Leichtmetall-Gußteil und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Leichtmetall-Gußteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einem ersten und einem zweiten Schenkel, wobei an einer Außenseite des ersten Schenkels ein Halteteil befestigbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Leichtmetall-Gußteils gemäß dem Oberbe- griff des Patentanspruchs 11.

Die tragende Struktur eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, wird heutzutage mehr und mehr aus Leichtmetallelementen hergestellt, beispielsweise aus Pro- filelementen, die über Knotenelemente miteinander verbunden sind. Die Leichtmetallelemente sind vorzugsweise Gußteile, die sich einfach und kostengünstig herstellen lassen. Ein in dieser Weise aufgebauter Personenkraftwagen ist bereits aus der EP 0 146 716 Bl bekannt.

Schwere Baugruppen, wie z. B. Türen oder dergleichen, lassen sich jedoch nicht unmittelbar an den Leichtmetallelementen befestigen, da diese nicht stabil genug sind. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, am Leichtmetall-Gußteil zusätzliche Halteteile vorzusehen, die zur Aufnahme der schweren Bau¬ gruppen dienen. Zur Montage der genannten Halteteils an den Gußteilen ist es jedoch erforderlich, die Gußteile im nach¬ hinein zu bearbeiten, so daß für die Verbindung zwischen Halteteil und Gußteil relativ viel Zeit benötigt wird, was die Montagekosten des Kraftfahrzeugs erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leichtmetall- Gußteil der genannten Art zu schaffen, das sich in einfacher Weise herstellen und so ausbilden läßt, daß ein Halteteil ohne größeren Aufwand und sehr schnell mit ihm verbunden werden kann.

Die vorrichtungsseitige Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Dage¬ gen findet sich eine Verfahrensseitige Lösung der gestellten Aufgabe im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 11. Vor¬ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachgeord- neten Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Leichtmetall-Gußteil nach der Erfindung mit einem ersten und einem zweiten Schenkel, wobei an einer Außenseite des ersten Schenkels ein Halteteil befestigbar ist, zeichnet sich dadurch aus, daß

- der zweite Schenkel mit einer quer zu seiner Schenkelflä¬ che verlaufenden Durchgangsöffnung versehen ist, und - an dem dem ersten Schenkel zugewandten Rand der Durch¬ gangsöffnung eine am zweiten Schenkel einstückig angeform¬ te Lasche angeordnet ist, die vom ersten Schenkel weg weist und über das Halteteil biegbar ist.

Zur Befestigung des Halteteils am Leichtmetall-Gußteil wird das Halteteil also zunächst auf die Außenseite des ersten Schenkels aufgelegt, während anschließend die Lasche in Richtung dieser Außenseite des ersten Schenkels verbogen und über das Halteteil geschwenkt wird, und zwar so weit, daß die Lasche nunmehr das Halteteil gegen die Außenseite des ersten Schenkels drückt und somit am Leichtmetall-Gußteil festhält.

Die Montage des Halteteils am Leichtmetall-Gußteil läßt sich somit in einfacher Weise und sehr schnell durchführen, da nur ein Umbiegen der Lasche erforderlich ist.

Die Lasche und das Leichtmetall-Gußteil werden einstückig miteinander verbunden im selben Gießvorgang hergestellt, so daß das Leichtmetall-Gußteil nach seiner Fertigung nicht weiter bearbeitet zu werden braucht, um Mittel zur Befesti- gung des Halteteils vorzusehen.

Die Herstellung des Leichtmetall-Gußteils mit daran ein¬ stückig angeformter Lasche erfolgt nach der Erfindung mit Hilfe von zwei Formteilen, von denen eines nach dem Gießen entgegengesetzt zur Laschenerstreckungsrichtung aus der Durchgangsöffnung herausgezogen wird. Dieses Formteil befin¬ det sich also an der der Außenseite gegenüberliegenden Seite des ersten Schenkels, wobei die Entformungsrichtungen beider Formteile zueinander entgegengesetzt sind und parallel zum ersten Schenkel verlaufen.

