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Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem Bauteilkörper, der eine Bauteilbasis und eine von dieser in einer axialen Richtung vorstehende Bauteilausformung aufweist, die um eine in axialer Richtung verlaufende Längsachse im Abstand herum verläuft und aus Kunststoff besteht.
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Bei durchgängigen schwerpunktfernen Ausformungen in Kunststoffbauteilen können Umfangsspannungen entstehen, die zu Rissbildung führen. Diese Umfangsspannungen können sowohl durch mechanische als auch durch thermische Belastungen auftreten, letzteres insbesondere bei Metall/Kunststoff-Hybridbauteilen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, derartige Umfangsspannungen reduzieren zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauteil nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
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Ein Bauteil mit einem Bauteilkörper, der eine Bauteilbasis und eine von dieser in einer axialen Richtung vorstehende Bauteilausformung aufweist, die um eine in axialer Richtung verlaufende Längsachse im Abstand herum verläuft und aus Kunststoff besteht, ist erfindungsgemäß insbesondere dadurch weitergebildet, dass rings der Längsachse in die Bauteilausformung eine oder mehrere im Abstand zueinander vorgesehene Aussparungen eingebracht sind.
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Durch die eine oder mehreren in die Bauteilausformung eingebrachten Aussparungen sind insbesondere zur Rissbildung führende, hohe Spannungen vermeidbar. Beispielsweise ist durch die eine oder mehreren Aussparungen das mechanische Verhalten insoweit veränderbar, dass in der Bauteilausformung Spannungen und/oder Dehnungen reduzierbar sind. Insbesondere wenn die Bauteilausformung an einer Grenzfläche zwischen einem Kunststoffbereich und einem Metallbereich in einem Hybridbauteil liegt, sind Spannungsspitzen im Übergangsbereich reduzierbar.
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Eine oder jedwede quer zur axialen Richtung und/oder quer zur Längsachse verlaufende Richtung wird insbesondere als radiale Richtung bezeichnet. Vorteilhaft wird eine um die Längsachse herum verlaufende Richtung als Umfangsrichtung bezeichnet.
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Die Aussparungen sind rings der Längsachse und/oder in Umfangsrichtung insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet. Bevorzugt beträgt die Anzahl der Aussparungen zwei oder wenigstens zwei oder drei oder wenigstens drei oder vier oder wenigstens vier. Vorzugsweise ist jede Aussparung in axialer Richtung in die Bauteilausformung eingebracht. Vorteilhaft ist jede Aussparung in radialer Richtung durchgängig. Bevorzugt ist jede Aussparung zu einem axialen freien Ende der Bauteilausformung hin offen. Vorzugsweise ist jede Aussparung zu einem der Bauteilbasis abgewandten axialen Ende der Bauteilausformung hin offen. Vorteilhaft erstreckt sich jede Aussparung über die gesamte axiale Länge des Vorsprungs oder über lediglich einen Teil der axialen Länge des Vorsprungs.
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Der Kunststoff der Bauteilausformung ist bevorzugt ein verstärkter Kunststoff. Insbesondere ist der Kunststoff mittels Fasern, Kugeln und/oder einem Pulver verstärkt. Die Fasern eines faserverstärkten Kunststoffs der Bauteilausformung sind z.B. Glasfasern. Insbesondere handelt es sich bei den Fasern des faserverstärkten Kunststoffs der Bauteilausformung um Kurzfasern. Der Kunststoff der Bauteilausformung ist vorzugsweise ein Thermoplast. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kunststoff der Bauteilausformung um Polyphenylensulfid (PPS).
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Das Bauteil ist oder bildet bevorzugt ein Kunststoff-Bauteil oder Kunststoff-Metall-Hybrid-Bauteil. Insbesondere besteht das Bauteil aus Kunststoff oder aus Kunststoff und Metall.
