-
Die Erfindung betrifft ein Schottteil zur Abdichtung eines Hohlraumes, umfassend eine erste Bauteilkomponente und eine zweite Bauteilkomponente sowie ein Scharnier zur Herstellung einer beweglichen Verbindung zwischen der ersten Bauteilkomponente und der zweiten Bauteilkomponente, wobei das Scharnier eine der ersten Bauteilkomponente zugeordnete erste Scharnierkomponente und eine der zweiten Bauteilkomponente zugeordnete zweite Scharnierkomponente umfasst und wobei die erste Scharnierkomponente und die zweite Scharnierkomponente relativ zueinander um eine Achse beweglich sind.
-
Im Automobilbereich werden derartige Schottteile zur akustischen und/oder wasserdichten Abdichtung und Abschottung von Hohlräumen in der Karosserie eingesetzt. Sie bestehen häufig aus zwei oder mehr Bauteilkomponenten, wobei jeweils zwei Bauteilkomponenten mit Hilfe eines oder mehrerer Scharniere beweglich, insbesondere klappbar, miteinander verbunden sind. Die durch die Scharniere bewirkte Beweglichkeit zwischen den einzelnen Bauteilkomponenten dient dabei zum einen dazu, das Schottteil optimal in den abzudichtenden Hohlraum einpassen zu können. Zum anderen ermöglicht sie es, dass das Schotteil während des Transports und der Lagerung eine andere Form aufweisen kann als im späteren Einbauzustand. Insbesondere kann ein solches Schottteil beispielsweise flach transportiert und gelagert werden, während es erst beim Einbau in eine dreidimensionale Form überführt wird.
-
Aus der
EP 1 562 788 B1 ist ein als Dichtungssperre bezeichnetes Schottteil bekannt, welches im Karosseriebau eingesetzt werden kann und aus zwei durch ein Scharnier miteinander verbundenen Trägern besteht. Die beiden Träger sind umlaufend mit einem Expansionsmaterial versehen, welches im Einbauzustand der Dichtungssperre durch Aktivierung aus einem Ausgangszustand in einen expandierten Zustand überführbar ist, in welchem es als Dichtungsmaterial zwischen den Trägern und angrenzenden Komponenten wirkt. Das Scharnier ist als einfaches Filmscharnier ausgebildet. Filmscharniere bestehen im Wesentlichen aus einer einteiligen, dünnwandigen, häufig als Gelenkrille ausgebildeten Verbindung zwischen den Bauteilkomponenten. Die Beweglichkeit wird dabei durch ein Biegen und Verformen des Werkstoffs, aus dem das Filmscharnier gebildet ist, bewirkt. Derartige Filmscharniere weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. So sind sie nur begrenzt belastbar und es ist meist nur eine vergleichsweise geringe Anzahl an Wiederholungen der Bewegung möglich, bevor es aufgrund von Sprödigkeit und Materialermüdung zum Bruch oder zum Riss des Filmscharniers kommen kann. Darüber hinaus ist die Bewegungsfreiheit der miteinander verbundenen Bauteilkomponenten bei Verwendung von Filmscharnieren gegenüber der Verwendung von Scharnieren, die aus mehreren Komponenten bestehen, in der Regel eingeschränkt.
-
Alternativ werden im Stand der Technik auch Scharniere verwendet, die aus mehreren, relativ zueinander beweglichen Scharnierkomponenten bestehen. Beispiele hierfür sind Bandscharniere, Bogen- oder Armscharniere. Derartige Scharniere bieten jedoch im Allgemeinen keine Wasserdichtigkeit im Scharnierbereich, weshalb sie für den Einsatzbereich der Abdichtung von Hohlräumen nur bedingt geeignet sind.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Schottteil bereitzustellen, welches im Einbauzustand eine sehr gute Abdichtung gegenüber Geräuschen und Feuchtigkeit bietet und welches darüber hinaus im Scharnierbereich eine hohe Belastbarkeit aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schottteils anzugeben.
