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Die
Erfindung betrifft ein Hybrid-Strukturbauteil.
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Für die Herstellung
von gewichtsoptimierten und kostengünstigen Strukturbauteilen sind
in letzter Zeit in der Kunststoff-Metall-Verbundtechnologie, auch
als Hybridtechnik bekannt, entscheidende Fortschritte gemacht worden.
Die Hybridtechnik bezeichnet per Definition die Kombination mehrerer
Werkstoffe zu einer integrativen Systemlösung. Hierbei wird im allgemeinen
ein Kern aus einem hochfesten Material wie z.B. Stahl oder dergleichen
mit einem Kunststoff umspritzt, wodurch ein sehr hoher Integrationsgrad
eines solchen Bauteils für
eine Befestigung an bzw. von weiteren Bauteilen resultiert. Mittels
der Hybridtechnik hergestellte Strukturbauteile haben sich bereits
in vielen Serienanwendungen bewährt, bspw.
bei Frontendträgern
in Kraftfahrzeugen.
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Aus
der
EP 0 370 342 D1 ist
ein gattungsgemäßes Leichtbauteil
bekannt, das mittels der Hybridtechnik hergestellt ist, bei dem
in einem schalenförmigen
Grundkörper
aus Stahlblech Verstärkungsrippen
aus angespritztem Kunststoff vorgesehen sind.
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Die
DE 198 48 516 A1 offenbart
ein Hohlkammer-Leichtbauteil,
das ein schalenförmiges
Gehäuseteil
aus einem hochfesten Werkstoff, hier insbesondere ein Metall, aufweist.
Zur Verstärkung
des schalenförmigen
Gehäuseteils
ist darin eine gerippte Stützstruktur
aus Kunststoff vorgesehen.
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Den
aus den voranstehend genannten Druckschriften bekannten Leichtbauteilen
ist gemeinsam, daß der
dabei eingesetzte Kunststoff im wesentlichen eine Rippenstruktur
ausbildet, die innerhalb des schalenförmigen Gehäuseteils aus Metall zur Verstärkung eingebracht
ist. Eine Außenfläche des
jeweiligen Leichtbauteils weist dagegen lediglich eine glatte Struktur
ohne weitere Integrationselemente auf.
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Entsprechend
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hybrid-Strukturbauteil
zu schaffen, das einen größeren Integrationsgrad
gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Hybrid-Strukturbauteil
mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das
erfindungsgemäße Hybrid-Strukturbauteil
eignet sich insbesondere zur Aufnahme eines langgestreckten flexiblen
Mittels, wie insbesondere ein Kabel, ein Seilzug oder dergleichen,
indem an einem Außenkörper aus
Kunststoff, mit dem der Kern des Hybrid-Strukturbauteils zumindest
teilweise umspritzt ist, eine Befestigungsanordnung angeformt ist, die
zur Aufnahme des langgestreckten flexiblen Mittels entsprechend
angepaßt
ist.
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Bei
einem Einsatz des erfindungsgemäßen Hybrid-Strukturbauteils
z.B. als Frontendmodul in einem Kraftfahrzeug können ansonsten lose herumhängende flexible
Mittel, wie z.B. Flüssigkeitsschläuche, Elektrokabel,
Seilzüge
und dergleichen, in die an dem Außenkörper angeformte Befestigungsanordnung
ohne großen
Aufwand eingeführt
werden. Hierdurch läßt sich
eine nachteilige mögliche
Beschädigung
der flexiblen Mittel vermeiden, woraus sich eine erhöhte Betriebssi cherheit
für das
Kraftfahrzeug ergibt. Des weiteren kann auf eine ansonsten aufwendige
Verklipsung, Befestigung oder dergleichen der genannten flexiblen
Mittel an anderen Halterungen im Motorraum verzichtet werden, was
sich in einer beträchtlich
reduzierten Montagezeit am Band und somit in geringeren Herstellungskosten niederschlägt.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Befestigungsanordnung
aus zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten und voneinander
beabstandeten Stegen gebildet sein, die jeweils von einer Oberfläche des
Kunststoff-Außenkörpers abragen.
