DE102004010933B4

DE102004010933B4 - Verbindungselement einer Transportsicherung für eine Fahrzeugtüre

Info

Publication number: DE102004010933B4
Application number: DE102004010933A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dr. 37520 Hickmann
Original assignee: Eisenhuth GmbH and Co KG
Current assignee: Eisenhuth GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2024-03-06
Also published as: DE102004010933A1

Abstract

Türtransportsicherung (10) für eine Fahrzeugtüre, aufweisend ein Verbindungselement (10) mit einem Kopf (18) und einem im Wesentlichen zylindrischen Schaft (12), an dem ein Schaftabschnitt (14) und unmittelbar angrenzend ein weiterer Schaftabschnitt (16) jeweils mit Gewinde ausgebildet sind, wobei das Verbindungselement (10) durch Wahl unterschiedlicher Gewindeformen wie Steigung, Durchmesser und/oder Richtung dergestalt ausgebildet ist, dass mit dem Verbindungselement (10) zwei Flächenelemente der Fahrzeugtüre, insbesondere zwei Bleche, voneinander in einem bestimmten Abstand festgelegt werden können, wobei das Verbindungselement (10) aus einem Metall-Pulverspritzguss-Material hergestellt ist, welches in einer Spritzgussform ausgeformt, entbindert und nachfolgend einem Sintervorgang unterworfen worden ist, wobei das Metall-Pulverspritzguss-Material nickellegierten Stahl enthält.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für eine Transportsicherung einer Fahrzeugtüre mit einem im Wesentlichen zylindrischen Schaft. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines solchen Verbindungselements.
Transportsicherungen werden bei der Herstellung von Fahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen verwendet, um während des Herstellungsprozesses und vor allem während einer Tauchlackierung der Fahrzeugkarosse den Abstand zwischen einer zugehörigen Fahrzeugtüre und der restlichen Fahrzeugkarosse festzulegen. Die Transportsicherungen werden nach dem Herstellungsprozess von der Fahrzeugkarosse entfernt und in der Regel entsorgt.
Die Verbindungselemente solcher Transportsicherungen müssen daher allgemein vergleichsweise hohe Trag- und Stützkräfte übertragen können, gleichzeitig aber sehr kostengünstig herzustellen sein. Ferner müssen die Verbindungselemente während des Herstellungsprozesses vergleichsweise schnell an einer Fahrzeugkarosse montiert werden können.
Bei bekannten Transportsicherungen werden dazu Verbindungselemente in Gestalt von Kunststoff-Clips verwendet, die zwar kostengünstig sind, die aber nur bedingt Traglasten aufnehmen können. Ferner werden konventionelle Stahl-Verbindungselemente verwendet, die aber vergleichsweise teuer sind, insbesondere dann, wenn sie an einem Schaft mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Gewinden aufweisen. Solche Stahl-Verbindungselemente lassen sich nämlich nicht Strangpressen und können nur durch spanabhebende Fertigung hergestellt werden.
In DE 199 35 276 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung komplex geformter Bauteile hoher Festigkeit und Duktilität von hoch reinen Titanlegierungen beschrieben. Ferner ist in US 6,328,918 B1 ein Verfahren zur Formgebung von Gewindeteilen beschrieben. Außerdem ist in DE 103 28 652 A1 ein Verfahren zur Verbindung mindestens zweier Kraftfahrzeugkarosserieteile beschrieben.