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Gemäß einer Ausgestaltung besteht die Bauteilbasis aus Kunststoff oder aus Metall oder aus Kunststoff und Metall. Bevorzugt ist die Bauteilausformung integral und/oder monolithisch und/oder materialhomogen mit der Bauteilbasis oder mit einem oder zumindest einem Bereich oder Abschnitt der Bauteilbasis ausgebildet, der insbesondere aus Kunststoff besteht. Insbesondere bilden die Bauteilbasis oder der aus Kunststoff bestehende Bereich oder Abschnitt der Bauteilbasis und die Bauteilausformung ein gemeinsames Kunststoffteil und/oder Spritzgussteil. Vorteilhaft besteht am Übergang oder im Bereich des Übergangs zwischen der Bauteilbasis und der Bauteilausformung die Bauteilbasis, insbesondere bereichsweise oder zumindest bereichsweise, aus Metall. Bei diesem Metall handelt es beispielsweise um Aluminium oder um einen Eisenwerkstoff, wie z.B. Stahl.
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Gemäß einer Weiterbildung weist die Bauteilbasis eine Einfassung aus Kunststoff und einen metallischen Einleger oder Kern auf, der, insbesondere teilweise oder zumindest teilweise, in die Einfassung eingebettet und/oder von dieser, insbesondere teilweise oder zumindest teilweise, umschlossen und/oder eingefasst ist. Beispielsweise ist die Einfassung an den Einleger oder Kern angespritzt und/oder der Einleger oder Kern ist z.B. mit dem Kunststoff der Einfassung umspritzt. Insbesondere bilden die Einfassung und die Bauteilausformung ein gemeinsames Kunststoffteil und/oder Spritzgussteil. Sofern die Bauteilbasis, insbesondere bereichsweise oder zumindest bereichsweise, aus Metall besteht, ist dieses Metall vorzugsweise durch den Einleger oder Kern gebildet.
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Bevorzugt greifen eine Innenumfangsfläche der Einfassung und eine Außenumfangsfläche des Einlegers oder Kerns formschlüssig ineinander, insbesondere derart, dass die Einfassung und der Einleger oder Kern in Umfangsrichtung formschlüssig aneinander gesichert sind. Beispielsweise sind die Innenumfangsfläche der Einfassung und die Außenumfangsfläche des Einlegers oder Kerns jeweils mit einer Verzahnung versehen, wobei diese Verzahnungen ineinandergreifen. Somit kann z.B. eine Verdrehsicherung zwischen der Einfassung und dem Einleger oder Kern realisiert werden. Insbesondere ist eine Sicherung gegen Torsion und/oder axial wirkenden Kräften gegeben.
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Der Kunststoff der Bauteilbasis und/oder der Einfassung ist bevorzugt ein verstärkter, insbesondere faserverstärkter, Kunststoff. Die Fasern des faserverstärkten Kunststoffs der Bauteilbasis und/oder der Einfassung sind z.B. Glasfasern. Insbesondere handelt es sich bei den Fasern des faserverstärkten Kunststoffs der Bauteilbasis und/oder der Einfassung um Kurzfasern. Der Kunststoff der Bauteilbasis und/oder der Einfassung ist vorzugsweise ein Thermoplast. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kunststoff der Bauteilbasis und/oder der Einfassung um Polyphenylensulfid (PPS). Bevorzugt ist die Bauteilausformung integral und/oder monolithisch und/oder materialhomogen mit der Einfassung ausgebildet. Der metallische Einleger oder Kern besteht beispielsweise aus Aluminium oder aus einem Eisenwerkstoff, wie z.B. Stahl.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist die Bauteilausformung einen, insbesondere axialen und/oder radialen, Abstand zu einem Schwerpunkt des Bauteilkörpers auf. Beispielsweise erstreckt sich die Bauteilausformung in axialer und/oder in radialer Richtung von dem oder einem Schwerpunkt des Bauteilkörpers weg. Bevorzugt verläuft die Längsachse durch den oder einen Schwerpunkt des Bauteilkörpers. Vorteilhaft liegt der oder ein Schwerpunkt des Bauteilkörpers innerhalb der Bauteilbasis und/oder innerhalb eines von der Bauteilbasis definierten und/oder begrenzten Raumbereichs. Der Schwerpunkt ist z.B. ein geometrischer Schwerpunkt und/oder ein Massenmittelpunkt. Vorteilhaft weist die Bauteilausformung einen, insbesondere radialen, Abstand zur Längsachse auf.
