DE19523112A1 - Vehicle body part - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Karosseriebauteil gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.The invention relates to a body component according to the Oberbe handle of claim 1 and a method of manufacture the same according to the preamble of claim 10.
Ein Karosseriebauteil der gattungsgemäßen Bauart und ein gat tungsgemäßes Verfahren zu dessen Herstellung ist aus der DE-PS 9 77 009 bekannt. Das Karosseriebauteil besteht dabei aus einer äußeren tiefgezogenen Blechtafel, an der ein Verstärkungsrahmen aus Metallblech durch Punktschweißung an dafür an der Blechtafel innenseitig vorgesehenen Flanschen befestigt ist, und einem Spritzgußteil, das in montiertem Zustand im wesentlichen den oberen Bereich des Karosserieteils bildet und einen Rahmen auf weist, der die Öffnung eines Fensters umgibt. Ein unterer Teil des Gußteils ist als Gitterwerk für die Anbringung einer Fen sterverstellvorrichtung und einen Verschluß ausgebildet ist. Dieser untere Teil und damit das Gußteil ist am Verstärkungsrah men der Blechtafel innenseitig durch eine Nietverbindung ange bracht. Der Gitterwerk stellt als Innenteil trotz seiner ihm an ders zugedachten, oben genannten Funktion zu einem gewissen Grad eine Versteifung des Karosseriebauteils dar. Jedoch ist bei die ser zweckgebundenen Ausbildung des Innenteils eine optimale An bindestruktur an die Fahrgastzellenstruktur nicht möglich. Des weiteren sind eine Vielzahl von Prozeßschritten zur Herstellung des Karosseriebauteils notwendig, welche diese sehr kosteninten siv und fertigungstechnisch aufwendig werden lassen, zumal die einzelnen Teile zur Gewährleistung der Montierbarkeit exakt auf einander abgestimmt ausgebildet werden müssen. A body component of the generic type and a gat Appropriate method for its production is from DE-PS 9 77 009 known. The body component consists of one outer deep-drawn sheet metal on which a reinforcement frame made of sheet metal by spot welding for it on the metal sheet flanges provided inside is attached, and one Injection molded part, which in the assembled state essentially the forms the upper area of the body part and a frame points, which surrounds the opening of a window. A lower part the casting is as a latticework for the attachment of a fen sterverstellvorrichtung and a closure is formed. This lower part and thus the casting is on the reinforcement frame men of the metal sheet on the inside by a rivet connection brings. The lattice works as an inner part in spite of it the intended function to a certain extent is a stiffening of the body component. However, the This dedicated training of the inner part is an optimal binding structure to the passenger compartment structure not possible. Des further are a large number of process steps for the production of the body component necessary, which are very costly lively and technically complex, especially since individual parts to ensure that they can be assembled exactly must be coordinated.
Weiterhin ist aus der DE-Z: ATZ, Automobiltechnische Zeitschrift 94 (1992) 3, S. 142-149 ein Karosseriebauteil bekannt, das aus einem Außenhautteil aus einem spritzgegossenen Kunststoff und einem Innenteil aus einem Glasmattenthermoplast, das das Karos seriebauteil aussteift, besteht. Außenhautteil und Innenteil werden miteinander verklebt. Bei der Herstellung des gegossenen Außenhautteils, also der Urformung des Außenhautteils, werden die Formverläufe der Gußform in der nach außen weisenden Ober fläche des Außenhautteils sichtbar. Unter dem Aspekt, aus opti schen Gründen auf der Sichtseite des Karosseriebauteils eine möglichst glatte Oberfläche zu erzielen, hat das Verfahren je doch den Nachteil, daß auch Fehler im Werkzeugstoff des Form speicherwerkzeuges oder in der Formbeschichtung selbst in der Oberfläche des Außenhautteils abgebildet werden, so daß das der art ausgebildete Außenhautteil hohen optischen Ansprüchen nicht genügen kann. Dazu wären umfangreiche Nacharbeiten erforderlich, die das Karosseriebauteil in den Fertigungskosten sehr kostspie lig machen.Furthermore, from DE-Z: ATZ, automotive engineering magazine 94 (1992) 3, pp. 142-149 a body component known from an outer skin part made of an injection molded plastic and an inner part made of a glass mat thermoplastic, which the Karos series component stiffened, exists. Outer skin part and inner part are glued together. When making the cast Outer skin part, that is, the archetype of the outer skin part the shape of the mold in the outward-facing upper surface of the outer skin part visible. From the point of view of opti reasons on the visible side of the body component The process has ever to achieve as smooth a surface as possible but the disadvantage that errors in the tool material of the form storage tool or in the mold coating itself in the Surface of the outer skin part are imaged, so that the Art trained outer skin part not high visual standards can suffice. This would require extensive rework, which the body part very expensive in production costs make lig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Karosseriebauteil bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren zu dessen Herstellung dahingehend weiterzubilden, daß in einfacher kosten sparender Weise das Karosserieteil zum einen bezüglich seiner Sichtseite aufgrund einer glatten Oberfläche hohen optischen An sprüchen genügt und zum anderen eine optimale Anbindestruktur an die Fahrgastzellenstruktur erhält.The invention has for its object a generic Body component or a generic method for its To further manufacture in such a way that in simple costs saving the body part on the one hand with regard to its Visible side due to a smooth surface high optical appearance spoken is sufficient and on the other hand an optimal connection structure maintains the passenger compartment structure.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß hinsichtlich des Karosseriebau teils durch die im Patentanspruch 1 und hinsichtlich des Verfah rens zu dessen Herstellung durch die im Patentanspruch 10 ange gebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.The task is according to the invention with regard to body construction partly by the in claim 1 and with regard to the procedure rens for its manufacture by the in claim 10 given characteristic features solved.
