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Die
Erfindung betrifft ein Hybridbauteil für einen Kraftwagen,
insbesondere für ein Kraftwagen-Frontend der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hybridbauteils der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Art.
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Ein
solches Hybridbauteil und ein derartiges Verfahren sind beispielsweise
bereits aus der
DE
10 2005 032 412 A1 als bekannt zu entnehmen. Dort ist ein
Strukturträger als Karosseriebauteil von Personen- und
Kleinlastkraftwagen, insbesondere für Frontendmodule solcher
Kraftwagen, bereits als bekannt zu entnehmen, welcher aus einem
Hohlprofil aus einem steifen Werkstoff besteht. Entlang seiner Längsseiten
hat das Hohlprofil dabei eine von seinen beidseitig längs
laufenden Randbereichen begrenzte Öffnung, in welche im
Spritzgießverfahren eingebrachte Kunststoffstege angeordnet
sind. Um für den Strukturträger preiswerte Halbzeuge
als Hohlprofile verwenden zu können, wobei der Strukturträger
dennoch in den torsionsbeanspruchten, vorherbestimmbaren Bereichen
eine hohe Verwindungssteifigkeit aufweist, ist in Teilbereichen
die Öffnung des Hohlprofils mittels an dessen längslaufenden
Randbereichen fest angesetzter, steifer Wandelemente aus Kunststoff
geschlossen. Dabei sind innerhalb des als Hohlprofil gestalteten
Profilteils eine Mehrzahl von Ausnehmungen, Öffnungen oder
dergleichen vorgesehen, welche zum besseren Verbund mit dem Kunststoff
von diesem durchsetzt sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hybridbauteil sowie ein Verfahren
zu dessen Herstellung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels
welchen das wenigstens eine Profilteil und der Kunststoff besonders
stabil und kostengünstig miteinander verbunden werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hybridbauteil
sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hybridbauteils
mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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Um
ein Hybridbauteil zu schaffen, bei welchem das wenigstens eine Profilteil
und der zumindest bereichsweise an diesem angebrachte Kunststoff
besonders stabil und kostengünstig miteinander verbunden
sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass
das Profilteil wenigstens einen sich über eine Teillänge
des Profilteils erstreckenden Flansch aufweist, welcher die wenigstens
eine, mit dem Kunststoff durchsetzte Ausnehmung, Öffnung
oder dergleichen aufweist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
als Profilteil ein Bauteil zu verwenden, welches zumindest über
eine Teillänge des Profilteils mit einem entsprechenden
Flansch versehen ist. Dieser Flansch kann entweder an der Außenseite
oder aber an der Innenseite des vorzugsweise als Hohlprofil gestalteten
Profilteils verlaufen.
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Ein
besonderer Vorteil des vorliegenden Hybridbauteils besteht nun darin,
dass die wenigstens eine Ausnehmung, Öffnung oder dergleichen
auf besonders einfache Weise in den Flansch eingebracht werden kann.
Darüber hinaus kann der Flansch auf einfache Weise derart
mit Kunststoff bespritzt oder dergleichen versehen werden, so dass
im Anschluss daran der Kunststoff die entsprechende Ausnehmung, Öffnung
oder dergleichen zur Herstellung eines Formschlusses durchsetzt.
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Ein
weiterer Vorteil des Flansches ist es, dass durch diesen das Profilteil
entsprechend günstig ausgesteift ist und somit äußerst
belastungs- bzw. anforderungsgerecht ausgelegt werden kann. Durch den
Flansch ist zudem sichergestellt, dass der Kunststoff in optimaler
Weise relativ an dem Profilteil positioniert ist. So ist es beispielsweise
durch den Flansch auf einfache Weise möglich, den Kunststoff verdrehgesichert
am Profilteil festzulegen.
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Ein
weiterer Vorteil eines solchen Hybridbauteils besteht darin, dass
dieses auf einfache Weise in die Verbindungstechnik der angrenzenden
Bauteile mit einzubeziehen ist, und zwar ohne hohe Werkzeugkosten.
