DE10064522A1 - Component for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Querträger für den Cockpitbereich, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Herstellverfahren und Verwendungen dieses Bauteils.The invention relates to a component for a motor vehicle, in particular a Cross member for the cockpit area, according to the preamble of claim 1 as well as a manufacturing process and uses of this component.
Aus dem Kraftfahrzeugbau sind aus Rohren bestehende Querträger bekannt, die aus Metall bestehen und entsprechend große Wandstärken aufweisen, damit eine ausreichende Biege-, Knick- und Torsionssteifigkeit und damit eine ausreichende Druckbelastbarkeit gegeben ist. Daraus resultieren ein hohes Gewicht und Kostennachteile. Die Rohre lassen sich prinzipiell zur Luftführung, beispielsweise von einer mittig im Fahrzeug angeordneten Klimaanlage zu seitlichen Ausströmern, nutzen (siehe z. B. DE 197 53 877), wobei dies bis heute nicht genutzt wird, da sich an den Metallrohren leicht unerwünschtes Kondenswasser abscheiden kann.Cross members made of pipes are from automotive engineering known, which consist of metal and correspondingly large wall thicknesses have sufficient bending, buckling and torsional rigidity and thus there is sufficient pressure resistance. from that result in a high weight and cost disadvantages. The pipes can be principally for air routing, for example from one in the middle of the vehicle arranged air conditioning system for side vents (see e.g. DE 197 53 877), although this has not been used to date since the Metal pipes can easily separate unwanted condensation.
Weiter sind Querträger bekannt, die eine zweischalige Konstruktion mit eingeschweißten Stegen zur Stabilisierung aufweisen. Ein derartiger Querträger ist beispielsweise aus der DE 197 20 902 bekannt. Derartige Querträger sind in der Herstellung sehr aufwendig und haben ein hohes Gewicht. Eine Luftführung ist nicht möglich.Cross members are also known which have a double-shell construction have welded bars for stabilization. Such one Cross member is known for example from DE 197 20 902. such Cross members are very complex to manufacture and have a high height Weight. Air routing is not possible.
Aus der EP 0 370 342 ist ein als Träger im Kraftfahrzeug einsetzbares Leichtbauteil in Hybridbauweise bekannt, das einen bevorzugt aus Metall bestehenden, schalenförmigen Grundkörper aufweist, in dessen Innenraum Verstärkungsrippen angeordnet sind. Die Verstärkungsrippen bestehen aus eingespritztem Kunststoff und sind mit dem Metallgrundkörper an diskreten Verbindungsstellen verbunden, indem der Kunststoff im Metallteil angeordnete Durchbrüche durchsetzt und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht. Der Metallgrundkörper ist U-förmig ausgebildet, und die Verstärkungsrippen durchsetzen zur Erzielung einer hohen Steifigkeit und Festigkeit den Innenraum des Grundkörpers. Dieses bekannte Hybridbauteil hat ein vorteilhaft geringes Gewicht bei gleichzeitig ausreichender Festigkeit, Steifigkeit und Belastbarkeit. Eine Luftführung ist mit diesem als Träger einsetzbaren Leichtbauteil nicht möglich.EP 0 370 342 describes a carrier that can be used in a motor vehicle Lightweight component in hybrid construction known, which is preferably made of metal existing, bowl-shaped base body, in the interior Reinforcing ribs are arranged. The reinforcing ribs consist of injected plastic and are discreet with the metal body Connections connected by the plastic in the metal part arranged openings penetrated and over the surfaces of the openings extends. The metal base body is U-shaped, and the Reinforcing ribs to achieve high rigidity and Strength the interior of the body. This well-known hybrid component has an advantageous low weight with sufficient Strength, rigidity and resilience. An air duct is with this as Lightweight component that can be used as a carrier is not possible.
Aus der DE-U 200 08 201 ist ein Querträger in Hybridbauweise mit einem schalenartigen Grundkörper der durch eine eingespritzte Kunststoffverrippung ausgesteift ist, bekannt. Die Kunststoffrippen sind derart ausgeformt, dass ein als Luftkanal dienendes Kunststoffrohr formschlüssig eingelegt werden kann. Ein solches Einbringen eines Kanals ist aufwendig, da der Kanal separat hergestellt und in einem Arbeitsschritt eingelegt werden muß. Die derart in ihrer Form angepassten Rippen verlieren an Stabilität.From DE-U 200 08 201 is a cross member in hybrid construction with a shell-like base body by an injected Plastic ribbing is stiffened, known. The plastic ribs are shaped such that a plastic tube serving as an air duct can be inserted positively. Such a channel insertion is complex because the channel is manufactured separately and in one step must be inserted. The ribs adapted in this way lose stability.
