DE102007036666A1

DE102007036666A1 - Verfahren zum Ausschäumen eines Hohlkörpers

Info

Publication number: DE102007036666A1
Application number: DE102007036666A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schilp; Konstantin Miltschew
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-08-04
Also published as: DE102007036666B4

Abstract

Bei einem Verfahren zum Ausschäumen eines mindestens zwei Öffnungen aufweisenden Hohlkörpers, insbesondere eines Hohlraums einer Fahrzeugkarosserie, wird ein aufschäumender Werkstoff über eine erste Öffnung in den Hohlkörper eingebracht und zumindest die zweite Öffnung bis zu einem Aushärten des aufgeschäumten Werkstoffs temporär mit einem Abdeckelement abgedeckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausschäumen eines Hohlkörpers und insbesondere eines Hohlraums einer Fahrzeugkarosserie.
Insbesondere selbsttragende Fahrzeugkarosserien weisen strukturbedingt eine Vielzahl von Hohlräumen auf, die sich beim Verbinden der einzelnen Strukturbleche der Karosserie ausbilden. Insbesondere aus akustischen Gürnden, da diese Hohlräume als Resonanzkörper negative Auswirkungen auf die Akustik des Fahrzeugs haben können, teilweise jedoch auch aus Korrosionsschutzgründen, wird vermehrt dazu übergegangen, solche Hohlräume der Fahrzeugkarosserie mit einem aufschäumenden Werkstoff, in der Regel einem PUR-Kunststoff auszuschäumen. Aufgrund ihrer Dämpfungswirkung sorgt die Schaumstofffüllung für ein verbessertes akustisches Verhalten des Fahrzeugs. Weiterhin kann durch die Ausschäumung eine Ansammlung von Feuchtigkeit (Kondenswasser) in den Hohlräumen verhindert werden, die ansonsten zu einer Korrosion der Karosseriebleche führen könnte. Aufgrund der geringen Dichte der eingesetzten Schaumstoffe wird das Gesamtgewicht des Fahrzeugs durch diese Maßnahme nicht wesentlich erhöht.
Zum Einbringen des Schaumstoffs in die Hohlräume wird in der Regel eine Sprühpistole verwendet, mittels der der aufschäumende Werkstoff durch eine Öffnung in einem der Karosseriebleche in den Hohlraum eingesprüht wird. Häufig weisen solche Hohlräume der Fahrzeugkarosserie jedoch eine Viel zahl von Öffnungen auf, die beispielsweise für den beidseitigen Einsatz einer Schweißzange zum Verbinden der einzelnen Strukturbleche der Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind. Diese Öffnungen müssen daher dicht verschlossen werden, um ein Austreten des Schaumstoffs zu verhindern. Eine solche Abdichtung erfolgt derzeit regelmäßig über Folien oder Stopfen, sogenannte Lack- oder Montagestopfen. Da die Öffnungen jedoch oftmals an schwer zugänglichen Stellen positioniert sind, ist die Anbringung derartiger Verschlusselemente zeit- und arbeitsaufwändig und zudem beschwerlich. Aus diesem Grund werden die Verschlusselemente nach dem Aushärten des Schaumstoffs auch nicht wieder entfernt, obwohl ihr weiterer Verbleib ohne Funktion ist und das Fahrzeuggewicht negativ beeinflusst. Zudem erhöhen diese nicht wiederverwendbaren Verschlusselemente die Herstellkosten einer Fahrzeugkarosserie in nicht unerheblichem Maße.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausschäumen eines Hohlkörpers anzugeben, bei dem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest lediglich in abgeschwächter Form gegeben sind. Insbesondere soll ein wirtschaftliches Verfahren zum Ausschäumen eines Hohlkörpers angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.
Der Kern der Erfindung sieht vor, bei einem Verfahren zum Ausschäumen eines mindestens zwei Öffnungen aufweisenden Hohlkörpers, insbesondere eines Hohlraums einer Fahrzeugkarosserie, bei dem ein aufschäumender Werkstoff über eine erste Öffnung in den Hohlkörper eingebracht wird, die zweite Öffnung bis zu einem Aushärten des aufgeschäumten Werkstoffs temporär mittel eines Abdeckelements abzudecken.
Unter Abdeckelement wird erfindungsgemäß ein flächiges Bauteil verstanden, dass durch eine flächige Anlage an dem die Öffnung umgebenden Bereich des Hohlkörpers eine Dichtwirkung erzielt.
Als aufschäumender Werkstoff können alle geeigneten Werkstoffe eingesetzt werden; insbesondere eignen sich jedoch aufschäumende Kunststoffe, da sich diese durch eine geringe Dichte, eine gute Dampfungswirkung und eine gute Korrosionsbeständigkeit auszeichnen können.
Unter Aushärten wird erfindungsgemäß eine ausreichende Verfestigung des aufgeschäumten Werkstoffs verstanden, so dass ein ungewolltes Austreten des aufgeschäumten Werkstoffs aus der oder den Öffnungen verhindert wird.
Das verwendete Abdeckelement kann auch mehrteilig ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, die Abdeckelemente nach einem ausreichenden Aushärten des aufgeschäumten Werkstoffs wieder von dem Hohlkörper zu entfernen. Dadurch wird eine durch die Abdeckelemente bedingte Erhöhung des Hohlkörpergewichts vermieden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die zweite Öffnung mittels eines Formteils abgedeckt, dessen Geometrie der Bauteilkontur angepasst ist. Ein auf die Geometrie des Hohlkörpers angepasstes Abdeckelement weist häufig bereits eine ausreichende gute Abdichtwirkung auf. Zudem kann dies eine genaue Zentrierung des Abdeckelements auf dem Hohlkörper unterstützen. Weiterhin wird dadurch ein Verschließen von Öffnungen, die mittels herkömmlicher Stopfen nur schwierig zu verschließen sind, auf einfache Weise möglich. Als Beispiel hierfür sind sogenannte KTL-Sicken bei Kraftfahrzeugkarosserien zu nennen, die als schmale Spalte zwischen den Verbindungsflächen von zwei miteinander verbundenen Karosserieblechen ein Ablaufen von Beschichtungsmaterial nach der Kathodischen Tauchlackierung (KT) ermöglichen sollen.
