(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元形状のボディモジュール部品であって、複数のボディモジュールセグメント（１）から組み立てられるものであり、
前記ボディモジュールセグメント（１）は、連続的に引抜成形された繊維プラスチック合成引抜成形物のセクションであり、各引抜成形物は前記部品の予め決められた形状に関して配向された無端繊維（２０）から成る基本構造を有し、前記基本構造は、少なくとも２つの前記ボディモジュールセグメント（１）を接続するために、ボディモジュールセグメント（１）ごとに接続手段（１１）を受入れるための少なくとも１つの開口部または穴部としての経路（３０）を有し、
−前記繊維（２０）が前記経路（３０）の周囲に用意され、および、
−繊維から作られた安定構造（４０）が前記経路（３０）の周囲に配置されたこと、
を特徴とする、ボディモジュール部品。
【請求項２】
前記ボディモジュール部品が、少なくとも１つの接合具（３）を有し、その接合具を介して少なくとも２つの前記ボディモジュールセグメント（１）が接続され、前記接合具（３）が前記接続手段（１１）のための開口部（８）を有し、その開口部が前記ボディモジュールセグメント（１）の前記経路（３０）に対応していることを特徴とする、請求項１に記載のボディモジュール部品。
【請求項３】
前記ボディモジュールセグメント（１）が少なくとも１つの内部に用意された空隙容量（５）を有し、空隙セクションは前記ボディモジュールセグメント（１）の接続端部に存在し、前記接合具（３）が、前記接続端部の前記空隙セクション内および／または壁（２，２’）上で前記セグメントの前記接続端部と接続していることを特徴とする、請求項２に記載のボディモジュール部品。
【請求項４】
前記接合具（３）が、金属材料、または繊維プラスチック合成材料から成ることを特徴とする、請求項２または３に記載のボディモジュール部品。
【請求項５】
前記接合具（３）がキャスト接合具（３）であり、その接合具が、接続される前記ボディモジュールセグメント（１）の接続端部の少なくとも１つの壁（２，２’）上に一体的にキャストされ、および／または、
前記接合具（３）がキャスト接合具（３）であり、前記接続手段（１１）が１つの部分品として前記接合具（３）と一緒にキャストされることを特徴とする、請求項４に記載のボディモジュール部品。
【請求項６】
少なくとも１つの接着ビーディング（９）が、前記接合具（３）と前記ボディモジュールセグメント（１）の１つの接続端部の壁（２，２’）との間の領域に提供されることを特徴とする、請求項２から５のいずれか１つに記載のボディモジュール部品。
【請求項７】
前記ボディモジュール部品（１）が、繊維プラスチック合成材料から成り、前記繊維プラスチック合成材料の全体積に対し５０〜７０％の範囲の繊維含量を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載のボディモジュール部品。
【請求項８】
前記ボディモジュール部品が、自動車の床、フロントまたはリア構造であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載のボディモジュール部品。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の、複数のボディモジュールセグメントから形成された三次元形状のボディモジュール部品の製造方法であって、
−繊維プラスチック合成引抜成形物の連続的引抜成形を行い、および
−前記ボディモジュールセグメント（１）を提供するセクションへの前記引抜成形物のカッティングを行い、ここで各引抜成形物は前記部品の予め決められた形状に関して配向された無端繊維（２０）から成る基本構造を有し、その後
−少なくとも２つのボディモジュールセグメント（１）を接続するために前記基本構造にボディモジュールセグメント（１）ごとに接続手段（１１）を受入れる少なくとも１つの開口部または穴部としての経路（３０）を形成し、その後、
−前記経路（３０）の周囲に前記繊維（２０）を用意し、そして
−前記経路（３０）の周囲に繊維から作られた安定構造（４０）を配置し、そして
−前記経路（３０）を満たす少なくとも１つの接続手段（１１）によって前記ボディモジュールセグメント（１）を接続する
ステップを含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
−前記基本構造および前記経路（３０）の周囲に配置された前記安定構造（４０）に硬化性プラスチックマトリックス材料を含浸させ、
−前記マトリックス材料を硬化させるため放置し、
−前記経路（３０）から前記マトリックス材料を除去し、および、
−前記ボディモジュールセグメント（１）を完成させる、
ステップを含む、方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の方法であって、
−接合具（３）を用いて前記ボディモジュールセグメント（１）を接続するステップを含み、ここで前記接合具は前記接続手段（１１）のための開口部（８）を有し、前記開口部は前記ボディモジュールセグメント（１）の前記経路（３０）に対応している、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
