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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines, vorzugsweise polymeren, Außenanbauteils eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Stoßfängers,
- - wobei zunächst die Formgebung des Außenanbauteils mittels eines Spritzgussvorgangs in einem Spritzgusswerkzeug erfolgt,
- - wobei an das Außenanbauteil mindestens eine Aufnahmevorrichtung zur Montage eines Anschlusselementes am Außenanbauteil in Form eines elektrischen Sensors angebracht wird, und
- - wobei das Außenanbauteil im Bereich der daran angebrachten Aufnahmevorrichtung mit einer Öffnung versehen wird, welche dem elektrischen Sensor nach dessen Montage an der Aufnahmevorrichtung eine störungsfreie Kommunikation mit der Außenumgebung des am Kraftfahrzeug montierten Außenanbauteils ermöglicht.
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Die Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise mittels eines Schweißvorganges an dem vorzugsweise thermoplastischen Außenanbauteil stoffschlüssig befestigt werden und dient zur positionsgenauen Montage des Sensors am Außenanbauteil. In der Praxis sind derartige Sensoren häufig als PDC-Sensoren (PDC = Park Distance Control) bzw. PTS-Sensoren (PTS = Park Tronic System) am Außenanbauteil montiert, wobei die PDC-/PTS-Sensoren in der Regel als Einparkhilfen bzw. als Abstandswarner dienen. Damit ein entsprechender Sensor störungsfrei mit der Außenumgebung des entsprechenden Kraftfahrzeugs kommunizieren und z.B. Abstände zu möglichen Kollisionsgegenständen (bspw. einem benachbarten, parkenden Fahrzeug) erkennen kann, befindet sich in der Regel in Signalsendungs- bzw. Signalempfangsrichtung des Sensors gesehen eine Öffnung am Außenanbauteil, durch welche hindurch der Sensor Signale senden und empfangen kann. Häufig wird diese Öffnung vom Sensor durchfasst, so dass der Außenrand des Sensors z.B. bündig mit der Außenberandung der Öffnung abschließt, was bspw. aus optischen Gründen gewünscht ist.
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Die entsprechenden Öffnungen am Außenanbauteil werden in der Regel mittels eines Stanzverfahrens nach der eigentlichen spritzgusstechnischen Herstellung des Außenanbauteils in dieses eingebracht, so wie beispielsweise in der
EP 3 271 136 B1 beschrieben. Dieses Verfahren hat sich bewährt, stellt allerdings einen zusätzlichen Arbeitsschritt bei der Herstellung des Außenanbauteils dar und muss den in der Kraftfahrzeugbranche für Sichtbauteile üblichen hohen Qualitätsanforderungen entsprechen.
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Vor dem beschriebenen Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, welches kostengünstig durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Öffnung am Außenanbauteil während des Spritzgussvorgangs im Spritzgusswerkzeug erzeugt wird. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der separate Verfahrensschritt der Öffnungserzeugung entfallen kann, sofern alle Fahrzeuge der entsprechenden Fahrzeugserie mit entsprechenden Sensoren ausgestattet sind, diese Sensoren also zur Serienausstattung des Fahrzeugs gehören. Dann kann erfindungsgemäß die Öffnungserzeugung direkt in den Spritzgussvorgang integriert werden und der zusätzliche Verfahrensschritt der Stanzung entfallen, wodurch neben der Reduzierung des verfahrenstechnischen Aufwandes insbesondere auch die Fertigungsdauer für die Herstellung des Außenanbauteils verkürzt wird. Ebenso entfällt der regelmäßig erforderliche Aufwand zum Einfahren der entsprechenden Stanzwerkzeuge. Gleichzeitig können die bzgl. der Öffnung vorgegebenen Positionierungstoleranzen aufgrund der Spritzguss-Fertigung des Außenanbauteils mitsamt der Öffnung „in einem Schritt“ einfacher eingehalten werden. Auch die optisch einwandfreie Positionierung des Sensors innerhalb der Öffnung (insbesondere kein Über- bzw. Unterstand) kann mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens leichter gewährleistet werden. Ferner ergibt sich erfindungsgemäß eine größere Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Positionierung der Öffnung, da diese näher an Konturen platziert werden kann, welche hinsichtlich eines Stanzvorganges störend sind (z.B. Versteifungen o. dergl.). Darüber hinaus entfallen Unregelmäßigkeiten, die beim Stanzen nicht vollständig ausgeschlossen werden können, wie z.B. die Bildung einer sichtbaren Substratkante bei bspw. lackierten Bauteilen bzw. Weißbruch. Auch für den Fall, dass nicht grundsätzlich alle Fahrzeuge einer entsprechenden Fahrzeugserie mit entsprechenden Sensoren ausgestattet werden, kann die erfindungsgemäße Lehre angewandt werden. In einem solchen Fall werden zweckmäßigerweise für die in der Regel wenigen Fahrzeuge ohne Sensoren die entsprechenden Öffnungen nachträglich wieder verschlossen.
