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DE102010009244A1 - Motor-Bauteile und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Motor-Bauteile und Verfahren zu deren Herstellung Download PDF

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DE102010009244A1
DE102010009244A1 DE201010009244 DE102010009244A DE102010009244A1 DE 102010009244 A1 DE102010009244 A1 DE 102010009244A1 DE 201010009244 DE201010009244 DE 201010009244 DE 102010009244 A DE102010009244 A DE 102010009244A DE 102010009244 A1 DE102010009244 A1 DE 102010009244A1
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metal
plastic
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DE201010009244
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Dr. Eder Torsten
Adolf Kremer
Frank Gerstenberg
Hans-Werner Schneider
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Motor-Hybridbauteil bereit, das zumindest eine Bauteilkomponente aus Kunststoff und eine Bauteilkomponente aus Metall aufweist, wobei die Metall-Bauteilkomponente als ein ein- oder mehrteiliges dreidimensionales Gerüstelement (1, 10) beschaffen ist, das Befestigungsvorrichtungen wie Hülsen (2') und Bohrungen aufweist, mittels derer ein Schraubverband mit an dem Motor-Hybridbauteil zu befestigenden Bauteilen bereitgestellt werden kann. Das Gerüstelement (1, 10) weist ferner Verankerungsvorrichtungen (4, 14) auf, um an das ein- oder mehrteilige Gerüstelement (1, 10) zumindest eine Kunststoff-Bauteilkomponente (20) in stoffschlüssiger Verankerung anspritzen oder umspritzen zu können. Diese Kunststoff-Bauteilkomponente (20) weist dabei zumindest einen funktionellen Abschnitt auf. Ferner werden in der vorliegenden Erfindung Verfahren zur Herstellung eines solchen Motor-Hybridbauteils offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft Motor-Bauteile, die aus einer Materialkombination von Metall und Kunststoff geschaffen sind, sowie entsprechende Herstellungsverfahren für diese Motorbauteile.
  • In der Automobilindustrie wird grundsätzlich angestrebt, Bauteile möglichst aus Leichtbaukomponenten zu fertigen, die im Vergleich zu bisher verwendeten Komponenten ein verringertes Gewicht mit sich bringen, dabei auf ökonomische Weise gefertigt und verbaut werden sollen und dennoch eine hinreichende Struktursteifigkeit aufweisen. Diese Aufgabe lässt bis dato nur auf eine sehr begrenzte Anzahl an Motorbauteilen realisieren, da in Bereichen hoher Temperaturen und in Anwendungen, die eine hohe Stabilität beziehungsweise Struktursteifigkeit der Komponenten erfordern, leichte Komponenten wie etwa Kunststoffe nicht über hinreichend gute Eigenschaften in Bezug auf Temperaturresistenz und Steifigkeit verfügen.
  • Um dennoch den Vorteil einer substantiellen Gewichtsverringerung der Bauteile zu erreichen, die erforderlich ist, um den Treibstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren, sind daher aus dem Stand der Technik bereits Hybridbauteile bekannt, die struktursteife Komponenten im Anschlussbereich eines Bauteils, wie etwa einer Ölwanne an einem Motor, einen Metallflansch einsetzen, der mit einer Kunststoffölwanne verbunden wird. Eine derartige Metallkunststoff-Hybridölwanne ist in der DE 10 2006 025 745 A1 offenbart. Dort soll insbesondere erreicht werden, dass das Gehäusebauteil eine Dichtfläche zum abdichtenden Anschluss an eine benachbarte Gehäusestruktur bereitstellt, wobei es dennoch leicht ist, ausreichende Stabilität besitzt, einfach und kostengünstig herstellbar ist und dabei wie eine konventionelle Metallblech-Ölwanne dauerhaft dicht an die benachbarte Gehäusestruktur anschließbar ist. Dies wird erreicht, indem die Gehäusestruktur eine Dichtfläche mit einem Dichtungsflansch aus Metallmaterial und einem daran angeschlossenen Wandungsbereich aus Kunststoffmaterial aufweist. Integral ist an dem Dichtungsflansch ein Anschlussstreifen vorgesehen, der in dem Kunststoffwandungsbereich stoffschlüssig aufgenommen ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, Hybridbauteile als Motorkomponenten zu schaffen, die für jeden Anwendungsbereich geeignet sind, sich kostengünstig fertigen lassen, und die es ermöglichen, komplexe Funktionen zu erfüllen.
  • Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Weiter ergibt sich die Aufgabe, Verfahren bereitzustellen, mittels derer die erfindungsgemäßen Motor-Hybridbauteile geschaffen werden können. Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
  • Weiterbildungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
  • In einer ersten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Hybridbauteil wenigstens eine Bauteilkomponente aus Kunststoff und eine Bauteilkomponente aus Metall auf. Die Metallbauteilkomponente ist dabei erfindungsgemäß als ein- oder mehrteiliges dreidimensionales Gerüstelement ausgestaltet, das Befestigungsvorrichtungen umfasst. Solche Befestigungsvorrichtungen können Hülsen mit Bohrungen oder einfache Bohrungen sein, die dazu dienen, das Motor-Hybridbauteil an der Hülse beziehungsweise der Bohrung zu stabilisieren, wenn dieses durch Verschrauben mit einem anderen Bauteil verbunden wird. Weiter weist das Gerüstelement Verankerungsvorrichtungen auf, die zur stoffschlüssigen Verankerung mit einer Kunststoffbauteilkomponente dienen, die an das Gerüstelement angespritzt wird, oder mit der vielmehr das Gerüstelement umspritzt wird. So vollendet die Kunststoffbauteilkomponente die Gesamtform des Motor-Hybridbauteils, während das Metallbauteil lediglich ein stabilisierendes Gerüst, beziehungsweise Skelettelement darstellt, das in allen notwendigen Abschnitten Struktursteifigkeit bereitstellt. Vorteilhaft weist die Kunststoffbauteilkomponente ferner funktionelle Abschnitte auf, die unmittelbar beim Spritzgießen der Kunststoffbauteilkomponenten durch Verwendung eines entsprechenden Werkzeugs ausgebildet werden können.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Motor-Hybridbauteil kann es sich um eine Ölwanne, eine Zylinderkopfhaube, einen Steuergehäusedeckel, eine Motoraufhängung oder aber eine Befestigung für einen Generator, einen Klimakompressor oder eine Lenkhilfepumpe handeln. Diese Aufzählung ist keineswegs abschließend und dem Fachmann sind weitere Motorbauteile bekannt, die sinnvoll durch einen Kunststoffbestandteil hinsichtlich ihres Gesamtgewichts leichter ausgestaltet werden können. So kann das erfindungsgemäße Motor-Hybridbauteil als Leichtbauteil ausgestaltet werden und damit einen Beitrag zur Gewichtsreduktion der Kraftfahrzeugkomponenten leisten, was zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs führt. Durch die Verwendung der struktursteifen Metallbauteilkomponenten an allen Abschnitten, die eine zusätzliche Stabilität erfordern, kann diese in gerade notwendigem Maß durch den Einsatz kleinstmöglicher Metallanteile beigetragen werden. So können, anders als bisher möglich, Kunststoffe, insbesondere Thermoplaste, zur Herstellung der vorgenannten Hybridbauteile verwendet werden; anders als bisher kann auf die erfindungsgemäße Art und Weise auch ein Gegenstand wie eine Ölwanne mit entsprechender Stützfunktion und der notwendigen Steifigkeit gestaltet werden, da die Hauptfunktion der Abstützung zum Getriebe durch die Metallbauteilkomponente, respektive Gerüststruktur, geleistet wird.
  • Damit der Kunststoff an der Metallbauteilkomponente optimal haftet, können Verankerungsvorrichtungen zur stoffschlüssigen Verankerung des oder der Kunststoffkomponente(n) an der Metallbauteilkomponente vorliegen; es kann sich hierbei um Durchtritte oder Hinterschnitte oder aber auch um andere, entsprechend kleine Überstände handeln.
