Mercedes-Benz SL Karo sserie

Klappen und Anbauteile Auch bei Klappen und Anbauteilen der Karosserie des neuen SL wurde besonderer Wert auf geringes Gewicht gelegt. So ist der Heckdeckel beispielsweise in Hybridbauweise mit ­Stahlinnenteil unter einer Kunststoffbeplankung ausgeführt und der Türrohbau basiert auf einer optimierten Leichtbaukonstruktion aus Aluminium.

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AUToreN

sTePHAn dÜrr

ist Funktionsgruppensprecher rohbau 1 Vorbau und Boden.

JOcHen PFUTTerer

ist Funktionsgruppensprecher rohbau 2 Seitenwand und Heck.

WILLIBALd AssMAnn

ist Centerleiter entwicklung Türen und Stoßfängersysteme.

KArOsserIeAnBAUTeILe

HYBrIdHecKdecKeL

Leichtbau spielte beim SL schon immer eine besondere Rolle. Diesen umzusetzen, ist bei ständig steigenden Anforderungen eine große Herausforderung. Beim neuen SL ist dies für die Rohbauanbauteile hervorragend gelungen. Durch ihre homogene Bauweise und die Verwendung geeigneter Materialien bietet die Motorhaube einen ausgezeichneten Fußgängerschutz. Die Motorhaubenscharniere sind als Viergelenke konzipiert. Bei Aktivierung des Fußgängerschutzsystems wird die Motorhaube an der Haubenhinterkante um circa 85 mm aufgestellt. Die Pyrotechnik ist in die Scharniere integriert, während der Aufstellbewegung ist die Motorhaube in den Verschlüssen drehbar gelagert. Die Motorhaube erreicht die erforderliche Endlage in kürzester Zeit. Die speziell abgestimmten Deformationselemente an den Motorhaubenscharnieren reduzieren hierbei ein Nachschwingen der Motorhaube und stellen somit den erforderlichen Freiraum unterhalb der Motorhaube bei einem Kopfaufprall sicher. Eine detaillierte Beschreibung des Fußgängerschutzes enthält der Artikel zur Passiven Sicherheit.

Im Fokus der Entwicklungsarbeit stand die Realisierung eines Heckdeckelsystems, das alle Kundenbedürfnisse hinsichtlich Funktionalität, Wertanmutung und Qualität erfüllt. Zur Entwicklung des neuen Hybridheckdeckels wurde ein interdisziplinäres Projektteam gebildet, in dem die betroffenen Bereiche Design, Rohbauentwicklung und Produktionsplanung, die Gewerke Presswerk, Rohbau und Oberfläche sowie die Montage zusammengewirkt haben. Der Hybridheckdeckel ist zweischalig aufgebaut. Er besteht aus einem Stahlinnenteil und einer Kunststoffbeplankung aus sogenanntem Sheet Molding Compound (SMC), ➊. Ein nahezu identischer Wärmeausdehnungskoeffizient der beiden Werkstoffe ermöglicht dieses Konzept. Eine schlanke und verformungsstabile Stahlblechstruktur ist die Voraussetzung für ausreichend Steifigkeit bei minimalem Bauraumbedarf. So kann genügend Raum für das abgelegte Dach und die roadstertypischen Proportionen des Hecks geschaffen werden. Der Heckdeckel ist wie beim Vorgänger in zwei Richtungen schwenkbar – in Fahrtrichtung für die Beladung des Kof-

AndreAs neYe

ist Funktionsgruppensprecher Tür.

❶ Hybride Heckdeckelbauweise: innenteil aus Stahl und einteilige Kunststoffbeplankung

April 2012

Mercedes-Benz SL

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Mercedes-Benz sL KAroSSerie

➋ Heckdeckelinnenteil in CFK-Ausführung

ferraums und gegen die Fahrtrichtung für die Dachablage im Kofferraum. Die glasfaserverstärkte SMC-Kunststoffbeplankung besteht überwiegend aus Glasfasern, Harzen und Füllstoffen. Glashohlkugeln im LD-SMC-Halbzeug (LD: low density) dienen zur Gewichtsreduzierung und unterstützen damit den Leichtbau. Neuartige Additive im SMC-Halbzeug und ein direkt dem Pressen folgender Inmould-Coating-Prozess (IMC) mit leitfähigem Material lassen bereits im Presswerkzeug eine unmittelbar lackierbare Class-A-Kunststoffoberfläche entstehen. Grundlegend neuartig ist die Werkzeugkonzeption. Durch den Einsatz eines innovativen Schieberkonzepts auf der Außenhaut im Kennzeichenbereich ist es möglich, die komplexe Außenhautgeometrie einteilig herzustellen. Der einzigartige Laufwinkel dieses Schiebers erlaubt maximale Freiheitsgrade bei der Gestaltung des Heckdeckels. Außerdem ermöglicht es die Kunststoffbeplankung, die Antennen für Navigation und Telefonfunktionen von außen unsichtbar in den Heckdeckel zu integrieren.

