DE102010009244A1

DE102010009244A1 - Motor- hybrid component for use in automotive industry, has component made of plastic and another component made of metal, where metal component is provided as single or multi-part three dimensional frame work element

Info

Publication number: DE102010009244A1
Application number: DE201010009244
Authority: DE
Inventors: Dr. Eder Torsten; Adolf Kremer; Frank Gerstenberg; Hans-Werner Schneider
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-10-06

Abstract

The motor- hybrid component has a component made of plastic and another component made of metal. The metal component is provided as a single or multi-part three dimensional frame work element (1), which has mounting devices made of the group comprising sleeves (2) and bores for providing bolts with components mounted on the motor-hybrid component and has anchoring device (4), which is suitable to cohesive anchoring of a plastic component injected or molded at the single or multi-part frame work element. An independent claim is also included for a method for manufacturing a motor- hybrid component.

Description

Die Erfindung betrifft Motor-Bauteile, die aus einer Materialkombination von Metall und Kunststoff geschaffen sind, sowie entsprechende Herstellungsverfahren für diese Motorbauteile.The invention relates to engine components, which are created from a combination of materials of metal and plastic, and corresponding production method for these engine components.

In der Automobilindustrie wird grundsätzlich angestrebt, Bauteile möglichst aus Leichtbaukomponenten zu fertigen, die im Vergleich zu bisher verwendeten Komponenten ein verringertes Gewicht mit sich bringen, dabei auf ökonomische Weise gefertigt und verbaut werden sollen und dennoch eine hinreichende Struktursteifigkeit aufweisen. Diese Aufgabe lässt bis dato nur auf eine sehr begrenzte Anzahl an Motorbauteilen realisieren, da in Bereichen hoher Temperaturen und in Anwendungen, die eine hohe Stabilität beziehungsweise Struktursteifigkeit der Komponenten erfordern, leichte Komponenten wie etwa Kunststoffe nicht über hinreichend gute Eigenschaften in Bezug auf Temperaturresistenz und Steifigkeit verfügen.In the automotive industry, in principle, the aim is to manufacture components as lightweight components as possible, which bring compared to previously used components with a reduced weight, are manufactured and installed in an economical way and yet have a sufficient structural rigidity. To date, this task can only be achieved with a very limited number of engine components, since in high-temperature areas and in applications which require high stability or structural rigidity of the components, lightweight components such as plastics do not have sufficiently good properties in terms of temperature resistance and rigidity feature.

Um dennoch den Vorteil einer substantiellen Gewichtsverringerung der Bauteile zu erreichen, die erforderlich ist, um den Treibstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren, sind daher aus dem Stand der Technik bereits Hybridbauteile bekannt, die struktursteife Komponenten im Anschlussbereich eines Bauteils, wie etwa einer Ölwanne an einem Motor, einen Metallflansch einsetzen, der mit einer Kunststoffölwanne verbunden wird. Eine derartige Metallkunststoff-Hybridölwanne ist in der DE 10 2006 025 745 A1 offenbart. Dort soll insbesondere erreicht werden, dass das Gehäusebauteil eine Dichtfläche zum abdichtenden Anschluss an eine benachbarte Gehäusestruktur bereitstellt, wobei es dennoch leicht ist, ausreichende Stabilität besitzt, einfach und kostengünstig herstellbar ist und dabei wie eine konventionelle Metallblech-Ölwanne dauerhaft dicht an die benachbarte Gehäusestruktur anschließbar ist. Dies wird erreicht, indem die Gehäusestruktur eine Dichtfläche mit einem Dichtungsflansch aus Metallmaterial und einem daran angeschlossenen Wandungsbereich aus Kunststoffmaterial aufweist. Integral ist an dem Dichtungsflansch ein Anschlussstreifen vorgesehen, der in dem Kunststoffwandungsbereich stoffschlüssig aufgenommen ist.Nevertheless, in order to achieve the advantage of a substantial weight reduction of the components, which is necessary to reduce the fuel consumption of a motor vehicle, hybrid components are already known from the prior art, the structurally rigid components in the connection area of a component, such as an oil pan to a motor , insert a metal flange that connects to a plastic oil pan. Such a metal plastic hybrid oil pan is in the DE 10 2006 025 745 A1 disclosed. There is to be achieved in particular that the housing member provides a sealing surface for sealing connection to an adjacent housing structure, while it is still light, has sufficient stability, is easy and inexpensive to produce and while a conventional metal sheet oil pan permanently tightly connected to the adjacent housing structure is. This is achieved by the housing structure has a sealing surface with a sealing flange made of metal material and a wall region connected thereto made of plastic material. Integral a connection strip is provided on the sealing flange, which is received in the plastic wall region cohesively.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, Hybridbauteile als Motorkomponenten zu schaffen, die für jeden Anwendungsbereich geeignet sind, sich kostengünstig fertigen lassen, und die es ermöglichen, komplexe Funktionen zu erfüllen.Starting from this prior art, the object is to provide hybrid components as engine components that are suitable for any application, can be manufactured inexpensively, and make it possible to perform complex functions.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the device having the features of claim 1.

Weiter ergibt sich die Aufgabe, Verfahren bereitzustellen, mittels derer die erfindungsgemäßen Motor-Hybridbauteile geschaffen werden können. Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.Another object is to provide methods by means of which the engine hybrid components according to the invention can be created. This object is achieved by the method having the features of claim 6.

Weiterbildungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen ausgeführt.Further developments of the device and the method are set forth in the subclaims.