Somit ist ein derartiges Hybridbauteil insbesondere auch schon bei
kleineren oder mittleren Stückzahlen von Fahrzeugbaureihen
günstig einsetzbar.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft
gezeigt, wenn das Profilteil ein Strangpressprofilteil ist, dessen
wenigstens einer Flansch in Erstreckungsrichtung des Profilteils verläuft.
Somit kann das Profilteil auf äußerst günstige
und einfache Weise geschaffen werden.
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Das
Profilteil ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als Innenhochdruckumformteil
ausgebildet, so dass komplexe Geometrien mittels des Hybridbauteils
auf einfache Weise abgebildet werden können. Es ist klar,
dass in diesem Fall das Profilteil besonders bevorzugt aus einer
Metalllegierung, insbesondere einer Stahl- oder Aluminiumlegierung,
besteht.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn das Profilteil wenigstens einen umgeformten
Bereich aufweist, in welchem der Flansch nachträglich entfernt worden
ist. Somit kann beispielsweise eine entsprechende Umformung wie
eine Biegung oder dergleichen in diesem flanschlosen Bereich erfolgen.
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Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das insbesondere als Strangpressprofil
gestaltete Profilteil eine Mehrzahl von Hohlkammern aufweist. Hierdurch
können besonders günstige Steifigkeits- und Crasheigenschaften
des Hybridbauteils eingestellt werden, wobei sich zudem ein günstiges Gesamtgewicht
realisieren lässt.
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Die
vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
Hybridbauteil beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise
für das Verfahren gemäß Patentanspruch
6.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1a, 1b eine
Perspektivansicht, bzw. eine ausschnittsweise vergrößerte
Ansicht des Details Ib in 1a auf
das Hybridbauteil für ein Kraftwagen-Frontend mit einem
Profilteil, welches vorliegend als Strangpressprofil ausgebildet
ist und einen Flansch umfasst, der in einer Erstreckungsrichtung des
Profilteils verläuft, wobei in den Flansch des Profilteils
einen Mehrzahl von in 1b erkennbaren Ausnehmungen, Öffnungen
oder dergleichen eingebracht sind, welche von einem Kunststoff durchsetzt sind,
mit welchem das Profilteil zur Bildung des Hybridbauteils zumindest
bereichsweise versehen ist;
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2 jeweils
eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf ein alternativ gestaltetes
Profilteil, welches wiederum als Strangpressprofil ausgebildet und
gegebenenfalls durch Innenhochdruckumformen entsprechend umgeformt
worden ist, wobei eines oder mehrere Flansche vorgesehen sind, welche sich
außenseitig des Profilteils erstrecken, und wobei das Profilteil
entweder einen oder eine Mehrzahl von Hohlkammern aufweist;
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3 eine
ausschnittsweise Perspektivansicht auf das Hybridbauteil mit dem
Profilbauteil und dem Kunststoff nach einer alternativen Ausführungsform,
wobei innerhalb des Flansches eine Mehrzahl von Ausnehmungen, Öffnungen
oder dergleichen vorgesehen sind, welche von Kunststoff durchsetzt sind
und wobei innerhalb des Flansches zusätzliche Aufnahmegeometrien
vorgesehen sind, mittels welchen das Hybridbauteil an angrenzenden
Bauteilen positioniert und fixierbar ist;
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4 eine
weitere ausschnittsweise Perspektivansicht auf das Hybridbauteil
nach einer alternativen Ausführungsform, wobei das Profilteil
zwei Ausnehmungen in Form von im Wesentlichen rechteckförmigen
Freischnitten aufweist, von welchen die eine von einer Kunststoffrippe
durchsetzt ist; und in
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5 eine
Perspektivansicht auf das ohne Kunststoff dargestellte Profilteil
des Hybridbauteils, wobei ein sich ansonsten über die gesamte
Länge des Profilteils erstreckender Flansch in einem ungeformten
Bereich entfernt worden ist, um hierdurch eine entsprechende Umformung,
insbesondere Biegung, des Profilteils im umgeformten Bereich zu
erreichen.
