具有用于模块化构成的壳体部件的外覆板的外部模块、该模块化构成的壳体部件自身以 ...的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种机动车的外部模块（1），该外部模块具有用于模块化构成的壳体部件的外覆板（1’）。该外部模块（1）具有多层结构，该多层结构包含内部遮盖层（4b）和外部遮盖层（4a），在所述外部遮盖层上设置有构成外覆板（1’）的外表层（6）。在此，至少该内部遮盖层（4b）是热塑性的FVK-遮盖层（4b），它在背离外部遮盖层（4a）的侧面上具有加强元件（7、10、11）。此外，公开了一种模块化构成的壳体部件和制造该外部模块（1）的方法，该壳体部件包含外部模块（1）和内部模块（2）。
【专利说明】具有用于模块化构成的壳体部件的外覆板的外部模块、该模块化构成的壳体部件自身以及用来制造该外部模块的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机动车的承载/承受载荷的外部模块，该外部模块具有用于模块化构成的壳体部件的外覆板，并且涉及该模块化构成的壳体部件，该壳体部件尤其指机动车的门或覆盖部件，以及涉及一种用来制造所述外部模块的方法。
【背景技术】
[0002]模块化的车门或车身覆盖件通常具有三部分的构件，并且具有内部模块，外部模块从外腔侧设置在该内部模块上并且门内衬从内腔侧设置在该内部模块上。该外部模块可构成为自承载的，以便可以更好地操作和更简单地安装模块，但该外部模块通常不具有车门的直接承载功能。
[0003]外部模块的门内部覆盖物和外覆板并不首要承担结构方面的任务，在大多数情况下，只有内部模块和门框或外部模块的加强区域起到防撞结构的作用。在此，这可以涉及对角延伸的侧面碰撞保护器，如同在DE 10 2005 009 179 Al中描述的一样。在该处公开了一种车门，它具有较轻的重量，在安装时容易操作并且额外地具有较高的碰撞稳定性。该车门具有相当于外部模块的、带外覆板的外壳以及内壳，该内壳通过构成门的窄侧的加强部构成。在内壳上的内腔侧设置至少一个用于功能构件的承载构件。在此，内壳的门窄侧和承载部件组接成唯一的、相当于内部模块的模块构件，该模块构件设置有单独的门内覆盖件。
[0004]DE 10 2004 011 250 B3涉及借助轨道和钩子将塑料外覆板可松脱地固定在门框上。通常，现代车门中的车身构件的外覆板不能提高碰撞性能，并且由于它的刚性较低，所以需要额外的加强元件。为此，在DE 10 2008 034 038 Al中描述了一种尤其在重量方面有利且坚硬的加强结构，用于车辆的侧门。该加强结构具有用于门外覆板的门承载部件和加强元件，该加强元件用来在高度方向上至少在门的局部高度上提高门的抗曲皱力。当然，这些加强元件后续安装在外部模块的框架结构上。所述加强元件是必要的，以便一方面改善抗曲皱力以避免细微损坏且达到A级表面，另一方面减少大的表面的振动敏感度以减少声学影响(例如隆隆声)。
[0005]DE 10 2007 042 418 Al描述了一种自承载的外部模块，它由安放在承载框架上的外覆板构成。该承载结构适合模块的简单安装，但不适合作为结构部件来提高碰撞性能。
[0006]车门的模块化构造原则上是常见的方法，以便减少操作和安装费用。在此，所述外覆板大多只包含门外板，而没有作为车身的组成部分的结构任务。
[0007]从DE 10 2007 024 163 Al已知模块化构成的车身部件，其中由塑料制成的外覆板部件安装在由钢或轻金属构成的承载结构上。该承载结构在此提高了刚度和强度，并因此实现了塑料外覆板的A级表面适用性。
[0008]从DE 202 20 552 Ul已知一种具有外部组件和机组载体的车门。该外部组件具有门外表层并且构成车门的外部设计面，该机组载体设置在外部组件的从属于车辆内室的侧面上并且可以与外部组件相连；它承载着车门的电子和/或机械方面的功能部件。该外部组件在其外边缘的区域具有加强区域，因此它具有足够的固有刚性并且可作为单独的、与机组载体无关的门元件进行操作，其在最后的安装步骤中才与机组载体相连，以便制造出完整的车门。
[0009]在所述的现有技术中，外覆板不是作为承载构件集成在车身概念中的。
【发明内容】
