DE102008063745A1

DE102008063745A1 - Metall-Kunststoff-Hybrid-Gehäusebauteil

Info

Publication number: DE102008063745A1
Application number: DE102008063745A
Authority: DE
Inventors: Frank Krause; Thomas Roth
Original assignee: Lanxess Deutschland GmbH
Current assignee: Lanxess Deutschland GmbH; Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-06-24
Also published as: KR20100071004A; US20100183848A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäusebauteil, das wenigstens ein Kraft-Gehäusebauteil, dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens eine Krafteinleitungsstruktur in Form eines Metallbleches aufweist, worüber das Gehäusebauteil aus Kunststoff an einer benachbarten Gehäusestruktur befestigt wird, die Krafteinleitungsstruktur nach dem Anspritzen des Kunststoffs zu wenigstens 2/3 vom Kunststoff des Gehäusebauteils beidseitig bedeckt oder flächig angebunden ist und die Krafteinleitungsstruktur wenigstens eine Befestigungsvorrichtung aufweist, um das Gehäusebauteil über die Krafteinleitungsstruktur an der Gehäusestruktur zu befestigen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäusebauteil mit Krafteinleitungsstruktur zum Einleiten lokal angreifender Kräfte in das Gehäusebauteil mittels eines Metallbleches.
Aus DE 198 18 590 C2 ist eine Ölwanne mit Dichtfläche zum abdichtenden Anschluss an eine benachbarte Motorgehäusestruktur bekannt, die einen die Dichtflächen. aufweisenden Dichtungsflansch aus Metallmaterial und einen daran angeschlossenen Wandungsbereich aus Kunststoffmaterial aufweist. Insbesondere weist diese Ölwanne einen als Spritzgussteil aus Leichtmetall hergestellten Gitterrahmen auf, an den der Wandungsbereich der Ölwanne aus Kunststoffmaterial angespritzt wird, wodurch eine innige Verbindung mit dem Gitterwerk erfolgt. Das Gitterwerk bildet ein „Außenskelett” für den relativ weichen Wandungsbereich aus Kunststoff. Gegenüber konventionellen Ölwannen, die komplett aus Metallmaterial, beispielsweise aus tiefgezogenem Metallblech hergestellt sind, hat eine derartige Hybridbauweise den Vorteil einer substantiellen Gewichtsverringerung. Nachteil ist jedoch deren aufwändige Herstellung, bei der zuerst der Gitterrahmen aus Metall hergestellt werden muss, bevor in einem weiteren Herstellungsschritt der Wandungsbereich der Ölwanne aus Kunststoff angespritzt wird. Andererseits ist beispielsweise aus DE-A 103 32 171 ein vollständig aus Kunststoffmaterial bestehendes Gehäuseteil, beispielsweise eine Ölwanne bekannt. Derartige reine Kunststoffbauteile vereinen die Leichtbauweise mit dem einfachen Herstellungsverfahren, haben jedoch den Nachteil, dass in der Praxis ein dichter Anschluss an die benachbarte Gehäusestruktur problematisch ist. Insbesondere kommt es zu Setzungsproblemen. So hat sich in der Praxis herausgestellt, dass ein dauerhaft dichter Anschluss praktisch nur unter Verwendung eines zusätzlichen Dichtelements, beispielsweise eines Dichtrings, möglich ist.
Aus DE 10 2006 025 745 A1 ist ein Metall-Kunststoff-Hybrid-Gehäusebauteil mit Dichtfläche zum abdichtenden Anschluss an eine benachbarte Gehäusestruktur bekannt, welches leicht ist, ausreichende Stabilität besitzt, einfach und kostengünstig herstellbar ist und dabei wie eine konventionelle Metallblechölwanne dauerhaft dicht an die benachbarte Gehäusestrukturen anschließbar ist.
Auch aus EP 1 511 924 A1 ist die Ölwanne bekannt, die ein Gehäuse aus Kunststoffmaterial und eine in das Kunststoffmaterial integrierte Stützkonstruktion aus beispielsweise Metall aufweist.
Wie bei den reinen Kunststoffbauteilen haben die Metall-Kunststoff-Hybrid-Bauteile den Nachteil, dass in der Praxis ein dichter Anschluss an die benachbarte Gehäusestruktur, beispielsweise eines Motoren- oder Getriebegehäuses, problematisch ist. Auch das Einsetzen zusätzlicher Dichtelemente führt nicht immer zu einer lang anhaltenden Dichtigkeit zwischen Metall-Kunststoff-Hybrid-Bauteil und benachbarter Gehäusestruktur.
DE 103 17 484 A1 versucht dieses Problem zu lösen, indem ein Befestigungselement mit mehreren durch Verbindungsstege miteinander verbundenen Buchsen für Verschraubungen und einem Flansch vorgeschlagen wird. Die Erhöhung der Zahl der Verschraubungen führt jedoch zu höherem Gewicht durch die Vielzahl zu verwendender Schrauben und erfordert zudem einen höheren Zeitaufwand bei Montage und Demontage.
Eine alternative Befestigungsmöglichkeit wäre ein Befestigungsbügel, wie er in DE 601 29 978 T2 für Motorzusatzteile vorgeschlagen wird.
Auch können lokal angreifende Kräfte mit Gewindefurchenden Schrauben eingebracht werden. Diese Schrauben werden in Schraubdome eingeschraubt, welche im Spritzgießprozess mit angeformt werden. Die maximal damit in das Kunststoffbauteil einzuleitenden Kräfte hängen von der Festigkeit des thermoplastischen Kunststoffes und der konstruktiven Gestaltung des Schraubdomes ab und sind daher auf ein bestimmtes Maß begrenzt.
Der Einsatz von Metallinserts und von Schraubdomen kann die lokal einzuleitenden Kräfte nur bedingt steigern, da die Fläche, welche die Kräfte in das Kunststoffbauteil einleitet, nur unwesentlich vergrößert wird.
Bei Kunststoffbauteilen, die als tragende Strukturbauteile eingesetzt werden sollen, werden sehr hohe Kräfte eingeleitet, die durch lokale Krafteinbringung für das Kunststoffbauteil zu hohe Spannungen erzeugen und zu Versagen führen.
Alle Alternativen haben den Nachteil, dass entweder die Zahl der Verschraubungen und damit das Gewicht sowie der Montage- bzw. Demontageaufwand erhöht wird oder, wie im Falle des Befestigungsbügels, lokal angreifende Kräfte nicht optimal in das zu befestigende Bauteil eingeleitet werden.
Es bestand daher die Aufgabe, die Krafteinleitung in Bauteile aus Kunststoffen derart zu verbessern, dass lokal angreifende Kräfte durch ein Metallblech in das zu befestigende Bauteil gleichmäßig eingeleitet werden, ohne den Verarbeitungsaufwand, den Befestigungsaufwand oder das Gewicht des zu befestigenden Bauteils in nennenswertem Umfang zu erhöhen.
Die Lösung der Aufgabe und somit Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Gehäusebauteil, dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens eine Krafteinleitungsstruktur in Form eines Metallbleches aufweist, worüber das Gehäusebauteil aus Kunststoff an einer benachbarten Gehäusestruktur befestigt wird, die Krafteinleitungsstruktur nach dem Anspritzen des Kunststoffs zu wenigstens 2/3 vom Kunststoff des Gehäusebauteils beidseitig bedeckt oder flächig angebunden ist und die Krafteinleitungsstruktur wenigstens eine Befestigungsvorrichtung aufweist, um das Gehäusebauteil über die Krafteinleitungsstruktur an der Gehäusestruktur zu befestigen.
Überraschenderweise werden die lokal auftretenden hohen Spannungen im Metallbereich aufgenommen, ohne dass es zu einer Schädigung im Metall kommt. Das Metallblech verteilt dann die einwirkende Kraft so, dass im flächig angebundenen Kunststoffbauteil nur Spannungen auftreten, die zu keinem Versagen im Kunststoff führen. Hierbei nutzt man die Tatsache, dass Metalle gegenüber Kunststoffen eine deutlich höhere Versagensgrenze haben. Die Bruchspannungen liegen 3–10 mal höher als bei thermoplastischen Kunststoffen. Daher können Metallstrukturen deutlich höhere Kräfte lokal ertragen.
