DE102012213663A1

DE102012213663A1 - Getriebeträger

Info

Publication number: DE102012213663A1
Application number: DE201210213663
Authority: DE
Inventors: Burkhard Tiemann; Waldemar Rogowski; Remt Blankenspeck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-02-06

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Getriebeträger, insbesondere ein Hinterachs-Getriebeträger, für Kraftfahrzeuge, wobei der Getriebeträger profiliert geformt ist und eine Anzahl von Einlegeteilen aus Metall aufweist, welche zur Getriebe-Befestigung angepasst sind, wobei der Getriebeträger zumindest teilweise aus endlosfaserverstärktem Kunststoffmaterial, insbesondere aus Organoblech, gefertigt ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Getriebeträger, insbesondere einen Hinterachs-Getriebeträger, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Getriebeträgers.
Im Stand der Technik, z. B. gemäß DE 20 2011 050 158 U1 , sind Getriebeträger bekannt, die aus umgeformtem Stahlblech gefertigt sind. Nachteilig bei Stahlträgern ist das hohe Gewicht und die Korrosionsanfälligkeit. Weiterhin erfordert das Einbringen von Zusatzfunktionen (z. B. die Aufnahme von Leitungsträgern oder Schutzvorrichtungen) in oder an die Stahlträger oftmals zusätzliche Prozessschritte.
Ebenfalls im Stand der Technik bekannt sind Getriebeträger aus Aluminiumdruckgusslegierungen. Aluminiumträger sind zwar etwas leichter als Stahlträger, müssen aber nach dem Gießen noch mechanisch nachbearbeitet werden, was einen erheblichen Kostenfaktor darstellen kann.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen leichten Getriebeträger sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Getriebeträgers bereitzustellen, welcher sich zugleich durch ein hohes Maß an mechanischer Stabilität und Belastbarkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch einen Getriebeträger mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Erfindungsgemäß bereitgestellt wird ein Getriebeträger, insbesondere ein Hinterachs-Getriebeträger, für Kraftfahrzeuge, wobei der Getriebeträger profiliert geformt ist und an vorbestimmten Stellen eine Anzahl von Einlegeteilen aus Metall aufweist, welche zur Getriebe-Befestigung angepasst sind, wobei der Getriebeträger zumindest teilweise aus endlosfaserverstärktem oder quasi endlosfaserverstärktem Kunststoffmaterial, insbesondere aus Organoblech, gefertigt ist.
Unter Organoblech werden vorliegend Faser-Kunststoff-Verbundmaterialien (FKV) in Form von faserverstärkten Thermoplasten verstanden, die aus Verstärkungsfasern, insbesondere Endlosfasern, (Glasfaser, Kohlefaser oder Aramidfaser bzw. Kevlar) zur Lastaufnahme und einem Matrixwerkstoff (z.B. Polyamid, PA) zur Gewährleistung der Faserorientierung und der Formstabilität bestehen. Die in den Matrixwerkstoff eingebetteten Fasern können dabei in einer Richtung orientiert oder in einem beliebigen Winkel zueinander als Gewebe oder Gelege angeordnet sein. Zwecks Verkürzung der Fertigungszeiten finden Halbzeuge Verwendung, die in Form von vollständig vorkonsolidierten Platten mit bezogen auf die Platte endlosen Verstärkungsfasern („quasi endlose Verstärkungsfasern“) angeboten und aufgrund ihrer Metall ähnlichen Verarbeitbarkeit als Organoblech bezeichnet werden. In dem vorliegenden Text wird hierfür auch der allgemeinere Begriff „endlosfaserverstärktes Material“ verwendet.
Durch die Erfindung wird ein in Bezug auf seine Festigkeit und Widerstandsfähigkeit sehr leichter Getriebeträger bereitgestellt, der dem Leichtbauansatz im Fahrzeugbau und der damit verbundenen CO₂-Reduzierung Rechnung trägt. Darüber hinaus wird der Recyclingfähigkeit im Sinne der bundesdeutschen Altautoverordnung der zum Einsatz kommenden Materialien Rechnung getragen. Die Gewichtsreduktion beträgt ca. 25 bis 30% im Vergleich zu Getriebeträgern, die aus Aluminiumdruckguss gefertigt sind. Die Gewichtsreduzierung wird durch den Einsatz des hochfesten endlosfaserverstärkten Materials mit geringer spezifischer Dichte erzielt, insbesondere Organoblech, welches zur Erhöhung der Steifigkeit profiliert wird. Die Einlegeteile dienen der Ausbildung von Schnittstellen (z. B. zur Anbindung des Hinterachsgetriebes). Die Einlegeteile aus Metall, an denen das Getriebe befestigt wird, sind deshalb vorgesehen, weil das für den Getriebeträger verwendete Kunststoffmaterial unter Belastung zum Kriechen neigt, insbesondere bei höheren Temperaturen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind angespritzte oder eingespritzte Rippenstrukturen aus (kurz-)faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff, an dem Organoblech vorgesehen.