[0010]由此，本发明的目的在于，创造一种承载的、具有外覆板的外部模块，该外部模块可以改善防撞性能并且达到声音和视觉方面的要求，并且有利于隔热且减轻重量。
[0011]此目的通过具有权利要求1的特征的机动车的外部模块得以实现。
[0012]另一目的在于创造一种模块化构成的壳体部件，在该壳体部件中相应地应用了承载的外部模块。此目的通过具有权利要求9的特征的壳体部件得以实现。
[0013]此外，通过具有权利要求11的特征的方法可以以减少的投资和制造成本、较小的尺寸公差和较短的循环时间制造出机动车的外部模块。
[0014]在各自的从属权利要求中详细阐述了该对象和方法的改进方案。
[0015]具有用于模块化构成的壳体部件的外覆板的外部模块的第一实施例具有层结构/多层结构，该多层结构具有内部遮盖层和外部遮盖层。在外部遮盖层上设置有外表层，该外表层构成外覆板。在此，该内部遮盖层是热塑性的FVK-遮盖层，它在背离外部遮盖层的侧面上具有加强元件，由此该外部模块构成为承载构件。这样，该外部模块可以例如集成在现代车身元件中，并在此不仅可以实现高度的设计自由性和功能集成性，还可以使被施加碰撞的外覆板符合车辆构思。
[0016]因此，设置有外部模块的壳体部件可以指模块化构成的门，或指机动车或设备(如家用电器)的覆盖部件。
[0017]虽然具体的壳体部件的外部模块可以只具有所述的多层结构，但外部模块的多层结构优选在外部遮盖层和内部遮盖层之间具有结构芯部，该结构芯部可以由泡沫材料(如聚氨酯)构成。
[0018]对此备选或附加的是，可以设置蜂窝结构作为结构芯部。该结构芯部可以在外部模块的表面上具有保持不变或可变的厚度。
[0019]通过所述具有轻便芯部的三明治/夹层/夹芯结构，可以降低外部模块的重量，并且由此降低壳体部件的重量。由于碰撞能量平面地分散在载体上，所以作为结构构件的外部模块可以提高防撞性能。此外，该结构芯部还起到提高刚度的作用，其中压入阻力的走向可以有针对性地在压入路径上通过材料选择、层构造和功能元件来限定。
[0020]在按本发明的外部模块的另一实施例中，内部遮盖层和外部遮盖层都是热塑性的FVK-遮盖层。除了可用热塑性的FVK-遮盖层构成外部遮盖层以外，该外部遮盖层还可单独地或与外表层一起由预成型的金属板(尤其是铝板)或预成型的塑料件或通过塑料薄膜或SMC-层或以上的组合构成。
[0021]此外还可以考虑，在热塑性的FVK-遮盖层上设置这种预成型的金属板或铝板或塑料部件或塑料薄膜或SMC-层或以上所述的组合。
[0022]在优选的实施例中，所述外表层由IMC-层，优选由聚氨酯构成。当然，该外表层也可通过一个(或多个)在多层结构制造之前或之后涂敷的漆层构成。
[0023]合适的方式是,热塑性的FVK-遮盖层可以简单地由有机片材(OrganobIechen)构成，它指板状的、连续纤维增强的热塑半成品，它在热塑性塑料基体/基质中具有增强纤维结构。作为增强纤维，优选考虑碳纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、金属纤维或以上的组合。所用的纤维结构通常具有定向的纤维，并且可以是针织物、纺织物、网状材料、编织物等。作为热塑性的基质塑料，可例如应用聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)，聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或高密度聚乙烯(HDPE)0
[0024]内部遮盖层所具有的加强元件可以指注入成型/注塑成型在内部遮盖层上的加强肋。对此适用的注入的塑料可以与内部遮盖层的热塑性基质塑料相容，注入的塑料优选与该热塑性基质塑料是相同的。位于注塑成型的肋之间的间隙可以填充泡沫，为此还可以应用聚氨酯。此外，还可在内部遮盖层中设置加强筋作为加强元件，或者内部遮盖层可以具有波浪形的区域，该波浪形区域可以改善防撞性能。
[0025]在加工有机片材之后设置外部的热塑性的FVK-遮盖层时可能出现的凹陷位置可以借助由热塑性的基质塑料构成的层来补偿，该层设置在外部的热塑性的FVK-遮盖层的面向外表层的侧面上。
[0026]在边缘区域中通过压边咬合、焊接或包覆注塑将外部模块的外部遮盖层和内部遮盖层连接起来。