Infolge der einander entgegengesetzten Entformungsrichtungen für beide Formteile ist es möglich, die Lasche so auszubil¬ den, daß sie zum freien Laschenende hin eine sich vergrö- ßernde Querschnittsdicke aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß sich das Umbiegeverhalten der Lasche gezielt beeinflus¬ sen läßt, etwa so, daß sie bei Krafteinwirkung in Richtung zum Halteteil zuerst unmittelbar am oberen Rand des zweiten Schenkels abgebogen und dann nach Umschwenken über das Hal- teteil und bei etwas größerem Kraftaufwand in einem Bereich weiter verbogen wird, der unmittelbar oberhalb der freien Kante des Halteteils liegt.

Beispielsweise kann diese Querschnittsdicke der Lasche, also die senkrecht zur Laschenebene verlaufende Dicke, stufenför¬ mig vergrößert sein, um noch gezielter die Biegeregionen der Lasche festzulegen sowie die Reihenfolge der nacheinander zu verbiegenden Laschenbereiche.

Möglich ist z. B., die genannte Querscnnittsdicke vom oberen Rand des zweiten Schenkels stetig zu erweitern, um den er-

sten Knickbereich möglichst nahe an die obere Seite des zweiten Schenkels heranzuziehen. Im weiteren Verlauf kann sich dann die Laschendicke stufenartig vergrößern, wozu die Lasche einen Ansatz aufweist, der vom Halteteil weg weist. Der Ansatz kommt dabei oberhalb der DurchgangsÖffnung im zweiten Schenkel zu liegen. Durch diesen Ansatz läßt sich dann der zweite Knickbereich gezielt festlegen, der also oberhalb der Vorderkante des Halteteils zu liegen kommt, nachdem die Lasche umgebogen worden ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind an der Außenseite des ersten Schenkels Mittel zum Fixieren des der Lasche abgewandten Endes des Halteteils angeordnet. Das Halteteil läßt sich somit an gegenüberliegenden Enden am Leichtmetall-Gußteil befestigen, so daß eine noch bessere Lagefixierung erreicht wird.

Die Mittel können vorzugsweise durch eine Nase gebildet sein, die das Halteteil durchragt.

Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt die zum zweiten Schenkel weisende Seite der Nase an ihrem freien Ende näher am zweiten Schenkel als an ihrem dem ersten Schenkel benachbarten Ende. Die Nase umgreift daher die freie Seite des Halteteils, so daß auch zusätzlich eine Verschwenkung des Halteteils senkrecht zum ersten Schenkel unterbundenwird.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittel einen am freien Ende des ersten Schenkels einstückig angeformten dritten Schenkel auf, der entgegengesetzt zum zweiten Schenkel verläuft und auf dem das Halteteil auf¬ liegt. Das Leichtmetall-Gußteil weist somit praktisch eine S-förmige Struktur auf. Um die Bewegung des Halteteils senk- recht zum ersten Schenkel zu unterbinden, kann dieses z. B. in eine Nut des dritten Schenkels eingreifen, die sich im

Eckbereich zwischen erstem und drittem Schenkel befindet.

Das Halteteil kann beispielsweise als Platte mit einer rand- seitigen Ausnehmung ausgebildet sein, in die die Nase ein- greift. Die Nase kann dabei sowohl am ersten als auch am dritten Schenkel befestigt sein.

Zur Aufnahme schwerer Baugruppen, wie z. B. Türen und der¬ gleichen, besteht das Halteteil aus hochfestem Material, beispielsweise aus Stahl. Im Halteteil können Durchgangsboh¬ rungen, z. B. Durchgangsgewindebohrungen, vorhanden sein, mit deren Hilfe sich z. B. ein Türscharnier am Halteteil be¬ festigen läßt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Leichtmetall- Gußteils nach der Erfindung mit angelegtem Halte- teil und

Fig. 2 einen Schnitt durch Leichtmetall-Gußteil und Halte¬ teil entlang der Linie I-I in Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Leichtmetall-Gußteils nach der Erfindung, das beispielsweise aus Aluminium-Druckguß hergestellt ist. Das Leichtmetall- Gußteil trägt das Bezugszeichen 1 und weist eine S-förmige Querschnittsstruktur auf. Es kann sich bei ihm z. B. um ei- nen entsprechenden Profilträger handeln, dessen Längsrich¬ tung in Fig. 1 von rechts unten nach links oben verläuft.

