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Die Erfindung betrifft eine Kunststoffkomponente mit mindestens einem an der Kunststoffkomponente angebundenen Befestigungselement, wobei das Befestigungselement mindestens einen Anbindungsabschnitt zur Anbindung an der Kunststoffkomponente und mindestens einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung eines an der Kunststoffkomponente anzubringenden Bauteils aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffkomponente mit mindestens einem an der Kunststoffkomponente angebundenen Befestigungselement.
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Im Automobilbau werden aus Gewichts- und Belastbarkeitsgründen vermehrt faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt. Dies gilt insbesondere auch für Karosserieteile. An solchen Karosserieteilen müssen häufig weitere Bauteile befestigt werden, beispielsweise Verkleidungsteile. Hierzu werden an dem jeweiligen Karosserieteil in der Regel mehrere Befestigungselemente angebracht. Die Befestigungselemente weisen jeweils Befestigungsabschnitte, beispielsweise Rastelemente oder Gewindebolzen, auf. Die an dem Karosserieteil zu befestigenden Bauteile weisen entsprechende Befestigungsabschnitte auf, mit denen Sie an den Befestigungsabschnitten der Befestigungselemente und damit an dem Karosserieteil befestigt werden.
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Die bei herkömmlichen Metallkarosserieteilen zum Einsatz kommenden Anbringungsarten für die Befestigungselemente sind bei Kunststoffkarosserieteilen nicht ohne weiteres anwendbar. Bekannt ist es, Befestigungselemente an Kunststoffkomponenten zu verkleben. Für eine ordnungsgemäße Klebeverbindung sind allerdings hohe Reinheiten der zugeordneten Klebeflächen erforderlich. Dies bedingt häufig eine aufwendige Reinigung der Klebeflächen. Der Montageaufwand wird hierdurch beträchtlich erhöht. Aus
EP 1 380 404 A1 bzw.
EP 1 197 316 A1 ist es bekannt, ein Metalleinlegeteil abschnittsweise mit einer Kopplungsschicht aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial zu versehen. Das Metalleinlegeteil wird anschließend mit seinem mit der Kopplungsschicht versehenden Abschnitt in ein Kunststoffbauelement aus ebenfalls faserverstärktem Kunststoff eingebunden. Die Kopplungsschicht dient als Gradientenschicht, die eine gute Anbindung des Metalleinlegeteils an den Kunststoffwerkstoff bei geringen Spannungen im fertigen Bauteil gewährleisten soll. Das Aufbringen der Kopplungsschicht stellt jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt dar, der den Herstellungsaufwand erhöht.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kunststoffkomponente und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit denen in herstellungstechnisch einfacher Weise eine jederzeit sichere Anbindung eines Befestigungselements an die Kunststoffkomponente erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1 und 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung löst die Aufgabe zum einen durch eine Kunststoffkomponente mit mindestens einem an der Kunststoffkomponente angebundenen Befestigungselement, wobei das Befestigungselement mindestens einen Anbindungsabschnitt zur Anbindung an der Kunststoffkomponente und mindestens einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung eines an der Kunststoffkomponente anzubringenden Bauteils aufweist, wobei die Kunststoffkomponente aus einer Kunststoffmatrix aufgebaut ist, wobei der Anbindungsabschnitt des Befestigungselements in einen ersten Bereich der Kunststoffmatrix eingebunden ist, und wobei in einen zweiten, anderen Bereich der Kunststoffmatrix Verstärkungsfasern eingebunden sind.
