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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Trägerteils, insbesondere eines Frontendträgers, für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Trägerteile wie Frontendträger und dergleichen mehrteilig auszubilden. Hierzu wird üblicherweise ein Grundträger des Trägerteils umgeformt und mit wenigstens einem Anbauelement versehen. Eine bekannte Methode ist hierbei die Verwendung von Blechzusammenbauten, bei welchen einzelne Bleche beispielsweise durch Tiefziehen oder dergleichen in die gewünschte Form gebracht und zum endgültigen Träger zusammengesetzt werden. Solche Blechzusammenbauten erreichen die notwendige Steifigkeit der Trägerteile von Kraftwagen, sind jedoch teuer in der Herstellung und weisen oft hohe Abweichungen von den Sollmaßen auf. Ein Vorteil von Blechzusammenbauten liegt in der Möglichkeit des reversiblen Fügens begründet, so dass im Reparaturfall gegebenenfalls lediglich Teilbereiche eines solchen Trägerteils ausgetauscht werden müssen.
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Ein alternatives, ebenfalls aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Herstellen solcher Trägerteile ist das kombinierte Innenhochdruckumformen und Spritzgießen. Der Grundträger des Trägerteils ist hier als Rohr ausgebildet und wird durch Innenhochdruck umgeformt, wobei Anbauteile durch Spritzguss an den Grundträger angeformt werden. Solche Teile sind günstig in der Herstellung und äußerst maßgenau zu fertigen. Aufgrund der einteiligen Ausführung können im Reparaturfall jedoch keine Teilbereiche des Trägerteils ausgetauscht werden, vielmehr ist ein vollständiger Wechsel des Trägerteils notwenig. Auch die Steifigkeitsanforderungen im Kraftwagenbau werden bei solchen Methoden nicht immer vollständig erfüllt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Trägerteils nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, welches ein kostengünstiges und toleranzgenaues Herstellen von Trägerteilen ermöglicht, welche eine hohe Steifigkeit besitzen und im Reparaturfall bereichsweise ausgetauscht werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei einem solchen Verfahren zum Herstellen eines Trägerteils, insbesondere eines Frontendträgers, für einen Kraftwagen, wird ein Grundträger des Trägerteils umgeformt und mit wenigstens einem Anbauelement versehen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zumindest ein Teilbereich des Trägerteils nach dem Versehen mit dem Anbauelement abgetrennt wird und die Teilbereiche anschließend mittels einer reversibel lösbaren Fügeverbindung gefügt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert hierdurch die Vorteile der bislang bekannten Verfahren. Durch die anfangs einstückige Herstellung des Grundträgers wird ein besonders maßgenaues Trägerteil geschaffen. Durch das Abtrennen des Teilbereichs und das anschließend reversible Fügen wird eine spätere einfache Reparatur von Teilbereichen des Trägerteils ermöglicht. Durch das Trennen des Trägerteils nach dem anfänglichen Umformen werden zudem logistische Vorteile erzielt. Das Trägerteil kann nämlich im getrennten Zustand transportiert werden, wodurch eine besonders hohe Packungsdichte erreicht wird. Das Verfahren ist zudem besonders kostengünstig, da das Umformen im anfänglichen einstückigen Zustand lediglich ein einstufiger Prozess ist, so dass die einzelnen Bestandteile des Trägerteils nicht einzeln umgeformt werden müssen. Durch das Anformen von wenigstens einem Anbauelement wird zudem eine besonders hohe gestalterische Flexibilität erreicht, so dass sowohl Steifigkeits- als auch Bauraumanforderungen problemlos erfüllt werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Grundträger durch Innenhochdruck umgeformt und im gleichen Werkzeug mit dem Anbauelement versehen. Dies ermöglicht ein besonders maßgenaues, schnelles und kostengünstiges Darstellen des Trägerteils in seinem anfänglichen, ungetrennten Zustand.
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Vorzugsweise ist ein abgetrennter Teilbereich des Trägerteils als Kühlerbrücke ausgebildet. Hierdurch werden die notwendigen Reparaturanforderungen erfüllt, indem ermöglicht wird, einzelne Teile des Trägers, wie beispielsweise Kühlerbrücke oder Z-Streben im Reparaturfall einzeln auszutauschen.
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Vorzugsweise ist ein weiterer abgetrennter Teilbereich des Trägerteils also in Einbaulage des Trägerteils senkrecht verlaufende Streben ausgebildet. Eine derartige sogenannte Z-Strebe ist Bestandteil moderner Frontendträger und muss im Reparaturfall ebenfalls einzeln austauschbar sein.
