DE3215616A1 - Verfahren zum herstellen von verbundbauteilen in sandwichbauweise, insbesondere fuer kraftfahrzeuge und nach dem verfahren hergestellte verbundbauteile - Google Patents

Verfahren zum herstellen von verbundbauteilen in sandwichbauweise, insbesondere fuer kraftfahrzeuge und nach dem verfahren hergestellte verbundbauteile

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Description

Pat.Anm. P ' Ford/D-427/20.März 1982
Patentanmeldung
Verfahren zum Herstellen von Verbundbauteilen in Sandwichbauweise, insbesondere für Kraftfahrzeuge und nach
dem Verfahren hergestellte Verbundbauteile
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen von Verbundbauteilen in Sandwichbauweise, insbesondere für Kraft fahrzeuge, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten Art.
Aus der DE-AS 15 30 540 ist ein Kraftfahrzeugdach bekannt, bei dem zwei aufeinander abgestützte und verbundene Schalen aus vorgefertigten Metallblechen durch ein Kunst stoff material ausgeschäumt werden um bei geringem Gewicht des Bauteiles eine erhöhte Festigkeit zu erzielen. Die beiden Schalen sind hierbei mit kreuzend verlaufenden Rippen versehen, über die sie sich gegenseitig abstützen.
Dieses bekannte Verbundbauteil weist den Nachteil auf, daß es erst durch das Einbringen von flüssigen Komponenten eines Runststoffmaterials und Reagieren derselben ausgeschäumt wird, wobei gegebenenfalls die Form der Schalen abstützende Vorrichtungen zur Anwendung kommen müssen, um ein Verbeulen der Bauteile zu vermeiden. Die gezeigten Sicken sind ungeeignet für ein Sandwichbauteil, weil sie bei Beanspruchung zum Bruch zwischen Deckplatte und Schaumfüllung führen.
Aus der DE-OS 28 45 708 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftfahrzeugkarosserie, sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Kraft fahrzeugkarosserie bekannt. Bei diesem Verfahren muß ein in herkömmlicher Weise aus Blechpreß teilen gebildeter Rahmenteil eines Karosseriebauteiles mit einem Auflageflansch ausgebildet werden, an dem dann eine Sandwich-Platte aufgelegt und mit dem Rahmenteil fest verbunden werden kann. Die Verbindung muß hierbei durch Kleben erfolgen und die freien Schnittkanten der Sandwich-Platte müssen danach durch entsprechende Abdeckleisten überdeckt werden.
Pat.Anm. P *"' ' """* : "-'-:Pord/D-427/20. März 1982
Dieses bekannte Verfahren weist somit den Nachteil auf, daß zunächst zwei Halbfertigteile gebildet werden müssen, die nachfolgend zu einem fertigen Karosserieteil verbunden werden, das an der Karosserie befestigt oder angelenkt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Verbundbauteilen in Sandwichbauweise, insbesondere für Kraftfahrzeuge und nach dem Verfahren hergestellte Verbundbauteile zu schaffen, die eine wesentlich vereinfachte Handhabung während ihrer Herstellung und eine wesentlich einfachere Befestigung an übrigen Karosserieteilen ermöglicht.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 aufgezeigten Verfahrensschritte ausgeführt werden.
In den Ansprüchen 2 bis 8 sind zweckmässige Ausgestaltungen eines nach dem Verfahren hergestellten Verbundbauteiles erläutert.
Dadurch, daß die Verfahrensschritte
a) eine Ober- und eine Unterschale aus dünnem, tief ziehfähigem Blech werden vorgeformt und im Falle sehr grober Verschmutzung gereinigt.
b) ein oder mehrere, plattenförmige Stanz- oder Formteile aus einem mit Mineralfasern verstärktem, aufschäumbarem Kunststoffmaterial werden lose eingelegt ;
c) die beiden Schalen werden an ihren Rändern und an eventuellen zusätzlichen Stellen durch Punktschweißen, Bördeln oder Löten miteinander verbunden und
d) das vorgefertigte Verbundbauteil wird einer Wärmebehandlung von etwa 10 Minuten Dauer bei einer Temperatur von ca.
