DE4142384A1 - Kunststoffbauteil fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Kunststoffbauteil fuer kraftfahrzeuge

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kunststoffbauteil der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.
In der Kraftfahrzeugtechnik ist man bestrebt, immer mehr Komponenten aus Kunststoffen herzustellen, um Gewicht zu sparen. Bevorzugt werden Kunststoffsorten, die wieder­ verwendbar sind.
Um jedoch an diesen Kunststoffbauteilen andere Bauteile anzuschrauben (z. B. Kunststoffsauganlage mit ange­ schraubten metallischen Drosselklappenstutzen) werden derzeit metallische Gewindeeinsätze (Inserts) verwendet, um das Kriechen des Kunststoffes unter Last zu verhin­ dern. Diese metallischen Einsätze bereiten jedoch einen erheblichen Aufwand zu ihrem Einbau und darüber hinaus erhebliche Probleme beim Recycling des Kunststoff­ bauteils. So müssen diese metallischen Einsätze vor dem Recycling des Kunststoffbauteils entfernt oder in spe­ ziellen Aufbereitungsanlagen für Metall-Kunststoff-Kombi­ nation zerkleinert und über aufwendige Verfahren getrennt werden. Darüber hinaus haben metallische Einsätze in Kunststoffbauteilen den Nachteil, daß sie unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf­ weisen und zudem korrosionsanfällig sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorher ge­ nannten Nachteile zu beseitigen und Kunststoffbauteile mit Einsätzen bereitzustellen, die keine Recycling-Pro­ bleme aufwerfen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Lösung basiert auf der Grundidee, daß zwar nach wie vor Einsatz­ teile benötigt werden, um die notwendige Festigkeit und auch Dauerhaltbarkeit der Schraubverbindung zu gewähr­ leisten, daß diese Einsätze aber aus einem ebenfalls wie­ derverwendbaren Kunststoff bestehen. Hierbei wird dann der Gewindeeinsatz vor dem Spritzen des Kunststoffbau­ teiles in die Form positioniert, so daß er beim Spritzen des Kunststoffbauteils in einem Arbeitsgang befestigt wird. Dies geschieht in an sich bekannter Weise durch Um­ spritzen oder Durchspritzen von separat hierfür vorge­ sehener Öffnungen. Somit wird ein wiederverwendbares Kunststoffbauteil ohne störende Metallteile in einem Ar­ beitsgang hergestellt, welches gewichtsoptimiert ist und damit in seinen Herstellungskosten optimiert werden kann. Darüber hinaus treten hierdurch keine thermischen Problem bei der Ausdehnung sowie keine Korrosionsprobleme am Ein­ satzteil auf.
Die Weiterbildung nach Anspruch 2 beschreibt vorteilhaft anzuwendende Kunststoffe. Hierbei können diese leicht vernetzt sein, z. B. durch energetische Nachvernetzung. Somit sind diese Einsätze leicht zu fertigen.
Anspruch 3 beschreibt einen vorteilhaften Aufbau des Ge­ windeeinsatzes. Dieser Aufbau berücksichtigt die unter­ schiedlichen Anforderungen an den Gewindeeinsatz, nämlich zum einen ein bruchfestes Gewinde bereitzustellen und zum anderen sicherzustellen, daß der Einsatz mit dem Gewinde­ bauteil eine innige Verbindung eingeht.
Um diese innige Verbindung zwischen Einsatzteil und Kunststoffbauteil sicherzustellen, wird die Weiterbildung nach Anspruch 4 bevorzugt.
Die Weiterbildungen nach Anspruch 5 und 6 beschreiben be­ vorzugte Materialeigenschaften für den Gewindeeinsatz. Hierbei kann die Hülse noch Verstärkungs- und Füllstoffe aufweisen, während der Einsatz gezielte Anisotropien in Belastungsrichtung, z. B. durch Einsatz von Langglas­ fasern, aufweisen kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher dargestellt. Es stellen dar:
Fig. 1 eine Teilansicht einer Kunststoffsaugan­ lage mit Einsätzen aus Metall;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus dieser Sauganlage nach Fig. 1 mit den erfindungsgemäßen Einsätzen.
In Fig. 1 ist eine Teilansicht einer Sauganlage 1 darge­ stellt. Hierbei ist eine Flanschseite 2 sichtbar, an der weitere Teile zu befestigen sind. Ebenfalls sind zwei Mündungen 3 zweier Saugrohre sichtbar.
Zum Befestigen sind bisher Metall-Gewindeeinsätze 4 ver­ wendet worden, die in einem separaten Arbeitsgang in die fertiggespritzte Kunststoffsauganlage eingepreßt wurden.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den erfindungsgemäß aufgebauten Kunststoffeinsatz 5 in der Sauganlage 1 dar­ gestellt. Der Kunststoffeinsatz 5 besteht aus einer Hülse 6, welche Hinterschneidungen 7, 8 und sekantial verlaufende Bohrungen 9 aufweist. Die Hinterschneidun­ gen 7, 8 sowie die Bohrungen 9 dienen dazu, die Hülse im Material der Sauganlage 1 bei deren Herstellung zu hal­ ten, indem in die Hinterschneidungen 7, 8 der Kunststoff eindringen kann. Ebenso kann der Kunststoff in die sekan­ tial verlaufenden Bohrungen 9 eindringen und verriegelt somit gleichzeitig die Hülse 6. Beim Eindringen des Kunststoffs für die Sauganlage in die sekantialen Bohrun­ gen 9 kann der Randbereich der Bohrung angeschmolzen wer­ den, wodurch die Festigkeit der Verbindung weiter erhöht wird. Durch die Hinterschneidungen 7, 8 und die Bohrun­ gen 9 wird eine sehr hohe Verdreh- und Ausreißsicherheit des Einsatzes 5 gewährleistet.
Die Hülse besteht aus einem Thermoplasten mit Füll- und Verstärkungsstoffe mit einem Elastizitätsmodul E von 20 000 N/mm2, dessen Bruchdehnung ε 1% ist.
Das Befestigungsgewinde 11 ist nicht in die Hülse einge­ schnitten, sondern wird gebildet von einem Kunststoffein­ satz 12, der in 2K-Tecknik hergestellt ist. Als Material für den Einsatz 12 wird ein Kunststoff mit einer geringe­ ren Sprödigkeit wie das Material für Hülse gewählt, aber mit einer höheren Kriechfestigkeit. Bevorzugt werden Ma­ terialen mit einem Elastizitätsmodul zwischen 3000 und 10 000 N/mm2. Hierbei sollte die Bruchdehnung über 1% und unter 8% liegen. Gezielte Anisotropien in Bela­ stungsrichtung können durch den Einsatz von Langglas­ fasern erzielt werden und erhöhen die Sicherheit gegen Zerstörung des Gewindes.
Der Einsatz 12 wird in üblicher Weise mit der Hülse 6 verbunden. Auch können die sekantialen Bohrungen 9, in die das Material der Sauganlage beim Spritzen eindringen kann, so gelegt werden, daß sowohl der Einsatz 12 als auch die Hülse 6 angeschnitten werden, so daß sie gemein­ sam im Material der Sauganlage befestigt werden können.
Die Hülse 6 kann darüber hinaus eine leicht faßförmige Außenkontur aufweisen, wodurch ebenfalls die Sicherheit gegen Herauslösen aus der Sauganlage vergrößert wird. Ebenso kann der Außenumfang der Hülse 6 in bekannter Weise mit Riffelungen zur Erhöhung der Kontaktoberfläche mit dem Material der Sauganlage versehen sein.
An der Oberfläche 13 kann die Trennfuge zwischen der Hülse 6 und der Sauganlage 1 zur besseren Verteilung der Auflagekraft der hier nicht näher dargestellten Schraube oder Mutter mit einer Scheibe 14 überdeckt werden. Diese Scheibe 14 ist ebenfalls aus Kunststoff.

