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Die Erfindung betrifft ein Presswerkzeug
für ein
Kunststoffbauteil und zwar insbesondere für ein Bauteil aus einem langfaserverstärkten thermoplastischen
Material. Das Presswerkzeug dient insbesondere der Herstellung einer
Motorraumabschottung, wie sie heutzutage insbesondere bei Fahrzeugen
mit einem Dieselmotor zur straßenseitigen
Abschottung des Motorraums verwendet wird. Bei dem mit dem Presswerkzeug
herstellbaren Kunststoffbauteil handelt es sich um ein im wesentlichen
plattenförmiges, nicht
notwendigerweise hohles Bauteil, das ein Plattenelement mit einer
darin ausgebildeten und von einem Öffnungsrand begrenzten Öffnung aufweist.
Integral verbunden mit dem Plattenelement ist eine (Verschluss-)Klappe,
die mittels eines Scharniers an dem Plattenelement angelenkt ist.
Der Klappenrand dient zur Anlage an dem Öffnungsrand, wenn die Öffnung durch
die Klappe verschlossen ist. Das gesamte Kunststoffbauteil wird
in einem einzigen Arbeitsgang mittels des Presswerkzeuges geformt
und hergestellt.
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Aufgrund der integralen Herstellung
des Bauteils mit seiner zur Anlage am Öffnungsrand vorgesehenen Klappe
bedarf es eines Hinterschnitts innerhalb des von Unter- und Oberform
gebildeten Formraums. Herkömmlicherweise
realisiert man derartige Hinterschnitte durch Schieber oder dergleichen
Elemente, die im allgemeinen quer zur Relativbewegungsrichtung von
Unter- und Oberform, d.h. also nicht in Richtung dieser Relativbewegung
bewegbar sind.
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Der Einsatz von Schiebern in Presswerkzeugen
für Kunststoffbauteile
hat sich grundsätzlich
bewährt.
Wenn allerdings, wie das insbesondere bei langfaserverstärkten thermoplastischen
Materialien der Fall ist, die vom Presswerkzeug aufgebrachten Drücke relativ
hoch sind, so tritt ein nicht unerheblicher Ver schleiß bei Presswerkzeugen
mit Schiebertechnik auf, der die Werkzeugkosten und damit die Bauteilkosten
erhöht.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es,
ein Presswerkzeug zur Herstellung eines Eingangs beschriebenen Kunststoffbauteil
zu schaffen, dessen Anzahl an einem erhöhten Verschleiß ausgesetzten
Teilen gering ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit
der Endung ein Presswerkzeug für
ein Kunststoffbauteil, insbesondere ein Bauteil aus einem langfaserverstärkten thermoplastischen
Material für
z. B. eine Motorraumabschottung vorgeschlagen, wobei das Kunststoffbauteil
ein Plattenelement mit einer von einem Öffnungsrand begrenzten Öffnung und
eine über
ein Scharnier mit dem Plattenelement verbundene Klappe mit einem
zur Anlage an dem Öffnungsrand
vorgesehenen Klappenrand aufweist.
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Erfindungsgemäß ist das Presswerkzeug versehen
mit
- – einer
Oberform und einer Unterform, die entlang einer Relativbewegungsrichtung
auseinander- und zusammenfahrbar sind und die im zusammengefahrenen
Zustand einen der Ausgestaltung des Kunststoffbauteils entsprechenden
Formraum bilden,
- – wobei
sich die einander zugewandten formgebenden Seiten von Ober- und Unterform zwischen denjenigen
Bereichen, die der Ausgestaltung der dem Scharnier gegenüberliegenden Randabschnitte
der Öffnung
und der Klappe dienen, parallel zur Relativbewegungsrichtung von Ober-
und Unterform erstrecken oder sich vom für die Ausgestaltung des Öffnungsrandabschnitt
dienenden Bereich bis zum für
die Ausgestaltung des Klappenrandabschnitts dienenden Bereich zu
für die
Ausgestaltung des Scharniers dienenden Bereichen der formgebenden
Seiten von Ober- und Unterform geneigt erstrecken.