Aus der DE-U 299 16 470 ist ein weiterer Querträger bekannt, bei dem ein Kunststoffluftkanal von zwei den Querträger bildenden Metallschalen umhüllt ist. Einer solchen Konstruktion liegt das Problem der festen Verbindung der beiden Metallschalen zugrunde, denn der umhüllte Kunststoff verbietet beispielsweise aufgrund seiner schwachen Temperaturbeständigkeit ein Verschweißen der Metallschalen. Desweiteren ist nachteilig, daß das Kunststoffrohr und die Metallschalen in einzelnen Arbeitsschritten gefertigt und dann in einem weiteren Arbeitsschritt zusammengefügt werden müssen.Another cross member is known from DE-U 299 16 470, in which a Plastic air duct encased by two metal shells forming the cross member is. Such a construction is the problem of the tight connection of the based on both metal shells, because the coated plastic prohibits them for example, due to its weak temperature resistance Welding the metal shells. Another disadvantage is that the Plastic pipe and the metal shells manufactured in individual steps and then have to be assembled in a further step.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Leichtbauteil bereitzustellen, das einfacher, mit weniger Arbeitsschritten und daher kostengünstiger herstellbar ist und in das in vorteilhafter Weise ein Kanal integrierbar ist, sowie ein Herstellverfahren und Verwendungen des Bauteils anzugeben. Based on this prior art, it is an object of the invention to to provide improved lightweight component that is easier with less Steps and therefore cheaper to manufacture and in the advantageously a channel can be integrated, as well as a manufacturing process and uses of the component.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und Verwendungen mit den Merkmalen der Ansprüche 15 und 16 sowie ein Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17.This object is achieved by an object with the features of Claim 1 and uses with the features of claims 15 and 16 and a manufacturing method with the features of claim 17.
Erfindungsgemäß ist der Grundkörper innen mit Kunststoff ausgekleidet, so daß die Kanalwände aus Kunststoff gebildet sind. Zusätzliche Luftführungskomponenten, wie Blasteile, Luftschläuche o. dgl. sind nicht mehr notwendig. Die Wandstärke des in der Regel aus Metall bestehenden Grundkörpers kann reduziert werden, wodurch Gewicht eingespart werden kann. An den Kanalwänden, die innenseitig aus Kunststoff bestehen, kann keine oder zumindest weniger Kondensation von in der klimatisierten Luft enthaltenen Feuchtigkeit auftreten. Dasselbe gilt für die Kondensation auf der Außenseite der Kanäle. In dem Kanal könnten auch andere Medien, wie Wischwasser für die Scheinwerfer oder die Windschutzscheibe, Kühlwasser, Öl, Druckluft oder dergleichen geführt oder gelagert werden. Ebenso kann der Kanal für die geschützte Verlegung von Kabeln, Benzinleitung, Ölleitung, Druckluftleitungen oder dergleichen oder zur Aufbewahrung von Gegenständen dienen.According to the invention, the base body is lined with plastic on the inside, so that the channel walls are made of plastic. additional Air routing components such as blow parts, air hoses or the like are not more necessary. The wall thickness of the usually made of metal Base body can be reduced, which saves weight can. Can on the channel walls, which are made of plastic on the inside no or at least less condensation of the conditioned air contained moisture occur. The same applies to condensation the outside of the channels. Other media such as Washer fluid for the headlights or the windshield, cooling water, Oil, compressed air or the like are carried or stored. Likewise can the duct for the protected laying of cables, fuel line, oil line, Compressed air lines or the like or for storing Serve objects.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils wird in kostengünstiger und einfacher Weise im wesentlichen lediglich der Grundkörper in ein Werkzeug eingelegt und durch Anformen des Kunststoffs der Grundkörper ausgekleidet, so daß ein geeigneter Kanal, beispielsweise Luftkanal gebildet ist.In the production of the component according to the invention is more economical and in a simple manner essentially only the base body in one Tool inserted and the base body by molding the plastic lined so that a suitable channel, for example air channel is formed is.
Das erfindungsgemäße Bauteil hat den weiteren Vorteil, daß gegenüber den bekannten Bauteilen, bei denen auch eine Kombination von Metall und Kunststoff eingesetzt wird, jetzt nach der Erfindung ein preiswerterer Kunststoff eingesetzt werden kann, denn in dem erfindungsgemäßen Bauteil braucht der Kunststoff keine wesentliche Festigkeitsfunktion ausüben. Der Kunststoff dient größtenteils zur Isolierung, z. B. thermischer oder Schallisolierung. Die Festigkeit ergibt sich aus dem Verbund von Grundkörper und Kunststoff, wobei somit ein synergistischer Effekt erreicht wird. So kann beispielsweise gegenüber bisher bekannten Bauteilen ein dünneres Blech und kostengünstigerer Kunststoff eingesetzt werden.The component according to the invention has the further advantage that compared to the known components, in which a combination of metal and Plastic is used, now cheaper according to the invention Plastic can be used, because in the component according to the invention the plastic does not have to perform an essential strength function. The Plastic is mostly used for insulation, e.g. B. thermal or Soundproofing. The strength results from the combination of Base body and plastic, thus achieving a synergistic effect becomes. For example, compared to previously known components thinner sheet and cheaper plastic can be used.