Zur Klarstellung sei angemerkt, dass vom Rahmen der Erfindung alle nachfolgend aufgeführten, allgemeinen oder in Vorzugsbereichen genannten Definitionen und Parameter in beliebigen Kombinationen umfasst sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Krafteinleitungsstruktur zu 2/3 bis 3/4 vom thermoplastischen Kunststoff des Gehäusebauteils bedeckt oder flächig angebunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Metallblech in seiner Wanddicke so ausgelegt, dass die lokal einzubringenden Kräfte das maximal zulässige Spannungsniveau des Metalls der Krafteinleitungsstruktur nicht übersteigen. Die Wanddicke des Metallbleches liegt dabei wenigstens bei 1/6 und höchstens bei 2/3 der Wanddicke des Kunststoff-Gehäusebauteiles.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Metallblech wenigstens 10 mal so breit und 10 mal so lang wie die Wanddicke.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann, um ein rechtwinkliges Ausknicken des Kunststoffbauteiles bei zu hohen Kräften zu verhindern, das Kunststoffbauteil mit senkrecht auf der Kunststoffbauteiloberfläche stehenden Rippen versehen werden. Diese senkrechten Rippen weisen wenigstens 1/3 und höchstens 4/3 der Wanddicke des Kunststoffbauteiles auf.
Ms Metall werden bevorzugt Stahl in den verschiedensten Legierungen, Leichtmetalle, besonders bevorzugt Aluminium oder Magnesium, sowie nicht Eisenmetalle, besonders bevorzugt Kupfer, Messing, Zink verwendet.
Eine bevorzugte Möglichkeit der Anbindung des Metallbleches der Krafteinleitungsstruktur an den Kunststoff ist das Anätzen der Metalloberfläche vor dem Anspritzen des Kunststoffs, so dass nach dem Überspritzen der Metalloberfläche ein Haftverbund entsteht. Dieses Verfahren ist beispielsweise in EP 1 958 763 A1 beschrieben.
Eine weitere bevorzugte Möglichkeit zur flächigen Anbindung des Metallbleches an das thermoplastische Kunststoffbauteil ist das Anspritzen über Formschluss. Dabei wird in das Metallblech der Krafteinleitungsstruktur eine Lochstruktur eingebracht, durch die der thermoplastische Kunst stoff beim Spritzgießprozess hindurchfließt und das Metallblech damit mechanisch festhält. Diese Lochstruktur kann aus vielen einzelnen in Reihe stehenden oder versetzten Verbindungspunkten oder Verbindungsstegen bestehen. Die Löcher der Lochstruktur sind bevorzugt kreisförmig oder oval. Die Fläche aller Löcher betägt bevorzugt wenigstens 1/6 und höchstens 2/3 der Fläche mit der das Metallblech an das Kunststoffbauteil angebunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Metallblech der Krafteinleitungsstruktur auch nur mit lokalen Eindruckstellen (Vertiefungen) versehen werden, um einen Formschluss beim Spritzgießprozess zu erzeugen. Die Vertiefungen betragen wenigstens ½ und höchstens das dreifache der Wanddicke des Metallbleches.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann auch die Kombination aus einer Lochstruktur und lokalen Vertiefungen im Metallblech der Krafteinleitungsstruktur für den Formschluss gewählt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch eine Anbindung durch gezieltes Aufrauen der Oberfläche des Metallbleches der Krafteinleitungsstruktur erreicht werden. Dies ist besonders in Kombination mit einem Anätzverfahren sinnvoll.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Metallblech bei zwei oder mehr Befestigungsvorrichtungen durchgängig zwischen diesen Befestigungsvorrichtungen angebracht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei nicht direkt in das Metallblech einzuleitenden, einwirkenden Kräften das Metallblech der Krafteinleitungsstruktur winkelförmig abgekantet sein, um die Krafteinleitung zu ermöglichen. Bevorzugt kommt ein Winkel von 90° zum Einsatz. Ein winkelförmiges Blech bedingt allerdings eine höhere Wanddicke des Metallblechs, da es im Bereich des Winkels zu sehr hohen Biegespannungen kommt. Die Wanddicke eines winkelförmigen Metallbleches liegt aufgrund der hohen Biegespannungen wenigstens bei 1/3 und höchstens bei der Wanddicke des Kunststoffgehäusebauteiles.
Für das Gehäusebauteil zu verwendende Kunststoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind bevorzugt, Polyester, Polyolefine, Polyphenylensulfide, Polphenylenether, Polyamide, Polyurethane, Polycarbonate oder Polyalkylene, besonders bevorzugt teilkristalline Thermoplasten. Insbesondere sind Polyamide besonders bevorzugt.
Die als Kunststoff einzusetzenden Polymere sind bevorzugt teilkristalline Thermoplasten, die als Formmassen vorgelegt und durch formgebende Verfahren verspritzt werden. Formgebende Verfahren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind bevorzugt Spritzgießen, Schmelzeextrusion, Pressen, Prägen oder Blasformen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäusebauteil selber bereits ein Metall-Kunststoff-Hybrid-Gehäusebauteil, wie es im Stand der Technik bereits vielfach beschrieben wurde. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäusebauteil eine Metall-Kunststoff-Hybrid-Ölwanne oder ein Zwischenrahmen für eine Ölwanne wie sie beispielsweise in Antriebsaggregaten, bevorzugt von Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, verwendet werden und wie in DE 10 2006 025 745 A1 beschrieben werden. Es kann jedoch auch ein anderes Motor- oder Getriebegehäusebauteile oder ein sonstiges Gehäusebauteil sein, das mit einer Dichtfläche an eine benachbarte Struktur, beispielsweise eine benachbarte Gehäusestruktur angeschlossen wird.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform des Standes der Technik wird erfindungsgemäß jedoch vor dem Verspritzen des Kunststoffes sowohl des Hybrid-Gehäusebauteil aus Metall, als auch die Krafteinleitungsstruktur(en) in der Spritzform vorgelegt und beides zusammen mit Kunststoff in einem Arbeitsgang verspritzt. In einer alternativen Ausführungsform kann oder können die Krafteinleitungsstruktur(en) mit dem Metallteil des Gehäusebauteils durch geeignete Mittel verbunden sein, um sowohl Gehäusebauteil als auch Krafteinleitungsstruktur(en) mit einem Handgriff in die Spritzform zu legen.
Bevorzugt betrifft deshalb die vorliegende Erfindung ein Gehäusebauteil mit Dichtfläche zum abdichtenden Anschluss an eine benachbarte Gehäusestruktur, aufweisend einen die Dichtfläche aufweisenden Dichtungsflansch aus Metallmaterial und einen daran angeschlossenen Wandungsbereich aus Kunststoffmaterial, wobei integral an dem Dichtungsflansch ein Anschlussstreifen vorgesehen ist, wobei der Wandungsbereich beidseitig an den Anschlussstreifen stoffschlüssig angeschlossen ist und das Gehäusebauteil wenigstens eine Krafteinleitungsstruktur in Form eines Metallbleches aufweist, worüber das Gehäusebauteil aus thermoplastischem Kunststoff an der benachbarten Gehäusestruktur befestigt wird, die Krafteinleitungsstruktur zu wenigstens 2/3 vom Kunststoff des Gehäusebauteils beidseitig bedeckt oder flächig angebunden ist und die Krafteinleitungsstruktur wenigstens eine Befestigungsvorrichtung aufweist um das Gehäusebauteil über die Krafteinleitungsstruktur an der Gehäusestruktur zu befestigen.
Somit liefert die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform ein Hybrid-Gehäusebauteil, bei dem ein konventioneller Metall-Dichtungsflansch verwendet wird, an den über einen Anschlussstreifen und eine zweiseitige stoffschlüssige Anbindung der Wandungsbereich aus Kunststoffmaterial angeschlossen ist. Durch die Verwendung des Dichtungsflanschs aus Metallmaterial lässt sich das Hybrid-Gehäusebauteil wie eine konventionelle Blech-Ölwanne mit konventionellen Abdichtungsverfahren an der benachbarten Gehäusestruktur anschließen, d. h. unter Verwendung einer Dichtungsmasse beispielsweise aus Silikonmaterial, die auf die Dichtfläche vor dem Anschließen aufgebracht wird. Der Dichtungsflansch mit dem Anschlussstreifen kann mit sehr geringem Aufwand durch Stanzen und Tiefziehen aus einfachem Blechmaterial hergestellt werden und kann dem Gehäusebauteil und insbesondere der Dichtfläche erhebliche Festigkeit liefern. Die sichere Anbindung des Wandungsbereichs aus Kunststoff ist durch den beidseitigen Anschluss an dem Anschlussstreifen sowie durch die eingebaute(n) Krafteinleitungsstruktur(en) geschaffen.
