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DE102014006076B4 - Method for producing a composite component from a metal component and a plastic component and composite component produced by the method and its use as a load introduction element - Google Patents

Method for producing a composite component from a metal component and a plastic component and composite component produced by the method and its use as a load introduction element Download PDF

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DE102014006076B4
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1) aus einem Metallbauteil (2) und einem Kunststoffbauteil (3), bei dem das Metallbauteil (2) mindestens eine Öffnung mit einem Stanzrand aufweist und mittels des Stanzrandes beim Fügen des Kunststoffbauteils (3) mit dem Metallbauteil (2) das Kunststoffbauteil (3) durchdrungen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – das Metallbauteil (2) mit zwei beabstandeten und jeweils eine Öffnung (2.11, 2.21) aufweisende Flachabschnitten (2.1, 2.2) hergestellt ist, wobei die Öffnungen (2.11, 2.21) miteinander fluchten und jeweils randseitige und in entgegengesetzte Richtungen gerichtete Stanzränder (2.12, 2.22) aufweisen, – zur Aufnahme des Metallbauteils (2) das Kunststoffbauteil (3) als thermoplastisches Hohlprofil hergestellt ist, und – das Hohlprofil (3) mit dem in dasselbe eingelegte Metallbauteil (2) mittels eines Umformprozesses im Bereich der Öffnungen (2.11, 2.21) des Metallbauteils (2) senkrecht zu den Flachabschnitten (2.1, 2.2) derart verpresst wird, dass durch die Stanzränder (2.12, 2.22) eine mit den Öffnungen (2.11, 2.21) fluchtende Durchgangsöffnung (1.1) aus der Wandung (3.1) des Hohlprofils (3) ausgestanzt wird.Method for producing a composite component (1) from a metal component (2) and a plastic component (3), in which the metal component (2) has at least one opening with a punched edge and by means of the punching edge during joining of the plastic component (3) to the metal component ( 2) the plastic component (3) is penetrated, characterized in that - the metal component (2) is produced with two spaced-apart and respectively one opening (2.11, 2.21) having flat sections (2.1, 2.2), the openings (2.11, 2.21) aligned with each other and each edge-side and in opposite directions directed punching edges (2.12, 2.22), - for receiving the metal component (2) the plastic component (3) is made as a thermoplastic hollow profile, and - the hollow profile (3) with the metal component inserted in the same (2) by means of a forming process in the region of the openings (2.11, 2.21) of the metal component (2) perpendicular to the flat sections (2.1, 2.2) is pressed such that through the punched edges (2.12, 2.22) with the openings (2.11, 2.21) aligned through opening (1.1) from the wall (3.1) of the hollow profile (3) is punched out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus einem Metallbauteil und einem Kunststoffbauteil gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Verbundbauteil.The invention relates to a method for producing a composite component from a metal component and a plastic component according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a composite component produced by the method according to the invention.

Ein gattungsbildendes Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus einem Metallbauteil und einem Kunststoffbauteil ist aus der EP 1 436 105 B1 bekannt, bei dem das Metallbauteil über eine Fläche mit mindestens einem Stanzrand oder Stanzkragen verfügt und zum Fügen des Metallbauteils mit dem Kunststoffbauteil diese Bauteile mit Hilfe eines Fügewerkzeugs zusammengepresst werden, wobei bei diesem Pressvorgang der Stanzrand bzw. der Stanzkragen form- und kraftschlüssig in die Kunststoffstruktur des Kunststoffbauteils eindringt oder diese durchdringt. Beim Verpressen wird die Kontur des Stanzrandes derart verformt, dass sich dieser in der Kunststoffstruktur verkrallt und dadurch eine dauerhafte, form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Metallbauteil und der Kunststoffstruktur entsteht.A generic method for producing a composite component of a metal component and a plastic component is known from EP 1 436 105 B1 in which the metal component has a surface with at least one punched edge or punched collar and for joining the metal component with the plastic component, these components are pressed together by means of a joining tool, wherein in this pressing process the punching edge or the punching collar positive and non-positive in the plastic structure the plastic component penetrates or penetrates. When pressing the contour of the punching edge is deformed such that it digs into the plastic structure and thereby creates a permanent, positive and non-positive connection between the metal component and the plastic structure.

Die US 1 444 301 A und die GB 612 565 A beschreiben Verbindungselemente zum Verbinden von Enden von bspw. Treibriemen mittels umfaltbaren Klemmgliedern, die zum Herstellen eines Verbundes mit dem Treibriemen mit Zähnen und Perforationslöcher ausgebildet sind.The US 1 444 301 A and the GB 612 565 A describe connecting elements for connecting ends of, for example, drive belts by means of foldable clamping members, which are designed to produce a composite with the drive belt with teeth and perforation holes.