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Die Erfindung löst die Aufgabe außerdem durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffkomponente mit mindestens einem an der Kunststoffkomponente angebundenen Befestigungselement, insbesondere einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente, umfassend die Schritte: mindestens ein Befestigungselement wird mit einem Anbindungsabschnitt in einen ersten Bereich eines Formhohlraums einer Gießform eingesetzt, wobei ein Befestigungsabschnitt des Befestigungselements von dem Formhohlraum getrennt ist, in einen zweiten, anderen Bereich des Formhohlraums der Gießform werden Verstärkungsfasern eingelegt, eine Kunststoffmatrix wird in fließfähigem Zustand in den Formhohlraum eingebracht, wobei der Anbindungsabschnitt des Befestigungselements in einen ersten Bereich der Kunststoffmatrix eingebunden wird, und wobei die Verstärkungsfasern in einen zweiten, anderen Bereich der Kunststoffmatrix eingebunden werden, die Kunststoffmatrix wird ausgehärtet und die Kunststoffkomponente wird gemeinsam mit dem Befestigungselement von der Gießform entformt.
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Die Kunststoffkomponente kann eine Komponente eines Automobils sein, beispielsweise eine Karosseriekomponente. An der Kunststoffkomponente kann in an sich bekannter Weise mindestens ein anderes Bauteil befestigt werden, beispielsweise ein Kunststoff- oder Metallbauteil. Dabei kann es sich zum Beispiel um ein Verkleidungsteil handeln. Zur Befestigung des Bauteils werden in der Regel mehrere Befestigungselemente an der Kunststoffkomponente angebracht. Das Bauteil wird dann in der eingangs erläuterten Weise an den Befestigungsabschnitten der Befestigungselemente und damit an der Kunststoffkomponente befestigt. Die Befestigungsabschnitte der Befestigungselemente können hierzu jeweils zum Beispiel ein Rastelement oder ein Gewindeelement umfassen. Beispielsweise kann es sich bei dem Rastelement um eine Rastkugel oder ein im Querschnitt T-förmiges Rastelement handeln. Als Gewindeelement kommen beispielsweise Gewindebolzen in Frage.
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Die erfindungsgemäße Kunststoffkomponente ist eine faserverstärkte Kunststoffkomponente. Sie ist aus einer Kunststoffmatrix aufgebaut mit einem ersten und zweiten Bereich, wobei in den zweiten Bereich Verstärkungsfasern eingebunden sind. Der zweite Bereich ist in der Regel wesentlich größer als der erste Bereich und bildet im Wesentlichen die Kunststoffkomponente, beispielsweise ein Karosserieteil eines Automobils. Grundsätzlich kommen sämtliche Verstärkungsfasern in Frage. Beispielhaft genannte seien Kohlenstofffasern, so dass die Kunststoffkomponente eine CFK-Komponente ist oder Glasfasern, so dass die Kunststoffkomponente eine GFK-Komponente ist. Als Kunststoffmatrix kommen ebenfalls grundsätzlich sämtliche Kunststoffmatrixwerkstoffe in Frage. Beispielsweise kann die Kunststoffmatrix durch ein Harz gebildet sein, zum Beispiel ein Polyester- oder Epoxidharz.
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Die Kunststoffmatrix wird insbesondere in einem Gießprozess eingebracht, wobei die Verstärkungsfasern in an sich bekannter Weise in einen den zweiten Bereich der Kunststoffmatrix abbildenden Bereich einer Gießform eingelegt werden, beispielsweise als Gewebe, Gelege, Vlies, Matte, etc. Anschließend wird die Kunststoffmatrix im fließfähigen Zustand in die Gießform eingebracht, wobei die Verstärkungsfasern in an sich bekannter Weise durch die fließfähige Kunststoffmatrix getränkt und so in den zweiten Bereich der Kunststoffmatrix eingebunden werden. Derartige Gießverfahren sind beispielsweise bekannt unter dem Namen Resin Transfer Molding (RTM) oder Sheet Transfer Molding Compound Verfahren (SMC). Gleichzeitig wird der Anbindungsabschnitt