  • Indem die durch die Verwendung des Kunststoffs herstellbaren Formteile mit nahezu beliebige Formen mit vergleichsweise (in Bezug zur Fertigung aus Metall) geringem Fertigungsaufwand dargestellt werden können, kann die Kunststoffbauteilkomponente funktionelle Abschnitte aufweisen, die etwa Wasserführungen, Ölabscheideabschnitte, Lagerabschnitte oder ähnliches umfassen. So kann die Kunststoffbauteilkomponente mit einem derartigen funktionellen Abschnitt die Metallbauteilkomponente, die eine entsprechende Struktur aufweist, zu einer Zylinderkopfhaube mit Nockenwellenlagerung, insbesondere mit einer Nockenwellenlagerung mit Motorentlüftungssystem, oder zu einem Ölwannenoberteil mit integrierter Ölabscheidung, oder zu einem Ölpumpenansaugsystem mit Steuergehäusedeckel und mit komplexer Wasserführung und/oder auch mit integrierten Thermostaten und/oder Ölfilter als erfindungsgemäßes Motor-Hybridbauteil ergänzen.
  • Die Darstellung dieser Motor-Hybridbauteile umfasst dabei in jedem Fall zunächst das Bereitstellen des gewünschten dreidimensionalen Gerüstelements als Metallbauteilkomponente, in der die entsprechenden Verankerungsvorrichtungen vorgesehen sind, mit denen der anzuspritzende oder zu umspritzende Kunststoff stoffschlüssig verbunden werden soll, und sie umfasst dann das Anspritzen oder Umspritzen der Kunststoffbauteilkomponente, wobei unter Verwendung eines entsprechenden Werkzeugs in einem Arbeitsschritt bereits die gewünschten funktionellen Abschnitte hergestellt werden können. Damit ist es möglich, durch das Bereitstellen der entsprechenden Kunststoffbauteilform durch einfaches Anschweißen die einzubringenden Komponenten wie Wasser- und Ölführungen, Wasserthermostate oder Ölfilter, mit dem Kunststofffilter zu verbinden. Vorteilhaft entfallen hierdurch weitere Befestigungsmittel. Wird etwa eine Ölwanne hergestellt, so können die vorteilhafte Verwendung der Kunststoffbauteilkomponente Ölabstreifer, Ölansaugrohre für Ölpumpen, Turbolader, Ölabsaugungen und weiteres in die bereitgestellten Ausnehmungen und Vertiefungen eingepasst und durch Verschweißen abschließend und dicht integriert werden. Es erübrigen sich hiermit weitere Montageschritte, auch die Verwendung von weiteren Abdicht- und Befestigungsmitteln entfällt.
  • Die erfindungsgemäßen Gerüstelemente aus Metall können dabei hergestellt werden, indem ihre wesentlichen Abschnitte durch Tiefziehen oder auch durch Stanzen gefertigt werden. So kann in einem ersten Verfahren das Bereitstellen des dreidimensionalen Gerüstelements, das die Metallbauteilkomponente bildet, und das die Verankerungsvorrichtungen zur stoffschlüssigen Verankerung von zumindest einer an das ein- oder mehrteilige Gerüstelement anzuspritzenden oder zu umspritzenden Kunststoffbauteilkomponente aufweist, im Fall der Fertigung einer Ölwanne als das erfindungsgemäße Motor-Hybridbauteil durch das Tiefziehen eines topfförmigen Blechs erfolgen. Dabei wird ein rotationssymmetrischer Flansch geschaffen, der zur Anlage am Getriebe vorgesehen ist. Von dem Flansch kann durch das Tiefziehziehen ein ebenfalls ein rotationssymmetrisch ausgebildeter, sich in Bezug auf den Flanschdurchmesser verjüngender Gurt ausgebildet werden. Nun kann das tiefgezogene topfförmige Blech entlang seiner Längsachse in zwei spiegelsymmetrische Abschnitte geteilt werden. So sind zwei Bauteile entstanden, die jeweils weiter zu einem geeigneten Gerüst für eine Ölwanne ergänzt werden, indem an jedes der so entstandenen Bauteile zwei Flachprofile, die sich von dem Gurt parallel verlaufend in der Schnittebene erstrecken, angesetzt werden. Vorteilhaft sind in diesen angesetzten Flachprofilen, an die der Hauptabschnitt der Ölwanne angespritzt werden soll, mehrere Durchtrittsöffnungen als Verankerungsvorrichtungen eingebracht. An diesen Verankerungsvorrichtungen kann sich beim Umspritzen mit Kunststoff dieser stoffschlüssig anlegen.