In einer ersten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Hybridbauteil wenigstens eine Bauteilkomponente aus Kunststoff und eine Bauteilkomponente aus Metall auf. Die Metallbauteilkomponente ist dabei erfindungsgemäß als ein- oder mehrteiliges dreidimensionales Gerüstelement ausgestaltet, das Befestigungsvorrichtungen umfasst. Solche Befestigungsvorrichtungen können Hülsen mit Bohrungen oder einfache Bohrungen sein, die dazu dienen, das Motor-Hybridbauteil an der Hülse beziehungsweise der Bohrung zu stabilisieren, wenn dieses durch Verschrauben mit einem anderen Bauteil verbunden wird. Weiter weist das Gerüstelement Verankerungsvorrichtungen auf, die zur stoffschlüssigen Verankerung mit einer Kunststoffbauteilkomponente dienen, die an das Gerüstelement angespritzt wird, oder mit der vielmehr das Gerüstelement umspritzt wird. So vollendet die Kunststoffbauteilkomponente die Gesamtform des Motor-Hybridbauteils, während das Metallbauteil lediglich ein stabilisierendes Gerüst, beziehungsweise Skelettelement darstellt, das in allen notwendigen Abschnitten Struktursteifigkeit bereitstellt. Vorteilhaft weist die Kunststoffbauteilkomponente ferner funktionelle Abschnitte auf, die unmittelbar beim Spritzgießen der Kunststoffbauteilkomponenten durch Verwendung eines entsprechenden Werkzeugs ausgebildet werden können.In a first embodiment, the hybrid component according to the invention has at least one component component made of plastic and a component component made of metal. According to the invention, the metal component component is configured as a one-part or multi-part three-dimensional framework element comprising fastening devices. Such fasteners may be sleeves with bores or simple bores that serve to stabilize the engine hybrid component on the sleeve or the bore when it is connected by screwing with another component. Next, the framework element anchoring devices, which serve for cohesive anchoring with a plastic component component, which is molded onto the scaffold element, or with the rather the scaffold element is encapsulated. Thus, the plastic component component completes the overall shape of the engine hybrid component, while the metal component merely represents a stabilizing skeleton, or skeleton element, which provides structural rigidity in all necessary sections. Advantageously, the plastic component component further comprises functional portions that can be formed directly during the injection molding of the plastic component components by using a corresponding tool.

Bei dem erfindungsgemäßen Motor-Hybridbauteil kann es sich um eine Ölwanne, eine Zylinderkopfhaube, einen Steuergehäusedeckel, eine Motoraufhängung oder aber eine Befestigung für einen Generator, einen Klimakompressor oder eine Lenkhilfepumpe handeln. Diese Aufzählung ist keineswegs abschließend und dem Fachmann sind weitere Motorbauteile bekannt, die sinnvoll durch einen Kunststoffbestandteil hinsichtlich ihres Gesamtgewichts leichter ausgestaltet werden können. So kann das erfindungsgemäße Motor-Hybridbauteil als Leichtbauteil ausgestaltet werden und damit einen Beitrag zur Gewichtsreduktion der Kraftfahrzeugkomponenten leisten, was zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs führt. Durch die Verwendung der struktursteifen Metallbauteilkomponenten an allen Abschnitten, die eine zusätzliche Stabilität erfordern, kann diese in gerade notwendigem Maß durch den Einsatz kleinstmöglicher Metallanteile beigetragen werden. So können, anders als bisher möglich, Kunststoffe, insbesondere Thermoplaste, zur Herstellung der vorgenannten Hybridbauteile verwendet werden; anders als bisher kann auf die erfindungsgemäße Art und Weise auch ein Gegenstand wie eine Ölwanne mit entsprechender Stützfunktion und der notwendigen Steifigkeit gestaltet werden, da die Hauptfunktion der Abstützung zum Getriebe durch die Metallbauteilkomponente, respektive Gerüststruktur, geleistet wird.The engine hybrid component according to the invention may be an oil sump, a cylinder head cover, a control housing cover, an engine mount or else a mount for a generator, an air-conditioning compressor or a power steering pump. This list is by no means exhaustive and the person skilled in the art is familiar with further engine components which can be made easier with regard to their overall weight by a plastic component. Thus, the engine hybrid component according to the invention can be configured as a lightweight component and thus make a contribution to the weight reduction of the motor vehicle components, resulting in the reduction of fuel consumption. By using the structurally stiff metal component parts in all sections requiring additional stability, this can be contributed to the necessary extent by the use of the smallest possible metal content. Thus, unlike previously possible, plastics, in particular thermoplastics, be used for the production of the aforementioned hybrid components; unlike previously can on the inventive type And way, an object such as an oil pan with appropriate support function and the necessary rigidity are designed, since the main function of the support to the transmission through the metal component component, respectively skeleton structure, is made.

Damit der Kunststoff an der Metallbauteilkomponente optimal haftet, können Verankerungsvorrichtungen zur stoffschlüssigen Verankerung des oder der Kunststoffkomponente(n) an der Metallbauteilkomponente vorliegen; es kann sich hierbei um Durchtritte oder Hinterschnitte oder aber auch um andere, entsprechend kleine Überstände handeln.In order for the plastic to adhere optimally to the metal component component, anchoring devices may be present for materially anchoring the plastic component or components to the metal component component; These may be passages or undercuts or else other, correspondingly small protrusions.