Derartige Rippenstrukturen, die beispielsweise wabenförmig, kreuzförmig, rautenförmig oder streifenförmig gestaltet sein können, erhöhen die Festigkeit und/oder die Steifigkeit des Getriebeträgers.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die genannten Einlegeteile mit dem faserverstärkten Kunststoff umspritzt oder in das Material des Getriebeträgers selbst eingebettet. Die Einlegeteile können auch in formkorrespondierende Ausnehmungen des Getriebeträgers eingepresst sein.
Die Einlegeteile können Mittel zur Haftverbesserung aufweisen, insbesondere eine Oberflächenstrukturierung, wie beispielsweise eine Rändelung oder Hinterschneidungen oder eine Beschichtung mit haftverbesserndem Material (z. B. Haftprimer oder Haftvermittler).
Die Einlegeteile am Kunststoffbauteil können als Durchsteckbuchsen ausgebildet sein. Die Buchsen können von beiden Seiten des Getriebeträgers eingesetzt oder eingepresst sein, so dass sie sich in der Mitte aneinander abstützen. Vorzugsweise bilden die Einlegeteile so auf zwei Seiten des Getriebeträgers einen Teil von dessen Außenkontur (Außenfläche). Auf diese Weise können bei der Anschraubung des Getriebes nachteilige Flächenpressungen des Kunststoffmaterials vermieden werden.
Das komplementäre Gewinde für die zur Anschraubung verwendeten Schraubbolzen ist am Getriebe bzw. am Befestigungsflansch des Getriebes angeordnet. Die Anzahl der Schraubbolzen zur Verbindung des Getriebeträgers mit dem Getriebe kann variieren. Sie richtet sich u. a. nach den auf die Schraubverbindung einwirkenden Kräften, den bauraumtechnischen Gegebenheiten, dem verwendeten Schraubbolzendurchmesser sowie nach den an der Fügestelle vorliegenden Werkstoffpaarungen und deren zulässiger Maximalbeanspruchung. Zum Befestigen des Getriebes werden üblicherweise vier Schrauben verwendet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können auch drei Schrauben und entsprechend drei Einlegeteile verwendet werden, die im Dreieck angeordnet sein können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Lageraugen vorgesehen, insbesondere in äußeren Endbereichen des Getriebeträgers, vorzugsweise zur Aufnahme von Gummimetalllagern. Es können dabei auch schaltbare Gummimetalllager eingesetzt werden, um für unterschiedliche Fahrsituationen verschiedene Lagersteifigkeiten einstellen zu können.
Die Lageraugen können im Spritzgussverfahren in Kunststoff ausgebildet und direkt an das Organoblech angeformt (angespritzt) sein. Alternativ können sie aus Metall, insbesondere aus Aluminium, gefertigt sein, welches durch Spritzgießen oder anderweitig kraft- und/oder formschlüssig an den Getriebeträger angebunden ist. Auch stoffschlüssige Verbindungen, beispielsweise durch Kleben, sind möglich.
Die Lageraugen können alternativ auch in Ausstanzungen oder in geschlossenen, schleifenartigen Strukturen des Getriebeträgers, vorzugsweise des Organoblech-Materials, angeordnet sein. Letztgenannte Strukturen, die die Lageraugen umschlingen, sind auch beim Anspritzen der Lageraugen vorteilhaft. Darüber hinaus sind zur Aufnahme der Lageraugen auch nicht vollständig geschlossene, schleifenartige Strukturen aus umspritzten Organoblech-Streifen, deren freie Enden wahlweise auch bis in den Getriebeträger hineinreichen können, möglich.