[0027]除了按本发明的加强元件以外，内部遮盖层还具有缺口和/或注塑成型的边缘区域的轮廓和/或边缘、保持元件和/或连接元件，后者特别是用来把外部模块连接到模块化构成的壳体部件的内部模块上。
[0028]按本发明的模块化构成的壳体部件由按所述实施例中任一项所述的外部模块以及与外部模块相连的内部模块构成，该外部模块构成用于壳体部件的外覆板。
[0029]为了连接内部模块和外部模块，在此可以设置粘结缝。备选或附加的是，外部模块的内部遮盖层在边缘侧具有可推入/插入的凸肩，用来推入到内部模块中，备选或附加的是一个或多个榫舌和/或销，它们可以容纳在内部模块的相应凹槽或凹口中。
[0030]按本发明的、用来制造外部模块的方法可以在使用单个模具的情况下实施，该模具由两个半模构成，其中一个半模用来构成外部模块的外侧上的外覆板，另一半模用来构成外部模块的内侧。该模具具有用于不同塑料或塑料部件的特制浇注系统，该浇注系统可实施所述方法。在此，首先根据内部模块的轮廓和外部的外部模块的轮廓预成型出内部遮盖层和外部遮盖层，然后放入相应的半模中。至少内部遮盖层由热塑性的FVK-遮盖层制成。在模具闭合之后，发泡的材料由模具的浇注系统注入遮盖层之间，并由此构成泡沫芯式的结构芯部。同样在该模具中在同一个闭合循环中，借助烧注系统在内部遮盖层上产生加强兀件并在外部遮盖层产生外表层。
[0031]为了在内部遮盖层上构成加强元件，相应的半模具有相应的形状中空腔，借助所述系统的浇注装置将合适的塑料注入到所述形状中空腔中，以便形成肋。与热塑性的FVK-遮盖层的基质塑料相容的或同类的塑料可以材料锁合地连接注塑成型的肋。
[0032]优选借助模具中的模内涂敷在遮盖层上产生外表层，其中根据外表层的厚度要求局部地打开模具，对外部遮盖层尤其用聚氨酯进行涂敷，该聚氨酯借助浇注系统的浇注装置注入到先前构成的间隙中。
[0033]在热塑性的FVK-遮盖层中，简单地通过加热、尤其借助红外线辐射来预成型出遮盖层，其中加热的热塑性的FVK-遮盖层是可变形的并由此可以例如借助形状匹配的持取器来预成型。可通过产生负压借助持取器来保持遮盖层，同样在放入到模具半体中时也通过产生负压来保持遮盖层。
[0034]用于制造的“一次成型”方法减少了投资和制造成本，确保了较小的尺寸公差，并通过应用热塑性基质系统实现较短的循环时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]通过以下参照附图的说明书描述了这些优点和其它优点。在说明书中参照附图可以更好地描述和更容易地理解所述对象。这些附图只是本发明的实施例的示意性描述。
[0036]其中:
[0037]图1在透视图中示出了模块化构成车门，其具有外部模块、内部模块和内部覆盖物；
[0038]图2示出了按现有技术的外部模块的内部视图；
[0039]图3在示意性的侧面剖视图中示出了由相连接的外部模块和内部模块构成两个车门；
[0040]图4在局部横剖视图中不出了外部模块；
[0041]图5在示意性的横剖视图中示出了外部模块的按本发明的多层结构；
[0042]图6示出了外部模块的内部透视图和放大的细节图；
[0043]图7在示意性的横剖视图中示出了由相连接的外部模块和内部模块构成的车门；
[0044]图8在示意性的侧剖视图中示出了两个不同的接合的外部模块-边缘区域；
[0045]图9在示意性的横剖视图中示出了外部遮盖层，其具有用来补偿凹陷位置的层；
[0046]图10在示意性的侧剖视图中示出了在第一阶段期间借助第一浇注装置来制造外部模块的模具；
[0047]图11在示意性的侧剖视图中示出了在第二阶段期间借助第二浇注装置来制造外部模块的模具；
[0048]图12在流程图表中示出了按本发明的制造方法；
[0049]图13在概略视图中示出了穿透有机片材的纤维的喷嘴；
[0050]图14示出了示意性的装置概念，其具有周边单元和用来实施该制造外部模块的方法的模具。
【具体实施方式】
[0051]本发明涉及一种用于模块化构成的壳体部件(例如承载的车身-外覆板)的外部模块及其制造方法。按本发明的车身-外覆板尤其指模块化构成的驾驶员车门、副驾驶员车门、后侧门和/或后门、顶盖元件、保险杆、挡泥板、行李舱盖、发动机罩、发动机覆盖物、压缩机/机组遮盖物。此外，按本发明的外部模块通常适用于模块化构成的壳体，例如适用于家用电器(如吸尘器)。