Zugrundeliegende Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transportsicherung für eine Fahrzeugtüre bereitzustellen, mit der die oben genannten Probleme überwunden sind und die allgemein bei besonders niedrigen Herstellungskosten hohe Traglasten übernehmen kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Türtransportsicherung gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäße und bevorzugte Weiterbildungen der Transportsicherung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Bei dem Verbindungselement sind ein Schaftabschnitt mit Gewinde und benachbart ein weiterer Schaftabschnitt oder ein Kopf ausgebildet, die aus einem Metall-Pulverspritzguss-Material hergestellt sind, welches in einer Spritzgießform ausgeformt, entbindert und nachfolgend einem Sintervorgang unterworfen worden ist. Vorgesehen ist eine Verwendung eines Metall-Pulverspritzguss-Materials zum Herstellen einer Türtransportsicherung für eine Fahrzeugtüre, sowie ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines solchen Verbindungselements mittels Spritzgießen eines Metall-Pulverspritzguss-Materials in einer Spritzgussform, Entbindern in einem Entbinderungsofen und Sintern in einer Sinteratmosphäre. Schließlich ist eine Spritzgussform zum Herstellen mindestens eines solchen Verbindungselements vorgesehen, bei der die Anspritzung des einzelnen Verbindungselements ausgehend von einem Hauptkanal aufgeteilt in mehrere Unterkanäle erfolgt, die zu einem gemeinsamen Ringkanalabschnitt führen.
Erfindungsgemäßist ein im Wesentlichen zylindrisches Verbindungselement geschaffen, das im Vergleich zu bekannten Verbindungselementen von Transportsicherungen auch hohe Kräfte sowie Momente übertragen kann und dabei gleichzeitig sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Darüber hinaus ist bei Verwendung des Verbindungselements als Türtransportsicherung auch die elektrische Leitfähigkeit zwischen zwei Blechen, die zu lackieren sind, gewährleistet. Das Verbindungselement kann mit Spritzgussmaschinen ausgeführt werden, welche eine hohe Variabilität hinsichtlich der Gestalt und Ausformung von damit hergestellten Teilen zulassen.
Mit dem Einsatz von Metall-Pulverspritzguss-Material geht die Erfindung hinsichtlich der herzustellenden Türtransportsicherungen neue Wege, denn es wird nicht wie bisher preiswerter Kunststoff oder Strangpress-Stahl als Material verwendet. Erfindungsgemäß dient ein vergleichsweise teuerer Werkstoff als Ausgangsbasis, der aber wegen seiner sehr preiswerten Verarbeitung insgesamt zu einer sehr kostengünstigen Lösung führt.
Darüber hinaus ist das Verbindungselement anstelle eines Clips oder einer Verrastung mit einem Schaftabschnitt versehen, an dem mindestens ein Gewinde ausgebildet ist. Mit diesem Gewinde kann das Verbindungselement insbesondere als Türtransportsicherung sehr lagegenau an einer Fahrzeugkarosserie bzw. einer Fahrzeugtüre angeordnet werden. Obwohl das dazu notwendige Einschrauben der Transportsicherung teurer ist als das Einstecken von Clips, wird erfindungsgemäß eine insgesamt qualitativ hochwertigere und daraus resultierend auch kostengünstigere Lösung bereitgestellt. Ferner ist zu beachten, dass das Verbindungselement im Vergleich zu Clips gezielter auch wieder entfernt werden kann.
Bei einer vorteilhaften und auf die Funktion als Türtransportsicherung abgestimmten Weiterbildung der Erfindung ist der benachbarte Schaftabschnitt oder der Kopf des erfindungsgemäßen Verbindungselements mit einem größeren Durchmesser gestaltet als der Schaftabschnitt mit Gewinde, und zwischen dem Schaftabschnitt mit Gewinde und dem benachbarten Schaftabschnitt oder dem Kopf ist eine Stufe ausgebildet, an der der Schaftabschnitt mit Gewinde unmittelbar zum benachbarten Schaftabschnitt oder Kopf übergeht. Mit dem Begriff ”unmittelbar” ist hier gemeint, dass am Übergang zwischen dem Schaftabschnitt mit Gewinde und dem benachbarten Schaftabschnitt bzw. dem Kopf insbesondere keine Nut oder Aussparung für einen Werkzeugauslauf eines spanenden Werkzeugs vorgesehen ist. Solche Nuten bzw. Aussparungen sind bei konventionellen Verbindungselementen, deren Gewinde spanend hergestellt werden weitgehend erforderlich. Die Nuten bzw. Aussparungen führen zu Kerbwirkung und damit zur Schwächung des im Wesentlichen zylindrischen Verbindungselements. Ferner müssen wegen diesen Nuten bzw. Aussparungen herkömmliche Verbindungselemente vergleichsweise lang gestaltet sein, damit dennoch die erforderlichen Gewinde- und Schaftlängen zur Verfügung stehen. Die erfindungsgemäß vergleichsweise kurzen Verbindungselemente benötigen demgegenüber weniger Material und können aufgrund ihrer insgesamt geringeren Länge schneller ein- und ausgeschraubt werden. Diese Vorteile mögen zwar gering erscheinen, sie sind aber bei den hohen Stückzahlen der erfindungsgemäßen Verbindungselemente in einer Großserienfertigung von Personenkraftwagen durchaus von Bedeutung.
