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Die
Erfindung betrifft ein Verbundbauteil nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eins Verbundbauteils nach dem
Oberbegriff von Patentanspruch 8.
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Verbundbauteile,
welche auch als Hybridbauteile bezeichnet werden, sind in der Form
bekannt, dass sie als Einzelteile ausgebildet sind. Es besteht bei
ihnen keine Möglichkeit,
einzelne Segmente zu entfernen und beispielsweise im Falle eines Unfalls
einzelne beschädigte
Elemente auszutauschen. Im Falle einer Beschädigung lediglich eines Segments
bzw. eines Bereichs eines derartigen Hybridbauteils muss das gesamte
Hybridbauteil ausgetauscht werden, was sowohl zu unerwünschten
Kosten als auch zu einem unerwünscht
hohen Ressourceneinsatz führt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbundbauteil
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine
Reduzierung eines Aufwands in einem Service- und/oder Reparaturfall
reduziert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verbundbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Ein
solches Verbundbauteil mit zumindest zwei Tragteilen, welche zur
Bildung eines Hybridbauteils zumindest bereichsweise mit einem Kunststoff versehen
sind und welche über
jeweilige Kontaktbereiche direkt miteinander verbunden sind, zeichnet sich
erfindungsgemäß dadurch
aus, dass die zumindest zwei Tragteile jeweils wenigstens einen
gegenüber
dem zugeordneten Kunststoff überstehenden Verbindungsbereich
aufweisen, über
welche die beiden Tragteile miteinander verbunden sind. Dadurch ist
eine Segmentierbarkeit des Verbundbauteils geschaffen, wodurch die
zumindest zwei Tragteile in einfacher Art und Weise im Falle eines
Schadens eines oder beider Tragteile getrennt werden können. Dies
reduziert einen Aufwand zur Reparatur oder Austausch des Verbundbauteils
im Reparatur- oder Servicefall, da nun nicht mehr das gesamte Verbundbauteil,
sondern lediglich ein Segment entfernt bzw. ausgetauscht werden
muss.
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Im
Bedarfsfall, beispielsweise bei einem Schaden, können also die Tragteile voneinander
gelöst
werden und das schadhafte Tragteil gegen ein neues Tragteil, welches
ebenfalls mit Kunststoff versehen ist, ausgetauscht werden. Zur
Lösung
der beiden Tragteile und damit zum Austausch bzw. Trennen des Verbundbauteils
ist lediglich in einfacher Weise die Verbindung zwischen den beiden
Tragteilen zu lösen,
wodurch einzelne Tragteile entstehen, die jeweils mit Kunststoff
versehen sind.
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Ein
weiterer Vorteil ist, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltungsform
des Verbundteils enorm Ressourcen geschont werden, da herkömmlicherweise
das gesamte Verbundbauteil ausgetauscht und entsorgt werden müsste, was
durch die Erfindung vermieden ist. Die beschriebene Mehrteiligkeit
des Verbundbauteils kann exakt auf einen zu erwartenden Bedarf abgestimmt
werden, d. h. dort, wo am meisten mit einem Schaden zu rechnen ist, kann
das Verbundbauteil mehrteilig konzipiert sein.
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Sind
die zumindest zwei Tragteile im Wesentlichen aus einem metallischen
Werkstoff gebildet, so ist dadurch ein Metall-Kunststoff-Hybridbauteil
geschaffen, welches die zumindest zwei Tragteile, die insbesondere
somit als Tragbleche ausgebildet sind, umfasst. Dabei sind die Tragteile,
insbesondere die Tragbleche, mit Kunststoff versehen, um die Vorteile
einer hohen Steifigkeit des metallischen Werkstoffes mit einem niedrigen
spezifischen Gewicht und einem hohen Potential an Funktionserfüllung des
Kunststoffs miteinander zu kombinieren.
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Der
Aufwand des Trennens bzw. des Austauschens der zumindest zwei Tragteile
kann dadurch weiter gesenkt werden, wenn die zumindest zwei Tragteile
mittels zumindest einer reversibel lösbaren Verbindung miteinander
verbunden sind. Bei einer derartigen reversibel lösbaren Verbindung
kann es sich beispielsweise um eine Clips- und/oder eine Steckverbindung
handeln. Dadurch lässt
sich eine Zeit für
den Austausch eines schadhaften Tragteils enorm reduzieren, was
mit einer Kosteneinsparung im Service- oder Reparaturfall des Verbundbauteils einher
geht.