Indem die durch die Verwendung des Kunststoffs herstellbaren Formteile mit nahezu beliebige Formen mit vergleichsweise (in Bezug zur Fertigung aus Metall) geringem Fertigungsaufwand dargestellt werden können, kann die Kunststoffbauteilkomponente funktionelle Abschnitte aufweisen, die etwa Wasserführungen, Ölabscheideabschnitte, Lagerabschnitte oder ähnliches umfassen. So kann die Kunststoffbauteilkomponente mit einem derartigen funktionellen Abschnitt die Metallbauteilkomponente, die eine entsprechende Struktur aufweist, zu einer Zylinderkopfhaube mit Nockenwellenlagerung, insbesondere mit einer Nockenwellenlagerung mit Motorentlüftungssystem, oder zu einem Ölwannenoberteil mit integrierter Ölabscheidung, oder zu einem Ölpumpenansaugsystem mit Steuergehäusedeckel und mit komplexer Wasserführung und/oder auch mit integrierten Thermostaten und/oder Ölfilter als erfindungsgemäßes Motor-Hybridbauteil ergänzen.By being able to present the molded parts produced by the use of the plastic with virtually any shapes with a comparatively small manufacturing cost (in terms of metal fabrication), the plastic component component can have functional sections comprising, for example, water guides, oil separation sections, bearing sections or the like. Thus, the plastic component component having such a functional portion, the metal component component having a corresponding structure, to a cylinder head cover with camshaft bearing, in particular with a camshaft bearing with engine exhaust system, or to an oil pan shell with integrated oil separation, or to a Ölpumpenansaugsystem with Steuergehäusedeckel and with complex water supply and / or with integrated thermostats and / or oil filter as a hybrid engine component according to the invention.

Die Darstellung dieser Motor-Hybridbauteile umfasst dabei in jedem Fall zunächst das Bereitstellen des gewünschten dreidimensionalen Gerüstelements als Metallbauteilkomponente, in der die entsprechenden Verankerungsvorrichtungen vorgesehen sind, mit denen der anzuspritzende oder zu umspritzende Kunststoff stoffschlüssig verbunden werden soll, und sie umfasst dann das Anspritzen oder Umspritzen der Kunststoffbauteilkomponente, wobei unter Verwendung eines entsprechenden Werkzeugs in einem Arbeitsschritt bereits die gewünschten funktionellen Abschnitte hergestellt werden können. Damit ist es möglich, durch das Bereitstellen der entsprechenden Kunststoffbauteilform durch einfaches Anschweißen die einzubringenden Komponenten wie Wasser- und Ölführungen, Wasserthermostate oder Ölfilter, mit dem Kunststofffilter zu verbinden. Vorteilhaft entfallen hierdurch weitere Befestigungsmittel. Wird etwa eine Ölwanne hergestellt, so können die vorteilhafte Verwendung der Kunststoffbauteilkomponente Ölabstreifer, Ölansaugrohre für Ölpumpen, Turbolader, Ölabsaugungen und weiteres in die bereitgestellten Ausnehmungen und Vertiefungen eingepasst und durch Verschweißen abschließend und dicht integriert werden. Es erübrigen sich hiermit weitere Montageschritte, auch die Verwendung von weiteren Abdicht- und Befestigungsmitteln entfällt.In each case, the representation of these hybrid engine components initially comprises the provision of the desired three-dimensional structural element as metal component component, in which the corresponding anchoring devices are provided, with which the plastic to be injected or to be molded is to be materially bonded, and it then comprises injection molding or encapsulation the plastic component component, wherein already using a corresponding tool in a single step, the desired functional sections can be produced. This makes it possible, by providing the appropriate plastic component form by simply welding the components to be introduced, such as water and oil guides, water thermostats or oil filters to connect to the plastic filter. Advantageously, this eliminates further fasteners. If, for example, an oil pan is produced, then the advantageous use of the plastic component component oil scrapers, oil intake pipes for oil pumps, turbochargers, oil extractors and more can be fitted into the provided recesses and depressions and finally and tightly integrated by welding. It is unnecessary hereby further assembly steps, and the use of further sealing and fastening means is eliminated.

Die erfindungsgemäßen Gerüstelemente aus Metall können dabei hergestellt werden, indem ihre wesentlichen Abschnitte durch Tiefziehen oder auch durch Stanzen gefertigt werden. So kann in einem ersten Verfahren das Bereitstellen des dreidimensionalen Gerüstelements, das die Metallbauteilkomponente bildet, und das die Verankerungsvorrichtungen zur stoffschlüssigen Verankerung von zumindest einer an das ein- oder mehrteilige Gerüstelement anzuspritzenden oder zu umspritzenden Kunststoffbauteilkomponente aufweist, im Fall der Fertigung einer Ölwanne als das erfindungsgemäße Motor-Hybridbauteil durch das Tiefziehen eines topfförmigen Blechs erfolgen. Dabei wird ein rotationssymmetrischer Flansch geschaffen, der zur Anlage am Getriebe vorgesehen ist. Von dem Flansch kann durch das Tiefziehziehen ein ebenfalls ein rotationssymmetrisch ausgebildeter, sich in Bezug auf den Flanschdurchmesser verjüngender Gurt ausgebildet werden. Nun kann das tiefgezogene topfförmige Blech entlang seiner Längsachse in zwei spiegelsymmetrische Abschnitte geteilt werden. So sind zwei Bauteile entstanden, die jeweils weiter zu einem geeigneten Gerüst für eine Ölwanne ergänzt werden, indem an jedes der so entstandenen Bauteile zwei Flachprofile, die sich von dem Gurt parallel verlaufend in der Schnittebene erstrecken, angesetzt werden. Vorteilhaft sind in diesen angesetzten Flachprofilen, an die der Hauptabschnitt der Ölwanne angespritzt werden soll, mehrere Durchtrittsöffnungen als Verankerungsvorrichtungen eingebracht. An diesen Verankerungsvorrichtungen kann sich beim Umspritzen mit Kunststoff dieser stoffschlüssig anlegen.The metal scaffold elements according to the invention can be produced by making their essential sections by deep drawing or by punching. Thus, in a first method, the provision of the three-dimensional scaffolding element which forms the metal component component and which has the anchoring devices for materially anchoring at least one plastic component component to be sprayed onto or sprayed onto the one-part or multi-part scaffold element, in the case of manufacturing an oil sump as the invention Motor hybrid component by deep drawing a cup-shaped sheet done. In this case, a rotationally symmetrical flange is provided which is provided for engagement with the transmission. From the flange can be formed by the deep drawing also a rotationally symmetrical trained, tapering in relation to the flange diameter strap. Now the deep-drawn cup-shaped sheet can be divided along its longitudinal axis into two mirror-symmetrical sections. Thus, two components have been created, which are each further supplemented to form a suitable framework for an oil sump, by attaching to each of the resulting components, two flat profiles extending parallel to the belt in the cutting plane. Advantageously, several passage openings are introduced as anchoring devices in these attached flat profiles, to which the main portion of the oil pan is to be molded. These anchoring devices can create a material fit when encapsulating with plastic.