Vorteilhafterweise kann das Abdeckelement zudem elastische Werkstoffeigenschaften aufweisen, die eine Anpassung der Geometrie des Abdeckelements an die Geometrie des Hohlkörpers durch ein Andrücken ermöglichen. Dadurch kann die Dichtwirkung des Abdeckelements verbessert werden. Das Abdeckelement kann beispielsweise aus einem Elastomer bestehen oder mit einer Oberflächenschicht aus einem Elastomer versehen sein.
Für besondere Anforderungen kann das erfindungsgemäße Formteil weiterhin ein Zentrierelement aufweisen, mit dem eine besonders exakte Ausrichtung des Formteils zu der Öffnung und dem Hohlkörper erreicht werden kann. Bei dem Zentrierelement kann es sich beispielsweise um einen konisch zulaufenden Zapfen handeln, der bei einem aufgesetzten Formteil in die Öffnung des Hohlkörpers eingreift. Ein solches Zentrierelement kann zudem die Dichtwirkung des Formteils verbessern.
Für besondere Anforderungen kann das Formteil zudem ein separates Dichtelement aufweisen. Dieses beispielsweise aus einem Elastomer bestehende Dichtelement kann in das Zentrierelement integriert sein.
Erfindungsgemäß kann das Abdeckelement manuell oder automatisch, beispielsweise mittels eines Roboters, an dem Hohlkörper positioniert werden.
Bei einer Positionierung mittels eines Roboters kann an demselben Roboter eine Sprühvorrichtung angeordnet werden, mittels der der aufschäumende Werkstoff in den Hohlkörper eingebracht wird. Demnach kann das Abdecken der zweiten Öffnung automatisch mit dem Heranführen der Sprühvorrichtung an die erste Öffnung des Hohlkörpers, durch die der aufschäumende Werkstoff in diesen eingebracht wird, erfolgen. In Verbindung mit einer Zentrierwirkung des Abdeckelements kann eine relativ zueinander feste Anordnung sowohl des Abdeckelements als auch der Sprühvorrichtung an einem Roboter die Ausrichtung des Roboters zu der ersten Öffnung, durch die der aufschäumende Werkstoff in den Hohlkörper eingebracht wird, begünstigen.
Sofern ein ausreichend schnell aushärtender aufschäumender Werkstoff verwendet wird, kann vorgesehen sein, dass der Roboter das Abdeckelement über den erforderlichen Zeitraum an dem Hohlkörper positioniert hält. In diesem Fall kann auf zusätzliche Befestigungsmittel, die für eine sichere Fixierung des Abdeckelements an dem Hohlkörper sorgen, verzichtet werden.
Derartige Befestigungsmittel bieten sich dagegen insbesondere bei einem manuellen Positionieren/Entfernen des Abdeckelements an/von dem Hohlkörper an und/oder dann, wenn für die Aushärtung des aufgeschäumten Werkstoffs ein längerer Zeitraum erforderlich ist. Bei einem ferromagnetischen Hohlkörper, beispielsweise einer Fahrzeugkarosserie aus Stahl, können die Befestigungsmittel vorzugsweise magnetisch wirken. Ebenso sind saugnapfartige Verbindungen oder sonstige beliebige Steck- oder Klemmverbindungen möglich.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform weist das Abdeckelement eine Beschichtung auf, die eine Haftung des aufgeschäumten Werkstoffs an dem Formteil im Wesentlichen verhindert. Dadurch kann ein einfaches Entfernen des Abdeckelements auch nach Aushärten des aufgeschäumten Werkstoffs sichergestellt werden. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
1: einen Ausschnitt aus einer Fahrzeugkarosserie sowie ein hieran befestigbares, erfindungsgemäßen Abdeckelement.
1 zeigt einen Ausschnitt aus der Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Hierbei handelt es sich um ein Radhaus 1 sowie zwei hiermit verbundene Strukturbauteile 2. Alle drei Bauteile sind über (nicht dargestellte) Schweißverbindungen miteinander verbunden, wobei die aus tiefgezogenen Stahlblechen hergestellten Bauteile Hohlräume ausbilden. Diese Hohlräume sollen insbesondere aus akustischen Gründen durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit einem Kunststoffschaum ausgeschäumt werden.
Hierzu weist jedes der beiden Strukturbauteile eine kleine Öffnung 3 auf, an der eine Sprühvorrichtung (nicht dargestellt) angesetzt werden kann. Mittels der Sprühvorrichtung wird der aufschäumende Kunststoff in die Hohlräume eingebracht. Um ein ungewolltes Austreten des aufschäumenden Kunststoffs aus den weiteren Öffnungen 4, die die beiden Strukturbauteile 2 aus fertigungstechnischen Gründen aufweisen, zu verhindern, wird ein erfindungsgemäßes Abdeckelement 5 manuell oder mittels eines Roboters (nicht dargestellt) so an den Strukturbauteilen 2 positioniert, dass dieses die Öffnungen 4 verschließt.
Ein solches, die Öffnungen 4 beider Strukturbauteile 2 abdeckendes Abdeckelement 5 ist ebenfalls in der 1 dargestellt. Die Geometrie des Abdeckelements 5 ist an die Kontur der Strukturbauteile 2 angepasst, um zum einen eine gute Dichtwirkung und zum anderen eine einfache Ausrichtung zu ermöglichen. Das Abdeckelement 5 weist weiterhin ringförmige Dichtelemente 6 aus elastomerem Material sowie magnetisch wirkende Befestigungsmittel 7 (Permanentmagnete) auf, die ein selbstständiges Fixieren des Abdeckelements 5 an den Strukturbauteilen 2 sicherstellen.