200 Celsius unterworfen.
L Hf
Pat.Anm. P ' Ford/D-427/20.März 1982
-S-
durchgeführt werden, wird ein Verbundbauteil geschaffen, das ohne die umständliche Handhabung von flüssigen, aufschäumend reagierenden Kunststoffmaterialien gefertigt werden kann und bereits unmittelbar nach seiner Vorfertigung in den Verbund einer Kraftfahrzeugkarosserie mit eingebaut werden kann.
Dadurch, daß die plattenförmigen Stanz- oder Formteile entsprechend dem aufzufüllenden Hohlraumquerschnitt örtlich entsprechend unterschiedliche Dicke aufweisen, kann eine vollkommene Ausschäumung des Verbundbauteiles sichergestellt werden.
Dadurch, daß zwei plattenförmige Stanz- oder Formteile unter Zwischenschaltung einer federnden Mittelschicht aus Weichschaum, Jute, Metallwolle oder ähnlichem zwischen den beiden Schalen angeordnet werden, kann auch bei größeren Hohlraumquerschnitten eine gleichmäßigere Aufschäumung während der Wärmebehandlung und eine sichere Haftung des aufgeschäumten Kunststoffmaterials an den Schalen sichergestellt werden.
Dadurch, daß die federnde Mittelschicht porös oder siebgelocht ist, kann eine erwünschte Schaumwanderung nach innen vorgegeben werden, um übermäßige Schaumdrücke abzubauen.
Dadurch, daß der Ausschäumprozess bei hoher Temperatur abläuft, ist ein Reinigen der Blechteile vom Korrosionsschutzöl nicht nötig. Es hat sich gezeigt, daß darüberhinaus Ziehfett in geringen Mengen ebenfalls an den Platten belassen werden kann.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichungen gezeigter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
Fig. la einen schematischen Querschnitt durch ein
vorgefertigtes Verbundbauteil;
Pat.Anm. P **" ' *"* : "-" Ftrrd/D-427/20.März 1982
-C-
Fig. Ib einen schematischen Querschnitt durch das
fertige Verbundbauteil;
Fig. 2a zeigt einen schematischen Querschnitt durch
eine weitere Ausführungsform eines vorgefertigten
Verbundbauteiles ;
Fig. 2b zeigt einen schematischen Querschnitt durch
das fertige Verbundbauteil ; 10
Fig. 3a, schematische Schnittdarstellungen durch den Fig. 3b, Anschlußbereich von Verbundbauteilen mit Fig. 3c unterschiedlichen Randausbildungen ;
Fig. 4 eine Schrägrißansicht eines gewölbt ausge
führten Verbundbauteiles ;
Fig. 5 eine Schrägriß ansicht einer Kraftfahrzeugkarosserie und
20
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI - IV
in Fig. 5 einer Verbindung eines Bodengruppen-Verbundbauteiles mit einem Seitenwand-Außenwandblech.
25
In den Figuren la und Ib ist ein Verbundbauteil 1 gezeigt, das aus einer Oberschale 2 und einer Unterschale 3 aus dünnem, tief ziehfähigem Blech besteht, in deren Hohlraum ein plattenförmiges Stanz- oder Formteil 4 aus einem aufschäumbaren Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem vorreagiertem Polyurethanschaum lose eingelegt wird, bevor die Ober- und Unterschale 2 und 3 entlang ihren Rändern 5 und eventuellen zusätzlichen Stellen 6 durch Punktschweißen verbunden werden. Aus Fig. la ist hierbei zu sehen, daß an einer vorgesehenen Verbindungsstelle 6 das plattenförmig Stanz- oder Formteil 4 entsprechende Ausstanzungen aufweist.