des Befestigungselements bzw. werden die Anbindungsabschnitte der Befestigungselemente von der eingegossenen Kunststoffmatrix umflossen und so (jeweils) (nur) in einen ersten Bereich der Kunststoffmatrix eingebunden. Dieser erste Bereich weist entsprechend keine Verstärkungsfasern auf. Sofern mehrere Befestigungselemente in dieser Art und Weise an der Kunststoffkomponente angebunden werden, werden entsprechend mehrere erste Bereiche der Kunststoffmatrix ohne Verstärkungsfasern gebildet, in die dann jeweils ein Anbindungsabschnitt eines Befestigungselements eingebunden ist. Der Anbindungsabschnitt des erfindungsgemäßen Befestigungselements kann beispielsweise scheibenförmig ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß erfolgt also in einfacher Weise eine Herstellung einer faserverstärkten Kunststoffkomponente mit gleichzeitiger Einbindung mindestens eines Befestigungselements in die Kunststoffmatrix der Kunststoffkomponente. Aufwendige Vorbehandlungen, wie beispielsweise Reinigung von Klebeflächen oder ein aufwendiges vorheriges Aufbringen einer Kopplungsschicht auf den Anbindungsabschnitt des Befestigungselements sind nicht erforderlich. Der Herstellungsprozess wird also erheblich vereinfacht. Gleichzeitig wird durch eine insbesondere stoff- und/oder formschlüssige Anbindung des Befestigungselements an die Kunststoffkomponente eine besonders sichere Verbindung zwischen Kunststoffkomponente und Befestigungselement erreicht, die im Betrieb auch hohen Belastungen sicher standhält.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement kann aus einem Kunststoff bestehen. Gerade ein solches Kunststoffbefestigungselement lässt sich in der erfindungsgemäßen Weise in sicherer und im Betrieb hoch belastbarer Weise in die Kunststoffmatrix einer Kunststoffkomponente einbinden, ohne dass beispielsweise Kopplungsschichten als Gradientenschichten erforderlich wären. Ein Befestigungselement aus einem Kunststoff kann insbesondere einstückig ausgebildet sein und beispielsweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt sein. Es ist grundsätzlich möglich, dass das Kunststoffbefestigungselement faserverstärkt, insbesondere kurzfaserverstärkt ist. Alternativ ist es auch möglich, dass das Befestigungselement aus einem Metallwerkstoff besteht. Soweit erforderlich kann das Befestigungselement dann mit einer korrosionshindernden Beschichtung versehen sein.
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Der Anbindungsabschnitt des Befestigungselements kann nach einer Ausgestaltung mindestens ein von einer Oberfläche des Anbindungsabschnitts vorstehendes Formelement aufweisen, wobei das mindestens eine Formelement in den ersten Bereich der Kunststoffmatrix eingebunden ist. Hierdurch wird die Anbindung des Befestigungselements an die Kunststoffkomponente verbessert. Das mindestens eine Formelement kann einen Kraftschluss zwischen dem Befestigungselement und der Kunststoffmatrix bewirken. Das mindestens eine Formelement kann eine mit Abstand parallel zur Oberfläche des Anbindungsabschnitts angeordnete Scheibe aufweisen, die über mindestens einen Verbindungsabschnitt mit der Oberfläche des Anbindungsabschnitts verbunden ist. Die Scheibe bildet dann einen Hinterschnitt, der von der Kunststoffmatrix hintergriffen wird. Dadurch wird die Anbindung weiter verbessert, Die Scheibe kann zum Beispiel durch einen zentralen säulenartigen Verbindungsabschnitt mit dem Anbindungsabschnitt verbunden sein. Zur weiteren Verbesserung der Anbindung kann die Scheibe mit Löchern versehen sein und sich der erste Bereich der Kunststoffmatrix durch die Löcher erstrecken. Die Kunststoffmatrix fließt bei dieser Ausgestaltung beim Gießen durch die Löcher und führt im ausgehärteten Zustand zu einem Verkrallen zwischen Befestigungselement und Kunststoffkomponente, insbesondere einem Kraftschluss.