Es können an dem Getriebeträger weitere Anbindungsstellen für weitere Komponenten, wie z. B. Leitungen oder Schläuche, angeordnet sein, die vorteilhafter Weise durch Spritzgießen hergestellt sind. Die weiteren Anbindungsstellen, bei denen es sich um Haken, Halter, Ösen, Clips-Verbindungselemente o. ä. handeln kann, sind bevorzugt einstückig mit anderen Komponenten des Getriebeträgers verbunden, beispielsweise mit der vorgenannten Rippenstruktur. Dies kann durch eine Integration in den zur Herstellung der anderen Komponente des Getriebeträgers vorgesehenen Spritzgussprozess erfolgen.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zur Erhöhung der Festigkeit/Steifigkeit des Getriebeträgers in einer vorbestimmten Richtung, insbesondere in vertikaler Richtung (z-Richtung, Fahrzeughochrichtung), betrachtet in Montageposition (Einbauzustand des Getriebeträgers) unidirektionales Tape-Material vorgesehen. Unter unidirektionalem Tape-Material ist in Bezug auf die vorliegende Erfindung ein nur in einer Richtung endlosfaserverstärktes bandförmiges Material zu verstehen, bei dem die Endlosfasern in Längsrichtung des Bandes (Kettfaden) orientiert sind. Die Faserrichtung des Tape-Materials verläuft dabei bevorzugt in Richtung der längsten Ausdehnung (Längserstreckung) des Getriebeträgers. Die Fasern des Tape-Materials, das am Getriebeträger auf der der Krafteinleitungsseite gegenüber liegenden Seite angeordnet ist, werden bei Belastung des Getriebeträgers auf Zug beansprucht. Derartige Tapes können auch an anderen Stellen des Getriebeträgers als zumindest teilweiser Ersatz für das Organoblech und/oder zusätzliche Versteifungsstrukturen aus Spritzgussmaterial zum Einsatz kommen.
Der Getriebeträger kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zumindest ein weiteres Teil aufweisen, das zumindest teilweise aus endlosfaserverstärktem Material, insbesondere Organoblech, gefertigt ist und vorzugsweise eine Anbindungsstelle für eine Fahrzeugkomponente, z. B. für die Auspuffanlage, aufweist. Der Getriebeträger kann speziell in diesem Zusammenhang auch mehrteilig ausgebildet sein. Er kann insbesondere aus zwei Hälften aufgebaut sein, wobei das Fügen der beiden Hälften durch Kleben, Schweißen, Heißgasnieten, Verschrauben oder Clipsen (Zusammenstecken) erfolgen kann. Die beiden Hälften können als Halbschalen ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß wird darüber hinaus auch ein Verfahren zur Herstellung eines Getriebeträgers, insbesondere eines Getriebeträgers, wie oben beschrieben, bereitgestellt, wobei endlosfaserverstärktes oder quasi-endlosfaserverstärktes Kunststoffmaterial, insbesondere Organoblech, verwendet und durch Umformen profiliert wird, und wobei eine Anzahl von Einlegeteilen, vorzugsweise aus Metall, welche zur Befestigung des Getriebes angepasst sind, an vorbestimmten Stellen in dem Getriebeträger angeordnet werden. Die Umformung des Organoblechs erfolgt nach vorheriger Erwärmung, beispielsweise durch Umlufterwärmung oder mittels Infrarotstrahlung.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Getriebeträger aus endlosfaserverstärktem Kunststoff kostengünstig in verhältnismäßig einfacher Weise und ohne mechanische Nachbearbeitung, wie dies häufig bei Metallteilen erforderlich ist, herstellen.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen mindestens eine der folgenden Maßnahmen:
Es können Rippenstrukturen aus verstärktem Kunststoff an das endlosfaserverstärkte Material nach der Umformung durch Spritzgießen angebracht werden.
Die Einlegeteile können während des Spritzgießens umspritzt oder anderweitig in den Getriebeträger eingebettet werden, beispielsweise durch nachträgliches Einpressen.
Die Einlegeteile können zur Haftverbesserung mit einem haftverbessernden Material beschichtet werden.
An äußeren Endbereichen des Getriebeträgers können Lageraugen zur Aufnahme von Lagerteilen, insbesondere Gummimetalllagern, angeordnet werden.
Die Lageraugen können beim Spritzgießen in Kunststoff ausgebildet werden. Alternativ können sie aus Metall, insbesondere aus Aluminium, gefertigt und beim Spritzgießen oder anderweitig kraft-/formschlüssig angebunden werden.
Die äußeren Endbereiche des Getriebeträgers, insbesondere die Lagerstellen (Lageraugen) können zur Erhöhung der Stabilität von endlosfaserverstärktem Material umschlungen werden. Diese Umschlingungen können bereits vorab vorhanden sein und zum Anspritzen der Lageraugen genutzt werden.
In den äußeren Endbereichen können zusätzlich oder alternativ Ausstanzungen vorgenommen werden, in denen die Lageraugen angeordnet werden.