−前記接合具（３）をキャストし、その後前記接合具を介して前記ボディモジュールセグメント（１）を接続するステップを含むものであり、これは、
ａ）前記ボディモジュールセグメント（１）をモールドへ導入するステップと、ここで接続される前記ボディモジュールセグメント（１）の各接続端部は、前記モールドの空洞に少なくとも隣接し、前記空洞は前記接合具（３）の形成のための形状を提供するものであり、
ｂ）前記モールドを閉鎖するステップと、
ｃ）キャスト材料を前記空洞へ挿入するステップと、ここで前記キャスト材料は、接続される前記ボディモジュールセグメント（１）の前記接続端部の少なくとも壁（２，２’）上に一体的にキャストされるものであり、
ｄ）前記キャスト材料を凝固させるために放置するステップと、ここで前記接合具（３）が形成され前記壁（２，２’）と前記接合具（３）との間のポジティブエンゲージメントが提供されるものであること
を含むことによるものである、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記キャスト材料が、軽量金属合金、または、射出成型可能な強化繊維マトリックスプラスチック混合物である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボディモジュール部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維プラスチック合成材料から作られた床構造のような広範囲の構体は、最近はウェブやコアのような繊維半製品を基礎とし、多くの独立した段階で処理され、最初にプレモールド部品に、その後例えばＲＴＭ技術を使用して部品となる。そのような繊維合成プラスチック構造は、約４５体積％という比較的低い繊維含量を有し、したがって必然的に低い引張率を有する。このように繊維プラスチック合成材料は最適に使用されておらず、言い換えれば、商業的に最適な軽量構造のポテンシャルはまだ達成されていない。加えて、ＲＴＭ技術は５，０００台を越える量には適さず、大量生産が制限される。
【０００３】
さらに、引抜成形物またはプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅｓ）のような繊維合成プラスチックから作られた構造要素は、自動車の構成部品を形成するために接着剤やネジのような非常に時間のかかる接合技術を使って組み立てられる。そのため、さらなる部品重量およびコストが生じる。その上、繊維合成プラスチック構造要素を位置関係的に安定した方法で接合することは非常に困難である。
【０００４】
特許文献１は、低重量の自立型自動車車体の車台のためのフレーム構造を記述している。繊維合成プラスチック材料から作られたフロントおよびリアの要素は、このフレーム構造の上に接着され、その繊維比率は２０〜４０％ｂ．ｗ．の間である。さらに、個々のフレーム要素の接続のためにここにジョイントが据えつけられるが、それはアルミダイカストから製造することが可能である。
【０００５】
同様に、車両用のパイプ状のフレーム要素から作られたフレーム構築が特許文献２で開示され、そこでは重量を減らすための押出アルミパイププロファイルが提案され、鋼鉄構造の代わりにアルミのジョイントを介した接合がなされている。ここで、フレーム構造は個々のフレームモジュールから成り、これらはフロントまたはリアフレーム、車室のフレーム、シャシーのフレームおよび屋根のフレームのような部分構造となることが可能である。部分構造、つまりフロントフレームは、クーラー、換気装置、送風機、ヘッドライトまたはバンパーのような部品とともにフロントモジュールの上にプレキャストされ、残りの車両フレーム（同様にプレキャストされる）の上に直接または接合具を介して、精密に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＤＥ１０２００８０２０５２７Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１９５０６１６０Ｂ４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この従来の技術をもとに、費用対効果の高い方法で繊維合成プラスチック材料から作られた軽量構造でのボディモジュール部品を生産する必要が生じ、そのような最大限の軽量構造のポテンシャルは最小限の生産コストと従って材料のより良い活用につながる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴を有するボディモジュール部品によって解決される。
【０００９】
そのようなボディモジュール部品の量産型生産を創出する目的は、請求項９の特徴を有する方法によって解決される。
【００１０】
ボディモジュール部品およびその製造方法の開発は、各従属請求項の中で例示されている。
【００１１】