Die US 7 866 200 B1 beschreibt ein aus einem Blechteil hergestelltes U-Profil mit zwischen den Schenkeln dieses U-Profils beabstandet angeordneten Zapfen. Dieses U-Profil wird einstückig hergestellt, indem das Blechteil in die U-Form gebogen wird, wobei vorab Stützpfosten aus dem Blechteil geformt werden, so dass diese Stützpfosten nach der Umformung in das U-Profil die die Schenkel verbindenden Zapfen bilden.The US Pat. No. 7,866,200 B1 describes a made of a sheet metal part U-profile with spaced between the legs of this U-profile pin. This U-profile is made in one piece by the sheet metal part is bent into the U-shape, wherein in advance support posts are formed from the sheet metal part, so that these support posts after forming in the U-profile forming the legs connecting pin.

Im Fahrzeugbau werden aus Gewichts- und Belastbarkeitsgründen vermehrt faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt, insbesondere für Karosserieteile. Solche Karosserieteile stellen bspw. hochbelastete faserverstärkte Profile dar, die in eine metallische Umgebung integriert werden müssen. Die bei herkömmlichen Metallkarosserieteilen zum Einsatz kommenden Anbringungsarten bzw. Verbindungstechniken sind für die Anbindung solcher hochbelastete faserverstärkte Profile nicht ohne weiteres anwendbar.In vehicle construction, fiber-reinforced plastics are increasingly being used for weight and load-bearing purposes, in particular for body parts. Such body parts represent, for example, highly stressed fiber-reinforced profiles, which must be integrated into a metallic environment. The types of attachment or joining techniques used in conventional metal body parts are not readily applicable to the attachment of such highly stressed fiber reinforced profiles.

So ist es bekannt, Einlegeteile als Lasteinleitungselemente aus Metall, wie bspw. Gewindebolzen in faserverstärkte Kunststoffe zu integrieren. Diese dienen als Verbindungsschnittstellen für Schraubverbindungen mit anderen Bauelementen, wie bspw. Metallbauteilen. Solche Einlegeteile weisen häufig eine komplexe Oberflächenstruktur auf, um eine zufriedenstellende Festigkeit der Metall-Kunststoff-Verbindung zu erreichen.Thus, it is known to integrate inserts as load introduction elements made of metal, such as, threaded bolts in fiber-reinforced plastics. These serve as connection interfaces for screw connections with other components, such as, for example, metal components. Such inserts often have a complex surface structure in order to achieve a satisfactory strength of the metal-plastic compound.

Solche Lasteinleitungselemente werden in faserverstärkte Kunststoffbauteile in der Regel erst nach der Formgebung des Kunststoffbauteils eingebracht, wobei hierzu aufwändige Prozesse, wie Bohren, Fräsen, Einpressen, Einkleben usw. erforderlich sind. Um bspw. eine Hülse aus Metall in ein solches faserverstärktes Kunststoffbauteil einzubringen, wird das Kunststoffbauteil nach dessen eigentlichen Herstellungsprozess gebohrt und anschließend die Hülse eingepresst oder eingeklebt. Solche Verfahren sind aufwändig und teuer und daher nicht wirtschaftlich durchführbar, insbesondere auch wegen der langen Taktzeiten.Such load introduction elements are usually introduced into fiber-reinforced plastic components only after the shaping of the plastic component, for which complex processes such as drilling, milling, press-fitting, gluing, etc. are required. In order, for example, to introduce a sleeve of metal into such a fiber-reinforced plastic component, the plastic component is drilled after its actual manufacturing process and then the sleeve is pressed or glued. Such methods are complex and expensive and therefore not economically feasible, especially because of the long cycle times.

Bei zusätzlich zu einem hülsenförmigen Metalleinlegen in ein Kunststoffbauteil eingebrachten Verstärkungen, bspw. als Edelstahlblech ist das Einbringen einer Bohrung ohne Schädigung der Kunststoffstruktur durch die starke Erwärmung des Edelstahlblechs nicht möglich und kann zur Delamination der Faserlagen der Kunststoffstruktur führen. Außerdem besteht kein Stoffschluss zwischen dem hülsenförmigen Metalleinleger und der Verstärkung.In addition to a sleeve-shaped metal inserting in a plastic component introduced reinforcements, for example. As stainless steel sheet, the introduction of a hole without damaging the plastic structure by the strong heating of the stainless steel sheet is not possible and can lead to delamination of the fiber layers of the plastic structure. In addition, there is no material connection between the sleeve-shaped metal insert and the reinforcement.

Schließlich ist aus der EP 1 380 404 A2 bekannt, ein Metallinsert direkt in ein faserverstärktes Kunststoffbauteil einzubetten und hieran Befestigungselemente zu befestigen. Nachteilig hieran ist jedoch, dass bei solchen in ein faserverstärktes Kunststoffbauteil eingebettetes Metallinsert nahezu kein Toleranzausgleich möglich ist, zumindest nicht in einfacher Weise realisiert werden kann.Finally, out of the EP 1 380 404 A2 It is known to embed a metal insert directly into a fiber-reinforced plastic component and fasten fasteners thereto. The disadvantage of this, however, is that in such a fiber-reinforced plastic component embedded metal insert almost no tolerance compensation is possible, at least not in a simple manner can be realized.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem ein Verbundbauteil aus einem Metallbauteil und einem Kunststoffbauteil erzeugt wird, bei welchem das Metallbauteil als metallischer Einleger zur Verwendung als Verbindungsschnittstelle geeignet ist und die Verbindung zwischen dem Metallbauteil und dem Kunststoffbauteil eine hohe mechanische Festigkeit, Belastbarkeit und Dauerhaftigkeit aufweist.Based on this prior art, it is an object of the invention to provide a method of the type mentioned above, with which a composite component of a metal component and a plastic component is produced, in which the metal component is suitable as a metallic insert for use as a connection interface and the connection between the metal component and the plastic component has a high mechanical strength, resilience and durability.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Eine solches Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus einem Metallbauteil und einem Kunststoffbauteil, bei dem das Metallbauteil mindestens eine Öffnung mit einem Stanzrand aufweist und mittels des Stanzrandes beim Fügen des Kunststoffbauteils mit dem Metallbauteil das Kunststoffbauteil durchdrungen wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass

  • – das Metallbauteil mit zwei beabstandeten und jeweils eine Öffnung aufweisende Flachabschnitten hergestellt ist, wobei die Öffnungen miteinander fluchten und jeweils randseitige und in entgegengesetzte Richtungen gerichtete Stanzränder aufweisen,
  • – zur Aufnahme des Metallbauteils das Kunststoffbauteil als thermoplastisches Hohlprofil hergestellt ist, und
  • – das Hohlprofil mit dem in dasselbe eingelegte Metallbauteil mittels eines Umformprozesses im Bereich der Öffnungen des Metallbauteils senkrecht zu den Flachabschnitten derart verpresst wird, dass durch die Stanzränder eine mit den Öffnungen fluchtende Durchgangsöffnung aus der Wandung des Hohlprofils ausgestanzt wird.
Such a method for producing a composite component from a metal component and a plastic component, in which the metal component has at least one opening with a punched edge and penetrates the plastic component by means of the punching edge when joining the plastic component with the metal component, is characterized according to the invention in that
  • - The metal component is made with two spaced and each having an opening flat portions, wherein the openings are aligned with each other and each have edge-side and directed in opposite directions punch edges,
  • - For receiving the metal component, the plastic component is made as a thermoplastic hollow profile, and
  • - The hollow profile is pressed with the metal component inserted in the same by means of a forming process in the region of the openings of the metal component perpendicular to the flat portions such that punched by the punching edges aligned with the openings through opening from the wall of the hollow profile.

Diese Erfindung schafft ein Verbundbauteil, bei welchem das Metallbauteil gleichzeitig die Funktion eines metallischen Einlegers als auch die Funktion eines Stanzelementes bei der Erzeugung einer Durchgangsöffnung während des Umformprozesses durch Verpressen des Hohlprofils mit dem Metallbauteil übernimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders kostengünstig, da mit dem Umformprozess zur Formgebung des Verbundbauteils gleichzeitig die Durchgangsöffnung erzeugt als auch die von den Flachabschnitten des Metallbauteils gebildeten metallischen Einlegern eingebracht werden.This invention provides a composite component in which the metal component simultaneously performs the function of a metallic insert as well as the function of a punching element in the production of a through hole during the forming process by pressing the hollow profile with the metal component. The method according to the invention is particularly cost-effective, since the through-opening is generated simultaneously with the forming process for shaping the composite component, and the metallic inserts formed by the flat sections of the metal component are introduced as well.

Der besondere Vorteil dieses Verfahren liegt darin, dass das Metallbauteil als Einleger prozessintegrativ in das Hohlprofil eingebracht wird, d. h. dass mit dem Umformen des Hohlprofils, welches vorzugsweise als faserverstärktes Profil ausgebildet ist, gleichzeitig auch das Metallbauteil umgeformt und damit in dieses Hohlprofil integriert wird, ohne dass eine Nachbearbeitung erforderlich wäre. Dadurch kann dieses Verbundbauteil, insbesondere als Lasteinleitungselement kostengünstig, also wirtschaftlich mit kurzen Standzeiten hergestellt werden.The particular advantage of this method is that the metal component is introduced as an insert process integrally into the hollow profile, d. H. that with the forming of the hollow profile, which is preferably formed as a fiber-reinforced profile, at the same time, the metal component is formed and thus integrated into this hollow profile, without a post-processing would be required. As a result, this composite component, in particular as a load introduction element cost, so economically produced with short life.

Der Bereich der Durchgangsöffnung des Verbundbauteils kann ohne eine Nachbearbeitung als Lasteinleitung, bspw. realisiert mittels einer Schraubverbindung, verwendet werden, so dass dadurch das Verbundbauteil als Lasteinleitungselement eingesetzt werden kann.The region of the passage opening of the composite component can be used without a post-processing as a load introduction, for example, realized by means of a screw, so that thereby the composite component can be used as a load introduction element.

Die Öffnungen der Flachabschnitte des Metallbauteils können mit einer kreisförmigen oder mit einer komplexeren Form, wie bspw. einer Langlochform ausgebildet werden, wobei auch der Stanzrand bzw. der Stanzkragen eine entsprechende Form aufweist. Somit kann bspw. auch eine langlochförmige Durchgangsöffnung des Verbundbauteils realisiert werden.The openings of the flat sections of the metal component can be formed with a circular or with a more complex shape, such as. A slot shape, wherein also the punching edge or the punching collar has a corresponding shape. Thus, for example, a slot-shaped passage opening of the composite component can be realized.