Vorteilhafterweise weist der Grundkörper Durchbrechungen auf, die mit dem Kunststoff durchsetzt sind und wobei an den Grundkörper Halterungen, Anbindungspunkte oder Gehäuseteile einer Heizungs- oder Klimaanlage o. dgl. Elemente aus dem Kunststoff einstückig angeformt sind. Aufgrund der Durchbrechungen ist der Grundkörper mit dem Kunststoff fest verbunden, ähnlich wie bei einem Bauteil in Hybridbauweise, so daß das erfindungsgemäße Bauteil ebenfalls ein vorteilhaft geringeres Gewicht aufweist. Damit Kanalwandungen des durch den Grundkörper gebildeten Kanals aber geschlossen bleiben, werden diese Durchbrechungen durch den Kunststoff verschlossen. Gleichzeitig können beim Einbringen des Kunststoffs Halterungen, Anbindungspunkte oder beispielsweise auch Gehäuseteile einer Klimaanlage mit angeformt werden, so daß in einem einzigen Verfahrensschritt ein Instrumententafelträger mit Querträger erhalten werden kann, der leicht ist, eine Vielzahl von Anbindungspunkten und Halterungen und gegebenenfalls auch bereits Gehäuseteile aufweist und in den ein Luftkanal, beispielsweise zur Führung von klimatisierter Luft, enthalten ist.The base body advantageously has openings which correspond to the Plastic are interspersed and with brackets on the base body, Connection points or housing parts of a heating or air conditioning system or the like. Elements made of plastic are molded in one piece. Due to the The main body is firmly connected to the plastic through openings. Similar to a component in hybrid construction, so that the Component according to the invention also advantageously less weight having. So that channel walls of the formed by the base body However, if the channel remains closed, these breakthroughs are blocked closed the plastic. At the same time when introducing the Plastic brackets, connection points or, for example, also Housing parts of an air conditioning system are molded with, so that in one single process step an instrument panel carrier with cross member can be obtained that is easy, a variety of connection points and brackets and possibly also already has housing parts and into which an air duct, for example for guiding conditioned air, is included.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Kunststoff in einem Spritzgußverfahren einbringbar. Ein derart eingebrachter Kunststoff kann relativ fest ausgebildet sein und auch Haltefunktionen ausüben.In one embodiment, the plastic is in an injection molding process recoverable. A plastic introduced in this way can be made relatively firm be and also perform holding functions.
Wenn der Kunststoff eine geringere Festigkeit aufweisen darf, kann er aus einem Schaummaterial, beispielsweise einem Polyurethanschaum oder einem Partikelschaum, bestehen.If the plastic is allowed to have a lower strength, it can be made of a foam material, for example a polyurethane foam or a particle foam.
Ein Kunststoff, der sehr leicht ist und dennoch eine hohe Festigkeit besitzt, besteht aus über ein Bindemittel miteinander verbundenen Schaumpartikeln. Ein derartiger Verbund-Kunststoff ist beispielsweise im Handel unter der Markenbezeichnung "Xeratec" erhältlich. A plastic that is very light and yet has high strength, consists of foam particles bonded together using a binder. Such a composite plastic is, for example, commercially available under the Brand name "Xeratec" available.
Das Bauteil bildet vorzugsweise einen zwischen den A-Säulen des Fahrzeugs anzuordnenden Querträger, an den die Instrumententafel und weitere Komponenten, wie Lenksäule, Airbag o. dgl., angebunden werden können.The component preferably forms one between the A-pillars of the Crossbar to be arranged on the vehicle, to which the instrument panel and other components, such as steering column, airbag or the like, are connected can.
Insgesamt ist bei der Fertigung des Kraftfahrzeuges die Teilevielfalt reduziert, da das erfindungsgemäße Bauteil, beispielsweise als Instrumententafelträger, sämtliche Halterungen und Luftkanäle sowie einen Teil des Klimaanlagengehäuses enthalten kann. Dadurch kann Montagezeit und Arbeitsaufwand eingespart werden, und eine vorteilhafte Vorprüfbarkeit des Bauteils wird ermöglicht.Overall, the variety of parts in the manufacture of the motor vehicle reduced because the component according to the invention, for example as Instrument panel support, all brackets and air ducts as well as one May contain part of the air conditioner housing. This can reduce assembly time and labor saved, and an advantageous one Pre-testability of the component is made possible.
Um die Steifigkeit des Bauteils zu erhöhen, können einstückig angeformte Kunststoffrippen vorgesehen sein.In order to increase the rigidity of the component, integrally molded parts can be used Plastic ribs may be provided.
Anbindungspunkte, wie beispielsweise die Anbindungen an A-Säulen eines Fahrzeugs, müssen sehr stabil sein und sollten daher aus Metall bestehen. Derartige Anbindungselemente sind in einer Ausgestaltung der Erfindung daher an den Grundkörper vor dem Einbringen des Kunststoffs durch Schweißen, Clinchen oder andere Fügeverfahren anbindbar. Sie könnten beispielsweise über Kunststoffrippen weiter stabilisiert werden.Connection points, such as the connections to A-pillars Vehicles must be very stable and should therefore be made of metal. Such connection elements are in one embodiment of the invention therefore through to the base body before introducing the plastic Welding, clinching or other joining processes can be connected. You could for example, can be further stabilized via plastic ribs.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der rohrartige Grundkörper aus zwei Halbschalen gebildet, die über den eingebrachten Kunststoff miteinander verbunden sind. Rohrartige Querträger mit ihren vielen Anbindungspunkten für Lenksäule, Airbag etc., sind kostengünstiger aus zwei Halbschalen herstellbar. Gemäß der Erfindung müssen die Halbschalen aber nicht miteinander vorverbunden sein, sondern können als Halbschalen in das Werkzeug eingelegt werden. In dem Werkzeug können sie dann optional zunächst mechanisch miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Verstemmen. Vorteilhafterweise werden die Halbschalen zusätzlich oder sogar ausschließlich über den eingebrachten Kunststoff miteinander verbunden werden, beispielsweise nach Art von Nieten, so daß der Kunststoff unter anderem Nieten bildet. Dazu müssen selbstverständlich entsprechende Öffnungen in den Halbschalen vorgesehen sein, die mit dem Kunststoff ausgefüllt werden.In one embodiment of the invention, the tubular base body is made of two half-shells formed over the inserted plastic are interconnected. Tubular cross beams with their many Connection points for steering column, airbag etc. are cheaper two half shells can be produced. According to the invention, the Half shells, however, cannot be pre-connected to each other, but can be used as Half shells are inserted into the tool. Can in the tool they are then optionally mechanically connected to one another, for example by caulking. Advantageously, the Half shells additionally or even exclusively over the inserted ones Plastic are connected together, for example in the manner of Rivets so that the plastic forms rivets, among other things. To do this of course, corresponding openings in the half-shells be provided, which are filled with the plastic.