Es können weitere Anbindungsstellen für weitere Komponenten, wie z. B. Halter für Leitungen oder Schläuche, ausgebildet werden. Auch diese können als integraler Bestandteil des Getriebeträgers beim Spritzgießen in einem Arbeitsschritt mit hergestellt werden. Eine separate Herstellung der weiteren Komponenten mit anschließender Befestigung/Montage an dem Getriebeträger ist also nicht nötig.
Zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit in einer vorbestimmten Richtung, insbesondere in vertikaler Richtung (z-Richtung), betrachtet in Montageposition des Getriebeträgers, kann ein als unidirektionales Tape-Material ausgebildetes Verstärkungselement angebracht werden, wobei vorzugsweise die Faserrichtung des Tape-Materials in Richtung der längsten Ausdehnung (Längserstreckung) des Getriebeträgers verläuft. Es ist auch möglich, das Tape-Material auf der, in Fahrtrichtung (x-Richtung) betrachtet, Vorder- und/oder Rückseite des Getriebeträgers in Fahrzeugquerrichtung verlaufend anzuordnen. Auf diese Weise kann eine Versteifung des Getriebeträgers in Fahrtrichtung und/oder entgegen der Fahrtrichtung bewirkt werden. Die Verwendung von Tape-Material oder allgemein Verstärkungselementen kann einen Verzicht auf angespritzte Versteifungsstrukturen ermöglichen.
Der Getriebeträger kann aus zumindest zwei Teilen gefertigt werden, wobei zumindest zwei Teile zumindest teilweise aus dem endlosfaserverstärktem Material, insbesondere Organoblech, gefertigt und dann zu einer geschlossenen Strukur verbunden werden. Dabei kann zumindest eine weitere Anbindungsstelle für zumindest eine weitere Fahrzeugkomponente vorgesehen werden, vorzugsweise im Spritzgießverfahren.
Es kann zur Herstellung des Getriebeträgers ein In-Mould-Forming-Verfahren verwendet werden, wobei das endlosfaserverstärkte Material im Spritzgusswerkzeug umgeformt wird. Hierdurch wird der Produktionszyklus verkürzt, weil ein separater Schritt des Umformens entfallen kann. Das In-Mould-Forming-Verfahren wird auch als One-Shot-Verfahren bezeichnet.
Die erfindungsgemäßen Getriebeträger werden vorzugsweise in Richtung der Öffnungen in den Einlegeteilen bzw. der Öffnungen, in denen die Einlegeteile angeordnet sind, aus dem Formwerkzeug entformt. Diese Richtung ist vorzugsweise auch die Verschraubungsrichtung für das Getriebe (x-Richtung, entsprechend der Fahrzeuglängsrichtung). Es ist jedoch alternativ auch eine nach unten (in Montageposition betrachtet, d.h. zum Untergrund hin) offene Ausgestaltung des Formwerkzeugs möglich, was mit einer Entformung in vertikaler Richtung (z-Richtung), in Montageposition betrachtet, einhergeht. In diesem Kontext ist allerdings das nachträgliche Einsetzen eines separaten Anbindungsteils für das Getriebe erforderlich, denn dessen Verschraubung erfolgt, wie zuvor beschrieben, in x-Richtung.
Im Nachfolgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1A–1D verschiedene Ansichten eines Getriebeträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2A–2C verschiedene Ansichten eines Organoblech-Einlegers für einen Getriebeträger gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
3A–3E verschiedene Ansichten eines Getriebeträgers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
4A–4C verschiedene Ansichten eines Getriebeträgers mit weiteren Anbindungsstellen gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
5A–5F verschiedene Ansichten eines Getriebeträgers gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
6A–6C einen Getriebeträger gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
7A–7D Details eines weiteren Getriebeträgers.
1A bis 1D zeigen ein erstes Beispiel eines Getriebeträgers 1 gemäß der Erfindung. Der Getriebeträger 1 ist speziell als Hinterachs-Getriebeträger ausgebildet. Der Getriebeträger ist zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt, z.B. aus Organoblech. Dabei handelt es sich um endlosfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoffe, beispielsweise mit Polyamid 6 als Matrix, die sich nach vorheriger Erwärmung ähnlich Metallblechen umformen lassen und die sich wegen ihrer hohen Festigkeit und Steifigkeit bei geringer Dichte als Leichtbauwerkstoff besonders vorteilhaft eignen.