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Der Anbindungsabschnitt des Befestigungselements kann auch mehrere von einer Oberfläche des Anbindungsabschnitts vorstehende Formelemente aufweisen, wobei die Formelemente in den ersten Bereich der Kunststoffmatrix eingebunden sind. Das Vorsehen mehrerer Formelemente verbessert die Anbindung. Wiederum können die Formelemente einen Kraftschluss zwischen dem Befestigungselement und der Kunststoffmatrix bewirken. Zumindest einige der Formelemente können sich kreuzweise über die Oberfläche des Anbindungsabschnitts erstrecken. Die Formelemente erstrecken sich also in zumindest zwei zueinander unter einem Winkel, beispielsweise einem rechten Winkel, stehenden Richtungen über die Oberfläche des Anbindungsabschnitts. Die Formelemente können beispielsweise Stege aufweisen, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Anbindungsabschnitts erstrecken. Wiederum kann mindestens eines der Formelemente, insbesondere sämtliche Formelemente, mit Löchern versehen sein, wobei sich der erste Bereich der Kunststoffmatrix durch die Löcher erstreckt. Die Kunststoffmatrix fließt dann wiederum beim Gießen durch die Löcher und führt so im ausgehärteten Zustand zu einem Verkrallen zwischen Befestigungselement und Kunststoffkomponente, insbesondere einem Kraftschluss.
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Die Formelemente können im Querschnitt ein T-Profil besitzen. Der Steg des jeweiligen T-Profils kann mit seinem einen Ende mit der Oberfläche des Anbindungsabschnitts verbunden sein und sich beispielsweise senkrecht zu der Oberfläche erstrecken. An seinem anderen Ende kann der Flansch des T-Profils vorgesehen sein. Dieser Flansch bildet dann wiederum einen Hinterschnitt, der von der Kunststoffmatrix im Zuge des Gießens umflossen und so im ausgehärteten Zustand hintergriffen wird. Hierdurch wird eine besonders sichere Verkrallung zwischen Kunststoffkomponente und Befestigungselement erreicht. Die Formelemente können im Querschnitt auch ein I-Profil besitzen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Formelemente im Querschnitt ein Dreiecksprofil besitzen. Die Spitze des Dreiecks kann in der Querschnittsansicht dann mit der Oberfläche des Anbindungsabschnitts verbunden sein. Die im Querschnitt dreiecksförmigen Formelemente begrenzen zwischen sich trichterförmige Aussparungen, deren Hälse der Oberfläche des Anbindungsabschnitts abgewandt sind. Auch hierdurch wird eine sichere Verkrallung zwischen Kunststoffkomponente und Befestigungselement erreicht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Anbindungsabschnitt des Befestigungselements mindestens ein Dichtelement umfassen, Das Dichtelement ist dazu ausgebildet, im in den Formhohlraum einer Gießform eingesetzten Zustand den Befestigungsabschnitt gegenüber dem Formhohlraum abzudichten, damit der in den Formhohlraum in fließfähigem Zustand eingebrachte Kunststoff nicht zu dem Befestigungsabschnitt fließen kann und beispielsweise ein Gewinde oder ähnliches verschließen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine hierfür geeignete Gießform umfassen. Insbesondere kann durch das Dichtelement im in die Gießform eingesetzten Zustand ein Formschluss mit der Gießform erreicht werden, der die Abdichtung gewährleistet. Der Anbindungsabschnitt kann, wie bereits erwähnt, scheibenförmig ausgebildet sein, Das Dichtelement kann dann über den Umfang des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts verlaufen. Hierdurch wird eine vollständige Abdichtung erreicht.
