DE102006061522A1

DE102006061522A1 - Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden Trägers und Träger mit Hohlprofil

Info

Publication number: DE102006061522A1
Application number: DE200610061522
Authority: DE
Inventors: Pascal Joly-Pottuz; Sylvain Jeannin
Original assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Current assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-06-26
Also published as: WO2008074516A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden Trägers, bei dem eine Spritzmasse aus einem den Träger oder einen Teil des Trägers bildenden Kunststoff in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird, wonach ein Flüssigkeitsstrahl durch die noch nicht vollständig ausgehärtete Spritzmasse im Spritzgießwerkzeug geleitet wird, wodurch ein Teil der Spritzmasse unter Bildung zumindest eines kanalförmigen Hohlraums ausgewaschen wird. Die Erfindung betrifft ferner einen entsprechenden Träger mit einem aus einem Kunststoff gebildeten Hohlprofil sowie ein Kraftfahrzeug, das zumindest einen derartigen Träger umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden Trägers, beispielsweise eines Trägers für ein Fahrzeugbauteil, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen entsprechenden Träger mit einem aus einem Kunststoff gebildeten Hohlprofil.
Solche Verfahren, bei denen eine Spritzmasse aus einem zumindest einen Teil des Trägers bildenden Kunststoff in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird, sind an sich bekannt. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der Druckschrift DE 100 64 522 A1 beschrieben. Bei dem durch dieses Verfahren hergestellten Träger handelt es sich um ein Hybridbauteil, dessen Hohlprofil durch Umspritzen eines aus Metall bestehenden Rohres realisiert wird. Damit erfordert dieses Verfahren zunächst die Herstellung eines ent sprechenden Rohres und ist daher mit einem nachteilig hohen Aufwand verbunden. Insbesondere werden verschiedene Werkzeuge benötigt, um zunächst das in gewünschter Weise gestaltete Rohr herzustellen und dieses anschließend zu umspritzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein vergleichbares Verfahren zum Herstellen eines Trägers mit einem Hohlprofil vorzuschlagen, das mit vergleichsweise geringem Aufwand und daher kostengünstiger zu realisieren ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen in entsprechend einfacher Weise herstellbaren und möglichst zweckmäßig gestalteten Träger mit einem Hohlprofil zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie durch einen Träger mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Hohlprofil in besonders einfacher Weise dadurch realisiert, dass – typischerweise nach dem Einspritzen der Spritzmasse – ein Flüssigkeitsstrahl durch die noch nicht vollständig ausgehärtete Spritzmasse im Spritzgießwerkzeug geleitet und dadurch ein Teil der Spritzmasse unter Bildung zumindest eines kanalförmigen Hohlraums ausgewaschen wird. Typischerweise wird dabei der Träger, bei dem es sich beispielsweise um einen Träger für ein Fahrzeugbauteil handeln kann, vollständig aus der Spritzmasse gebildet. Um ein Durchleiten des Flüssigkeitsstrahls durch die bereits im Spritzgieß werkzeug befindliche Spritzmasse zu ermöglichen, kann eine formgebende Wand des Spritzgießwerkzeugs an Stellen, die einem Anfang oder einem Ende des Hohlprofils oder des kanalförmigen Hohlraums entsprechen, jeweils eine Öffnung zum Zuführen einer den Flüssigkeitsstrahl bildenden Flüssigkeit oder zum Ableiten dieser Flüssigkeit und der ausgewaschenen Spritzmasse aufweisen.
Gegenüber herkömmlichen Trägern, die – sofern sie mit vergleichbar geringem Aufwand herstellbar sind – keine Hohlraumstruktur aufweisen, bringt ein der vorliegenden Erfindung gemäß hergestellter Träger den Vorteil einer deutlich verbesserten Steifigkeit bei niedrigem Gewicht und verhältnismäßig geringen Abmessungen mit sich.
Die für das Verfahren verwendete Spritzmasse wird typischerweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet. Ein thermoplastischer Kunststoff eignet sich für das beschriebene Verfahren besonders gut, weil er eine Fließfähigkeit mit einer eindeutigen Abhängigkeit von einer lokalen Temperatur hat, so dass der kanalförmige Hohlraum problemlos dadurch kontrolliert ausgewaschen werden kann, dass ein entsprechendes Temperaturprofil vorgegeben wird. Thermoplastische Kunststoffe, die sich für eine derartige Herstellung des Trägers wegen niedriger Materialpreise, einfacher Verarbeitbarkeit und hinreichend hoher Stabilität anbieten, sind beispielsweise Polyamid, Polypropylen und Polyethylenterephthalat (PET).
Um dem Träger eine besonders hohe Stabilität zu verleihen, kann auch ein faserverstärkter Kunststoff, beispielsweise ein glasfaserverstärkter Kunststoff, als Spritzmasse verwendet werden.
