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Die
Erfindung betrifft eine Kompositstruktur aus Metall und Kunststoff, die
insbesondere zum Herstellen von Kraftfahrzeugteilen verwendet werden kann.
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Man
kennt bereits Kompositstrukturen dieser Art, die manchmal auch „Hybridstrukturen" genannt werden,
die einen metallischen Einsatz aufweisen, der eine geformte Seele
mit ausgewähltem
Profil aufweist, die zwei Randbereiche hat, die einander entgegengesetzt
sind, und eine Verstärkung
aus Kunststoff, die auf mindestens einem Teil des Einsatzes abgeformt
ist.
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Derartige
Kompositstrukturen werden insbesondere beim Herstellen von Vorderseiten
von Kraftfahrzeugen angewandt, ob diese nun aus einem oder mehreren
Teilen bestehen.
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Eine
Vorderseite bildet eine Unterbaugruppe, die durch einen Ausstatter
hergestellt werden kann, und der Automobilkonstrukteur braucht die Vorderseite
des Fahrzeugs nur noch anzulegen und an den Aufbauelementen des
Fahrzeugs zu befestigen.
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Diese
Vorderseite dient zum Tragen verschiedener Bauteile, wie zum Beispiel
Beleuchtungsblöcke,
Wärmeaustauscher,
Hupen, Motorhaubenschlösser
usw.
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Eines
der Probleme, die sich bei der Herstellung der Kompositstrukturen
des oben genannten Typs stellen, ist das des Anhängens der Verstärkung aus
Kunststoff auf dem Metalleinsatz, aufgrund der Tatsache, dass diese
Verstärkung
gewöhnlich
auf mindestens einem Teil des Einsatzes abgeformt wird.
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Eine
aus dem Patent
EP 1 213 207 bekannte Lösung besteht
darin, die mechanische Verbindung durch ein Umgurten des metallischen
Einsatzes durch die Verstärkung
aus Kunststoff herzustellen. Dieses Umgurten erfolgt im Laufe des
Einspritzens des Kunststoffs. Um dieses Umgurten durchzuführen, muss
man Kunststoffbänder über dem
Einsatz abformen, was die Herstellung kompliziert gestaltet.
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Ferner
sind gewöhnlich
Löcher
in dem Metallblech des Einsatzes vorgesehen, um das Anhängen des
Kunststoffs zu erleichtern.
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Diese
Löcher
erfordern daher besondere Bearbeitungsvorgänge und tendieren ferner dazu,
die so erzielte Kompositstruktur zu schwächen.
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Dieser
Nachteil besteht auch in der Struktur, die in dem Dokument
DE 20 310 656 beschrieben
ist, bei der Löcher
oder Ähnliches
in dem Blech des metallischen Einsatzes ausgebildet werden, um das
Anhängen
des Kunststoffs zu erleichtern.
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Es
gibt auch weitere Lösungen,
wie zum Beispiel die des Dokuments
WO
02/068258 , die das Abformen fast des ganzen Einsatzes erfordert,
um ein Anhängen
des Kunststoffs zu erlauben.
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Diese
bekannten Lösungen
erfordern daher eine große
Menge an Kunststoff im Vergleich zu dem Einsatz.
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Eine
weitere Lösung
wird von dem Dokument
EP 1 380
493 offenbart, und sie schlägt eine Kompositstruktur vor,
die einen metallischen Einsatz und eine Verstärkung aus abgeformtem Kunststoff aufweist;
ein Verstärkungselement
deckt die Seele und die Randbereiche des Einsatzes ab und verbindet
zwei Endbereiche durch ein Umgurten mit Kunststoffbändern.
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Die
Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, die oben genannten Nachteile
zu bewältigen.
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Sie
zielt insbesondere darauf ab, eine Kompositstruktur des oben genannten
Typs bereitzustellen, bei der das Anhängen zwischen dem Metall und dem
Kunststoff durch Mittel erfolgt, die einem Umgurten ähneln, aber
ohne Bohren des Blechs des Einsatzes.