Wie zu erkennen ist, besteht im vorliegenden Ausführungsbei- spiel das Leichtmetall-Gußteil aus einem ersten Schenkel 2, einem zweiten Schenkel 3 und einem dritten Schenkel 4. Sämt¬ liche Schenkel 2, 3 und 4 sind einstückig miteinander ver-

bunden, wobei der zweite Schenkel 3 und der dritte Schenkel 4 an gegenüberliegenden Enden des ersten Schenkels 2 liegen und sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Die Schenkel 2, 3 und 4 sind als ebene Platten ausgebildet und können gleiche oder unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Sowohl zwischen dem ersten Schenkel 2 und dem zweiten Schen¬ kel 3 als auch zwischen dem ersten Schenkel 2 und dem drit¬ ten Schenkel 4 ist jeweils ein Winkel von 90° gewählt.

Eine Außenseite des ersten Schenkels 2 trägt das Bezugszei¬ chen 2a. An dieser Außenseite 2a des ersten Schenkels 2 liegt ein Halteteil 5, das als ebene Platte mit rechteckiger Form ausgebildet ist. Die Platte 5 liegt also mit ihrer ei¬ nen Hauptfläche direkt auf der Außenseite 2a. Zur Befesti- gung einer nicht dargestellten Baugruppe weist die Platte 5 Durchgangsgewindebohrungen 6 auf, die senkrecht zur Platten¬ ebene verlaufen. In diese Durchgangsgewindebohrungen 6 las¬ sen sich Schrauben hineinschrauben, um z. B. ein Scharnier für eine Fahrzeugtür mit der Platte 5 zu verbinden. Statt der Durchgangsgewindebohrungen 6 können auch Durchgangsboh¬ rungen ohne Gewinde in der Platte 5 vorhanden sein, die mit entsprechenden Durchgangsbohrungen 7 im ersten Schenkel 2 fluchten (siehe Fig. 2) . In diesem Fall lassen sich zur Be¬ festigung einer Baugruppe an der Platte 5 z. B. Gewindebol- zen durch die Bohrungen 6 und 7 hindurchstecken, auf die Muttern aufgeschraubt werden, die an der der Platte 5 gegen¬ überliegenden Seite des ersten Schenkels 2 zu liegen kommen. Zwischen den Muttern und dem ersten Schenkel 2 können sich geeignete Unterlegscheiben befinden.

Die als Halteteil dienende Platte 5 steht mit ihrem unteren Rand auf der Innenseite des dritten Schenkels 4 auf und wird darüber hinaus durch eine Nase 8 in ihrer Lage fixiert. Die Nase 8 ist im Eckbereich zwischen erstem Schenkel 2 und drittem Schenkel 4 mit beiden Schenkeln 2, 4 z. B. ein¬ stückig verbunden und durchragt eine randseitige Ausnehmung

9 am unteren Ende der Platte 5. Insbesondere ist die Nase 8 so ausgebildet, daß die zum zweiten Schenkel 3 weisende Na¬ senseite an ihrem freien Ende 8a näher am zweiten Schenkel 3 liegt als an ihrem dem ersten Schenkel 2 benachbarten Ende. Die Nase 8 hintergreift also mit ihrem freien Ende 8a die Platte 5 und verhindert damit, daß sich die Platte 5 senk¬ recht zum ersten Schenkel 2 bewegen kann. Hierzu sind die Nase 8 bzw. ihr oberer Verlauf und die Tiefe der Ausnehmung 9 in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt, so daß prak- tisch kein Spiel mehr zwischen dem oberen Ende der Nase 8 und dem ihm gegenüberliegenden Randbereich der Platte 5 vor¬ handen ist. Der obere Verlauf der Nase 8 kann z. B. ausge¬ hend vom Spitzenbereich 8a bogenförmig nach unten in Rich¬ tung zum ersten Schenkel 2 verlaufen.