-
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Schottteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schottteils gemäß Patentanspruch 8.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Gemäß Patentanspruch 1 handelt es sich bei der Erfindung um ein Schottteil zur Abdichtung eines Hohlraumes, umfassend eine erste Bauteilkomponente und eine zweite Bauteilkomponente sowie ein Scharnier zur Herstellung einer beweglichen Verbindung zwischen der ersten Bauteilkomponente und der zweiten Bauteilkomponente, wobei das Scharnier eine der ersten Bauteilkomponente zugeordnete erste Scharnierkomponente und eine der zweiten Bauteilkomponente zugeordnete zweite Scharnierkomponente umfasst und wobei die erste Scharnierkomponente und die zweite Scharnierkomponente relativ zueinander um eine Achse beweglich sind. Das erfindungsgemäße Schottteil zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine der beiden Scharnierkomponenten ein Expansionsmaterial umfasst, wobei das Expansionsmaterial durch Aktivierung aus einem Ausgangszustand in einen expandierten Zustand überführbar ist, in welchem es als Dichtungsmaterial zwischen der ersten und der zweiten Scharnierkomponente wirkt und wobei das Schottteil in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren unter Verwendung eines Trägermaterials und des Expansionsmaterials hergestellt wird.
-
Mit anderen Worten sieht die Erfindung vor, dass die erste und zweite Bauteilkomponente des Schottteils durch ein aus mehreren, relativ zueinander beweglichen Komponenten bestehendes Scharnier miteinander verbunden werden, wobei mindestens eine der beiden Scharnierkomponenten ein Expansionsmaterial umfasst. Das Expansionsmaterial ist durch Aktivierung aus einem Ausgangszustand in einen expandierten Zustand überführbar und wirkt in diesem expandierten Zustand als Dichtungsmaterial im Bereich des Scharniers, insbesondere zwischen der ersten Scharnierkomponente und der zweiten Scharnierkomponente. Ein solches Scharnier bietet zum einen aufgrund seiner Ausbildung aus mehreren Komponenten eine hohe Belastbarkeit und Bewegungsfreiheit. Insbesondere kann auf Bereiche verzichtet werden, in denen das Scharniermaterial, wie bei einem Filmscharnier, gebogen oder verformt werden muss. Da mindestens eine Scharnierkomponente ein Expansionsmaterial umfasst, welches bei Aktivierung in einen expandierten Zustand übergeht und dabei die Frei- und Zwischenräume im Scharnierbereich ausfüllt und abdichtet, ist zum anderen eine hervorragende Dichtigkeit, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit, auch im Scharnierbereich gegeben. Die Herstellung des Schottteils erfolgt dabei erfindungsgemäß in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren unter Verwendung eines Trägermaterials und des Expansionsmaterials.
-
Das Expansionsmaterial ist erfindungsgemäß selbst Teil des Scharniers. Es hat damit grundsätzlich zwei Funktionen: in seinem Ausgangszustand, in welchem es noch nicht expandiert ist, trägt es als Teil des Scharniers zur Beweglichkeit der beiden Bauteilkomponenten relativ zueinander bei. Im expandierten Zustand stellt es die feuchtigkeitsdichte Abdichtung des Scharnierbereichs sicher.
-
Das Expansionsmaterial kann beispielsweise ein Material sein, welches bei Aktivierung aufschäumt und sich in aufgeschäumtem Zustand verfestigt. Es kann sich dabei beispielsweise um ein Produkt aus der unter dem Namen Teroson® bekannten Produktreihe handeln. Das Volumen des expandierten Expansionsmaterials kann etwa 150% bis 3000% des Volumens des Expansionsmaterials im Ausgangszustand betragen.
-
Gemäß einem Vorschlag der Erfindung kann das Expansionsmaterial durch thermische Aktivierung, d.h. durch den Eintrag von Wärmeenergie, aus dem Ausgangszustand in den expandierten Zustand überführbar sein. Im Karosseriebau kann der Wärmeeintrag beispielsweise im KTL-Ofen erfolgen, den lackierte Komponenten zur Aushärtung des Lacks durchlaufen. Mit anderen Worten wird das Schottteil zunächst zur Abschottung eines Hohlraums in die Karosserie eingebaut, während die eigentliche Abdichtung im Scharnierbereich und gegebenenfalls zu den umliegenden Komponenten durch Expansion des Expansionsmaterials erst nachfolgend bei Durchlaufen des KTL-Ofens erfolgt.
-
Alternativ sind auch andere physikalische und/oder chemische Aktivierungsformen denkbar.
-
Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine der beiden Scharnierkomponenten vollständig aus dem Expansionsmaterial besteht. Die Scharnierkomponente kann durch Umspritzen eines aus Trägermaterial gefertigten Abschnitts der zugeordneten Bauteilkomponente mit Expansionsmaterial in einer entsprechenden Spritzgussform hergestellt werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen beide Scharnierkomponenten ein Expansionsmaterial. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass beide Scharnierkomponenten vollständig aus dem Expansionsmaterial gefertigt sind.
