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Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
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Verbundbauteile aus Kunststoff und Metall und ihre Verwendung im Kraftwagenbau sind dem Stand der Technik als bekannt zu entnehmen. So offenbart beispielsweise die
DE 10 2006 025 590 A1 eine Hutablage aus einem im Spritzgussverfahren hergestellten Kunststoffformteil, in das als Verstärkungselemente Rohre integriert sind. Die Rohre erstrecken sich über das gesamte Kunststoffformteil und ragen über dessen Rand hinaus, um so Anbindungsbereiche zum Anbinden der Hutablage an benachbarte Bauteile des Kraftwagens bereitzustellen.
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Bei derartigen Verbundbauteilen verlaufen also die metallischen Verstärkungselemente, die dem Verbundbauteil die notwendig Steifheit und Festigkeit geben sollen, auch in Bereichen des Verbundbauteils, in denen unter Umständen gar keine Verstärkung notwendig ist. Die Weitererstreckung der metallischen Verstärkungselemente wird lediglich dazu benötigt, in den Randbereichen des Verbundbauteils metallische Anbindungsbereiche zum Verbinden bzw. Fügen des Verbundbauteils bereitzustellen. Aus diesem Grund weisen solche Verbundbauteile ein hohes Eigengewicht auf. Im Zuge moderner Leichtbaubestrebungen ist es jedoch wünschenswert, das Gewicht derartiger Bauteile möglichst gering zu halten.
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Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Hutablagen aus gefügten Metallblechen, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl, bekannt. Auch solche Hutablagen weisen ein hohes Eigengewicht auf und sind zudem teuer in der Herstellung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verbundbauteil nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 6 bereitzustellen, welches bei hoher mechanischer Festigkeit gleichzeitig ein geringes Eigengewicht aufweist und einfach mit benachbarten Bauteilen des Kraftwagens zu verbinden ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verbundbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ein solches Verbundbauteil für einen Kraftwagen umfasst wenigstens ein metallisches Einlegeteil, welches vorzugsweise als innenhochdruckumgeformtes Profilteil, Tiefziehblech oder dergleichen ausgebildet ist. Bei dem Profilteil handelt es sich um einen Hohlträger bzw. ein umfänglich geschlossenes Hohlprofil. An das wenigstens eine metallische Einlegeteil ist ein Kunststoffformteil angespritzt. Das Verbundbauteil ist über wenigstens einen Anbindungsbereich an ein benachbartes Bauteil des Kraftwagens anbindbar. Das Einlegeteil kann als Trägerbestandteil von Längs- und Querträgern dienen ja sogar ein Längs- und/oder Querträger selbst sein. Des Weiteren ist die Verwendung des Einlegeteils in einer Rahmenstruktur sowohl im Rohbau als auch in einer Rahmen- und/oder Tragstruktur und Streben bei Türen und Klappen des Fahrzeugs denkbar.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Anbindungsbereich durch ein metallisches Fügeelement gebildet ist, welches bereichsweise mit dem Kunststoffformteil verbunden ist. Mit anderen Worten erstreckt sich das Einlegeteil vorzugsweise nur durch Bereich des Kunststoffteils in denen eine Verstärkung notwendig ist. Der Anbindungsbereich, der vorzugsweise auch metallisch ausgebildet ist, um eine stabile Anbindung zu realisieren, ist dagegen durch das separate metallische Fügeelement bereitgestellt.
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Das Fügeelement ermöglich vorteilhafterweise das Verbinden des Verbundbauteils mit benachbarten Bauteilen durch bekannte, in der Serienfertigung bereits eingesetzte Fügeverfahren, wie Schweißen, Löten, Stanznieten oder Clinchen, ohne das der Kunststoff in Mitleidenschaft gezogen wird. Auf ausladende Verstärkungselemente, die sich über das gesamte Verbundbauteil erstrecken, kann verzichtet werden, was erhebliches Gewicht einspart. Durch die direkte metallische Anbindung an benachbarte Bauteile, insbesondere an die Karosserie des Kraftwagens, wird die Steifigkeit insgesamt erhöht und die Krafteinleitung von äußeren mechanischen Kräften verbessert. Dadurch, dass die Fügeelemente vom umspritzten Kunststoff im Verbundbauteil gehalten werden, können aufwendige Fügeverfahren zum Befestigen der Fügeelemente selbst im Verbundbauteil entfallen. Die Fügeelemente werden vielmehr mit Entstehen des Verbundbauteils in diesem durch die Umspritzung fixiert. Insgesamt wird so ein besonders leichtes und dennoch stabiles und dabei einfach herzustellendes und zufügendes Verbundbauteil erhalten.