Claims (6)

1. Kunststoffbauteil für Kraftfahrzeuge, insbesondere Sauganlage, Verkleidungsteile, welches Gewinde­ einsätze aufweist, in die Schrauben zum Befestigen anderer Bauteile oder zum Anschrauben des Kunst­ stoffbauteils an andere Bauteile eingeschraubt wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeeinsatz (5) aus Kunststoff besteht, der mit dem Kunststoffbau­ teil (Sauganlage 1) durch Umspritzen oder Durch­ spritzen verbunden ist.
2. Kunststoffbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeeinsatz (5) aus thermoplastischem Kunststoff besteht.
3. Kunststoffbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeeinsatz (5) aus einer Hülse (6) mit einem das Gewinde aufneh­ menden Kunststoffeinsatz (12) besteht.
4. Kunststoffbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (6) Hinterschneidungen (7, 8) und/oder sekantial verlau­ fende Bohrungen (9) aufweist.
5. Kunststoffbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial für die Hülse (6) einen E-Modul von 20 000 N/mm2 und eine Bruchdehnung von ε 1% aufweist.
6. Kunststoffbauteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial für den Kunststoffeinsatz (5) einen E-Modul von < 10 000 N/mm2 und eine Bruchdehnung ε 8% auf­ weist.
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