[0052]在此所描述的外部模块(在各附图中车门示例性地是外部模块I)由多层结构组成，该多层结构由热塑性的FVK-遮盖层、加强元件、芯部结构以及外表层构成，所述热塑性的FVK-遮盖层由有机片材(它具有例如网状设置的尼龙纤维)构成，所述加强元件或者可以作为肋到内部的FVK-遮盖层上注塑成型或者直接作为加强筋设置在该内部的FVK-遮盖层上面，所述芯部结构由PUR-泡沫或蜂窝结构形成，所述外表层优选在模具中例如借助模内涂敷(IMC)进行涂敷外表层。由于设计自由度和功能集成度较高，该结构通过材料、半成品和几何形状的配置可以使被施加碰撞的外覆板符合车辆构思。该外覆板可作为承载构件最佳地集成在模块化的车身元件中，如图1所示，它可由内部覆盖物3、外部模块I (外覆板)和内部模块2 (门架)构成。除了外部模块I和内部覆盖物3以外，该门架2在此还可容纳功能机组，例如车窗升降器、扬声器等。
[0053]外部模块I或外覆板通过其构造满足在A级表面和造型自由度方面的声音和视觉要求。此外，外覆板的夹芯构造形式主要有助于实现对电动性(ElektromobIMt昼来说重要的隔热，并且有助于降低重量。此外，该结构还能实现出色的NVH性能，其中借助术语NVH (噪声、振动与车辆行驶不平顺性)来表示机动车中可听到的噪音和/或可感觉到的振动。
[0054]因为在出现侧面冲击和侧面碰撞(例如按通用汽车安全标准的侧面冲击，FMVSS,214)时，该外覆板作为与冲击体接触的第一车辆元件，所以按本发明的承载的外覆板I作为能量吸收元件可以提供更好的防撞性能。用于制造的一次成型方法减少了投资和制造成本，确保了较小的尺寸公差，并通过应用热塑性基质系统实现较短的循环时间。
[0055]图1示出了机动车车门的模块化结构，其由内部模块或门架2构成，具有外覆板的外部模块I从外腔侧连接到该内部模块或门架2上，并且门内部覆盖物3连接到该内部模块或门架2上。在图2中示出了按现有技术的外部模块I。因为在现有技术中门内部覆盖物3和外覆板I’并不首要承担结构方面的任务，所以在大多数情况下只有内部模块和门框2’的增强区域作为外部模块I的一部分并作为防撞结构。这些与碰撞相关的结构通过大致对角延伸的侧面冲击保护器3来进行加固。为了提高外覆板I’的抗曲皱力，外部模块在此额外地具有加强元件4’。
[0056]本发明的特征在于，外覆板部件I作为承载结构集成在车辆车身中。以“一次成型”方法来制造FVK-夹芯结构，即所有工序都在一个模具中进行。
[0057]如同尤其在图4和5中可看到的，按本发明的外部模块I的多层结构(它为模块化构成的壳体部件例如车门提供了外覆板I’)包含内部遮盖层4b和外部遮盖层4a，外表层6设置在该外部遮盖层上，该外表层构成外覆板I’。这两个遮盖层是热塑性的FVK-遮盖层，其中内部遮盖层4b在背向外部遮盖层4a的侧面上具有肋7作为加强元件。
[0058]在此，所述热塑性的FVK-遮盖层由有机片材制成。
[0059]“有机片材”理解为板状的、连续纤维增强的热塑性半成品，它应用于具有较高强度和较小重量的构件。有机片材可以热成型，并且可实现较短的工艺循环，此外还可以良好地焊接。与金属片材相比，在应用有机片材时还可以省略腐蚀保护措施。可购买的有机片材(例如德国Zeesen地区的Tpone公司)具有玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维作为增强纤维，并提供 PA6、PA12、PPS、PEEK、PET、PET、HDPE 作为基质系统。
[0060]在此，有机片材由特制的纤维结构组成，它具有特定取向的纤维并且埋入热塑性基质中。所述纤维结构可以指针织物、纺织物、网状材料、编织物等。除了所述的增强纤维和基质系统以外，当然还可以考虑其它所有常用的增强纤维，例如陶瓷纤维、金属纤维、自然纤维和其它聚合纤维；各种不同的增强纤维还能在纤维结构中组合起来。所述的基质系统只是示例性的，并不能以任何方式理解为限制性的。
