt wird, die jeweils von einer mit Polyurethan getränkten Glasfasermatte gebildet wird. Die Wabenstruktur erstreckt sich dabei bis zum Umfangsrand des Dachverbundbauteils und ist dabei mit der Außenhaut zu einem Flansch verpresst, der im Umfangsrandbereich des Dachverbundteils umläuft. Nachteilig dabei ist, dass sich Abzeichnungen der Wabe in Struktur bzw. Dellen auf der Außenhaut im Randflanschbereich ergeben können, die Gefahr einer Wasseraufnahme im Beschnittbereich der Wabenstruktur im Randflansch besteht sowie eine ungenügende Werkzeugentlüftung gegeben ist. Außerdem besteht die Gefahr einer Gasemission aus der Wabenstruktur nach außen im Bereich des Umfangsrandflansches.A generic composite component or manufacturing process are known from DE 100 33 232 A1 bekant, where a composite roof part is described, in which an outer skin is backed with a honeycomb structure, which is bounded on both sides by a final layer, which is each formed by a polyurethane-impregnated glass fiber mat. The honeycomb structure extends to the peripheral edge of the roof composite component and is thereby pressed with the outer skin to a flange which rotates in the peripheral edge region of the roof composite part. The disadvantage here is that marks of the honeycomb may result in structure or dents on the outer skin in the edge flange, there is a risk of water absorption in the trim area of the honeycomb structure in the edge flange and an insufficient tool vent is given. In addition, there is the danger of gas emission from the honeycomb structure to the outside in the region of the peripheral edge flange.

In der älteren deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102 01 088.9 ist ein Verbundbauteil für ein Fahrzeugdach mit einem ähnlichen Aufbau beschrieben, wobei die Begrenzung der Trägerstruktur im Umfangsrandbereich des Verbundbauteils vor dem Hinterpressen so gewählt wird, dass sich beim Hinterpressen ein umlaufender Hohlraum zwischen dem Flansch, der von der Außenhaut und der Abschlusslage gebildet wird, ergibt.In the older one German patent application with the file number 102 01 088.9 a composite component for a vehicle roof with a similar structure described, wherein the boundary of the support structure in the peripheral edge region of the composite component is selected before the backpressing so that when Hinterpressen a circumferential cavity between the flange and the outer skin and the closing position is formed.

Eine ähnliche Struktur ist auch in der älteren deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102 19 495.5 beschrieben.A similar Structure is also in the older German Patent application with the file number 102 19 495.5 described.

In der älteren deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102 24 204.6 ist ferner ein Dachmodul für ein Fahrzeug beschrieben, welches mit einem Dachausschnitt versehen ist, wobei im Bereich der Begrenzung des Dachausschnitts die Trägerstruktur des Dachmoduls so begrenzt ist, dass sich beim Hinterpressen ein mit Polyurethan gefüllter Hohlraum zwischen der Trägerstruktur und einem um den Dachausschnitt umlaufenden Randflansch bildet, der von der Außenhaut und der Abschlusslage gebildet wird.In the older one German patent application with the file number 102 24 204.6 Furthermore, a roof module for a vehicle described, which provided with a roof opening is, wherein in the area of the boundary of the roof opening the support structure of the roof module is limited so that when Hinterpressen a cavity filled with polyurethane between the support structure and forms an edge flange surrounding the roof cutout, that of the outer skin and the final position is formed.