Die Richtung der längsten Ausdehnung des Getriebeträgers 1 wird hier im Folgenden als y-Richtung bezeichnet. Sie entspricht im Einbauzustand (Montageposition) des Getriebeträgers 1 in der Regel der Fahrzeugquerrichtung. Die Vertikalrichtung, in Montageposition des Getriebeträgers 1 im Fahrzeug betrachtet, wird hier als z-Richtung bezeichnet. Die Richtung senkrecht zur y- und zur z-Richtung (im Wesentlichen senkrecht zur Blattebene orientiert) wird hier als x-Richtung bezeichnet. Sie entspricht im Einbauzustand der Fahrtrichtung. In der x-Richtung sind die Einlegeteile 2 zur Befestigung des (hier nicht gezeigten) Getriebes angeordnet.
1A zeigt den Getriebeträger 1 von der Seite, 1B von der entgegengesetzten Seite und 1C um 180° in der z-Richtung gedreht. 1D ist eine Explosionsansicht des Getriebeträgers 1 mit seinen Einzelteilen. Für die Befestigung des Getriebes sind die erwähnten Einlegeteile 2 aus Metall vorgesehen, welche an vorbestimmten Stellen 5, welche hier als Öffnungen ausgebildet sind, im Getriebeträger 1 angeordnet sind. Der Getriebeträger 1 weist einen seitlich offenen Organoblech-Einleger 16 auf, der größtenteils die Außenkontur des Gesamtbauteils bildet, und einen Füllkörper 17 aus Kunststoff, der daran angespritzt ist. Der Füllkörper 17 bewirkt durch seine wabenförmige Ausbildung eine Erhöhung der Steifigkeit und damit des Widerstands gegen Durchbiegung und/oder Verwindung (Torsion) des Getriebeträgers 1 bei gleichzeitig geringem Gewicht. Der Füllkörper-Kunststoff entspricht hier, wie bei allen Ausgestaltungen der Erfindung, vorzugsweise dem Matrixmaterial des Organoblechs bzw. des endlosfaserverstärkten Materials.
Wie in 1B zu erkennen, sind Rippenstrukturen 4 des Füllkörpers 17 zur Verstärkung des Getriebeträgers 1 ausgebildet und angeordnet. Die Rippenstrukturen 4 können wabenförmig angeordnet sein. Die Einlegeteile 2 sind als Buchsen ausgestaltet, die von beiden Seiten in den Getriebeträger 1 an den vorbestimmten Stellen 5 in Öffnungen eingesteckt oder eingepresst sind und sich in der Mitte (Mittelebene parallel zur y- und z-Achse) des Getriebeträgers 1 treffen. An den Enden 11 des Getriebeträgers 1 sind Lageraugen 3 angeordnet, die zur Aufnahme von Gummimetalllagern 9 dienen. Die Gummimetalllager 9 sind in die Lageraugen 3 gesteckt bzw. eingepresst. Sie weisen oben und unten verdickte Ränder auf, so dass Hinterschneidungen zur besseren Fixierung gebildet werden. Des Weiteren sind weitere Anbindungsstellen 12, 13 vorgesehen, die zur Fixierung weiterer Kfz-Komponenten dienen, wie z. B. Leitungen oder Schläuche. Diese Anbindungsstellen 12, 13 sind ebenfalls angespritzt. Ein gesonderter Prozessschritt hierfür ist nicht nötig.
2A bis 2C zeigen eine Ausführungsform eines Organoblech-Einlegers 16 für einen Getriebeträger. Der Organoblech-Einleger 16 ist dazu vorgesehen, die Außenschale 10 des Getriebeträgers zu bilden. In der hier dargestellten Ausführungsform sind zur Verstärkung bzw. zur Erhöhung der Steifigkeit oben und unten Verstärkungselemente 20 vorgesehen, wie besonders gut in 2C erkennbar ist. Diese Verstärkungselemente 20 können aus einem unidirektionalen Tape-Material gebildet sein, welches insbesondere in einem erwärmten Zustand auf den Einleger 16 aufgebracht wird, z.B. oben und unten an der Innenseite. Der Füllkörper ist in 2A–C nicht dargestellt bzw. ist dank der Verstärkungselemente 20 nicht erforderlich.
In den äußeren Endbereichen 11 des Einlegers 16 sind schleifenförmige Strukturen oder Umschlingungen 3‘ aus Organoblech gebildet, die zum Anspritzen der Lageraugen 3 dienen können (vgl. z.B. 1A–D).