Dadurch dass die Stanzränder die Durchgangsöffnungen in der Wandung des Hohlprofils ausstanzen, sind diese Stanzränder vollständig spielfrei in die Wandung des Hohlprofils eingebettet.Due to the fact that the punched edges punch out the passage openings in the wall of the hollow profile, these punched edges are embedded completely free of play in the wall of the hollow profile.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Verpressung derart durchgeführt wird, dass die Flachabschnitte flächenschlüssig aufeinander liegen. Damit wird von den Stanzrändern der kongruent übereinander liegenden Öffnungen der Flachabschnitte des Metallbauteils eine metallische Hülse gebildet, über welche bspw. eine Schraubverbindung ohne Setzkraftverluste realisiert werden kann. Da die Stanzränder vollständig spielfrei in die Wandung des Hohlprofils eingebettet sind, ergibt sich zwischen den derart gebildeten Hülsen und dem Kunststoffmaterial eine optimale Passung.It is particularly advantageous if, according to one embodiment of the invention, the pressing is carried out in such a way that the flat sections lie flush against one another. Thus, a metallic sleeve is formed by the punching edges of the congruent superposed openings of the flat portions of the metal component, via which, for example, a screw without Setzkraftverluste can be realized. Since the punching edges are completely free of play embedded in the wall of the hollow profile, resulting between the sleeves thus formed and the plastic material an optimal fit.

Ferner ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zur Bildung eines C- oder U-förmigen Metallbauteils die beiden Flachabschnitte endseitig über einen Verbindungsabschnitt verbunden sind. Mit einem solchen Verbindungsabschnitt sind die beiden Flachabschnitte elastisch verbunden, so dass dieses Metallbauteil mit einer Vorspannung in das Hohlprofil eingeführt werden kann, so dass an der vorgesehen Montageposition des Metallbauteils in dem Hohlprofil die Stanzränder der beiden Öffnungen von innen gegen die Wandung des Hohlprofils gedrückt werden und dabei das Metallbauteil in dem Hohlprofil fixiert wird, so dass es auch während des Umformprozesses bzw. bei einem vor der Umformung erfolgenden Aufheizen des Hohlprofils das Metallbauteil an der vorgesehen Montageposition verbleibt.It is further provided according to a further advantageous embodiment of the invention that the two flat portions are connected at the end end via a connecting portion to form a C- or U-shaped metal component. With such a connecting portion, the two flat portions are elastically connected, so that this metal component can be introduced with a bias in the hollow profile, so that pressed at the intended mounting position of the metal component in the hollow profile, the punching edges of the two openings from the inside against the wall of the hollow profile and while the metal component is fixed in the hollow profile, so that it remains at the intended mounting position during the forming process or during a taking place before the reshaping heating of the hollow profile, the metal component.

Vorzugsweise ist bei dieser Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Hohlprofil mit dem in dasselbe eingelegte Metallbauteil mittels des Umformprozesses im Bereich der Flachabschnitte des Metallbauteils unter Bildung eines flachgepressten Abschnittes des Verbundbauteils derart verpresst wird, dass sich ein in das unverpresste Hohlprofil konusförmig übergehende Übergangsbereich des Verbundbauteils mit einem teilweise formschlüssig anliegenden und schleifenförmig verformten Verbindungsabschnitt des Metallbauteils mit einer Hinterschneidung bildet. Nach dem Umformprozess wird somit zusätzlich ein Formschluss des Metallbauteils mit dem Hohlprofil über die von dem Verbindungsabschnitt des Metallbauteils gebildete Hinter realisiert, der die Festigkeit dieser Anbindung erhöht.Preferably, in this embodiment of the invention, it is provided that the hollow profile is pressed with the metal component inserted in the same by means of the forming process in the region of the flat portions of the metal component to form a flattened portion of the composite component such that a transition region of the composite component which conically merges into the unpressed hollow profile forms with a partially form-fitting adjacent and loop-shaped deformed connecting portion of the metal component with an undercut. After the forming process, a positive connection of the metal component with the hollow profile is thus additionally realized via the rear formed by the connecting portion of the metal component, which increases the strength of this connection.

Schließlich wird weiterbildungsgemäß das Hohlprofil aus faserverstärktem Kunststoff mit einer thermoplastischen Matrix hergestellt.Finally, according to the development of the hollow profile of fiber-reinforced plastic with a thermoplastic matrix.