  • Eine alternative Herstellungsweise zur Bereitstellung eines Ölwannen-Gerüstelements kann darin bestehen, dass eine Grundform, aus der das Gerüstelement geformt wird, aus einem Flachblech, respektive einer Platine, ausgestanzt wird. Ist die Grundform ausgestanzt, so können durch weitere Einstanz- oder Biegevorgänge die Verankerungsvorrichtungen für den anzuspritzenden Kunststoff bereitgestellt werden. Selbstverständlich können das Ausstanzen der Grundform und das Bereitstellen entsprechender Ausnehmungen für die Kunststoffverankerung in einem Arbeitsschritt erfolgen. Hiernach wird durch Biegen der Grundform in die gewünschte dreidimensionale Gerüstform die Endform der Metallbauteilkomponente hergestellt. An diese kann nun der Kunststoff angespritzt werden.
  • Durch das Umspritzen der Metallbauteilkomponente zur Fertigung sämtlicher erfindungsgemäßer Motor-Hybridbauteile, können geeignete Dichtflächen zur Anlage an Bauteile, wie etwa an einem Motor, dargestellt werden, wobei die entsprechenden Dichtflächen eine verbesserte Dichtwirkung aufweisen, wenn der Kunststoff aufgeraut wird.
  • Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
  • Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Dabei zeigt:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Verbundgleitschiene aus dem Stand der Technik,
  • 2 eine Draufsicht auf eine Tiefzieh-Metall-Bauteilkomponente zur Herstellung einer Ölwanne,
  • 3a eine Seitenansicht auf einen Ausschnitt einer Hybrid-Zylinderkopfhaube,
  • 3b eine Draufsicht auf das Metallbauteil zur Herstellung der Hybrid-Zylinderkopfhaube,
  • 4a eine Draufsicht auf eine gestanzte Grundform zur Schaffung einer Metallbauteilkomponente für eine Ölwanne,
  • 4b eine perspektivische Seitenansicht der Stanzform aus 4a,
  • 4c das Metallbauteil-Gerüstelement zur Herstellung einer Hybrid-Ölwanne aus der Stanzform der 4b.
  • Grundsätzlich ist die Verwendung von Hybridbauteilen aus dem Stand der Technik bekannt: So zeigt 1 eine Verbundgleitschiene 100, die hergestellt wurde, indem ein Stahlinlay 102 mit Kunststoff 101 umspritzt wurde. Derartige Verbundgleitschienen dienen dem Verbinden von Leitungen; sie werden vorliegend keinen hohen Temperaturen oder Temperaturschwankungen und auch nur bedingt der mechanischen Belastung ausgesetzt.
  • Anders verhält es sich mit Motorbauteilen, die hohen Beanspruchungen Stand halten sollen; sie müssen einerseits eine hohe Resistenz gegenüber hohen Temperaturen aufweisen und zum anderen über eine erhebliche Struktursteifigkeit verfügen, um im Verbund mit anderen Motorkomponenten hinreichend belastbar zu sein. So werden derzeit bei Motorkomponenten, wie etwa bei Verbrennungsmotoren, Komponenten wie die Ölwanne aus Aluminium ausgeführt, da die Ölwanne dort eine Stützfunktion im Motor Getriebeverband aufweist. Zylinderkopfhauben etwa werden ebenfalls aus Aluminium gefertigt, die integrierten Nockenwellenlager werden gemeinsam mit dem Zylinderkopf bearbeitet, was ein präzises Arbeiten zur Erreichung der erforderlichen Passgenauigkeiten verlangt. Steuergehäusedeckel, wie sie im Stand der Technik für Personenkraftwagen-Motoren bekannt sind, werden aus Metall gefertigt: Neben Dichtfunktionen übernehmen sie auch die Abstützung von Aggregaten wie dem Generator oder dem Klimakompressor. Daher müssen entsprechende Steuergehäusedeckel mit hinreichender Stabilität ausgeführt sein.