-
Die Achse, um welche die erste Scharnierkomponente und die zweite Scharnierkomponente relativ zueinander beweglich sind, kann in einer Ausführung der Erfindung Trägermaterial umfassen. Sie kann vollständig aus Trägermaterial gefertigt sein. Bei dem Trägermaterial kann es sich beispielsweise um Polyamid oder einen vergleichbaren Werkstoff handeln. Die Achse kann als ein Abschnitt der ersten Scharnierkomponente aus dem Trägermaterial ausgebildet sein, während das Expansionsmaterial, welches die zweite Scharnierkomponente vollständig oder zum Teil ausbildet, im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren um diese Achse herumgespritzt wird.
-
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung umfasst die Achse, um welche die erste Scharnierkomponente und die zweite Scharnierkomponente relativ zueinander beweglich sind, Expansionsmaterial. Die Achse kann dabei vollständig aus Expansionsmaterial bestehen.
-
Die aus Trägermaterial und/oder Expansionsmaterial gefertigte Achse kann stiftförmig ausgebildet sein und einen runden Querschnitt aufweisen. Alternativ kann sie auch einen beliebigen vieleckigen, insbesondere einen dreieckigen oder viereckigen, Querschnitt aufweisen. Hierdurch kann unter Ausnutzung der Flexibilität mindestens einer der Scharnierkomponenten eine Rasterfunktion erzeugt werden, derart, dass bevorzugte Ausrichtungen zwischen den beiden durch das Scharnier miteinander verbundenen Bauteilkomponenten eingestellt werden können. Grundsätzlich kann die Achse eine beliebige Querschnittsform aufweisen, beispielsweise auch die eines Gleichdicks. Die Querschnittsform der Achse kann auch zahnradartig sein mit einzelnen oder über den Umfang des Querschnitts verteilten Zähnen und/oder Rastelementen. Durch die konkrete Formgebung der Zähne und/oder Rastelemente können, wiederum unter Ausnutzung der Flexibilität mindestens einer der Scharnierkomponenten, bevorzugte Ausrichtungen und/oder eine bevorzugte Drehrichtung zwischen den beiden Scharnierkomponenten festgelegt werden.
-
Darüber hinaus kann durch Auswahl der Oberflächenrauhigkeit des Trägermaterials und/oder des Expansionsmaterials Einfluss genommen werden auf die Kraft, die benötigt wird, um die beiden Bauteilkomponenten relativ zueinander zu bewegen. Je größer die Oberflächenrauhigkeit, desto höher die Reibung zwischen den beiden Scharnierkomponenten und desto größer die für die Bewegung aufzuwendende Kraft.
-
Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 8 auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schottteils in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren, umfassend die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines Trägermaterials;
- - Formen der Bauteilkomponenten und der nicht aus Expansionsmaterial bestehenden Teile der Scharnierkomponenten aus dem Trägermaterial in einer Spritzgussform im Spritzgussverfahren;
- - Bereitstellen eines Expansionsmaterials;
- - Umspritzen der Bauteilkomponenten mit dem Expansionsmaterial im Spritzgussverfahren, dabei insbesondere Ausbildung der das Expansionsmaterial umfassenden Scharnierkomponente;
- - Entformen des Schottteils aus der Spritzgussform.
-
Mit anderen Worten sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass zur Ausbildung des Schottteils zunächst die Bauteilkomponenten und die nicht aus Expansionsmaterial bestehenden Teile der Scharnierkomponenten aus dem Trägermaterial, beispielsweise aus Polyamid, in einer geeigneten Form spritzgegossen werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die Bauteilkomponenten und Scharnierkomponenten mit dem Expansionsmaterial umspritzt, wobei insbesondere die das Expansionsmaterial umfassende Scharnierkomponente ausgebildet wird. Die Bauteile werden dabei bevorzugt auch über den Scharnierbereich hinaus vollständig mit Expansionsmaterial umspritzt. Abschließend wird das Schottteil aus der Spritzgussform entformt. Das Ausbilden der Bauteilkomponenten und gegebenenfalls der Scharnierkomponenten aus dem Trägermaterial kann dabei in der gleichen Spritzgussform erfolgen wie das anschließende Umspritzen mit Expansionsmaterial. Es können jedoch auch unterschiedliche Formen für das Spritzgießen der Bauteilkomponenten und das nachfolgende Umspritzen mit Expansionsmaterial eingesetzt werden.
-
Grundsätzlich ist es je nach eingesetzten Materialien erfindungsgemäß auch möglich, zunächst die aus Expansionsmaterial gefertigten Komponenten zu spritzen und diese nachfolgend in der gleichen oder in einer anderen Spritzgussform mit dem Trägermaterial zu umspritzen.