最初の実施形態は、三次元的に形成され少なくとも二つのボディモジュールセグメントから組み立てられるボディモジュール部品に関する。ボディモジュールセグメントは、連続的に引抜成形された繊維プラスチック合成引抜成形物（ｐｕｌｔｒｕｄａｔｅｓ）の一部分である。ここで各引抜成形物は、部品の予め決められた形状に関するフォースフラックスに従って用意された無端繊維から成る基本構造を有する。そのような引抜成形物は、構造的幾何学的にシンプルな形状で特に有利に製造され、カッティングによりセクションに分割することが可能であり、それによって本発明によりセクションはより複雑なボディモジュール部品に組み立てられることが可能である。
【００１２】
本発明により１つ以上の経路を有する部品の基本構造が提供されるが、それは接続手段を受入れるために開口部または穴部として、完成されたボディモジュールセグメントの中に存在し、それを用いてボディモジュールセグメントは、別の部品に固定するために、例えばボルト連結を用いて、組み立てられるかまたは機能することができる。
【００１３】
引抜成形物の「構造的幾何学的にシンプルな形状」は、ここでは実質的に平坦なまたはわずかに湾曲した表面セグメントに関係し、これらは複合の三次元形状のボディモジュール部品を、それらを一緒に接合することにより形成する。
【００１４】
フォースフラックス（ｆｏｒｃｅ  ｆｌｕｘ）に従って用意された基本的な繊維構造の繊維は、提供されたこの経路の周囲に用意され、繊維から作られた安定構造が提供され、それは経路の周囲に配置される。従って、穴部および開口部を有する無端繊維強化ボディモジュールセグメントは有利に提供され、フォースフラックスは、繊維を破壊するボアホールによってではなく、無端繊維によって阻止される。
【００１５】
本発明によって経路の周囲に配置された安定構造は、一方でセグメントの機械的性質を含み、それはフォースフラックスに従って用意された無端繊維によって達成され、他方では穴部の領域が追加的に補強され、例えば増加した力の導入で別のセグメントへの接続点として使用される。従って、有利に、最大限の材料使用が達成され、この方法でセグメントの低コスト化が達成され、それらの使用の汎用性が増大する。これは、無端繊維によって有利に強化されたプラスチックの有利な材料特性が完全に使用可能であることを意味する。なぜなら不断の無端繊維の長所はその後繊維の破壊により補整されないためである。結果として、セグメントはその重量に関して最小限の部品コストに最適化されることが可能である。
【００１６】
この方法により作製されたボディモジュールセグメントは、経路を伴う固定手段を有し、その助けにより、例えばボディモジュール部品を形成するために間接的または直接的に互いに経路に満たされる接続手段を用いて、接続することが可能である。従って、正しい力の導入と力伝導を備えた互いに下側の繊維合成プラスチック構造の低コストな接合が可能になる。
【００１７】
ボディモジュール部品を形成するためのボディモジュールセグメントが互いに直接接続していない場合、接合具の使用が可能であり、それを介してボディモジュールセグメントが接合される。接合具はその時には接続手段のための開口部を有し、それはボディモジュールセグメントの経路に対応している。
【００１８】
ボディモジュール部品の１つの実施形態では、ボディモジュールセグメントは内部に用意された空隙容量を有することが可能であり、そのような空隙セクションはセグメントの接続端部の上に存在することが可能である。接合具は空隙セクションの中に拡張することができるか、および／または、セグメントの接続端部の外部または内部の壁にもたらされることが可能である。
【００１９】
接合具は、金属材料から構成することができ、軽量構造のコンセプトに関し、特にアルミニウムまたはマグネシウム合金のような軽量金属材料から構成される。しかし、例えば、特に準等方的に配列した繊維を有する引抜成形または差込まれた繊維プラスチック合成材料のような繊維プラスチック合成材料も、接合具を作成するために使用できる。また、軽量金属の接合構造を使用する場合、繊維合成プラスチックセグメントは、正しい力の導入および力伝達と低コストに結びつく。
【００２０】
接合具は、キャスト（ｃａｓｔ）接合具であることが好ましく単純であり、このキャスト接合具は、接続される各ボディモジュールセグメントの壁の少なくとも１つに、特に一体的に確実にキャストされる。
【００２１】
さらに、接合具と接合端部の１つの壁との間の領域において、接着ビーディングが提供され得る。
【００２２】
有利には、セグメントの高い引張弾性率は、繊維プラスチック合成材料の全体積に対して５０〜７０％の範囲、好ましくは６５〜７５％の範囲、および理想的には７０％の、繊維含量により達成され、これは基本構造の引抜成形によって可能となる。
【００２３】
セグメントから製造されたボディモジュール部品は、車体の床、フロントまたはリア構造になることができる。
【００２４】
上記構造により、ツールの数および必要な製造ステップが著しく減り、同時にコスト削減にも貢献する。繊維合成プラスチック材料は、ボディモジュール部品においてより優れて使用され高いレベルの機能統合がなされる。コストの最小化と材料の軽量構造の可能性を最大化するのみならず、多くの量を扱うことが可能である。