An dem Anschlussstreifen kann beidseitig flächig ein Haftvermittler vorgesehen sein, der die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial des Wandungsbereichs und dem Metallmaterial des Dichtungsflanschs herstellt. Der Haftvermittler kann ganzflächig oder nur bereichsweise vorgesehen sein.
Der Haftvermittler kann auch an dem Dichtungsflansch vorgesehen sein und er kann dort beidseitig oder einseitig sowie ganzflächig oder nur bereichsweise vorgesehen sein. Der Haftvermittler kann korrosionsbeständig sein und kann das Metallmaterial des Dichtungsflanschs und des Anschlussstreifens vor Korrosion schützen.
Insbesondere dann, wenn der Haftvermittler vor dem Stanzen und Tiefziehen auf das Blechmaterial aufgebracht wird, kann es günstig sein, Kunststoffmaterial beidseitig an Randbereichen in der Nähe von Schnittkanten des Blechmaterials vorzusehen, so dass die Schnittkanten von dem Kunststoffmaterial derart überdeckt sind, dass eine wasserdichte Versiegelung der Schnittkante durch das Kunststoffmaterial geschaffen ist. Das betrifft insbesondere Schnittkanten, die einsatzmäßig einer korrosiven Umgebung ausgesetzt sind, wie beispielsweise im Spritzwasserbereich bei einer Ölwanne eines Kraftfahrzeugs. So ist es besonders günstig, die im Bereich des Außenumfangs des Dichtungsflanschs befindliche Schnittkante mit Kunststoff zu überdecken. Es kann auch günstig sein den Dichtungsflansch im Bereich der Schraubenöffnungen beidseitig mit Kunststoff zu überdecken und die entsprechenden Schnittkanten der Schrauböffnungen damit zu versiegeln. Es kann auch vorteilhaft sein, den gesamten Dichtungsflansch oder im Wesentlichen den gesamten Dichtungsflansch mit einer dünnen Kunststoffschicht zu überziehen. Herstellungstechnisch kann das relativ einfach beim Anspritzen des Wandungsbereichs aus dem Kunststoffmaterial erfolgen.
Die Randbereiche des Dichtungsflanschs, die nicht den Anschlussstreifen bilden, d. h. typischerweise die umfangsmäßig äußeren Randbereiche des Dichtungsflanschs, können weg von der Dichtfläche umgebogen sein. Durch das Umbiegen der Randbereiche wird zum einen die Stabilität erhöht. Zum anderen lassen sich die nach oben umgebogenen Randbereiche besonders einfach beidseitig mit Kunststoffmaterial umspritzen, so dass die dortige Schnittkante sicher gegen korrosive Umwelteinflüsse abgedichtet ist.
Die Dichtfläche definiert eine Dichtflächenebene und der Anschlussstreifen kann relativ zu der Dichtflächenebene mit einem Winkel vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Anschlussstreifen relativ zu der Dichtflächenebene umgebogen sein, so dass er von der Dichtfläche weg in entgegen gesetzter Richtung zur Dichtfläche ragt. Der Anschlussstreifen kann im Querschnitt betrachtet mehrfach gebogen sein.
Das mehrfache Biegen des Anschlussstreifens sorgt dafür, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Metallmaterial nicht lediglich auf Scherung in der Richtung der Zwischenfläche belastet wird, sondern zusätzlich auch mit einer Komponente rechtwinklig zur Zwischenfläche. Außerdem resultiert dadurch zusätzlich zu der stoffschlüssigen Anbindung zwischen dem Kunststoffmaterial und dem Metallmaterial eine formschlüssige Anbindung. Weiterhin kann durch die Mehrfachbindung die Stabilität in Umfangsrichtung erhöht werden und die Elastizität in Richtung auf die Dichtfläche erhöht werden. Insbesondere kann der Anschlussstreifen im Wesentlichen S-förmig gebogen sein.
In dem Wandungsbereich kann eine Anschlussaufnahme, beispielsweise ein Anschlusseinsatz beispielsweise zum Aufnehmen eines Öltemperatursensors, etc. vorgesehen sein. Integral mit dem Dichtungsflansch bzw. dem Anschlussstreifen kann eine Kontaktlasche vorgesehen sein. Manche Bauteile, wie beispielsweise Füllstandssensoren, etc. benötigen einen elektrischen Massekontakt. Ein derartiger Massekontakt kann durch die Kontaktlasche gebildet sein. Die Kontaktlasche kann relativ einfach beim Stanzen und Tiefziehen hergestellt werden und kann nicht, teilweise oder praktisch vollständig von dem Kunststoffmaterial der Wandung umspritzt sein. Nachdem sie sich typischerweise im Inneren, beispielsweise im Inneren der Ölwanne befindet, ist ein Korrosionsschutz für die Schnittkanten dort nicht erforderlich Die Kontaktlasche kann gleichzeitig einen Einschraubeinsatz für das entsprechende Bauteil liefern und als solche zumindest teilweise mit in das Kunststoffmaterial der Wandung eingespritzt sein. Der Massekontakt kann beispielsweise zu der benachbarten Gehäusestruktur hergestellt sein, indem die Kontaktlasche so gebogen ist, dass sie einsatzmäßig mit Vorspannung gegen einen Kontaktbereich der benachbarten Gehäusestruktur gepresst wird.
Der Dichtungsflansch weist bevorzugt Schraubenlöcher auf und an die Schraubenlöcher kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform jeweils eine Einschraubaufnahme bzw. ein Einschraubdom oder eine Krafteinleitungsstruktur angespritzt sein. Auf diese Weise kann gegen den Dichtungsflansch ein Bauteil geschraubt werden, wobei sich das Gewinde der Schraube in den Einschraubdom des Gehäusebauteils schrauben lässt und dort festgelegt ist und die einwirkenden Kräfte in das Bauteil über die Krafteinleitungsstruktur(en) abgeleitet werden. Falls aus Festigkeitsgründen erforderlich, kann in einer bevorzugten Ausführungsform die Krafteinleitungsstruktur als Teil der Einschraubaufnahme vorgesehen werden.
Um die beim Anschrauben aus Motorgehäuse auftretenden Kräfte gleichmäßiger auf das Gehäusebauteil zu verteilen setzen die Krafteinleitungsstrukturen bevorzugt am Anschlussstreifen oder Dichtungsflansch an oder sind in diesem(n) einseitig integriert.
Wenn die eine Seite der Krafteinleitungsstruktur am Anschlussstreifen/Dichtungsflansch ansetzt, so überspannt sie einen Teil des Gehäusebauteils in dessen Kunststoff-Wandungsbereich sie zu wenigstens 2/3 eingebettet ist.
Der nicht vom Kunststoff umgebene Teil der Krafteinleitungsstruktur weist Befestigungsvorrichtungen, bevorzugt Bohrlöcher oder Schraubdome auf, wodurch Schrauben geführt werden, um das Gehäusebauteil an einer Gehäusestruktur zu befestigen. Im Falle einer Ölwanne ist die Gehäusestruktur der Motor- oder Getriebeblock.
Die Erfindung betrifft ferner ein Antriebsaggregat eines Fortbewegungsmittels aufweisend ein erfindungsgemäßes Gehäusebauteil. Das Antriebsaggregat kann ein Antriebsmotor oder ein Getriebe eines Fortbewegungsmittels, bevorzugt eines Personenkraftwagens oder eines Lastkraftwagens, sein.
Das Gehäusebauteil kann mit einem Motor-Dichtungsflansch an dem Antriebsmotor oder einem Getriebe-Dichtungsflansch an dem Getriebe angeschlossen sein. Der Motor-Dichtungsflansch und der Getriebe-Dichtungsflansch können jeweils einen Anschlussstreifen zum Anschluss des Wandungsbereichs aufweisen und der Motor-Dichtungsflansch und der Getriebe-Dichtungsflansch können als ein integrales Blechstanzteil dem zu dem Antriebsmotor abgedichteten Bereich und dem zu dem Getriebe bzw. der Getriebeglocke hin abgedichteten Bereich vorgesehen sein. Die Trennwand kann einerseits einen fluiddichten Abschluss liefern. Sie kann andererseits auch als zusätzliche strukturelle Verstärkung bzw. Versteifung vorgesehen sein.
Das Antriebsaggregat kann einen Zwischenrahmen und eine Ölwanne aufweisen, wobei eines dieser Bauteile oder beide Bauteile erfindungsgemäß ausgebildet sein können. Der Dichtungsflansch zum Anschluss der Ölwanne an dem Zwischenrahmen kann im Wesentlichen so ausgebildet sein, wie der Motor- oder Getriebe-Dichtungsflansch.
Die Ölwanne und/oder der Zwischenrahmen können einen Füllstandssensor aufweisen, der mittels der Kontaktlasche an Masse angeschlossen ist. Der Motor- und/oder Getriebe-Dichtungsflansch kann mittels der Kontaktlasche mit dem Dichtungsflansch zum Anschluss der Ölwanne integral verbunden sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäusebauteils gemäß der vorliegenden Erfindung, aufweisend die folgenden Schritte:

a) Stanzen und Tiefziehen der Krafteinleitungsstruktur und des Dichtungsflanschs und des Anschlussstreifens aus einem Metallblechmaterial;
b) Einlegen des Dichtungsflansches mit dem Anschlussstreifen und der/den Krafteinleitungsstruktur(en) in ein Kunststoff-Spritzgusswerkzeug;
c) Herstellen des Wandungsbereichs durch Spritzgießen, und dabei
d) beidseitiges Umspritzen des Anschlussstreifens.

Insbesondere durch die Kombination der Herstellung des Metallteils durch Stanzen und Tiefziehen aus einem Metallblechmaterial und die Verwendung des Kunststoffspritzgussverfahrens lässt sich das erfindungsgemäße Gehäusebauteil besonders einfach und kostengünstig herstellen.
Das Metallblechmaterial kann bereits vor dem Stanzen und Tiefziehen vorzugsweise beidseitig mit Haftvermittler versehen sein. Es ist günstig, wenn der Haftvermittler eine gewisse Zähigkeit besitzt, so dass er die erforderlichen Umformschritte mitmacht, ohne sich von dem darunter liegenden Metallblech abzulösen.
Das Metallblechmaterial kann in einer bevorzugten Ausführungsform bereits vor dem Stanzen und Tiefziehen vorzugsweise beidseitig mit Korosionschutz versehen sein. Besonders bevorzugt besitzt der Korrosionsschutz eine hinreichende Zähigkeit, so dass er die erforderlichen Umformschritte mitmacht, ohne sich von dem darunter liegenden Metallblech abzulösen.
Weiterhin ist es auch möglich den Kunststoff nur einseitig, innen oder außen, form- und/oder stoffschlüssig an den Metallrahmen anzubinden. Wie bereits oben beschrieben werden erfindungsgemäß bevorzugt Kunststoffe der Reihe Polyester, Polyolefine, Polyphenylensulfide, Polyphenylenether Polyamide, Polyurethane, Polycarbonate oder Polyalkylene, besonders bevorzugt teilkristalline Thermoplaste eingesetzt. Insbesondere bevorzugt werden Polyamide eingesetzt.
Die als Kunststoff einzusetzenden teilkristallinen Thermoplasten werden als Formmassen vorgelegt und durch formgebende Verfahren, bevorzugt Spritzgießen, Schmelzeextrusion, Pressen, Prägen oder Blasformen, zum Gehäusebauteil mit Krafteinleitungsstruktur(en) verspritzt.
Bevorzugt zu verwendende Formmassen enthalten einen der oben genannten Thermoplasten oder Gemische eines oder mehrerer der oben genannten Thermoplasten zu 99,99 bis 10 Gew.-Teilen, bevorzugt zu 99,5 bis 40 Gew.-Teilen, besonders bevorzugt zu 99,0 bis 55 Gew.-Teilen.
Insbesondere bevorzugt einzusetzende Polyamide sind Polyamid 6 (PA 6) als auch Polyamid 66 (PA 66) mit relativen Lösungsviskositäten (gemessen in m-Kresol bei 25°C) von 2,0 bis 4,0, insbesondere besonders bevorzugt Polyamid 6 mit einer relativen Lösungsviskosität (gemessen in m-Kresol bei 25°C) von 2,3–2,6 oder Gemische aus