-
Ein solchermaßen ausgebildetes Schottteil weist den Vorteil auf, dass es während des Transports und der Lagerung eine andere Form aufweisen kann als im späteren Einbauzustand. Dabei sind aufgrund der robusten Ausführung des Scharniers beliebige Winkeleinstellungen zwischen den beiden Bauteilkomponenten und eine beliebige Anzahl von Betätigungen des Scharniers möglich. Nach dem Einbau des Schottteils zur Abschottung eines Hohlraums und der beispielsweise durch Wärmeeintrag erfolgten Expansion des Expansionsmaterials ist eine sehr gute Dichtigkeit des Schottteils sowohl im Scharnierbereich auch als gegenüber angrenzenden Komponenten gegeben.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: Perspektivische Ansicht des Scharnierbereichs eines erfindungsgemäßen Schottteils in einer ebenen Ausrichtung, wobei sich das Expansionsmaterial im Ausgangszustand befindet;
- 2: der Scharnierbereich aus 1 in einer verschwenkten Ausrichtung, wobei sich das Expansionsmaterial im Ausgangszustand befindet;
- 3: der Scharnierbereich wie in 2, wobei das Expansionsmaterial in einen expandierten Zustand überführt wurde;
- 4: schematische Schnittansicht einer Ausführungsvariante des Scharnierbereichs;
- 5: schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsvariante des Scharnierbereichs;
- 6: im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellte Schiene, die eine verschiebende Relativbewegung der beiden Komponenten ermöglicht.
-
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem im Ganzen mit 1 bezeichneten erfindungsgemäßen Schottteil, welches eine erste Bauteilkomponente 2 und eine zweite Bauteilkomponente 3 sowie ein Scharnier 4 zur Herstellung einer beweglichen Verbindung zwischen der ersten Bauteilkomponente 2 und der zweiten Bauteilkomponente 3 umfasst. Die Darstellung der 1 bis 3 zeigt lediglich den Scharnierbereich und die angrenzenden Bereiche der Bauteilkomponenten 2 und 3. Die Bauteilkomponenten 2 und 3 sind nicht in ihrer kompletten Ausdehnung dargestellt.
-
Das Schottteil 1 kann beispielsweise zur Abdichtung eines Hohlraumes in einer Karosserie eingesetzt werden. Aufgrund der durch das Scharnier 4 bewirkten beweglichen Verbindung zwischen den Bauteilkomponenten 2 und 3 kann das Schottteil 1 beispielsweise in der in 1 dargestellten flachen, ebenen Ausrichtung hergestellt, transportiert und gelagert werden, während für den Einbau die zweite Bauteilkomponente 3 gegenüber der ersten Bauteilkomponente 2 um einen beliebigen Winkel verschwenkt werden kann, vgl. 2 und 3. Die Bauteilkomponenten 2 und 3 sind im Spritzgussverfahren aus einem Trägermaterial gefertigt, beispielsweise aus Polyamid.
-
Das Scharnier 4 umfasst eine der ersten Bauteilkomponente 2 zugeordnete erste Scharnierkomponente 5 und eine der zweiten Bauteilkomponente 3 zugeordnete zweite Scharnierkomponente 6. Die Scharnierkomponenten 5 und 6 sind relativ zueinander um eine Achse 7 beweglich. Bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Achse 7 als Teil der ersten Scharnierkomponente 5 ausgebildet. Die erste Scharnierkomponente 5 und mit ihr die Achse 7 sind aus Trägermaterial gefertigt. Die Achse 7 ist stiftförmig ausgebildet und weist einen runden Querschnitt auf.
-
Die zweite Scharnierkomponente 6 ist vollständig aus einem Expansionsmaterial 8 gefertigt. Das Expansionsmaterial 8 hat die Eigenschaft, bei Aktivierung durch Wärmeeintrag aus einem Ausgangszustand, in welchem es noch nicht expandiert ist, in einen expandierten Zustand überzugehen. In der Darstellung der 1 und 2 ist das Expansionsmaterial 8, aus welchem hier die komplette zweite Scharnierkomponente 6 ausgebildet ist, in seinem Ausgangszustand dargestellt. In diesem Ausgangszustand weist das Material eine hinreichende Festigkeit auf, um als Scharnierkomponente 6 zu wirken. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist nicht nur die zweite Scharnierkomponente 6 aus dem Expansionsmaterial 8 gefertigt, zusätzlich ist auch im Bereich der ersten Bauteilkomponente 2 ein Spalt 9 mit Expansionsmaterial 8 versehen.