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Bevorzugt ist das Fügeelement zumindest einseitig zugänglich. Dies ermöglicht einen besonders guten Halt des Fügeelementes im Kunststoff bei gleichzeitiger Zugänglichkeit für die genannten Fügeverfahren.
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Auch eine zweiseitige Zugänglichkeit des Fügeelementes kann zweckmäßig sein, insbesondere dann, wenn Fügeverfahren Anwendung finden sollen, bei denen das Fügeelement vollständig durchdrungen wird. Bevorzugt ist das Fügeelement als Blechbauteil ausgebildet um so Metall-zu-Metall-Verbindungen mit den benachbarten Bauteilen des Kraftwagens zu ermöglichen, die eine besonders steife Verbindung und besonders gute Krafteinleitung ermöglichen.
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Das Fügeelement kann als Schraubmutter ausgebildet sein, so dass Schraubverbindung zwischen der Karosserie und dem Verbundbauteil in einfache Weise ermöglicht werden können.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen und Montieren eines Verbundbauteils für einen Kraftwagen. Bei einem solchen Verfahren wird ein Kunststoffformteil an wenigstens ein metallisches Einlegeteil, insbesondere an ein innenhochdruckumgeformtes Profilteil, ein Tiefziehblech oder dergleichen angespritzt. Bei dem Profilteil handelt es sich um einen Hohlträger bzw. ein umfänglich geschlossenes Hohlprofil. Das Verbundbauteil wird anschließend über wenigstens einen Anbindungsbereich an ein weiteres Bauteil des Kraftwagens angebunden.
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Erfindungsgemäß ist hier vorgesehen, dass beim Anspritzen des Kunststoffformteils wenigstens ein metallisches Fügeelement im Anbindungsbereich angeordnet und bereichsweise mitumspritzt wird. Die Erstreckung des Einlegeteils kann daher so reduziert werden, dass es nur in Bereichen angeordnet ist, die tatsächlich eine Verstärkung durch das Einlegeteil benötigen. Die Verstärkungsfunktion wird mit anderen Worten von der Anbindungsfunktion getrennt. Das metallische Fügeelement wird mit Entstehen des Verbundbauteils in diesem durch die Umspritzung fixiert, was eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Verbundbauteils ermöglicht.
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Vorzugsweise werden als metallisches Fügeelement ein Blechteil und/oder eine Schraubmutter verwendet. Hierdurch werden zum Montieren des Verbundbauteils alle gängigen Fügemethoden wie Schweißen, Löten, Stanznieten, Clinchen, Schrauben oder dergleichen ermöglicht. Die Montage des Verbundbauteils kann mit bereits vorhandenen Werkzeugen erfolgen, ohne dass der Kunststoff des Verbundbauteils in Mitleidenschaft gezogen wird. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Durchführung des Verfahrens in bereits bestehenden Fertigungslinien. Gleichzeitig entsteht bei der Montage des Verbundbauteils eine Verbindung zwischen dem metallischen Fügeelement und einem metallischen benachbarten Bauteil des Kraftwagens, insbesondere einem Karosseriebauteil. Eine solche Anbindung ist besonders steif und ermöglicht eine besonders gute Krafteinleitung von äußeren mechanischen Kräften.
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Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils;
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2 ein Fügeelement für das Verbundbauteil gemäß 1;
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3 einen Querschnitt durch einen Anbindungsbereich zwischen einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils und einem Karosseriebauteil eines Kraftwagens; und
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4 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils.