Der Abstand zwischen den Stegen ist dabei geeignet so gewählt, daß das flexible Mittel
zwischen den Stegen gehalten bzw. geführt ist. Zweckmäßigerweise
sind hierzu die Beabstandung der Stege und ihre Höhe jeweils
auf einen Durchmesser des flexiblen Mittels abgestimmt, so daß ein Herausgleiten
der flexiblen Mittel aus der Befestigungsanordnung wirkungsvoll
unterbunden ist.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Stege in einer Richtung
relativ zueinander flexibel sein. Somit lassen sich die flexiblen
Mittel, auch für
den Fall, daß deren
Durchmesser nicht exakt auf die Beabstandung der beiden Stege zueinander
abgestimmt ist, durch eine entsprechende Verformung der Stege in
die Befestigungsanordnung, d.h. zwischen die beiden Stege einführen.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann zumindest einer der
Stege an seiner freien Stirnseite einen Flansch aufweisen, der sich
im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Kunststoff-Außenkörpers und
in Richtung des jeweils gegenüberliegenden
Steges erstreckt. Falls das flexible Mittel in dem Bereich zwischen
den Stegen eingeführt
ist, so kann der Flansch an dem ihm gegenüberliegenden Steg verklipst
werden, was den Raum zwischen den Stegen nach oben hin verschließt. Somit ist
ein unbeabsichtigtes Herausgleiten der flexiblen Mittel bei Erschütterungen
oder in sonstiger Weise auftretenden Kräfte nicht möglich.
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In
alternativer vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die
Befestigungsanordnung einen ersten Steg und beiderseits dazu jeweils
einen zweiten und einen dritten Steg aufweisen. Die Stege sind entlang
einer Achse angeordnet, wobei der erste Steg einerseits und der
zweite und dritte Steg andererseits in Bezug auf die Achse voneinander
beabstandet sind. Zweckmäßigerweise
können
die Stege auch bei dieser Ausführungsform
an einer freien Stirnseite davon einen Flansch aufweisen, der sich im
wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Kunststoff-Außenkörpers und
in Richtung des (der) jeweils anderen Stegs (Stege) erstreckt, um
ein unbeabsichtigtes Herausleiten der flexiblen Mitte aus einem
Bereich zwischen den Stegen in einer Richtung entgegengesetzt zu
der Oberfläche
des Kunststoff-Außenkörpers zu
vermeiden. Diese Ausführungsform
eignet sich insbesondere zum Fixieren von großvolumigen flexiblen Mitteln,
z.B. in Form von Kabelsträngen
oder dergleichen.
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Der
wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Hybrid-Strukturbauteils besteht also darin,
daß neben
den herkömmlich
bekannten Anbringungspunkten, die an dem Kunststoff-Rußenkörper für eine Montage
an angrenzenden Strukturteilen, wie z.B. eine Fahrzeugkarosserie
oder dergleichen angeformt sind, zusätzlich auch die zumindest eine
Befestigungsanordnung angeformt ist, das zur Aufnahme des flexiblen
Mittels wie insbesondere ein Kabel oder dergleichen angepaßt ist.
Eine solche Befestigungsanordnung läßt sich in gleicher Weise wie
die genannten herkömmlich
bekannten Anbringungspunkte in gleicher Weise beim Spritzgießvorgang,
bei dem der Kern mit dem Kunststoff zumindest teilweise umspritzt
wird, erzeugen. Somit ist mit der vorteilhaften Be festigungsanordnung
zur Aufnahme der flexiblen Mittel keine bzw. keine nennenswerte
Erhöhung
der Herstellungskosten verbunden. Im Ergebnis lassen sich somit
Kabel oder dergleichen mit sehr geringem Aufwand und einer beträchtlich
verkürzten
Montagezeit ohne weiteres an dem erfindungsgemäßen Hybrid-Strukturbauteil
anbringen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden
Zeichnung.
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Es
versteht sich, daß die
vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Hybrid-Strukturbauteil
in einer vereinfachten perspektivischen Seitenansicht.
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2 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines Kunststoff-Außenkörpers des
Hybrid-Strukturbauteils von 1 mit daran
angeformten Befestigungsanordnungen.
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3 zeigt
den Bereich I von 2 in vergrößerter Ansicht.
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4 zeigt
die Befestigungsanordnung von 3 in einer
weiteren Ansicht.
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5 zeigt
eine Befestigungsanordnung in einer weiteren Ausführungsform.
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In 1 ist
in einer vereinfachten Perspektivansicht ein erfindungsgemäßes Hybrid-Strukturbauteil 1 gezeigt.
In der hier dargestellten Ausführungsform
ist das Hybrid-Strukturbauteil 1 als
Frontendmodul für
ein Kraftfahrzeug ausgebildet.