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Die
Erfindung zielt auch darauf ab, eine Hybridstruktur des oben genannten
Typs bereitzustellen, die besonders in der Herstellung von Vorderseiten von
Kraftfahrzeugen eine Anwendung findet.
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Die
Erfindung schlägt
dazu eine Kompositstruktur des Typs, der in der Einführung definiert ist,
vor, bei dem die Seele des Einsatzes mindestens einen gestanzten
Teil aufweist, der sich in eine allgemeinene Querrichtung zu mindestens
einem der Randbereiche der Seele erstreckt, und bei der die Verstärkung mindestens
ein Verstärkungselement aufweist,
das den gestanzten Teil des Einsatzes abdeckt und zwei Endbereiche
verbindet, die jeweils die zwei Randbereiche der Seele abdecken.
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Das
Anhängen
erfolgt daher durch Zusammenwirken eines gestanzten Teils, der in
dem Einsatz ausgebildet ist, und eines Verstärkungselements, das zu der
Verstärkung
gehört
und diesen gestanzten Teil abdeckt, um eine Aufhängung und ein mechanisches
Blockieren herzustellen.
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Der
gestanzte Teil wird vorzugsweise in Form einer Rille ausgeführt, das
heißt
eines Hohlreliefs, und das Verstärkungselement
in Form einer Rippe, die in der Rille aufgenommen wird.
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Zu
bemerken ist, dass das Herstellen einer Rille in einem Einsatz dieses
Typs, der ein metallisches Blech ist, auch eine Rippe auf einer
entgegengesetzten Seite des Blechs bildet. Mit anderen Worten bildet
der gestanzte Teil auf einer Seite eine Rille und auf der anderen
eine Rippe.
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Wenn
der gestanzte Teil eine Rippe ist, wird das Verstärkungselement
vorzugsweise in Form einer Rippe, die die Rippe abdeckt, ausgebildet.
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Wie
bereits angegeben, bildet der gestanzte Teil gewöhnlich einerseits eine Rille,
die auf einer Seite der Seele des Einsatzes mündet, und andererseits eine
Rippe, die auf einer anderen Seite der Seele des Einsatzes mündet.
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Es
ist in diesem Fall vorteilhaft, dass der Verstärkungsteil auf einer Seite
eine erste Rippe bildet, die die Rille des Einsatzes abdeckt, und
auf der anderen Seite eine zweite Rippe, die die Rippe des Einsatzes
abdeckt.
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Vorteilhaft
weist die Seele des Einsatzes ein offenes Profil, zum Beispiel in
U-Form, auf, mit einer Innenseite und einer Außenseite. In diesem Fall kann der
gestanzte Teil entweder auf der Innenseite der Seele oder auf der
Außenseite
der Seele ausgebildet werden, oder auch sowohl auf der Innen- als
auch auf der Außenseite.
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Um
das Anhängen
zu erleichtern, ist es vorteilhaft, dass mindestens einer der Endbereiche
der Verstärkung
in der Form einer Lippe eingerichtet ist, die einen Randbereich
der Seele abdeckt.
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Um
das mechanische Anhängen
noch zu verbessern, ist es vorteilhaft, dass mindestens einer der
Endbereiche der Verstärkung
in der Form eines gerippten Rands eingerichtet wird.
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Ferner
kann mindestens einer dieser Endbereiche in der Form eines angehobenen
Rands eingerichtet werden.
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Vorzugsweise
erstreckt sich der gestanzte Teil des Einsatzes von dem einen zu
dem anderen der Randbereiche der Seele. Man kann es jedoch in Betracht
ziehen, dass sich dieser gestanzte Teil nur auf einem Teil der Seele
zwischen den Randbereichen der Seele erstreckt.
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Die
Kompositstruktur der Erfindung ist vorteilhafterweise ein fester
Bestandteil mindestens eines Elements einer Vorderseite eines Kraftfahrzeugs.