Der Flüssigkeitsstrahl kann bei einer einfachen Ausführung der Erfindung durch Einspritzen von Wasser in das Spritzgießwerkzeug mit der Spritzmasse erzeugt werden. Eine vorteilhafte Gestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass das Spritzgießwerkzeug vollständig mit der Spritzmasse gefüllt wird, bevor der Flüssigkeitsstrahl durch die Spritzmasse geleitet wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass neben dem mindestens einen kanalförmigen Hohlraum, der durch den Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird, keine weiteren, unerwünschten Hohlräume oder Aussparungen entstehen.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, den Flüssigkeitsstrahl erst dann durch die Spritzmasse zu leiten, wenn die Spritzmasse in an der formgebenden Wand des Spritzgießwerkzeugs anliegenden Bereichen bereits ausgehärtet ist. Dadurch kann verhindert werden, dass die Spritzmasse bis zu dieser Wand des Spritzgießwerkzeugs ausgewaschen wird und unerwünschte Aussparungen in einer Wand des so hergestellten Hohlprofils entstehen oder dass das Hohlprofil eine zu dünne Wandstärke erhält. Um ein günstiges Temperaturpürofil in der eingespritzten Spritzmasse zu realisieren und insbesondere ein zügiges Aushärten der Spritzmasse an der formgebenden Wand des Spritzgießwerkzeugs zu erreichen, kann diese Wand unter Umständen gekühlt werde. Dazu kann das Spritzgießwerkzeug beispielsweise in der formgebenden Wand verlaufende Kühlmittelkanäle aufweisen.
Eine typische Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass der Träger durch eine entsprechende Formgebung des Spritzgießwerkzeugs mindestens eine aus dem genannten Kunststoff gebildete Rippe erhält, die längs einer Wand des kanalförmigen Hohlraums verläuft. Dadurch erhält der Träger bei einem ausgesprochen geringen Gewicht eine sehr hohe Stabilität. Auch wird dann in entsprechend engen Bereichen des Spritzgießwerkzeugs, in denen die mindestens eine Rippe entsteht, eine sehr rasche Aushärtung der Spritzmasse erreicht, was wiederum eine kontrollierte Führung des Flüssigkeitsstrahls durch die typischerweise weiteren Bereiche des Spritzgießwerkzeugs, in denen der mindestens eine kanalförmige Hohlraum entstehen soll, erleichtert. Typischerweise werden zwei Rippen in beschriebener Weise an der Wand des kanalförmigen Hohlraums angeformt, wobei hier auch größere flächige Elemente als Rippen bezeichnet seien, sofern sie an der Wand des kanalförmigen Hohlraums ansetzen und dort längs dieses Hohlraums verlaufen.
Besonders nutzbringend kann das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Frontend-Trägers, eines Türträgers oder eines Cockpitträgers für ein Fahrzeug, typischerweise für einen Personenkraftwagen oder ein anderes Kraftfahrzeug, verwendet werden, weil ein in entsprechender Weise hergestellter Träger eine für derartige Anwendungen hinreichende Stabilität mit besonders geringem Gewicht und einer preisgünstigen Herstellung verbindet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der durch den Flüssigkeitsstrahl erzeugte kanalförmige Hohlraum eine Leitung für eine Betriebsflüssigkeit oder für Luft, beispielsweise für Druckluft, bildet. Typische Anwendungen solcher Träger sehen nämlich vor, dass eine Betriebsflüssigkeit oder auch Luft längs tragender Teile geführt wird. Durch eine hier vorgeschlagene Verwendung des kanalförmigen Hohlraums des Trägers als Leitung für die Betriebs flüssigkeit oder die Luft kann sich dann die aufwendige Montage einer zusätzlichen Leitung erübrigen. Insbesondere kann es sich bei dem kanalförmigen Hohlraum um eine Leitung für ein Kühlmittel oder für Waschwasser, beispielsweise zum Reinigen von Scheinwerfern im Fall eines Frontend-Trägers, oder für Luft zum Heizen oder Belüften, beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums, handeln.