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Vorzugsweise wird zumindest ein die reversibel lösbare Fügeverbindung bildendes Fügeelement durch Umspritzen mit Kunststoff gebildet. Dies erfolgt bevorzugt direkt im Innenhochdruckumformwerkzeug im Rahmen eines an sich bekannten IHU-Polymer-Hybridverfahrens. Solche Verfahren sind kostengünstig in der Durchführung und erzeugen Hybridbauteile, die einen guten Halt untereinander besitzen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird insbesondere während des Innenhochdruckumformens der Grundträger mit wenigstens einem Blechteil formschlüssig verbunden. Hierdurch werden besonders steife Trägerstrukturen geschaffen. Zusätzlich zum Anformen des Blechteils an den Grundträger kann eine zusätzliche Umspritzung mit Kunststoff erfolgen, so dass beispielsweise weitere Versteifungsrippen an dem Blechteil angespritzt werden können, um so einen besonders stabilen Träger zu schaffen. Selbstverständlich sind zum Anformen des Blechteils verschiedene Verfahren einsetzbar. Zum einen kann während des Innenhochdruckumformens ein einfacher Formschluss zwischen dem Grundträger und dem Blechteil erzeugt werden. Auch Varianten des Durchsetzfügens, beispielsweise das Hydroclinchen, können Anwendung finden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der abgetrennte Teilbereich von dem Anbauteil gebildet. Mit anderen Worten erfolgt die Trennung an der Materialgrenze zwischen dem Grundträger und dem Anbauteil. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn ein kombiniertes IHU-Spritzguss-Verfahren eingesetzt wird. Hierbei kann die besonders ökonomische Effizients des IHU-Spritzgießens genutzt werden, um mit besonders wenigen Arbeitsschritten das gewünschte Bauteil zu schaffen. In der Spritzgussstruktur kann eine Sollbruchstelle vorgesehen sein, an welcher in der Folge das angegossene Teil wieder abgetrennt werden kann. Im Spritzguss können zudem wie bereits geschildert die notwendigen Fügeelemente zum reversiblen Fügen vorgesehen werden. Insbesondere ist es möglich, Flanschplatten für eine spezielle Verschraubung oder dergleichen vorzusehen, zwischen denen ein Sollbruchelement angeordnet ist, so dass das Bauteil auf einfachste Weise für die spätere Verschraubung vorbereitet werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 ein Frontendträger für einen Kraftwagen nach dem Umformen eines Grundträgers und dem Anbringen von Anbauelementen im Rahmen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 der Frontendträger gemäß 1 nach dem Abtrennen von Teilbereichen;
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3 eine Detailansicht der Verbindungselemente zum reversiblen Fügen der getrennten Teilbereiche; und
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4 der Frontendträger gemäß 1 bis 3 nach dem reversiblen Fügend er abgetrennten Teilbereiche;
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5 ein weiterer Frontendträger für einen Kraftwagen nach dem Abtrennen von zuvor durch Spritzguss angefügten Teilbereichen im Rahmen eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Einer im Ganzen mit 10 bezeichneter Frontendträger für einen Kraftwagen umfasst eine zentral angeordnete Kühlerbrücke 12 sowie zwei im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verlaufende Streben 14, 16. Zur Herstellung des Frontendträgers 10 wird zunächst ein Grundträgerrohr 18, das sich durch alle Teilbereiche 12, 14, 16 erstreckt, durch Innenhochdruck umgeformt. Bereits im Innenhochdruckumformwerkzeug wird im Bereich der Kühlerbrücke 12 ein Blechteil 20 an das Grundträgerrohr 18 angeformt. Dieses kann gegebenenfalls noch mit Kunststoff unter Ausbildung von Verstärkungsrippen umspritzt werden. Auch dies kann bereits im Innenhochdruckumformwerkzeug erfolgen. Im Bereich der Streben 14, 16 werden ebenfalls im Innenhochdruckumformwerkzeug Kunststoffstrukturen 22 an das Grundträgerrohr 18 angespritzt. Diese dienen der späteren Aufnahme eines Kühlermoduls.
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Da der Frontendträger 10 im Reparaturfall bereichsweise austauschbar gestaltet werden soll, wird im Folgenden das Grundträgerrohr 18 in den Übergangsbereichen 24 zwischen den Streben 14, 16 und der Kühlerbrücke 12 aufgetrennt. Es ergibt sich dadurch der in 2 gezeigte dreiteilige Aufbau. In den Kantenbereichen 26 des Blechteils 20 der Kühlerbrücke 12 sind Schrauböffnungen 28 vorgesehen, mittels welchem die einzelnen Teilbereiche 12, 14, 16 mit komplementären, beim Anspritzen der Strukturteile 22 ausgebildeten Schrauböffnungen 30 der Teilbereiche 14, 16 wieder reversibel verbunden werden können.
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Durch das Verbinden der Teilbereiche 12, 14, 16 ergibt sich schließlich der in 4 gezeigte Frontendträger 10.
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Durch die ursprünglich einteilige Herstellung des Frontendträgers 10 wird eine besonders gute Maßhaltigkeit erzielt. Die Kombination von Innenhochdruckumformen, Blechbauweise und Anspritzen von Kunststoffteilen 22 ermöglicht eine besonders hohe gestalterische Freiheit und gleichzeitig die Herstellung eines besonders steifen Frontendträgers 10. Durch das spätere Auftrennen in den Bereichen 24 und das anschließende reversible Verbinden über die Schrauböffnungen 28, 30 wird gleichzeitig ein Frontendträger 10 geschaffen, der auf einfachste Weise und kostengünstig zu reparieren ist. Durch den mehrteiligen Aufbau des fertigen Frontendträgers 10 kann dieser auch im zerlegten Zustand transportiert werden, so dass er besonders kompakt unterzubringen ist, was die Logistikkosten verringert.
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5 zeigt einen weiteren Frontendträger 10, der ebenfalls aus einem durch innenhochdruckumgeformten Grundträgerrohr 18 aufgebaut wird, an welches ein Blech 20 angeformt ist. Durch kombiniertes Innenhochdruckumformen und Spritzgießen werden auch hier wieder Kunststoffstrukturen 22 an das Grundträgerrohr 18 bereits im IHU-Werkzeug angeformt. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erfolgt in der Folge die Trennung nicht zwischen den Teilbereichen 12, 14, 16, sondern vielmehr zwischen dem Grundträgerrohr 18 und den Kunststoffstrukturen 22. Diese werden somit nach dem IHU-Spritzgießen wieder vom Grundträgerrohr 18 gelöst und anschließend reversibel gefügt. Auch hier können entsprechende Schrauböffnungen in den Kunststoffstrukturen 22 vorgesehen werden, um das anschließende reversible Verbinden zu erleichtern. Es ist ferner zweckmäßig, Sollbruchstellen vorzusehen, an denen die Kunststoffstrukturen 22 besonders einfach vom Grundträgerrohr 18 gelöst werden können.