Die genannten Vorteile sind besonders dann gewichtig, wenn das Verbindungselement erfindungsgemäß mit mindestens zwei Schaftabschnitten mit Gewinde gestaltet ist, die unterschiedliche Gewindeformen, insbesondere unterschiedliche Steigung, Durchmesser und/oder Richtung aufweisen.
Ferner ist es für die angestrebte Funktion als Türtransportsicherung und auch für weitere Sonderanwendungen vorteilhaft, wenn das Verbindungselement zwei Schaftabschnitte aufweist, von denen ein erster und im Durchmesser kleiner Schaftabschnitt mit einem Feingewinde versehen ist, und an diesen Schaftabschnitt mit Feingewinde ein zweiter im Durchmesser größerer Schaftabschnitt mit einem Grobgewinde anschließt.
Mit einem solchen Verbindungselement können insbesondere vorteilhaft zwei Flächenelemente oder Bleche einer Fahrzeugtüre voneinander in einem bestimmten Abstand entfernt festgelegt werden. Die Bleche werden relativ zueinander in einen vorbestimmten Abstand gebracht, indem der Schaftabschnitt mit Feingewinde durch ein Loch in einem der Bleche geführt und dann in eine Mutter an dem zweiten Blech eingeschraubt wird. Während des Einschraubens dringt der Schaftabschnitt mit Grobgewinde in das Loch des ersten Bleches ein und zieht dieses erste Blech auf Abstand relativ zum zweiten Blech.
Damit das Verbindungselement kostengünstig hergestellt werden kann und dennoch hohe Kräfte und Momente übertragen kann, sollte das verwendete Metall-Pulverspritzguss-Material nickellegierten Stahl, insbesondere mit maximal 0,1% Kohlenstoff (C) und/oder 1,9 bis 2,2% Nickel (Ni) enthalten. Mit einem solchen Material liegt nach dem Sintervorgang ein Verbindungselement mit einer Dichte von über zirka 7,5 g/cm³, einer Streckgrenze von mehr als zirka 150 MPa, einer Zugfestigkeit von mehr als zirka 570 MPa, einer Bruchdehnung von größer als zirka 25% und einer Härte von zirka 90 bis 110 HV10, welche durch Wärmebehandlung auf über 600 HV10 gesteigert werden kann. Ferner können mit diesem Material zu transportierende bzw. zu koppelnde Bleche elektrisch leitend verbunden werden.
Bei dem Verbindungselement wird als Bindemittel vorteilhaft Polyacetal verwendet. Mit diesem Bindemittel kann das Spritzgießformteil sehr schnell katalytisch entbindest werden. In Anwesenheit eines geeigneten Katalysators lässt sich Polyacetal bereits im nicht geschmolzenen Zustand in gasförmige Bestandteile depolymerisieren und somit rückstandsfrei aus dem Spritzgussteil entfernen. Im anschließenden Sinterprozess erfolgt dann z. B. drucklos die Verdichtung.
Damit das Verbindungselement besonders auf die Anforderungen als Türtransportsicherung abgestimmt ist, wird beim Spritzgießen des Metall-Pulverspritzguss-Materials, gemäß der Erfindung vorteilhaft mit einer Spritzgießwerkzeugtemperatur von zirka 120°C bis 135°C, insbesondere von zirka 128°C gearbeitet.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine verwendete Spritzgussmaschine mit einer Massetemperatur an der Spritzdüse von zirka 210°C bis 230°C, insbesondere von zirka 220°C betrieben wird.