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Die Anbringung der Aufnahmevorrichtung zur Montage des Sensors am Außenanbauteil kann nach der spritzgusstechnischen Formgebung des Außenanbauteils in einem separaten Arbeitsschritt erfolgen, so wie dies gemäß dem Stand der Technik bei Stanzung der Öffnungen im Bedarfsfall üblich ist. Die erfindungsgemäße Lehre erlaubt es grundsätzlich aber auch, die Anbringung der Aufnahmevorrichtung am Außenanbauteil ebenso wie die erfindungsgemäße Erzeugung der Öffnung direkt in den Vorgang zur Spritzgussformgebung des Außenanbauteils zu integrieren, also die Aufnahmevorrichtung auf diesem Weg einstückig an das Außenanbauteil anzuformen.
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Vorzugsweise weist die Öffnung mindestens eine Innenberandungsfläche auf, die schräg zur Öffnungsachse ausgerichtet ist. Hierdurch wird eine Entformung aus dem Spritzgusswerkzeug, z.B. aus einer Werkzeughälfte oder auch aus einem Werkzeug-Schieber erleichtert. Insbesondere bietet diese Gestaltung - sofern die schräg ausgerichtete Innenberandungsfläche an die Innenseite des Außenanbauteils angrenzt und sich zu dieser Innenseite hin erweitert - aber auch die Möglichkeit, die Einführung des Sensors in die Öffnung im Sinne einer durch die Öffnungskontur gebildeten Einführschräge für den Sensor zu erleichtern. Darüber hinaus ermöglicht diese Einführungsschräge, dass ein zwischen Sensor und Außenanbauteil zweckmäßigerweise zu verbauender Entkopplungsring leichter montierbar ist und die Gefahr eines Umstülpens dieses Ringes bei der Montage verringert wird. Zweckmäßigerweise weist die Öffnung zwei aneinander angrenzende, jeweils schräg zur Öffnungsachse ausgerichtete Innenberandungsflächen auf, die in ihrem Angrenzungsbereich den freien Querschnitt der Öffnung definieren. Daraus ergibt sich insbesondere, dass sich diese beiden Flächen jeweils zur Außen- bzw. Innenoberfläche des Außenanbauteils hin erweitern, der innere Angrenzungsbereich der beiden Flächen also den engsten Bereich der Öffnung definiert und somit deren freien Querschnitt, durch den die Sensor-Signale ungehindert hindurchtreten können. Öffnungsachse meint insbesondere eine durch die Öffnung, z.B. zentrisch, verlaufende Achse, welche senkrecht zur lokalen Ebene des Außenanbauteils ausgerichtet ist. Dadurch ist insgesamt eine gute Entformbarkeit des Außenanbauteils aus dem Spritzgusswerkzeug im Bereich der Öffnung möglich. Zweckmäßigerweise liegt der Angrenzungsbereich in einer Trennebene des Spritzgusswerkzeugs. Auch dies erleichtert eine Entformung des Außenanbauteils aus dem Spritzgusswerkzeug im Bereich der Öffnung.
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Der Angrenzungsbereich kann einen ringförmigen Trennungsrücksprung aufweisen. Dieser Rücksprung ist verfahrenstechnisch vorteilhaft und gewährleistet eine definierte, geometrisch saubere Ausgestaltung der Öffnung im Bereich der Trennebene während des Spritzgussvorganges. Zweckmäßigerweise ist der Trennungsrücksprung vergleichsweise schmal ausgebildet und weist eine Stegbreite von 0,1 bis 0,5 mm, insbesondere 0,2 bis 0,4 mm auf.