【００２５】
このように、ボディモジュール部品の製造のための本発明に従う方法により、繊維合成プラスチック構造の直接または接合具を用いた単純な接続において、ツールの数と製造ステップを可能な限り低くすることが可能になる。
【００２６】
複数のボディモジュールセグメントからの三次元形状のボディモジュール部品の製造方法は、繊維合成プラスチックの基本構造を引抜成形物へ連続的に引抜成形するステップと、ボディモジュールセグメントを提供するセクションに引抜成形物をカッティングすることから成り、そこにおいて各引抜成形物は、部品の予め決められた形状に関するフォースフラックスに従って用意された無端繊維から成る基本構造を有する。ここで、ボディモジュールセグメントにつき少なくとも１つの経路が、基本構造の中に作成されて接続手段を受入れ、ボディモジュールセグメントの少なくとも２つと接続する。完成された部品は１つ以上の経路を有するため、基本構造のための無端繊維の配置は、繊維が提供された経路の周囲に用意されるような方法で行われて凹部を区分する。繊維から作られた安定構造は、この経路または凹部の周囲に配置され、そのような繊維半製品は、繊維や、必要な場合には粗紡の、直接的無駄がなく、完全に自動的に提供される。そしてボディモジュールセグメントの接続は、少なくとも経路まで広がった接続手段によって行われることができる。
【００２７】
これらの繊維プラスチック合成引抜成形物は、連続的な引抜成形処理によって製造され、それにより７０体積％に及ぶ非常に高い繊維含量が可能である。このように、本方法は費用対効果が高く、大量生産向きで、負荷に対応するよう製造されるセグメントの自動製造に適しており、ボディモジュール部品形成のための無駄がない。そのため、ボディモジュールセグメントは経路を広げる接続手段を使って接続される。
【００２８】
引抜成形したボディモジュールセグメントの製造は、さらに、基本構造の注入と経路の周囲に配置された安定構造から成り、その上硬化する硬化性プラスチックマトリックス材料を有する。開口部にあるマトリックス材料は取り除かれ、ボディモジュールセグメントは完了することが可能である。
【００２９】
セグメントの直接接続の代替として、これらは接合具を介して間接的に接続することが可能であり、それにより公差補正の下で互いにセグメントを配置することが可能である。ボディモジュールセグメントと接合具との接続は、接続手段を受入れるための開口部により達成され、それはボディモジュールセグメントにある経路に対応している。
【００３０】
これらの接合具は、既成軽金属または繊維合成プラスチックの接合具であってもよい。有利な実施形態の１つにおいて、ボディモジュール部品は接合具と同時に製造することが可能であり、接合具がボディモジュールセグメント上にキャストされる間、そのような接合具が製造されてボディモジュールセグメントは接続される。
【００３１】
接合具のセグメント上への最初のキャスティングは、モールドに接続されるボディモジュールセグメントの位置的に正確な差込みから成り、ボディモジュールセグメントの各接続端部はモールドの空洞に隣接するかまたはその中に拡張している。この空洞は、接合具に合った形状をしている。モールドが閉じられた後、キャスト材料が空洞の中に導かれ、そのようなキャスト材料は接続端部の１つ以上の壁の上に一体的にキャストされる。キャスト材料の凝固中、接合具が形成され、接続端部の壁と接合具との間のポジティブエンゲージメントが発生する。引抜成形したボディモジュールセグメントは少なくとも１つの内部に用意された空隙容量を有し、ポジティブエンゲージメントの形成のためのキャスト材料は少なくとも部分的に貫通する。
【００３２】
軽量合金、具体的にはアルミニウムまたはマグネシウム合金は、キャスト材料として使用可能であり、また射出成型可能な強化繊維マトリックスプラスチック混合物が使用できる。
【００３３】
これらおよび他の利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明により示す。説明内の図の参照は、説明を補足し主題の理解を容易にすることに役立つ。本質的に同じかまたは類似である主題ならびに主題の一部には、同じ参照番号が付加されている。図は本発明の実施形態の概略のみを示す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】安定構造を有する層状基本構造セクションの斜視上面図である。
【図２】図１より基本構造から形成された安定構造を有する繊維ストランドプロファイルの斜視上面図である。
【図３】安定構造を有するさらなる基本構造プロファイルの斜視図である。
【図４】安定構造を有するさらに別の基本構造プロファイルの斜視図である。
【図５】２つの接合具を介して接続している３つのボディモジュールセグメントを有する、本発明の１つの実施形態によるボディモジュール部品の斜視図である。
【図６】本発明による１つの実施形態によるボディモジュール部品の斜視図であり、３つのボディモジュールセグメントは接合具を用いて接続されている。
【図７】本発明のさらなる実施形態による、さらなるボディモジュールセグメントと接合具との間の接合領域の斜視上面図である。