Eine alternative Herstellungsweise zur Bereitstellung eines Ölwannen-Gerüstelements kann darin bestehen, dass eine Grundform, aus der das Gerüstelement geformt wird, aus einem Flachblech, respektive einer Platine, ausgestanzt wird. Ist die Grundform ausgestanzt, so können durch weitere Einstanz- oder Biegevorgänge die Verankerungsvorrichtungen für den anzuspritzenden Kunststoff bereitgestellt werden. Selbstverständlich können das Ausstanzen der Grundform und das Bereitstellen entsprechender Ausnehmungen für die Kunststoffverankerung in einem Arbeitsschritt erfolgen. Hiernach wird durch Biegen der Grundform in die gewünschte dreidimensionale Gerüstform die Endform der Metallbauteilkomponente hergestellt. An diese kann nun der Kunststoff angespritzt werden.An alternative method of producing an oil pan scaffold element may be that a basic shape from which the scaffold element is formed, from a flat sheet, or a circuit board, is punched out. If the basic shape is punched out, the anchoring devices for the plastic to be sprayed can be provided by further punching or bending operations. Of course, the punching of the basic shape and the provision of corresponding recesses for the plastic anchoring can be done in one step. Hereinafter, by bending the basic shape into the desired three-dimensional framework shape, the final shape of the metal component component is produced. At this now the plastic can be molded.

Durch das Umspritzen der Metallbauteilkomponente zur Fertigung sämtlicher erfindungsgemäßer Motor-Hybridbauteile, können geeignete Dichtflächen zur Anlage an Bauteile, wie etwa an einem Motor, dargestellt werden, wobei die entsprechenden Dichtflächen eine verbesserte Dichtwirkung aufweisen, wenn der Kunststoff aufgeraut wird.By overmoulding the metal component component for the production of all engine hybrid components according to the invention, suitable sealing surfaces for abutment on components, such as on a motor, can be represented, with the corresponding Sealing surfaces have an improved sealing effect when the plastic is roughened.

Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.These and other advantages are set forth by the following description with reference to the accompanying figures.

Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.The reference to the figures in the description is to aid in the description and understanding of the subject matter. Articles or parts of objects which are substantially the same or similar may be given the same reference numerals. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.

Dabei zeigt:Showing:

1 eine perspektivische Ansicht einer Verbundgleitschiene aus dem Stand der Technik, 1 a perspective view of a composite slide rail of the prior art,

2 eine Draufsicht auf eine Tiefzieh-Metall-Bauteilkomponente zur Herstellung einer Ölwanne, 2 a plan view of a thermoforming metal component component for producing an oil pan,

3a eine Seitenansicht auf einen Ausschnitt einer Hybrid-Zylinderkopfhaube, 3a a side view of a section of a hybrid cylinder head cover,

3b eine Draufsicht auf das Metallbauteil zur Herstellung der Hybrid-Zylinderkopfhaube, 3b a top view of the metal component for producing the hybrid cylinder head cover,

4a eine Draufsicht auf eine gestanzte Grundform zur Schaffung einer Metallbauteilkomponente für eine Ölwanne, 4a a top view of a stamped basic shape to provide a metal component component for an oil pan,

4b eine perspektivische Seitenansicht der Stanzform aus 4a, 4b a perspective side view of the die 4a .

4c das Metallbauteil-Gerüstelement zur Herstellung einer Hybrid-Ölwanne aus der Stanzform der 4b. 4c the metal component scaffolding element for producing a hybrid sump from the die of 4b ,

Grundsätzlich ist die Verwendung von Hybridbauteilen aus dem Stand der Technik bekannt: So zeigt 1 eine Verbundgleitschiene 100, die hergestellt wurde, indem ein Stahlinlay 102 mit Kunststoff 101 umspritzt wurde. Derartige Verbundgleitschienen dienen dem Verbinden von Leitungen; sie werden vorliegend keinen hohen Temperaturen oder Temperaturschwankungen und auch nur bedingt der mechanischen Belastung ausgesetzt.Basically, the use of hybrid components known from the prior art: So shows 1 a composite slide rail 100 which was made by a steel inlay 102 with plastic 101 was overmoulded. Such composite slide rails are used for connecting lines; In the present case, they are not exposed to high temperatures or temperature fluctuations and only to a limited extent to mechanical stress.