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In 1a ist
in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht ein Hybridbauteil für
einen Kraftwagen, insbesondere für ein Kraftwagen-Frontend,
dargestellt. Das Hybridbauteil umfasst im Wesentlichen ein Profilteil 10,
welches vorliegend als Strangpressprofil ausgebildet ist. Demzufolge
besteht das Profilteil vorliegend insbesondere aus einer Metalllegierung,
insbesondere einer Stahl- oder Aluminiumlegierung. Als im Rahmen
der Erfindung mitumfasst ist es jedoch zu betrachten, dass hier
auch andere Werkstoffe, insbesondere auch Kunststoffe denkbar wären.
Darüber hinaus ist in 1 erkennbar,
dass das Profilteil 10 lediglich eine Hohlkammer aufweist und
im Wesentlichen einen kreisringförmigen Querschnitt hat.
Es sind prinzipiell jedoch auch andere beliebige Querschnittsformen
denkbar.
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Entlang
zumindest einer Teillänge des Profilteils 10 ist
das Hybridbauteil mit einem Kunststoff 12 versehen. Im
vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um einen spritzgießbaren
Kunststoff. Alle anderen gängigen Kunststoffe sind hier
jedoch auch denkbar. Der Kunststoff 12 bildet dabei zwei
außenumfangsseitige Rippen 14, 16, welche
entsprechend um den Hohlquerschnitt des Profilteils 10 umlaufend ausgebildet
sind.
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Des
Weiteren ist durch den Kunststoff 12 ein im Wesentlichen
quaderförmiges Teil 18 gebildet, welches die beiden
Rippen 14, 16 miteinander verbindet und flächig
auf einem Flansch 20 aufliegt, welcher seinerseits als
Teil des Profilteils 12 ausgebildet ist.
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Der
Flansch 20 erstreckt sich bei dem vorliegend als Strangpressprofil
gestalteten Profilteil 10 koaxial zu diesem bzw. zu dessen
Erstreckungsrichtung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
erstreckt sich dabei der Flansch 20 über die gesamte
Länge des hier gezeigten Ausschnitts des Profilteils 10.
Als im Rahmen der Erfindung mitumfasst ist es jedoch zu betrachten,
dass der Kunststoff 12 auch nur über eine Teillänge
des Profilteils 10 vorgesehen sein kann.
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Die
Besonderheit des vorliegenden Hybridbauteils besteht nun darin,
dass der Flansch 20 im vorliegenden Fall mit zwei Ausnehmungen 22, 24, Öffnungen
oder dergleichen versehen ist, welche von dem Kunststoff 12 durchsetzt
sind.
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1b zeigt
hierzu das Detail Ib gemäß 1a ausschnittsweise
vergrößert, und zwar bei noch weggelassenem Kunststoff 12.
Dadurch werden insbesondere die beiden Ausnehmungen 22, 24, welche
hier als Durchgangsöffnungen gestaltet sind, nochmals erkennbar.
Im Anschluss an das Einbringen der Ausnehmungen 22, 24 wird
somit das Hybridbauteil bzw. das Profilteil 10 mit dem
Kunststoff 12 versehen, und zwar dergestalt, dass Kunststoff 12 auch
in die Ausnehmungen 22, 24 eindringt. Hierdurch
wird eine besonders günstige Verbindung des Kunststoffs 12 mit
dem Profilteil 10 erreicht und dieses äußerst
belastungsgerecht ausgesteift bzw. verstärkt. Durch die
Ausnehmungen 22, 24, welche durch den Kunststoff 12 durchsetzt
sind, wird dabei eine äußerst günstige
Anbindung des Kunststoffs 12 bzw. der Rippen 14, 16 und
des Teils 18 an dem Profilteil 10 erreicht.
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2 zeigt
in einer jeweiligen ausschnittsweisen Perspektivansicht drei Querschnittsformen von
Profilteilen 10 nach alternativen Ausgestaltungsformen.
Die komplexe Geometrie der jeweiligen Profilteile 10 kann
dabei beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das jeweilige
Strangpressprofil durch Innenhochdruckumformen entsprechend umgeformt wird.