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Besonders
stark lässt
sich der Vorteil einer reversibel lösbaren Verbindung nutzen, wenn
die reversibel lösbare
Verbindung als eine Schraubverbindung ausgebildet ist. In diesem
Falle sind zum Trennen der beiden Tragteile keine Spezialwerkzeuge
nötig.
Zudem weist eine Schraubverbindung den Vorteil auf, dass sie zum
Einen schnell herstellbar und lösbar
ist, zum Anderen gewährleistet
sie einen besonders starken Zusammenhalt der zumindest zwei Tragteile.
Dabei ist es natürlich
denkbar, dass eine Mehrzahl an Schraubverbindungen vorgesehen ist.
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Nichtsdestoweniger
ist es allerdings auch möglich,
die beiden Tragteile mittels einer Schweißverbindung zu verbinden, um
beispielsweise den Zusammenhalt der Tragteile besonders stark auszugestalten.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung weist zumindest ein Tragteil zumindest eine Ausnehmung
und/oder zumindest einen Durchbruch auf. Mittels dieser Ausnehmung
und/oder dieses Durchbruchs ist es dem zu dem jeweiligen Tragteil
korrespondierenden Kunststoff ermöglicht, in die Ausnehmung bzw.
durch den Durchbruch durch das jeweilige Tragteil hindurch zu treten
und mit diesem eine besonders feste formschlüssige Verbindung einzugehen.
Somit ist also der Kunststoff unlösbar am Tragteil verankert,
wodurch das Verbundbauteil insgesamt hinsichtlich einer mechanischen
Beanspruchung belastbarer wird. Der Kunststoff ist also noch fester
mit dem jeweiligen Tragteil verbunden, wodurch ein Funktionserfüllungsumfang
des Kunststoffes erweitert werden kann, beispielsweise derart, dass
nun auch in ihrem Gewicht schwerere Funktionsbauteile am Kunststoff
befestigt werden können.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist
zumindest ein Tragteil ein Fixierelement auf, mittels welchem mit
dem zu dem Tragteil korrespondierenden Kunststoff eine Hinterhakung
ausgebildet ist. Dies verstärkt
den Zusammenhalt zwischen dem jeweiligen Tragteil und dem korrespondierenden
Kunststoff weiterhin, wodurch ein insgesamt belastbareres Verbundbauteil geschaffen
ist.
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Vorteilhafterweise
ist das Fixierelement und das korrespondierende Tragteil einstückig ausgebildet.
Dies reduziert eine Teileanzahl, was mit einer Reduzierung von Beschaffungskosten
und von Herstellkosten des Verbundbauteils einhergeht. Zudem ist
durch diese einstückige
Ausbildung ein Montageaufwand reduziert, der eine Verbindung des
Fixierelements mit dem jeweiligen Tragteil durch einen zusätzlichen
Montageschritt vermieden ist. Dies spart Montagezeit ein, was in
einer Einsparung von Montagekosten resultiert.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Herstellen eines Verbundbauteils, bei welchem zumindest zwei Tragteile
zur Bildung eines Hybridbauteils zumindest bereichsweise mit einem
Kunststoff versehen werden und welche über jeweilige Kontaktbereiche
direkt miteinander verbunden werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass bei den zumindest zwei Tragteilen jeweils wenigstens ein Bereich
von dem zugeordneten Kunststoff ausgespart wird und die zumindest
zwei Tragteile über
die Bereiche miteinander verbunden werden. Daraus ergibt sich der
Vorteil, dass einerseits ein Verbundbauteil geschaffen ist, welches
einen hohen Funktionserfüllungsumfang,
eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweist, andererseits
ist durch das erfindungsgemäße Verfahren
eine Segmentierbarkeit des Verbundbauteils ermöglicht, was den Montageaufwand
im Service- oder Reparaturfall enorm reduziert.
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Konkret
bedeutet das also, dass die miteinander verbundenen Tragteile in
ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und mit Kunststoff umspritzt werden. Dabei
werden die Bereiche, mittels derer die zumindest zwei Tragteile
verbunden sind, von einer Spritzgusszufuhr abgesperrt und somit
nicht umspritzt. Somit stellt sich nur außerhalb der genannten Verbindungsbereiche
der Tragteile ein Formschluss zwischen den Tragteilen und dem Kunststoff
ein.