【図８】接合具を介して接続した２つのボディモジュールセグメントのさらなる実施形態の斜視上面図である。
【図９】２つの接合具を用いて接続した２つのボディモジュールセグメントのさらなる実施形態の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、三次元的に形成され少なくとも２つのボディモジュールセグメント１から組み立てられるボディモジュール部品に関する。ボディモジュールセグメント１は、負荷対応性のある、無駄のない、自動的に製造されるプラスチック繊維合成プリフォームであり、図１から４に示すようにまず基本構造から成り、そこで無端繊維２０は部品の予め決められた形状に応じてフォースフラックスに従って用意される。
【００３６】
ボディモジュールセグメント１を形成するための基本構造は、図１と２のような層状構造となることができ、それはフォースフラックスに従って用意された無端繊維から連続的に形成され、そこで安定構造４０は各経路３０の周囲に適用される。
【００３７】
しかし、例えば図３と４で示すように、部品の断面に応じて基本構造を形成することも可能であり、それにより連続的な押出プロファイルが持たれる。そのような押出プロファイルは、接合具を形成するために使用することも可能である。安定構造４０は、経路３０（図４参照）の周囲に同心円状に配置された取付リング４２によって形成されるか、または経路の周囲に設計された螺旋状の安定構造になることが可能である。これに加えて、いくつかのセクション４１は経路３０まで放射状に拡張することが可能である。安定構造は放射状または接線のセクションを有するクモの巣に類似する場合もある。
【００３８】
したがって、耐荷重性繊維２０をセグメント１のフォースフラックスに従って配置し、耐荷重性繊維２０のフォースフラックスのいかなる妨害にもつながらないような方法で規定の開口部３０を実装することが可能である。連続的な処理は、費用対効果が高く大量生産に適した製造を可能にし、普遍的に自動化することができる。それは、耐荷重性があり無駄がなく自動化された部品の製造を可能にする。
【００３９】
繊維は、既存の強化繊維、例えば、ガラス、カーボン、アラミド繊維であることができる。それらはまた、粗紡と呼ばれる繊維の束でもある。繊維２０は基本構造の形成のためのフォースフラックスに従って連続的に用意される。図１から４は連続的に用意された押出プロファイルを示す。
【００４０】
点線矢印ａにより、全ての部品は縦の繊維を用意し、一方点線矢印ｂによりクロスの繊維を用意し、点線矢印ｃにより、繊維は縦およびクロスの繊維から＋／−４５°移動している。形成された部品により、繊維２０は互いに異なる関連性で用意されることも可能である。
【００４１】
図示の部品は、縦方向ａに関しては実質的に無限に製造される。後の部品で穴をあけられる領域、経路３０は、繊維２０が用意される間、完全に自動的に開けられさらなるステップにおいて、安定構造４０は経路３０の周囲に配置される。
【００４２】
安定構造４０は、無端繊維から形成することも可能であり、経路３０の周囲、例えば基本構造の上に縫い付けることも可能である。現時点で示された例において、安定構造４０は経路３０の周囲に同心円状に配置されたいくつかのリングセクション４２から成り、経路３０から放射状に拡張したセクション４１と同様である。この形状は経路３０の周辺領域に更なる強固性を提供する。さらに、経路３０の周囲に基本構造１の無端繊維を敷くことは、フォースフラックスがここで中断しないことを確保する。
【００４３】
この方法で形成された無端の基礎繊維半製品１は、押出プロファイルの形状で引抜成形システムの中へ運ばれ、ここで最終部品に向けて連続的に処理され、すなわち、硬化性プラスチックマトリックス材料によって含浸され硬化される。マトリックス材料の含浸および硬化後、樹脂材料のみを経路３０から取り除く必要があり、そこでは繊維は傷つかない状態を保つ。押出プロファイルを敷くことは、ボディモジュールセグメント１を形成するセクションにつながる。
【００４４】
図１と２は、様々な処理段階における繊維半製品１を示す。
【００４５】
図１により、適用された安定構造４は依然層状構造を示しており、図２の側縁部は縦方向に平行な四角いプロファイルに再形成される。両方の基本構造は、セグメントとして適切である。図１の層状基本構造では、経路３０は平面に配置され、従って支柱状の接合具の上にネジ止めするのに適している。図２より上向きの基本構造は、用意された平面に平行な経路３０との代替的な接続の変種を提供する。形成された基本構造は、個々ではすでにセグメント１を形成しているが、図３で示すようにパイプ状のプロファイルをしている。しかし、図４に示すように、複雑な形状のプロファイルを実装することも可能である。セグメント１を形成することと同様に、そのような基本構造は接合具の表示にも適している。
【００４６】