Aus der DE 29 34 430 C2 ist ein Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie bekannt, bei welchem eine Außenhaut mit einer Wabenstruktur hinterlegt ist, die wiederum von einer Abschlusslage auf der anderen Seite abgeschlossen wird. Die Außenhaut sowie ein Verstärkungsteil bilden einen umlaufenden Randflansch, wobei zwischen dem randseitigen Ende der Wabenstruktur und dem Flansch ein mit Hartschaum gefüllter Hohlraum ausgebildet ist. Die Wabenstruktur ist nicht mit der Außenhaut verpresst.From the DE 29 34 430 C2 is a composite component for a vehicle body is known in which an outer skin is deposited with a honeycomb structure, which in turn is completed by a final position on the other side. The outer skin and a reinforcing part form a circumferential edge flange, wherein between the edge-side end of the honeycomb structure and the flange, a space filled with foam cavity is formed. The honeycomb structure is not pressed with the outer skin.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie bzw. ein Verfahren zum Herstellen desselben zu schaffen, bei welchem eine Außenhaut mit einer Trägerstruktur hinterpresst wird, jedoch im Randbereich keine Abzeichnungen der Trägerstruktur auf der Außenhaut auftreten sollen; ferner soll die Gefahr einer Wasseraufnahme der Trägerstruktur im Randbereich und die Gefahr unzulässig hoher Gasemissionen der Trägerstruktur durch den Randbereich hindurch vermieden werden.It Object of the present invention, a composite component for a vehicle body or to provide a method of producing the same, in which an outer skin behind pressed with a support structure is, however, no signs of the support structure in the edge region occur on the outer skin should; Furthermore, the risk of water absorption of the support structure in the periphery and the risk of inadmissibly high gas emissions support structure be avoided through the edge area.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verbundbauteil für eine Fahrzeugkarosserie gemäß Anspruch 1 sowie ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9.These The object is achieved by a composite component for a vehicle body according to claim 1 and a manufacturing method according to claim 9.

Bei dieser Lösung ist vorteilhaft, dass dadurch, dass sich die Trägerstruktur nicht bis in den verpressten Umfangsrandflansch hineinerstreckt, die Trägerstruktur im Umfangsrandflanschbereich nicht mitverpresst ist, wodurch einerseits Abzeichnungen der Trägerstruktur auf der Außenhaut im Umfangsrandbereich vermieden werden können und andererseits eine Abdichtung der Trägerstruktur nach außen durch den Umfangsrandflansch erzielt werden kann, so dass beispielsweise eine Wasseraufnahme der Trägerstruktur im Randbereich oder übermäßige Gasemissionen aus der Trägerstruktur durch den Randbereich hindurch vermieden werden können. Dadurch, dass der Hohlraum zwischen dem Flansch und der Trägerstruktur mit Kunststoff ausgefüllt ist, ergibt sich eine verbesserte Abdichtung sowie eine Stabilisierung dieses Bereichs.at this solution is advantageous in that the fact that the support structure is not pressed into the Peripheral edge flange hineinerstreckt, the support structure in Umfangsrandflanschbereich not co-pressed, which on the one hand signs of the support structure on the outer skin can be avoided in the peripheral edge region and on the other hand a Sealing the support structure out through the peripheral edge flange can be achieved, so that, for example a water absorption of the support structure in the marginal area or excessive gas emissions from the support structure can be avoided through the edge area. Thereby, that the cavity between the flange and the support structure filled with plastic is, results in an improved seal and stabilization this area.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.preferred Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten einzigen Zeichnung, welche eine Schnittdarstellung durch den Randbereich eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils im an der Fahrzeugkarosserie montierten Zustand zeigt, beispielhaft näher erläutert.in the The following is the invention with reference to the accompanying single drawing, which a sectional view through the edge region of a composite component according to the invention when mounted on the vehicle body shows, by way of example explained in more detail.

Gemäß der einzigen Figur umfasst ein als Dachmodul 10 ausgebildetes Verbundbauteil eine Außenhaut 12, die mit einer Trägerstruktur 14 hinterpresst ist. Bei der Außenhaut 12 kann es sich beispielsweise um eine umgeformte Kunststofffolie, Metallfolie (z.B. eine bandlackierte (coil-coated) Stahl- oder Aluminiumdachhaut) oder eine Kohlefaserstruktur handeln. Bei der Trägerstruktur 14 kann es sich um eine Leichtbau-Wabenstruktur mit Papier, Metall oder Kunststoff als Kernmaterial handeln. An der Ober- und Unterseite der Trägerstruktur 14 ist jeweils eine Abschlusslage 16 bzw. 18 vorgesehen, die vorzugsweise von einer mit Polyurethan getränkten Glasfasermatte gebildet wird und zur Stabilisierung der Trägerstruktur 14 beiträgt.According to the single figure includes a roof module 10 formed composite component an outer skin 12 with a support structure 14 is pressed behind. At the outer skin 12 it may be, for example, a reshaped plastic film, metal foil (eg a coil-coated steel or aluminum roof skin) or a carbon fiber structure. In the support structure 14 it can be to be a lightweight honeycomb structure with paper, metal or plastic as the core material. At the top and bottom of the support structure 14 is always a final position 16 respectively. 18 provided, which is preferably formed by a polyurethane fiber-impregnated glass fiber mat and to stabilize the support structure 14 contributes.