A) 99,99 bis 10 Gew.-Teilen, bevorzugt 99,5 bis 40 Gew.-Teilen, besonders bevorzugt 99,0 bis 55 Gew.-Teilen Polyamid mit wenigstens B) 0,01 bis 50 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-Teilen, besonders bevorzugt 1,0 bis 15 Gew.-Teilen eines zusätzlichen Fließverbesserers der Reihe
B1) eines Copolymerisats aus mindestens einem Olefin, vorzugsweise einem α-Olefin, mit mindestens einem Methacryslsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols, vorzugsweise eines aliphatischen Alkohols mit 1–30 Kohlenstoffatomen, dessen MFI 100 g/10 min nicht unterschreitet, wobei der MFI (Melt Flow Index) bei 190°C und einem Prüfgewicht von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wird, oder
B2) eines hoch- oder hyperverzweigten Polycarbonates mit einer OH-Zahl von 1 bis 600 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2), oder
B3) eines hoch- oder hyperverzweigten Polyesters des Typs A B mit x mindestens 1,1 und y mindestens 2,1 oder
B4) eines Polyalkylenglykolesters (PAGE) mit niedrigem Molekulargewicht der allgemeinen Formel (I) R-COO-(Z-O)_nOC-R (I)worin R für eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, Z für eine verzweigte oder geradkettige C₂ bis C₁₅ Alkylengruppe steht und n für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht oder Mischungen von B1) mit B2) oder von B2) mit B3) oder von B1) mit B3) oder von B1) mit B2) und mit B3) oder von B1) mit B4) oder von B2) mit B4) oder von B3) mit B4) oder ternäre Mischungen der Komponenten B1) bis B4) jeweils mit A) wobei der feste Formschluss zwischen Grundkörper und Thermoplast über die verzinkte Eisen Oberfläche des Grundkörpers erfolgt.

Erfindungsgemäß umfasst der Begriff Polyamid aber auch Polyamide die makromolekulare Ketten mit sternförmiger Struktur und lineare makromolekulare Ketten umfassen. Man erhält diese aufgrund ihrer Struktur fließverbesserten Polyamide indem man gemäß DE 699 09 629 T2 ein Gemisch von Monomeren polymerisiert, das wenigstens

a) Monomere der allgemeinen Formel (I) R₁-(-A-Z)_m,
b) Monomere der allgemeinen Formeln (IIa) X-R₂-Y und (IIb) R₂-NH-C=O,
c) Monomere der allgemeinen Formel (II) Z-R₃-Z umfasst, worin

₁

₂

₃

Die molare Konzentration der Monomere der Formel (I) im Monomerengemisch liegt zwischen 0,1% und 2%, diejenige der Monomere der Formel (III) zwischen 0,1% und 2%, wobei die Ergänzung auf 100% den Monomeren der allgemeinen Formeln (IIa) und (IIb) entspricht.
Das Anspritzen des Thermoplasten erfolgt bevorzugt in einem Arbeitsgang. Für den Fall, dass zusätzlich noch zu umspritzende Durchbrüche im Grundkörper vorgesehen sind, kann der Vorgang des An- und Umspritzen des Thermoplasten und in zwei, drei oder mehreren Schritten umgesetzt werden.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Polyamide werden beispielsweise im Kunststoff-Taschenbuch (Hrsg. Saechtling), Auflage 1989, beschrieben, wo auch Bezugsquellen genannt sind. Verfahren zur Herstellung solcher Polyamide sind dem Fachmann bekannt.
Ganz besonders bevorzugt einzusetzende Polyamide sind Polyamid 6 (PA 6) oder Polyamid 66 (PA66) oder Blends, die zum überwiegenden Teil Polyamid enthalten.
Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt einzusetzende Polyamide sind teilkristalline Polyamide, die ausgehend von Diaminen und Dicarbonsäuren und/oder Lactamen mit wenigstens 5 Ringgliedern oder entsprechenden Aminosäuren hergestellt werden können. Als Edukte kommen dafür aliphatische und/oder aromatische Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethyladipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, aliphatische und/oder aromatische Diamine wie z. B. Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, 1,9- Nonandiamin, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin, die isomeren Diamino-dicyclohexylmethane, Diaminodicyclohexylpropane, Bis-aminomethyl-cyclohexan, Phenylendiamine, Xylylendiamine, Aminocarbonsäuren wie z. B. Aminocapronsäure, bzw. die entsprechenden Lactame in Betracht. Copolyamide aus mehreren der genannten Monomeren sind eingeschlossen.
Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugte Polyamide werden aus Caprolactamen, ganz besonders bevorzugt aus ε-Caprolactam sowie die meisten auf PA6, PA66 und auf anderen aliphatischen und/oder aromatischen Polyamiden bzw. Copolyamiden basierenden Compounds, bei denen auf eine Polyamidgruppe in der Polymerkette 3 bis 11 Methylengruppen kommen, hergestellt.
Erfindungsgemäß einzusetzende teilkristalline Polyamide können auch im Gemisch mit anderen Polyamiden und/oder weiteren Polymeren eingesetzt werden. So können auch Polyamide eingesetzt werden, die gemäß DE 699 09 629 T2 in Zahlenprozent zwischen 50% und 90% makromolekulare Ketten vom Sterntyp enthalten.
Den Polyamiden können übliche Additive wie z. B. Entformungsmittel, Stabilisatoren und/oder Fließhilfsmittel in der Schmelze zugemischt oder auf der Oberfläche aufgebracht werden.
In einer alternativen Ausführungsform können aber auch PA-Rezyklate, gegebenenfalls in Mischung mit Polyalkylenterephthalaten wie Polybutylenterephtalate (PBT), eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß umfasst der Begriff Rezyklate