Um im Herstellprozeß ein vorteilhaftes Fließen des Kunststoffs zu ermöglichen, sind in Weiterbildung der Erfindung zwischen den aneinanderliegenden Rändern der beiden Halbschalen Entlüftungsöffungen vorgesehen sind, die im Herstellprozeß zumindest teilweise mit Kunststoff ausfüllbar sind.To ensure an advantageous flow of the plastic in the manufacturing process enable are in further development of the invention between the vents on adjacent edges of the two half-shells are provided, at least partially in the manufacturing process with plastic are fillable.
Um ein möglichst gleichmäßiges Fließen des Kunststoffs zu ermöglichen, sind die Entlüftungsöffnungen in Längsrichtung mit Abstand zueinander angeordnet, und vorteilhafterweise ist in wenigstens einer der Halbschalen in Längsrichtung gesehen jeweils zwischen zwei Entlüftungsöffnungen eine Befüllmöglichkeit vorgesehen.In order to allow the plastic to flow as evenly as possible, are the ventilation openings in the longitudinal direction at a distance from each other arranged, and advantageously in at least one of the Half-shells seen in the longitudinal direction between two Vent openings provided a filling option.
Je nach Ausgestaltung der Ränder der Halbschalen, können die aneinanderliegenden Rändern Anbindungspunkte für weitere Komponenten bilden.Depending on the design of the edges of the half-shells, the Adjacent points for additional components form.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Bauteil als Querträger in einem Kraftfahrzeug, wobei der Kanal ein Luftführungskanal und/oder ein Kabelkanal ist, verwendet. Alternativ könnte das Bauteil als unter einer Windschutzscheibe angeordneter Querträger in einem Kraftfahrzeug, wobei der Kanal ein Luftführungskanal zur Führung der der Windschutzscheibe zur Enteisung oder Beheizung einer Wischblattablage und/oder den Seitenscheiben zuzuführenden Defrostluft ist, eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit der Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils ist als Querträger in einem Frontendbereich des Kraftfahrzeuges, wobei der Kanal ein Kabelkanal ist oder ein Behältnis für ein Medium, wie Wischwasser für die Scheinwerfer oder die Windschutzscheibe, Kühlwasser, Öl, Druckluft oder dergleichen bildet, oder einen Kanal für eine geschützte Verlegung von Benzinleitungen, Ölleitungen, Druckluftleitungen oder dergleichen bildet. Das erfindungsgemäße Bauteil könnte auch als Rear-End oder Heckabschlußmodul Verwendung finden. The component according to the invention is preferably used as a cross member in one Motor vehicle, the channel being an air duct and / or a Cable duct is used. Alternatively, the component could be considered to be under one Windshield arranged cross member in a motor vehicle, wherein the duct is an air duct for guiding the windshield Deicing or heating a wiper blade holder and / or the Defrost air to be supplied to the side windows can be used. A Another possibility of using the component according to the invention is as Cross member in a front end area of the motor vehicle, the channel is a cable duct or a container for a medium, such as washer fluid for the headlights or the windshield, cooling water, oil, compressed air or the like, or a channel for a protected laying of Gasoline lines, oil lines, compressed air lines or the like forms. The component according to the invention could also be used as a rear end or Find the rear end module.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Bauteils zeichnet sich
durch folgende Verfahrensschritte aus:
The process according to the invention for producing the component is characterized by the following process steps:
- - Formen des Grundkörpers mit den entsprechenden Öffnungen und/oder Durchbrechungen,- Forming the base body with the corresponding openings and / or Perforations,
- - Anbringen der aus Material des Grundkörpers bestehenden Halterungen an den Grundkörper,- Attach the brackets made of the material of the base body the basic body,
- - Einlegen des/der Grundkörper(s) in ein Werkzeug,- inserting the base body (s) into a tool,
- - Anformen, beispielsweise Anspritzen, sämtlicher Kunststoffteile und Kunststoffauskleidungen an den Grundkörper in einem einzigen Verfahrensschritt.- Forming, for example injection molding, all plastic parts and Plastic linings to the main body in one Process step.
Durch die wenigen Verfahrensschritte ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders kostengünstig.The process according to the invention is due to the few process steps particularly inexpensive.
Der Kanal des Bauteils kann in einer Ausbildung der Erfindung in dem Verfahrensschritt des Kunststoffeinbringens durch einen Werkzeugkern gebildet sein, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn der Kunststoff unter Druck eingespritzt wird. Bei drucklosen Einbringen des Kunststoffs, beispielsweise Gießen, kann ein Blaskern, ein gefüllter Formschlauch, Gase, Granulate, ein Ausschmelzkern oder ein verlorener Kern verwendet werden.The channel of the component can in one embodiment of the invention in the Process step of inserting plastic through a tool core be formed, which is particularly advantageous if the plastic is injected under pressure. When the plastic is introduced without pressure, for example casting, a blow core, a filled molded tube, Gases, granules, a lost core or a lost core are used become.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following, the invention is described using exemplary embodiments Reference to the drawing explained in detail. In the drawing demonstrate:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauteils als Instrumententafelträger; Fig. 1 is a perspective view of a component according to the invention as an instrument panel support;
Fig. 2 eine Ansicht wie Fig. 1 aus einer anderen Perspektive; FIG. 2 shows a view like FIG. 1 from a different perspective;
Fig. 3 eine Ansicht des Bauteils aus Fig. 1 von der Seite; Fig. 3 is a view of the component of Figure 1 from the side.