Anders verhält es sich mit Motorbauteilen, die hohen Beanspruchungen Stand halten sollen; sie müssen einerseits eine hohe Resistenz gegenüber hohen Temperaturen aufweisen und zum anderen über eine erhebliche Struktursteifigkeit verfügen, um im Verbund mit anderen Motorkomponenten hinreichend belastbar zu sein. So werden derzeit bei Motorkomponenten, wie etwa bei Verbrennungsmotoren, Komponenten wie die Ölwanne aus Aluminium ausgeführt, da die Ölwanne dort eine Stützfunktion im Motor Getriebeverband aufweist. Zylinderkopfhauben etwa werden ebenfalls aus Aluminium gefertigt, die integrierten Nockenwellenlager werden gemeinsam mit dem Zylinderkopf bearbeitet, was ein präzises Arbeiten zur Erreichung der erforderlichen Passgenauigkeiten verlangt. Steuergehäusedeckel, wie sie im Stand der Technik für Personenkraftwagen-Motoren bekannt sind, werden aus Metall gefertigt: Neben Dichtfunktionen übernehmen sie auch die Abstützung von Aggregaten wie dem Generator oder dem Klimakompressor. Daher müssen entsprechende Steuergehäusedeckel mit hinreichender Stabilität ausgeführt sein.The situation is different with engine components intended to withstand high loads; On the one hand, they must have high resistance to high temperatures and, on the other hand, they must have considerable structural rigidity in order to be sufficiently resilient in combination with other engine components. For example, components such as the aluminum oil sump are currently being used in engine components, such as internal combustion engines, because the sump has a support function in the engine gearbox. For example, cylinder head covers are also made of aluminum, the integrated camshaft bearings are machined together with the cylinder head, which requires precise work to achieve the required accuracy of fit. Control housing cover, as they are known in the prior art for passenger car engines, are made of metal: In addition to sealing functions, they also take over the support of aggregates such as the generator or the air conditioning compressor. Therefore, corresponding control housing cover must be designed with sufficient stability.

Die somit herkömmlich verwendeten stabilen Metallkomponenten sind im Vergleich zu Kunststoff jedoch schwer und tragen zum Gesamtgewicht des Motors und dem damit verbundenen Treibstoffverbrauch nachteilig bei. Dem kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Motor-Hybridbauteile begegnet werden: Die erfindungsgemäßen Bauteile weisen wenigstens eine Bauteilkomponente aus Kunststoff und ein Bauteil aus Metall auf. So kann einerseits durch die Metallbauteile, die als ein- oder mehrteiliges dreidimensionales Gerüstelement ausgeformt sind, die erforderliche Steifigkeit des Hybridbauteils gewährleistet werden, und zum anderen können die ergänzenden Formen samt integrierter funktioneller Abschnitte aus Kunststoff gefertigt werden, was zum sowohl eine rasche und präzise Fertigung auch komplexer integrierter Bauteile ermöglicht als auch erlaubt, dass Befestigungsbauteile beziehungsweise -vorrichtungen, entfallen können, da der Kunststoff durch Erhitzen und erkalten Lassen, respektive Verschweißen, selbst eine Befestigung für zu integrierende Bauteile bereitstellt.However, the thus conventionally used stable metal components are heavy compared to plastic and contribute to the overall weight of the engine and the associated fuel consumption disadvantageous. This can be countered by the use of the engine hybrid components according to the invention: The components according to the invention have at least one component component made of plastic and a component made of metal. Thus, on the one hand by the metal components, which are formed as a one- or multi-part three-dimensional scaffolding element, the required rigidity of the hybrid component can be ensured, and on the other hand, the complementary shapes can be made with integrated functional sections made of plastic, resulting in both a rapid and precise production Even more complex integrated components allows and allows that fastening components or devices can be omitted, since the plastic by heating and cool let, respectively welding, even provides a fixture for components to be integrated.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hybridbauteils wird eine Kunststoffbauteilkomponente – oder auch mehrere an verschiedenen Abschnitten – an eine Metallbauteilkomponente angespritzt oder, alternativ, umspritzt, so dass die Metallbauteilkomponente als Einleger fungiert. Dazu wird die Metallbauteilkomponente als dreidimensionales Gerüstelement ausgestaltet, in dem bereits Befestigungsvorrichtungen, wie Hülsen oder Bohrungen vorgesehen sind, um einen Verbund des Hybridbauteils mit daran anschließenden Bauteilen zu ermöglichen. Ferner weist das dreidimensionale Gerüstelement Verankerungsvorrichtungen auf, damit der Kunststoff stoffschlüssig mit der Metallbauteilkomponente verbunden werden kann.For the production of the hybrid component according to the invention, a plastic component component - or even several at different sections - molded on a metal component or, alternatively, encapsulated, so that the metal component component acts as a depositor. For this purpose, the metal component component is configured as a three-dimensional scaffolding element, in which fastening devices, such as sleeves or bores, are already provided in order to enable a composite of the hybrid component with adjoining components. Furthermore, the three-dimensional framework element on anchoring devices, so that the plastic can be materially connected to the metal component component.