通常、そのような方法で作成されたセグメントは、フォースフラックスに従ってツール内に用意されることが可能であり、高度に一体化したボディモジュール部品のステップに関わる。このボディモジュール部品は好ましくは床構造となるが、それだけではなく自動車車体のフロントまたはリア構造にもなることができる。さらに、作成された各ボディモジュール部品は、必要な場合、さらなる接合具を有することができ、それを用いて様々なボディモジュール部品を寸法精度に応じて接合することが可能である。通常、個々のセグメントが、溶接または接着処理を用いて直接接合することも検討され得る。しかし、提供される補強経路３０は、例えばセグメントを一緒にボルト止めするために有利に使用することが可能である。そのようなボルト接続は追加の接着層で補強されることもできる。しかし、セグメントには接合具を用いて接合することが望ましく、それは、必要な場合は公差補正の下で、セグメント相互の位置合わせを可能にするからである。
【００４７】
図５はしたがって、３つの引抜成形された繊維合成プラスチックボディモジュールセグメント１を示し、そのうちの少なくとも２つは接合具３を用いて調整および接続される。ここで、接合具３は、互いに関して、種々の幾何学的に単純な形状の繊維合成プラスチック引抜成形物１の、ユーザー定義の角度アレンジを可能にし、従ってそれ自身のセットアップにおいて異なる実施形態になることが可能であり、例えばさらなる構造の接続用に空洞１２を有することができる。接着ビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）９は、各セグメント１とジョイント３との間の接触点で提供される。また、ボルト締め１１は個々での接続を固定するためにジョイント領域内で提供される。
【００４８】
図６は、モジュール部品のセクションを示し、そこでは３つのセグメント１が接合具３を用いて接続されている。ここで、接合具３から円錐状に延びたセクション３’を介して、各繊維合成プラスチック引抜成形物セグメント１と接合具３との間のポジティブエンゲージメント（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）があり、それは内部の壁２’によって区切られた各セグメント１の凹部の中に延びている。ここで、キャストバリア４は、これも接着されることができるが、繊維合成プラスチック引抜成形物１の中で提供され、円錐状のセクション３’を有するジョイント３が貫通している空隙セクションを区分する。
【００４９】
セグメント１の繊維合成プラスチック引抜成形物は、示されるように、０°、９０°、および±４５°で用意された繊維を有し、一方放射状のより大きな同心円状の繊維強化構造４０は開口部３０の周囲に提供されその中でボルト１１が提供される。
【００５０】
接合具は、上記で述べたように、アルミニウムまたはマグネシウム合金からキャストすることが可能である。それはまた、ＲＴＭ接合も可能である。この場合、キャスト材料は、射出成型可能な強化繊維マトリックスプラスチック混合物から形成される。
【００５１】
図６同様に、図７は接合具３を示し、それは繊維合成プラスチック引抜成形物１の接続端部の周囲にキャストされていないが、内部の壁２’によって区切られた繊維合成プラスチック引抜成形物１の凹部の中に延び、円錐３’を形成している。この凹部は、キャストバリア４によって区切られることで切り替えられる。繊維合成プラスチックセグメント１とジョイント３との間の接続を固定するために、セグメント１と接合具３の両方は、対応する開口部８、３０を有し、その中にピンやボルトのような接続手段が挿入される。セグメント１の開口部３０は、開口部３０の周囲に配置された放射状および同心円状の補強構造をそれらに加えて有し、セグメント１におけるフォースフラックスの中断を回避し開口部３０の領域を補強している。
【００５２】
図８は、接合具３と繊維合成プラスチックセグメント１との間のさらなる代替的な継ぎ目を示している。ここで、接続壁２は段階的に描かれている。また、ここでは接合具３の開口部８およびここでは示されていない開口部は、接続を固定するための引抜成形された繊維プラスチックセグメント１に提供される。接合具３と繊維合成プラスチック１との間の接続領域は継ぎ目に沿って追加された接着剤を有することが考えられ得る。
【００５３】
図９は、ジョイントセクション３ａと３ｂから成る、２つの接合具３上部の、２つの引抜成形された繊維合成プラスチックセグメント１を示し、ここではそれらは互いに対応した段階的な継ぎ目を有する。それぞれのジョイントセクション３ａ、３ｂはセグメント１の接続端部にそれぞれ別に接続し、その後の接合ステップでは、ジョイントセクション３ａ、３ｂを備えたセグメント１は簡単に組み立てることが可能である。ジョイントセクション３ａ、３ｂのセグメント１への接続は、ボルト１１によって達成され、そのボルトはセグメントに提供された経路およびジョイントセクション３ａ、３ｂの中に対応して配置された開口部を通して導かれる。ジョイントセクション３ａ、３ｂはまた、セグメント１の上に一体化してキャストすることが可能である。さらにボルト１１’はジョイントセクション３ａ、３ｂを互いに接続させ、その継ぎ目で接着層９がさらに追加的に提供される。
【００５４】
