WO2004022416A1 - Hybridbauteil mit spritzguss-kunstoffverbindern für kraftfahrzeuge und verfahren zur seiner reparatur - Google Patents

Hybridbauteil mit spritzguss-kunstoffverbindern für kraftfahrzeuge und verfahren zur seiner reparatur Download PDF

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Andreas Fischer
Ondrej Zeman
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Hella-Behr Fahrzeugsysteme Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a hybrid component according to the preamble of claim 1 and to a method for its repair.
  • hybrid components which are plastic / metal composite bodies
  • Such a hybrid component and the method for its production are known from document EP 0 721 831 B1.
  • a mounting bracket for a front end module of motor vehicles can be a bracket or a frame element in order to attach a cooling module or a headlight unit.
  • partial damage to the mounting bracket may occur, which only affect those components on it which are designed in the manner of the above-mentioned attachment parts. In such cases of damage, it has previously been necessary to replace the entire hybrid component that forms the mounting bracket, which is costly and labor-intensive.
  • the invention is therefore based on the object of creating a hybrid component of the type mentioned in the preamble of patent claim 1, in which the component attached thereto by means of injection molding is removed and, if necessary, reattached after replacement and, if necessary, a higher frictional connection at the attachment point of the component - can be seen.
  • This object is achieved in a hybrid component of the type mentioned by the characterizing features of claim 1.
  • a method for repairing such a hybrid component results from the features of patent claim 6.
  • Show: 1 is a perspective view of the section of a hybrid component with a component to be attached to it in the injection molding process, which component is shown in a blown-away manner,
  • FIG. 3 shows a representation of the hybrid component corresponding to FIG. 2, but with the component subsequently attached to it.
  • the hybrid component consists of a plastic injection molded part 1 with an inserted, overmolded sheet metal part 2. It can be a cross member of a mounting bracket for a vehicle front end module, on which a lamp unit is mounted at both ends.
  • a component 3 is fastened to the plastic injection molding 1, which component is immediately fixed to the sheet metal part 2 inserted into the plastic injection molding 1 during the injection molding process.
  • openings 4 in the sheet metal part 2 and openings 5 in the component 3 are provided, which lie on top of one another during the injection molding process and are penetrated by the plastic.
  • This forms a so-called plastic connector 6, as shown in FIG. 2.
  • This Plastic connector 6 encompasses the edges of the openings 4 and 5 of the sheet metal part 2 and the component 3 which are located away from one another, whereby a dimensionally stable connection between the component 3 and the plastic injection molded part 1 is produced.
  • FIGS. 1 and 2 make further clear, there are through holes 7 and 8 in the vicinity of the openings 4 and 5 in the sheet metal part 2 of the plastic injection molded part 1 and the component 3 attached thereto, which in the case of component 3 attached to the plastic injection molded part 1 in the direction perpendicular to them Align the opening levels with each other.
  • the through holes 7 and 8 can initially remain unused, so remain open. If, on the other hand, a high level of non-positive connection between the component 3 and the plastic injection molded part 1 is required, which cannot be applied by the plastic preventers 6 alone, connecting means 9, 10, in particular screws 9 with nuts 10, are subsequently inserted into the through holes 7 and 8 , This creates a so-called hard connection, which can also be achieved with rivets or blind rivets, for example.
  • the component 3 can be removed from the plastic injection molded part 1 by removing the plastic connector 6, which can be done by drilling. If necessary, the connecting means 9, 10 must also be released. In the event of damage that only affects component 3, it is possible to borrow it after acceptance or to replace it with a replacement part.
  • the repaired or new component 3 can then be mounted using the fastening means 9, 10 on the plastic injection molded part 1 with the cast-in sheet metal part 2 and secured accordingly.
  • the through holes 7 and 8 are primarily used for this. If necessary, the openings 4 and 5, which receive the plastic connectors 6 in the original state, are also available for this purpose.
  • the fastening means 9, 10 can be used to brace the component 3 with the plastic injection molded part 1.
  • the nuts 10 can immediately be firmly attached as welding nuts to the side of the sheet metal part 2 of the plastic injection molded part 1 that is remote from the joining side. This relates to the through holes 7 in the sheet metal part 2, which are not closed with plastic during the injection molding process. If the component 3 is also a sheet metal part or if the fastening points thereon when it is designed as a hybrid component are located on an exposed opposite sheet metal section, the nuts 10 can also be firmly attached to them as weld nuts.