Die 3A bis 3E zeigen eine weitere Ausführungsform eines mehrteiligen Getriebeträgers 1 in verschiedenen Ansichten, und zwar im zusammengesetzten Zustand (3A, B), in Explosionsdarstellung (3C) sowie mit separaten Teilen 21, 22 (3D, E). Der Getriebeträger 1 ist – wie erwähnt – mehrteilig aus zwei halbschalenförmigen Teilen 21, 22 gefertigt, wie insbesondere den 3D und 3E zu entnehmen ist. Jeder der Teile 21, 22 weist einen Organoblech-Einleger 16 bzw. 16‘ mit Füllkörper 17 bzw. 17‘ und entsprechender Rippenstruktur 4 bzw. 4‘ auf. Teil 21 trägt die angespritzten Lageraugen 3, vgl. 3D, und entspricht insofern weitgehend dem Gegenstand aus Den 2A–C, was den Organoblech-Einleger 16 anbelangt. Die beiden Teile/Halbschalen 21, 22 des Getriebeträgers 1 können verschweißt, verklebt, verschraubt, vernietet oder anderweitig miteinander verbunden sein. Die weiteren Bestandteile wurden bereits weiter oben anhand von 1 beschrieben.
Der Getriebeträger 1 kann neben den vorbestimmten Stellen 5 bzw. den Anbindungsstellen für das Getriebe und den Lageraugen 3 noch weitere Öffnungen oder sonstige Strukturen für Anbindungen von Kfz-Komponenten aufweisen.
In 4A bis 4C, welche einen weiteren mehrteiligen Getriebeträger 1 im Wesentlichen gemäß den 3A–E in Seitenansicht (4A und 4C) und in einer Ansicht von oben (4B) zeigen, ist eine Möglichkeit zur Verbindung der beiden Teile/Halbschalen 21, 22 des Getriebeträgers 1 gezeigt. Die beiden Halbschalen 21, 22 sind durch Verbindungselemente 15, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schnapphaken 15 ausgebildet sind, miteinander verbunden. Hierzu weisen die beiden Halbschalen 21, 22 im zusammengebauten Zustand des Getriebeträgers 1 gegenüberliegende Öffnungen auf, die von den Schnapphaken 15 durchdrungen und auf einer Seite durch Einrasten von federnden Schnappnasen hintergriffen werden. Als Verbindungselemente 15 können darüber hinaus auch Schrauben mit selbstschneidendem Gewinde oder mit Muttern verwendet werden.
Vorteilhaft ist es, den Füllkörper 17, 17‘ einer der beiden Halbschalen 21, 22 mit zylinderförmigen Zapfen zu versehen, die im zusammengebauten Zustand formkorrespondierende, gegenüberliegende Öffnungen der jeweils anderen Halbschale 21, 22 durchgreifen und zudem einen Überstand aufweisen, der durch Heißgasnieten zu einem Nietkopf geformt werden kann.
Die 5A bis 5F zeigen eine weitere Ausführungsform des Getriebeträgers 1. Dieser Getriebeträger 1 ist gekrümmt bzw. gewölbt ausgebildet. Die Krümmung bzw. Wölbung erstreckt sich dabei in dem im Fahrzeug verbauten Zustand (Montageposition) bevorzugt in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung). Außerdem ist der Organoblech-Einleger 16 derart ausgebildet, dass die Entformrichtung für den Füllkörper 17 mit der z-Richtung zusammenfällt. Zur Befestigung des Getriebes (Verschraubung in x-Richtung) ist deshalb hier ein Einsatz 6 vorgesehen, vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall, in dem die Einlegeteile 2 in Form von Lagerbuchsen aufgenommen sind.