Dank der Verknüpfung der Herstellungsverfahren des Umformens und des Urformens, ersteres zur Fertigung des Außenhautteils und letzteres zur Herstellung des versteifenden Innenteils kann ein Karosseriebauteil wie gewünscht außen mit einer glatten Oberflä che zur Erfüllung der optischen Ansprüche versehen werden und innen durch das angegossene Innenteil eine bedarfsgerechte Form zur Aussteifung und Anbindung an die Fahrgastzelle erhalten. Da bei ist durch das Tief- und Streckziehen des Außenhautteils bei der Blechumformung aufgrund der Überspannung eine Einformung des Bleches in den Werkzeugkörper nicht gegeben, so daß etwaige Fehlstellen des formgebenden Tiefziehwerkzeuges sich nicht auf die nach außen konvexe Blechaußenseite auswirken. Durch das Ver fahren des Angießens des Innenteils, bei dem es auf eine hohe Oberflächenqualität nicht ankommt, werden die Anschlußbereiche des Außenhautteils an das Innenteil, wie beim Verstärkungsrahmen von Türen, in einfacher Weise und stabil gegen mechanische Bean spruchungen ausgebildet, wobei das Tiefziehteil für die Gewähr leistung des Haltes der Angießverbindung vorher dort entspre chend unter der Bildung von Verbindungsmitteln wie Angußflan schen und somit als Ganzes problemlos mit nur geringen Umform graden umgeformt werden kann. Dadurch, daß die Nachteile der Formgestaltung der Anschlußbereiche beim Tiefziehen, die nur mit einigen weiteren technisch umständlichen und kostspieligen Um formstufen erreichbar ist, entfallen, wird beim Tiefziehen des Außenhautteils eine sehr hohe Prozeßsicherheit erreicht. Dabei werden auch die Schwierigkeiten der Versagensgrenzen bezüglich der Umformbarkeit des Bleches und der Grenzformänderung, die mit diesen Umformstufen einhergehen, ausgeräumt. Durch die Erfindung kann insgesamt das Außenhautteil kostengünstig in beispielswei se nur drei Prozeßschritten Tiefziehen, Beschneiden und Nachfor men hergestellt werden. Desweiteren zeichnet sich die Verbindung zwischen dem Außenhautteil und dem Innenteil nicht nach außen ab. Das komplizierter geformte Innenteil kann durch das leicht beherrschbare Gießverfahren unter Verwendung eines leicht ver gießbaren Leichtbauwerkstoffes einfach hergestellt und trotzdem in seiner Formgebung genau auf die gewünschte Anbindung an die Fahrgastzellenstruktur abgestimmt werden. Aufgrund des Gießens des Innenteils, also der Formgebung und seines Angießens an das Außenhautteil in einem einzigen Arbeitsschritt wird die gesamte Herstellung des Karosseriebauteils besonders verfahrensökono misch und bedarf neben dem verringerten Herstellungsaufwand da durch nur geringer Kosten. Ebenfalls wird durch das Angießen ei ne Quasi-Einstückigkeit von Innenteil und Außenhautteil er reicht, durch welche eine hohe Beul- und Verwindungssteifigkeit des Karosseriebauteils erzielt wird.Thanks to the linkage of the manufacturing processes of forming and the original molding, the former for the production of the outer skin part and the latter for producing the stiffening inner part can Body component as desired on the outside with a smooth surface che to meet the optical requirements and inside thanks to the cast-on inner part, a shape tailored to your needs received for bracing and connection to the passenger compartment. There at is due to the deep-drawing and stretching of the outer skin part the sheet metal forming due to the overvoltage Sheet metal is not given in the tool body, so that any Defects in the shaping deep-drawing tool are not apparent affect the outside convex sheet metal. By ver drive the casting of the inner part, where it is at a high Surface quality does not matter, the connection areas of the outer skin part to the inner part, as with the reinforcement frame of doors, in a simple way and stable against mechanical bean trained, the deep-drawn part for the guarantee performance of the hold of the sprue connection corresponds there beforehand under the formation of connecting means such as sprue flange and therefore as a whole without problems with only a small amount of deformation degrees can be reshaped. Because the disadvantages of Shape design of the connection areas in deep drawing, which only with some other technically cumbersome and expensive order mold levels is achievable, is