DE102015217100A1

DE102015217100A1 - Kfz-Funktionskomponente mit durch adhäsiven Schaum aufgebrachter Isolationslage

Info

Publication number: DE102015217100A1
Application number: DE102015217100.0A
Authority: DE
Inventors: Klaus Pfaffelhuber; Peter Dill; Alexander Schwarz
Original assignee: Roechling Automotive AG and Co KG
Current assignee: Roechling Automotive AG and Co KG
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Eine Kfz-Funktionskomponente (14), insbesondere Kfz-Motorraum-Funktionskomponente (14), wie etwa Motorblock-Bauteil (12), Saugrohr-Bauteil, Gehäuse-Bauteil, insbesondere Pumpengehäuse-Bauteil, Filtergehäuse-Bauteil und dergleichen, ist an einer von der Komponente (14) wegweisenden Außenseite (16), mit einem thermisch isolierenden oder/und schallemissionsmindernden Isolationsbauteil (18) verbunden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Isolationsbauteil (18) adhäsiv durch einen Schaumklebstoff (36) mit der Außenseite (16) fest verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kfz-Funktionskomponente, wie etwa Motorblock-Bauteil, Saugrohr-Bauteil, Gehäuse-Bauteil, insbesondere Pumpengehäuse-Bauteil, Filtergehäuse-Bauteil und dgl., mit einer von der Komponente wegweisenden Außenseite, mit welcher ein thermisch isolierendes oder/und schallemissionsminderndes Isolationsbauteil verbunden ist.
Mit dem Begriff "Kfz-Funktionskomponente" ist jedes Bauteil oder Teilbauteil bezeichnet, das dazu ausgebildet oder bestimmt ist, in einem oder an einem Kraftfahrzeug angeordnet zu werden, um dort eine technische Funktion zu erfüllen. Insbesondere, aber nicht nur, betrifft die vorliegende Erfindung Kfz-Motorraum-Funktionskomponenten. Mit dem Begriff "Kfz-Motorraum-Funktionskomponente" ist jedes Bauteil oder Teilbauteil bezeichnet, das dazu ausgebildet oder bestimmt ist, zur Erfüllung einer technischen Funktion im Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet zu werden. Die technische Funktion kann auch darin liegen, einen Beitrag zur technischen Funktion einer weiteren Komponente zu leisten.
Gerade Kfz-Motorraum-Funktionskomponenten sind an ihrer Außenseite mit Isolationslagen versehen, um die Funktionskomponente thermisch zu isolieren und so beispielsweise ihre Aufheizphase zu verkürzen oder/und ihre Abkühlphase zu verlängern, um Schadstoffemissionen des Fahrzeugs zu verringern. Die Isolationslage kann – auch an außerhalb des Motorraums angeordneten Funktionskomponenten – weiter dazu dienen, von der Funktionskomponente ausgehenden Schall an seiner Ausbreitung zu hindern, mit welchem Mechanismus auch immer. Auch eine Schall absorbierende Lage ist daher eine "Isolationslage" im Sinne der vorliegenden Anmeldung. So können beispielsweise am Fahrzeug angeordnete Funktionskomponenten, die zugleich Schallquellen sind, für Passagiere im Fahrzeuginnenraum akustisch weniger wahrnehmbar ausgerüstet werden.
Bekannte Funktionskomponenten weisen die Isolationslagen als ausgeformte Isolationsbauteile mit Befestigungsmitteln anmontiert auf. Dazu werden thermisch oder/und akustisch emissionsmindernd wirksame Isolationskomponenten zunächst in einem separaten Verfahren hergestellt, insbesondere in eine gewünschte Form gebracht, und dann mit Befestigungsmitteln an die jeweilige Funktionskomponente montiert.
Wenngleich die grundsätzliche Ausrüstung von für ein Kraftfahrzeug bestimmten Funktionskomponenten mit den oben beschriebenen als Isolationsbauteile ausgeformten Isolationslagen vorteilhafte Wirkungen aufweist, sind mit der im Stand der Technik bekannten Ausbildung dieser Funktionskomponenten Nachteile verbunden. So müssen an den Funktionskomponenten Befestigungsanordnungen vorgesehen werden, an welchen die Befestigungsmittel zur Befestigung des Isolationsbauteils angreifen können. Dies können Befestigungsaugen mit darin vorgesehenen Sacklöchern mit Innengewinde oder Befestigungslöcher für Clipse usw. sein. Die nachträgliche Anbringung von Isolationsbauteilen an den Funktionskomponenten kann Kollisionen bei der Montage der Funktionskomponente mit weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Motorraum, verursachen.