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Das Dichtelement kann mindestens eine Dichtkante umfassen. Als Dichtkante kann insbesondere eine Doppeldichtkante vorgesehen sein, die somit eine Dichtnut bildet. Das Dichtelement kann auch mindestens einen Dichtwulst umfassen, Durch eine solche Dichtkante bzw. Dichtnut bzw. einen solchen Dichtwulst kann im in den Formhohlraum der Gießform eingesetzten Zustand des Befestigungselements in besonders einfacher Weise ein Formschluss erreicht werden, der dann für die Abdichtung sorgt. Die Gießform besitzt dann eine zu dem jeweiligen Dichtelement korrespondierende Form.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Dichtelement mindestens eine elastische Dichtlippe umfassen. Durch die Elastizität wird eine bessere Anpassung an die den Formhohlraum begrenzenden Wände der Gießform und damit eine verbesserte Abdichtung erreicht. Wie bereits erwähnt, kann das Befestigungselement grundsätzlich einstückig ausgebildet sein, hergestellt beispielsweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren. Es ist möglich, dass die elastische Dichtlippe dann aus einem anderen Werkstoff als der übrige Teil des Befestigungselements besteht, zum Beispiel aus einem Gummiwerkstoff oder einem elastischen Kunststoff, insbesondere einem elastischeren Kunststoff als der übrige Teil des Befestigungselements. Die elastische Dichtlippe kann dann zum Beispiel in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren an das Befestigungselement angebracht worden sein.
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Die Dichtlippe kann sich nach einer weiteren Ausgestaltung ausgehend von dem Anbindungsabschnitt haubenartig erstrecken, insbesondere auf der dem Befestigungsabschnitt abgewandten Seite des beispielsweise scheibenförmigen Anbindungsabschnitts. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Dichtlippe nach Art eines Faltenbalgs ausgebildet sein. Sie kann dann weiter dazu ausgebildet sein, sich bei Auftreten einer Kraft in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts weiter nach Art eines Faltenbalgs zusammenzufalten. Hierdurch wird eine besonders sichere Dichtwirkung erreicht. Das Zusammenfalten der Dichtlippe erfolgt insbesondere im Zuge des Einsetzens des Befestigungselements in den Formhohlraum der Gießform. Durch die Wände der Gießform wird eine ausreichende Kraft zum Zusammenfalten der Dichtlippe ausgeübt.
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Die erfindungsgemäße Kunststoffkomponente kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sein. Entsprechend kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einem erfindungsgemäßen Befestigungselement ausgeführt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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2 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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3 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem dritten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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4 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem vierten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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5 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem fünften Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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6 das Befestigungselement aus 5 in einer Seitenansicht.
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7 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem sechsten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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8 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem siebten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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9 eine Schnittansicht des Befestigungselements aus 8,
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10 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem achten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht.
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11 eine Schnittansicht des Befestigungselements aus 10,
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12 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem neunten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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13 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem zehnten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht,
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14 eine Schnittansicht eines Befestigungselements einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem elften Ausführungsbeispiel,
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15 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem zwölften Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Ansicht.
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16 eine Schnittansicht eines Befestigungselements einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente nach einem dreizehnten Ausführungsbeispiel,