Trotz gleicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl und SMC werden Innenteil und Beplankung am Fahrzeug im nicht verbundenen Zustand lackiert und nach Aufbringen des Korrosionsschutzes auf das Stahlinnenteil und Anbringen der Antennen in der Montage miteinander zum Hybridheckdeckel verklebt. Ein induktiv zur Aushärtung gebrachtes Zweikomponenten-Klebstoffsystem verbindet die beiden unterschiedlichen Materialen. Prozesskonzeption, -aufbau und -absicherung sowie die hohe Automation und Prozessverkettung wurden Mercedes intern realisiert. Die modulare Bauweise ermöglicht in Zukunft den Einsatz neuer Werkstoffe, um das Gewicht weiter zu optimieren. So wird zunächst bei AMG-Fahr-

zeugen das Stahlinnenteil durch zwei miteinander verklebte kohlefaserverstärkte Kunststoffbauteile (CFK) ersetzt, ➋. Damit wird eine weitere Gewichtsreduzierung von 4,5 kg am Heckdeckel erzielt. Die CFK-Innenteile werden im Joint Venture European Advanced Composite Centre (EACC GmbH) der beiden Firmen Daimler AG und Toray hergestellt.

❸ Türrohbau ohne Beplankung

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➍ Strangpressprofile Türrohbau

TÜrrOHBAU

Die Türstruktur des neuen SL wurde von Grund auf neu entwickelt. Die steife und verformungsstabile Rohbaustruktur der rahmenlosen Türen basiert auf einer optimierten Leichtbaukonstruktion aus Aluminium. Durch einen intelligenten Mix aus Blech-, Druckguss- sowie Strangpressbauteilen konnte das Türgewicht gegenüber dem Vorgänger – bei verbesserter Funktion – weiter gesenkt werden. Die Rohbautür, ➌, besteht aus fünf Blechteilen, drei Strangpressprofilen und einem Gussteil. Hinzu kommen noch die Fensterführungsschiene, zwei Konsolen und ein Halter für die Befestigung von Anbauteilen. Die Türbeplankung mit ihrer markanten Formgebung und insbesondere das Türinnenteil mit seiner komplexen Geometrie und großen Ziehtiefe stellen höchste Anforderungen an den Umformprozess. Die Fertigung der Tür erfolgt ohne thermische Fügeverfahren. Als einzige Verbindungstechnik wird das Stanznietklebverfahren durchgängig umgesetzt. Im ersten Fertigungsschritt wird das Türinnenteil inklusive Halter und Konsolen mit der Scharnierverstärkung aus Druckguss verbunden, ergänzt um die Verstärkung im Bordkantenbereich innen. Parallel entsteht aus drei Strangpressprofilen und der Konsole vorne sowie der Schlossverstärkung ein stabiler VerstärApril 2012

Mercedes-Benz SL

kungsrahmen, in der die Fensterführungsschiene integriert wird. Dieser Verstärkungsrahmen wird in das Innenteil gefügt, bevor im letzten Prozessschritt die Beplankung gefalzt wird. So kommen für den Aufbau der Rohbautür des neuen SL mehrere Meter an Kleberraupen und circa 100 Nieten zum Einsatz. Die zusätzlichen Strangpressprofile, ➍, sind für den Insassenschutz beim Seitenaufprall in den Türrohbau integriert. Diese sind als Mehrkammerprofile ausgeführt und bieten hierdurch erhöhte Biegesteifigkeit bei gleichzeitig geringen Wandstärken. Die bogenförmige Ausführung ermöglicht es, einerseits der Designkontur optimal zu folgen und andererseits den Bauraum bestmöglich auszunutzen. Die Verprägungen an den Enden ermöglichen eine stabile, großflächige Anbindung an den Türrohbau. Neben der Reduzierung der Verformungstiefe bei einer seitlichen Kollision übertragen die Profile auch Längskräfte bei einem Frontalaufprall. Um die Kräfte, die beim Frontalaufprall im Brüstungsbereich offener Fahrzeuge auftreten, übertragen zu können, wurde auch die äußere Bordkante der Tür als Aluminium-Strangpressprofil ausgeführt. Dieses wird der Außenform folgend ebenfalls streckgebogen und an den Enden verpresst. Daran wird auch der auf der Türbeplankung stehende Außenspiegel verschraubt. Für seine maximal steife Anbin-