Üblicherweise wird bei modernen Fahrzeugen das Volumen eines Funktionsraums, insbesondere des Motorraums, möglichst dicht mit Funktionskomponenten gepackt, sodass die zusätzliche Anordnung eines Isolationsbauteils an einer Funktionskomponente zu Kollisionen mit Kabeln, Schläuchen, Rohren, Riemen und dergleichen führen kann, die zwischen Funktionskomponenten im Motorraum vorgesehen sein können. Weiterhin können durch die nachträglich angebrachten Isolationsbauteile an der Außenseite der Funktionskomponente vorgesehene Durchbrüche, Öffnungen und dergleichen verdeckt werden, was die Montage der Funktionskomponente im Zusammenwirken mit den übrigen Komponenten des Kraftfahrzeugs weiter erschwert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, Funktionskomponenten, die zur Anordnung an einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kfz-Motorraum, ausgebildet und bestimmt sind, wirksam mit einem Schutz vor thermischer oder/und akustischer Emission zu versehen, ohne dass hierdurch die Montierbarkeit der so isolierten Funktionskomponente wesentlich eingeschränkt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kfz-Funktionskomponente der eingangs genannten Art, bei welcher das Isolationsbauteil adhäsiv durch einen Schaumklebstoff mit der Außenseite fest verbunden ist.
Grundsätzlich soll nicht ausgeschlossen sein, dass das Isolationsbauteil zusätzlich zur adhäsiven Verbindung mit der Funktionskomponente noch durch weitere Verbindungsmittel mit dieser verbunden ist, etwa dann, wenn die Gestalt der Außenseite der Funktionskomponente eine rein adhäsive Verbindung erschwert. Bevorzugt ist das Isolationsbauteil aus Gründen einfacher Fertigung und Montage jedoch ausschließlich adhäsiv mittels Schaumklebstoff mit der Außenseite verbunden.
Durch den Schaumklebstoff, der als schaumige Masse oder als massive Masse mit aufschäumendem Additiv appliziert werden kann, kann das Isolationsbauteil vollflächig mit der Funktionskomponente verbunden werden, was zu einer hohen Haftkraft führt. Da der Schaumklebstoff in der Regel flüssig oder pastös appliziert wird und ausschließlich expandiert, kann er selbst komplex ausgeformte Hohlräume zwischen Isolationsbauteil und Funktionskomponente füllen. Derartige komplexe Hohlräume können beispielsweise durch steifigkeitserhöhende Verrippungen der Außenfläche der Funktionskomponente entstehen.
Der Begriff "Schaumklebstoff" ist vorliegend gewählt, um vorliegend nicht nur die Struktur dieses Materials als Schaum, sondern auch seine Funktion als Haftkraftmaterial zur Verbindung von Funktionskomponente und Isolationsbauteil zu verdeutlichen. Jedes Material, dass wenigstens im fertig ausgehärteten Material einen Schaum bildet und welches das Isolationsbauteil adhäsiv mit dem Funktionsbauteil zu verbinden vermag, kann Schaumklebstoff im Sinne dieser Anmeldung sein.
Aufgrund seiner im fertigen Zustand geschäumten und damit porösen Struktur weist der erfindungsgemäß verwendete Schaumklebstoff selbst thermisch isolierende und schallemissionsmindernde Eigenschaften auf, die zusätzlich zum Isolationsbauteil die thermisch und akustisch isolierenden Eigenschaften der so erhaltenen Gesamt-Funktionskomponente erhöhen.
Durch das mit der Außenseite der Funktionskomponente durch den Schaumklebstoff flächig verbundene Isolationsbauteil wird außerdem die vorteilhafte Wirkung einer Entdröhnung der Funktionskomponente erzielt. Durch die zusätzlich aufgebrachte Lage werden Körperschwingungen der Funktionskomponente erschwert bzw. werden die Eigenschwingungsfrequenzen der Funktionskomponente in Bereiche verlagert, die durch die im Betrieb auftretenden periodischen Belastungen weniger gut anregbar sind als ohne Isolationsbauteil. Die Entdröhnung funktioniert besonders gut bei ausschließlich adhäsiv an der Außenseite der Funktionskomponente vorgesehener Isolationslage, da dann die innere Reibung und damit die Energiedissipation bei der Übertragung von Körperschwingungen von der in der Regel starreren Funktionskomponente auf das in der Regel ebenfalls verhältnismäßig starre Isolationsbauteil besonders hoch ist.