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Das
erfindungsgemäße Hybrid-Strukturbauteil 1 wird
mittels der hinlänglich
und im weiteren nicht näher
erläuterten
Hybridtechnik hergestellt und weist somit einen (nicht erkennbaren)
Kern auf, der zumindest teilweise von einem Außenkörper 2 aus Kunststoff
umspritzt ist. Für
einen hohen Integrationsgrad sind an dem Kunststoff-Außenkörper 2 verschiedene Anbringungspunkte
bzw. -strukturen 3 angeformt, mittels derer das Hybrid-Strukturbauteil 1 an
entsprechenden Karosserieteilen befestigt werden kann, bzw. an denen
weitere Aggregate des Motors oder dergleichen befestigt werden können.
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In 1 ist
zu erkennen, daß an
einer Oberkante eines mittigen Teils 4 des Hybrid-Strukturbauteils 1 eine
Mehrzahl von einzelnen Befestigungselementen 5 angeformt
sind. Diese Befestigungselemente sind zur Aufnahme eines langgestreckten
flexiblen Mittels wie insbesondere ein Kabel, ein Seilzug oder dergleichen
angepaßt
und nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 im
einzelnen erläutert.
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2 zeigt
schematisch vereinfacht eine Oberfläche 6 des Kunststoff-Außenkörpers 2,
an dem das Befestigungselement 5 angeformt ist. Ohne weiteres
können
wie bei der in 2 gezeigten Ausführungsform
an dem Kunststoff-Außenkörper 2 eine Mehrzahl
von Befestigungselementen 5 angeformt sein, um ein langgestrecktes
flexibles Mittel auch über
seine Länge
zu führen.
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Das
Befestigungselement 5 ist aus zwei Stegen 7 gebildet,
die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und voneinander
beabstandet sind und jeweils von der Oberfläche 6 des Kunststoff-Außenkörpers 2 abragen.
Die Beabstandung der beiden Stege 7 zueinander ist geeignet
so gewählt,
daß zwischen
den Stegen ein flexibles Mittel 8 wie bspw. ein in 2 gezeigtes
Kabel oder dergleichen geführt sein
kann. Durch eine Mehrzahl von Befestigungselementen 5,
die in bestimmten Abständen
zueinander an dem Kunststoff-Außenkörper 2 angeformt
sind, läßt sich
das Kabel 8 seiner Länge
nach an dem Hybrid-Strukturbauteil 1 führen.
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Einer
der Stege 7 kann an seiner freien Stirnseite 9 einen
Flansch 10 aufweisen, der sich im wesentlichen parallel
zu der Oberfläche 6 des
Kunststoff-Außenkörpers 2 und
in Richtung des jeweils gegenüberliegenden
Steges erstreckt. Ein solcherart ausgebildeter Flansch 10 legt
sich bei zwischen den Stegen 7 positioniertem Kabel 8 zumindest
teilweise von oben über
das Kabel, so daß ein
unbeabsichtigtes selbsttätiges
Herausheben des Kabels 8 aus dem Bereich zwischen den Stegen 7 nicht
ohne weiteres möglich
ist.
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3 zeigt
den Abschnitt I von 2 in einer vergrößerten Perspektivansicht.
Hierin ist deutlich zu erkennen, wie das Kabel 8 zwischen
den Seitenwänden
der beiden Stege 7 geführt
bzw. eingeklemmt und dadurch an dem Hybrid-Strukturbauteil 1 gehalten
ist. Bei der hier gezeigten Ausführungsform legt
sich der Flansch 10 von oben zumindest teilweise über das
Kabel 8, um wie voranstehend erläutert ein selbsttätiges Herausheben
des Kabels 8 nach oben zu verbinden. Alternativ kann der
Flansch 10 auch entsprechend länger, d.h. in Richtung des
jeweils gegenüberliegenden Steges
ausgeführt
sein, um mit einer freien Stirnseite des anderen Steges zu verrasten.
Somit könnte
das Kabel 8 auch „über Kopf" geführt werden,
ohne daß die
Gewichtskraft ein Herausgleiten des Kabels 8 aus dem Bereich
zwischen den Stegen 7 bewirken würde.