好ましい実施形態においては、三次元形状のボディモジュール部品が提供され、それは複数のボディモジュールセグメント（１）から組み立てられる。この場合、ボディモジュールセグメント（１）は、連続的に引抜成形された繊維プラスチック合成引抜成形物のセクションであり、各引抜成形物は部品の予め決められた形状に関しフォースフラックスに従って用意された無端繊維（２０）から成る基本構造を有する。この基本構造は、接続手段（１１）を受入れるためにボディモジュールセグメント（１）ごとに少なくとも１つの経路（３０）を有し、ボディモジュールセグメント（１）の少なくとも２つに接続し、フォースフラックスに従って用意された繊維（２０）は経路（３０）の周囲に用意され、安定構造（４０）は繊維によって配置される。ボディモジュール部品は少なくとも１つの接合具（３）を有し、それを介して少なくとも２つのボディモジュールセグメント（１）が接続され、そこで接合具（３）は、ボディモジュールセグメント（１）の開口部（３０）に対応する、接続手段（１１）のための開口部（８）を有する。繊維プラスチック合成引抜成形物はそれぞれ平坦またはわずかに湾曲した表面セグメントを示す。ボディモジュール部品は自動車の車体または、ドアやハッチ、ルーフなどの、さらなる自動車の表面部品を形成することが好ましい。
【００５５】
図５から９のボディモジュール部品は、引抜成形処理におけるさらなるプロセスの後に、負荷対応可能な、無駄のない、三次元形状の基本構造１から製造され、７０体積％までの繊維含量によりセグメントの相当に高い引張率が可能となる。複合軽量構造車体モジュールは、従って負荷対応可能な繊維合成プラスチック引抜成形物セグメントおよび金属または繊維合成プラスチックから作られた接続接合具から、好ましく製造される。
【００５６】
本発明により、ボディモジュール部品はいくつかの、少なくとも２つのボディモジュールセグメントと、好ましくは少なくとも１つのキャスト接合具から成る。使用される半製品セグメントは繊維プラスチック合成引抜成形物であり、それは、内部に用意された空隙容量およびフォースフラックスに応じた補強繊維の配置により、自動車の特に好ましい軽量構造に対応する。
【００５７】
提供される引抜成形された繊維合成プラスチックセグメントは、本発明により、１つの実施形態において、部品の反りを互いに補うことによって正しく配置されたジョイントにおける繊維合成プラスチックセグメントの直接キャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）により低コストで接合することが可能である。キャスティング処理は正しい力の導入および力伝達を保証する。引抜成形プロファイルの非常に高い繊維含量により、負荷対応可能な構造はこの単純化された接合技術を用いて、最大限の材料使用と一貫した構造を備えて実装することができる。
【００５８】
したがって、ボディモジュール部品は２つ以上のセグメントから成り、それらはキャスト接合具を用いて接続される。セグメントは繊維プラスチック合成引抜成形物から成り、少なくとも１つの内部に用意された空隙容量を有する。接合具は接続される各セグメントの接続端部の少なくとも１つの壁に統合的にポジティブにキャストされ、一方で接合具の外側のセグメントにはキャスト材料はない。自動車の構造部品の基本的な割合は、このように繊維合成プラスチック部品によって形成され、これらはジョイントキャストを介してその接続端部で統合的に単純に接合される。
【００５９】
接合具（３）がキャスト接合具（３）である限りにおいて、接続手段（１１）は接合具（３）または１個のキャストと好ましく組み合わされる。接合具と接続ピンは、単一の部品として同じ処理ステップでキャストされる。従って、例えば接合具の統合的なキャスティング、具体的にはアルミニウムまたはマグネシウム合金から作られる、を介して同時にいくつかのボディモジュールセグメント  （１）を接続することが可能であり、一方で接合具の素材を有する経路（３０）は分散される。接続手段（１１）を受入れるステップは、従って接合具の統合的キャスティングに統合される。
【００６０】
このように、繊維合成プラスチック部品の非常に高い繊維含量および負荷対応可能な構造の利点は、自動車の構造部品の製造中の、部品の正しい力の導入および力伝達の耐性ならびに保全を補う費用対効果の高いキャストジョイントを介した接続によって用いられ、それらは費用と軽量構造の最適化を可能にする。
【００６１】
統合されたキャスト接合具は、セグメントの接続端部に存在する空隙セクションを貫通する。代替的または追加的に、接合具は、半製品部品の接続端部の外部の壁を被包するか、またはそこでそれらと接続することが可能である。
【００６２】
更に、接合具およびセグメントは接続ピンのための開口部を有することができる。接合具はセグメントの接続端部と接触するための領域に開口部を有する。そのため、セグメントの開口部は接続端部にも存在し、接合具の開口部と調和する。しかし、さらなる開口部がその他の目的のためのセグメントおよび／またはジョイントの上に提供されることも可能である。
【００６３】
さらに、接着ビーディングは接合具が接続端部の壁に隣接している領域内に存在する。
【００６４】
もし接合具がキャスト材料から形成される場合、まず接続されるセグメントはモールドに正確な位置で挿入される。接続されるセグメントの各接続端部は、接続端部が少なくとも空洞に隣接するような方法で、モールドの空洞に従って挿入される。空洞は接合具の形状を形作るために作用する。