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Bevorzugt ist die Bauteilausformung, vorzugsweise bezüglich der Längsachse, rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch, insbesondere unter Vernachlässigung der Aussparung oder Aussparungen. Vorteilhaft ist die Bauteilausformung ringförmig.
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Bevorzugt ist der Bauteilkörper, vorzugsweise bezüglich der Längsachse, rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch, insbesondere unter Vernachlässigung der Aussparung oder Aussparungen. Beispielsweise bildet der Bauteilkörper ein Rad.
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Bevorzugt ist die Bauteilbasis, vorzugsweise bezüglich der Längsachse, rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch. Vorteilhaft ist die Bauteilbasis ringförmig oder scheibenförmig. Beispielsweise bildet die Bauteilbasis ein Rad.
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Bevorzugt ist oder sind der Bauteilkörper und/oder die Bauteilbasis und/oder die Bauteilausformung, vorzugsweise jeweils, zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, insbesondere unter Vernachlässigung der Aussparung oder Aussparungen.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist eine um die Längsachse herum verlaufende Außenumfangsfläche der Bauteilbasis einen größeren, insbesondere radialen, Abstand zur Längsachse auf als die Bauteilausformung oder deren Außenumfangsfläche. Bevorzugt weist eine um die Längsachse herum verlaufende Innenumfangsfläche der Bauteilbasis und/oder des Einlegers oder Kerns einen kleineren, insbesondere radialen, Abstand zur Längsachse auf als die Bauteilausformung oder deren Innenumfangsfläche.
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Das Bauteil bildet beispielsweise eine Getriebebauteil. Bevorzugt bildet das Bauteil ein Rad, wie z.B. ein Zahnrad oder ein Riemenrad. Vorzugsweise ist die oder eine um die Längsachse herum verlaufende Außenumfangsfläche der Bauteilbasis mit einer Verzahnung versehen.
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Bevorzugt ist der metallische Einleger oder Kern, vorzugsweise bezüglich der Längsachse, rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch. Vorteilhaft ist der metallische Einleger oder Kern ringförmig oder scheibenförmig. Bevorzugt bildet der metallische Einleger oder Kern eine, vorzugsweise metallische, Nabe oder Radnabe, insbesondere des als Rad oder Zahnrad oder Riemenrad ausgebildeten Bauteils oder Bauteilkörpers.
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Das Bauteil ist z.B. für ein Fahrzeug vorgesehen, welches insbesondere ein Kraftfahrzeug ist. Beispielsweise ist das Bauteil in einer, vorzugsweise aktiven, Radaufhängung oder Hinterachslenkung des Fahrzeugs vorgesehen.
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Gemäß einer Weiterbildung sitzt das Bauteil und/oder die Bauteilbasis und/oder der Einleger oder Kern, vorzugsweise starr oder drehstarr, auf einer Welle, die sich insbesondere in axialer Richtung erstreckt. Vorteilhaft verläuft die Längsachse mittig durch die Welle. Beispielsweise bildet die Längsachse eine Drehachse der Welle.