Vorteilhaft weist die Kunststoffbauteilkomponente wenigstens einen oder mehrere funktionelle Abschnitte auf: Hierunter wird verstanden, dass bereits Vertiefungen oder Ausnehmungen oder entsprechende dreidimensionale Ausformungen vorgesehen sind, um an oder in die Kunststoffbauteilkomponente weitere Bauteile, vorteilhaft durch einfaches Einschweißen, zu integrieren. So können erfindungsgemäße Bauteile wie Ölwannen, eine Zylinderkopfhaube, Steuergehäusedeckel, Motoraufhängungen oder Befestigungen auch für Generatoren, Klimakompressoren oder Lenkhilfepumpen hergestellt werden, deren Gewicht deutlich unter dem Gewicht konventioneller entsprechender Bauteile liegt. Die Metallbauteilkomponente des Hybridbauteils kann dabei entweder als tiefgezogenes Gerüstelement hergestellt werden, oder aber als Stanzform, wobei zunächst eine Grundform aus einer Metallplatte oder einer Platine ausgestanzt und anschließend in die gewünschte dreidimensional ausgeformte Gerüstelement-Form gebracht wird. Die Gerüstelemente, ob ausgestanzt oder durch Tiefziehen hergestellt, können Durchbrüche oder Hinterschnitte aufweisen, an denen ein guter Stoffschluss mit dem Kunststoff beim Umspritzen bereitgestellt werden kann.Advantageously, the plastic component component has at least one or more functional sections: this means that recesses or recesses or corresponding three-dimensional formations are already provided are to integrate on or in the plastic component component further components, advantageously by simple welding. Thus, components according to the invention such as oil pans, a cylinder head cover, timing cover, engine mounts or attachments can also be made for generators, air conditioning compressors or power steering pumps, the weight of which is well below the weight of conventional corresponding components. The metal component component of the hybrid component can be produced either as a deep-drawn framework element, or as a stamping die, wherein initially a basic shape punched out of a metal plate or a board and then brought into the desired three-dimensionally shaped scaffolding element shape. The scaffolding elements, whether punched or made by deep drawing, can have openings or undercuts, where a good material bond with the plastic can be provided during encapsulation.

Ein Tiefzieh-Gerüstelement 1, das zur Herstellung einer Ölwanne dient, ist in 2 gezeigt: Das Tiefziehteil kann aus Stahlblech gefertigt sein und übernimmt als Hauptfunktion die Abstützung der Ölwanne zum Getriebe hin. Um das Gerüstelement 1 zu fertigen, kann ein tiefgezogenes topfartiges Blech verwendet werden. Beim Tiefziehen wird aus dem Blech ein rotationssymmetrischer Flansch 2 zur Anlage am Getriebe, sowie ein sich aus dem Flansch 2 erstreckender rotationssymmetrisch ausgebildeter, verjüngter Gurt 5 geschaffen. Durch Teilen des tiefgezogenen topfförmigen Blechs entlang seiner Längsachse in zwei spiegelsymmetrische Abschnitte, wird das in 2 gezeigte Gerüstelement 1 erhalten, das ferner an jedem der Abschnitte, die durch das Teilen des tiefgezogenen topfförmigen Blechs erhalten wurden, zwei angesetzte Flachprofile 3 aufweist, die sich von dem Gurt 5 parallel verlaufend in der Schnittebene erstrecken. An diese Abschnitte wird durch Umspritzen die Ölwanne, beziehungsweise deren größter Abschnitt angespritzt. Damit der Kunststoff optimal an den Ölwannenansätzen 3 haftet, sind darin die Durchtrittsöffnungen 4 als Verankerungsvorrichtungen vorgesehen. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Ölwannenansätze 3, so dass sich der daran anschließende Flansch 2 rechtwinklig dazu in die Tiefe der Zeichnungsebene erstreckt, wobei eine der Hülsen 2' im Flansch 2 im Schnitt gezeigt ist, so dass das sich durch die Hülse 2' erstreckende Schraubloch 2'' offen gelegt ist. Die in dem Flansch 2 vorliegenden Hülsen 2' weisen aufgrund der Metallgerüststruktur eine hinreichende Steifigkeit auf, um einen stabilen Schraubverbund mit dem Getriebe zu ermöglichen. Das gezeigte Gerüstelement 1 wird nun mit Kunststoff unter Ausformung der gewünschten Wannenform, die funktionelle Abschnitte aufweisen kann, zu dem erfindungsgemäßen Hybridbauteil vervollständigt. Durch die Verwendung des Kunststoffs können Ölabstreifer, Ölansaugrohre zur Ölpumpe, Turbolader-Ölabsaugungen und weiteres auf einfache Weise durch Verschweißen integriert werden. Um weiter Gewicht einzusparen, kann das Metallbauteil reduziert werden, indem der von dem Ölwannenansatz 3 zum Flansch 2 verlaufende Gurt 5 so weit frei geschnitten wird, dass lediglich eine Strebe 5 verbleibt. Der Ölwannenansatz 3 bildet mit der Strebe 5 dann einen flächigen, in der Dichtfläche der Ölwanne verlaufenden Rahmen. Sowohl diese Dichtfläche als auch die am Flansch 2 zum Getriebe hin weisende Dichtfläche können weiter verbessert werden, indem der umspritzte Kunststoff aufgeraut wird.A thermoforming scaffolding element 1 , which is used to make an oil pan, is in 2 shown: The deep-drawn part can be made of sheet steel and takes over as the main function of the support of the oil pan to the gearbox. To the scaffolding element 1 To manufacture, a deep-drawn pot-shaped sheet can be used. During deep drawing, the sheet becomes a rotationally symmetrical flange 2 to attach to the gearbox, as well as from the flange 2 extending rotationally symmetrical trained, tapered belt 5 created. By dividing the deep-drawn cup-shaped sheet along its longitudinal axis into two mirror-symmetrical sections, the in 2 shown scaffolding element 1 obtained, further on each of the sections, which were obtained by dividing the deep-drawn cup-shaped sheet, two set flat profiles 3 which extends from the strap 5 extending parallel in the cutting plane. At these sections, the oil pan, or its largest section is molded by molding. So that the plastic optimally on the oil sump approaches 3 liable, are in it the passage openings 4 provided as anchoring devices. 2 shows a plan view of the oil sump approaches 3 so that the adjoining flange 2 perpendicular thereto extends to the depth of the plane of the drawing, wherein one of the sleeves 2 ' in the flange 2 shown in section so that extends through the sleeve 2 ' extending screw hole 2 '' is disclosed. The in the flange 2 present pods 2 ' have due to the metal framework structure sufficient rigidity to allow a stable screw connection with the transmission. The scaffolding shown 1 will now be completed with plastic to form the hybrid component according to the invention under the shape of the desired trough shape, which may have functional sections. By using the plastic, oil scrapers, oil sumps for oil pump, turbocharger oil scavengers and others can be easily integrated by welding. To further save weight, the metal component can be reduced by the oil pan approach 3 to the flange 2 running strap 5 so far is cut free that only one strut 5 remains. The sump approach 3 forms with the strut 5 then a flat, running in the sealing surface of the oil pan frame. Both this sealing surface and the flange 2 towards the gearbox facing sealing surface can be further improved by the overmoulded plastic is roughened.