Damit das Verbindungselement insbesondere an den Gewindeabschnitten und an Übergangskanten wie gewünscht ausgeformt wird, sollte vorteilhaft mit einem Spritzdruck von zirka 1500 bar bis 1700 bar, insbesondere von zirka 1600 bar gearbeitet werden.
Eine Spritzgussform zum Herstellen mindestens eines insbesondere im Wesentlichen zylindrischen Verbindungselements aus einem Metall-Pulverspritzguss-Material ist mit einer Anspritzung versehen, die ausgehend von einem Hauptkanal aufgeteilt in mehrere Unterkanäle geleitet ist, die dann zu einem gemeinsamen Ringkanalabschnitt führen, an dem mehrere Nester der Spritzgussform in Form einer Nestergruppe angeschlossen sind. Mit einer solchen Anspritzung wird das in die Spritzgussform eingeführte Metall-Pulverspritzguss-Material gleichmäßig auf eine Vielzahl Nester verteilt.
Eine besonders hohe Produktqualität bei gleichzeitig geringen Formenkosten kann erzielt werden, indem an der Anspritzung vier Unterkanäle vorgesehen sind, die sternförmig im Zentrum eines Ringkanalabschnitts angeordnet sind.
Die Herstellungskosten des Verbindungselements können weiter gesenkt werden, indem zum Spritzgießen eine Mehrfachform mit vier Nestergruppen vorgesehen wird, zu deren Unterkanälen ein H-förmiger Hauptkanal führt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Türtransportsicherung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements,
2 die Seitenansicht II-II gemäß 1, und
3 eine schematische Draufsicht auf eine Anspritzung einer Spritzgussform zum Herstellen eines Verbindungselements gemäß 1 und 2.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den 1 und 2 ist ein Verbindungselement 10 veranschaulicht, das bei der Großserienherstellung und insbesondere beim Lackieren von Karossen von Personenkraftwagen als Türtransportsicherung verwendet wird.
Das Verbindungselement 10 weist einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Schaft 12 auf, an dem ein erster Schaftabschnitt 14 mit einem Feingewinde und benachbart ein zweiter Schaftabschnitt 16 mit einem Grobgewinde ausgestaltet ist.
An den zweiten Schaftabschnitt 16 schließt ein als Sechskant gestalteter Kopf 18 an. Der Kopf 18 ist derart geformt, dass das Verbindungselement 10 mit seinen beiden Gewinden mit konventionellen Werkzeugen in zwei Bleche einer Türe bzw. Karosse eingeschraubt werden kann und die Bleche dabei, wie oben erläutert in einem vorbestimmten Abstand relativ zueinander festgelegt werden.
Zwischen dem ersten Schaftabschnitt 14 und dem zweiten Schaftabschnitt 16 sowie zwischen dem zweiten Schaftabschnitt 16 und dem Kopf 18 sind Übergänge bzw. Stufen 20 bzw. 22 ausgebildet, an denen die jeweiligen Abschnitte ohne Nuten oder Aussparungen unmittelbar aneinandergrenzen. An den Kanten der Stufen 20 bzw. 22 sind lediglich Radien von zwischen 0,2 und 1,0 mm, insbesondere von zirka 0,5 mm ausgeformt, mit denen die Kanten gerundet sind und dadurch die Gefahr von Schnittverletzungen ausgeschlossen ist.
Diese Art der Gestaltung der Übergänge 20 und 22 steht im Gegensatz zu konventionellen Verbindungselementen, bei denen die Übergänge mit Nuten oder Aussparungen für den Auslauf von Gewindeschneidwerkzeugen versehen sein müssen.
Die Gestaltung wird erreicht, indem das Verbindungselement 10 aus einem Metall-Pulverspritzguss-Material hergestellt ist, welches in einer Spritzgießform ausgeformt, entbindert und nachfolgend einem Sintervorgang unterworfen worden ist.