Die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Metallbauteil und dem Hohlprofil kann weiter erhöht werden, indem die Oberfläche des Metallbauteils mit geeigneten Beschichtungen oder Haftungsvermittlungen vorbehandelt werden. Außerdem ist es natürlich möglich, dass mehrere solcher Durchgangsöffnungen erzeugt werden, wodurch weitere Formschlüsse zwischen dem Metallteil und dem Hohlprofil geschaffen werden, die ebenso die Verbindungsfestigkeit zwischen Metallteil und Hohlprofil erhöhen.The bonding strength between the metal component and the hollow profile can be further increased by using the surface of the metal component with suitable coatings or Liability mediation be pretreated. In addition, it is of course possible that a plurality of such through holes are produced, whereby more form-fitting between the metal part and the hollow profile are created, which also increase the connection strength between the metal part and the hollow profile.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described in detail by means of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines aus einem Hohlprofil gemäß 3 und einem Metallbauteil gemäß 2 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Verbundbauteils, 1 a schematic representation of a hollow profile according to 3 and a metal component according to 2 composite component produced by the method according to the invention,

1a eine schematische Schnittdarstellung des Verbundbauteils nach Schnitt A-A gemäß 1, 1a a schematic sectional view of the composite component according to section AA according to 1 .

2 eine schematische Darstellung eines Metallbauteils zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundbauteils nach 1, 2 a schematic representation of a metal component for the production of the composite component according to the invention 1 .

3 eine schematische Darstellung eines Hohlprofils aus einem faserverstärkten Kunststoff zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundbauteils nach 1, 3 a schematic representation of a hollow profile made of a fiber-reinforced plastic for producing the composite component according to the invention according to 1 .

4 eine schematische Darstellung eines Hohlprofils gemäß 3 mit einem teilweise eingeführten Metallbauteil gemäß 2, und 4 a schematic representation of a hollow profile according to 3 with a partially introduced metal component according to 2 , and

5 eine schematische Darstellung des Hohlprofils nach 4 mit einem vollständig eingeführten Metallbauteil. 5 a schematic representation of the hollow profile after 4 with a completely inserted metal component.

Das Verbundbauteil 1 gemäß den 1 und 1a stellt ein Lasteinleitungselement dar und wird aus einem rohrförmigen Hohlprofil 3 aus faserverstärktem Kunststoffmaterial mit einer thermoplastischen Matrix und einem Metallbauteil 2 hergestellt. Diese beiden Bauteile 2 und 3 werden im Verlauf der weiteren Beschreibung anhand der 2 und 3 näher beschrieben.The composite component 1 according to the 1 and 1a represents a load introduction element and is made of a tubular hollow profile 3 made of fiber-reinforced plastic material with a thermoplastic matrix and a metal component 2 produced. These two components 2 and 3 in the course of the further description on the basis of 2 and 3 described in more detail.

Dieses Verbundbauteil 1 weist gemäß den 1 und 1a endseitig einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten flachgepressten Abschnitt 1.2 mit einer Durchgangsöffnung 1.1 auf, die als Verbindungsschnittstelle zur Anbindung eines Bauteils mittels bspw. einer Schraubverbindung dient. Der flachgepresste Abschnitt 1.2 geht über einen Übergangsbereich 1.3 in das unverformte Hohlprofil 3 mit einem kreisförmigen Querschnitt über.This composite component 1 according to the 1 and 1a at the end a flat-pressed section produced by the method according to the invention 1.2 with a passage opening 1.1 on, which serves as a connection interface for connecting a component by means of, for example, a screw connection. The flattened section 1.2 goes over a transitional area 1.3 in the undeformed hollow profile 3 with a circular cross section above.

In dem flachgepressten Abschnitt 1.2 des Verbundbauteils 1 befindet sich als Einlegeteil das Metallbauteil 2, welches in 1 gestrichelt dargestellt ist.In the flattened section 1.2 of the composite component 1 is located as an insert the metal component 2 which is in 1 is shown in dashed lines.

Nach 2 besteht dieses Metallbauteil 2 aus einem streifenförmigen Metallblech, welches C-förmig gebogen ist, so dass zwei Flachabschnitte 2.1 und 2.2 jeweils einen Schenkel dieser C-Form bilden und ein Verbindungsabschnitt 2.3 diese beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 verbinden. Durch diesen bogenförmigen Verbindungsabschnitt 2.3 weisen die beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 entsprechend einem Federelement eine federelastische Eigenschaft auf. Das Metallbauteil 2 kann auch als U-Form ausgebildet sein.To 2 this metal component exists 2 from a strip-shaped metal sheet, which is bent in a C-shape, so that two flat sections 2.1 and 2.2 each form a leg of this C-shape and a connecting portion 2.3 these two flat sections 2.1 and 2.2 connect. Through this arcuate connection section 2.3 show the two flat sections 2.1 and 2.2 according to a spring element on a resilient property. The metal component 2 can also be designed as a U-shape.

Ferner weisen die beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 jeweils eine Öffnung 2.11 und 2.21 auf, die in Bezug auf die Ebene der beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 miteinander fluchten und einen Stanzrand 2.12 bzw. 2.22 aufweisen, wobei diese beiden Stanzränder 2.12 und 2.22 in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind. D. h., dass der Stanzrand 2.12 der Öffnung 2.11 auf der zum Flachabschnitt 2.2 abgewandten Seite des Flachabschnittes 2.1 und umgekehrt der Stanzrand 2.22 der Öffnung 2.21 auf der zum Flachabschnitt 2.1 abgewandten Seite des Flachabschnittes 2.2 angeordnet ist.Furthermore, the two flat sections 2.1 and 2.2 one opening each 2.11 and 2.21 on that in relation to the plane of the two flat sections 2.1 and 2.2 aligned with each other and a punched edge 2.12 respectively. 2.22 have, wherein these two punched edges 2.12 and 2.22 are directed in opposite directions. That is, that the punched edge 2.12 the opening 2.11 on the to the flat section 2.2 opposite side of the flat section 2.1 and vice versa the punching edge 2.22 the opening 2.21 on the to the flat section 2.1 opposite side of the flat section 2.2 is arranged.