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In
der folgenden Beschreibung, die allein beispielhaft gegeben wird,
wird auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen, auf welchen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines metallischen Einsatzes mit allgemeinem
U-Profil gemäß der Erfindung
ist;
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2 den
Einsatz der 1 durch eine Verstärkung aus
Kunststoff abgeformt darstellt, um eine erfindungsgemäße Kompositstruktur
zu bilden;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kompositstruktur darstellt,
die einen nach außen
vorstehenden gestanzten Teil aufweist;
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4 eine
Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der 3 ist;
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5 eine
analoge Ansicht zu der 4 bei einer Ausführungsvariante
ist;
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die 6 und 7 weitere
Schnittansichten sind, die zwei weitere Varianten veranschaulichen;
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die 8 bis 10 Draufsichten
einer erfindungsgemäßen Kompositstruktur
sind, die einen Einsatz mit U-Profil
und eine Verstärkung
aus Kunststoff aufweisen, die Verstärkungsrippen aufweisen, die
Kreuze bilden, gemäß unterschiedlichen
Varianten;
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11 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Einsatzes
ist, dessen Seele ein abgestuftes Profil des Treppentyps mit einem
gestanzten Teil aufweist; und
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12 den
Einsatz der 11 darstellt, auf dem eine Verstärkung aus
Kunststoff abgeformt ist, um eine erfindungsgemäße Kompositstruktur zu bilden.
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Es
wird nun auf 1 Bezug genommen, die einen
erfindungsgemäßen Einsatz 10 aufweist,
der eine Seele 12 aufweist, die aus einem metallischen Blech
gebildet ist, das gefaltet wird, um ein Profil in allgemeiner U-Form zu definieren.
Das Profil wird durch Mantellinien parallel zu einer Y-Achse eines Vierecks
zu drei rechten Winkeln mit drei Achsen X, Y und Z definiert. Die
Seele 12 weist einen Grund 14 auf, der im Allgemeinen
flach ist, an den zwei Flügel 16 anschließen, von
welchen jeder jeweils in entgegengesetzten Randbereichen 18 endet,
die jeweils in Form eines abfallenden Rands 20 ausgebildet
sind. Diese zwei abfallenden Ränder 20 sind
im Wesentlichen koplanar und parallel zu der Ebene des Grunds 14 und
erstrecken sich nach außerhalb
des U-Profils, wie von dem Grund 20 und den zwei Flügeln 16 definiert.
Ferner weist jeder der abfallenden Ränder 20 eine Rippung 22 auf,
um einen gerippten Rand zu bilden.
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Die
Seele 12 weist ferner einen gestanzten Teil 24 auf,
der sich in eine Richtung im Allgemeinen quer in Bezug auf die Randbereiche 18 erstreckt. Dieser
gestanzte Teil 24 weist eine allgemeine U-Form auf und
bildet einerseits eine Rille, die nach außerhalb des U-Profils mündet, und
andererseits eine Rippe (auf 1 nicht
sichtbar), die zu dem Inneren des U-Profils mündet. Bei dem Beispiel erstreckt
sich der gestanzte Teil 24 von dem einen zu dem anderen
der Randbereiche 18 und bildet daher ein ununterbrochenes
Relief in dem Grund 14 und den beiden Flügeln 16.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen, die eine Kompositstruktur 26 darstellt,
die sich aus dem Abformen einer Verstärkung 28 aus Kunststoff
auf dem Einsatz 10 der 1 ergibt.
Diese Verstärkung 28 weist
zwei Endbereiche 30 auf, die jeweils in Form einer U-Lippe
ausgebildet sind, die einen abfallenden Rand 20 abdeckt
und daher mit der Rippung 22 zusammenwirkt. Diese zwei
Endbereiche 30 bilden daher zwei Längselemente mit U-Profil, die sich
entlang der Randbereiche 18 des Einsatzes 10 erstrecken.