Für eine wirksame thermische Isolierung oder/und für eine wirksame Minderung der von der Funktionskomponente ausgehenden Schallemission ist es vorteilhaft, wenn das Isolationsbauteil poröses Material aufweist bzw. aus porösem Material gebildet ist. Beispielsweise kann das Isolationsbauteil geschäumtes Material aufweisen oder aus einem solchen gebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Isolationsbauteil faserhaltiges Material aufweisen oder aus einem solchen gebildet sein, wobei die Fasern bevorzugt gebunden sind. Die Bindung kann durch Beimischung eines duroplastischen Kunststoffs oder durch Beimischung eines thermoplastischen Kunststoffs realisiert sein, wobei letztere wegen der Möglichkeit des Loftens des faserhaltigen Materials bevorzugt ist. Beispielsweise kann das Isolationsbauteil ein sogenanntes "LWRT"-Material, also einen faserverstärkten Thermoplasten niedrigen Gewichts (LWRT = "Low Weight Reinforced Thermoplast"), aufweisen bzw. aus einem solchen gebildet sein. Die Fasern des faserhaltigen Materials sind daher bevorzugt aus einem thermisch stabileren Material als das Bindermaterial des faserhaltigen Materials. Beispielsweise können die Fasern Glasfasern, Mineralfasern, Kohlefasern und dergleichen umfassen. Ebenso sind Fasern aus Kunststoffen mit vergleichsweise hohen Schmelztemperaturen denkbar, wie etwa Polyethylenterephthalat oder andere Polyester.
Alternativ oder zusätzlich kann das Isolationsbauteil zur verbesserten Schalldämmung kompaktes – also nicht-poröses – Material aufweisen. Beispielsweise kann das Isolationsbauteil eine kompakte Lage aufweisen, die zur Erzielung einer möglichst guten Schalldämmungswirkung bevorzugt an der von der Funktionskomponente wegweisenden Seite des Isolationsbauteils – also außen – vorgesehen ist. Das Isolationsbauteil kann auch vollständig aus kompaktem Material bestehen.
Auch der Schaumklebstoff kann zur Verbesserung seiner Haftung an der Isolationslage sowie zur Erhöhung seiner Festigkeit mit Fasern gefüllt sein. Die Haftungserhöhung funktioniert dabei vor allem mit LWRT-Isolationsbauteilen, die selbst faserhaltig sind. Bevorzugt ist der Schaumklebstoff mit Viskose-Fasern gefüllt.
Wenngleich mit der vorliegenden Anmeldung vorrangig an Funktionskomponenten gedacht ist, deren Außenseite aus Metall gebildet ist, soll nicht ausgeschlossen sein, dass auch Funktionskomponenten adhäsiv mit dem Isolationsbauteil fest verbunden sein können, deren das Isolationsbauteil tragende Außenseite Kunststoff umfasst oder aus Kunststoff gebildet ist. In diesem Fall lässt sich eine sehr gute Verbindung zwischen dem Isolationsbauteil und der Außenseite der Funktionskomponente erreichen, wenn der Schaumklebstoff mit einem Kunststoff des Isolationsbauteils kompatibel oder sogar identisch ist. Bevorzugt ist letztgenannter Kunststoff ein Binder-Kunststoff des Isolationsbauteils, bevorzugt ein Binder-Kunststoff wenigstens in der äußersten dem Funktionsbauteil zugewandten Lage des Isolationsbauteils. Im Vergleich mit dem Material der Fasern kann der Binder-Kunststoff zumindest an der der Außenseite der Fusionskomponente zugewandten Seite des Isolationsbauteils mit verhältnismäßig großer Benetzungsfläche bereitgestellt werden, was eine höhere Verbindungsfestigkeit ermöglicht.
Nicht alle in einem Isolationsbauteil verwendeten oder verwendbaren Kunststoffe sind schäumbar, so dass die vorteilhafte Materialidentität zwischen einem im Schaumklebstoff und einem Kunststoff des Isolationsbauteils oder/ und einem Kunststoff der Funktionskomponente nicht immer ausgenutzt werden kann. Ein sehr gut mit unterschiedlichen Materialien haftender Schaumklebstoff ist ein Schaumklebstoff auf Polyurethan-Basis. Zur Erzielung einer sehr hohen Verbindungsfestigkeit ist ein Polyurethan-Formschaum als Schaumklebstoff bevorzugt.
Zur weiteren Verbesserung der Haftung mit Oberflächen anderer Materialien kann der Schaumklebstoff einen oder mehrere Zusätze von funktionellen Gruppen enthalten. Zusätze von Aminen, Isocyanaten oder Alkoholen können dabei die Haftung des Schaumklebstoffs mit Kunststoffen verbessern, Zusätze von Organophosphaten, Chromaten oder Alkoxysilanen können die Haftung des Schaumklebstoffs mit Metallen verbessern.