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Erfindungsgemäß wird das Kunststoffbauteil also
in einer solchen Stellung seiner Klappe gefertigt, dass der dem
Scharnier gegenüberliegende
Randbereich der Klappe mit dem ebenfalls dem Scharnier gegenüberliegenden
Rand bereich der Öffnung
in der Projektion, also in Relativbewegungsrichtung von Ober- und
Unterform betrachtet, fluchtet oder in der Projektion betrachtet
gegenüber
dem Öffnungsrandabschnitt
zum Scharnier hin versetzt ist. Damit bedarf es keinerlei Schiebertechnik
oder dergleichen um zu gewährleisten,
dass im geschlossenen Zustand der Klappe deren dem Scharnier gegenüberliegender
Randbereich an dem Öffnungsrand
anliegt. Die Klappe hat vorzugsweise eine im wesentlichen rechteckige
Form; es wäre
aber auch denkbar, dass der dem Scharnier gegenüberliegende Randabschnitt der
Klappe bogenförmig
ausgebildet ist; auch in diesem Fall weist derjenige Bereich der formgebenden
Seiten von Ober- und Unterform, der sich zwischen dem dem Scharnier
gegenüberliegenden
Randbereich der Öffnung
und dem dem Scharnier gegenüberliegenden
Randbereich der Klappe befindet, eine Erstreckung parallel zur Relativbewegungsrichtung
von Ober- und Unterform auf.
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Um auch im übrigen Bereich (bis auf das Scharnier)
in dem Öffnungsrand
eine Anlagefläche für die Klappe
auszubilden, ist es erforderlich, mit Hilfe von konventionellen
Schiebern o.dgl. zu arbeiten. Äußerst zweckmäßig ist
es, wenn der in diesen Bereichen im Formraum erforderliche Hinterschnitt
dadurch realisierbar ist, dass in der Unterform mindestens ein Formeinsatzteil
angeordnet ist, das sich zwischen den parallel zur Bewegungsrichtung
von Ober- und Unterform verlaufenden Bereichen ihrer einander zugewandten
formgebenden Seiten einerseits und dem der Ausgestaltung des Scharniers
der Klappe dienenden Bereichen der einander zugewandten formgebenden
Seiten von Ober- und Unterform erstreckt. Dieses Formeinsatzteil
ist in Relativbewegungsrichtung beider Formteile in einen Aufnahmeraum
der ober- bzw. Unterform hineinbewegbar und aus diesem heraus bewegbar
ist. Beim Aufbau von Druck in dem Presswerkzeug befindet sich mindestens
ein Formeinsatzteil in dem Aufnahmeraum und liegt flächig an
dessen Begrenzungswänden
an, so dass auf das mindestens eine Formeinsatzteil ausgeübter Druck über die
Ober- bzw. Unterform
oder, allgemeiner ausgedrückt, über diejenige
Form des Presswerkzeuges, die mit einem Aufnahmeraum für das mindestens
eine Formeinsatzteil ausgebildet ist, aufgefangen wird. Das mindestens
eine Formeinsatzteil kann, wie oben dargestellt, entweder in der Oberform
oder in der Unterform angeordnet sein. Bei der nachfolgenden Beschreibung
der Erfindung wird davon ausgegangen, das der Aufnahmeraum für das mindestens
eine Formeinsatzteil in der Unterform ausgebildet ist.
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Das mindestens eine Formeinsatzteil
weist an seinem der Oberform zugewandten Ende eine obere Formseite
auf, die zur Ausbildung zumindest eines Teil des sich vom Scharnier
aus erstreckenden Öffnungsrandes
des Kunststoffbauteils dient. Darüber hinaus bildet das mindestens
eine Formeinsatzteil mit der Unterform den Hinterschnittbereich,
dessen Formgebung wiederum für
die Ausgestaltung des Klappenrandes verantwortlich ist. Vorteilhafterweise
sind zwei derartige Formeinsatzteile beidseitig des für die Ausbildung
des Scharniers verantwortlichen Bereichs des Formraums angeordnet
und erstrecken sich bis zu den parallel zur Relativbewegungsrichtung
von Ober- und Unterform verlaufenden formgebenden Bereichen der
Seiten von Ober- und Unterform.