Andere Umformverfahren, insbesondere Biegeverfahren, sind ebenfalls
denkbar. Aus 2 ist darüber hinaus
insbesondere erkennbar, dass das jeweilige Profilteil 10 eine
Mehrzahl von Flanschen 20 aufweisen kann, welche jeweils
nach außen hin abstehen. Als im Rahmen der Erfindung mitumfasst
ist es zu betrachten, dass ein solcher Flansch 20 gegebenenfalls
auch nach innen abstehen kann.
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Die
rechte Darstellung in 2 zeigt darüber hinaus,
dass das Profilteil 10 auch einen Mehrzahl von Hohlkammern 26, 28 umfassen
kann, welche durch einen entsprechenden Steg 30 voneinander unterteilt
sind. Es ist klar, dass insbesondere durch ein Strangpressverfahren
und gegebenenfalls ein nachgeschaltetes Innenhochdruckumformverfahren derartige
Profilteile 10 in manigfaltiger Ausführung geschaffen
werden können, je nach dem, welchen Belastungen das Hybridteil
ausgesetzt werden soll.
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3 zeigt
eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf ein Hybridteil, welches äußerst ähnlich gestaltet
ist, wie dasjenige gemäß 1a. Es
unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1a insbesondere
dadurch, dass zusätzliche Aufnahmegeometrien 32, 34 innerhalb
des profilteilseitigen Flansches 20 eingebracht sind, welche
beispielsweise zur Fixierung und Halterung des Hybridbauteils am
vorderen Ende des Kraftwagens dienen können. Die beiden
Aufnahmegeometrien 32, 34 habe im vorliegenden
Fall den Querschnitt eines Kreises bzw. eines Sechsecks, wobei beide
Aufnahmegeometrien 32, 34 als Durchgangsausnehmungen
bzw. Durchgangsöffnungen in das Profilteil 10 bzw.
dessen Flansch 20 eingebracht worden sind.
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4 zeigt
in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht wiederum einen Flansch 20,
welcher in Erstreckungsrichtung des zugehörigen Profilteils 10 verläuft.
Dieser Flansch 20 umfasst wiederum zwei als Freischnitte
gestaltete Ausnehmungen 36, wobei eine der beiden Ausnehmungen 36 durch
eine entsprechende Rippe 38 aus Kunststoff durchsetzt ist. Die
Rippe 38 ist somit um das Profilteil 10 umlaufend gestaltet.
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Schließlich
zeigt 5 in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht
ein Profilteil 10, dessen Flansch 20 in einem
umformten Bereich 40 entsprechend entfernt worden ist,
um hierdurch die Umformung zu ermöglichen. Mit anderen
Worten ist vorliegend zunächst das Profilteil 10 durch
Strangpressen geschaffen worden, wobei anschließend der
Flansch 20 im Bereich 40 entfernt worden ist,
wonach wiederum ein entsprechender Umformprozess vorgenommen worden
ist. Im Anschluss hieran kann nun das Profilteil 10 mit
Kunststoff 12 versehen werden.
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Beim
zugehörigen Verfahren zur Darstellung des Profilteils 10 erfolgt
nach dem entsprechenden Fertigen des Profilteils 10 insbesondere
durch Strangpressen ein Einbringen der entsprechenden Ausnehmungen 22, 24 bzw. 36 in
den zugehörigen Flansch 20. Ebenfalls kann der
Flansch 20 – wie im Zusammenhang mit 5 erläutert
worden ist – in einem entsprechend umzuformenden Randbereich 40 vom
Profilteil 10 ganz oder teilweise entfernt werden.
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Im
Anschluss an dieses Einbringen der Ausnehmungen 22, 24 bzw. 36 kann
dann das Profilteil 10 mit dem Kunststoff 12 versehen
werden, und zwar insbesondere dergestalt, dass die Ausnehmungen 22, 24, 36 mit
entsprechendem Kunststoff 12 befüllt sind.
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Ein
Entfernen des Flansches ist grundsätzlich nicht zwangsläufig
notwendig, wobei er bei entsprechender Geometrie des Profilteiles
auch im Biegebereich an diesem verbleiben kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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