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Die
zwei Endbereiche 30 sind aus einem einzigen Teil mit einem
Verstärkungselement 32 ausgebildet,
das den gestanzten Teil 24 des Einsatzes abdeckt. Dieses
Element 32 ist in dem gestanzten Teil 24 auf der
Außenseite
des U-Profils abgeformt, das heißt in der Rille, die dieser
gestanzte Teil bildet. Mit anderen Worten bildet das Verstärkungselement 32 eine
Rippe, die in die Rille eingefügt
wird, die der gestanzte Teil 24 bildet. Man bildet daher
ein teilweises Umgurten, das die Verbindung zwischen den Endbereichen 30 der
Verstärkung 28 sicherstellt
und jedes Bewegen der Verstärkung
in Verschiebung in eine im Allgemeinen parallele Richtung zu den
Mantellinien, die das U-Profil des Einsatzes definiert, das heißt in die
Richtung der Achse Y, verhindert.
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Diese
Lösung
bildet den Vorteil, dass sie ein gutes mechanisches Anhängen herstellt,
ohne dass es erforderlich wäre,
Löcher
in der Stärke
des Einsatzes anzulegen.
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3 zeigt
einen analogen Einsatz 10 zu dem der 1,
der auch ein U-Profil aufweist. Anders als bei 1,
weist dieser Einsatz 10 hier einen gestanzten Teil 34 auf,
der eine nach außerhalb
des Profils vorstehende U-Rippe definiert. Das bedeutet, dass dieser gestanzte
Teil 34 im Gegensatz eine Rippe 36 zum Inneren
des U-Profils, wie auf 4 gezeigt, definiert. Die Verstärkung 28 weist
ein Verstärkungselement 38 in
Form einer Rippe 38 auf, die außen die Rippe 34 abdeckt.
In dem Fall der 4 deckt der Verstärkungsteil 38 die
Rippe 34 komplett ab.
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Bei
der Variante der 5 besteht diese Rippe 38 aus
zwei Teilen 38 und 38b, die voneinander beabstandet
sind und jeweils die Rippe 34 teilweise abdecken.
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Bei
der Ausführungsform
der 6 findet man den gestanzten Teil der 3 wieder,
der auf einer Seite eine Rippe 34 und auf der anderen Seite eine
Rille 36 bildet.
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In
diesem Fall weist das Verstärkungselement
gleichzeitig ein Verstärkungselement 38 auf, das
die Rippe 34 abdeckt, und ein Verstärkungselement 40,
das die Rippe 36 abdeckt. Mit anderen Worten befindet sich
das Verstärkungselement
auf zwei Seiten des Profils.
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Bei
der Ausführungsform
der 7 findet man nur ein Verstärkungselement 40 im
Inneren der Rille 36.
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Das
Verstärkungselement
bildet daher auf einer Seite eine erste Rippe 40, die die
Rille 36 abdeckt, und auf der anderen Seite eine zweite
Rippe 38, die die Rippe 34 abdeckt. Der gestanzte
Teil kann daher sowohl auf der Innenseite der Seele, das heißt hier
im Inneren des U-Profils, als auch auf der Außenseite der Seele, das heißt außerhalb
des U-Profils ausgebildet werden.
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In
dem Fall eines U-Profils kann es von Vorteil sein, auch Kunststoff
im Inneren des Profils wie auf den 8, 9 und 10 gezeigt
abzuformen und zusätzliche
Verstärkungsrippen
in Kreuzform vorzusehen. Die 8, 9 und 10 zeigen
drei unterschiedliche Kreuztypen, jeweils 42, 44 und 46.
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Es
wird nun auf 11 Bezug genommen, die einen
anderen erfindungsgemäßen Einsatz 10 zeigt,
dessen Seele 12 hier eine abgestufte oder Treppenform aufweist.
Sie weist einen Grund 48, der im Allgemeinen flach ist,
auf, an den im rechten Winkel zwei Flügel 50 und 52 anschließen, die
ebenfalls eben sind und sich jeweils zu beiden Seiten entgegengesetzt
zu dem Grund 48 erstrecken. Diese zwei Flügel 50 und 52 haben
Randbereiche 18, die zu denen analog sind, die oben beschrieben
wurden, wobei jeder einen angehobenen Rand 20, der mit
einer Rippung 22 versehen ist, bildet.