Bevorzugt sind die Funktionskomponenten solche von Wärme oder/und Schall emittierenden Baugruppen, insbesondere des Motorblocks. Da in der Regel Brennkraftmaschinen aus metallischen Funktionskomponenten zusammengebaut sind, kann die Außenseite der Funktionskomponente Metall umfassen oder ist vorzugsweise aus dieser gebildet. Im Kraftfahrzeugbau ist dabei Aluminium oder Stahl als Metall von besonderem Interesse. Mit "Aluminium" ist dabei fachüblich nicht nur reines Aluminium gemeint, sondern sind im Fahrzeugbau übliche Aluminiumlegierungen bezeichnet. Entsprechendes gilt für die Nennung von Stahl.
Um zu verhindern, dass sich Teile des Isolationsbauteils aus diesem lösen – was insbesondere bei faserhaltigen Materialien grundsätzlich möglich sein könnte – kann das Isolationsbauteil an seiner von der Funktionskomponente wegweisenden Außenseite ein Vlies oder/und eine Folie aufweisen.
Zur besseren Anpassung des Isolationsbauteils an seine Aufgabe einer thermischen oder/und akustischen Isolation kann dieses mehrlagig aufgebaut sein. Bevorzugt weist es daher eine Kernlage auf, auf der eine Decklage vorgesehen sein kann. Eine oder beide dieser Lagen kann eine geschäumte Lage sein. Bevorzugt sind jedoch beide genannten Lagen faserhaltige Lagen. Dann weisen sowohl die Kernlage wie auch die Decklage bevorzugt jeweils ein thermoplastisches Bindemittel (das ist der oben genannte Binder-Kunststoff) auf und weisen Fasern aus einem Werkstoff mit höherem Schmelzpunkt als das Bindemittel auf.
Beispielsweise können sich Kernlage und Decklage durch die jeweiligen Gewichtsanteile von Fasern und Bindemittel unterscheiden, wobei bevorzugt die Kernlage einen höheren Faseranteil aufweist als die Decklage. Beispielsweise kann eine Kernlage etwa 40 Gew.-% Fasermaterial, insbesondere Glasfasern, und etwa 60 Gew.-% Binder-Kunststoff, insbesondere ein Polyolefin, besonders bevorzugt Polypropylen, aufweisen.
Eine zu dieser Kernlage passende Decklage kann ebenfalls Glasfasern und ein Polyolefin, besonders bevorzugt Polypropylen, als Binder-Kunststoff aufweisen, wobei die Decklage dann bevorzugt etwa 25 Gew.-% Fasermaterial, insbesondere Glasfasern, und etwa 75 Gew.-% Binder-Kunststoff, insbesondere Polypropylen, aufweist. Decklage und Kernlage können jedoch auch Polyethylen als Binder-Kunststoff aufweisen. Zur besseren Verwendbarkeit der Kernlage und der Decklage miteinander sollten die Binder-Kunststoffe beider Lagen kompatibel oder sogar identisch sein.
Die Kernlage und die Decklage können also über einen kompatiblen Kunststoff miteinander verbunden sein, der in beiden Lagen verwendet wird, beispielsweise ein Binder-Kunststoff als Bindemittel für Fasern der jeweiligen Lage.
Zum Schutz vor einem Austritt von Lagenmaterial, insbesondere von Faserteilen, kann auf der Decklage ein Schutzvlies oder eine Schutzfolie vorgesehen sein.
Ein Schutzvlies kann beispielsweise Polyesterfasern aufweisen und kann zur Erzielung einer guten Verbindbarkeit mit der Decklage einen mit dem Binder-Kunststoff der Decklage kompatiblen Binder-Kunststoff aufweisen, im vorliegenden Beispiel also ebenfalls ein Polyolefin, besonders bevorzugt Polypropylen.
Zusätzlich oder alternativ zum Schutzvlies oder zur Schutzfolie kann gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung auf dem Lagenmaterial eine Metallfolie vorgesehen sein, insbesondere eine Aluminiumfolie. Durch diese kann ein besonders wirksamer thermischer Schutz bereitgestellt werden, sodass ein mit einer Metallfolie versehenes Isolationsbauteil nahe bei betriebsmäßig sich stark erwärmenden Bauteilen einsetzbar ist, etwa nahe einem Abgaskrümmer. Zur verbesserten schallemissionsmindernden Wirkung kann die Metallfolie mikroperforiert sein.
