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Die
Erfindung betrifft ein schallisolierendes Bauteil für Kraftfahrzeuge,
insbesondere in Form einer Getriebetunnel- und/oder Stirnwandverkleidung,
das aus mindestens einem Kunststoffformteil aus thermoplastischem
Elastomer auf Basis von Styrol und Füllstoff gebildet ist.
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Die
DE 34 48 259 C2 offenbart
ein Fahrzeuginnenteil aus Kunststoff, beinhaltend Polyolefin und/oder Polystyrol,
Synthesekautschuk und Füllstoff.
Der zur Herstellung dieses Fahrzeuginnenteils verwendete Kunststoff
ist eine innige Mischung aus 25 bis 40 Gew.-% eines Polyolefins
und/oder Polystyrols mit hoher Schlagfestigkeit, 25 bis 40 Gew.-%
eines Synthesekautschuks, 25 bis 40 Gew.-% eines amorphen Füllstoffs sowie
gegebenenfalls zusätzlich,
bezogen auf 100 Gew.-% der obigen Bestandteile, 6,8 bis 10,0 Gew.-% üblichen
Zusätzen.
Bei den Zusätzen
handelt es sich um bis zu 1,0 Gew.-% Färbemittel und bis zu 7,0 Gew.-% Verarbeitungsöl, insbesondere
naphthenisches Verarbeitungsöl.
Die Mischung ist dabei so eingestellt, dass der verwendete Kunststoff
zähelastisch
ist mit einem dynamischen Elastizitätsmodul von 10
7 bis
10
10 N/m
2 und einem
Verlustfaktor von mindestens 0,05. Dieses bekannte Fahrzeuginnenteil
soll insbesondere als Armaturentafel, Türverkleidung oder als Radlaufteil
ausgebildet werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der
eingangs genannten Art anzugeben, das eine relativ hohe Temperaturbeständigkeit
aufweist und bei kostengünstiger
Herstellbarkeit eine hohe Schalldämmung sowie eine Integration
von Zusatzfunktionen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
Das erfindungsgemäße Bauteil
ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der zur Herstellung
verwendete Kunststoff eine Mischung aus 5 bis 15 Gew.-% eines Copolymers
auf Basis von gebundenem Styrol und Ethylen-Butylen oder eines Copolymers
auf Basis von gebundenem Styrol und Ethylen-Butylen in Kombination
mit einem Block-Copolymer auf Basis von gebundenem Styrol und Butadien,
2 bis 15 Gew.-% eines Polypropylen-Homopolymers und/oder eines Vinyl-Acetat-Copolymers, mindestens
60 Gew.-% eines Füllstoffs
und bis zu 23 Gew.-% Additiven ist.
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Das
erfindungsgemäße Bauteil
lässt sich
kostengünstig
insbesondere im Spritzgieß-,
Spritzpräge- oder
Strangablegeverfahren herstellen. Es zeichnet sich durch einen besonders
hohen Füllstoffanteil
aus, wobei die Materialkosten für
den Füllstoff
erheblich geringer sind als die Materialkosten für das bzw. die verwendeten
Polymere. Erfindungsgemäße Bauteile
lassen sich grundsätzlich
abfallfrei und in relativ kurzen Zykluszeiten herstellen. Die Zykluszeit
kann dabei durch die Auswahl und Bemessung des Füllstoffs minimiert werden.
Es lassen sich Zyklus- bzw.