Mit der vorliegenden Erfindung wird also insbesondere ein Träger mit einem aus einem Kunststoff gebildeten Hohlprofil vorgeschlagen, dessen Hohlprofil mindestens einen kanalförmigen Hohlraum umschließt und zumindest eine an einer Wand des mindestens einen kanalförmigen Hohlraums einstückig angeformte – also aus dem gleichen Kunststoff bestehende – und längs des kanalförmigen Hohlraums verlaufende Rippe umfasst, wobei der mindestens eine kanalförmige Hohlraum eine Leitung für eine Betriebsflüssigkeit oder Luft bildet. Ein solcher Träger, bei dem es sich typischerweise um ein Fahrzeugbauteil handelt, zeichnet sich durch eine ausgesprochen hohe Steifigkeit aufgrund einer durch den kanalförmigen Hohlraum bedingten Struktur sowie durch eine vorteilhafte Multifunktionalität aus, die sich durch die Verwendung dieses Hohlraums nicht nur als Versteifung, sondern auch als Leitung ergibt. Der Träger lässt sich in vorteilhaft einfacher Weise durch das zuvor beschriebene Verfahren herstellen. Dementsprechend kann ein solcher Träger vorteilhafterweise mit beliebigen Kombinationen der gegenständlichen Merkmale ausgeführt sein, die sich aus den optionalen Merkmalen des zuvor beschriebenen Verfahrens ergeben. Typische Ausgestaltungen derartiger Träger sehen dabei vor, dass mindestens zwei längs des kanalförmigen Hohlraums verlaufende Rippen oder flächige Elemente des Trägers an der Wand des kanalförmigen Hohlraums angeformt sind.
Ein Kraftfahrzeug, das zumindest einen derartigen Träger umfasst, beispielsweise als Frontend-Träger, Türträger oder Cockpitträger, zeichnet sich zumindest in entsprechenden Bereichen insbesondere durch ein sehr geringes Gewicht und eine kostengünstige Realisierbarkeit bei dennoch ausgesprochen hoher Stabilität aus.
Ein Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 erläutert. Diese Figur zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines entsprechend hergestellten Trägers in einer typischen Ausführung der Erfindung.
Bei dem in 1 dargestellten Träger handelt es sich um einen Frontend-Träger für einen Personenkraftwagen. Zu erkennen sind ein erster Befestigungspunkt 1 und ein darunter angeordneter zweiter Befestigungspunk 2, mit denen der Frontend-Träger an einem Motorträger dieses Personenkraftwagens, genauer an einem linken Arm des Motorträgers, zu befestigen ist. Von den Befestigungspunkten 1 und 2 aus führen eine obere Strebe 3 und eine untere Strebe 4, von denen jeweils nur ein erster Abschnitt abgebildet ist, zu einem spiegelbildlich ausgeführten Teil des Frontendträgers, der in 1 nicht abgebildet ist und mit einem rechten Arm desselben Motorträgers verbunden werden kann.
Der Träger, der vollständig aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist, bei dem es sich beispielsweise um Polyamid, Polypropylen oder PET mit oder ohne Glasfaserverstärkung handeln kann, weist zwei Hohlprofile auf, von denen eines die obere Stre be 3 und eines die untere Strebe 4 bildet und die jeweils einen kanalförmigen Hohlraum umschließen, nämlich einen in der oberen Strebe 3 verlaufenden ersten Kanal 5 und einen in der unteren Strebe 4 verlaufenden zweiten Kanal 6. Bei dem ersten Kanal 5, der einen oberhalb des zweiten Befestigungspunkts 2 liegenden Anschluss 7 aufweist, handelt es sich um eine zu einem Wasserkühler des Personenkraftwagens führende Kühlwasserleitung. Der zweite Kanal 6, der einen unter dem zweiten Befestigungspunkt 2 liegenden Anschluss 8 aufweist, bildet eine Leitung für Waschwasser zum Reinigen eines Scheinwerfers.
Sowohl an einer Wand des ersten Kanals 5 als auch an einer Wand des zweiten Kanals 6 sind jeweils zwei längs des jeweiligen Kanals 5 oder 6 verlaufende Rippen 9 einstückig angeformt, die aus demselben thermoplastischen Kunststoff gebildet sind wie die Wände der Kanäle 5 und 6. Diese Rippen 9 können sich stellenweise auch in Form größerer flächiger Elemente von den Wänden der Kanäle 5 und 6 weg erstrecken, so z. B. in einer Umgebung des ersten Befestigungspunkts 1. Im Bereich der oberen Strebe 3 schließlich ist eine Befestigungsmöglichkeit 10 für eine Motorhaubenverriegelung zu erkennen, die durch jeweils eine Ausnehmung in jeder der Rippen 9 realisiert ist.