Im Umfangsrandbereich des Dachmoduls 10 liegen die Außenhaut 12, die obere Abschlusslage 16 und die untere Abschlusslage 18 übereinander und bilden dabei dichtend einen einen Rand bildenden Flansch 20, der um das Dachmodul 10 umläuft und dabei seitlich absteht. Das seitliche Ende bzw. der Beschnitt 22 der Trägerstruktur 14 ist so gewählt, dass zwischen dem Beschnitt 22 und dem Flansch 20 ein Hohlraum 30 besteht, welcher mit Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan, gefüllt ist.In the peripheral edge area of the roof module 10 lie the outer skin 12 , the upper end position 16 and the lower end position 18 one above the other and thereby form a sealing edge forming a flange 20 that around the roof module 10 revolves while protruding sideways. The lateral end or trimming 22 the support structure 14 is chosen so that between the trim 22 and the flange 20 a cavity 30 which is filled with plastic, preferably polyurethane.

Bei dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Dachmodul 10 um einen Teil oder die gesamte Außenhaut eines Fahrzeugdaches, wobei das Dachmodul, gegebenenfalls zusammen mit einem an der Unterseite angebrachten Fahrzeughimmel und Anbauten, wie beispielsweise Spiegel, Sonnenblenden, Beleuchtungselemente etc., als Einheit vorgefertigt wird und beim Fahrzeughersteller von oben in eine entsprechende Öffnung der Fahrzeugkarosserie eingesetzt wird. Die Öffnung wird dabei seitlich jeweils von einem an dem entsprechenden Seitenholm ausgebildeten Flansch 24 gebildet, auf welchem das Dachmodul 10 mit seiner Unterseite mittels einer Kleberaupe 26 verklebt wird. Ferner ist eine Blende bzw. Dichtung 28 dargestellt, welche den Randspalt zwischen den Seitenholmen und dem den Umfangsrand bildenden Flansch 20 des Dachmoduls 10 von oben abdeckt.In the example shown, it is the roof module 10 around a part or the entire outer skin of a vehicle roof, wherein the roof module, optionally together with a mounted on the bottom of vehicle roof and attachments, such as mirrors, sun visors, lighting elements, etc., is prefabricated as a unit and the vehicle manufacturer from above into a corresponding opening of Vehicle body is used. The opening is in each case laterally formed by a flange formed on the corresponding side spar 24 formed on which the roof module 10 with its underside by means of a glue bead 26 is glued. Furthermore, a diaphragm or seal 28 shown, which the edge gap between the side rails and the peripheral edge forming flange 20 of the roof module 10 covering from above.