Die beiden Öffnungen 2.11 und 2.21 werden jeweils als wulstförmiger Blechdurchzug mit einem Kragen als Stanzrand 2.12 bzw. 2.22 hergestellt.The two openings 2.11 and 2.21 are each as a bead-shaped sheet metal passage with a collar as a punching edge 2.12 respectively. 2.22 produced.

Gemäß 3 wird das rohrförmige Hohlprofil 3 mit einer Wandung 3.1 bereitgestellt, dessen innerer Durchmesser so gewählt ist, dass entsprechend der Darstellung nach 4 das Metallbauteil 2 mit dessen Verbindungsabschnitt 2.3 in Verschieberichtung R in das Hohlprofil 3 bis zu einer Montageposition eingeschoben werden kann, bei der die freien Stirnflächen der beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 mit der Stirnfläche des Hohlprofils 3 fluchten, wie dies in 5 dargestellt ist. Dabei sollen die beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 zum Einführen in das Hohlprofil 3 etwas zusammengedrückt werden, so dass diese durch die federelastische Wirkung vorgespannt werden und dadurch in der Montageposition die beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 nach außen an die Wandung 3.1 des Hohlprofils 3 gedrückt und so in dieser Position fixiert werden. Durch diese Fixierung kann sich das Metallbauteil 2 im nachfolgenden Prozessschritt nicht aus dieser Montageposition unbeabsichtigt verschieben.According to 3 becomes the tubular hollow profile 3 with a wall 3.1 provided, whose inner diameter is selected so that according to the illustration 4 the metal component 2 with its connecting portion 2.3 in the direction of displacement R in the hollow section 3 can be inserted to an assembly position, in which the free end faces of the two flat sections 2.1 and 2.2 with the end face of the hollow profile 3 to curse like this 5 is shown. Here are the two flat sections 2.1 and 2.2 for insertion into the hollow profile 3 be slightly compressed so that they are biased by the elastic effect and thus in the mounting position, the two flat sections 2.1 and 2.2 out to the wall 3.1 of the hollow profile 3 pressed and fixed in this position. By this fixation, the metal component can 2 Do not move unintentionally from this mounting position in the following process step.

Das Hohlprofil 3 mit dem eingeschobenen Metallbauteil 2 wird im Bereich des eingeschobenen Metallbauteils 2 mittels eines geeigneten Werkzeugs zunächst aufgeheizt, um die thermoplastische Matrix des Hohlprofils 3 in einen fließfähigen Zustand zu bringen. Anschließend wird das Hohlprofil 3 im Bereich der beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 senkrecht zu denselben derart verpresst, dass diese beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 des Metallbauteils 2 zusammen mit dem Hohlprofil 3 in eine flachgepresste Form unter Ausbildung eines flachgepressten Abschnittes 1.2 des Verbundbauteils 1 geformt werden und sich dabei ein Übergangsbereich 1.3 des Verbundbauteils 1 ausbildet, der ausgehend von dem flachgepressten Abschnitt 1.2 sich konusförmig in das unverpresste Hohlprofil 3 erweitert. In diesem Übergangsbereich 1.3 wird der Verbindungsabschnitt 2.3 des Metallbauteils 2 in der Art einer Schlaufe unter Ausbildung eines Formschlusses mit der inneren Wandung im Bereich des Übergangsbereich 1.3 verformt, wie dies insbesondere aus der Schnittdarstellung gemäß 1a ersichtlich ist. Dieser Formschluss des Verbindungsabschnitts 2.3 mit dem Übergangsbereich 1.3 bildet eine Hinterschneidung 2.31, wodurch die Festigkeit der Anbindung des Metallbauteils 2 an das Hohlprofil 3 erhöht wird.The hollow profile 3 with the inserted metal component 2 is in the range of the inserted metal component 2 initially heated by a suitable tool to the thermoplastic matrix of the hollow profile 3 to bring into a flowable state. Subsequently, the hollow profile 3 in the area of the two flat sections 2.1 and 2.2 perpendicular to the same pressed so that these two flat sections 2.1 and 2.2 of the metal component 2 together with the hollow profile 3 in a flat pressed shape to form a flat pressed section 1.2 of the composite component 1 be formed while doing a transition area 1.3 of the composite component 1 forming, starting from the flattened section 1.2 cone-shaped into the unpressed hollow profile 3 extended. In this transitional area 1.3 becomes the connection section 2.3 of the metal component 2 in the manner of a loop to form a positive connection with the inner wall in the region of the transition region 1.3 deformed, as this particular from the sectional view according to 1a is apparent. This positive connection of the connecting portion 2.3 with the transition area 1.3 forms an undercut 2.31 , whereby the strength of the connection of the metal component 2 to the hollow profile 3 is increased.