Bei der Herstellung des in 1 gezeigten Frontend-Trägers wird eine aus dem genannten thermoplastischen Kunststoff bestehende Spritzmasse in ein entsprechendes Spritzgießwerkzeug eingespritzt, bis ein formgebender Innenraum dieses Spritzgießwerkzeugs vollständig mit der Spritzmasse gefüllt ist. Anschließend wird zur Bildung der Kanäle 5 und 6 jeweils ein Flüssigkeitsstrahl durch die im Spritzgießwerkzeug be findliche Spritzmasse geleitet, wenn die Spritzmasse in an einer formgebenden Wand des Spritzgießwerkzeugs anliegenden Bereichen bereits ausgehärtet ist, in von der Wand weiter beabstandeten Bereichen dagegen noch flüssig ist. Dazu wird Wasser durch Öffnungen in der formgebenden Wand des Spritzgießwerkzeugs eingespritzt, die sich an den Anschlüssen 7 und 8 entsprechenden Stellen befinden. Dieses Wasser bahnt sich dann einen Weg durch die noch nicht vollständig ausgehärtete Spritzmasse und verlässt das Spritzgießwerkzeug wieder an korrespondierenden Öffnungen an einem anderen Ende des jeweiligen Kanals 5 oder 6. Ein Teil der Spritzmasse wird dadurch unter Bildung der Kanäle 5 und 6 ausgewaschen und verlässt das Spritzgießwerkzeug zusammen mit dem den jeweiligen Flüssigkeitsstrahl bildenden Wasser. In gleicher Weise können auch weitere kanalförmige Hohlräume des abgebildeten Trägers in nicht dargestellten Bereichen realisiert werden.
Es ist vorgesehen, dass die formgebende Wand des Spritzgießwerkzeugs in Bereichen, die den Rippen 9 entsprechen, gekühlt wird, beispielsweise durch in der Wand des Spritzgießwerkzeugs verlaufende Kühlmittelkanäle, damit die Spritzmasse in diesen Bereich schneller aushärtet. Dadurch bildet sich nach dem Einspritzen der Spritzmasse ein Temperaturprofil, dass sicherstellt, dass lediglich die die Kanäle 5 und 6 und eventuell vorgesehene weitere kanalförmige Hohlräume der Hohlprofile ausgewaschen werden.
Selbstverständlich könnte es sich bei dem in 1 dargestellten und in geschilderter Weise hergestellten Träger auch um ein anderes Fahrzeugbauteil handeln, beispielsweise um einen Türträger oder einen Cockpitträger. Die Kanäle 5 und 6 und eventuell vor gesehene und in entsprechender Weise hergestellte weitere kanalförmige Hohlräume wiederum könnten auch als Leitungen für andere Betriebsflüssigkeiten oder für einen Luftstrom zum Heizen oder Belüften dienen.
Dementsprechend kann der mit dem Frontend-Träger aus 1 ausgestattete Personenkraftwagen auch weitere entsprechend hergestellte Fahrzeugteile umfassen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden Trägers, bei dem eine Spritzmasse aus einem den Träger oder einen Teil des Trägers bildenden Kunststoff in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitsstrahl durch die noch nicht vollständig ausgehärtete Spritzmasse im Spritzgießwerkzeug geleitet wird, wodurch ein Teil der Spritzmasse unter Bildung zumindest eines kanalförmigen Hohlraums ausgewaschen wird.
Verfahren nach einem der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzmasse aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzmasse aus Polyamid oder Polypropylen oder Polyethylenterephthalat gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl aus Wasser gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießwerkzeug vollständig mit der Spritzmasse gefüllt wird, bevor der Flüssigkeitsstrahl durch die Spritzmasse geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bist 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzmasse in an einer formgebenden Wand des Spritzgießwerkzeugs anliegenden Bereichen bereits ausgehärtet ist, wenn der Flüssigkeitsstrahl durch die Spritzmasse geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger durch eine entsprechende Formgebung des Spritzgießwerkzeugs mindestens eine aus dem genannten Kunststoff gebildete Rippe (9) erhält, die längs einer Wand des kanalförmigen Hohlraums verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem entstehenden Träger um einen Frontend-Träger oder einen Türträger oder einen Cockpitträger für ein Fahrzeug handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der kanalförmige Hohlraum eine Leitung für eine Betriebsflüssigkeit oder Luft bildet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem kanalförmigen Hohlraum um eine Leitung für ein Kühlmittel oder für Waschwasser oder für Luft zum Heizen oder Belüften handelt.
Träger mit einem aus einem Kunststoff gebildeten Hohlprofil, wobei das Hohlprofil mindestens einen kanalförmigen Hohlraum umschließt und zumindest eine an einer Wand des mindestens einen kanalförmigen Hohlraums einstückig angeformte und längs des kanalförmigen Hohlraums verlaufende Rippe (9) umfasst, wobei ferner der kanalförmige Hohlraum eine Leitung für eine Betriebsflüssigkeit oder Luft bildet.
Träger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff um Polyamid oder Polypropylen oder Polyethylenterephthalat oder einen anderen thermoplastischen Kunststoff handelt.
Träger nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff faserverstärkt ist.
Träger nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein Frontend-Träger oder ein Türträger oder ein Cockpitträger für ein Fahrzeug ist.
Träger nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der kanalförmige Hohlraum eine Leitung für ein Kühlmittel oder für Waschwasser oder für Luft zum Heizen oder Belüften bildet.
Kraftfahrzeug, umfassend einen Träger nach einem der Ansprüche 12 bis 16.