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Um das hergestellte Kunststoffbauteil
aus dem Presswerkzeug entnehmen zu können, wird das mindestens eine
Formeinsatzteil aus dem Aufnahmeraum herausbewegt, wodurch sich
der Abstand seiner unteren Formseite zur Unterform vergrößert. Aufgrund
dieses vergrößerten Bereichs
ist es dann möglich,
das Kunststoffbauteil quer zur Bewegungsrichtung des mindestens
einen Formeinsatzteils aus der Unterform schräg nach oben zu entnehmen. Das Kunststoffbauteil
wird bei schräg
gestellter Klappe, also bei nicht von der Klappe verschlossener Öffnung in
dem Presswerkzeug hergestellt. In demjenigen Bereich des Klappenrandes,
entlang dessen dieser mit dem Plattenelement des Kunststoffbauteils
verbunden ist, bildet sich selbstverständlich kein Hinterschnittbereich
aus. Dieser Hinterschnittbereich ist vielmehr im wesentlichen entlang
des verbleibenden Klappenrandes ausgebildet. Auf diese Weise besteht also
immer die Möglichkeit,
das Kunststoffbauteil aus der Unterform bei herausbewegtem Formeinsatzteil zu
entnehmen.
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Die Herstellung des Scharniers wird
vorteilhafter Weise derart realisiert, dass in das erfindungsgemäße Presswerkzeug
ein Gewebeband oder dergleichen flexibles Streifenmaterial aus Kunststoff
eingelegt und fixiert wird, wobei dieses Streifenmaterial anschließend von
dem Kunststoffmaterial des Bauteils umschlossen bzw. teilweise durchdrungen
und auf diese Weise eingebettet wird. Diese Vorgehensweise bietet
sich an, wenn das Kunststoffmaterial aus faserverstärktem Material
besteht, insbesondere wenn langfaserverstärktes thermoplastisches Material
verwendet wird, da die Fasern bei Biegbewegungen, wie sie im Scharnier
auftreten, brechen würden.
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Wird hingegen kein faserverstärktes Kunststoffmaterial
eingesetzt, könnte
man auch auf ein separates Material zur Realisierung der Scharniers
verzichten, wenn das für
das Kunststoffbauteil verwendete Material ausreichende Elastizität aufweist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der
Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der Aufnahmeraum einen konischen
Sitz für
das Formeinsatzteil bildet, dessen von dem Aufnahmeraum aufzunehmender
Bereich ebenfalls konisch ausgebildet ist. Dieser konische Sitz
führt zu
einer besonders vorteilhaften Aufnahme der auf das Formeinsatzteil
wirkenden Druckkräfte durch
die Unterform.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel
sowie anhand der Zeichnung näher
erläutert.
Im einzelnen zeigen dabei:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines mit dem erfindungsgemäßen Presswerkzeug
herzustellenden Bauteils aus langfaserverstärktem thermoplastischen Material
zur Verwendung als Motorraumabschottung,
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1,
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie III-III der 1,
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4 eine
Schnittansicht durch das Presswerkzeug mit in diesem befindlichen
Bauteil entsprechend der Linie III-III der 1, in der die Öff nungsstellung der Klappe
bei Herstellung des Bauteils im Presswerkzeug dargestellt ist,
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5 eine
Schnittansicht durch die Unterform des Presswerkzeuges mit in diesem
noch befindlichen Bauteil und entsprechend der Linie II-II der 1,
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6 eine
Schnittansicht ähnlich
der gemäß 5, jedoch bei bereits ausgefahrenem
Formeinsatzteil, und
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7 eine
Schnittansicht ähnlich
der gemäß 4, jedoch bei alternativ
ausgestaltetem Presswerkzeug.
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Ein Beispiel für ein mit einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Presswerkzeuges
hergestelltes Kunststoffbauteil 10 ist in verschiedenen
(Schnitt-)Ansichten in den 1-3 gezeigt. Das Kunststoffbauteil 10 besteht aus
einem langfaserverstärktem
thermoplastischen Material und dient in diesem Ausführungsbeispiel
als Motorraumabschottung. Das Kunststoffbauteil 10 weist
ein Plattenelement 12 auf, in dem eine Öffnung 14 ausgebildet
ist. Die Öffnung 14 ist
von einem Öffnungsrand 16 begrenzt.