[0061]此外，与热固性塑料相比，热塑性基质的应用还减少了循环时间。在此，该夹芯结构既在碰撞时、也在振动时将重量方面特有的较高刚性和良好的隔热和隔音效果结合起来。对电动性(KIekininiobNitlii)来说，这些方面可以提高有效距离、驾驶舒适度，并且可降低成本。此外，由于大面积的外覆板通过较高的刚性减少了声音辐射并且周围噪音由泡沫芯部所吸收，所以所列举的多层结构还能额外地隔绝内部空间。
[0062]按本发明的外部模块I尤其适合应用在模块化构成的车身元件中。所述车身元件可以按图1所示的机动车车门进行构造。在此，在车身元件中的单个部件的结构和数量可以根据要求特征来改变。通过按本发明的外覆板模块I的简单操作和快速安装，再次明显地降低了制造成本。
[0063]该外覆板模块I在安装状态下伸出到承载模块2的轮廓外，以便遮盖它们之间的分隔面。如图1所示为了把外覆板模块I安装在载体2上，在该分隔面上环绕的粘贴连接剂9涂敷在边缘区域中，例如Sikaflex⑩-粘贴剂(斯图加特Sika德国有限责任公司)。在对位于内部的机组进行必要的维修时，可以去除粘贴连接剂9。为了在维修之后将外覆板再次粘贴在载体上，可重新涂敷粘贴带9。
[0064]由于有机片材在加热状态下的良好可塑性，并且由于在夹芯构件中内部遮盖层和外部遮盖层4a、4b由此获得的造型独立性，可以确保较高的设计自由度(主要是外部遮盖层4a)，并且可以以不同的方式在外覆板模块I和载体2之间构成过渡区域。因此，外覆板I的内部遮盖层4b可以以推入部2b的方式推入到门架2中(图3，左边)，其中在边缘区域进行粘贴9。此外，通过凹槽-榫舌原理9’、9”，更好地将通过外覆板I接收的力引导到门架2中(图3，右边)，其中在此外覆板I的内部遮盖层4b在边缘区域中构成为榫舌9’，它在内部模块2的边缘区域嵌入相对应的凹槽中。在此，环绕的粘贴连接剂9可以集成在凹槽-榫舌-连接中，其中为实现安装而将粘贴剂9涂敷在凹槽9”中或榫舌9’上。当然也可以与所示的不同的是，内部遮盖层4b具有凹槽，内部模块的榫舌可以嵌入该凹槽中。
[0065]如果应用本发明的整个多层结构，则会产生纤维复合材料-夹芯构件的图4和5中所示的多层结构。该多层结构由两个遮盖层4a和4b (其由有机片材构成)、结构芯部(例如由I3UR-泡沫构成)、例如在MC-方法中涂敷的外表层(例如I3UR-涂料)6以及后注入的(hinterspritzten)、带局部起泡的间隙8的加固肋7构成。如图4所示,该多层结构在其厚度上沿着外部模块I变化。这样，在遮盖层4a和4b之间呈夹芯形式的泡沫芯部5从例如15mm的最大厚度降至5mm,其中在边缘区域中在遮盖层4a、4b之间根本不存在泡沫芯部材料。在此，外部遮盖层4a由厚度为0.8mm的有机片材构成，该外部遮盖层必要时可借助基质塑料得到增强(见下面)，构成外表层6的漆层以Imm的层厚涂敷在该有机片材上。在此，用于内部遮盖层4b的有机片材厚1.2mm。因此，遮盖层4a和4b不仅在厚度方面不同，而且还能在纺织物或编织物的配置方面以及在纤维或基质塑料方面不同。
[0066]根据机械的、视觉的和听觉的要求，外覆板模块I的所述多层结构可以变化。此夕卜，泡沫芯部5的密度可以变化，或完全省略该芯部(例如用于轮箱)。外表层6的材料以及它在外部遮盖层4a上的附着方式也可以变化。因此，外表层6不仅可以作为MC-层，还可以作为预成型的铝-外部片材或作为SMC-外层进行粘贴，或作为插件直接设置在夹芯复合体上，这一点随后还会阐述。
[0067]在内部遮盖层4b上的加厚部(以加强筋10或肋7的形式)提供了了外部模块I额外的刚性(图6)。在放大视图中看到的销钉16用来在与内部模块2进行安装时实现更好的保持和定位。
[0068]内部遮盖层4b的例如波浪形区域11的成形(参照图7)以及柔软粘贴剂9的应用使得在碰撞情况下达到一定的弹性，它对于在整个压入路径上的力吸收来说是必要的，其在门压入阻力-测试FMVSS 214中为445mm，并且还可以获得结构的完整，而在此不会对外表层I’的设计自由度产生不利影响。与侧面碰撞的情况下，传统侧面冲击保护元件只能在某些点把力传递到侧壁，而在本发明的描述的承载的外覆板I可以通过内部模块(载体2)使力平缓地传递到侧壁(A/B/C-柱)上。这些波浪形的区域具有合适的变形结构几何形状，并且示出了集成在外部模块I中的可变形的区域。