Mit dieser Art der Herstellung kann insbesondere sehr kostengünstig auch der erste Schaftabschnitt 14 mit einem anderen Gewinde, mit unterschiedlicher Steigung und auch kleinerem Durchmesser als der zweite Schaftabschnitt 16 gestaltet werden.
Als Metall-Pulverspritzguss-Material ist bei dem Ausführungsbeispiel ein nickellegiertes Stahlgranulat mit Polyacetal als Bindemittel verwendet worden. Während des Spritzgießens sind besondere Prozessparameter eingestellt worden. So ist mit einer Spritzgießwerkzeugtemperatur von zirka 128°C, einer Massetemperatur an einer zugehörigen, nicht dargestellten Spritzdüse von zirka 220°C und einem Spritzdruck von zirka 1600 bar gearbeitet worden.
In 3 ist eine dabei verwendete Spritzgussform mit ihrer Anspritzung 24 näher veranschaulicht. Die Anspritzung 24 ist mit einem H-förmigen Hauptkanal 26 gestaltet, mittels dem der Feedstock auf insgesamt vier Nestergruppen 28 verteilt wird. An jedem der Nestergruppen 28 sind jeweils vier sich sternförmig erstreckende Unterkanäle 30 angeordnet, die zu einem sie umgebenden Ringkanalabschnitt 32 führen. Die Ringkanalabschnitte 32 erstrecken sich jeweils auf einer Kreislinie über einen Winkel von zirka 270°. An jedem Ringkanalabschnitt 32 sind gleichmäßig verteilt jeweils sieben Nester 34 für jeweils ein Verbindungselement 10 vorgesehen.
Bezugszeichenliste

10: Verbindungselement
12: Schaft
14: Schaftabschnitt
16: Schaftabschnitt
18: Kopf
20: Übergang bzw. Stufe
22: Übergang bzw. Stufe
24: Anspritzung
26: Hauptkanal
28: Nestergruppe
30: Unterkanal
32: Ringkanalabschnitt
34: Nest

Claims

Türtransportsicherung (10) für eine Fahrzeugtüre, aufweisend ein Verbindungselement (10) mit einem Kopf (18) und einem im Wesentlichen zylindrischen Schaft (12), an dem ein Schaftabschnitt (14) und unmittelbar angrenzend ein weiterer Schaftabschnitt (16) jeweils mit Gewinde ausgebildet sind, wobei das Verbindungselement (10) durch Wahl unterschiedlicher Gewindeformen wie Steigung, Durchmesser und/oder Richtung dergestalt ausgebildet ist, dass mit dem Verbindungselement (10) zwei Flächenelemente der Fahrzeugtüre, insbesondere zwei Bleche, voneinander in einem bestimmten Abstand festgelegt werden können, wobei das Verbindungselement (10) aus einem Metall-Pulverspritzguss-Material hergestellt ist, welches in einer Spritzgussform ausgeformt, entbindert und nachfolgend einem Sintervorgang unterworfen worden ist, wobei das Metall-Pulverspritzguss-Material nickellegierten Stahl enthält.
Türtransortsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der benachbarte Schaftabschnitt (16) oder der Kopf (18) mit einem größeren Durchmesser gestaltet ist als der Schaftabschnitt (14) mit Gewinde und dass zwischen dem Schaftabschnitt mit Gewinde (14) und dem benachbarten Schaftabschnitt (16) oder dem Kopf (18) eine Stufe ausgebildet ist, an der der Schaftabschnitt (14) mit Gewinde unmittelbar zum benachbarten Schaftabschnitt (16) oder Kopf (18) übergeht.
Türtransportsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und im Durchmesser kleinerer Schaftabschnitt (14) mit einem Feingewinde versehen ist, und an diesen Schaftabschnitt (14) mit Feingewinde ein zweiter im Durchmesser größerer Schaftabschnitt (16) mit einem Grobgewinde anschließt.
Türtransportsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Pulverspritzguss-Material nickellegierten Stahl mit maximal 0,1% C und/oder 1,9 bis 2,2% Ni enthält.
Türtransportsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Pulverspritzguss-Material Polyacetat als Bindemittel enthält.