DE102005061893A1 - Strukturbauteil aus Guss mit einem Angusssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für eine Karosserie eines Kraftwagens, welches als über ein Angusssystem (14) gefertigtes Gussteil insbesondere aus Stahlguss ausgebildet ist, wobei das Strukturbauteil (10) einen Flansch (24) oder dergleichen sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Strukturbauteils (10) erstreckenden Anformteil umfasst, an welchem das Angusssystem (14) angeschlossen ist und welcher nach dem Abtrennen des Angusssystems (14) an dem Strukturbauteil (10) verbleibt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für eine Karosserie eines Kraftwagens sowie ein Angusssystem für eine Gießform eines derartigen Strukturbauteils der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 8 angegebenen Art.
• Ein derartiges als Türsäule der Karosserie des Kraftwagens ausgebildetes Strukturbauteil ist beispielsweise aus der DE 100 15 325 A1 als bekannt zu entnehmen, welches als über ein Angusssystem gefertigtes Gussteil aus dünnwandigem Stahlguss ausgebildet ist. Derartige Strukturbauteile zeichnen sich insbesondere durch ein relativ geringes Gewicht und eine sehr gute Möglichkeit zur Anpassung an spezifische Festigkeits- bzw. Steifigkeitserfordernisse innerhalb des Bauteils aus. Die Wanddicke wie auch die Versteifungen lassen sich dabei weitestgehend stufenlos entsprechend der Anfordernisse modulieren. Dabei erreichen heutige Karosseriebauteile insbesondere aus Stahlguss Wanddicken von vergleichbaren, herkömmlichen Karosseriebauteilen in Blechschalenbauweise. Außerdem können sehr komplexe Bauteile in einem Stück hergestellt werden, so dass sich der Aufwand des Zusammenfügens – welcher bei vergleichbaren Blechschalenbauteilen gegeben ist – erheblich reduziert.
• Als nachteilig ist jedoch der Umstand anzusehen, dass bei der Herstellung der bislang bekannten Strukturbauteile eine Vielzahl von Speiser angeformt sein müssen, um eine gerichtete Erstarrung der Schmelze zu erreichen und Defekte wie Poren oder Risse zu vermeiden. Darüber hinaus muss das Strukturbauteil bislang eine bestimmte Form haben, damit alle Bereiche der üblicherweise in einem Niederdruckguss bzw. Schwerkraftgussverfahren hergestellten Sturkurbauteile entsprechend ausgeformt werden. Weiter ist der Umstand als nachteilig anzusehen, dass die Speiser und die im Bereich der Formtrennung entstehenden Grate relativ aufwändig entfernt werden müssen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Strukturbauteil sowie ein Angusssystem für eine Gießform eines derartigen Strukturbauteils der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass eine komplexere Form des Strukturbauteils gegossen und der nachfolgende Bearbeitungsaufwand deutlich reduziert werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strukturbauteil bzw. durch ein Angusssystem für eine Gießform eines derartigen Strukturbauteils mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
• Das Strukturbauteil nach der Erfindung umfasst einen Flansch oder dergleichen sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Strukturbauteils erstreckenden Anformteil, an welchem das Angusssystem angeschlossen ist und welcher nach dem Abtrennen des Angusssystems an dem Strukturbauteil verbleibt. Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, beim Gießen die Schmelze über den Flansch dem Strukturbauteil zuzuführen. Der Anguss über den sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Strukturbauteils erstreckenden Flansch sorgt dabei für eine optimale Füllung des Bauteils. Dabei werden Verwirbelungen in der Schmelze und somit Lufteinschlüsse reduziert, wodurch sich ein äußerst homogenes Strukturbauteil erzielen lässt. Darüber hinaus lassen sich durch den entlang des Strukturbauteils verlaufenden Flansch kurze Fließwege der Schmelze realisieren, so dass äußerst dünnwandige und leichte Strukturen hergestellt werden können. Nach dem Abkühlen des Strukturbauteils kann dann über äußerst einfache Trennverfahren das Angusssystem von dem Flansch abgetrennt werden, so dass die bislang aus dem Stand der Technik bekannte, unumgängliche Entfernung der Grate im Bereich der Formtrennung der Gießform entfallen kann. Nunmehr ist eine automatische Abtrennung des Angusssystems von dem Flansch möglich, so dass eine manuelle Entfernung von Graten im Bereich des Flansches nicht mehr notwendig ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als besonders bevorzugt gezeigt, eine Türsäule der Karosserie des Kraftwagens als derartiges Strukturteil auszubilden. Der Flansch kann dann als ohnehin erforderlicher Türflansch auf einer – einer Tür zugewandten – Unterseite der Türsäule der Karosserie angeordnet werden.
• Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, einen Speiseranformteil an das Strukturbauteil anzuformen, welcher sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Strukturbauteils erstreckt. Es hat sich also als besonders vorteilhaft gezeigt, nicht nur den Anguss über einen sich über die gesamte oder zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Strukturbauteils erstreckenden Flansch durchzuführen, sondern vielmehr auch die Speiser mittels des oben erläuterten Speiseranformteils an das Strukturbauteil anschließen zu lassen. Es ist ersichtlich, dass auch das Speiseranformteil in besonders vorteilhafter Weise dazu beiträgt, Verwirbelungen der Schmelze und Lufteinschlüsse zu reduzieren sowie bei der Erstarrung des Bauteils zu einem gleichmäßigen und homogenen Gefüge beizutragen. Das Speiseranformteil ist dabei bevorzugt nach Art des Flansches vom Strukturbauteil abzutrennen, so dass auch in diesem Bereich auf die Entfernung von Graten verzichtet werden kann. Hierzu sind sowohl der Flansch wie auch der Speiseranformteil vorzugsweise innerhalb der Formtrennung angeordnet, so dass bei dem Strukturbauteil zumindest annähernd vollständig auf eine anschließende Entgratung verzichtet werden kann.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Speiseranformteil auf der dem Flansch oder dergleichen abgewandten Seite des Strukturbauteils angeordnet. Hierdurch können besonders kurze Fließwege der Schmelze erreicht und sowohl der Flansch wie auch der Speiseranformteil auf einfache Weise innerhalb der Formtrennung der Gießform angeordnet werden.
• Durch das Abtrennen sowohl des Flansches wie insbesondere auch des Speiseranformteils kann eine Abtrennkante geschaffen werden, welche einen – gegenüber einem üblicherweise bei einem derartigen Gussbauteil darstellbaren – weitaus geringern Radius von vorzugsweise etwa 1 mm aufweisen kann.
• Bei dem Angusssystem nach der Erfindung ist eine sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Flansches erstreckende Rinne vorgesehen, welche über einen Butzen mit Schmelze zu versorgen ist und welche über einen Fächer mit dem Flansch verbunden ist. Die Rinne sorgt dabei dafür, dass die Schmelze von einem Niveau aus und gleichzeitig in die Gießform überströmen kann. Hierdurch werden äußerst einheitliche Fließwege der Schmelze erreicht, so dass Verwirbelungen und somit Lufteinschlüsse erheblich reduziert werden können.
• Der Fächer – als Verbindung zwischen dem Flansch und der Rinne – erstreckt sich dabei bevorzugt über die zumindest annähernd gesamte Länge der Rinne. Hierdurch wird ein besonders zuverlässiger und gleichmäßiger Eintritt der Schmelze in den Bereich des Strukturbauteils innerhalb der Gießform erreicht.
• Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, sowohl den Flansch wie auch das Speiseranformteil im Bereich der Formtrennung anzuordnen, so dass diese auf besonders einfache Weise innerhalb der Gießform ausgebildet werden können.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
• 1 eine schematische Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Strukturbauteil, welches über ein Angusssystem innerhalb einer Gießform mit Schmelze zu versorgen ist;
• 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1 durch das Angusssystem zur Versorgung des Strukturbauteils mit Schmelze;
• 3 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie III-III in 1 durch das Strukturbauteil, wobei einerseits das Angusssystem und andererseits ein Speiserformteil angeformt sind; und in
• 4 eine schematische Schnittansicht durch das Strukturbauteil gemäß 3, wobei das Angusssystem abgetrennt und ein dem Speiseranformteil zugeordneter Speiser erkennbar ist.