-
3 zeigt das Schottteil 1, nachdem es beispielsweise einen KTL-Ofen durchlaufen hat. Das Expansionsmaterial 8 ist durch den Wärmeeintrag aus seinem in den 1 und 2 dargestellten Ausgangszustand in einen expandierten Zustand übergegangen. Das Expansionsmaterial 8 ist dabei derart expandiert, dass es nun als Dichtungsmaterial zwischen der ersten Bauteilkomponente 2 und der zweiten Bauteilkomponente 3 wirkt. Insbesondere dichtet es den Scharnierbereich ab, d.h. es dringt in die Frei- und Zwischenräume im Scharnierbereich ein und füllt diese aus, so dass die erste Scharnierkomponente 5 gegenüber der zweiten Scharnierkomponente 6 im Einbauzustand des Schottteils 1 vollständig abgedichtet ist gegenüber Feuchtigkeit und Geräuschen.
-
Die Herstellung des Schottteils 1 erfolgt in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren unter Verwendung des Trägermaterials und des Expansionsmaterials 8. Hierzu wird zunächst das Trägermaterial, beispielsweise Polyamid, bereitgestellt, aus welchem sodann die erste Bauteilkomponente 2, die zweite Bauteilkomponente 3 und die nicht aus Expansionsmaterial 8 bestehende Scharnierkomponente 5 einschließlich der Achse 7 in einer Spritzgussform geformt werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird das Expansionsmaterial 8 bereitgestellt und die Bauteilkomponenten 2 und 3 werden mit dem Expansionsmaterial 8 umspritzt. Dabei wird insbesondere die zweite Scharnierkomponente 6 durch Umspritzen der ersten Scharnierkomponente 5 und der Achse 7 ausgebildet. Das Umspritzen mit Expansionsmaterial 8 kann in der gleichen oder in einer anderen Spritzgussform erfolgen als das Formen der Bauteilkomponenten 2, 3. Abschließend wird das fertige Schottteil 1 aus der Spritzgussform entformt.
-
Die 4 und 5 zeigen schematische Schnittansichten von verschiedenen Ausführungsvariante des Bereichs des Scharniers 4 mit der ersten Scharnierkomponente 5 und der zweiten Scharnierkomponente 6. 4 zeigt eine Achse 7 mit rundem Querschnitt, während 5 eine Achse 7 mit dreieckigem Querschnitt zeigt. In beidem Fällen kann dabei grundsätzlich die Achse 7 aus dem Trägermaterial gefertigt sein, welche anschließend zur Ausbildung der zweiten Scharnierkomponente 6 mit Expansionsmaterial 8 umspritzt wird, so wie es bei der Ausführungsvariante gemäß der 1 bis 3 gezeigt ist. Alternativ kann die Achse 7 auch ganz oder teilweise aus Expansionsmaterial 8 gefertigt sein. In diesem Fall weist die erste Scharnierkomponente 5 eine kreisförmige Ausnehmung 10 oder eine dreieckige Ausnehmung 11 auf, wobei beim Umspritzen der ersten Scharnierkomponente 5 das Expansionsmaterial 8 derart gespritzt wird, dass es sich durch die Ausnehmung 10 bzw. 11 hindurcherstreckt und in diesem Bereich später als Achse 7 wirken kann.
-
6 zeigt eine weitere Möglichkeit, zwei hier nicht dargestellte Bauteilkomponenten relativ zueinander auszurichten und abzudichten. Die Ausrichtung erfolgt in diesem Fall mittels einer im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellten Schiene 12, wobei die Schiene 12 eine verschiebende Relativbewegung zwischen einer ersten Schienenkomponente 13 und einer zweiten Schienenkomponente 14 ermöglicht. Die erste Schienenkomponente 13 ist wiederum aus einem Trägermaterial, beispielsweise aus Polyamid gefertigt, während die zweite Schienenkomponente 14 aus Expansionsmaterial 8 gefertigt ist. Auch hier können die beiden Schienenkomponenten 13, 14 im Ausgangszustand des Expansionsmaterials 8 relativ zueinander bewegt werden. Ist eine gewünschte Ausrichtung zueinander gefunden, kann das Expansionsmaterial 8 durch Wärmeeintrag in einen expandierten Zustand überführt werden und als Dichtungsmaterial wirken. Die Herstellung erfolgt im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren, indem zunächst die erste Schienenkomponente 13 aus dem Trägermaterial gespritzt wird und diese sodann mit dem Expansionsmaterial 8 unter Ausbildung der zweiten Schienenkomponente 14 umspritzt wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