dung werden Verstärkungshülsen in das Strangpressprofil geschweißt. Gemeinsam mit einer Blechverstärkung im inneren Türbereich wird das obere Türprofil gebildet, welches als Lastpfad bei einem Frontalaufprall Kräfte in die Karosseriestruktur ableitet. Die Scharnierverstärkung ist als Druckgussbauteil ausgeführt und trägt durch gezielte Materialstärkenauslegung entscheidend zu den guten Ergebnissen bei den statischen und dynamischen Lastfällen bei. In hochbelasteten Bereichen sind zusätzliche Versteifungsrippen ausgebildet. Die Verschraubung der Türscharniere erfolgt an im Gussteil eingenietete Muttern. Im Bereich der A-Säule wird die Beplankung um den Flansch am Gussteil gefalzt. Die vordere Türfuge wurde als Sicherheitsfuge ausgebildet und ermöglicht nach einem Crash das leichte Öffnen der Türen. Die steife A-Säule und die Scharnierverstärkung aus Aluminiumdruckguss an der Tür stellen im Crashfall sehr hohe Festigkeitsansprüche an die Türscharniere. Die Türscharniere wurden daher neu konzipiert, um die gestellten Festigkeitsanforderungen einerseits und die ergonomischen Anforderungen beim Ein- und Ausdrehen der langen Türen andererseits zu erfüllen. Als weiterer Beitrag zur CO2-Emmisionsverringerung ist das obere Türscharnier als Aluminiumschmiedeteil ausgeführt. Die Gewichtsverringerung an diesem Bauteil beträgt circa 40 %.

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Mercedes-Benz sL KAroSSerie

➎ Unteres Türscharnier mit stufenloser Türhaltefunktion

In das untere Scharnier, ➎, ist ein innovativer, stufenloser Türhalter integriert, der die Tür sicher in jeder Zwischenposition fixiert. Durch Verzicht auf vordefinierte Raststellungen kann die Tür so immer auf optimale Abstände, beispielsweise zu nebenstehenden Fahrzeugen, gebracht werden. Ein komfortables Einund Aussteigen ist dadurch gewährleistet. Durch eine neue Auslegung des Seitenscheibenabzugs konnte die Scheibenfläche im Vergleich zum Vorgänger deutlich nach vorne verlängert werden. Dadurch wird die Durchsicht zwischen Spiegel und A-Säule ermöglicht, was zu einer verbesserten Rundumsicht beiträgt. Der Türrohbau ist im hinteren Bereich so variabel ausgelegt, dass er verschiedene Schlossvarianten auf-

nehmen kann. Als Sonderausstattung kann so im neuen SL – und damit erstmals in einem Roadster von Mercedes-Benz – ein Schloss mit Zuziehhilfe angeboten werden. Öffnungen im Türinnenteil ermöglichen die ergonomisch günstige Montage von Schloss, Fensterheber, diversen Anbauteilen sowie der elektrischen Leitungen. Abgedichtet werden diese Montageöffnungen zum Fahrzeuginnenraum hin durch zwei verrastende Kunststoffdeckel, ➏. Diese verfügen hierfür über eine umlaufende Dichtschnur. Darauf verrastet werden das Türsteuergerät, die Antennen für KEYLESS-GO und die Innenraumsensoren. Einpressschrauben im Türinnenteil ermöglichen die direkte Befestigung des Headbags ohne zusätzlichen Halter.

DOI: 10.1365/s35778-012-0683-x

➏ rohbautür mit Anbauteilen

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danKe Bei der erstellung des Beitrags haben zudem mitgewirkt: : Jens Bühler, Teilprojektleiter HybridHeckdeckel SL : Dirk Kappich, zuständig für Türrohbau SL : Bernd Hey, zuständig für Türscharniere.

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Automobiltechnische Zeitschrift

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