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Ein
weiterer Vorteil, der sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt, ist,
dass somit eine Herstellung eines Hybridbauteils als Einzelteil
mit hoher Genauigkeit erreicht ist bei gleichzeitiger Realisierung
der beschriebenen Segmentierbarkeit zur Erreichung der Vorteile
bezüglich
einer Reduzierung eines Aufwands im Service- oder Reparaturfall.
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Werden
bei einer vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens die zumindest zwei Tragteile im Wesentlichen aus
einem metallischen Werkstoff gebildet, so verleihen die Tragteile
dem Verbundbauteil insgesamt eine hohe Steifigkeit, wodurch der
Funktionserfüllungsumfang
des Verbundbauteils hinsichtlich einer Fähigkeit, höhere mechanischen Belastungen
auszuhalten, weiter vergrößert wird.
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Ein
weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die
zumindest zwei Tragteile mittels zumindest einer reversibel lösbaren Verbindung, insbesondere
mittels zumindest einer Schraubverbindung, miteinander verbunden
werden. Dadurch ist es in besonders einfacher Art und Weise möglich, die Tragteile,
die im Falle ihrer Gestaltung aus einem im Wesentlichen metallischen
Werkstoff als Tragbleche ausgebildet sein können, zu trennen bzw. ihre
Verbindung zu lösen
und ein schadhaftes Tragteil bzw. Tragblech auszutauschen. Gerade
mittels einer Schraubverbindung ist dieses Trennen und Austauschen
in besonders kurzer Zeit möglich,
was eine Reparaturzeit und damit Reparaturkosten besonders absenkt.
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Abseits
des beschriebenen Schadenfalls eines oder beider Tragteile bzw.
Tragbleche können auch
bei unterschiedlichen typenspezifischen Ausbildungen unterschiedliche
Gestaltungen der Tragteile bzw. Tragbleche zum Einsatz kommen, die
allerdings in den Bereichen ihrer Verbindung bezüglich ihrer Form und Abmessungen übereinstimmen
müssen. So
ist mit geringem aparativem und montagetechnischem Aufwand, nämlich lediglich
durch die Verbindung der Tragteile bzw. Tragbleche, ein hoher Variantenreichtum
des Verbundbauteils bzw. dessen Form realisierbar. Somit ist eine
hohe Modularisierbarkeit des Verbundbauteils erreicht, wodurch Produktionskosten
eingespart werden können.
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Da
die Bereiche der Verbindung der zumindest zwei Tragteile nicht mit
Kunststoff versehen werden, also beispielsweise nicht überspritzt
werden, können
die einzelnen Tragteile bzw. Tragbleche mit einem Minimalaufwand
an Abstimmung bezüglich Form
und Abmessungen aufeinander ausgebildet werden und sind trotzdem
toleranzfrei austauschbar. Dies ist ermöglicht eine hohe Genauigkeit
bei der Herstellung des Verbundbauteils mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Wird
bei einer vorteilhaften Ausführungsform des
Verfahrens die zumindest eine reversibel lösbare Verbindung in einem Werkzeug
zum Versehen der Tragteile mit Kunststoff, also insbesondere in
dem Spritzgusswerkzeug, ausgebildet, so ergibt sich daraus der Vorteil,
dass eine Herstellungszeit des Verbundbauteils reduziert werden
kann. Bei diesem Aspekt der Erfindung werden lediglich die Tragteile
bzw. Tragbleche in das Werkzeug bzw. das Spritzgusswerkzeug eingelegt,
worauf die reversibel lösbare Verbindung
ausgebildet wird und anschließend
die Tragteile bzw. Tragbleche jeweils mit Kunststoff versehen werden,
wobei die Bereiche der Verbindung der Tragteile bzw. Tragbleche
in der beschriebenen Art und Weise von dem Kunststoff ausgespart
werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten
Merkmale und Merkmalskombinationen und sowie die nachfolgend in
der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine
gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der
jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
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Die
Zeichnung zeigt abschnittsweise eine Längsschnittansicht eines Verbundbauteils
mit zwei Tragblechen, welche bereichsweise mit einem Kunststoff
versehen sind.