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Zweckmäßigerweise weist eine Innenberandungsfläche eine gerade Trichterform auf und schließt mit der Öffnungsachse einen Öffnungswinkel von 5° bis 30°, vorzugsweise 7° bis 25°, ein. Gerade Trichterform meint, dass im Querschnitt gesehen der von der Innenberandungsfläche gebildete Trichter eine lineare Begrenzungswand aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine, vorzugsweise einen Außenbereich des Außenanbauteils bildende, Innenberandungsfläche gekrümmt trichterförmig ausgebildet. Eine solche Trichterform wird bei der Ausgestaltung des Außenanbauteils im Bereich des Sensors aus optischen Gründen häufig gewünscht und ist bei der Anwendung der im Stand der Technik vorbeschriebenen Stanzverfahren entsprechend auch nachträglich zu erzeugen, was Hinblick auf die zu erfüllenden hohen optischen Ansprüche vergleichsweise anspruchsvoll und daher aufwändig ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hingegen kann die Erzeugung dieser gewünschten Trichterform direkt beim Spritzgießen erfolgen, wodurch sich weitere verfahrenstechnische Vorteile bei der Herstellung des Außenanbauteils ergeben. So entfällt insbesondere die mechanische sowie auch thermische Belastung des Außenanbauteils durch den Stanzvorgang, was vor allem hinsichtlich der in der Regel vor der Stanzung durchgeführten Lackierung des Außenanbauteils von Bedeutung ist. Zweckmäßigerweise ist im Bereich der gekrümmten Innenberandungsfläche die dieser Fläche abgewandte Oberfläche des Außenanbauteils, also vorzugsweise deren innere Oberfläche, ebenfalls gekrümmt ausgebildet ist.
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Das Außenanbauteil kann, wie bereits erläutert, nach dem die Öffnung erzeugenden Spritzgussvorgang lackiert werden. Das heißt, dass die in der Praxis übliche Stanzung der Öffnung am bereits lackierten Bauteil, welche zwecks Vermeidung einer Lackbeschädigung in diesem Bereich ein sehr sorgfältiges Stanzen erfordert, erfindungsgemäß ebenfalls entfällt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1 ein erfindungsgemäß hergestelltes Kraftfahrzeug-Außenanbauteil in Form eines vorderen Stoßfängers in dreidimensionaler Darstellung,
- 2a eine in 1 gezeigte, erfindungsgemäß im Spritzgussverfahren hergestellte Öffnung in einer Schnittdarstellung,
- 2b eine weitere erfindungsgemäß hergestellte Öffnung in einer der 2a entsprechenden Darstellung
- 3 die Spritzguss-Werkzeughälften im Bereich der in 2b dargestellten Öffnung in schematischer Darstellung und
- 4 eine weitere erfindungsgemäß hergestellte Öffnung in einer der 2a entsprechenden Darstellung
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäß hergestelltes polymeres Außenanbauteil 1 eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeuges in Form eines vorderen Stoßfängers (z.B. aus PP) in einer dreidimensionalen Darstellung. Die Formgebung des dargestellten Außenanbauteils 1 erfolgte mittels eines Spritzgussvorgangs in einem Spritzgusswerkzeug 2, welches ausschnittsweise in 3 dargestellt ist. Das Außenanbauteil 1 wird mit mehreren (nicht dargestellten) elektrischen Parksensoren ausgestattet. Für jeden Parksensor ist am Außenanbauteil 1 jeweils an dessen Innenseite 8 eine (ebenfalls nicht dargestellte) Aufnahmevorrichtung angebracht, in der der jeweilige Sensor positionsgenau montiert werden kann. Das Außenanbauteil 1 ist im Bereich der Sensoren jeweils mit einer Öffnung 3, 4, 5, 6 versehen, welche dem entsprechenden elektrischen Sensor nach dessen Montage an der Aufnahmevorrichtung eine störungsfreie Kommunikation mit der Außenumgebung des am Kraftfahrzeug montierten Außenanbauteils 1 ermöglicht. Im montierten Zustand des Außenanbauteils 1 am Kraftfahrzeug ist dessen Außenseite 11 als Bestandteil des Kraftfahrzeugs nach außen hin sichtbar.