Entlang eines Teils des Öffnungsrandes 16 ist
mit dem Plattenelement 12 eine Klappe 18 über ein
Scharnier 20 gelenkig verbunden. Das Scharnier 20 weist
ein Kunststoff- Gewebeband 22 auf, das beim Pressvorgang
zum Herstellen des Kunststoffbauteils 10 in dessen Material
eingebetet bzw. von diesem teilweise durchdrungen ist und somit
fest sowohl mit der Klappe 18 als auch mit dem Plattenelement 12 verbunden
ist. Die Klappe weist einen Klappenrand 24 auf.
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Wie Anhand der 2 und 3 zu
erkennen ist, überragt
der Klappenrand 24 den Öffnungsrand 16. Im
geschlossenen Zustand liegt also der Klappenrand 24 an
dem Öffnungsrand 16 an,
wodurch ein "Durchtauchen" der Klappe 18 durch
die Öffnung 14 verhindert
ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel des Kunststoffbauteils 10 als
Motorraumabschottung dient die Klappe 18 als Wartungsklappe,
um ohne die Motorraumabschottung abnehmen zu müssen, beispielsweise zwecks
Ablassens von Motoröl,
Zugang zum Motorblock zu haben.
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Die Herstellung des Kunststoffbauteils 10 erfolgt
mit Hilfe eines Presswerkzeuges 26, wie es in 4 im Schnitt dargestellt
ist. Das Presswerkzeug 26 weist eine in 4 lediglich angedeutete Oberform 28 und
eine Unterform 30 auf. Zwischen diesen beiden Formen bildet
sich im zusammengefahrenen Zustand ein Formraum, in den vor dem
Zusammenfahren das langfaserverstärkte thermoplastische Material
im pastösen
Zustand eingelegt wird, so dass sich dieses Material anschließend beim
Zusammenfahren der Formen aufgrund des ausgeübten Druckes gleichmäßig über den
Formraum verteilt und das Kunststoffbauteil 10 bildet.
Die beiden Formen lassen sich in Richtung des Pfeils 32 relativ
zueinander bewegen, um das Presswerkzeug 26 auf- und zuzufahren.
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Die Besonderheit des Presswerkzeuges 26 ist
in der integralen Ausbildung der Klappe 18 und des Plattenelements 12 zu
sehen. Problematisch dabei ist, das wegen des Überstandes der Klappe 18 über den Öffnungsrand 16 in
dem Presswerkzeug ein Hinterschnitt vorhanden sein muss. Dieser
Hinterschnitt bedingt, dass das Presswerkzeug 26 über mindestens
ein, im Regelfall jedoch zwei verfahrbare Formeinsatzteile 34 verfügt, die
in diesem Ausführungsbeispiel
in der Unterform 30 angeordnet sind. Jedes Formeinsatzteil 34 füllt den
Bereich zwischen dem Klappenrand 24 und dem Öffnungsrand 16 des Kunststoffbauteils 10 aus,
der sich längs
des Öffnungsrandes 16 an
jeweils einer Seite des Bereichs des Scharniers 20 bildet.
Hierzu sei auf die 1-3 verwiesen, die Relativpositionen
der Klappe 18 während
der Herstellung des Kunststoffbauteils 10 zeigen.
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Diese Situation ist auch in 5 wiedergegeben. Das Formeinsatzteil 34 befindet
sich in einer Aufnahme 36 der Unterform 30, wobei
diese Aufnahme 36 im wesentlichen als konisch sich zum Grund hin
verjüngende
Vertiefung ausgebil det ist. Das Formeinsatzteil 34 weist
in seinem von der Aufnahme 36 aufgenommenen Bereich ebenfalls
eine sich konisch verjüngende
Ausgestaltung auf.