Alternativ zur Fertigung der Ölwanne unter Verwendung des in 2 gezeigten Tiefziehbauteils, ist es möglich, eine Stanzform 10, gezeigt in 4a, aus einer Platine zu verwenden. Vorliegend weist die Stanzform 10 einen Abschnitt 10'' in Form eines offenen „O” auf, von dessen Öffnung sich im Abschnitt 10' zwei parallele Blechstreifen erstrecken. Der O-förmige Abschnitt 10'' dient dazu, Gurt 15 und Flansch 12 (vgl. 4c) auszubilden. Der Abschnitt 10' hingegen dient dazu den in 4c gezeigten Ölwannenansatz 13 mit den Verankerungsvorrichtungen 14, hier Durchbrüche 14, bereitzustellen. Beim Übergang des O-förmigen Abschnitts 10'' an der Öffnung zu den parallelen Blechstreifen sind beidseitig Vorsprünge ausgebildet, die ins Innere der Form weisen. Wie 4b zeigt, werden diese beim Darstellen der dreidimensionalen Form aus der Grundform, angedeutet durch die Pfeile b, vertikal abgeklappt; sie bilden nach Verschweißen miteinander die in 4c gezeigte Strebe 15. Der O-förmige Abschnitt 10'' wird, wie durch Pfeil a in 4b angedeutet, entlang einer senkrecht zu den Blechstreifen durch das „O” verlaufenden Achse A-A senkrecht zu der Ebene, in der die Blechstreifen liegen, abgeklappt: Durch den abgeklappten Bereich des O-förmigen Abschnitts 10'' wird der Flansch 12 gebildet, wie in 4c zu sehen ist.Alternatively to manufacturing the sump using the in 2 shown thermoforming component, it is possible a stamping 10 , shown in 4a to use from a circuit board. In the present case, the punching mold 10 a section 10 '' in the form of an open "O", from the opening in the section 10 ' two parallel metal strips extend. The O-shaped section 10 '' serves to strap 15 and flange 12 (see. 4c ) train. The section 10 ' on the other hand serves the in 4c shown oil sump approach 13 with the anchoring devices 14 , here breakthroughs 14 to provide. At the transition of the O-shaped section 10 '' at the opening to the parallel metal strips projections are formed on both sides, which point into the interior of the mold. As 4b shows, these are shown in the representation of the three-dimensional shape of the basic shape, indicated by the arrows b, vertically folded; after welding together, they form the in 4c shown strut 15 , The O-shaped section 10 '' becomes as indicated by arrow a in 4b indicated, along a perpendicular to the sheet metal strip through the "O" extending axis AA perpendicular to the plane in which the metal strips lie, folded: Through the folded portion of the O-shaped portion 10 '' becomes the flange 12 formed as in 4c you can see.

Nunmehr kann die Anspritzung des Kunststoffs vorgenommen werden, wobei funktionelle Abschnitte wie Wasserpumpenkanäle ausgebildet werden können. Diese können durch Deckel, die ebenfalls aus Kunststoff gefertigt sind, verschlossen werden. Hierdurch wird ein besonders gutes Packaging erreicht.Now, the gating of the plastic can be made, with functional sections such as water pump channels can be formed. These can be closed by lids, which are also made of plastic. As a result, a particularly good packaging is achieved.

3a und 3b zeigen ein weiteres, auf die erfindungsgemäße Weise herstellbares Bauteil: eine Zylinderkopfhaube. Durch die Verwendung von Kunststoffhauben, im Wesentlichen realisiert durch die Kunststoffanspritzung 20, mit eingespritztem Gerüstelement 1, das dort der Nockenwellenlagerung dient und das aus Stahl oder Aluminium beschaffen sein kann, können auch komplexe Motorentlüftungssysteme leicht integriert werden. Durch die in Kunststoff 20 eingespritzten, vorliegend aus Aluminium tiefgezogenen Blechelemente 1, die mit Verschraubungsbuchsen 2' ausgestattet sind, kann die Nockenwellenlagerung hergestellt und gleichzeitig die notwendige Steifigkeit zum Schraubverband geschaffen werden. 3a and 3b show another, producible in the inventive manner component: a cylinder head cover. Through the use of plastic hoods, essentially realized by the plastic injection 20 , with injected scaffolding element 1 which is used for the camshaft bearing and which may be made of steel or aluminum, even complex engine ventilation systems can be easily integrated. By in plastic 20 injected, in this case deep-drawn aluminum sheet metal elements 1 , with Verschraubungsbuchsen 2 ' equipped, the camshaft bearing can be made and at the same time the necessary rigidity to Schraubverband be created.