Zur bestmöglichen Verankerung des Isolationsbauteils an der Funktionskomponente kann auf der Außenseite der Funktionskomponente ein Haftvermittler aufgetragen sein. Ein solcher Haftvermittler kann beispielsweise ein Haftlack oder ein Primer sein. Ein Haftvermittler kann vor allem dann in Betracht kommen, wenn die mit der Isolationslage zu verbindende Außenseite überwiegend oder vollständig aus Metall gebildet ist. Der oben genannte Schaumklebstoff auf Polyurethanbasis benötigt in der Regel keinen Haftvermittler, sondern kann unmittelbar sowohl die Außenseite der Funktionskomponente wie auch das Isolationsbauteil benetzen.
Vorzugsweise bedeckt das Isolationsbauteil im Bereich seiner flächigen Erstreckung die Funktionskomponente bzw. deren Außenseite so vollständig wie möglich, sodass die von der Funktionskomponente wegweisende freie Außenseite des Isolationsbauteils der Kontur der Außenseite der Funktionskomponente wenigstens abschnittsweise folgt. Bevorzugt folgt die freie Außenseite des Isolationsbauteils der Kontur der Außenseite der Funktionskomponente im Bereich ihrer flächigen Erstreckung vollständig, sodass die freie Außenseite des Isolationsbauteils sozusagen eine um die Dicke des Isolationsbauteils plus der Dicke des zwischen Funktionskomponente und Isolationsbauteil vorgesehenen Schaumklebstoffs versetzte Kontur der Außenseite der Funktionskomponente wiedergibt.
Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass ein aus mehreren erfindungsgemäßen Funktionskomponenten montiertes Aggregat Außenflächenbereiche aufweist, die frei von einem Isolationsbauteil sind.
Das Isolationsbauteil berührt vorzugsweise die Funktionskomponente längs einer Berührbahn, innerhalb welcher der Schaumklebstoff gelegen ist. Vorzugsweise ist die Berührbahn durch einen Rand, insbesondere Schenkelrand, des Isolationsbauteils und durch den von diesem berührten Bereich der Außenseite der Funktionskomponente gebildet. Dann kann das Isolationsbauteil selbst für eine Abdichtung des bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Funktionskomponente zunächst zwischen Funktionskomponente und Isolationsbauteil gebildeten Spaltraums sorgen. Bevorzugt schließen die Funktionskomponente und das Isolationsbauteil den Schaumklebstoff zwischen sich ein.
Der Vorteil der Kfz-Funktionskomponente der vorliegenden Anmeldung liegt nicht nur in ihrer herausragenden Isolationswirkung bei geringem Bauraumbedarf und aufgrund des unmittelbar mit der Funktionskomponente verbundenen Isolationslage in der einfachen Montierbarkeit erfindungsgemäßer Funktionskomponenten, sondern auch in ihrer vorteilhaften einfachen Herstellung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kfz-Funktionskomponente, insbesondere Kfz-Motorraum-Funktionskomponente, mit thermischer oder schallemissionsmindernder Isolation auf einer Außenseite, umfassend die folgenden Schritte:

– Bereitstellen eines ausgeformten Isolationsbauteils,
– Anordnen des Isolationsbauteils mit Abstand von der Außenseite der Funktionskomponente, unter Bildung eines Spaltraums zwischen dem Isolationsbauteil und der Außenseite der Funktionskomponente,
– Einbringen von Schaumklebstoff in den Spalt zwischen dem Isolationsbauteil und der Außenseite der Funktionskomponente,
– Expandieren und Aushärten lassen des Schaumklebstoffes.

Eine produktivitätssteigernde Automatisierung des Verfahrens lässt sich dadurch erreichen, dass der Schritt des Auftragens von Schaumklebstoff folgende Unterschritte umfasst:

– Ansetzen einer Ausgabedüse zur Ausgabe von Schaumklebstoff an eine den Isolationsmaterialrohling in Dickenrichtung durchsetzende Öffnung, und
– Injizieren von Schaumklebstoff durch die Öffnung hindurch in den Spaltraum zwischen Außenseite und Isolationsmaterialrohling.

Die Ausgabedüse kann ein Polyurethan-Mischkopf sein, mit dem sich in sehr kurzen Zykluszeiten der Spaltraum zwischen Außenseite und Isolationsmaterialrohling vollständig mit Schaumklebstoff füllen lässt.
Der Spaltraum kann in Richtung des Abstands des Isolationsbauteils von dem Funktionsbauteil eine Abmessung von etwa 5 bis 15 mm, vorzugsweise von etwa 5 bis 10 mm, aufweisen. Dementsprechend weist auch die Lage an Schaumklebstoff zwischen dem Isolationsbauteil und der Funktionskomponente am fertigen Bauteil bevorzugt eine Dicke von zwischen 5 und 15 mm, vorzugsweise von zwischen 5 und 10 mm auf.