  • Die somit herkömmlich verwendeten stabilen Metallkomponenten sind im Vergleich zu Kunststoff jedoch schwer und tragen zum Gesamtgewicht des Motors und dem damit verbundenen Treibstoffverbrauch nachteilig bei. Dem kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Motor-Hybridbauteile begegnet werden: Die erfindungsgemäßen Bauteile weisen wenigstens eine Bauteilkomponente aus Kunststoff und ein Bauteil aus Metall auf. So kann einerseits durch die Metallbauteile, die als ein- oder mehrteiliges dreidimensionales Gerüstelement ausgeformt sind, die erforderliche Steifigkeit des Hybridbauteils gewährleistet werden, und zum anderen können die ergänzenden Formen samt integrierter funktioneller Abschnitte aus Kunststoff gefertigt werden, was zum sowohl eine rasche und präzise Fertigung auch komplexer integrierter Bauteile ermöglicht als auch erlaubt, dass Befestigungsbauteile beziehungsweise -vorrichtungen, entfallen können, da der Kunststoff durch Erhitzen und erkalten Lassen, respektive Verschweißen, selbst eine Befestigung für zu integrierende Bauteile bereitstellt.
  • Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hybridbauteils wird eine Kunststoffbauteilkomponente – oder auch mehrere an verschiedenen Abschnitten – an eine Metallbauteilkomponente angespritzt oder, alternativ, umspritzt, so dass die Metallbauteilkomponente als Einleger fungiert. Dazu wird die Metallbauteilkomponente als dreidimensionales Gerüstelement ausgestaltet, in dem bereits Befestigungsvorrichtungen, wie Hülsen oder Bohrungen vorgesehen sind, um einen Verbund des Hybridbauteils mit daran anschließenden Bauteilen zu ermöglichen. Ferner weist das dreidimensionale Gerüstelement Verankerungsvorrichtungen auf, damit der Kunststoff stoffschlüssig mit der Metallbauteilkomponente verbunden werden kann.
  • Vorteilhaft weist die Kunststoffbauteilkomponente wenigstens einen oder mehrere funktionelle Abschnitte auf: Hierunter wird verstanden, dass bereits Vertiefungen oder Ausnehmungen oder entsprechende dreidimensionale Ausformungen vorgesehen sind, um an oder in die Kunststoffbauteilkomponente weitere Bauteile, vorteilhaft durch einfaches Einschweißen, zu integrieren. So können erfindungsgemäße Bauteile wie Ölwannen, eine Zylinderkopfhaube, Steuergehäusedeckel, Motoraufhängungen oder Befestigungen auch für Generatoren, Klimakompressoren oder Lenkhilfepumpen hergestellt werden, deren Gewicht deutlich unter dem Gewicht konventioneller entsprechender Bauteile liegt. Die Metallbauteilkomponente des Hybridbauteils kann dabei entweder als tiefgezogenes Gerüstelement hergestellt werden, oder aber als Stanzform, wobei zunächst eine Grundform aus einer Metallplatte oder einer Platine ausgestanzt und anschließend in die gewünschte dreidimensional ausgeformte Gerüstelement-Form gebracht wird. Die Gerüstelemente, ob ausgestanzt oder durch Tiefziehen hergestellt, können Durchbrüche oder Hinterschnitte aufweisen, an denen ein guter Stoffschluss mit dem Kunststoff beim Umspritzen bereitgestellt werden kann.