[0069]两个遮盖层4a和4b之间的接触可以在边缘区域中通过压边咬合(图8，左边)和包覆注塑/模内组装12 (图8，右边)或有机片材的焊接制成，以便符合视觉和机械方面的要求。由此，这些边缘区域可以精确配合地成型，并且在覆盖有机片材时补偿可能的不精确。此外，对两个平坦的遮盖层4a、4b之间的分隔面的密封，避免了湿气渗入芯部结构5中。
[0070]在大面积的塑料部件中另一关键位置是热膨胀和与之相关的间隙尺寸的调节。在本发明的外覆板I中，纤维复合材料的各向异性的表现可以在结构上通过合适的材料组合和相应的多层结构来补偿，以保持较小的公差。该外表层6可以在模具中直接涂敷车漆。为了避免在外覆板外侧6上映现出纤维结构并且制造出A级表面，如图9所示，涂敷用来补偿凹陷位置15的表层6’，该凹陷位置在加工时出现在有机片材的上侧。
[0071]通过例如在制造外部有机片材4a时在其最上方的纤维层上涂有额外的基质层，提供A级表面的补偿层6’可以由基质材料层构成。然后，在制造外覆板模块I之后直接在阴模模具中将PUR-外漆6的涂在它上面。
[0072]用来创造A级表面的另一方案是，夹芯复合体的外部遮盖层4a在模块化生产之后，以约Imm厚的PUR-层浸没。为此，这些半模相互分开小的距离，并且把涂料注入产生的中空腔中。备选地，可以通过芯部的回拉(图11)或通过组合模具(￥11忖616七38611￥611?61^)来产生间隙。随后，这样制成的表面I’在需要时还可以再次上漆(例如用于金属漆)。
[0073]此外，外表层6还可以通过车漆的薄膜实现。该外表层可以补偿不平整度，或者可以与上述方案结合起来。塑料薄膜可以在夹芯结构制造之前放入模具中，也可以随后加装在该预制的外表层模块上。
[0074]此外，在外部有机片材4a上或备选地在结构芯部5上粘贴已预成型的塑料外表层6。该外表层可以提前就已经喷涂了车漆，或者随后再进行喷涂。
[0075]另一方案是，外表层6由已预成型的铝板构成，它作为模具中的插入件直接在制造夹芯结构时与剩下的层(由有机片材4a、b构成的两层，或在相应的前述方案中也可只指内部有机片材4b)相连，或者在模制件制成之后粘贴在它上面。漆层的涂敷可以与其它方案一样在插入之前通过頂C或在模制件制成之后进行。
[0076]最后，外表层6通过在SMC-方法中制成的层来实现，其中根据铝板方案来建立复合体。如同已在其它方案中阐述的一样，可以事先、MC或事后进行涂漆。[0077]该制造工艺在唯一的模具20 (图10、11)中进行，并且由此降低了制造和投资成本。根据图12所述的工艺划分为三个基本步骤:
[0078]-将预成型的有机片材4a、b放入两个半模20a、b中
[0079]-在模具20闭合之后，通过2K-浇注装置24(图10)借助级联控制例如以500bar由PUR-泡沫注塑出结构芯部5，并且例如以聚酰胺来注入成型肋7或边缘。
[0080]-最后，在半模20a的模具镶件20’回退且用来形成外表层6的间隙由此得以打开之后，PUR-外表层6借助MC-浇注装置21 (图11)进行涂敷。
[0081 ] 在第一工艺步骤中，将有机片材4切开并且在夹紧框架中或在通过持取器30的接收之后将所述有机片材一直加热到即将到达塑料基质的熔点。经加热的有机片材4在持取器30上预成型，从而使预成型的有机片材4a、4b根据内部遮盖层和外部遮盖层4a和4b放入两个模具侧面20a、b中并且可以固定在它们中。随后使模具闭合。该持取器30指可移动的真空抽吸件，半模20a、b也具有真空抽吸件23(参照图10)，用来固定有机片材4a、4b。
[0082]在第二工艺步骤中，在半模20a、b闭合之后通过构成内部遮盖层4b的经加热的有机片材，混合头-喷嘴25不损伤纤维地刺入由两个有机片材4a、4b构成的中空腔中(图10的喷嘴元件的数量和位置可以与构件几何形状和待注入的容积相匹配)。注入的2K-芯部材料在模具20中起泡并且将遮盖层4a、4b平坦地压到半模20a、b的表面上。当挤出器中受到压缩的PUR在注入到模具20中的过程中压力突然地降低时，也可以使用物理发泡的PUR作为芯部材料5。该2K-浇注装置24可具有加热通道和针阀式注入系统。