Zur Erhöhung der Haftung des Schaumklebstoffes vor allem – aber nicht nur – mit einer metallischen Oberfläche kann das Verfahren zusätzlich einen Schritt einer haftvermittelnden Vorbehandlung einer Oberfläche der Funktionskomponente oder/und der Isolationslage bzw. des Isolationsmaterialrohlings aufweisen. Dies kann eine Beflammung oder eine Plasmabehandlung einer Oberfläche sein oder ein Auftrag von Haftlack oder Primer darauf.
Wichtig ist, die Anordnung aus Funktionskomponente und unter Spaltbildung daran angeordnetem Isolationsbauteil an ihrem Rand zuverlässig abzudichten, um einen unerwünschten Austritt von Schaumklebstoff am Rand der Anordnung zu verhindern. Diese Abdichtung kann entweder durch das Isolationsbauteil selbst oder durch ein Positionierungsbauteil, wie etwa einen Positionierungsstempel, erfolgen. Die Verwendung eines Positionierungsbauteils kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn die Außenseite der Funktionskomponente eine derart komplexe Gestalt aufweist, dass ein Zuschnitt von an der Funktionskomponente dicht anliegenden Bereichen, insbesondere Randbereichen, des Isolationsbauteils nicht oder nicht ohne unvertretbar hohen Aufwand möglich ist.
Um ein Ansetzen des vorgeformten Isolationsbauteils an die Funktionskomponente zu erleichtern, kann das Verfahren einen Schritt eines Vorformens eines Isolationsmaterialrohlings aufweisen. Zur besonderen Erleichterung des Ansetzens des Isolationsbauteils an die Funktionskomponente wird der Randbereich des Isolationsmaterialrohlings bevorzugt derart vorgeformt, dass der vorgeformte Randbereich des Isolationsbauteils komplementär zu jenem Abschnitt der Außenseite der Funktionskomponente verbindbar gestaltet ist, mit der er beim Anordnen des Isolationsbauteils an der Funktionskomponente in Berührkontakt gelangt.
Zur erleichterten Verbindung des Isolationsbauteils mit der Außenseite der Funktionskomponente kann das Verfahren weiterhin einen Schritt einer Temperierung, insbesondere durch Erwärmung über Raumtemperatur, der Außenfläche aufweisen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Außenfläche überwiegend oder vollständig aus Metall gebildet ist. Dann kann auch der Auftrag eines Haftvermittlers auf die Außenseite der Funktionskomponente von Vorteil sein. Der Vollständigkeit halber sei klargestellt, dass dieser Auftragsschritt nicht auf Funktionskomponenten-Außenseiten aus Metall beschränkt ist, wenngleich dieser Schritt für Außenseiten aus Metall bevorzugt ist.
Der Isolationsmaterialrohling kann vor dem Ausformen grundsätzlich eine schäumbare Masse sein oder kann ein Fasermaterialrohling sein, welcher beispielsweise Fasern aus Materialien mit unterschiedlich hohen Schmelzpunkten aufweist. Er kann Binderfasern aus einem der oben genannten Binder-Kunststoffe aufweisen und er kann Dauerfasern aus den oben genannten Faserwerkstoffen aufweisen. Das oben beschriebene Verfahren kann daher weiterhin den Schritt einer Erwärmung des Isolationsmaterialrohlings auf eine Temperatur umfassen, die höher ist als die Schmelztemperatur des verwendeten Binder-Kunststoffs, die jedoch niedriger ist als die Schmelztemperatur des verwendeten Faserwerkstoffs. Die Binderfasern werden dabei aufgeschmolzen und fließen unter Einwirkung von Kapillarkräften in von Dauerfasern gebildete Hohlräume. Nach dem Erstarren des im fließfähigen Zustand die Dauerfasern benetzenden Binder-Kunststoffs wird so ein sehr stabiles Isolationsbauteil erhalten. Durch Kompaktieren des Isolationsmaterials, also durch Einstellung des Spaltmaßes des Kavitätsspalts, kann die Porosität des Fasermaterials definiert eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher dargestellt. Es stellt dar:
1 einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Blocks einer Brennkraftmaschine mit daran angebrachter Ölwanne als ein Beispiel für eine Kfz-Motorraum-Funktionskomponente der vorliegenden Erfindung,
2 einen Querschnitt durch die Ölwanne von 1, die zur Ausrüstung mit einer Isolationslage als Teil eines Formwerkzeugs hergerichtet ist und auf deren Außenseite ein Haftlack aufgetragen ist,
3 einen Querschnitt durch das Werkzeug zur Anbringung eines Isolationsbauteils mit einem oberen Positionierungsstempel, der Ölwanne und einem auf der Außenseite der Ölwanne angeordneten ausgeformten Isolationsbauteil,
4 die Ansicht von 3 mit abgesenktem Positionierungsstempel zur Fixierung des Isolationsbauteils an der Ölwanne,
5 die Ansicht von 4 mit injiziertem und expandiertem Schaumklebstoff,
6 die Ölwanne von 1 mit fertig ausschließlich adhäsiv daran angebrachtem Isolationsbauteil.