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17 eine erfindungsgemäße Kunststoffkomponente nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht,
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18 eine erfindungsgemäße Kunststoffkomponente nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht,
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19 eine erfindungsgemäße Kunststoffkomponente nach einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht, und
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20 eine erfindungsgemäße Kunststoffkomponente nach einem vierten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In 1 ist ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente dargestellt. Das Befestigungselement besitzt einen im gezeigten Beispiel scheibenförmigen Anbindungsabschnitt 10 zur Anbindung an die Kunststoffkomponente und einen sich zentral von einer Oberfläche des Anbindungsabschnitts 10, in 1 der Unterseite des Anbindungsabschnitts 10, erstreckenden Befestigungsabschnitt, vorliegend einen Gewindebolzen 12. Von der dem Gewindebolzen 12 abgewandten Oberfläche 16 des Anbindungsabschnitts 10, in 1 der Oberseite des Anbindungsabschnitts 10, stehen in dem in 1 gezeigten Beispiel mehrere Formelemente 14 vor. Die Formelemente 14 in 1 besitzen jeweils einen T-förmigen Querschnitt, wobei sich die Stege der im Querschnitt T-förmigen Formelemente 14 senkrecht von der Oberfläche 16 des Anbindungsabschnitts 10 erstrecken, so dass der Flansch des jeweiligen T-Profils an dem der Oberfläche 16 abgewandten Ende des jeweiligen Stegs 14 vorgesehen ist. In dem gezeigten Beispiel sind drei parallel zueinander verlaufende Formelemente 14 und ein unter einem rechten Winkel kreuzweise zu diesen Formelementen 14 verlaufendes Formelement 14 vorgesehen.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Befestigungselements, welches weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach 1 entspricht. Im Unterschied zu 1 besitzt das Befestigungselement aus 2 allerdings mehrere Formelemente 18, die im Querschnitt ein I-Profil besitzen. Die Formelemente 18 sind jeweils stegartig ausgebildet, wobei insgesamt vier Formelemente 18 vorgesehen sind, von denen jeweils zwei parallel zueinander verlaufen, wobei sich das eine Paar parallel verlaufender Formelemente 18 kreuzweise senkrecht zu dem anderen Paar parallel verlaufender Formelemente 18 erstreckt. In zumindest einigen der Formelemente 18 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 darüber hinaus Löcher 20 ausgebildet.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Befestigungselements gezeigt, welches wiederum weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach 1 gleicht. Im Unterschied zu 1 sind die Formelemente 22 bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 allerdings im Querschnitt dreiecksförmig ausgebildet, wobei im Querschnitt die Spitze des Dreiecks mit der Oberfläche 16 des Anbindungsabschnitts 10 verbunden ist. Die im Querschnitt dreiecksförmigen Formelemente 22 bilden zwischen sich trichterförmige Aussparungen. Das Ausführungsbeispiel nach 4 gleicht weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach 3, wobei im Unterschied zu 3 bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 als Befestigungsabschnitt ein im Querschnitt T-förmiges Rastelement 24 anstelle des Gewindebolzens 12 vorgesehen ist.
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In den 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Befestigungselements gezeigt. Dieses entspricht wiederum weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach 1. Im Unterschied zu 1 weist das Befestigungselement aus den 5 und 6 allerdings nur ein Formelement 26 in Form einer zu der Oberfläche 16 des Anbindungsabschnitts 10 parallel und beabstandet angeordneten Scheibe 26 auf. Die Scheibe 26 ist über einen zentralen säulenartigen Verbindungsabschnitt 28 mit dem scheibenförmigen Anbindungsabschnitts 10 verbunden. Wie insbesondere in 5 zu erkennen ist, sind in der Scheibe 26 mehrere Löcher 30 ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 7 ist anstelle des Gewindebolzens 12 in den 5 und 6 als Befestigungsabschnitt eine Rastkugel 32 vorgesehen. Im Übrigen gleicht das Ausführungsbeispiel nach 7 dem Ausführungsbeispiel nach den 5 und 6.
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Die in den 1 bis 7 gezeigten Befestigungselementen können beispielsweise einstückig aus einem Kunststoff bestehen, hergestellt zum Beispiel in einem Kunststoffspritzgussverfahren. Die gezeigten Befestigungselemente können jeweils einen Gewindebolzen 12, einen im Querschnitt T-förmigen Rastabschnitt 24 oder eine Rastkugel 32 als Befestigungsabschnitt aufweisen. Sie können auch andere Befestigungsabschnitte besitzen. An diesen Befestigungsabschnitten wird im Betrieb in an sich bekannter Weise ein an der Kunststoffkomponente zu befestigendes Bauteil angebracht. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die bei den Befestigungselementen aus den 2 und 5 bis 7 beispielhaft gezeigten Löcher 20 bzw. 30 selbstverständlich auch bei den Formelementen 14 bzw. 22 der in den 1, 3 und 4 gezeigten Befestigungselemente vorgesehen sein können.