[0083]随后，在同一个模具20中用于安装/操作工艺的支架/连接器16 (图6)亦或肋7在阳模形状20b中例如用聚酰胺在内部遮盖层4b上注塑成型，并且边缘区域的轮廓和该内部遮盖层4b的缺口(例如左门把手的区域中)借助几毫米宽的边缘来尺寸精确地包覆注塑(模内装配12)。尤其当注入塑料指的是与基质塑料相同的或相同类型的塑料时，由于将有机片材一直加热到即将达到塑料基质的熔点，所以注塑出的元件材料锁合地与遮盖层相连。在把模具镶件20’打开至一间隙之后，阴模形状20a在闭合面中根据涂层厚度在持续的工艺中用表面物质浸没，以便补偿不平整度。为此，模具20在半模20a中具有浇注装置21，该浇注装置设置得用来形成IMC-外表层6。模具浇注系统的浇注装置21具有级联控制。在PUR涂料注入到间隙中之后，获得了成型的外部模块I。由此可以以一次成型法来制造外部模块I。
[0084]为了清晰，在图10和图11中分别只标出了浇注系统的浇注装置21、24中的一个，并且分别示出激活的那个。最后，模具20还具有热可变的(variotherme)、电感的模具调温器22，用来控制注入的塑料的变硬工序并且用来使有机片材的基质塑料变硬。
[0085]图13中，泡沫材料保护纤维地注入遮盖层之间，其中混合喷嘴25穿透有机片材的纤维织物13。
[0086]图14中示出的喷铸装置除了模具20以外还具有三个周边单元:用于中空腔泡沫的PUR-配量单元，用来构成结构芯部5的；模内涂敷装置21，用来形成外表层6 ;用于有机片材的加热和操作单元，由红外线辐射器和持取器30构成，它们由多轴机器人来移动。在此，通过红外线辐射器对有机片材进行加热以及放入模具20之间的时间间隔最多为7秒，从而使有机片材仍然可成型。
[0087]本发明的优点一方面在于，通过用来制造自承载的外部模块的一次成型方法降低了安装、功能和制造成本，通过模内装配以及无需在中间打开模具，所述自承载的外部模块可以实现小的制造公差。通过具有轻便芯部的夹芯结构，按本发明的外部模块有助于降低重量，其中由于能量广泛地从外部平面地分散在载体上，通过构成为结构构件的外覆板提供了碰撞性能。模块化结构方式只需少量的操作费用，同时通过较小的振动敏感度/NVH通过提高刚性来获得舒适感。按本发明的外部模块提供了较高的设计自由度并且确保实现A级表面。
[0088]功能元件(如凸出波纹)由于设计独立性在构造上可集成在内部遮盖层中，并且压入阻力的走向可以有针对性地通过材料选择、多层结构、功能元件来限定。通过功能集成可以进一步地节省成本。
[0089]模块结构方式提供了简单的维修概念，其中按本发明的制造方法可实现较短的循环时间和更高的件数。由于外覆板不是可伸缩的，所以外部模块在此是高品质的。
【权利要求】
1.机动车的外部模块(1)，所述外部模块具有用于模块化构成的壳体部件的外覆板(1’)，其特征在于，所述外部模块(I)具有多层结构，所述多层结构包含内部遮盖层(4b)和外部遮盖层(4a)，在所述外部遮盖层上设置有构成外覆板(I’)的外表层(6)，所述多层结构还包含由外部遮盖层(4a)和内部遮盖层(4b)之间的泡沫材料构成的结构芯部(5)，其中，至少内部遮盖层(4b)是由纤维增强的塑料(FVK-遮盖层)构成的热塑性遮盖层，该热塑性遮盖层至少在背离外部遮盖层(4a)的侧面上具有由热塑性基质塑料形成的肋(7)构成的加强元件(7、10、11)。
2.根据权利要求1所述的外部模块(I)，其特征在于，所述壳体部件是机动车或设备尤其是家用电器的、模块化构成的门或覆盖构件，结构芯部(5)由聚氨酯的泡沫材料构成，并且具有保持不变或可变的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的外部模块(1)，其特征在于，外部遮盖层(4a)由热塑性的FVK-遮盖层构成；或者外部遮盖层(4a)和/或外表层(6)由预成型的金属板尤其是铝板或预成型的塑料件、或者由塑料薄膜或SMC-层、或者以上的组合构成；和/或外表层(6)包含优选由聚氨酯构成的IMC-层、或至少一个涂料层。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的外部模块(I)，其特征在于，所述至少一个热塑性的FVK-遮盖层(4a、4b)由有机片材构成，其在热塑性基质(14)中具有增强纤维结构(13)，其中 -增强纤维包含碳纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、金属纤维或以上的组合， -纤维结构(13)包含针织物、纺织物、网状材料、编织物，以及 -热塑性的基质塑料(14)是聚酰胺、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯或高密度聚乙烯。`