Abstract

Ein solches Hybridbauteil, insbesondere als Montageträger oder als Teil eines solchen Trägers für ein KFZ-Frontendmodul besteht aus einem Kunststoffspritzgussteil (1) mit wenigstens einem zumindest teilweise umspritzten Blechteil und einem daran befestigten Bauteil (3). Das Blechteil und das Bauteil sind an diskreten, einander überlappenden Stellen miteinander verbunden und haben hier übereinanderliegende Durchbrüche (4, 5), die von dem Kunststoff in Form zumindest eines spritzgegossenen Kunststoffverbinders durchdrungen sind. Um das Bauteil im Bedarfsfall abnehmen und wieder anbringen zu können und um einen höheren Kraftschluss an der Verbindungsstelle zu erreichen, sind in der Nachbarschaft der Durchbrüche für den spritzgegossenen Kunststoffverbinder miteinander fluchtende Durchgangslöcher (7, 8) im Blechteil und im daran befestigten Bauteil zur Aufnahme wenigstens eines nachträglich anbringbaren Verbindungsmittels (9) angeordnet.

Description

HYBRIDBAÜTEIL FÜR KRAFTFAHRZEUGE UND VERFAHREN ZUR SEINER REPARATUR
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hybridbauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren zu dessen Reparatur.
Stand der Technik
Bei solchen Hybridbauteilen, bei denen es sich um Kunststoff/Metallverbundkörper handelt, ist es bekannt, zumin- dest zwei einander überlappende Blechteile im Kunststoff- Spritzgußverfahren miteinander zu verbinden, indem man an diesen Teilen sogenannte Durchspritzstellen vorsieht. An diesen Stellen sind ubereinanderliegende Durchbrüche in den zu verbindenden Teilen angeordnet, die von dem Kunststoff durchdrungen und deren Ränder von dem Kunststoff formschlüssig übergriffen werden. Ein derartiges Hybridbauteil und das Verfahren zu dessen Herstellung ist aus dem Dokument EP 0 721 831 Bl bekannt.
In der genannten Weise kann man auch solche Hybridbauteile in einstückiger Ausführung herstellen, die davon abstehende Bauteile nach Art von Anbauten haben. Bei einem Montageträger für ein Frontendmodul von Kraftfahrzeugen kann es sich dabei um einen Träger oder ein Rahmenelement handeln, um daran ein Kühlmodul zu befestigen oder eine Scheinwerfer- einheit aufzunehmen. Im Falle eines Fahrzeugcrashs minderen Ausmaßes kann es zu partiellen Beschädigungen am Montageträger kommen, welche nur diejenigen Bauteile daran betreffen, die nach Art der vorerwähnten Anbauteile ausgeführt sind. Bislang war es in solchen Schadensfällen erforderlich, das gesamte, den Montageträger bildende Hybridbauteil auszutauschen, was kosten- und arbeitsaufwendig ist.
Außerdem hat man es bei Hybridbauteilen der vorgenannten Art als nachteilig angesehen, daß für die Befestigung der genannten Bauteile an den betreffenden Durchspritzpunkten oder -stellen lediglich eine Anbindung durch den spritzge- gossenen Kunststoffverbinder besteht. Zwar ist damit bei entsprechender Gestaltung des Spritzgußwerkzeugs eine hohe Maßhaltigkeit des auf diese Weise befestigten Bauteils gegeben, für höhere Belastungen dieses Bauteils besteht jedoch der Wunsch, einen höheren Kraftschluß zwischen dem Bauteil und dem Grundkörper des Hybridbauteils zu erzielen.
Die Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Hy- bridbauteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei dem das daran mittels Spritzgießen befestigte Bauteil entfernt und gegebenenfalls nach Austausch wieder angebracht und im Bedarfsfall an der Befestigungsstelle des Bauteils ein höherer Kraftschluß vor- gesehen werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Hybridbauteil der genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Reparatur eines solchen Hybridbauteils ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Für die Erfindung ist wesentlich, für das im Spritzgußver- fahren an das Hybridbauteil angebundene Bauteil lediglich wenige Kunststoffverbindungspunkte vorsehen zu können, was insbesondere für die Gestaltung des Spritzgußwerkzeugs von Vorteil ist. Im Bedarfsfall können nach dem Spritzgießprozeß aufgrund der zusätzlich vorgesehenen Durchgangslöcher im Blechteil und im daran befestigten Bauteil zusätzlich Verbindungsmittel insbesondere in Gestalt von Schrauben oder Nieten angebracht werden, die eine besonders kraftschlüssige Verbindung des Bauteils mit dem gesamten Hybridbauteil, nämlich eine sogenannte harte Verbindung schaffen. Hierbei kann sogar auf den durch die Kunststoffverbiήdung bestehenden Kraftschluß verzichtet werden, was weiter die Möglichkeit eröffnet, im Beschädigungsfall das betreffende Bauteil zu entfernen und entweder als instandgesetztes Bauteil oder als Austauschteil am Grundkörper des Hybridbau- teils wieder zu befestigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungsabbildungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei- nem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 in perspektivischer Darstellung den Abschnitt eines Hybridbauteils mit einem daran im Spritz- gießverfahren zu befestigenden Bauteil, das abgesprengt wiedergegeben ist,