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Anhand der 8 bis 16 sollen nun unterschiedliche Ausgestaltungen von Dichtelementen der Befestigungselemente erläutert werden. Die Dichtelemente werden beispielhaft anhand eines Befestigungselements erläutert, wie es in 2 gezeigt ist. Sie können jedoch in gleicher Weise auch bei den in den 1 und 3 bis 7 gezeigten Befestigungselementen vorgesehen werden und in beliebiger Weise mit den Befestigungselementen kombiniert werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den 8 und 9 erstreckt sich an der Unterseite und über den Umfang des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts 10 eine Dichtlippe 34 haubenförmig von der Unterseite des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts 20 weg. Die Dichtlippe 34 kann elastisch sein und beispielsweise in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren an das Befestigungselement angespritzt worden sein. Eine alternative Ausgestaltung einer sich über den Umfang des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts 10 erstreckenden Dichtlippe ist in den 10 und 11 bei dem Bezugszeichen 36 gezeigt. Diese Dichtlippe 36 erstreckt sich ausgehend von der unteren Kante des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts 10 schüsselartig in Dichtung der Formelemente 18. Auch die Dichtlippe 36 kann elastisch sein und beispielsweise in einem Zweikomponenten-Spritgussverfahren an das Befestigungselement angespritzt worden sein.
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Die 12 bis 14 zeigen Ausgestaltungen, bei denen ein Dichtelement einstückig an dem Befestigungselement und insbesondere aus dem gleichen Werkstoff wie das Befestigungselement ausgebildet ist. Entsprechend können die Befestigungselemente nach den 12 bis 14 mit ihrem jeweiligen Dichtelement in einem Kunststoffspritzgussverfahren einstückig hergestellt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 12 weist der scheibenförmige Anbindungsabschnitt 10 an seiner den Formelementen 18 abgewandten Unterseite einen ringförmig umlaufenden Dichtwulst 38 auf. Bei den Ausführungsbeispielen nach den 13 und 14 ist dagegen eine Doppeldichtkante vorgesehen, die ebenfalls auf der den Formelementen 18 abgewandten Unterseite des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts 10 ringförmig umläuft. Sie bildet eine Dichtnut 40. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsbeispiele nach den 13 und 14 einander vollständig gleichen bis auf die Tatsache, dass das Befestigungselement nach der 13 als Befestigungsabschnitt einen Gewindebolzen 12 und das Befestigungselement nach 14 als Befestigungsabschnitt eine Rastkugel 32 aufweist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 15 ist wiederum eine auf der den Formelementen 18 abgewandten Unterseite des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts 10 über seinen Umfang ringförmig umlaufende elastische Dichtlippe 42 ausgebildet, die sich in dem in 15 gezeigten Ausführungsbeispiel haubenförmig nach unten erstreckt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 16 ist eine sich über den Umfang des scheibenförmigen Anbindungsabschnitts 10 nach unten, also von den Formelementen 18 weg, erstreckende Dichtlippe 44 vorgesehen, die faltenbalgartig ausgebildet ist. Die in den 15 und 16 gezeigten Dichtlippen 42, 44 können wiederum elastisch sein und beispielsweise in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren an das jeweilige Befestigungselement angespritzt worden sein.