Mit dieser Umformung des Metallbauteils 2 werden dessen beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 flächenschlüssig aufeinander gedrückt, so dass auch die beiden Öffnungen 2.11 und 2.21 ebenso kongruent aufeinander liegen.With this transformation of the metal component 2 be the two flat sections 2.1 and 2.2 surface-locked pressed on each other, so that the two openings 2.11 and 2.21 just as congruent to each other.

Während des Verpressens durchdringen die Stanzränder 2.12 und 2.22 der Öffnungen 2.11 und 2.21 die Wandung 3.1 des Hohlprofils 3 und Stanzen dabei entsprechend der Kontur der Stanzränder 2.12 und 2.22 die Öffnung 1.1 des Verbundbauteils 1 unter Bildung eines Stanzbutzens 1.4 (vgl. 1) heraus. Damit wird das Fasermaterial des faserverstärkten Kunststoffes durch diese Stanzränder 2.12 und 2.22 durchtrennt.During pressing, the punched edges penetrate 2.12 and 2.22 the openings 2.11 and 2.21 the wall 3.1 of the hollow profile 3 and punching it according to the contour of the punched edges 2.12 and 2.22 the opening 1.1 of the composite component 1 with the formation of a stamped housing 1.4 (see. 1 ) out. Thus, the fiber material of the fiber-reinforced plastic is through these punched edges 2.12 and 2.22 severed.

Dadurch dass die beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 nach dem Verpressen flächenschlüssig aufeinander liegen, bilden die kongruent ebenso übereinander liegenden Öffnungen 2.11 und 2.21 zusammen mit den Stanzränder 2.12 und 2.22 eine metallische Hülse. Da die Verpressung bis zum vollständigen Durchstanzen der Wandung 3.1 des Hohlprofils 3 durchgeführt wird, entspricht die Länge der entstandenen Hülse der Dicke des flachgepressten Abschnittes 1.2 des Verbundbauteils 1. Somit treten keine Setzkraftverluste auf, wenn diese von der Hülse gebildete Durchgangsöffnung 1.1 für eine Schraubverbindung genutzt wird.Because of the two flat sections 2.1 and 2.2 after pressing surface-fit lie on each other, form the congruent equally superimposed openings 2.11 and 2.21 together with the punched edges 2.12 and 2.22 a metallic sleeve. Since the compression until the complete punching of the wall 3.1 of the hollow profile 3 is performed, the length of the resulting sleeve corresponds to the thickness of the flattened section 1.2 of the composite component 1 , Thus, no wedge force losses occur when this formed by the sleeve passage opening 1.1 is used for a screw connection.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Hohlprofil ein thermoplastisches Rohr verwendet. Natürlich können auch Hohlprofile mit anderen Querschnittsformen verwendet werden. Die Kontur eines entsprechenden Metallbauteils 2 wird natürlich hieran angepasst. Ferner können anstelle der kreisförmigen Öffnungen 2.11 und 2.21 der beiden Flachabschnitte 2.1 und 2.2 auch Öffnungen mit anderen Querschnittsformen verwendet werden, wobei die dabei entstehenden Stanzränder die entsprechenden Konturen aufweisen. So kann bspw. eine langlochförmige Öffnung 1.1 im flachgepressten Abschnitt 1.2 des Verbundbauteils 1 realisiert werden.In the embodiment described above, a thermoplastic tube is used as the hollow profile. Of course, hollow sections can be used with other cross-sectional shapes. The contour of a corresponding metal component 2 will of course be adapted to this. Further, instead of the circular openings 2.11 and 2.21 the two flat sections 2.1 and 2.2 also openings with other cross-sectional shapes are used, wherein the resulting punching edges have the corresponding contours. Thus, for example, a slot-shaped opening 1.1 in the flattened section 1.2 of the composite component 1 will be realized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verbundbauteilcomposite component
1.11.1
Durchgangsöffnung des Verbundbauteils 1 Through opening of the composite component 1
1.21.2
flachgepresster Abschnitt des Verbundteils 1 flattened section of the composite part 1
1.31.3
Übergangsbereich des Verbundteils 1 Transition region of the composite part 1
1.41.4
ausgestanztes Elementpunched out element
22
Metallbauteilmetal component
2.12.1
Flachabschnitt des Metallbauteils 2 Flat section of the metal component 2
2.112.11
Öffnung des Flachabschnittes 2.1 Opening of the flat section 2.1
2.122.12
Stanzrand der Öffnung 2.11 Punching edge of the opening 2.11
2.22.2
Flachabschnitt des Metallbauteils 2 Flat section of the metal component 2
2.212.21
Öffnung des Flachabschnittes 2.2 Opening of the flat section 2.2
2.222.22
Stanzrand der Öffnung 2.21 Punching edge of the opening 2.21
2.32.3
Verbindungsabschnittconnecting portion
2.312.31
Hinterschneidungundercut
33
Kunststoffbauteil, HohlprofilPlastic component, hollow profile
3.13.1
Wandung des Hohlprofils 3 Wall of the hollow profile 3