Fig. 2 in gleicher Darstellung das Hybridbauteil gemäß Figur 1, jedoch bei daran befestigtem Bauteil und
Fig. 3 eine der Figur 2 entsprechende Darstellung des Hybridbauteils, jedoch mit nachträglich daran befestigtem Bauteil.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Das Hybridbauteil besteht aus einem Kunststoffspritzgußteil 1 mit einem eingelegten, umspritzten Blechteil 2. Es kann sich hierbei um einen Querträger eines Montageträgers für ein Fahrzeug-Frontendmodul handeln, an dem an beiden Enden eine Leuchteneinheit montiert wird. Zu deren Halterung ist an dem Kunststoffspritzgußteil 1 ein Bauteil 3 befestigt, welches sogleich beim Spritzgießvorgang an dem in das Kunststoffspritzgußteil 1 eingelegten Blechteil 2 fixiert wird. Dazu sind einerseits Durchbrüche 4 im Blechteil 2 und Durchbrüche 5 im Bauteil 3 vorgesehen, die beim Spritzgießvorgang aufeinanderliegen und von dem Kunststoff durchdrungen werden. Dadurch bildet sich ein sogenannter Kunststoff- verbinder 6, wie er in Figur 2 dargestellt ist. Dieser Kunststoffverbinder 6 umgreift die voneinander weg liegenden Ränder der Durchbrüche 4 und 5 des Blechteils 2 und des Bauteils 3, womit eine maßhaltige Verbindung zwischen dem Bauteil 3 und dem Kunststoffspritzgußteil 1 hergestellt ist .
Wie die Figuren 1 und 2 weiter deutlich machen, befinden sich in der Nachbarschaft der Durchbrüche 4 und 5 im Blechteil 2 des Kunststoffspritzgußteils 1 und des daran befestigten Bauteils 3 Durchgangslöcher 7 und 8, die bei am Kunststoffspritzgußteil 1 angebrachtem Bauteil 3 in Richtung senkrecht zu ihren Öffnungsebenen miteinander fluch- ten.
Falls je nach Beanspruchung in Einbaulage des Hybridbauteils die Festigkeit der Kunststoffverbinder ausreicht, können zunächst die Durchgangslöcher 7 und 8 ungenutzt, al- so offen bleiben. Wird dagegen eine hohe Kraftschlüssgkeit zwischen dem Bauteil 3 und dem Kunststoffspritzgußteil 1 verlangt, die alleine von den Kunststoffverhindern 6 nicht aufgebracht werden kann, dann werden nachträglich in die Durchgangslöcher 7 und 8 Verbindungsmittel 9, 10, insbeson- dere Schrauben 9 mit Muttern 10, eingesetzt. Hiermit wird eine sogenannte harte Verbindung hergestellt, die man beispielsweise auch mit Nieten oder Blindnieten erzielen kann.
Das Bauteil 3 läßt sich vom Kunststoffspritzgußteil 1 ab- nehmen, indem man die Kunststoffverbinder 6 entfernt, was durch Ausbohren geschehen kann. Gegebenenfalls müssen auch die Verbindungsmittel 9, 10 gelöst werden. So ist es mög- lieh, im Schadensfall, der ausschließlich das Bauteil 3 betrifft, dieses nach Abnahme instandzusetzen oder durch ein Austauschteil zu ersetzen. Das instandgesetzte oder neue Bauteil 3 läßt sich dann unter Verwendung der Befestigungsmittel 9, 10 am Kunststoffspritzgußteil 1 mit dem eingegos- senem Blechteil 2 montieren und entsprechend sichern. Hierfür werden in erster Linie die Durchgangslöcher 7 und 8 genutzt. Im Bedarfsfall stehen hierfür auch noch die Durchbrüche 4 und 5, die im Ursprungszustand die Kunststoffverbinder 6 aufnehmen, zur Verfügung. Auch hier können, gege- benenfalls nach einem entsprechenden Aufbohren, die Befestigungsmittel 9, 10 eingesetzt werden, um das Bauteil 3 mit dem Kunststoffspritzgußteil 1 zu verspannen.
Werden als Verbindungsmittel 9, 10 Schrauben 9 und zugehö- rige Muttern 10 verwendet, können die Muttern 10 als Schweißmuttern sogleich fest an der von der Fügeseite abliegenden Seite des Blechteils 2 des Kunststoffspritzgußteils 1 angebracht sein. Dies betrifft die Durchgangslöcher 7 im Blechteil 2, die beim Spritzgießvorgang nicht mit Kunststoff verschlossen werden. Sofern das Bauteil 3 ebenfalls ein Blechteil ist oder daran die Befestigungsstellen bei der Ausführung als Hybridbauteil sich an einem freilie- genden Blechabschnitt befinden, können auch hieran umgekehrt die Muttern 10 als Schweißmuttern fest angebracht sein.