eliminated when the thermoforming of the A very high level of process reliability is achieved in the outer skin part. Here will also address the difficulty of failure limits the formability of the sheet and the change in limit shape associated with these forming stages go hand in hand, cleared out. By the invention overall, the outer skin part can be inexpensive in, for example only three process steps: deep drawing, trimming and re-processing men are manufactured. Furthermore, the connection stands out between the outer skin part and the inner part not to the outside from. The more complicated shaped inner part can be easily controllable casting process using an easy ver castable lightweight material easily manufactured and still in its shape exactly to the desired connection to the Passenger cell structure can be coordinated. Because of the pouring of the inner part, i.e. the shape and its casting on the The outer skin part in a single step is the entire Manufacture of the body part particularly process economics mix and in addition to the reduced manufacturing costs through only low costs. Also by casting on ne one-piece construction of the inner part and outer skin part is sufficient, through which a high buckling and torsional stiffness of the body component is achieved.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt die Figur in einem Längsschnitt das erfindungsgemäße Karosseriebauteil in seiner Herstellungsphase in einem Werkzeug beim Angießvorgang des In nenteils.Appropriate embodiments of the invention can the Unteran sayings are taken; otherwise the invention is based an embodiment shown in the drawings explained in more detail below; the figure shows in one Longitudinal section of the body component according to the invention in its Manufacturing phase in a tool during the casting process of the In partly.
In der Figur ist ein konvex nach außen gewölbtes Außenhautteil 1 dargestellt, das dazu entsprechend der geforderten Außenkontur tiefgezogen und beschnitten ist. Das so hergestellte Außenhaut teil 1, das aus einem plastisch verformbaren Blech, beispiels weise aus Stahl oder Aluminium besteht, ist im Bereich seines Randes 2 an den späteren Kontaktstellen mit dem gegossenen In nenteil 3 entgegen seiner Wölbungsrichtung abgekantet. Diese Ab kantungen dienen als formschlußerzeugende die Verbindungsmittel bildende Angußflansche 4 für das Innenteil 3, wobei an diesen zum Verankern des Gußmaterials Löcher 5 angebracht sind. Es kön nen dafür auch ausgestanzte Haltezungen an den Angußflanschen 4 vorgesehen sein.In the figure, a convex outer skin part 1 is shown, which is deep-drawn and trimmed according to the required outer contour. The outer skin thus produced part 1 , which consists of a plastically deformable sheet metal, for example made of steel or aluminum, is folded in the area of its edge 2 at the later contact points with the cast In part 3 against its direction of curvature. From these folds serve as positive-locking sprue flanges 4 forming the connecting means for the inner part 3 , holes 5 being attached to these for anchoring the casting material. There can also be punched holding tongues on the sprue flanges 4 .
Das Außenhautteil 1 wird für den Angießvorgang von einem Stütz werkzeug 6 getragen, welches entweder derart ausgebildet ist, daß es das Außenhautteil 1 an dessen nach außen weisenden Ober fläche 7 gänzlich aufnimmt, oder so gestaltet ist, daß es ledig lich an den Kontaktstellen des zu gießenden bzw. anzugießenden Innenteils 3, also im Bereich eines Verstärkungsrahmens am Rand 2 und/oder auf der flächigen Erstreckung des Außenhautteils 1 entlang des zukünftigen Verlaufes von Versteifungsrippen 8 Ab stützflächen 9 für das Außenhautteil 1 bietet.The outer skin part 1 is carried for the casting process by a support tool 6 , which is either designed such that it completely absorbs the outer skin part 1 at its outwardly facing upper surface 7 , or is designed so that it is single at the contact points of the pouring or to be cast on the inner part 3 , that is in the area of a reinforcing frame at the edge 2 and / or on the planar extent of the outer skin part 1 along the future course of stiffening ribs 8 from supporting surfaces 9 for the outer skin part 1 .