  • Ein Tiefzieh-Gerüstelement 1, das zur Herstellung einer Ölwanne dient, ist in 2 gezeigt: Das Tiefziehteil kann aus Stahlblech gefertigt sein und übernimmt als Hauptfunktion die Abstützung der Ölwanne zum Getriebe hin. Um das Gerüstelement 1 zu fertigen, kann ein tiefgezogenes topfartiges Blech verwendet werden. Beim Tiefziehen wird aus dem Blech ein rotationssymmetrischer Flansch 2 zur Anlage am Getriebe, sowie ein sich aus dem Flansch 2 erstreckender rotationssymmetrisch ausgebildeter, verjüngter Gurt 5 geschaffen. Durch Teilen des tiefgezogenen topfförmigen Blechs entlang seiner Längsachse in zwei spiegelsymmetrische Abschnitte, wird das in 2 gezeigte Gerüstelement 1 erhalten, das ferner an jedem der Abschnitte, die durch das Teilen des tiefgezogenen topfförmigen Blechs erhalten wurden, zwei angesetzte Flachprofile 3 aufweist, die sich von dem Gurt 5 parallel verlaufend in der Schnittebene erstrecken. An diese Abschnitte wird durch Umspritzen die Ölwanne, beziehungsweise deren größter Abschnitt angespritzt. Damit der Kunststoff optimal an den Ölwannenansätzen 3 haftet, sind darin die Durchtrittsöffnungen 4 als Verankerungsvorrichtungen vorgesehen. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Ölwannenansätze 3, so dass sich der daran anschließende Flansch 2 rechtwinklig dazu in die Tiefe der Zeichnungsebene erstreckt, wobei eine der Hülsen 2' im Flansch 2 im Schnitt gezeigt ist, so dass das sich durch die Hülse 2' erstreckende Schraubloch 2'' offen gelegt ist. Die in dem Flansch 2 vorliegenden Hülsen 2' weisen aufgrund der Metallgerüststruktur eine hinreichende Steifigkeit auf, um einen stabilen Schraubverbund mit dem Getriebe zu ermöglichen. Das gezeigte Gerüstelement 1 wird nun mit Kunststoff unter Ausformung der gewünschten Wannenform, die funktionelle Abschnitte aufweisen kann, zu dem erfindungsgemäßen Hybridbauteil vervollständigt. Durch die Verwendung des Kunststoffs können Ölabstreifer, Ölansaugrohre zur Ölpumpe, Turbolader-Ölabsaugungen und weiteres auf einfache Weise durch Verschweißen integriert werden. Um weiter Gewicht einzusparen, kann das Metallbauteil reduziert werden, indem der von dem Ölwannenansatz 3 zum Flansch 2 verlaufende Gurt 5 so weit frei geschnitten wird, dass lediglich eine Strebe 5 verbleibt. Der Ölwannenansatz 3 bildet mit der Strebe 5 dann einen flächigen, in der Dichtfläche der Ölwanne verlaufenden Rahmen. Sowohl diese Dichtfläche als auch die am Flansch 2 zum Getriebe hin weisende Dichtfläche können weiter verbessert werden, indem der umspritzte Kunststoff aufgeraut wird.
  • Alternativ zur Fertigung der Ölwanne unter Verwendung des in 2 gezeigten Tiefziehbauteils, ist es möglich, eine Stanzform 10, gezeigt in 4a, aus einer Platine zu verwenden. Vorliegend weist die Stanzform 10 einen Abschnitt 10'' in Form eines offenen „O” auf, von dessen Öffnung sich im Abschnitt 10' zwei parallele Blechstreifen erstrecken. Der O-förmige Abschnitt 10'' dient dazu, Gurt 15 und Flansch 12 (vgl. 4c) auszubilden. Der Abschnitt 10' hingegen dient dazu den in 4c gezeigten Ölwannenansatz 13 mit den Verankerungsvorrichtungen 14, hier Durchbrüche 14, bereitzustellen. Beim Übergang des O-förmigen Abschnitts 10'' an der Öffnung zu den parallelen Blechstreifen sind beidseitig Vorsprünge ausgebildet, die ins Innere der Form weisen. Wie 4b zeigt, werden diese beim Darstellen der dreidimensionalen Form aus der Grundform, angedeutet durch die Pfeile b, vertikal abgeklappt; sie bilden nach Verschweißen miteinander die in 4c gezeigte Strebe 15. Der O-förmige Abschnitt 10'' wird, wie durch Pfeil a in 4b angedeutet, entlang einer senkrecht zu den Blechstreifen durch das „O” verlaufenden Achse A-A senkrecht zu der Ebene, in der die Blechstreifen liegen, abgeklappt: Durch den abgeklappten Bereich des O-förmigen Abschnitts 10'' wird der Flansch 12 gebildet, wie in 4c zu sehen ist.