Fig. 4 eine Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils mit zwei Halbschalen; Figure 4 is a view of an embodiment of the device according to the invention with two half-shells.
Fig. 5 die beiden Halbschalen des Bauteils aus Fig. 4 in Explosionsdarstellung; Fig. 5, the two half-shells of the device of Figure 4 in an exploded view.
Fig. 6 die beiden Halbschalen des Bauteils aus Fig. 4 zusammengesetzt dargestellt; FIG. 6 shows the two half-shells of the component from FIG. 4 assembled;
Fig. 7 eine Detailansicht des Bauteils aus Fig. 4; FIG. 7 shows a detailed view of the component from FIG. 4;
Fig. 8 eine Ansicht der Ränder der beiden Halbschalen aus der Ansicht VIII aus Fig. 6; 8 is a view of the edges of the two half-shells from the view VIII of FIG. 6.;
Fig. 9 und 10 Querschnitte entlang der Linien IX-IX und X-X aus Fig. 7; FIGS. 9 and 10 are cross sections along the lines IX-IX and XX of FIG. 7;
Fig. 11a bis c sowie Fig. 12a bis b Querschnitte verschiedener Ausführungsformen der Verbindungen der Halbschalen; FIG. 11a-c and Figures 12a to b show cross sections of various embodiments of the compounds of the half shells.
Fig. 13 bis 18 Ansichten verschiedener Ausführungen des Bauteils mit verschiedenen Rändern und ggf. zusätzlichen Kanälen; Figs. 13 to 18 views of different embodiments of the component with various edges and possibly additional channels;
Fig. 19 ein Bauteil mit unrundem Querschnitt; FIG. 19 is a component having a non-circular cross-section;
Fig. 20 Darstellung des Kunststoffflusses im Spritzgußprozeß. Fig. 20 representation of the plastic flow in the injection molding process.
Ein in der Zeichnung dargestelltes, erfindungsgemäßes Bauteil 10 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Instrumententafelträger ausgebildet und wird im folgenden als Querträger bezeichnet. Der Querträger 10 ist in einem Fahrzeug in nicht dargestellter Weise zwischen den A-Säulen des Fahrzeugs angeordnet und in geeigneter Weise an diesen festlegbar. Mit dem Pfeil 12 ist die Fahrtrichtung angedeutet.A component 10 according to the invention shown in the drawing is designed in the exemplary embodiment shown as an instrument panel carrier and is referred to below as a cross member. The cross member 10 is arranged in a vehicle, not shown, between the A-pillars of the vehicle and can be fixed to it in a suitable manner. The direction of travel is indicated by arrow 12 .
Der Querträger 10 weist einen bevorzugt aus Metall bestehenden Grundkörper 14 auf, der im wesentlichen rohrartig ausgebildet ist. An den Grundkörper 14 sind Halterungen, beispielsweise eine Lenksäulenhalterung 16 und 17 und Anbindungselemente 18, 20, 21 für einen Beifahrerairbag angebunden. Diese Halterungen und Anbindungselemente bestehen im wesentlichen ebenfalls bevorzugt aus Metall und sind an den Grundkörper 14 in geeigneter Weise angebunden, beispielsweise angeschweißt. Zur Verstärkung und besseren Aussteifung können Verstärkungsrippen aus Kunststoff, wie beispielsweise bei dem Bezugszeichen 19 angedeutet, vorgesehen sein. Die Halterungen und Anbindungselemente können auch von dem Kunststoff umgeben sein, wodurch die Steifigkeit erhöht ist, ein Klappern vermieden wird und ein Kantenschutz gegeben ist.The cross member 10 has a base body 14 , which is preferably made of metal and is essentially tubular. Mounts, for example a steering column mount 16 and 17 and connecting elements 18 , 20 , 21 for a passenger airbag, are connected to the base body 14 . These brackets and connecting elements essentially also preferably consist of metal and are connected to the base body 14 in a suitable manner, for example welded on. For reinforcement and better stiffening, reinforcement ribs made of plastic, as indicated, for example, by reference number 19 , can be provided. The brackets and connecting elements can also be surrounded by the plastic, which increases the rigidity, prevents rattling and provides edge protection.
Der Grundkörper 14 ist innenseitig mit Kunststoff 22 ausgekleidet und bildet einen Kanal 24 mit Innenwänden 25 zur Führung von Medien, beispielsweise Luft. Der Kunststoff kann in den Grundkörper 14 in einem Spritzgußverfahren eingebracht sein. Alternativ und abhängig von der Art des Kunststoffs kann dieser auch eingeschäumt, eingegossen oder in ähnlicher Weise eingebracht sein, wie bereits eingangs ausführlich erläutert. In der folgenden Beschreibung ist beispielhaft lediglich das Einspritzen im Spritzgußverfahren erwähnt, ohne darauf beschränkt zu sein.The base body 14 is lined on the inside with plastic 22 and forms a channel 24 with inner walls 25 for guiding media, for example air. The plastic can be introduced into the base body 14 in an injection molding process. Alternatively, and depending on the type of plastic, it can also be foamed, cast in or introduced in a similar manner, as already explained in detail at the beginning. In the following description, only injection in the injection molding process is mentioned by way of example, without being limited thereto.