Das Außenhautteil 1 bildet beim Gießvorgang eine Hälfte der Guß form selbst, während die andere Hälfte von einem Formwerkzeug 10 gebildet wird, das am Außenhautteil 1 und dieses im Randbereich überstehend am Stützwerkzeug 6 zu liegen kommt. Dadurch, daß das Außenhautteil an die Stelle einer Gußformhälfte tritt, wird die Ausbildung der gesamten Herstellungsvorrichtung vereinfacht und damit kostengünstiger.The outer skin part 1 forms one half of the casting mold itself during the casting process, while the other half is formed by a molding tool 10 , which comes to rest on the outer skin part 1 and this protrudes in the edge region on the support tool 6 . The fact that the outer skin part takes the place of a mold half, the design of the entire manufacturing device is simplified and thus less expensive.
Das Formwerkzeug 10 weist entsprechend formnegativ zu den zu gießenden Versteifungsrippen 8 ausgebildete in Längserstrec kungsrichtung des Außenhautteils 1 verlaufende längliche Aus sparungen 11 sowie mit diesen verbundene Aussparungen für den zu gießenden Verstärkungsrahmen an seiner dem Außenhautteil 1 zuge wandten Seite 12 auf. Desweiteren besitzt es einen durchgängigen in eine der Aussparungen für den Verstärkungsrahmen führenden Kanal 13 mit einer konischen Eintritts- und Austrittsöffnung 14,15 für das zu fördernde heiße Gußmaterial 16. Das Gußmaterial 16 kann aus einem Kunststoff oder einem Leichtmetall, vorzugs weise aus Aluminium oder Magnesium bestehen.The molding tool 10 has correspondingly negative shape to the stiffening ribs 8 to be cast in the longitudinal direction of the outer skin part 1 extending elongated savings 11 as well as the associated recesses for the reinforcing frame to be cast on its side 12 facing the outer skin part 1 . Furthermore, it has a continuous in one of the recesses for the reinforcing frame leading passage 13 with a conical inlet and outlet openings 14,15 for the hot casting material to be conveyed sixteenth The casting material 16 can consist of a plastic or a light metal, preferably made of aluminum or magnesium.
Über den Kanal 13 wird nun das heiße flüssige Gußmaterial 16 in das von den Aussparungen des Formwerkzeuges 10 und der Innensei te 17 des Außenhautteils 1 gebildete Kanalsystem eingeleitet und füllt dieses aus. Zur Haltgebung des abkühlenden sich verfesti genden Innenteils 3 am Außenhautteil 1 ist dieses innerhalb sei ner flächigen Erstreckung innenseitig haftungsvermittelnd be schichtet.Via the channel 13 , the hot liquid casting material 16 is now introduced into the channel system formed by the recesses of the mold 10 and the inner side 17 of the outer skin part 1 and fills it out. To hold the cooling, solidifying inner part 3 on the outer skin part 1 , this is within its ner extensive extent inside adhesion-promoting layers.
Im Falle eines Innenteils 3 aus dem Spritzgußmaterial Kunststoff ist als Beschichtung 18 eine Heißkleberschicht vorgesehen, die an der Innenseite 17 des Außenhautteils 1 ganz flächig oder nur an den Kontaktstellen mit den sich verfestigenden angespritzten Versteifungsrippen 8 und/oder dem Verstärkungsrahmen angebracht sind. Bei der letztgenannten teilweisen Aufbringung der Schicht wird zum einen Schichtmaterial gespart und zum anderen, wenn die Haftung der Schicht zum Tragen kommt, ein eventuelles Anhängen des Formwerkzeuges 10 am Außenhautteil 1 vermieden. In the case of an inner part 3 made of the injection-molded plastic material, a coating of hot glue is provided as the coating 18 , which is applied to the inside 17 of the outer skin part 1 over the whole area or only at the contact points with the solidified molded reinforcing ribs 8 and / or the reinforcing frame. The latter partial application of the layer saves, on the one hand, layer material and, on the other hand, if the adhesion of the layer comes into play, any attachment of the molding tool 10 to the outer skin part 1 is avoided.