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In 4 ist
das Befestigungselement 5 von 3 in einer
Perspektivansicht aus anderer Richtung gezeigt. Hierin ist deutlich
zu erkennen, daß die Wandstärke der
beiden Stege 7 relativ dünn ausgebildet ist, so daß die Stege 7 in
einer Richtung relativ zueinander flexibel sind. Dies ist in 4 durch
den Pfeil entsprechend angedeutet. Falls ein Kabel oder dergleichen
mit einem Durchmesser, der geringfügig größer als die Beabstandung zwischen
den Stegen ist, zwischen die Stege 7 eingeführt wird,
so werden die Stege relativ zueinander auseinandergedrückt, in der
Ansicht von 4 entsprechend nach links und nach
rechts, so daß dadurch
die Differenz zwischen dem Durchmesser des Kabels und der Beabstandung
der Stege vorteilhaft kompensiert wird. Anders ausgedrückt, lassen
sich durch die Flexibilität
der beiden Stege relativ zueinander bei einem Hineinführen des
Kabels in das Befestigungselement geringfügige Abweichungen des Kabels
in bezug auf seinen Querschnitt kompensieren.
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In
gleicher Weise wie das in den Zeichnungen dargestellte Kabel 8 können auch
andere Mittel, die in ihrer Längsrichtung
flexibel sind, wie bspw. ein Seilzug, ein Flüssigkeitsschlauch oder dergleichen durch
das Befestigungselement 5 an dem Hybrid-Strukturbauteil 1 gehalten
bzw. geführt
sein.
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Das
Befestigungselement 5 mit seinen beiden Stegen 7 läßt sich
in gleicher Weise wie die übrigen
Anbringungspunkte 3 mittels des Spritzgießens nach
dem „One-Shot-Prinzip" her stellen, wobei
das Spritzgießwerkzeug
im wesentlichen keiner aufwendigen Modifikation bedarf. Dies wirkt
sich günstig
auf die Gesamtherstellungskosten des Hybrid-Strukturbauteils aus. Das erfindungsgemäße Hybrid-Strukturbauteil gestattet
demnach durch das Befestigungselement 5 eine Integration
des flexiblen Mittels – wie
erläutert
z.B. in Form eines Kabels, eines Seilzuges, einer Schlauchbefestigung
oder dergleichen – ohne
ein Schieberwerkzeug vorsehen zu müssen bzw. ohne das genannte
flexible Mittel gesondert mit einem Befestigungsclip zu befestigen.
Des weiteren läßt sich
durch die erläuterte
Flexibilität
der beiden Stege 7 ein unterschiedlicher Durchmesser der
zu verbauenden Elemente überbrücken.
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5 zeigt
in einer Draufsicht ein Hybrid-Strukturbauteil
mit einer daran angeformten Befestigungsanordnung in einer weiteren
Ausführungsform.
Die Befestigungsanordnung weist einen ersten mittigen Steg 7a und
beiderseits dazu jeweils einen zweiten Steg 7b und 7c auf.
Die Stege 7a-7c sind entlang einer Achse I angeordnet,
wobei der erste Steg 7a einerseits und der zweite und dritte
Steg 7b, 7c andererseits in bezug auf die Achse
I voneinander beabstandet sind. Die Stege 7a-7c weisen
an einer freien Stirnseite davon einen Flansch auf, der sich im wesentlichen
parallel zu der Oberfläche
(6) des Kunststoff-Außenkörpers (2a)
und in Richtung des jeweils anderen Stegs erstreckt. In einem Bereich
entlang der Achse I lassen sich somit durch die Stege 7a-7c flexible
Mittel, insbesondere mit einem großvolumigen Durchmesser einfassen
bzw. fixieren, wobei durch die jeweiligen Flansche ein unbeabsichtigtes Bewegen
der flexiblen Mittel in einer Richtung weg von der Oberfläche des
Kunststoff-Außenkörpers wirksam
verhindert ist. Gegenüber
der in den 2 bis 4 gezeigten
Ausführungsform
hat die Ausführungsform
von 5 den Vorteil, daß sich wie erläutert insbesondere
flexible Mit tel mit einem großen und/oder
ungleichmäßigen Durchmesser
noch leichter zwischen den Stegen 7a und 7b, 7c einfädeln lassen.
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Der
(nicht gezeigte) Kern des Hybrid-Strukturbauteils 1 kann
entweder aus einem Metall, wie z.B ein Stahl oder dergleichen, bestehen
oder alternativ aus einem faserverstärkten Kunststoff oder dergleichen.
Des weiteren kann der Kern entweder vollständig von dem Kunststoff-Außenkörper 2 umspritzt sein
oder im Hinblick auf eine einfachere Prozeßführung zumindest teilweise davon
umspritzt sein.