Verarbeitungszeiten von unter 20 Sekunden für Bauteile mit einer Grundfläche von
ca. 1,5 m2 je nach Komplexität der Bauteilstruktur
realisieren. Die verwendeten Polymere verleihen dem erfindungsgemäßen Bauteil
eine relativ hohe Temperaturbeständigkeit,
wobei die Gebrauchstemperatur dauerhaft bis etwa 100°C und kurzzeitig
etwa 120°C
bis 140°C
betragen darf. Das Spritzgießen
sowie das Spritzprägen
ermöglichen
die Herstellung von Bauteilen mit hoher Passgenauigkeit in Bezug
auf die Kontur angrenzender Fahrzeugteile und die Integration von
Zusatzfunktionen, beispielsweise durch das einstückige Anformen von Dichtlippen,
Kabelhaltern, Kabelführungen
und/oder abdichtenden Tüllen
zur Durchleitung von Kabeln, Leitungen oder Wellen. Über die
Wahl des Füllstoffs
und dessen Mengenanteil können
insbesondere auch die Schalldämmeigenschaften
des erfindungsgemäßen Bauteils
optimiert werden. Durch die Art und den Mengenanteil des Füllstoffs
lassen sich zudem das Schrumpfverhalten der hergestellten Bauteile
minimieren, was günstig
hinsichtlich der Passgenauigkeit und der abdichtenden bzw. schalldämmenden
Wirkung der erfindungsgemäßen Bauteile
ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils besteht darin,
dass der Füllstoff
Magnetit beinhaltet, wobei der verwendete Magnetit vorzugsweise
eine mittlere Korngröße von etwa
10 μm besitzt.
Magnetit (Fe3O4)
ist ein umweltverträgliches,
natürliches
Eisenoxid-Mineral, das erfindungsgemäßen Bauteilen eine relativ
hohe Dichte und damit gute Schalldämmeigenschaften verleiht. Ferner
ergibt sich aufgrund der relativ hohen Wärmeleitfähigkeit von Magnetit eine hinsichtlich
der Wärmebeständigkeit
des Bauteils günstige
Temperaturvergleichmäßigung im
Bauteil. Zudem weist die zur Herstellung der Bauteile verwendete Kunststoffmischung
bei der Zumischung von Magnetit ein günstiges Fließverhalten
für das
Spritzgießen
bzw. Spritzprägen
auf. Magnetit lässt
sich mit den übrigen
Bestandteilen des verwendeten Kunststoffs sehr homogen mischen und
ohne nennenswerte Entmischung verarbeiten. Vorzugsweise beinhaltet
der Kunststoff mindestens 30 Gew.-% Magnetit als Füllstoff.
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Das
erfindungsgemäße Bauteil
kann neben Magnetit auch gemahlenes Calciumcarbonat in Form einer
sehr weichen, feinteiligen Kreide, gemahlenes, natürliches
Bariumsulfat und/oder gefälltes
Bariumsulfat als Füllstoff
enthalten.
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Durch
den Zusatz spezieller Füllstoffe
wie z.B. Muskovit-Glimmer,
Phlogopit-Glimmer, expandiertem Graphit und/oder fibrilierter Zellulosefasern
lässt sich
die körperschalldämpfende
Wirkung des erfindungsgemäßen Bauteils
verbessern.
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Durch
den Einsatz relativ leichter Füllstoffe,
wie z.B. Hohlglasteilchen, Keramikhohlteilchen, Blähtonteilchen
und/oder Glasfasern lassen sich Materialkosten des erfindungsgemäßen Bauteils
verringern. Zudem sind Glasfasern hinsichtlich der Festigkeit des
Bauteils und Hohlglasteilchen, Keramikhohlteilchen und/oder Blähtonteilchen
darüber
hinaus auch hinsichtlich der Schallisolierung von Vorteil. Insbesondere
lässt sich durch
derartige Hohlteilchen bzw. porösen
Füllstoff
eine Gewichtsverringerung am erfindungsgemäßen Bauteil erzielen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils
ist vorgesehen, dass der zu seiner Herstellung verwendete Kunststoff
bis zu 0,5 Gew.-% eines Epoxidharzes beinhaltet. Die Epoxidharzverbindungen bewirken
eine verbesserte Einbindung der Füllstoffe in die Polymermatrix.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Polypropylen-Homopolymers