In 1 ist ein Abschnitt einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs allgemein mit 10 bezeichnet. Ein auch im fertigmontierten Zustand oben angeordneter Motorblockabschnitt ist mit 12 bezeichnet. An diesen ist in an sich bekannter Weise eine Ölwanne 14 angebracht. Die Ölwanne 14 kann ein tiefgezogenes Bauteil aus Blech sein. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist die dünnwandige Ölwanne 14 im Querschnitt nicht schraffiert.
Auf die Ölwanne 14, genauer auf ihre Außenseite 16, die im montierten Zustand von der Brennkraftmaschine 10, deren Teil sie bildet, weg weist, soll nachfolgend ein thermisch isolierendes oder/und schallemissionsminderndes Isolationsbauteil 18 (siehe 5) adhäsiv aufgebracht werden. Hierzu kann zunächst – wie in 2 dargestellt – auf die Außenseite 16 der Ölwanne 14 ein Haftlack 20 aufgetragen werden. Dies muss jedoch nicht so sein. Der Haftlack 20 kann auf die Außenseite 16 aufgesprüht, durch ein Tauchverfahren, aufgerollt, aufgepinselt oder sonst wie aufgetragen werden.
3 zeigt ein vorgeformtes Isolationsbauteil 18, welches auf die Außenseite 16, genauer in vorliegendem Fall auf den optional vorgesehenen Haftlack 20, der Ölwanne 14 aufgesetzt ist.
Zwischen dem Isolationsbauteil 18 und der Ölwanne 14 ist ein Spaltraum 29 gebildet, welcher für die Injektion und Expansion von Schaumklebstoff gedacht ist.
Das vorgeformte Isolationsbauteil 18 weist bevorzugt einen Schenkelabschnitt 18a, besonders bevorzugt einen umlaufenden Schenkelabschnitt 18a auf, welcher die Außenseite 16 der Ölwanne 14 in einem Anlagebereich 16a berührt.
Das Isolationsbauteil 18 kann aus LWRT vorgeformt sein, etwa durch Formpressen, und in eine Gestalt zugeschnitten sein, die ermöglicht, dass der Rand des Schenkelabschnitts 18a dichtend an dem Anlagebereich 16a auf der Außenseite 16 der Ölwanne 14 anliegt.
Mit der dichtenden Anlage des Randes des Schenkelabschnitts 18a des Isolationsbauteils 18 ist der Spaltraum 29 mit Ausnahme einer im Isolationsbauteil 18 vorgesehenen Öffnung 30, welche das Isolationsbauteil 18 durchsetzt, vollständig von Material umgeben, nämlich von dem Isolationsbauteil 18 und von der Ölwanne 16.
Zur Unterstützung der Abdichtung des Spaltraums 29 im Anlagebereich 16a kann ein Positionierungsstempel 24, welcher in 3 mit vertikalem Abstand vom Isolationsbauteil 18 dargestellt ist, auf die von der Ölwanne 14 weg weisende Oberfläche 32 des Isolationsbauteils 18 abgesenkt werden (siehe 4).
Durch den Positionierungsstempel 24 kann zum einen sichergestellt werden, dass das Isolationsbauteil 18 relativ zur Ölwanne 14 nicht mehr verrutscht, da es in einer vorzugsweise nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip passende Kavität 26 (siehe 3) des Positionierungsstempels 24 aufgenommen wird.
Außerdem kann durch den Positionierungsstempel 24 und seine vertikale Beweglichkeit der Rand des Schenkelabschnitts 18a mit Kraft gegen den Anlagebereich 16a an der Außenseite 16 der Ölwanne 14 angedrückt werden, um die Dichtungswirkung dieser Materialanlage zu erhöhen.
Der Positionierungsstempel 24 kann mit einem Polyurethan-Mischkopf 34 versehen sein, dessen Ausgabedüse im Bereich der Öffnung 30 des vorgeformten Isolationsbauteils 18 gelegen ist.
Nachdem der Positionierungsstempel 34, wie in 4 gezeigt ist, auf das an der Außenseite 16 der Ölwanne 14 angeordnete Isolationsbauteil 18 abgesenkt wurde, kann durch die Öffnung 30 im Isolationsbauteil 18 Schaumklebstoff 36 in den von der Ölwanne 14 und dem Isolationsbauteil 18 begrenzten Spaltraum 29 injiziert und dort expandiert werden.