Die Nase 8 verhindert darüber hinaus eine Bewegung der Plat¬ te 5 in Längsrichtung des Leichtmetall-Gußteils 1, also pa¬ rallel zum ersten Schenkel 2, da die Plattenbereiche zu bei¬ den Seiten der Ausnehmung 9 praktisch spielfrei gegen die Seiten der Nase 8 zu liegen kommen.

Zur Verhinderung einer Bewegung der Platte 5 senkrecht zum ersten Schenkel 2 kann im Eckbereich zwischen erstem Schen¬ kel 2 und drittem Schenkel 4 auch eine Nut im dritten Schen- kel 4 vorhanden sein, in die das untere Ende der Platte 5 passend eingreift. In diesem Fall kann die besondere Ausbil¬ dung der Nase 8 in ihrem Spitzenbereich 8a entfallen. Die Nut ist in Fig. 1 der Übersicht wegen nicht dargestellt.

Um die Platte 5 in ihrem oberen Bereich am ersten Schenkel 2 zu fixieren, weist sie an ihrem oberen Ende eine randseitige Ausnehmung 5a auf. Diese randseitige Ausnehmung 5a erstreckt sich so weit in die Platte 5 nach unten, daß sie praktisch mit der oberen Fläche des zweiten Schenkels 3 fluchtet. Auf diese Weise entstehen am oberen Ende der Platte 5 links und rechts Ansätze 5b.

Im Bereich der randseitigen Ausnehmung 5a und zwischen den Ansätzen 5b der Platte 5 kommt im befestigten Zustand der Platte 5 eine Lasche 10 zu liegen. Diese Lasche 10 ist in Fig. 1 in nichtverbogenem Zustand dargestellt.

Wie die Fig. 1 zeigt, befindet sich im zweiten Schenkel 3 eine DurchgangsÖffnung 11, die eine rechteckige Form auf¬ weist. Die langen Seiten der Durchgangsöffnung 11 verlaufen dabei parallel zur Außenseite 2a des ersten Schenkels 2 und somit parallel zur Platte 5. Die Lasche 10 ist an dem dem ersten Schenkel 2 zugewandten Rand der Durchgangsöffnung 11 einstückig am zweiten Schenkel 3 angeformt. Sie ragt dabei nach oben und verläuft praktisch senkrecht zum zweiten Schenkel 3 sowie parallel zum ersten Schenkel 2 und von die- sem weg.

Ein unterer Bereich 12 der Lasche 10 ist dünnwandig ausge¬ bildet, was bedeutet, daß die Lasche 10 senkrecht zur La¬ schenebene eine geringe Dicke aufweist. Dagegen befindet sich am freien Ende der Lasche 10 ein Ansatz 13, also ein relativ dicker Materialbereich, gesehen in einer Richtung senkrecht zur Laschenebene. Der Ansatz 13 erstreckt sich pa¬ rallel zur Ebene des zweiten Flansches 3, also in Längsrich¬ tung des Leichtmetall-Gußteils 1, und kommt darüber hinaus oberhalb der Durchgangsöffnung 11 zu liegen. Er befindet sich also an der der Platte 5 abgewandten Seite der Lasche 10. Diejenige Seite der Lasche 10, die der Platte 5 zuge¬ wandt ist, ist völlig eben und verläuft senkrecht zur Ober¬ fläche des zweiten Flansches 3.

Wie die Fig. 1 zeigt, kann die Lasche 10, senkrecht auf die Laschenebene gesehen, einen trapezförmigen Querschnitt auf¬ weisen, wobei die Laschenbreite an der Seite des zweiten Flansches 3 größer ist als am freien Ende der Lasche. Die Dicke der Lasche 10 in Fig. 1 ist im unteren Bereich 12 kon¬ stant, kann aber, in Abwandlung davon, auch in Richtung des

freien Laschenendes kontinuierlich größer werden, was jedoch der Übersicht wegen nicht im einzelnen dargestellt ist.