Bei der Herstellung des Dachmoduls wird zunächst die Außenhaut 12 in die gewünschte Form umgeformt. Anschließend wird die umgeformte Außenhaut 12 in ein Werkzeug eingelegt, wobei die entsprechend zugeschnittene Trägerstruktur 14 zusammen mit der oberen Abschlusslage 16 und der unteren Abschlusslage 18 auf die Außenhaut 12 gelegt wird. Anschließend wird das Hinterpresswerkzeug geschlossen und die Außenhaut 12 wird mit der Trägerstruktur 14 und den Abschlusslagen 16 und 18 hinterpresst. Das Werkzeug ist dabei so geformt, dass im Umfangsrandbereich des Dachmoduls 10 der aus der Außenhaut 12 und den beiden Abschlusslagen 16 und 18 bestehende Flansch 20 ausgebildet wird.In the production of the roof module is first the outer skin 12 transformed into the desired shape. Subsequently, the reshaped outer skin 12 placed in a tool, the correspondingly tailored support structure 14 along with the upper end position 16 and the lower end position 18 on the outer skin 12 is placed. Then the Hinterpresswerkzeug is closed and the outer skin 12 comes with the support structure 14 and the closing positions 16 and 18 back-pressed. The tool is shaped so that in the peripheral edge region of the roof module 10 from the outer skin 12 and the two closing positions 16 and 18 existing flange 20 is trained.

Die Trägerstruktur 14 wird vor dem Einlegen in das Hinterpresswerkzeug in ihrem Randbereich so beschnitten, dass auch nach dem Hinterpressvorgang sich die Trägerstruktur 14 nicht in den Bereich des den Umfangsrand bildenden Flansches 20 hineinerstreckt, wodurch die Außenhaut 12 im Bereich des Flansches 20 frei von Abzeichnungen bleibt und ferner die Trägerstruktur 14 durch die Ausbildung des Flansches 20 bezüglich der Außenseite des Dachmoduls 10 isoliert wird, so dass einerseits weder Wasser in die Trägerstruktur 14 von außen durch den Flansch 20 eindringen kann noch von der Trägerstruktur 14 entwickelte Gase durch den Flansch 20 nach außen gelangen können.The support structure 14 is trimmed before insertion into the Hinterpresswerkzeug in its edge region so that even after the Hinterpressvorgang the support structure 14 not in the region of the peripheral edge forming flange 20 extends, causing the outer skin 12 in the area of the flange 20 free from decals and also the carrier structure 14 through the formation of the flange 20 with respect to the outside of the roof module 10 is isolated, so that on the one hand neither water in the support structure 14 from the outside through the flange 20 can still penetrate from the support structure 14 developed gases through the flange 20 can get outside.

Ferner sorgt die Polyurethantränkung der Abschlusslagen 16 und 18 dafür, dass beim Hinterpressvorgang der Hohlraum 30 zwischen dem Flansch 20 und dem Beschnitt 22 der Trägerstruktur 14 sich mit Polyurethan füllt. Dabei wird die im Umfangsrandbereich im Hinterpresswerkzeug eingebrachte Polyurethanmenge entsprechend gewählt, um für die vollständige Ausfüllung bzw. Ausschäumung des Hohlraums 30 zu sorgen. Statt, wie beschrieben, mit Polyurethan getränkte Glasfasermatten als Abschlusslagen für die Trägerstruktur 14 zu verwenden, können beispielsweise die Abschlusslagen 16, 18 als auf mittels des Long-Fiber-Injection-Verfahrens (LFI-Verfahren) hergestellte Schichten ausgebildet sein. Dabei werden die Glasfasern, die beispielsweise eine Länge von etwa 25 mm aufweisen, mit Polyurethan vermischt und mittels Druckluft in das Hinterpresswerkzeug eingebracht. Dabei bildet sich eine mittels Polyurethan verbundene Vliesschicht. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der älteren deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102 12 370.5 beschrieben.Furthermore, the polyurethane impregnation ensures the final layers 16 and 18 that during the Hinterpressvorgang the cavity 30 between the flange 20 and the cropping 22 the support structure 14 fills with polyurethane. In this case, the introduced in the peripheral edge region in Hinterpresswerkzeug amount of polyurethane is chosen accordingly, in order for the complete filling or foaming of the cavity 30 to care. Instead, as described, impregnated with polyurethane glass fiber mats as end layers for the support structure 14 For example, the terminations can be used 16 . 18 as being formed by means of the long fiber injection method (LFI method). In this case, the glass fibers, for example, have a length of about 25 mm, mixed with polyurethane and introduced by means of compressed air in the Hinterpresswerkzeug. In the process, a nonwoven layer bonded by means of polyurethane forms. This method is described for example in the earlier German patent application with the file reference 102 12 370.5.