5 zeigt den von 4 ausgehenden Zustand nach einem Ausschäumen des Spaltraums 29 mit Schaumklebstoff 36, etwa auf PU-Basis, durch den Polyurethan-Mischkopf 34.
Nach dem Aushärten des Schaumklebstoffs 36 ist das vorgeformte und passgenau zugeschnittene Isolationsbauteil 18 mittels des Schaumklebstoffs 36 mit der Außenseite 16 der Ölwanne 14 adhäsiv verbunden, und zwar ausschließlich adhäsiv verbunden.
Es wird erneut darauf hingewiesen, dass der im obigen Ausführungsbeispiel beschriebene Haftlack 20 lediglich als Option beschrieben wurde und nicht zwingend notwendig vorgesehen werden muss, insbesondere dann nicht, wenn Polyurethan als Schaumklebstoff verwendet wird.

Claims

Kfz-Funktionskomponente (14), insbesondere Kfz-Motorraum-Funktionskomponente (14), wie etwa Motorblock-Bauteil (12), Saugrohr-Bauteil, Gehäuse-Bauteil, insbesondere Pumpengehäuse-Bauteil, Filtergehäuse-Bauteil und dergleichen, mit einer von der Komponente (14) wegweisenden Außenseite (16), mit welcher ein thermisch isolierendes oder/und schallemissionsminderndes Isolationsbauteil (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsbauteil (18) adhäsiv durch einen Schaumklebstoff (36) mit der Außenseite (16) fest verbunden ist.
Kfz-Funktionskomponente (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsbauteil (18) nur adhäsiv mit der Außenseite (16) verbunden ist.
Kfz-Funktionskomponente (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsbauteil (18) poröses Material, wie etwa ein geschäumtes Material, ein faserhaltiges Material mit gebundenen Fasern, wie etwa ein faserverstärktes thermoplastisches Material, aufweist, insbesondere ein LWRT (LWRT = "Low Weight Reinforced Thermoplast").
Kfz-Funktionskomponente (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumklebstoff (36) ein Klebstoff auf Polyurethan-Basis ist, bevorzugt ein Polyurethan-Formschaum ist.
Kfz-Funktionskomponente (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumklebstoff (36) Fasern, insbesondere Viskose-Fasern, aufweist.
Kfz-Funktionskomponente (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumklebstoff (36) einen oder mehrere Zusätze von funktionellen Gruppen enthält, insbesondere Amine, Isocyanate, Alkohole, Organophosphate, Chromate, Alkoxysilane.
Kfz-Funktionskomponente (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite (16) mit einem Haftvermittler, etwa einem Haftlack oder einem Primer, versehen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Kfz-Funktionskomponente (14), insbesondere Kfz-Motorraum-Funktionskomponente (14) mit thermischer oder schallemissionsmindernder Isolation auf einer Außenseite (16), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines ausgeformten Isolationsbauteils (18), – Anordnen des Isolationsbauteils (18) mit Abstand von der Außenseite (16) der Funktionskomponente (14), unter Bildung eines Spaltraums (29) zwischen dem Isolationsbauteil (18) und der Außenseite (16) der Funktionskomponente (14), – Einbringen von Schaumklebstoff (36) in den Spalt zwischen dem Isolationsbauteil (18) und der Außenseite (16) der Funktionskomponente (14), – Expandieren und Aushärten lassen des Schaumklebstoffes (36).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Auftragens von Schaumklebstoff (36) folgende Unterschritte umfasst: – Ansetzen einer Ausgabedüse (34) zur Ausgabe von Schaumklebstoff (36) an eine das Isolationsbauteil (18) in Dickenrichtung durchsetzende Öffnung (30), und – Injizieren von Schaumklebstoff (36) durch die Öffnung (30) hindurch in den Spaltraum (29).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt einer haftvermittelnden Vorbehandlung einer Oberfläche des Isolationsbauteils (18) oder/und der Funktionskomponente (14) aufweist, insbesondere Beflammung, Plasmabehandlung, Auftrag von Haftlack oder Primer und dergleichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt eines Ausformens eines Isolationsmaterialrohlings (26), insbesondere von dessen Randbereich (26a), zu dem Isolationsbauteil (18) umfasst, vorzugsweise derart, dass wenigstens der Randbereich (26a) des Isolationsmaterialrohlings (26) formschlüssig mit einem Abschnitt (16a) der Außenseite (16) der Funktionskomponente (16) verbindbar gestaltet ist.