an dem zur Herstellung des Bauteils verwendeten Kunststoff 2 bis
8 Gew.-% beträgt.
Es handelt sich dabei vorzugsweise um ein speziell leicht fließendes Polypropylen-Homopolymer
für lange
Fließwege
mit enger Molekulargewichtsverteilung. Polypropylen-Homopolymer
ist ein relativ preisgünstiges
polyolefinisches Basispolymer. Polypropylen-Homopolymere erhöhen die
Festigkeit und Steifigkeit des Bauteils.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
der Anteil des Vinyl-Acetat-Copolymers an dem zur Herstellung des
Bauteils verwendeten Kunststoff bis zu 12 Gew.-% beträgt, vorzugsweise im
anteiligen Austausch zum Polypropylen-Homopolymer. Mit zunehmendem
Gehalt an Vinyl-Acetat-Copolymer wird der Kunststoff weicher, weil
die Kristallinität
abnimmt. Die so hergestellten Bauteile sind flexibler, zäher, leichter
schweißbar
und weniger anfällig
gegen Spannungsrissbildung.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils
ist vorgesehen, dass der zu seiner Herstellung verwendete Kunststoff
8 bis 20 Gew.-% Verarbeitungsöl,
vorzugsgweise Weißöl enthält. Das
Verarbeitungsöl
bzw. Weißöl fungiert
in der verwendeten Kunststoffmischung als Weichmacher der Polymere.
Bei dem zugegebenen Weißöl handelt
es sich um ein medizinisches oder technisches Weißöl mit sehr
geringen Anteilen an aromatischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere
um ein naphthenisches Öl.
Ein möglichst
geringer Aromatenanteil ist nicht nur aus Gründen des Gesundheits- und Umweltschutzes
zu bevorzugen. Ein möglichst
geringer Aromatenanteil ist auch hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften
vorzuziehen, da Aromaten die mechanischen Eigenschaften von styrolhaltigen
TPEs negativ beeinflussen. Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils
eingesetzten Weißöle besitzen
einen Anteil an aromatischen Kohlenwasserstoffen von vorzugsweise
weniger als 1 Gew.-% (bezogen auf 100 Gew.-% Weißöl) und eine kinematische Viskosität von mindestens
8 mm2/s bei einer Temperatur von etwa 100°C.
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Das
aus thermoplastischem Elastomer auf Basis von Styrol (TPE-S) hergestellte
Kunststoffformteil des erfindungsgemäßen Bauteils kann in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung mit Schallabsorptionsmaterialien, wie
z.B. Polyurethan-Kaltschaum, Melaminharzschaumstoff, Polyurethanschaum-Prägeteilen,
Schnittschaummaterial und/oder Vliesstoff aus thermoplastischen
Fasern und/oder Naturfasern kombiniert werden.
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Die
Verbindung des aus TPE-S hergestellten Kunststoffformteils mit diesem
Schallabsorptionsmaterial erfolgt vorzugsweise an partiellen Verbindungsstellen,
also nicht durch eine großflächige stoffschlüssige Verbindung.
Dies hat den Vorteil, dass sich die Schallabsorptionsmaterialien
bei einem Recycling des erfindungsgemäßen Bauteils weitestgehend
sortenrein von dem aus TPE-S hergestellten Kunststoffformteil trennen
lassen. Des weiteren wird die Schallabsorptionseigenschaft verbessert.
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Die
Verbindung kann insbesondere durch Verklipsen, partielles Verkeilen,
partielles Verschweißen oder
durch an dem Kunststoffformteil einstückig angeformte Dome realisiert
werden, wobei das Schallabsorptionsmaterial mit den Domen korrespondierende
Durchbrüche
aufweist und die Spitzen der Dome schließlich mittels Ultraschallumformung
in Nietköpfe
umgeformt werden können.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass an dem Kunststoffformteil mindestens ein Versteifungselement
und/oder Fixierelement zur Fixierung eines Kabels oder einer Leitung,
oder mindestens eine Abstandsrippe und/oder eine Kabel- oder Leitungsführung einstückig angeformt sind.