5A zeigt den fertigen Getriebeträger 1 isometrisch von schräg oben mit Blick auf die geschlossene Seite des Organoblech-Einlegers 16. 5B zeigt denselben Getriebeträger schräg von unten mit Blick auf den eingespritzten Füllkörper 17. Da das Kunststoff-Material des Füllkörpers 17 während des Spritzgießvorgangs nicht in den Organoblech-Einleger 16 eindringt, sondern eine stoffliche Verbindung mit der Oberfläche desselben eingeht, könnte man in diesem Zusammenhang auch von einem auf- bzw. angespritzten Füllkörper 17 sprechen. 5C ist eine Explosionsdarstellung entsprechend 5A. Die beidseitigen Endbereiche 11 des Getriebeträgers 1 umfassen weitere Anbindungsstellen 12, 13 auf, die zur Aufnahme jeweils einer Gewindebuchse ausgebildet sind und darüber hinaus jeweils eine Schwalbenschwanz- oder T-Nut aufweisen. 5D zeigt allein den Einleger 16 mit den – ohne Beschränkung auf die konkrete Ausgestaltung – hier umfänglich geschlossenen schleifenartigen Strukturen oder Umschlingungen 3‘, vgl. 2A, B. 5E zeigt den Einleger 16 aus 5D nach erfolgtem Spritzguss zur Ausbildung insbesondere der Lageraugen 3 und der Anbindungsstellen 12, 13. 5F entspricht schließlich der Darstellung in 5C, nur mit Blickrichtung schräg von unten. In 5C weisen die beidseitigen Endbereiche 11 des Getriebeträgers 1 weitere Anbindungsstellen 12, 13
Die 6A bis 6C zeigen eine weitere Ausführungsform von Teilen eines mehrteiligen Getriebeträgers 1, wobei 6A eine Ansicht der Einzelteile der Außenschale 10 des Getriebeträgers 1 ist, 6B eine Seitenansicht des zusammengesetzten Getriebeträgers 1 und 6C eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 6B. Die Einzelteile sind so strukturiert, dass sie zu einem geschlossen Getriebeträger 1 zusammen gefügt werden können. Wie hier erkennbar ist, sind bei dieser Ausführungsform ein erster Organoblech-Einleger 16 und ein zweiter Organoblech-Einleger 16‘ vorgesehen, welche in zusammengebautem Zustand – im Gegensatz zu den oben dargestellten Ausführungsformen gemäß den 1, 2 und 5 mit zumindest einseitig (zur Seite, nach oben oder nach unten) offenem U-förmigen Profil – gemeinsam ein rohrförmiges Profil ausbilden, wie dies in 6C erkennbar ist (vgl. auch 3 und 4). Dank der Verstärkungselemente 20 ist auch bei dieser Ausgestaltung u.U. kein versteifender Füllkörper erforderlich. Die Lageraugen 3 (6B) werden im Bereich der endständigen Umschlingungen 3‘ (6A) des Organoblechs angespritzt und nehmen die Lagerteile (Gummimetalllager) 9 auf.
Die 7A bis 7D zeigen ein Detail des Getriebeträgers 1, welcher ansonsten weitgehend beispielsweise der Ausführungsform gemäß den 1A bis 1D entspricht, mit außen liegendem Organoblech-Einleger 16 und Füllkörper bzw. Spritzgussstruktur 17, wobei 7A eine isometrische Ansicht eines endständigen Abschnitts des Getriebeträgers 1 ist, 7B eine Seitenansicht desselben Abschnitts, 7C eine Ansicht in Einzelteilen und 7D eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 7B. Verdeutlicht werden soll hier insbesondere die Art und Weise, wie die Lageraugen 3 an den Enden 11 des Getriebeträgers 1 angebracht sein können – insbesondere, wenn die Lageraugen 3 nicht direkt im Spritzgussverfahren an das Organoblech angeformt werden. Wie in 7C zu erkennen ist, bildet das Lagerauge 3 zusammen mit einem an seinem Außenumfang angeordneten Schaft 18 eine einstückige Baueinheit. Diese Baueinheit besteht aus Metall, vorzugsweise Aluminium, und wird separat hergestellt. Zur form- und stofffschlüssigen Verbindung mit dem Getriebeträger 1 wird der Schaft 18 mit einer Primer- oder Haftvermittlerschicht 14 versehen. Das Aufbringen der Primer- oder Haftvermittlerschicht 14 kann beispielsweise durch Tauchen, Sprühen, Streichen oder Übertragen derselben von einem Trägermaterial auf die Oberfläche des Schafts 18 erfolgen. 7D zeigt in einer schematischen Darstellung die U-förmig ausgebildete Primer- oder Haftvermittlerschicht 14, welche zusammen mit dem U-förmigen Profil des Einlegers 16 und der aus dem Lagerauge 3 und dem Schaft 18 bestehenden, einstückigen Baueinheit, in diesem Abschnitt eine form- und stoffschlüssige Verbindung bildet. Die Primer- oder Haftvermittlerschicht 14 ist bereits im Anlieferzustand der einstückigen, aus dem Lagerauge 3 und dem Schaft 18 bestehenden Baueinheit auf den zukünftigen Fügeflächen aufgetragen. Ihre Aktivierung erfolgt kurz vor dem Fügevorgang durch Erwärmung der vorgenannten Baueinheit.