Das tiefgezogene Gerüstelement 1, das in 3b in der Draufsicht gezeigt ist, kann bei verschiedenen Fertigungsalternativen die Lagerdeckel für die Nockenwellenlager unmittelbar aufweisen, so dass zur Bildung der Zylinderkopfhaube lediglich der Kunststoff an das Gerüstelement 1 angespritzt werden muss. Die Lagerstühle hingegen sind integraler Bestandteil des Zylinderkopfs. Die Zylinderkopfhaube kann auch so gefertigt werden, dass sie im Wesentlichen aus Kunststoff besteht und lediglich die Lagerdeckel und die Befestigungsstellen, respektive Verschraubungsbuchsen als Metallinlays in die Haube eingegossen sind.The deep-drawn scaffolding element 1 , this in 3b is shown in plan view, the bearing caps for the camshaft bearing may have directly in various manufacturing alternatives, so that for the formation of the cylinder head cover only the plastic to the scaffold element 1 must be sprayed. The storage chairs, however, are an integral part of the cylinder head. The cylinder head cover can also be made so that it consists essentially of plastic and only the bearing caps and the attachment points, respectively Verschraubungsbuchsen are cast as metal inlays in the hood.

Die Dichtflächen der Haube, die die Verschraubungsbuchsen umgeben und sich von diesen weg erstrecken, also die Kunststoffanspritzung 20 umfassen, können zur Bereitstellung einer besonders guten Abdichtung aufgeraut werden. Es ist ebenfalls möglich, auf die Dichtflächen ein geeignetes Silikonmaterial aufzutragen, das jeweils gegenüber dem verwendeten Anspritzkunststoff chemisch inert ist. Durch die vorteilhafte Verwendung des Kunststoffes können Kabelkanäle, Zündspulenbefestigungen, Zylinderkopfentlüftungen und weitere funktionale Abschnitte unmittelbar bei der Gestaltung des Kunststoffbauteils mit angespritzt werden.The sealing surfaces of the hood, which surround the gland bushings and extend away from them, so the plastic injection 20 can be roughened to provide a particularly good seal. It is also possible to apply a suitable silicone material to the sealing surfaces, which is chemically inert to the injection-molded plastic used in each case. Due to the advantageous use of the plastic cable ducts, Zündspulenbefestigungen, cylinder head vents and other functional sections can be injected directly in the design of the plastic component with.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006025745 A1 [0003]

Claims

Motor hybrid component comprising at least one component component made of plastic and a component component made of metal, characterized in that the metal component component as a one- or multi-part three-dimensional framework element ( 1 . 10 ), the fastening devices from the group comprising at least sleeves ( 2 ' ) and bores for providing a threaded bandage with components to be fastened to the engine hybrid component, and the anchoring devices ( 4 . 14 ), which for the cohesive anchoring of at least one of the one or more part scaffold element ( 1 . 10 ) molded or overmolded plastic component component ( 20 ), wherein the plastic component component ( 20 ) has at least one functional portion.

A hybrid engine component according to claim 1, characterized in that the engine hybrid component is an oil pan, a cylinder head cover, a timing cover, an engine mount or a fixture for a generator, an air conditioning compressor or a power steering pump.

Motor hybrid component according to claim 1 or 2, characterized in that the metal component component is a deep-drawn scaffolding element ( 1 ) or a die ( 10 ), in particular a three-dimensionally shaped punching die ( 10 ) is.

Motor hybrid component according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the anchoring devices ( 4 . 14 ) for the cohesive anchoring of at least one of the one or more part scaffold element ( 1 . 10 ) molded or overmolded metal component component a passage ( 4 . 14 ) or an undercut is.

Motor hybrid component according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the plastic component component ( 20 ) functional part of the metal component component - a cylinder head cover with camshaft bearing, in particular with a camshaft bearing with engine exhaust system, or - an oil pan upper part with integrated oil separation, or - a Ölpumpenansaugsystem with control housing cover and complex water flow, and / or with integrated thermostat and / or oil filter , supplemented as engine hybrid component.

Method for producing a hybrid engine component according to one of Claims 1 to 5, comprising the steps of providing a three-dimensional structural element ( 1 . 10 ), which provides the metal component component, with the anchoring devices ( 4 . 14 ) for the cohesive anchoring of at least one of the one or more part scaffold element ( 1 . 10 ) to be scored or molded plastic component component ( 20 ), and - injection or encapsulation of the plastic component component ( 20 ), forms of at least one functional section.

The method of claim 6, wherein the engine hybrid component is an oil pan, wherein providing the three-dimensional scaffolding element ( 1 ) comprises the steps of: - deep-drawing a pot-shaped sheet and thereby providing a rotationally symmetrical flange ( 2 ) to the gear on the gear and a from the flange ( 2 ) extending rotationally symmetrical, tapered belt ( 5 ) and - dividing the deep-drawn pot-shaped sheet along its longitudinal axis into two mirror-symmetrical sections, - at each of the sections attaching two flat profiles extending from the belt ( 5 ) extending parallel in the cutting plane away, and the plurality of passage openings ( 4 ) as anchoring devices ( 4 . 14 ) exhibit.

The method of claim 6, wherein providing a three-dimensional scaffolding element ( 1 . 10 ) as a metal component component for an oil pan as the engine hybrid component ( 1 ) comprises the steps of: - punching out a basic shape ( 10 ) of a flat sheet metal, - introduction of bores to provide a bolted connection with components to be fastened to the engine hybrid component, - stamping and bending of anchoring devices ( 14 ) for the cohesive anchoring of at least one of the one or more part scaffold element ( 1 . 10 ) to be sprayed or to be injection-molded metal component component, - performing a three-dimensional shaping to provide the metal component component as a one- or multi-part three-dimensional framework element ( 1 . 10 ).

Method according to one of claims 6 to 8, comprising the steps - roughening the plastic component component ( 20 ) on a surface thereof providing a sealing surface to the component to be attached to the engine hybrid component.