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Das Formeinsatzteil 34 trägt zu Formgebung des
Kunststoffbauteils 10 an dessen Öffnungs- und Klappenrand 16, 24 beidseitig
des Scharniers 20 bei. Die der Oberform 28 zugewandte
obere Formseite 38 bestimmt dabei im Zusammenspiel mit
der Oberform 28 die Ausgestaltung des Öffnungsrandes 16,
während
die untere Formseite 40, die der Oberform 28 abgewandt
und damit der Unterform 30 zugewandt ist, zusammen mit
der Unterform 30 einen Hinterschnittbereich 44 bildet,
der für
die Ausgestaltung des Klappenrandes 24 verantwortlich ist.
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Zum Entnehmen des gepressten Kunststoffbauteil 10 aus
dem Presswerkzeug 26 wird nach dem Auffahren des Presswerkzeuges 26 das
Formeinsatzteil 34 in Richtung der Relativbewegung (Pfeil 32) von
Ober- und Unterform 28, 30 aus der Aufnahme 36 herausbewegt.
Diese Situation ist in 6 gezeigt.
Durch anschließendes
Bewegen des Kunststoffbauteils 10 schräg nach oben und damit im wesentlichen
in Richtung auf die Zeichenebene der 6 wird
das Kunststoffbauteil 10 aus der Unterform 30 entnommen,
wobei die Klappe 18 aus dem bezogen auf das Kunststoffbauteil 10 zum
Scharnier 20 hin offenen Hinterschnittbereich 44 herausgezogen
wird.
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Wie vorstehend erwähnt, wird
also der Überstand
des Klappenrandes 24 beidseitig des Scharniers 20 bis
zum diesem Scharnier 20 gegenüberliegenden Randbereich durch
die Formeinsatzteile realisiert.
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Auch längs der dem Scharnier 20 gegenüberliegenden
Abschnitte von Öffnungsrand 16 und Klappenrand 24 liegt
diese im geschlossenen Zustand an dem Plattenelement 12 an.
Bei der Herstellung des Kunststoffbauteils 10 in dem Presswerkzeug 26 wird
ein Hinterschnitt im Formraum innerhalb des dem Scharnier 20 gegenüberliegenden
Bereichs dadurch vermieden, dass die Öffnungsstellung der Klappe 14 derart
gewählt
ist, dass die zuvor angesprochenen, dem Scharnier 20 gegenüberliegenden Abschnitte
von Klappe und Öff nung
in Relativbewegungsrichtung von Ober- und Unterform 28, 30 miteinander
fluchten. Die formgebenden Bereiche 46, 48 der
einander zugewandten Seiten 50, 52 von Oberform 28 und
Unterform 30, die für
die Ausbildung des Öffnungsrandes 16 und
des Klappenrandes 24 verantwortlich sind, sind durch Flächenbereiche 54, 56 voneinander
beabstandet, die sich in Relativbewegungsrichtung (siehe Pfeil 32)
erstrecken (siehe 4).
Dadurch kann ein Hinterschnittbereich in diesem Teil des Formraums
des Presswerkzeuges 26 verhindert oder vermieden werden.
Dies gilt auch, wenn die Flächenbereicht 54, 56 bei
Betrachtung zum Klappenrand 24 hin in Richtung auf das
Scharnier 20 geneigt sind, wie es in 7 dargestellt ist.
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Von besonderer Bedeutung im Rahmen
der Erfindung ist neben der Tatsache, dass durch entsprechende Wahl
des Öffnungswinkels
der Klappe 18 mit der Folge, dass im dem Scharnier 20 gegenüberliegenden
Bereich des Formraums kein Hinterschnitt ausgebildet werden muss,
der Umstand, dass das Presswerkzeug 26 zur Realisierung
des Hinterschnittbereichs 44 nicht über eine konventionelle Schiebertechnik
verfügt,
sondern das das Formeinsatzteil 34 vielmehr in Richtung
der Auf- und Zubewegung von Ober- und Unterform 28, 30 bewegt
wird. Die in der Zeichnung dargestellten Linearführungen für das Formeinsatzteil 34 werden
daher in Längserstreckungsrichtung,
und damit nicht quer dazu druckbeaufschlagt, was wesentlich verschleißfreier
ist als bei einer herkömmlichen
Schiebertechnik, bei der die verfahrbaren Formeinsatzteile quer
zur Relativbewegungsrichtung von Ober- und Unterform 28, 30 bewegt
werden.