  • Nunmehr kann die Anspritzung des Kunststoffs vorgenommen werden, wobei funktionelle Abschnitte wie Wasserpumpenkanäle ausgebildet werden können. Diese können durch Deckel, die ebenfalls aus Kunststoff gefertigt sind, verschlossen werden. Hierdurch wird ein besonders gutes Packaging erreicht.
  • 3a und 3b zeigen ein weiteres, auf die erfindungsgemäße Weise herstellbares Bauteil: eine Zylinderkopfhaube. Durch die Verwendung von Kunststoffhauben, im Wesentlichen realisiert durch die Kunststoffanspritzung 20, mit eingespritztem Gerüstelement 1, das dort der Nockenwellenlagerung dient und das aus Stahl oder Aluminium beschaffen sein kann, können auch komplexe Motorentlüftungssysteme leicht integriert werden. Durch die in Kunststoff 20 eingespritzten, vorliegend aus Aluminium tiefgezogenen Blechelemente 1, die mit Verschraubungsbuchsen 2' ausgestattet sind, kann die Nockenwellenlagerung hergestellt und gleichzeitig die notwendige Steifigkeit zum Schraubverband geschaffen werden.
  • Das tiefgezogene Gerüstelement 1, das in 3b in der Draufsicht gezeigt ist, kann bei verschiedenen Fertigungsalternativen die Lagerdeckel für die Nockenwellenlager unmittelbar aufweisen, so dass zur Bildung der Zylinderkopfhaube lediglich der Kunststoff an das Gerüstelement 1 angespritzt werden muss. Die Lagerstühle hingegen sind integraler Bestandteil des Zylinderkopfs. Die Zylinderkopfhaube kann auch so gefertigt werden, dass sie im Wesentlichen aus Kunststoff besteht und lediglich die Lagerdeckel und die Befestigungsstellen, respektive Verschraubungsbuchsen als Metallinlays in die Haube eingegossen sind.
  • Die Dichtflächen der Haube, die die Verschraubungsbuchsen umgeben und sich von diesen weg erstrecken, also die Kunststoffanspritzung 20 umfassen, können zur Bereitstellung einer besonders guten Abdichtung aufgeraut werden. Es ist ebenfalls möglich, auf die Dichtflächen ein geeignetes Silikonmaterial aufzutragen, das jeweils gegenüber dem verwendeten Anspritzkunststoff chemisch inert ist. Durch die vorteilhafte Verwendung des Kunststoffes können Kabelkanäle, Zündspulenbefestigungen, Zylinderkopfentlüftungen und weitere funktionale Abschnitte unmittelbar bei der Gestaltung des Kunststoffbauteils mit angespritzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006025745 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Motor-Hybridbauteil, das zumindest eine Bauteilkomponente aus Kunststoff und eine Bauteilkomponente aus Metall aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Bauteilkomponente als ein ein- oder mehrteiliges dreidimensionales Gerüstelement (1, 10) beschaffen ist, das Befestigungsvorrichtungen aus der Gruppe umfassend zumindest Hülsen (2') und Bohrungen zur Bereitstellung eines Schraubverbandes mit an dem Motor-Hybridbauteil zu befestigenden Bauteilen, und das Verankerungsvorrichtungen (4, 14) aufweist, die zur stoffschlüssigen Verankerung von zumindest einer an das ein- oder mehrteiliges Gerüstelement (1, 10) angespritzen oder umspritzten Kunststoff-Bauteilkomponente (20) geeignet sind, wobei die Kunststoff-Bauteilkomponente (20) zumindest einen funktionellen Abschnitt aufweist.