Desweiteren weist der Grundkörper 14 eine Vielzahl von Durchbrechungen auf, die von dem Kunststoff durchsetzt sind, wie dies beispielsweise bei den Bezugszeichen 26 und 28 dargestellt ist. Bei 26 und 28 bildet der Kunststoff quasi ein Niet, so daß der Kunststoff fest mit dem Grundkörper 14 verbunden ist.Furthermore, the base body 14 has a multiplicity of openings which are penetrated by the plastic, as is shown, for example, by the reference numerals 26 and 28 . At 26 and 28 , the plastic virtually forms a rivet, so that the plastic is firmly connected to the base body 14 .
Der Grundkörper 14 weist eine weitere Vielzahl von Durchbrechungen auf, die ebenfalls von dem Kunststoff durchsetzt sind, die aber auf der Aussenseite des Querträgers 14 eine Halterung bilden, wie dies beispielweise bei 30 oder 32 angedeutet ist. Hier sind die Halterungen 30 und 32 schematisch als einfache Ösen und Haken dargestellt. Die verschiedensten Formen für die Halterungen sind denkbar.The base body 14 has a further large number of openings, which are likewise penetrated by the plastic, but which form a holder on the outside of the cross member 14 , as is indicated, for example, by 30 or 32 . Here the brackets 30 and 32 are shown schematically as simple eyelets and hooks. A wide variety of shapes for the brackets are conceivable.
Desweiteren weist der Querträger etwa mittig eine größere Öffnung 34 auf, an die sich eine Kunststoffschale 36 anschließt. Diese Kunststoffschale 36 kann ein Teil eines nicht weiter dargestellten Klimaanlagengehäuses bilden, von dem aus klimatisierte Luft in den Kanal 24 einleitbar ist. Die Luft wird durch den Kanal 24 zu in dem Querträger vorgesehenen Austrittsöffnungen 40, 42, 44, 46 geführt. An die Austrittsöffnungen schließen sich jeweils Luftaustrittsstutzen 50, 52, 54, 56 an, die bevorzugt ebenfalls aus dem Kunststoff bestehen.Furthermore, the cross member has a larger opening 34 approximately in the middle, to which a plastic shell 36 connects. This plastic shell 36 can form part of an air conditioning system housing, not shown, from which conditioned air can be introduced into the channel 24 . The air is guided through the channel 24 to outlet openings 40 , 42 , 44 , 46 provided in the cross member. Air outlet connections 50 , 52 , 54 , 56 , which preferably also consist of the plastic, adjoin the outlet openings.
Alle Kunststoffteile, wie Kanalinnenwände 25, Nieten 26, 28, Halterungen 30, 32, Gehäuseteil 36, Luftaustrittsstutzen 50, 52, 54, 56, Verstärkungsrippen 19 werden in einem einzigen Spritzgußprozeß gespritzt. Zur Herstellung wird zunächst der Grundkörper geformt und mit den entsprechenden Öffnungen versehen. Dann werden die aus Metall bestehenden Halterungen angeschweißt, genietet, getoxt, geschraubt oder dergleichen befestigt. Danach wird der Grundkörper in ein entsprechendes Spritzwerkzeug eingelegt und sämtliche Kunststoffteile in einem Spritzvorgang an den Grundkörper angespritzt.All plastic parts, such as channel inner walls 25 , rivets 26 , 28 , brackets 30 , 32 , housing part 36 , air outlet connection 50 , 52 , 54 , 56 , reinforcing ribs 19 are injection molded in a single injection molding process. For the manufacture, the base body is first shaped and provided with the corresponding openings. Then the metal brackets are welded, riveted, toxed, screwed or the like attached. The base body is then placed in a corresponding injection mold and all plastic parts are injection molded onto the base body in one injection process.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der den Kanal bildende Grundkörper 114 des erfindungsgemäßen Bauteils 110 zweiteilig ausgebildet (Fig. 4) und besteht aus erster und zweiter Halbschale 116 und 118, die in Fig. 5 einzeln dargestellt sind. Die Halbschalen 116 und 118 weisen jeweils abgewinkelte Längsränder 120 und 122 bzw. 124 und 126 auf, die bei Bildung des rohrartigen Grundkörpers 14, wie in Fig. 6 dargestellt, aneinander liegen. Die Längsränder 120, 122, 124 und 126 sind derart geformt, daß bei Aneinanderliegen (Fig. 6) Entlüftungsöffnungen 128 frei bleiben, wie dies in Fig. 8 im Detail dargestellt ist. Die Funktion dieser Entlüftungsöffnungen 128 wird weiter unten bei der Beschreibung des Herstellverfahrens näher erläutert. Luftaustrittsstutzen 151 und 153 können in einem oder beiden Halbschalen 116, 118 vorgesehen sein.In a further preferred embodiment of the invention, the base body 114 of the component 110 according to the invention forming the channel is formed in two parts ( FIG. 4) and consists of first and second half-shells 116 and 118 , which are shown individually in FIG. 5. The half-shells 116 and 118 each have angled longitudinal edges 120 and 122 or 124 and 126 , which lie against one another when the tubular base body 14 is formed , as shown in FIG. 6. The longitudinal edges 120 , 122 , 124 and 126 are shaped in such a way that ventilation openings 128 remain free when they lie next to one another ( FIG. 6), as is shown in detail in FIG. 8. The function of these ventilation openings 128 is explained in more detail below in the description of the manufacturing method. Air outlet ports 151 and 153 can be provided in one or both half-shells 116 , 118 .