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Die
Figur zeigt ein Verbundbauteil 10, welches zwei aus einem
metallischen Werkstoff gebildete Tragbleche 12 und 14 umfasst.
Die Tragbleche 12 und 14 sind jeweils bereichsweise
mit einem Kunststoff 20 bzw. 22 versehen, wodurch
ein Metall-Kunststofff-Hybridbauteil
geschaffen ist.
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Wie
in der Figur zu sehen ist, sind die Tragbleche 12 und 14 über einen
Bereich 32 direkt miteinander verbunden, wobei der Bereich 32 von
dem Kunststoff 20 bzw. 22 ausgespart ist.
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In
diesem von dem Kunststoff 20 und 22 ausgesparten
Bereich 32 sind die Tragbleche 12 und 14 mittels
reversibel lösbaren
Schraubverbindungen 28 und 30 miteinander verbunden.
Diese Schraubverbindungen 28 und 30 können ohne
Spezialwerkzeug einfach und schnell gelöst werden, wodurch auch die Tragbleche 12 und 14 voneinander
gelöst
werden können.
Das Verbundbauteil 10 stellt somit ein Metall-Kunststoff-Hybridbauteil dar,
welches in einem Service- oder Reparaturfall in seine einzelnen
Segmente zerlegbar ist, wodurch ein Reparaturaufwand und damit Reparaturkosten
drastisch reduziert sind. Gleichzeitig erfüllt das Verbundbauteil 10 den
in Zusammenhang mit Verbundbauteilen bekannten weiten Funktionserfüllungsumfang,
da es auf der einen Seite ein äußerst steifes
Bauteil ist und auf der anderen Seite gleichzeitig ein geringes
spezifisches Gewicht aufweist.
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Zur
Herstellung des Verbundbauteils 10 werden die beiden Tragbleche 12 und 14 gegebenenfalls bereits
miteinander verbunden in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, woraufhin
die Tragbleche 12 und 14 mit dem Kunststoff 20 und 22 umspritzt
werden, wobei der Bereich 32 von dem Kunststoff ausgespart wird.
Idealerweise werden in dem Spritzgusswerkzeug zusätzlich die
Schraubverbindungen 28 und 30 ausgebildet.
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Wie
in der Figur weiter zu sehen ist, weisen die Tragbleche 12 und 14 Durchbrüche 24 bzw. 26 auf,
durch welche der Kunststoff 20 bzw. 22 durch das
korrespondierende Tragteil 12 bzw. 14 hindurchdringen
kann zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung zwischen
dem Kunststoff 20 bzw. 22 und dem Tragblech 12 bzw. 14.
Dies erhöht
eine Festigkeit der Verbindung zwischen den Tragblechen 12 und 14 und
dem jeweiligen Kunststoff 20 bzw. 22 deutlich,
wodurch eine Lebensdauer des Verbundbauteils 10 gesteigert
ist.
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Darüber hinaus
weisen die Tragbleche 12 und 14 Fixierelemente 16 und 18 auf,
mittels derer ein Hinterhakung mit dem Kunststoff 20 bzw. 22 ausgebildet
ist. Dies erhöht
einen Zusammenhalt zwischen den Tragblechen 12 und 14 und
dem zugehörigen
Kunststoff 20 bzw. 22 weiter. Wie deutlich in
der Figur zu sehen ist, sind die Fixierelemente 16 und 18 einstückig mit
dem jeweiligen Tragblech 12 bzw. 14 ausgebildet,
was eine Teileanzahl und damit Herstellungskosten gering hält.
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Das
Verbundbauteil 10 bildet somit ein Metall-Kunststoff-Hybridbauteil,
welches einen zeit- und kostengünstigen
Austausch seiner einzelnen Segmente in Form der Tragbleche 12 und 14 ermöglicht, was
mit einer Schonung von Ressourcen einher geht, da nun nicht mehr
das gesamte Verbundbauteil 10 ausgetauscht werden muss.
Gleichzeitig weist es alle im Zusammenhang mit Verbundbauteilen
bekannten Vorteile eines hohen Funktionserfüllungsumfangs, eines niedrigen
Gewichts, einer hohen Steifigkeit und einer hohen Genauigkeit insbesondere
bei der Herstellung auf.