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1) aus einem Metallbauteil (2) und einem Kunststoffbauteil (3), bei dem das Metallbauteil (2) mindestens eine Öffnung mit einem Stanzrand aufweist und mittels des Stanzrandes beim Fügen des Kunststoffbauteils (3) mit dem Metallbauteil (2) das Kunststoffbauteil (3) durchdrungen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – das Metallbauteil (2) mit zwei beabstandeten und jeweils eine Öffnung (2.11, 2.21) aufweisende Flachabschnitten (2.1, 2.2) hergestellt ist, wobei die Öffnungen (2.11, 2.21) miteinander fluchten und jeweils randseitige und in entgegengesetzte Richtungen gerichtete Stanzränder (2.12, 2.22) aufweisen, – zur Aufnahme des Metallbauteils (2) das Kunststoffbauteil (3) als thermoplastisches Hohlprofil hergestellt ist, und – das Hohlprofil (3) mit dem in dasselbe eingelegte Metallbauteil (2) mittels eines Umformprozesses im Bereich der Öffnungen (2.11, 2.21) des Metallbauteils (2) senkrecht zu den Flachabschnitten (2.1, 2.2) derart verpresst wird, dass durch die Stanzränder (2.12, 2.22) eine mit den Öffnungen (2.11, 2.21) fluchtende Durchgangsöffnung (1.1) aus der Wandung (3.1) des Hohlprofils (3) ausgestanzt wird.Method for producing a composite component ( 1 ) of a metal component ( 2 ) and a plastic component ( 3 ), in which the metal component ( 2 ) has at least one opening with a punched edge and by means of the punching edge when joining the plastic component ( 3 ) with the metal component ( 2 ) the plastic component ( 3 ) is penetrated, characterized in that - the metal component ( 2 ) with two spaced and one opening ( 2.11 . 2.21 ) having flat sections ( 2.1 . 2.2 ), the openings ( 2.11 . 2.21 ) are aligned with each other and each edge-side and in opposite directions punching edges ( 2.12 . 2.22 ), - for receiving the metal component ( 2 ) the plastic component ( 3 ) is produced as a thermoplastic hollow profile, and - the hollow profile ( 3 ) with the metal component (FIG. 2 ) by means of a forming process in the region of the openings ( 2.11 . 2.21 ) of the metal component ( 2 ) perpendicular to the flat sections ( 2.1 . 2.2 ) is pressed in such a way that by the punch edges ( 2.12 . 2.22 ) one with the openings ( 2.11 . 2.21 ) aligned passage opening ( 1.1 ) from the wall ( 3.1 ) of the hollow profile ( 3 ) is punched out. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpressung derart durchgeführt wird, dass die Flachabschnitte (2.1, 2.2) flächenschlüssig aufeinander liegen.A method according to claim 1, characterized in that the pressing is carried out such that the flat sections ( 2.1 . 2.2 ) lie flat on each other. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines C- oder U-förmigen Metallbauteils (2) die beiden Flachabschnitte (2.1, 2.2) endseitig über einen Verbindungsabschnitt (2.3) verbunden sind.A method according to claim 1 or 2, characterized in that for forming a C-shaped or U-shaped metal component ( 2 ) the two flat sections ( 2.1 . 2.2 ) at the end via a connecting section ( 2.3 ) are connected. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3) mit dem in dasselbe eingelegte Metallbauteil (2) mittels des Umformprozesses im Bereich der Flachabschnitte (2.1, 2.2) des Metallbauteils (2) unter Bildung eines flachgepressten Abschnittes (1.2) des Verbundbauteils (1) derart verpresst wird, dass sich ein in das unverpresste Hohlprofil (3) konusförmig übergehende Übergangsbereich (1.3) des Verbundbauteils (1) mit einem teilweise formschlüssig anliegenden und schleifenförmig verformten Verbindungsabschnitt (2.3) des Metallbauteils (2) mit einer Hinterschneidung (2.31) bildet. Method according to claim 3, characterized in that the hollow profile ( 3 ) with the metal component (FIG. 2 ) by means of the forming process in the region of the flat sections ( 2.1 . 2.2 ) of the metal component ( 2 ) to form a flattened section ( 1.2 ) of the composite component ( 1 ) is pressed in such a way that in the unpressed hollow section ( 3 ) conically transitioning transition region ( 1.3 ) of the composite component ( 1 ) with a partially form-fitting adjacent and loop-shaped shaped connecting portion ( 2.3 ) of the metal component ( 2 ) with an undercut ( 2.31 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3) aus faserverstärktem Kunststoff mit einer thermoplastischen Matrix hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow profile ( 3 ) is made of fiber reinforced plastic with a thermoplastic matrix. Verbundbauteil (1) hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Composite component ( 1 ) prepared by a method according to any one of the preceding claims. Verwendung des Verbundbauteils (1) nach Anspruch 6 als Lasteinleitungselement.Use of the composite component ( 1 ) according to claim 6 as a load introduction element.
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