Der rohrartige Grundkörper 114 ist wie in dem ersten Ausführungsbeispiel innenseitig mit einem Kunststoff 130 ausgekleidet, wobei der Kunststoff in einem Spritzgußprozeß eingespritzt wird. Der Kunststoff 130 bedeckt dabei nicht nur die Innenseiten des Grundkörpers 114 mit seinen Halbschalen 116 und 118, sondern durchsetzt auch die Entlüftungsöffnungen 128 und umgreift äußerste Ränder 132 und 134 der abgewinkelten Ränder 120, 122, 124 und 126, wie dies beispielsweise in Fig. 7 und in dem Querschnitt in Fig. 9 zu erkennen ist. Dadurch ist eine erste Möglichkeit aufgezeigt, wie die beiden Halbschalen 116 und 118 über den eingespritzten Kunststoff 130 miteinander verbindbar sind.As in the first exemplary embodiment, the tubular base body 114 is lined on the inside with a plastic 130 , the plastic being injected in an injection molding process. The plastic 130 not only covers the inside of the base body 114 with its half-shells 116 and 118 , but also passes through the ventilation openings 128 and encompasses the outermost edges 132 and 134 of the angled edges 120 , 122 , 124 and 126 , as is the case, for example, in FIG. 7 and can be seen in the cross section in Fig. 9. This shows a first possibility of how the two half-shells 116 and 118 can be connected to one another via the injected plastic 130 .
Eine zweite Möglichkeit zur Verbindung der beiden Halbschalen 116 und 118 ist ebenfalls in Fig. 7 und in dem Querschnitt in Fig. 10 dargestellt. Hier weisen die abgewinkelten Seitenränder 120 und 124 bzw. 122 und 126 jeweils zueinander korrespondierende Durchbrechungen 136 und 138, wie beispielsweise in Fig. 11c im Detail dargestellt ist, auf. Beim Einspritzen des Kunststoffs 130 wird gleichzeitig ein Kunststoffniet 140 in und um die Durchbrechnungen 136 und 138 gespritzt, so daß über diesen Kunststoffniet 140 eine weitere Verbindungsmöglichkeit gegeben ist. Dabei können die Durchbrechungen 136 und 138 im Detail verschieden ausgeführt sein, wie dies im Detail an einzelnen Beispielen in den Fig. 11a, b und c dargestellt ist. So können die Durchbrechungen 136 und 138 Durchzüge 142 und 144 aufweisen, durch die gegebenenfalls das genaue Zusammenfügen der Halbschalen 116 und 118 vereinfacht sein kann.A second possibility for connecting the two half-shells 116 and 118 is also shown in FIG. 7 and in the cross section in FIG. 10. Here, the angled side edges 120 and 124 or 122 and 126 each have openings 136 and 138 corresponding to one another, as is shown in detail in FIG. 11c, for example. When the plastic 130 is injected, a plastic rivet 140 is simultaneously injected into and around the openings 136 and 138 , so that a further connection possibility is provided via this plastic rivet 140 . The openings 136 and 138 can be designed differently in detail, as is shown in detail in individual examples in FIGS. 11a, b and c. For example, the openings 136 and 138 can have passages 142 and 144 , through which the precise joining together of the half-shells 116 and 118 can be simplified.
Wie in der Fig. 12a dargestellt, können diese Durchzüge auch über einen Stempel 146, beispielsweise nach Einlegen der Halbschalen in ein Spritzgußwerkzeug, derart umgebogen werden, daß gleichzeitig eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Halbschalen 116 und 118 gegeben ist. Wie in Fig. 12b angedeutet, können der Stempel und die zugehörige Matrize nach Umbördelung des Durchzugs 144 zurückgefahren werden und die Außenform des danach eingespritzten Kunststoffniets 140 bestimmen.As shown in FIG. 12a, these passages can also be bent over a punch 146 , for example after inserting the half-shells in an injection molding tool, in such a way that a mechanical connection between the two half-shells 116 and 118 is provided at the same time. As indicated in FIG. 12 b, the stamp and the associated die can be retracted after the passage 144 has been flanged and the outer shape of the plastic rivet 140 injected thereafter determined.
Die Form der Halbschale 116 und 118 kann im Detail unterschiedlich ausgebildet sein, wie dies beispielsweise die Darstellungen in den Fig. 13 bis 19 zeigen.The shape of the half-shell 116 and 118 can be designed differently in detail, as is shown, for example, by the illustrations in FIGS. 13 to 19.
So kann beispielsweise der durch den Grundkörper 114 gebildete Kanal nicht nur rund, sondern auch vieleckig sein, wie beispielsweise in Fig. 19 dargestellt. In Fig. 19 ist ebenfalls die Möglichkeit dargestellt, daß die Halbschalen 116 und 118 einstückig ausgebildet sein können und entlang eines Scharnieres 117 gegeneinander verschwenkbar sind. Vor dem Spritzen des Kunststoffs 130 werden die Halbschalen 116 und 118 zusammengeschwenkt zur Bildung des Grundkörpers 114, in den dann der Kunststoff 130 eingespritzt wird. In dieser Ausführungsform gibt es dann nur die abgewinkelten Längsränder 120' und 124' an einer Längsseite des Grundkörpers 114.For example, the channel formed by the base body 114 may not only be round, but also polygonal, as shown for example in FIG. 19. In Fig. 19, the possibility is also shown that the half-shells may be formed integrally 116 and 118 and along a hinge 117 are relative to each other. Before injection of the plastic material 130, the half-shells 116 and 118 are pivoted together to form the base body 114, in the plastic is then injected 130th In this embodiment, there are then only the angled longitudinal edges 120 ′ and 124 ′ on one long side of the base body 114 .