1) sogenannte Post Industrial Rezyklate wobei es sich um Produktionsabfälle bei der Polykondensation oder bei der Verarbeitung anfallende Angüsse bei der Spritzgussverarbeitung, Anfahrware bei der Spritzgussverarbeitung oder Extrusion oder Randabschnitte von extrudierten Platten oder Folien handelt und
2) Post Consumer Rezyklate wobei es sich um Kunststoffartikel, die nach der Nutzung durch den Endverbraucher gesammelt und aufbereitet werden, handelt.

Beide Arten von Rezyklat können entweder als Mahlgut oder in Form von Granulat vorliegen. Im letzteren Fall werden die Rohrezyklate nach der Auftrennung und Reinigung in einem Extruder aufgeschmolzen und granuliert. Hierdurch wird meist das Handling, die Rieselfähigkeit und die Dosierbarkeit für weitere Verarbeitungsschritte erleichtert.
Sowohl granulierte als auch als Mahlgut vorliegende Rezyklate können zum Einsatz kommen, wobei die maximale Kantenlänge 10 mm, vorzugsweise kleiner 8 mm betragen sollte.
Für den Fall, dass zusätzlich zum Polyamid Fließverbesserer zugegeben werden sollen, können die erfindungsgemäß einzusetzenden Formmassen wenigstens eine Komponente B) enthalten wobei als Komponente B) Fließverbesserer der Reihe B1), und/oder B2) und/oder B3) und/oder B4) infrage kommen.
B1) steht erfindungsgemäß für Copolymerisate, bevorzugt statistische Copolymerisate aus mindestens einem Olefin, bevorzugt α-Olefin und mindestens einem Methacrylsäureester oder Acrylsäureester eines aliphatischen Alkohols infrage kommen. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um statistische Copolymerisate aus mindestens einem Olefin, bevorzugt α-Olefin und mindestens einem Methacrylsäureester oder Acrylsäureester dessen MFI 100 g/10 min, vorzugsweise 150 g/10 min, besonders bevorzugt 300 g/10 min nicht unterschreitet, wobei der MFI (Melt Flow Index) im Rahmen der vorliegenden Erfindung einheitlich bei 190°C und einem Prüfgewicht von 2,16 kg gemessen bzw. bestimmt wurde.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Copolymerisat B1) zu weniger als 4 Gew.-%, besonders bevorzugt zu weniger als 1,5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zu 0 Gew.-% aus Monomerbausteinen, die weitere reaktive funktionelle Gruppen ausgewählt aus der Gruppe umfassend Epoxide, Oxetane, Anhydride, Imide, Aziridine, Furane, Säuren, Amine, Oxazoline enthalten.
Geeignete Olefine, bevorzugt α-Olefine, als Bestandteil der Copolymerisate B1) weisen bevorzugt zwischen 2 und 10 Kohlenstoff-Atomen auf und können unsubstituiert oder mit einer oder mehreren aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Gruppe(n) substituiert sein.
Bevorzugte Olefine sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ethen, Propen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen, 3-Methyl-1-penten. Besonders bevorzugte Olefine sind Ethen und Propen, ganz besonders bevorzugt ist Ethen.
Ebenfalls geeignet sind Mischungen der beschriebenen Olefine.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden die weiteren reaktiven funktionellen Gruppen des Copolymerisates B1), ausgewählt aus der Gruppe umfassend Epoxide, Oxetane, Anhydride, Imide, Aziridine, Furane, Säuren, Amine, Oxazoline, ausschließlich über die Olefine in das Copolymer B1) eingebracht.
Der Gehalt des Olefins am Copolymerisat B1) liegt zwischen 50 und 90 Gew.-%, bevorzugt zwischen 55 und 75 Gew.-%.
D)as Copolymerisat B1) wird weiterhin definiert durch den zweiten Bestandteil neben dem Olefin. Als zweiter Bestandteil sind Alkylester oder Arylalkylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure geeignet, deren Alkyl- oder Arylalkylgruppe aus 1–30 Kohlenstoffatomen gebildet wird. Die Alkyl- oder Arylalkylgruppe kann dabei linear oder verzweigt sein sowie cycloaliphatische oder aromati sche Gruppen enthalten, daneben auch durch eine oder mehrere Ether- oder Thioetherfunktionen substituiert sein. Geeignete Methacrylsäureester oder Acrylsäureester in diesem Zusammenhang sind auch solche, die aus einer Alkoholkomponente synthetisiert wurden, die auf Oligoethylenglycol oder Oligopropylenglycol mit nur einer Hydroxylgruppe und maximal 30 C-Atomen basieren.
Bevorzugt kann die Alkylgruppe oder Arylalkylgruppe des Methacrylsäureesters oder Acrylsäureesters ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propy, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, sec-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 1-Heptyl, 3-Heptyl, 1-Octyl, 1-(2-Ethyl)-hexyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Dodecyl, 1-Lauryl oder 1-Octadecyl. Bevorzugt sind Alkylgruppem oder Arylalkylgruppen mit 6–20 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt sind insbesondere auch verzweigte Alkylgruppen, die im Vergleich zu linearen Alkylgruppen gleicher Anzahl an Kohlenstoffatomen zu einer niedrigeren Glasübergangs-Temperatur T_G führen.
Weitere Details zu Fließverbesserer B1 wurden in EP-A 1 756 225 beschrieben Als Komponente B) können die erfindungsgemäßen Formmassen alternativ zu B1) oder zusätzlich zu B1) 0,01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-% und insbesondere 0,7 bis 10 Gew.-% B2) mindestens eines hoch- oder hyperverzweigten Polycarbonates, mit einer OH-Zahl von 1 bis 600, vorzugsweise 10 bis 550 und insbesondere von 50 bis 550 mg KOH/g Polycarbonat (gemäß DIN 53240, Teil 2) oder mindestens eines hyperverzweigten Polyesters als Komponente B3) oder Mischungen von B1) mit B2) oder von B2) mit B3) oder von B1) mit B3) oder Mischungen von B1) mit B2) und mit B3) enthalten.
Unter hyperverzweigten Polycarbonaten B2) werden im Rahmen dieser Erfindung unvernetzte Makromoleküle mit Hydroxyl- und Carbonatgruppen verstanden, die sowohl strukturell als auch molekular uneinheitlich sind. Sie können auf der einen Seite ausgehend von einem Zentralmolekül analog zu Dendrimeren, jedoch mit uneinheitlicher Kettenlänge der Äste aufgebaut sein. Sie können auf der anderen Seite auch linear, mit funktionellen Seitengruppen, aufgebaut sein oder aber, als Kombination der beiden Extreme, lineare und verzweigte Molekülteile aufweisen. Zur Definition von dendrimeren und hyperverzweigten Polymeren siehe auch P. J. Flory, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718 und H. Frey et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, No. 14, 2499.
Unter „hyperverzweigt” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Verzweigungsgrad (Degree of Branching, DB), dass heißt die mittlere Anzahl dendritischer Verknüpfungen plus mittlere Anzahl der Endgruppen pro Molekül, 10 bis 99, 9%, bevorzugt 20 bis 99%, besonders bevorzugt 20–95% beträgt.
Unter ”dendrimer” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Verzweigungsgrad 99,9–100% beträgt. Zur Definition des ”Degree of Branching” siehe H. Frey et al., Acta Polym. 1997, 48, 30.
Vorzugsweise weist die Komponente B2) ein Zahlenmittel des Molekulargewichtes Mn von 100 bis 15 000, vorzugsweise von 200 bis 12 000 und insbesondere von 500 bis 10 000 g/mol (GPC, Standard PMMA) auf.
Die Glasübergangstemperatur Tg beträgt insbesondere von –80°C bis 140, vorzugsweise von –60 bis 120°C (gemäß DSC, DIN 53765).
Insbesondere beträgt die Viskosität (mPas) bei 23°C (gemäß DIN 53019) von 50 bis 200 000, insbesondere von 100 bis 150 000 und ganz besonders bevorzugt von 200 bis 100 000.
Die Komponente B2) ist vorzugsweise erhältlich durch ein Verfahren, das in DE 10 2004 049 342 A1 beschrieben wurde.
In einer alternativen Ausführungsform können als Fließverbesserer den zu verspritzen Polyamid basierten Formmassen (B3) mindestens ein hyperverzweigter Polyester des Typs A_xB_y zugegeben werden, wobei