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Anhand der 17 bis 20 soll nun die erfindungsgemäße Herstellung einer erfindungsgemäßen Kunststoffkomponente mit einem darin eingebundenen Befestigungselement erläutert werden. Die Kunststoffkomponente und ein Werkzeug zur Herstellung, insbesondere eine Gießform, sind dabei nur ausschnittsweise dargestellt. In 17 wird beispielhaft das in 14 dargestellte Befestigungselement in eine Kunststoffkomponente eingebunden. Hierzu wird das Befestigungselement in den Formhohlraum einer bei dem Bezugszeichen 46 dargestellten Gießform eingesetzt. Insbesondere wird das Befestigungselement mit seinem Anbindungsabschnitt 10 und seinen Formelementen 18 in einen ersten Bereich des Formhohlraums der Gießform eingesetzt. Der Befestigungsabschnitt, insbesondere die Rastkugel 32, ist in dem eingesetzten Zustand des Befestigungselements von dem Formhohlraum getrennt. Insbesondere befindet sich die Rastkugel 32 in einem von dem Formhohlraum der Gießform 46 getrennten Hohlraum 48. In einen zweiten Bereich des Formhohlraums der Gießform 46 werden Verstärkungsfasern eingebracht. Anschließend wird der Formhohlraum mit einer fließfähigen Kunststoffmatrix befüllt, wobei sich ein erster Bereich 50 der Kunststoffmatrix und ein zweiter Bereich 52 der Kunststoffmatrix ausbildet. Das Befestigungselement wird mit seinem Anbindungsabschnitt 10, insbesondere mit seinen Formelementen 18, in den ersten Bereich 50 der Kunststoffmatrix eingebunden. In den zweiten Bereich 52 der Kunststoffmatrix werden dagegen die Verstärkungsfasern eingebunden. In dem ersten Bereich 50 der Kunststoffmatrix sind keine Verstärkungsfasern vorgesehen. Nach dem Aushärten der Kunststoffmatrix kann die Kunststoffkomponente, gebildet insbesondere durch den zweiten Bereich 52 der Kunststoffmatrix, zusammen mit dem über den ersten Bereich 50 der Kunststoffmatrix mit der Kunststoffkomponente verbundenen Befestigungselement aus der Gießform 46 entnommen werden.
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Das Dichtelement, in 17 in Form der Dichtnut 40, verhindert zusammen mit einem korrespondierenden Dichtvorsprung der Gießform 46 während des Gießens ein Fließen der Kunststoffmatrix in den Hohlraum 48 der Gießform 46 und damit zu der Rastkugel 32. Darüber hinaus fließt die Kunststoffmatrix in dem ersten Bereich 50 auch durch die Löcher 20 der Formelemente 18 hindurch und härtet in diesen aus. Es kommt dadurch zu einer Verkrallung zwischen dem Befestigungselement und der Kunststoffkomponente.
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In dem in 18 gezeigten Beispiel ist ein Befestigungselement verwendet worden, wie es grundsätzlich in 16 gezeigt ist, wobei das Befestigungselement in 18 anstelle des Gewindebolzens 12 eine Rastkugel 32 als Befestigungsabschnitt aufweist. In 18 ist zu erkennen, dass in dem in die Gießform 46 eingesetzten Zustand die faltenbalgartige Dichtlippe 44 weiter zusammengefaltet wird. Hierdurch wird eine weiter verbesserte Abdichtung des Hohlraums 48 und damit der Rastkugel 32 gegenüber dem Formhohlraum der Gießform 46 erreicht. Im Übrigen gleicht die Herstellung der Kunststoffkomponente bei dem Ausführungsbeispiel nach 18 dem Ausführungsbeispiel nach 17.
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19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das in den 10 und 11 gezeigte Befestigungselement verwendet wird, wobei dieses jedoch anstelle des Gewindebolzens 12 eine Rastkugel 32 aufweist. Wiederum ist zu erkennen, dass sich im in die Gießform 26 eingesetzten Zustand die Dichtlippe 36 etwas verformt und so eine noch bessere Abdichtung erreicht wird. Im Übrigen gleicht das Ausführungsbeispiel nach 19 den in den 17 und 18 dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In 20 ist schließlich ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein Befestigungselement verwendet wird, wie es grundsätzlich in 12 gezeigt ist, wobei anstelle des in 12 gezeigten Gewindebolzens 12 wiederum eine Rastkugel 32 vorgesehen ist. Die Abdichtung wird in diesem Fall über den Dichtwulst 38 und eine korrespondierende Dichtnut in der Gießform 46 erreicht. Im Übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel wiederum dem Ausführungsbeispiel aus 17.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die in den 17 bis 20 gezeigten Befestigungselemente rein beispielhaft dargestellt sind. In gleicher Weise können in der erläuterten Weise die übrigen in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Befestigungselemente in die Kunststoffkomponente eingebunden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1380404 A1 [0003]
- EP 1197316 A1 [0003]