• In 1 ist in einer schematischen Seitenansicht ein als A-Säule bzw. Türsäule ausgebildetes Strukturbauteil 10 einer Karosserie eines Kraftwagens dargestellt, an dessen einer nicht dargestellten vorderen Seitentür des Kraftwagens zugewandten Unterseite 12 ein Angusssystem 14 für eine Gießform angeordnet ist. Das Strukturbauteil 10 umfasst eine untere Säulenwurzel 16, an welcher weitere Strukturbauteile wie beispielsweise ein Türpfosten, ein Längsträger und ein Querträger der Karosserie zu befestigen sind. Mit seinem der Säulenwurzel 16 abgewandten Ende erstreckt sich das Strukturbauteil 10 bis an eine nicht dargestellte seitliche Dachsäule bzw. einen quer dazu verlaufenden Dachquerträger. Das Strukturbauteil 10 ist als Gussteil insbesondere aus einem dünnwandigen Stahlguss ausgebildet und umfasst eine Außenwand sowie Verrippungen, welche vorzugsweise etwa blechähnliche Wandstärken aufweisen. Das Strukturbauteil 10 zeichnet sich somit insbesondere durch seine einfache Herstellung und sein geringes Eigengewicht aus.
• Insbesondere in Zusammenschau mit 2, welche in Schnittansicht entlang der II-II in 1 das Angusssystem 14 zeigt, wird dessen prinzipieller Aufbau erkennbar. Das Angusssystem 14 umfasst einen im Querschnitt etwa kreisförmigen Butzen 18, in welchen die flüssige Schmelze eingegossen wird. Vom Butzen 18 aus gelangt die Schmelze in eine Rinne 20, welche im hier dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt etwa rechteckförmig bzw. quadratisch gestaltet ist. Die Rinne 20 sorgt dabei dafür, dass die Schmelze von einem einheitlichen Niveau aus gleichzeitig in die Form des Strukturbauteils 10 überströmt bzw. eingefüllt wird. Von der Rinne 20 aus gelangt die Schmelze über einen Fächer 22 zu einem – in 1 gestrichelt angedeuteten – Flansch 24 in das Strukturbauteil 10. Der Fächer 22 ist dabei im Wesentlichen als Schlitz ausgebildet, der sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich der Rinne 20 erstreckt. Der Fächer 22 verteilt dabei die aus der Rinne 20 kommende Schmelze über einen großen Bereich des Flansches 24. In 2 ist dabei derjenige Teil des Flansches 24 erkennbar, der nach dem Erkalten der Schmelze gemeinsam mit dem Angusssystem 14 vom Strukturbauteil 10 bzw. dem verbleibenden Teil des Flansches 24 (1) abgetrennt wird. Es ist somit erkennbar, dass das Angusssystem 14 im Wesentlichen aus drei speziellen Bereichen besteht, so dass die Schmelze möglichst großflächig bzw. in einem großen Längenbereich in das durch die Gießform abgebildete Strukturbauteil 10 fließen kann. Hierdurch sind sehr kurze Fließwege möglich, um Verwirbelungen und Lufteinschlüsse innerhalb der Schmelze zu reduzieren. Weiterhin ist aus 2 erkennbar, dass die Rinne 20 im Wesentlichen unterhalb des Fächers 22 bzw. unterhalb des Flansches 24 angeordnet ist. Hierdurch wird ebenfalls ein sehr homogener Übertritt von Schmelze aus der Rinne 20 in das Strukturbauteil 10 erreicht.
• In den 3 und 4 ist jeweils in einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie III-III in 1 das Strukturbauteil 10 im Querschnitt erkennbar. Darüber hinaus ist in 3 derjenige Teil des Flansches 24 erkennbar, der mit dem Angusssystem 14 mittels eines Trennverfahrens – beispielsweise durch einen Beschnitt – von dem am Strukturbauteil 10 verbleibenden Flansch 24 abgetrennt wird, um dessen in 4 gezeigte endgültige Form zu erreichen. Auf der dem Flansch 24 gegenüberliegenden Seite ist ein Speiseranformteil 26 an das Strukturbauteil 10 angeformt, welches in der Gießform mit wenigstens einem Speiser 28 verbunden ist. Das Speiseranformteil 26 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel – wie aus 3 erkennbar – als Leiste bzw. dünner Flansch ausgebildet, der sich vorzugsweise zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Strukturbauteils erstreckt. Durch diesen sich entlang des Strukturbauteils 10 erstreckenden Speiseranformteil 26 ergibt sich eine sehr vorteilhafte Befüllung bzw. ein Rückströmen der Schmelze auch während des Erstarrens. Hierdurch werden Poren und Risse im Bereich von Materialanhäufungen reduziert. Darüber hinaus muss die Wanddicke nicht so stark auf den Anguss hin ausgerichtet werden.