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Der
Einsatz 10 weist einen gestanzten Teil 54 auf,
der bei dem Beispiel allein aus dem Flügel 50 ausgebildet
ist. Dieser gestanzte Teil bildet eine Rippe oder Hohlkehle, die
nach außen
gerichtet ist und sich von dem Randbereich 18 bis zu einer
Faltlinie 55 erstreckt, die den Flügel 50 mit dem Grund 48 verbindet.
Der gestanzte Teil 50, der die Rille bildet, erstreckt
sich in eine Richtung im Allgemeinen quer, hier senkrecht zu dem
Randbereich 18 des Flügels 50.
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12 zeigt
die Hybridstruktur, die nach Abformen des Einsatzes 10 der 11 durch
eine Verstärkung 56 erzielt
wird. Diese Verstärkung 56 weist zwei
Endbereiche 30 in Lippenform mit U-Profil auf, die die
Randbereiche 18 des Einsatzes abdecken. Diese zwei Endbereiche 30 werden
durch ein Verstärkungselement 58 in
Rippenform vereint, das in dem gestanzten Teil 54 in Rillenform,
ausgebildet in dem Flügel 50,
abgeformt wird. Der Teil 58 geht von einem der Endbereiche 30 aus,
verläuft
quer zum Flügel 50 und
verlängert
sich durch eine Verstärkung 60 mit
Dreieckstruktur, die zwei Ränder 62 und 64 aufweist,
die sich jeweils gegen den Grund 48 und den Flügel 52 legen.
Diese Verstärkung 60 endet
am anderen Endbereich 30.
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Die
Ränder 62 und 64 werden
daher auf ebene Seiten des Einsatzes angelegt und wirken nicht mit
einem gestanzten Teil zusammen, anders als das Verstärkungselement 58.
An das Element 60 schließt ein weiteres Verstärkungselement 66 an,
das eine ununterbrochene Rippe bildet, die sich entlang des Grunds 48 in
eine Richtung allgemein parallel zu den Endbereichen 30,
das heißt
in die Richtung der Achse Y erstreckt.
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Dieses
Element 66 endet an einem abgeformten Element 68 mit
Treppenprofil, das die Kante des Einsatzes abdeckt und sich zwischen
den zwei Endbereichen 30 erstreckt.
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Es
ist klar, dass die erfindungsgemäße Kompositstruktur
zahlreiche Ausführungsvarianten
haben kann, einerseits, was die Struktur des Einsatzes betrifft
und andererseits, was die der Verstärkung aus Kunststoff betrifft.
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Im
Allgemeinen kann der Einsatz ein ausgewähltes Profil besitzen, meistens,
aber nicht zwingend, in allgemeiner U-Form.
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Der
gestanzte Teil, der in dem Einsatz ausgebildet wird, kann sich über einen
Teil oder den ganzen Einsatz zwischen zwei Randbereichen dieses
erstrecken. Dieser gestanzte Teil kann sich nur auf einen Teil des
Einsatzes, wie in dem Fall der 11 und 12,
erstrecken.
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Die
Form dieses gestanzten Teils kann ferner zahlreiche Varianten annehmen.
Sie kann in Form einer Rille oder einer Rippe oder beider gleichzeitig hergestellt
werden. Auf jeden Fall wirkt das Verstärkungselement der Verstärkung mit
diesem gestanzten Teil zusammen, indem es ihn abdeckt, um ein Blockieren
durch Formzusammenwirken sicherzustellen.
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Meistens
wird der Einsatz in Form eines metallischen Blechs hergestellt,
und das Verstärkungselement
aus einem Thermoplastwerkstoff, insbesondere Polyamid.
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Die
Erfindung gilt insbesondere für
das Herstellen von Vorderseiten von Kraftfahrzeugen.