Pat.Anm. P - » <~ .. "Fbrd/D-427/20.März 1982
Nachdem das so vorgefertigte Verbundbauteil 1 einer Wärmebehandlung von etwa 10 Minuten Dauer bei einer Temperatur von ca. 200 Celsius unterworfen wurde, ergibt sich das fertige Verbundbauteil 1' dessen Hohlraum mit einem verhältnismäßig gleichmäßigem Schaumstoff ausgefüllt ist.
In den Figuren 2a und 2b ist eine weitere Ausführungsform eines Verbundbauteiles 7 gezeigt, bei dem eine Oberschale 8 und eine Unterschale 9 aus dünnem, tief ziehfähigem Blech mit verhältnismäßig großflächigen versteifenden konkaven Einprägungen 10 versehen sind unc?. wieder nach dem Einlegen von zwei plattenförmigen Stanz- oder Formteilen 11, aus aufschäumbarem Kunststoffmaterial, die von einer federnden Mittelschicht 12 aus Weichschaum, Jute, Metallwolle oder ähnlichem Material, an ihren Rändern 13 und eventuellen zusätzlichen Stellen 14 miteinander durch Punktschweißen verbunden werden.
Die federnde Zwischenschicht 12 sorgt hierbei dafür, daß während der nachfolgenden Wärmebehandlung das aufschäumbare Kunst stoff material 11 in einen Wärmeübergang begünstigender Anlage an die Wandung der Schalen 8 und 9 gebracht wird, wodurch ein gleichmässigeres Ausschäumen größerer Hohlräume sichergestellt werden kann.
Indem die federnde Mittelschicht porös oder siebgelocht ausgeführt wird, kann eine erwünschte Schaum wanderung nach innen vorgegeben werden, die übermässige Schäumdrücke verhindert und dadurch das Ausschäumen der Verbundbauteile ohne zusätzliche Stütz-Formvorrichtungen ermöglicht.
In den Figuren 3a bis 3c sind die Anschlußbereiche verschiedener Verbundbauteile gezeigt, die jeweils aus einer Oberschale 2 und einer Unterschale 3 bestehen und einmal entlang eines einfachen Flanschrandes 5 miteinander und mit einem weiteren Karosserieteil 15 verbunden sind.
In einer anderen Ausführungsform ist eine Oberschale 2" mit einer Unterschale 3" in Form einer Bördelverbindung 16 verbunden und wieder mit einem Karosserieteil 15 durch Punktschweißen verbunden.
Pat.Anm. P " : "**" ; ' fOrd/D-427/20.März 1982
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Oberschnle 2"' mit einer Unterschale 3'" durch eine doppelte Bördelverbindung 17 verbunden und wieder mit einem Karosserieteil 15 durch Punktschweißen vefbtlttden.
Aus diesen Beispielen ergibt sich , daß auch bei der Verwendung von dünnen, tief ziehfähigen Blechen durch die entsprechende Ausgestaltung der Ränder der beiden Schalenteile stets eine Materialstärke erzielt werden kann, die eine einwandfreie Punktschweißverbindung mit den im Karosseriebau üblichen Schweißeinrichtungen ermöglicht.
Aus Fig. 4 ist die Ansicht eines gewölbten Verbundbauteiles 18 zu entnehmen, das in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen mit entsprechenden Einprägungen 19 versehen ist, die jeweils durch einen Punktschweißpunkt 20 eine Verbindung zwischen den beiden Schalenteilen herstellen.
Aus den Figuren 5 und 6 ist eine Anwendungsmöglichkeit der aufgezeigten Verbundbauteile zu entnehmen. Ein Bodengruppen-Verbundbauteil 21 weist einen punktschweißfähigen Flanschbereich 22 und weitere ρ unkt sch weiß fähige Verbindungsstellen 23 auf, so daß er mit einem Seitenwand-Außenblech 24 einen Kastenträger bildend verbunden werden kann.