  2. Motor-Hybridbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motor-Hybridbauteil eine Ölwanne, eine Zylinderkopfhaube, ein Steuergehäusedeckel, eine Motoraufhängung oder eine Befestigung für einen Generator, einen Klimakompressor oder eine Lenkhilfepumpe ist.
  3. Motor-Hybridbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Bauteilkomponente ein tiefgezogenes Gerüstelement (1) oder eine Stanzform (10), insbesondere eine dreidimensional ausgeformte Stanzform (10), ist.
  4. Motor-Hybridbauteil nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsvorrichtungen (4, 14) zur stoffschlüssigen Verankerung von zumindest einer an das ein- oder mehrteiliges Gerüstelement (1, 10) angespritzen oder umspritzten Metall-Bauteilkomponente ein Durchtritt (4, 14) oder ein Hinterschnitt ist.
  5. Motor-Hybridbauteil nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Bauteilkomponente (20) mit funktionellem Abschnitt die Metall-Bauteilkomponente zu – einer Zylinderkopfhaube mit Nockenwellenlagerung, insbesondere mit einer Nockenwellenlagerung mit Motorentlüftungssystem, oder – einem Ölwannenoberteil mit integrierter Ölabscheidung, oder – einem Ölpumpenansaugsystem mit Steuergehäusedeckel und komplexer Wasserführung, und/oder mit integriertem Thermostaten und/oder Ölfilter, als Motor-Hybridbauteil ergänzt.
  6. Verfahren zur Fertigung eines Motor-Hybridbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die Schritte – Bereitstellen eines dreidimensionalen Gerüstelements (1, 10), das die Metall-Bauteilkomponente bereitstellt, mit den Verankerungsvorrichtungen (4, 14) zur stoffschlüssigen Verankerung von zumindest einer an das ein- oder mehrteiliges Gerüstelement (1, 10) anzupritzenden oder zu umspritzenden Kunststoff-Bauteilkomponente (20), und – Anspritzen oder Umspritzen der Kunststoff-Bauteilkomponente (20), dabei Formen zumindest eines funktionellen Abschnitts.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Motor-Hybridbauteil eine Ölwanne ist, wobei das Bereitstellen des dreidimensionalen Gerüstelements (1) die Schritte umfasst: – Tiefziehen eines topfförmigen Bleches und dabei Bereitstellen eines rotationssymmetrischen Flansches (2) zur Anlage am Getriebe sowie eines sich aus dem Flansch (2) erstreckenden rotationssymmetrisch ausgebildeten, verjüngten Gurtes (5) und – Teilen des tiefgezogenen topfförmigen Bleches entlang seiner Längsachse in zwei spiegelsymmetrische Abschnitte, – an jeden der Abschnitte Ansetzen zweier Flachprofile, die sich von dem Gurt (5) parallel verlaufend in der Schnittebene weg erstrecken, und die eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen (4) als Verankerungsvorrichtungen (4, 14) aufweisen.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bereitstellen eines dreidimensionalen Gerüstelements (1, 10) als Metall-Bauteilkomponente für eine Ölwanne als das Motor-Hybridbauteil (1) die Schritte umfasst: – Ausstanzen einer Grundform (10) aus einem Flachblech, – Einbringen von Bohrungen zur Bereitstellung eines Schraubverbundes mit an dem Motor-Hybridbauteil zu befestigenden Bauteilen, – Einstanzen und Biegen von Verankerungsvorrichtungen (14) zur stoffschlüssigen Verankerung von zumindest einer an das ein- oder mehrteiliges Gerüstelement (1, 10) anzuspritzenden oder zu umspritzenden Metall-Bauteilkomponente, – Ausführen einer dreidimensionalen Formgebung zur Bereitstellung der Metall-Bauteilkomponente als ein ein- oder mehrteiliges dreidimensionales Gerüstelement (1, 10).
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend die Schritte – Aufrauen der Kunststoff-Bauteilkomponente (20) an einer Oberfläche derselben, die eine Dichtfläche an das an dem Motor-Hybridbauteil zu befestigende Bauteil bereitstellt.
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