Durch die Wahl der Dicke der Lasche 10 senkrecht zur La- schenebene gesehen, lassen sich Biegebereiche für die Lasche 10 definiert festlegen, also solche Bereiche, in denen sich die Lasche 10 nacheinander leicht verbiegen läßt. Insbeson¬ dere durch einen trapezförmigen Dickenverlauf senkrecht zur Laschenebene, bei dem die Dicke der Lasche 10 in unmittelba- rer Nähe des zweiten Flansches 3 am geringsten ist, läßt sich ein erster Biegebereich der Lasche 10 sehr nahe an den zweiten Flansch 3 heranziehen. Ein zweiter Biegebereich der Lasche 10 ergibt sich im Übergangsbereich zum noch dickeren Ansatz 13.

Wird also zunächst in Richtung des Pfeils A in Fig. 1 eine Kraft auf die Lasche 10 ausgeübt, so verbiegt sie sich zuerst in ihrem unteren Bereich 12 in der Nähe des zweiten Flansches 3 bzw. bei trapezförmigem Dickenverlauf unmittel- bar an der Kante der Durchgangsöffnung 11. Die Lasche 10 kommt dann zunächst in horizontaler Richtung zu liegen, wo¬ bei sie in die randseitige Ausnehmung 5a hineinragt. Die Breite der Lasche 10 in Längsrichtung des Leichtmetall-Gu߬ teils 1 kann dabei so gewählt sein, daß zwischen der Lasche 10 und den Ansätzen 5b kein großes Spiel mehr vorhanden ist, so daß die Lasche 10 schon jetzt eine Verkippung der Platte 5 in ihrer Plattenebene verhindert. Wird die Lasche 10 mit jetzt größerem Kraftaufwand noch weiter umgebogen, so knickt sie im Übergangsbereich zwischen dem unteren Bereich 12 und dem oberen Bereich 13 ab, so daß schließlich die Rückseite des Ansatzes 3 gegen die freie Seite der Platte 5 drückt und diese am Schenkel 2 festlegt. Die Höhe des unteren Bereichs 12 über dem zweiten Schenkel 3 ist dabei so gewählt, daß nach Umbiegen der Lasche 10 um 90° der Übergangsbereich zwi- sehen den. unteren Bereich 12 und dem Ansatz 13 oberhalb der vorderen und freien Kante der Platte 5 zu liegen kommt.

Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 1, also einen Schnitt senkrecht zur Längsrichtung des Leichtmetall-Gußteils 1. Dabei ist die Lasche 10 ebenfalls noch nicht umgebogen, während die Platte 5 an der Außenseite 2a des ersten Flansches 2 anliegt.

Wie zu erkennen ist, durchragt beim Gießen des Leichtmetall- Gußteils, bei nicht vorhandener Platte 5, ein Formteil 14 von unten durch die sich bildende Durchgangsöffnung 11 in- nerhalb des zweiten Flansches 3 hindurch und dient zur be¬ sonderen Dickenausbildung der Lasche 10 in ihrem unteren Be¬ reich 12 bzw. zur Ausbildung der Stufe zwischen dem Bereich 12 und dem Ansatz 13. Das Formteil 14 wird nach dem Gießen des Leichtmetall-Gußteils 1 nach unten bzw. entgegengesetzt zur Laschenerstreckungsrichtung aus der Durchgangsöffnung 11 herausgezogen, also in Richtung des Pfeils B in Fig. 2. Die Teilungsebene ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen C verse¬ hen. Durch die besondere Anordnung des Formteils 14 beim Gießen des Leichtmetall-Gußteils 1 läßt sich also die senk- recht zur Laschenebene vorhandene Dicke der Lasche 10 im un¬ teren Bereich 12 in gewünschter Weise einstellen, derart, daß sie sich zum freien Laschenende hin vergrößert, um somit definierte Biegebereiche, die parallel zur Oberfläche des zweiten Flansches 3 verlaufen, innerhalb der Lasche 10 fest- legen zu können.

Das zweite Formteil, welches in Fig. 2 nicht explizit darge¬ stellt ist, befindet sich an der rechten Seite der Lasche 10 in Fig. 2 bzw. rechts vom ersten Schenkel 2 und oberhalb des dritten Schenkels 4. Es wird nach dem Gießen des Leichtme¬ tall-Gußteils 1 in Richtung des Pfeils D entfernt, also nach oben in Fig. 2 gezogen.