【００６５】
モールドの閉鎖とキャスト材料の空洞への挿入がこれに続き、対応するセグメントの接続端部の１つ以上の壁が、キャスト材料で統合的にキャストされる。接合具を形成するためにキャスト材料を硬化することによって、各接続端部の壁と接合具との間にポジティブエンゲージメントが形成される。本発明の、繊維合成プラスチック構造へのジョイント構造の直接統合キャスティングによる接続方法は、複雑な自動車構造部品の製造中の、必要なツールの数や製造段階の数を著しく減らす。さらに、部品に適用される力がより良く部品に導かれ、さらに伝達され、従って材料がより良く使用されることが可能である。
【００６６】
代替的な統合キャスティングとして、セグメントの接続端部はモールドの空洞内に拡張し、形成された接合具は接続されるセグメントの接続端部を被包する。キャスト材料は、アルミニウムまたはマグネシウム合金のような軽金属合金であることが可能である。しかし、射出成型可能な強化繊維マトリックスプラスチック混合物も考慮され得る。
【００６７】
セグメントの内部に用意された空隙容量が接続端部で開いている別の方法では、そのようなセグメントは空洞の中またはその上に配置され、その空隙容量は空洞の中に流動してキャスト材料のための流動経路を提供し、セグメントの配置的に正確な挿入の段階より前にキャストバリアが空隙容量の中へ導かれて接続端部近くに配置され、従ってキャスト材料の空隙容量へのさらなる貫通を防がれる。キャスト接合具は、このように接続端部領域に限定的なままである。ここで、大規模なセクションが形成される。
【００６８】
更に、キャスト材料が空洞内部に挿入される前に、空洞の中に配置される繊維を有するプレモールドが提供される。繊維は金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、および／またはテキスタイル、具体的にはアラミド繊維であることが可能である。ここで、接続されるセグメントの接続端部の少なくとも１つの壁がプレモールドと接続され、次の段階でこれは、キャスト材料の挿入中にキャスト材料によって含浸および／または再キャストされる。このプレモールドはモールドコア、具体的にはサンドコア（ｓａｎｄ  ｃｏｒｅ）を取り囲む繊維プレモールドである。接続具は強化繊維を有するプレモールドによって補強される。
【００６９】
また、繊維のプリフォームを使用せずに、サンドコアのようなモールドコアが、キャスト材料が空洞の中に挿入されるより前に空洞に導入され、再び軽量構造概念を可能にするための統合的に用意された空隙を持って形成される接合具を備えていることも考慮することが可能である。
【００７０】
最後に、セグメントの接続端部の内部の壁にバンクが提供され、スペーサーが形成されるような方法でモールドの空洞が設計され、スペーサーは２つのバンクの間に受入れられるような形状を有し、スペーサーを受入れないバンクの間に接着ビーディングが導入される。
【００７１】
さらに、接合具は、繊維補強材を備えることも考慮されうるものであり、同様に準等方的に０°、９０°、±４５°、±６０°等の繊維方向を有する繊維合成プラスチック引抜成形物を有する。ここで穴の補強材は、当然開口部の周囲に放射状かつ同心円状に提供される。このプレモールドは、引抜成形セグメントと共に、モールドの空洞に挿入され上述の方法でキャスト材料によってキャストされる。
【００７２】
統合的なキャスト挿入物は、キャスト接合具の開口部を形成するために使用される。ここで、これらは例えば、スリーブや内部スレッドであることが可能であり、それらは例えば金属から形成される。このように半製品とポジティブエンゲージメントを形成したジョイントはセグメントに追加的に固定されることが確保され、そのように形成されたボディモジュールセグメントはジョイント領域における望ましい安定性を有する。
【００７３】
セグメントを接続するために提供される接続具が、ボディモジュール部品のフレーム構造に最初に接合されることは、通常は不可能ではないが、次のステップで、セグメントはそこにある経路を用いてフレームにボルト止めまたはリベット止めされる。そのようなフレーム構造を形成する接合具は、例えば軽金属合金からキャストされることが可能である。しかし、接合具は、図３および４で示されるように、引抜成形された繊維合成プラスチック構造であることも可能であり、パイプ状または多角形プロファイルを形成することも可能であり、それらは最適な方法でカットされフレーム構造に接合される。したがって、繊維強化経路を有する引抜成形された接合具は、引抜成形されたセグメントを備えることも可能である。
【００７４】
このように、本発明に係る目的は、繊維合成プラスチック構造から低コストな接合モジュール部品を提供することであり、それは軽量の構造概念に準拠し、かつ正しい力の導入と力伝達を可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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