Des weiteren können die Längsränder 120, 122, 124 und 126 der Halbschalen 116 und 118 in verschiedenster Weise ausgebildet sein, wie in den Fig. 13 bis 18 dargestellt. Insbesondere können sie derart ausgebildet sein, daß die Längsränder Anbindungspunkte für weitere Komponenten, wie beispielsweise Lenksäule, Airbag oder dergleichen, bilden. Falls die Längsränder sehr ausladend ausgebildet sind, wie beispielsweise in Fig. 15 bei den Längsrändern 120 und 124 dargestellt, können diese Ränder 120 und 124 durch Kunststoffrippen 150 verstärkt sein, wobei die Kunststoffrippen 150 bevorzugt in dem gleichen Spritzgußprozeß gespritzt werden. Die Verstärkungsrippen 150 können darüber hinaus Öffnungen 152 aufweisen, wie in Fig. 16 dargestellt, so daß parallel zu dem durch den Grundkörper gebildeten Kanal beispielsweise Kabel geführt werden können.Furthermore, the longitudinal edges 120 , 122 , 124 and 126 of the half-shells 116 and 118 can be designed in a wide variety of ways, as shown in FIGS. 13 to 18. In particular, they can be designed such that the longitudinal edges form connection points for further components, such as, for example, steering column, airbag or the like. If the longitudinal edges are formed spreading, such as in FIG. 15 at the longitudinal edges 120 and 124, these edges may be reinforced by plastic fins 150 120 and 124, wherein the plastic fins 150 preferably are injected into the same injection molding process. The reinforcing ribs 150 can also have openings 152 , as shown in FIG. 16, so that, for example, cables can be guided parallel to the channel formed by the base body.
In Fig. 18 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Längsränder 120, 122, 124 und 126 nicht abgewinkelt sind, sondern in Richtung des Umfanges des Grundkörpers 114 ausgebildet sind, so daß die Halbschalen 116 und 118 quasi ineinandersteckbar sind. Die Verbindung der Halbschalen 116 und 118 kann wiederum über nicht näher dargestellte Nietverbindungen, wie sie in den Fig. 11 und 12 dargestellt sind, realisiert sein.In Fig. 18 an embodiment is shown in which the longitudinal edges 120 , 122 , 124 and 126 are not angled, but are formed in the direction of the circumference of the base body 114 , so that the half-shells 116 and 118 are quasi pluggable. The connection of the half shells 116 and 118 can in turn be realized via rivet connections, not shown, as shown in FIGS. 11 and 12.
Diese zweite Ausführungsform 110 des erfindungsgemäßen Bauteils wird im wesentlichen genau so hergestellt wie die vorher beschriebene Ausführungsform bezüglich der Fig. 1 bis 3. Zunächst werden die Halbschalen 116 und 118 des Grundkörpers 114 geformt, beispielsweise in einem Tiefziehverfahren und die entsprechenden Halterungen angebracht, beispielsweise angeschweißt. Danach werden die Halbschalen 116 und 118 in das Spritzwerkzeug eingelegt und der Kunststoff 130 eingespritzt, wodurch dann der Grundkörper 140 innenseitig mit Kunststoff ausgekleidet wird und gleichzeitig die beiden Halbschalen 116 und 118, wie oben beschrieben, miteinander verbunden werden.This second embodiment 110 of the component according to the invention is produced essentially in exactly the same way as the previously described embodiment with reference to FIGS. 1 to 3. First, the half-shells 116 and 118 of the base body 114 are shaped, for example in a deep-drawing process, and the corresponding holders are attached, for example welded on , The half-shells 116 and 118 are then inserted into the injection mold and the plastic 130 is injected, as a result of which the base body 140 is then lined with plastic on the inside and at the same time the two half-shells 116 and 118 are connected to one another, as described above.
In Weiterbildung des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn die Halbschalen Anspritzöffnungen 160 aufweisen, die in Umfangsrichtung mittig auf wenigstens einer bevorzugt beiden Halbschalen 116, 118 angeordnet sind und in Längsrichtung jeweils zwischen zwei Entlüftungsöffnungen 128 angeordnet sind. Dann kann, wie in Fig. 20 durch Fließlinien 162 angedeutet, der eingespritzte Kunststoff in vorteilhafter Weise, ausgehend von den Anspritzöffnungen 160, relativ drucklos fließen, wobei durch die Entlüftungsöffnungen 128 die im Spritzgußprozeß verdrängte Luft entweichen kann. Dadurch wird ein prozeßsicherer Spritzgußprozeß ermöglicht, in dem der Kunststoff verbessert in sämtliche Bereiche fließen kann.In a further development of the method, it is advantageous if the half-shells have injection openings 160 which are arranged in the circumferential direction centrally on at least one preferably two half-shells 116 , 118 and are each arranged in the longitudinal direction between two ventilation openings 128 . Then, as indicated in FIG. 20 by flow lines 162 , the injected plastic can advantageously flow relatively without pressure, starting from the injection openings 160 , the air displaced in the injection molding process being able to escape through the ventilation openings 128 . This enables a process-safe injection molding process in which the plastic can flow better in all areas.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann nach dem Einlegen der Halbschalen 116 und 118 in das Spritzgußwerkzeug und vor dem Spritzgießen des Kunststoffes noch ein Verstemmen der Durchzüge 144, wie in den Fig. 12a und 12b angedeutet und wie weiter oben bereits beschrieben, vorgesehen sein.In one embodiment of the invention, after inserting the half-shells 116 and 118 into the injection mold and before the injection molding of the plastic, caulking of the passages 144 can be provided , as indicated in FIGS. 12a and 12b and as already described above.
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