Claims

Verfahren zum Ausschäumen eines mindestens zwei Öffnungen (3, 4) aufweisenden Hohlkörpers, insbesondere eines Hohlraums einer Fahrzeugkarosserie, wobei ein aufschäumender Werkstoff über eine erste Öffnung (3) in den Hohlkörper eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Öffnung (4) bis zu einem Aushärten des aufgeschäumten Werkstoffs temporär mit einem Abdeckelement (5) abgedeckt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4) mittels eines Formteils abgedeckt wird, dessen Geometrie der Hohlkörperkontur angepasst ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (5) mittels eines Roboters über der Öffnung positioniert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer an dem Roboter angeordneten Sprühvorrichtung der aufschäumende Werkstoff in den Hohlkörper eingebracht wird.
Abdeckelement zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Abdeckelement (5) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Formteil ausgebildet ist, dessen Geometrie der Hohlkörperkontur angepasst ist.
Abdeckelement (5) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieses elastische Werkstoffeigenschaften aufweist.
Abdeckelement (5) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein Zentrierelement.
Abdeckelement (5) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch ein Dichtelement (6).
Abdeckelement (5) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch Befestigungsmittel (7) zur Fixierung des Abdeckelements (5) an dem Hohlkörper.
Abdeckelement (5) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (7) magnetisch wirken.
Abdeckelement (5) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch eine Beschichtung, die eine Haftung des aufgeschäumten Werkstoffs an dem Abdeckelement (5) im wesentlichen verhindert.