• Aus 4 ist erkennbar, dass der Speiser 28 bzw. ein diesem zugeordneter Teil des Speiseranformteils 26 entlang einer Trennlinie 30 von dem am Strukturbauteil 10 verbleibenden Teil des Speiseranformteils 26 abgetrennt werden kann. Die Abtrennung kann ebenfalls durch einfaches Beschneiden erfolgen. Durch das Abtrennen des Angusssystems 14 bzw. des Speisers 28 kann dabei auf einfache Weise eine Eckkante 32 des Speiseranformteils 26 geschaffen werden, welche beispielsweise einen geringen Radius von etwa 1 mm aufweist. Es ist erkennbar, dass derartige Radien nicht als Gussradien ausgeführt werden können.
• Weiter ist aus den 3 und 4 erkennbar, dass der Flansch 24 und das Speiseranformteil 26 so zueinander ausgerichtet sind, dass diese im Bereich einer Formtrennung der Gießform des Strukturbauteils 10 angeordnet werden können. Hierdurch ist es möglich, die im Bereich der Formtrennung entstehenden Gräte in denjenigen Teilen des Flansches 24 bzw. des Speiseranformteils 26 anzuordnen, welche beim anschließenden Abtrennen des Angusssystems 14 bzw. des Speisers 28 abgetrennt werden. Somit kann eine besonders aufwändige Gratung im Bereich der Formtrennung durch einen einfachen Beschnitt des Flansches 24 bzw. des Speiseranformteils 26 entfallen.

Claims (12)

1. Strukturbauteil für eine Karosserie eines Kraftwagens, welches als über ein Angusssystem (14) gefertigtes Gussteil insbesondere aus Stahlguss ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (10) einen Flansch (24) oder dergleichen sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Strukturbauteils (10) erstreckenden Anformteil umfasst, an welchem das Angusssystem (14) angeschlossen ist und welcher nach dem Abtrennen des Angusssystems (14) an dem Strukturbauteil (10) verbleibt.
2. Strukturbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Türsäule der Karosserie des Kraftwagens ausgebildet ist.
3. Strukturbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speiseranformteil (26) an das Strukturbauteil (10) angeformt ist, welcher sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Strukturbauteils (10) erstreckt.
4. Strukturbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speiseranformteil (26) nach dem Abtrennen wenigstens eines Speisers (28) an dem Strukturbauteil (10) verbleibt.
5. Strukturbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speiseranformteil (26) auf der dem Flansch (24) oder dergleichen abgewandten Seite des Strukturbauteils (10) verläuft.
6. Strukturbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speiseranformteil (26) nach dem Abtrennen wenigstens eines Speisers (28) im Bereich einer Eckkante (32) mit einem geringen Radius von vorzugsweise etwa 1 mm versehen ist.
7. Strukturbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (24) als Türflansch auf einer einer Tür zugewandten Unterseite (12) der Türsäule der Karosserie angeordnet ist.
8. Angusssystem für eine Gießform eines Strukturbauteils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich zumindest über einen erheblichen Längenbereich des Flansches (24) erstreckende Rinne (20) vorgesehen ist, welche über einen Butzen mit Schmelze zu versorgen ist und welche über einen Fächer (22) mit dem Flansch (24) verbunden ist.
9. Angusssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fächer (22) zumindest über einen erheblichen Längenbereich der Rinne (20) erstreckt.
10. Angusssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinne (20) im Wesentlichen auf einem Niveau unterhalb des Fächers (22) angeordnet ist.
11. Angusssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (24) im Wesentlichen im Bereich einer Formtrennung der Gießform verläuft.
12. Angusssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Speiseranformteil (26) im Wesentlichen im Bereich einer Formtrennung der Gießform verläuft.