x mindestens 1,1 vorzugsweise mindestens 1,3, insbesondere mindestens 2 und
y mindestens 2,1, vorzugsweise mindestens 2,5, insbesondere mindestens 3 beträgt.
Selbstverständlich können als Einheiten A bzw. B auch Mischungen eingesetzt werden.
Unter einem Polyester des Typs A_xB_y versteht man ein Kondensat, das sich aus einem x-funktionellen Molekül A und einem y-funktionellen Molekül B aufbaut. Beispielsweise sei genannt ein Polyester aus Adipinsäure als Molekül A (x = 2) und Glycerin als Molekül B (y = 3).
Unter hyperverzweigten Polyester B3) werden im Rahmen dieser Erfindung unvernetzte Makromoleküle mit Hydroxyl- und Carboxylgruppen verstanden, die sowohl strukturell als auch molekular uneinheitlich sind. Sie können auf der einen Seite ausgehend von einem Zentralmolekül analog zu Dendrimeren, jedoch mit uneinheitlicher Kettenlänge der Äste aufgebaut sein. Sie können auf der anderen Seite auch linear, mit funktionellen Seitengruppen, aufgebaut sein oder aber, als Kombination der beiden Extreme, lineare und verzweigte Molekülteile aufweisen. Zur Definition von dendrimeren und hyperverzweigten Polymeren siehe auch P. J. Flory, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718 und H. Frey et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, No. 14, 2499.
Unter ”hyperverzweigt” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Verzweigungsgrad (Degree of Branching, DB), dass heißt die mittlere Anzahl dendritischer Verknüpfungen plus mittlere Anzahl der Endgruppen pro Molekül, 10 bis 99.9%, bevorzugt 20 bis 99%, besonders bevorzugt 20 bis 95% beträgt. Unter „dendrimer” wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der Verzweigungsgrad 99,9–100% beträgt. Zur Definition des ”Degree of Branching” siehe H. Frey et al., Acta Polym. 1997, 48, 30.
Die Komponente B3) weist vorzugsweise ein Molekulargewicht von 300 bis 30 000, insbesondere von 400 bis 25000 und ganz besonders von 500 bis 20000 g/mol auf, bestimmt mittels GPC, Standard PMMA, Laufmittel Dimethylacetamid.
Vorzugsweise weist B3) eine OH-Zahl von 0 bis 600, vorzugsweise 1 bis 500, insbesondere von 20 bis 500 mg KOH/g Polyester gemäß DIN 53240 auf sowie bevorzugt eine COOH-Zahl von 0 bis 600, vorzugsweise von 1 bis 500 und insbesondere von 2 bis 500 mg KOH/g Polyester.
Die Tg beträgt vorzugsweise von –50°C bis 140°C und insbesondere von –50 bis 100°C (mittels DSC, nach DIN 53765).
Insbesondere solche Komponenten B3) sind bevorzugt, in denen mindestens eine OH- bzw. COOH-Zahl größer 0, vorzugsweise größer 0,1 und insbesondere größer 0,5 ist.
Die Komponente B3 ist erhältlich gemäß den in DE 10 2004 049 342 A1 beschriebenen Verfahren.
Die hochfunktionellen hyperverzweigten Polyester B3) sind Carboxy-terminiert, Carboxy- und Hydroxylgruppen-terminiert oder Hydroxylgruppen-terminiert, vorzugsweise jedoch nur Hydroxylgruppen-terminiert.
Bei den eingesetzten hyperverzweigten Polycarbonaten B2)/Polyester B3) handelt es sich um Partikel mit einer Größe von 20–500 nm. Diese Nanopartikel liegen im Polymerblend fein verteilt vor, die Größe der Partikel im Compound beträgt von 20 bis 500 nm, vorzugsweise 50–300 nm.
Derartige Compounds sind im Handel z. B. als Ultradur^® high speed erhältlich. Die ebenfalls als mögliche Fließverbesserer einzusetzenden Polyalkylenglykolester (PAGE) B4) mit niedrigem Molekulargewicht der allgemeinen Formel (I) R-COO-(Z-O)_nOC-R (I)worin
R für eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht,
Z für eine verzweigte oder geradkettige C₂ bis C₁₅ Alkylengruppe steht und
n für eine ganze Zahl von 2 bis 20 steht,
sind aus der WO 98/11164 A1 bekannt. Besonders bevorzugt ist Triethylenglycol-bis(2-ethylhexanoat) (TEG-EH), das als TEG-EH-Plasticizer, CAS-Nr. 94-28-0, von der Eastman Chemical B. V., Den Haag, Niederlande vertrieben wird.
Im Falle des Einsatzes von Mischungen der B) Komponenten betragen die Verhältnisse der Komponenten B1) zu B2) oder B2) zu B3) oder B1) zu B3) oder B1) zu B4) oder B) zu B4) oder B3) zu B4) vorzugsweise von 1:20 bis 20:1, insbesondere von 1:15 bis 15:1 und ganz besonders von 1:5 bis 5:1. Im Falle des Einsatzes einer ternären Mischung aus beispielsweise B1), B2) und B3) beträgt das Mischungsverhältnis vorzugsweise 1:1:20 bis 1:20:1 oder bis 20:1:1. Dies gilt ebenfalls für ternäre Mischungen mit B4).
Beispiele
Die Ausgestaltung einer Krafteinleitungsstruktur aus einem winkelförmigen Blech und flächiger Anbindung an ein Kunststoffbauteil mittels einer Lochstruktur im Metallblech ist in 1 gezeigt.
1 zeigt den Aufbau einer Krafteinleitungsstruktur mit dem abgewinkelten dickwandigen Metallblech 1 und dem angespritzten thermoplastischen Kunststoff 2. Von den lokalen Krafteinleitungspunkten 4 werden die Kräfte über die flächige Verbindung mittels Lochstruktur 3 in das Kunststoffbauteil eingeleitet.
2 zeigt den schematischen Aufbau einer Krafteinleitungsstruktur mit einem winkeligen Krafteinleitungsblech 1 aus Metall und einem zweiten Metallblech 6 zur besseren Kraftableitung, welches auf der zum winkeligen Metallblech gegenüberliegenden Seite des Kunststoffbauteiles angespritzt ist. Des Weiteren sind die senkrecht auf der Kunststoffbauteiloberfläche stehenden Rippen 5 dargestellt, die ein Ausknicken des Kunststoffbauteiles verhindern.
Je nach den geometrischen Vorgaben an spezifischen Bauteilen kann es sein, dass die Länge des flächigen Bereiches des Metallbleches nicht ausreicht um eine gleichmäßige Verteilung der Kraft zu erzeugen. Daher kann ein zweites Metallblech auf der gegenüberliegenden Seite zur Verbesserung der Kraftverteilung eingesetzt werden.
In einer ersten FEM Betrachtung (FEM = Methode der finiten Elemente) zeigte sich, dass das System aus 1 hohe Kräfte bis 4000 N, welche über das 1 mm dicke Metallbleche eingeleitet werden, übertragen kann. Die Kunststofffläche mit einer Wanddicke von 3 mm, in welche die Kraft eingeleitet wird, musste in dieser Beispielrechnung allerdings gegen Ausknicken durch Rippen stabilisiert werden. Das ist im Spritzgießprozess allerdings ohne Probleme realisierbar.
Die FEM Betrachtung wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit dem Programm ABAQUS durchgeführt. Die FEM Betrachtung wird unter http://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Elemente-Methode ausführlich beschrieben.
3 zeigt das Beispiel einer erfindungsgemäßen Ölwanne die mit einer Krafteinleitungsstruktur (im linken Teil der 1) versehen ist. Die Krafteinleitungsstruktur ist hier ein Lochblech mit einem umgeformten Metallstreifen der zwei Befestigungsvorrichtungen in Form von Bohrlöchern aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19818590 C2 [0002]
- DE 10332171 A [0002]
- DE 102006025745 A1 [0003, 0030]
- EP 1511924 A1 [0004]
- DE 10317484 A1 [0006]
- DE 60129978 T2 [0007]
- EP 1958763 A1 [0021]
- DE 69909629 T2 [0057, 0064]
- EP 1756225 A [0080]
- DE 102004049342 A1 [0087, 0097]
- WO 98/11164 A1 [0100]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 53240 [0056]
- Kunststoff-Taschenbuch (Hrsg. Saechtling), Auflage 1989 [0060]
- DIN 53240 [0080]
- P. J. Flory, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718 [0081]
- H. Frey et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, No. 14, 2499 [0081]
- H. Frey et al., Acta Polym. 1997, 48, 30 [0083]
- DIN 53765 [0085]
- DIN 53019 [0086]
- P. J. Flory, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2718 [0091]
- H. Frey et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, No. 14, 2499 [0091]
- H. Frey et al., Acta Polym. 1997, 48, 30 [0092]
- DIN 53240 [0094]
- DIN 53765 [0095]
- http://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Elemente-Methode [0107]