Bezugszeichenliste

1: Getriebeträger
2: Einlegeteil
3: Lagerauge
3‘: Umschlingung, schleifenartige Struktur
4: rippenförmige Struktur
5: vorbestimmte Stelle bzw. Öffnung für Einlegeteil
6: Einsatz
9: Gummimetalllager
10: Außenschale
11: Endbereich des Getriebeträgers
12: weitere Anbindungsstelle
13: weitere Anbindungsstelle
14: Primer- oder Haftvermittlerschicht
15: Verbindungselement, Schnapphaken
16, 16‘: (Organoblech-)Einleger
17, 17‘: Füllkörper
18: Schaft
20: Verstärkungselement, Tape-Material
21: Teil des Getriebeträgers, Halbschale
22: Teil des Getriebeträgers, Halbschale

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202011050158 U1 [0002]

Claims

Getriebeträger (1), insbesondere Hinterachs-Getriebeträger, für ein Kraftfahrzeug, welcher Getriebeträger (1) profiliert geformt ist und an vorbestimmten Stellen (5) eine Anzahl von Einlegeteilen (2) aus Metall aufweist, welche Einlegeteile (2) zur Getriebe-Befestigung angepasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeträger (1) zumindest teilweise aus endlosfaserverstärktem oder quasiendlosfaserverstärktem Kunststoffmaterial, insbesondere aus Organoblech, gefertigt ist.
Getriebeträger (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass angespritzte Rippenstrukturen (4) aus Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, vorgesehen sind.
Getriebeträger (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeteile (2) umspritzt oder in den Getriebeträger (1) eingebettet sind.
Getriebeträger (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeteile (2) Mittel zur Haftverbesserung aufweisen, insbesondere eine Oberflächenstrukturierung, wie Rändelung oder Hinterschneidung, oder eine Beschichtung mit einem haftverbesserndem Material.
Getriebeträger (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeteile (2) in den Getriebeträger (1) eingepresst sind.
Getriebeträger (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lageraugen (3) vorgesehen sind, insbesondere in äußeren Endbereichen (11) des Getriebeträgers (1), zur Aufnahme von Gummimetalllagern (9).
Getriebeträger (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in äußeren Endbereichen (11) des Getriebeträgers (1) geschlossene oder im Wesentlichen geschlossene, schleifenartige Strukturen (3‘) des endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterials zur Erhöhung der Stabilität angeordnet sind, vorzugsweise für das Anspritzen der Lageraugen (3).
Getriebeträger (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein als unidirektionales Tape-Material ausgebildetes Verstärkungselement (20) vorgesehen ist zur Erhöhung der Festigkeit des Getriebeträgers (1) hinsichtlich einer vorbestimmten Richtung, insbesondere in vertikaler Richtung (z), betrachtet in Montageposition des Getriebeträgers (1), wobei eine Faserrichtung des Tape-Materials (20) in Richtung der längsten Ausdehnung des Getriebeträgers (1) verläuft.
Getriebeträger (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Organoblech-Einleger (16) und einen zweiten Organoblech-Einleger (16‘), welche gemeinsam ein geschlossenes, rohrförmiges Profil bilden.
Verfahren zur Herstellung eines Getriebeträgers (1), insbesondere eines Getriebeträgers (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass endlosfaserverstärktes oder quasi-endlosfaserverstärktes Kunststoffmaterial, insbesondere Organoblech, verwendet und durch Umformen profiliert wird, und wobei eine Anzahl von Einlegeteilen (2), welche zur Befestigung des Getriebes angepasst sind, an vorbestimmten Stellen (5) in oder an dem Getriebeträger (1) angeordnet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Rippenstrukturen (4) aus Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff, durch Spritzgießen an dem endlosfaserverstärkten Kunststoffmaterial angebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Spritzgießen Lageraugen (3) ausgebildet werden, oder dass Lageraugen (3) aus Metall, insbesondere aus Aluminium, gefertigt und vorzugsweise beim Spritzgießen oder anderweitig an den Getriebeträger (1) angebunden werden, höchst vorzugsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeträger (1) aus zumindest zwei Teilen (21, 22) gefertigt wird, wobei die beiden Teile zumindest teilweise aus endlosfaserverstärktem oder quasi-endlosfaserverstärktem Kunststoffmaterial, insbesondere aus Organoblech, gefertigt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Getriebeträger (1) zumindest eine weitere Anbindungsstelle (12, 13) für zumindest eine weitere Fahrzeugkomponente ausgebildet wird, vorzugsweise durch Spritzgießen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein In-Mould-Forming-Verfahren verwendet wird, wobei das endlosfaserverstärkte oder quasi-endlosfaserverstärkte Kunststoffmaterial in einem Spritzgusswerkzeug umgeformt und umspritzt wird.