Die Trägerstruktur 14 ist nicht notwendigerweise als Wabenstruktur ausgebildet, es kann stattdessen auch jede andere geeignete Leichtbaustruktur verwendet werden, beispielsweise eine gewellte Struktur.The support structure 14 is not necessarily formed as a honeycomb structure, it may instead be used any other suitable lightweight structure, such as a corrugated structure.

Der Flansch 20 wird nach dem Hinterpressvorgang entsprechend beschnitten, um den endgültigen Außenrand des Dachmoduls 10 festzulegen.The flange 20 will be trimmed to the final outer edge of the roof module after backpressing 10 set.

1010: Dachmodulroof module
1212: Außenhautshell
1414: Trägerstruktursupport structure
1616: obere Abschlusslageupper Statements Management
1818: untere Abschlusslagelower Statements Management
2020: Flanschflange
2222: Beschnitt von 14 Trim from 14
2424: Karosserieflanschbody flange
2626: Kleberaupeadhesive bead
2828: Blendecover
3030: Hohlraumcavity

Claims

Composite component for a vehicle body, in particular for a vehicle roof, with an Au outer skin ( 12 ), a carrier structure applied on the inside of the outer skin ( 14 ), and on the side facing away from the outer skin side of the support structure applied lower end layer ( 18 ), wherein the outer skin is backed with the support structure and the final layer and the end layer and the outer skin in the peripheral edge region of the composite component has a circumferential flange ( 20 ), characterized in that the boundary ( 22 ) of the support structure ( 14 ) in the peripheral edge region of the composite component ( 10 ) is selected so that a circumferential cavity ( 30 ) between the flange ( 20 ) and the support structure which is filled with plastic.

Composite component according to claim 1, characterized in that the composite component is designed as a roof module, which from above into the vehicle body shell ( 24 ) is einklebbar.

Composite component according to claim 1 or 2, characterized in that the support structure ( 14 ) is formed as a honeycomb structure with paper, metal or plastic as the core material.

Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that between the support structure ( 14 ) and the outer skin ( 12 ) an upper end position ( 16 ) is provided.

Composite component according to claim 4, characterized in that the upper end layer ( 16 ) a part of the flange ( 20 ).

Composite component according to claim 4 or 5, characterized in that the end layers ( 16 . 18 ) are formed as impregnated with polyurethane glass fiber mats.

Composite component according to claim 4 or 5, characterized in that the end layers ( 16 . 18 ) are formed as glass fiber pieces bonded by means of polyurethane.

Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that it is the cavity ( 30 ) filling plastic is polyurethane.

Method for producing a composite component ( 10 ) for a vehicle body, in particular for a vehicle roof, wherein an outer skin ( 12 ) with a support structure ( 14 ) and at the same time on the side facing away from the outer skin of the support structure, a lower end layer ( 18 ) is applied, wherein the final layer and the outer skin in the peripheral edge region of the composite component lying over each other and sealing a circumferential flange ( 20 ), characterized in that the boundary ( 22 ) of the support structure ( 14 ) in the peripheral edge region of the composite component ( 10 ) is selected before the backpressing so that when pressing behind a circumferential cavity ( 30 ) between the flange and the support structure, which is filled with plastic.

A method according to claim 9, characterized in that prior to the backpressing an upper end layer ( 16 ) between the outer skin ( 12 ) and the support structure ( 14 ) is inserted.

A method according to claim 10, characterized in that before the back presses impregnated with polyurethane glass fiber mats are inserted to the final layers ( 16 . 18 ) to build.

A method according to claim 10, characterized in that prior to pressing glass fiber pieces are inserted and are joined together by introducing polyurethane to the final layers ( 16 . 18 ) to build.

A method according to claim 11 or 12, characterized in that before insertion in the edge region of the outer skin or the support structure polyurethane is introduced in sufficient quantity to the cavity ( 30 ) completely filled with polyurethane.