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Erfindungsgemäß werden die in der 1 dargestellten Öffnungen 3, 4, 5, 6 am Außenanbauteil 1 während des Spritzgussvorgangs im Spritzgusswerkzeug 2 erzeugt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der im Stand der Technik übliche, separate Verfahrensschritt der Öffnungserzeugung, bspw. mittels eines Stanzvorgangs, insbesondere dann entfallen kann, sofern alle mit dem Außenanbauteil 1 ausgerüsteten Fahrzeuge der entsprechenden Fahrzeugserie mit entsprechenden Sensoren ausgestattet sind, diese Sensoren also zur Serienausstattung des Fahrzeugs gehören. Dann kann erfindungsgemäß die Erzeugung der Öffnungen 3, 4, 5, 6 direkt in den Spritzgussprozess integriert werden und der zusätzliche Verfahrensschritt der Stanzung entfallen.
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Die Anbringung der Aufnahmevorrichtungen zur Montage des Sensoren am Außenanbauteil 1 kann nach der spritzgusstechnischen Formgebung des Außenanbauteils 1 in einem separaten Arbeitsschritt erfolgen, so wie dies gemäß dem Stand der Technik im Bedarfsfall bei einer Stanzung der Öffnungen üblich ist. Die erfindungsgemäße Lehre erlaubt es grundsätzlich aber auch, die Anbringung der Aufnahmevorrichtungen am Außenanbauteil 1 ebenso wie die erfindungsgemäße Erzeugung der Öffnungen 3, 4, 5, 6 direkt in den Vorgang zur Spritzgussformgebung des Außenanbauteils 1 zu integrieren, also die Aufnahmevorrichtung auf diesem Weg einstückig an das Außenanbauteil 1 anzuformen.
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Die 2a zeigt die in 1 dargestellte Öffnung 3 im Detail in einer dreidimensionalen Querschnittsdarstellung. Es ist erkennbar, dass die Öffnung 3 eine Innenberandungsfläche 7 aufweist, die schräg zur Öffnungsachse x ausgerichtet ist. Hierdurch wird eine Entformung aus dem Spritzgusswerkzeug 2, z.B. aus einer Werkzeughälfte oder auch aus einem Werkzeug-Schieber erleichtert. Die schräg ausgerichtete Innenberandungsfläche 7 grenzt an die Innenseite 8 des Außenanbauteils 1 an und erweitert sich zu dieser Innenseite 8 hin. Somit wird zusätzlich die Einführung des Sensors von der Innenseite 8 her in die Öffnung 3 im Sinne einer durch die von der Innenberandungsfläche 7 vorgegebenen Öffnungskontur gebildeten Einführschräge für den Sensor erleichtert. Es ist weiterhin erkennbar, dass die Öffnung 3 zwei aneinander angrenzende, jeweils schräg zur Öffnungsachse x ausgerichtete, im Ausführungsbeispiel zur Achse x rotationssymmetrische Innenberandungsflächen 9, 7 aufweist, die in ihrem Angrenzungsbereich 10 den freien Querschnitt der Öffnung 3 definieren. Beide Flächen 9, 7 erweitern sich jeweils zur Außenseite 11 bzw. Innenseite 8 des Außenanbauteils hin, so dass der innere Angrenzungsbereich 10 der beiden Flächen 7, 9 den engsten Bereich der Öffnung 3 definiert und somit deren freien Querschnitt, durch den Sensor-Signale ungehindert hindurchtreten können. Die Öffnungsachse x ist im Ausführungsbeispiel eine durch die Öffnung 3 zentrisch verlaufende Achse, welche senkrecht zur lokalen Ebene des Außenanbauteils 1 ausgerichtet ist. Der Angrenzungsbereich 10 liegt in einer Trennebene 12 des Spritzgusswerkzeugs 2 (s. 3). Man erkennt in 2a, dass der Angrenzungsbereich 10 einen ringförmigen Trennungsrücksprung 13 aufweist (vergl. auch vergrößerten Ausschnitt in 3). Dieser Rücksprung 13 ist verfahrenstechnisch vorteilhaft und gewährleistet eine definierte, geometrisch saubere Ausgestaltung der Öffnungsberandung im Bereich der Trennebene 12 während des Spritzgussvorganges. Der