Claims

Gehäusebauteil, dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens eine Krafteinleitungsstruktur in Form eines Metallbleches aufweist, worüber das Gehäusebauteil aus Kunststoff an einer benachbarten Gehäusestruktur befestigt wird, die Krafteinleitungsstruktur nach dem Anspritzen des Kunststoffs zu wenigstens 2/3 vom Kunststoff des Gehäusebauteils beidseitig bedeckt oder flächig angebunden ist und die Krafteinleitungsstruktur wenigstens eine Befestigungsvorrichtung aufweist, um das Gehäusebauteil über die Krafteinleitungsstruktur an der Gehäusestruktur zu befestigen.
Gehäusebauteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lokal einzubringenden Kräfte das maximal zulässige Spannungsniveau des Metalls der Krafteinleitungsstruktur nicht übersteigen.
Gehäusebauteil gemäß der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffbauteil mit senkrecht auf der Kunststoffbauteiloberfläche stehenden Rippen versehen wird.
Gehäusebauteil gemäß der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall Stahl in den verschiedensten Legierungen, Leichtmetalle sowie nicht Eisenmetalle verwendet werden.
Gehäusebauteil gemäß der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall der Krafteinleitungsstruktur an der Oberfläche vor dem Anspritzen des Kunststoffs angeätzt wird.
Gehäusebauteil gemäß der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anspritzen über Formschluss erfolgt.
Gehäusebauteil gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss über eine Lochstruktur, über Vertiefungen im Metallblech oder Aufrauen der Metallblechoberfläche der Krafteinleitungsstruktur erfolgt.
Gehäusebauteil gemäß der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech der Krafteinleitungsstruktur winkelförmig abgekantet ist.
Gehäusebauteil gemäß der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff teilkristalline Thermoplasten eingesetzt werden, die als Formmassen vorgelegt und durch formgebende Verfahren verspritzt werden.
Gehäusebauteil gemäß der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses selber ein Metall-Kunststoff-Hybrid-Bauteil, bevorzugt eine Ölwanne, ist.
Verfahren zum Herstellen eines Gehäusebauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) Stanzen und Tiefziehen der Krafteinleitungsstruktur und des Dichtungsflanschs und des Anschlussstreifens aus einem Metallblechmaterial; b) Einlegen des Dichtungsflansches mit dem Anschlussstreifen und der/den Krafteinleitungsstruktur(en) in ein Kunststoff-Spritzgusswerkzeug; c) Herstellen des Wandungsbereichs durch Spritzgießen, und dabei d) beidseitiges Umspritzen des Anschlussstreifens angewandt werden.
Antriebsaggregat eines Fortbewegungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Gehäusebauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.