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1 zeigt eine im Ganzen mit 10 bezeichnete, als Metall-Kunststoff-Verbundbauteil ausgebildete Hutablage für einen Kraftwagen. Die Hutablage 10 besteht aus einem im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellten Grundkörper 12, der zwei durch eine Einschnürung 14 getrennte Flügel 16, 18 ausbildet. Im Bereich der Einschnürung 14 ist ein Metallbauteil, insbesondere ein Tiefziehblech oder IHU-Formteil in den Kunststoffgrundkörper 12 integriert. Das IHU-Formteil 20 erstreckt sich quer über die Breite des Kunststoffgrundkörpers 12 im Bereich der Einschnürung 14, ist jedoch auch in seinen Randbereichen 22, 24 vollständig von Kunststoff umspritzt. Ein weiteres Metallbauteil 26 verläuft entlang der Kante 28 der Hutablage 10, die in deren Einbaulage den Anschluss zur Sitzrücklehne bildet. Die Kante 30, die den Anschluss zur Heckscheibe bildet, ist unverstärkt. Im Bereich der Kante 32 der Einschnürung 14 sind weitere, ebenfalls metallische Fügeelemente 34 in das Kunststoffteil 12 integriert.
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Die in 2 im Detail dargestellten Fügeelemente 32 weisen einen topfförmigen Grundkörper 35 auf, von dessen Mantelwandung 36 Fortsätze 38 abragen. Die Fügeelemente 34 werden beim Spritzgießen des Kunststoffteils 12 mitumgossen, wobei jedoch, wie im Schnitt in 3 zu erkennen, wenigstens eine Fläche 40, 42 des Fügeelements 34 zugänglich bleibt. Die Fortsätze 38 des Fügeelements 34 werden vom Kunststoff des Grundkörpers umspritzt, so dass das Fügeelement 34 einen besonders guten Halt im Kunststoffgrundkörper 12 findet.
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Die Fügeelemente 34 ermöglichen ein Anbinden der Hutablage 10 an ein Karosseriebauteil 44 eines Kraftwagens. Dazu wird die Hutablage 10 so auf das Karosseriebauteil 44 aufgesetzt, dass die Fläche 40 des Fügeelements 34 in Anlage auf die Oberfläche 46 des Karosseriebauteils kommt. Da die der Fläche 40 gegenüberliegende Fläche 42 des Fügeelements 34 ebenfalls frei zugänglich ist, besteht in Richtung des Pfeiles 48 Zugänglichkeit für ein Werkzeug. Hierdurch kann beispielsweise durch Punktschweißen, Stanznieten, Clinchen oder dergleichen eine Verbindung zwischen der Hutablage 10 und dem Karosseriebauteil 44 erzeugt werden, ohne das der Kunststoffgrundkörper 12 in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Alternativ zur Verwendung der in 2 und 3 dargestellten, relativ kompakten Fügeelemente 34, kann die Hutablage 10 auch gemäß dem Ausführungsbeispiel in 4 ausgebildet sein. Anbindungsflächen für benachbarte Karosseriebauteile des Kraftwagens werden hier durch sich entlang der Kanten 32 des Kunststoffgrundkörpers 12 im Bereich der Einschnürung 14 erstreckende Blechteile 50 ermöglicht. Auch das im Bereich der Kante 28 des Grundkörpers 12 verlaufende Blechteil 26 liegt hier teilweise frei und bildet Anbindungslaschen 52 aus, über die die Hutablage 10 mit der Karosserie 10 verbunden werden kann. Ein weiteres Blechbauteil 54 erstreckt sich entlang der Hinterkante 30 der Hutablage 10 und formt ebenfalls Anbindungslaschen 56 zum Verbinden der Hutablage 10 mit der Karosserie. Neben dem innenhochdruckumgeformten Bauteil 22, welches sich zur Verstärkung im Bereich der Einschnürung 14 in Querrichtung über den Grundkörper 12 erstreckt, ist ein weiteres in Längsrichtung verlaufendes Verstärkungsteil 58 vorgesehen, welches das Verstärkungsteil 22 mit dem Verstärkungsteil 26 verbindet.
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Auch so wird eine gleichzeitig besonders leichte und mechanisch stabile Hutablage 10 geschaffen, die mit konventionellen Fügeverfahren, wie beispielsweise Schweißen, Löten, Stanznieten, Clinchen, Schrauben oder dergleichen mit der Karosserie verbunden werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006025590 A1 [0002]