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的外部模块(1)，其特征在于，加强元件(7、10、11)是在内部遮盖层(4b)上注塑出的肋(7)，所述肋尤其是具有由聚氨酯发泡的肋-间隙(8)，其中肋(7)的注入塑料从可与内部遮盖层(4b)的热塑性基质塑料相容的塑料中选出，尤其是与热塑性基质塑料相同。
6.根据权利要求3至5中至少一项所述的外部模块(I)，其特征在于，由热塑性基质塑料构成的层(6’)设置在外部的热塑性FVK-遮盖层(4b)的面向外表层(6)的侧面上。
7.根据权利要求1至6中至少一项所述的外部模块(I)，其特征在于，外部遮盖层和内部遮盖层(4a、4b)在外部模块(I)的边缘区域通过压边咬合、焊接或包覆注塑相连接。
8.根据权利要求1至7中至少一项所述的外部模块(1)，其特征在于，内部遮盖层(4b)具有缺口和/或注塑成型的轮廓和/或边缘区域的边缘、保持元件和/或连接元件(2b、9’、16)，用于把外部模块(I)连接到模块化构成的壳体部件的内部模块(2)上。
9.模块化构成的壳体部件，其具有包括外覆板(I’)的外部模块(I)和内部模块(2)，其特征在于，外部模块(I)是按权利要求1至8中至少一项所述的外部模块(I )，所述外部模块与内部模块(2)相连接。
10.根据权利要求9所述的壳体部件，其特征在于，外部模块(I)和内部模块(2)之间的连接通过粘结缝(9 )来实现；和/或为实现连接内部遮盖层(4b )在边缘侧具有用于推入内部模块(2 )中的可推入的凸肩(2b );和/或为实现连接内部模块(4b )在边缘侧具有用于接纳在内部模块(2)的相应凹槽(9”)或凹口中的至少一个榫舌(9”)和/或销钉(16)。
11.一种使用模具(20)制造根据权利要求2至8中至少一项所述的机动车的外部模块(8)的方法，所述模具由两个半模(20a、20b)构成，其中一个半模(20a)用来形成外部模块（1）的外侧上的外覆板(1’)，另一半模(20b)用来形成外部模块(1)的内侧，并且所述模具具有浇注系统(21、24)，所述方法包含以下步骤: -根据内部模块的轮廓和外部的外部模块的轮廓预成型出内部遮盖层和外部遮盖层(4a、4b )，其中至少内部遮盖层(4b )由热塑性的FVK-遮盖层(4b )制成， -将预成型的有机遮盖层(4a、4b)放入相应的半模(20a、20b)中， -在放入半模(20a、20b )中时通过产生负压来固定遮盖层(4a、4b )， -闭合模具(20), -通过模具(20)的浇注系统(21、24)把发泡的材料注入遮盖层(4a、4b)之间，并且形成结构芯部(5)， -通过局部地打开模具(20)并且借助浇注系统(21、24)涂敷外部遮盖层(4a)来产生外表层(6)， -通过借助浇注系统(21、24)在模具(20)中用热塑性基质塑料注塑出肋(7)，在内部遮盖层(4b)上、或既在内部遮盖层(4b)上也在外部遮盖层(4a)的外表层(6)上产生加强元件(7、10、11)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，为了预成型出遮盖层(4a、4b)，尤其借助红外线辐射来加热，并且通过形状匹配的持取器(30)来保持遮盖层(4a、4b)，其中通过产生负压使遮盖层(4a、4b )保持在持取器(30 )上。
【文档编号】B60J5/04GK103635336SQ201280032458
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年5月30日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】W·布里默斯基, M·菲特雷尔, E·里斯 申请人:戴姆勒股份公司