Trennungsrücksprung 13 weist eine Stegbreite s von 0,1 bis 0,5 mm, insbesondere 0,2 bis 0,4 mm auf. Die an die Innenseite 8 des Außenanbauteils 1 angrenzende Innenberandungsfläche 7 weist eine gerade Trichterform auf und schließt mit der Öffnungsachse x im Ausführungsbeispiel gemäß 2a einen Öffnungswinkel α von 10° ein. Gerade Trichterform meint, dass im Querschnitt gesehen der von der Innenberandungsfläche 7 gebildete Trichter eine lineare Begrenzungswand aufweist. Die andere, einen an die Öffnung 3 angrenzenden Außenbereich 14 an der Außenseite 11 des Außenanbauteils 1 bildende Innenberandungsfläche 9 ist gekrümmt trichterförmig ausgebildet. Eine solche Trichterform wird bei der Ausgestaltung des Außenanbauteils 1 im Bereich des Sensors aus optischen Gründen häufig gewünscht und ist bei der Anwendung der im Stand der Technik bekannten, vorbeschriebenen Stanzverfahren entsprechend auch nachträglich zu erzeugen, was im Hinblick auf die zu erfüllenden hohen optischen Ansprüche vergleichsweise anspruchsvoll und daher aufwändig ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hingegen kann die Erzeugung dieser gewünschten Trichterform direkt durch eine entsprechende Formgebung des Spritzguss-Werkzeuges 2 beim Spritzgießen erfolgen, wodurch sich weitere verfahrenstechnische Vorteile bei der Herstellung des Außenanbauteils 1 ergeben. Es entfällt insbesondere die für die Trichtererzeugung erforderliche mechanische sowie auch thermische Belastung des Außenanbauteils 1, was vor allem hinsichtlich der in der Regel vor der Trichtererzeugung bzw. Stanzung auf das Außenanbauteil 1 aufgetragenen, vergleichsweise empfindlichen Lackierung 15 (s. 2b) von Bedeutung ist. Das Außenanbauteil 1 kann, wie gerade erläutert, erfindungsgemäß nach dem sowohl die Öffnung 3 als auch die vorbeschriebene Trichterform erzeugenden Spritzgussvorgang lackiert werden. Das heißt, dass die in der Praxis übliche Stanzung der Öffnung 3 am bereits lackierten Bauteil, welche zwecks Vermeidung einer Lackbeschädigung in diesem Bereich ein sehr sorgfältiges Stanzen erfordert, erfindungsgemäß ebenfalls entfällt.
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Bei einer Gestaltung der Öffnung 3 gemäß Ausführungsbeispiel in 2b ist im Bereich der trichterförmig gekrümmten Innenberandungsfläche 9 die dieser Fläche 9 abgewandte Oberfläche 16 an der gegenüberliegenden Innenseite 8 des Außenanbauteils 1 ebenfalls gekrümmt ausgebildet, so dass die Grundwandstärke des Außenanbauteils 1 in diesem Bereich zumindest im Wesentlichen beibehalten wird.
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Die 3 zeigt bezüglich des Ausführungsbeispiels gemäß 2b die entsprechende lokale Gestaltung der beiden Spritzguss-Werkzeughälften 20, 30 des Spritzgusswerkzeugs 2. Mann erkennt, dass der oben dargestellte Kern 20 an der Trennebene 12 im Bereich der Öffnung 3 aus fertigungstechnischen Gründen einen gewissen Überstand 13` gegenüber der Matrize 30 aufweist (s. vergrößerten Ausschnitt), welcher den vorbeschriebenen Trennungsrücksprung 13 im Angrenzungsbereich 10 der Öffnung 3 bedingt.
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4 zeigt wiederum eine erfindungsgemäß hergestellte Öffnung 40 im Detail in einer dreidimensionalen Querschnittsdarstellung. Die an die Innenseite 8 des Außenanbauteils 1 angrenzende Innenberandungsfläche 7 mit gerader Trichterform weist hier im Vergleich zur 2a einen größeren Öffnungswinkel α auf, welcher in 4 20° beträgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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