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Die Erfindung betrifft insbesondere ferner eine Welle mit einem erfindungsgemäßen Bauteil, wobei das Bauteil und/oder die Bauteilbasis und/oder der Einleger oder Kern, vorzugsweise starr oder drehstarr, auf der Welle sitzt, die sich insbesondere in axialer Richtung erstreckt. Vorteilhaft verläuft die Längsachse mittig durch die Welle. Beispielsweise bildet die Längsachse eine Drehachse der Welle.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Vorderansicht eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform,
- 2 eine Schnittansicht des Bauteils entlang der aus 1 ersichtlichen Schnittlinie A - A und
- 3 eine Seitenansicht des aus 1 ersichtlichen Bauteils.
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Aus den 1 bis 3 sind unterschiedliche Ansichten eines insbesondere als Riemenrad ausgebildeten Bauteils 1 gemäß einer Ausführungsform ersichtlich, welches einen Bauteilkörper 2 umfasst, der eine Bauteilbasis 3 und eine von dieser in einer axialen Richtung x vorstehende Bauteilausformung 4 aufweist, die um eine in axialer Richtung x verlaufende Längsachse 5 im Abstand herum verläuft und aus Kunststoff besteht. Die axiale Erstreckung der Bauteilbasis ist mit b gekennzeichnet. Ferner ist die axiale Erstreckung der Bauteilausformung 4 mit h gekennzeichnet.
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Eine oder jedwede quer zur Längsachse 5 verlaufende Richtung wird insbesondere als radiale Richtung r bezeichnet. Ferner wird eine um die Längsachse 5 herum verlaufende Richtung vorzugsweise als Umfangsrichtung u bezeichnet.
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Die Bauteilbasis 3 weist eine Einfassung 6 aus Kunststoff und einen metallischen Einleger 7 auf, der teilweise in die Einfassung 6 eingebettet und von dieser umschlossen ist. Insbesondere ist der Einleger 7 mit dem Kunststoff der Einfassung 6 umspritzt. Ferner ist die Bauteilausformung 4 integral mit der Einfassung 6 ausgebildet. Aufgrund des Einlegers 7 besteht die Bauteilbasis 3 im Bereich des Übergangs zwischen der Bauteilbasis 3 und der Bauteilausformung 4 aber bereichsweise aus Metall.
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Der metallische Einleger 7 bestimmt insbesondere aufgrund seiner relativ großen Masse im Vergleich zur Masse des Kunststoffs der Bauteilausformung 4 und der Einfassung 6 die Lage eines Massenmittelpunkts 8 des Bauteilkörpers 2. Bevorzugt liegt der Massenmittelpunkts 8, der z.B. auch als Schwerpunkt bezeichnet wird, aber nahe am geometrischen Schwerpunkt des Bauteilkörpers 2, sodass der geometrische Schwerpunkt näherungsweise mit dem Massenmittelpunkt 8 übereinstimmt.
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Rings der Längsachse 5 sind in die Bauteilausformung 4 mehrere im Abstand zueinander vorgesehene Aussparungen 9 eingebracht. Die Aussparungen 9 sind rings der Längsachse 5 gleichmäßig verteilt angeordnet und an ihren der Bauteilbasis 3 abgewandten axialen Enden offen.
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Eine um die Längsachse 5 herum verlaufende Außenumfangsfläche 10 der Bauteilbasis 3 weist einen größeren radialen Abstand zur Längsachse 5 auf als die Bauteilausformung 4. Ferner ist die um die Längsachse 5 herum verlaufende Außenumfangsfläche 10 der Bauteilbasis 3 bevorzugt mit einer Verzahnung 11 versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil
- 2
- Bauteilkörper
- 3
- Bauteilbasis
- 4
- Bauteilausformung
- 5
- Längsachse
- 6
- Einfassung
- 7
- Einleger
- 8
- Schwerpunkt
- 9
- Aussparung
- 10
- Außenumfangsfläche
- 11
- Verzahnung
- b
- axiale Erstreckung der Bauteilbasis
- h
- axiale Erstreckung der Bauteilausformung
- r
- radiale Richtung
- u
- Umfangsrichtung
- x
- axiale Richtung