Die Heißkleberschicht wird beim Angießen durch die Hitze des an gespritzten Gußmaterials 16 aktiviert, indem sie angeschmolzen wird. Dadurch wird eine Schmelzverbindung zwischen dem Außen hautteil 1 und dem sich verfestigenden Innenteil 3 erzielt. Für die Aktivierung sollte die Anspritztemperatur hoch genug sein; alternativ ist jedoch bei niedrigeren Anspritztemperaturen eine gleichzeitige unterstützende Einwirkung auf die Schicht mittels einer Fremdbestrahlung wie beispielsweise Ultraschall oder Hoch frequenzstrahlung oder durch induktive Erwärmung zur Aktivierung denkbar.The hot-melt adhesive layer is activated during casting by the heat of the molded material 16 which is injected onto it, by melting it. A melt connection between the outer skin part 1 and the solidifying inner part 3 is thereby achieved. The injection temperature should be high enough for activation; alternatively, however, a simultaneous supportive action on the layer by means of external radiation such as ultrasound or high-frequency radiation or by inductive heating for activation is conceivable at lower injection temperatures.
Besteht das Innenteil 3 aus dem Druckgußmaterial Aluminium oder Magnesium, ist eine Beschichtung 18 mit Aluminium- oder entspre chend Magnesium an der Innenseite 17 des Außenhautteils 1 vor dem Angießen vorzunehmen, um eine Materialbindung gleichen Werk stoffes für die Werkstoffpaarung von Innenteil 3 und Beschich tung zu erhalten.Is the inner part 3 made of die-cast aluminum or magnesium, a coating 18 with aluminum or accordingly magnesium on the inside 17 of the outer skin part 1 before casting to make a material binding the same material for the material pairing of the inner part 3 and coating device receive.
Um den angestrebten Legierungseffekt zwischen den Werkstoffen - analog zu einer Beschichtung von Blechen aus der Flüssigphase - zu erreichen, muß der Leichtmetall-Druckguß geeignet temperiert werden, welcher durch seine Temperatureinwirkung auf die Be schichtung 18 diese aktiviert. Ebenfalls kann zur Aktivierung zusätzlich extern eine Zusatzenergie wie Strahlungsenergie in geeigneter Weise eingebracht werden. Alternativ zu der haftver mittelnden Beschichtung 18 ist ein unlösbares Anbringen von zum Innenteil 3 hin abstehenden Verankerungselementen, wie Ösen, Haltezungen und dergleichen an der Innenseite 17 des Außenhaut teiles 1 für das Gußmaterial denkbar. Insgesamt erfolgt somit das Gießen des Innenteils 3, das den Verstärkungsrahmen und die Versteifungsrippen 8 beinhaltet, und dessen Angießen, also des sen Anfügen an das Außenhautteil 1 gleichzeitig in einem Ar beitsschritt. Gleichfalls ist es denkbar, - analog zur Beschich tung 18 der Innenseite 17 des Außenhautteils 1 bei einem Innen teil 3 aus Kunststoff - an der Innenseite 17 eine Lötschicht vorzusehen, die durch die Gußhitze des Leichtmetalls oder/und durch Fremdbestrahlung aktiviert wird. In order to achieve the desired alloy effect between the materials - analogous to a coating of sheets from the liquid phase - the light metal die casting must be suitably tempered, which activates the coating 18 through its temperature effect. Additional energy such as radiation energy can also be introduced in a suitable manner for activation. As an alternative to the adhesive coating 18 , an inseparable attachment of anchoring elements projecting toward the inner part 3 , such as eyelets, retaining tongues and the like, is conceivable on the inside 17 of the outer skin part 1 for the casting material. Overall, the inner part 3 , which contains the reinforcing frame and the stiffening ribs 8 , is poured, and its casting, that is to say the attachment to the outer skin part 1, takes place simultaneously in one working step. Likewise, it is conceivable - in analogy to Beschich tung 18 of the inner side 17 of the surface skin member 1 at an inner part 3 made of plastic - on the inner side 17 to provide a solder layer that is activated by the Gußhitze of the light metal and / or by external radiation.
Nach dem darauffolgenden Erkalten des Gußmaterials 16 ist die Herstellung des aus Außenhautteil 1 und Innenteil 3 bestehenden Karosseriebauteils, das vorzugsweise eine Fahrzeugtür oder -hau be sein kann, abgeschlossen, wonach in einem den Fertigungspro zeß abschließenden Vorgang das Formwerkzeug 10 vom Stützwerkzeug 6 und dem fertiggestellten Karosseriebauteil abgehoben wird.After the subsequent cooling of the casting material 16 , the manufacture of the outer skin part 1 and inner part 3 existing body component, which can preferably be a vehicle door or -hau be, is completed, after which in a manufacturing process concluding the mold 10 from the support tool 6 and the finished Body component is lifted off.
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