Je nach Wahl der gewählten Blechstärke der vorgeformten Schalenteile kann das erst vorgeformte Verbundbauteil bereits in die Struktur einer Kraftfahrzeugkarosserie eingeschweißt und erst bei der üblichen Lack-Wärmebehandlung fertig ausgeschäumt werden oder aber, bei der Verwendung von sehr dünnen Blechen wird ein solches Verbundbauteil zuerst einer Wärmbehandlung unterworfen, damit es dann mit der erforderliehen Steifigkeit leichter ohne Gefahr einer Verbeulung gehandhabt und in den Karosserieverbund eingebaut werden kann.

Claims (8)

  1. Pat.Anm. P · : ' '* *:Förd/D-427/20.März 1982
    Patentansp rüche
    Verfahren zum Herstellen von Verbundbauteilen in Sandwichbauweise, ^-^ insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem zwei aufeinander abgestützte, verbundene Schalen aus vorgeformten Metallblechen durch Kunststoffmaterial ausgeschäumt werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    a) eine Ober- und eine Unterschale (2 und 3) aus du η
    nem, tiefziehfähigem Blech werden geformt und im Falle sehr starker Verschmutzung gereinigt.
    b) ein oder mehrere, plattenförmige Stanz- oder Formteile (4) aus einem mit Mineralfasern verstärkten,
    aufschäumbaren Kunststoff material werden lose eingelegt ;
    c) die beiden Schalen (2 und 3) werden an ihren Rändern (5) und an eventuell zusätzlichen Stellen (6) durch
    Punktschweißen, Bördeln oder Löten miteinander verbunden ;
    d) das vorgefertigte Verbundbauteil (1) wird einer Wärmebehandlung von etwa 10 Minuten Dauer bei einer
    Temperatur von ca. 200 Celsius unterworfen.
  2. 2. Verbundbauteil nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen die beiden Schalen (2 und 3) aus Blech eingelegten, plattenförmigen Stanz- oder Formteile (4) entsprechend dem auszufüllenden Hohlraumquerschnitt örtlich eine unterschiedliche Dicke aufweisen oder geschichtet angeordnet sind.
    Pat.Anm. P '·'" : "*'" " *"' ":Ford/D-427/20.März 1982
  3. 3. Verbundbauteil nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Schalen (8 und 9) aus Blech zumindest zwei plattenförmige Stanz- oder Formteile (11) aus aufschäumbaren Kunststoffmaterial eingelegt werden, die durch eine federnde Mittelschicht (12) aus Weichschaum, Jute, Metallwolle oder ähnlichem Material auseinandergedrückt werden.
  4. 4. Verbundbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelschicht (12) porös oder siebgelocht ist um eine Schaumwanderung nach innen zu ermöglichen.
  5. 5. Verbundbauteil nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (5 bzw. 9 bzw. 16 und 17) der beiden Schalen (2 bzw. 3 / 2" bzw. 3" / 2™ bzw. 3m) nach Art einfacher Flansche (5), nach Art von Bördelflanschen (16) oder nach Art von eingerollten Bördelflanschen (17) ausgebildet sind um je nach Blechstärke einen punkt schweiß fähigen Randbereich sicherzustellen.
  6. 6. Verbundbauteil nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die plattenförmigen Stanz- oder Formteile (4 bzw. 11) aus mit Mineralfasern verstärktem vor reagiertem Polyurethanschaum bestehen.
  7. 7. Verbundbauteil nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß Verbindungsstellen (19) angeordnet sind um insbesondere bei gekrümmten Schalen, die bei Biegebeanspruchung entstehenden radialen Schnittkräfte gegeneinander abstützen.
  8. 8. Verbundbauteil nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Deckschichten konkave Formgebungen aufweisen um die Wärmedehnung beim Wärmebehandlungsprozess abstützend wirken zu lassen.
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