Claims

Patentansprüche
1. Hybridbauteil für Kraftfahrzeuge, insbesondere als Mon- tageträger oder als Teil eines solchen Trägers für ein
Frontendmodul, bestehend aus einem Kunststoffspritzgußteil (1) mit wenigstens einem zumindest teilweise umspritzten Blechteil (2) und einem daran befestigten Bauteil (3), wobei das Blechteil (2) und das daran befe- stigte Bauteil (3) an diskreten, einander überlappenden Stellen miteinander verbunden sind und an diesen Stellen ubereinanderliegende Durchbrüche (4, 5) haben, die von dem Kunststoff in Form zumindest eines spritzgegossenen Kunststoff erbinders (6) durchdrungen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nachbarschaft der Durchbrüche (4, 5) für den spritzgegossenen Kunststoffverbinder (6) miteinander in Richtung senkrecht zu ihren Öffnungsebenen fluchtende Durchgangslöcher (7, 8) im Blechteil (2) und im daran befestigten Bauteil (3) zur Aufnahme wenigstens eines nachträglich anbringbaren Verbindungsmittels (9, 10) angeordnet sind.
2. Hybridbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nachträglich anbringbare Verbindungsmittel (9, 10) aus einer Schraube (9) mit Mutter (10) besteht.
3. Hybridbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (10) des nachträglich anbringbaren Verbindungsmittels (9, 10) als Schweißmutter am Durchgangsloch (7) des Blechteils (2) an dessen von der Fügeseite abliegenden Seite fest angesetzt ist.
4. Hybridbauteil nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (3) zumindest im Bereich seiner Befestigungsstellen aus Blech besteht.
5. Hybridbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil. (3) ebenfalls als Hybridbauteil ausgebildet ist.
6. Verfahren zur Reparatur eines Hybridbauteils nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Beschädigung des mittels des spritzgegossenen Kunststoffverbinders (β) befestigten Bauteils (3) dieser Verbinder (6) entfernt und gegebenenfalls das nachträglich angebrachte Verbindungsmittel (9, 10) gelöst wird, wonach das Bauteil (3) entweder nach Instandsetzung oder als Austauschteil mittels des zumindest einen in den Durchgangslöchern (7, 8) des betreffenden Bauteils (3) und des Blechteils (2) aufnehmbaren Verbindungsmittels (9, 10) befestigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wiederbefestigung des Bauteils (3) auch die Durchbrüche (4, 5) im Blechteil (2) und im Bauteil (3) , die bei der Erstaustattung zur Aufnahme des spritzgegossenen Kunststoffverbinders (6) dienen, zur Befestigung des Bauteils (3) benutzt werden und darin das nachträglich anbringbare Verbindungsmittel (9, 10) eingesetzt wird.
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