Das Versteifungselement, Fixierelement, die Abstandsrippe oder die
Kabel- oder Leitungsführung
kann dabei gegebenenfalls auch aus einem härteren Kunststoff gebildet
sein als das übrige
Kunststoffformteil oder auch in segmentierter Form des Kunststoffformteils
ausgebildet sein. Die Versteifungsfunktion kann erfindungsgemäß insbesondere
durch eine konstruktive Rippengestaltung auch aus dem Grundwerkstoff
realisiert sein.
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Weitere
bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauteils in Form einer
Kraftfahrzeug-Stirnwandverkleidung;
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2 eine
Draufsicht einer weiteren Kraftfahrzeug-Stirnwandverkleidung, die der in 1 gezeigten ähnelt;
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3 eine
Querschnittansicht einer weiteren Kraftfahrzeug-Stirnwandverkleidung
mit einer daran partiell befestigten Schallabsorberlage;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer der Befestigung einer Schallabsorberlage
dienenden Ausprägung
eines aus thermoplastischem Elastomer auf Basis von Styrol hergestellten
Kunststoffformteils in vergrößerter Detaildarstellung
ohne Schallabsorberlage;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Kunststoffformteils
mit angeformten Fixierelementen zur Befestigung eines Kabels oder
einer Schlauchleitung sowie mit einem als Abstützung für Kabel oder Schlauchleitungen
dienenden balkenförmigen
Auskragung;
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6 verschiedene
Ansichten eines an einem erfindungsgemäßen Kunststoffformteil angeformten
Fixierelements zur Befestigung eines Kabels oder einer Schlauchleitung;
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7 verschiedene
Ansichten eines Fixierelements zur Befestigung eines Kabels oder
einer Schlauchleitung, das in eine hinterschnittene Nut eines erfindungsgemäßen Kunststoffformteils
formschlüssig einsetzbar
ist;
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8 eine
Querschnittansicht einer tüllenförmig ausgebildeten,
abdichtenden Kabel- oder Leitungsdurchführung;
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9 eine
Draufsicht auf die Kabel- bzw. Leitungsdurchführung gemäß 8;
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10 eine
Schnittansicht des Randbereichs eines erfindungsgemäßen Bauteils
mit einer daran ausgebildeten Dichtlippe;
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11 eine
Querschnittansicht einer an dem erfindungsgemäßen Kunststoffformteil einstückig ausgebildeten,
federbalgartigen Kabel- oder Leitungsdurchführung;
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12 eine
Querschnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Kunststoffformteils
mit angeschäumter
Schallabsorberlage und lösbarem
Befestigungselement;
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13 eine
schematische Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Bauteils
in Form einer Kraftfahrzeug-Getriebetunnelabdeckung;
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14 eine
vergrößerte Detaildarstellung
des Randbereichs A gemäß 13;
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15 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Getriebetunnelabdeckung;
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16 eine
Querschnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Bauteils
in einer Zwei-Komponenten-Ausführungsform;
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17 eine
Querschnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Bauteils
in einer weiteren Mehr-Komponenten-Ausführungsform;
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18 eine
Querschnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Bauteils
in einer weiteren Zwei-Komponenten-Ausführungsform; und
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19 eine
Querschnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Bauteils
mit Abstandsrippen und einer Schallabsorberlage.
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1 zeigt
eine schallisolierende Stirnwandverkleidung für ein Kraftfahrzeug. Die dargestellte
Stirnwandverkleidung ist zur Verkleidung der Innenseite, d.h. der
dem Fahrgastraum zugewandten Seite einer Karosserie-Stirnwand bestimmt
und besteht aus einem Formteil 1, das aus einem hochgefüllten thermoplastischen
Elastomer auf Basis von Styrol vorzugsweise durch Spritzgießen oder
Spritzprägen
hergestellt ist. Das Formteil 1 ist den geometrischen Abmessungen
am Einbauort, insbesondere der Kontur der Stirnwand so genau wie
erforderlich angepasst. Es weist mehrere Durchbrüche 2.1 bis 2.5 auf,
die der Anordnung bzw. Aufnahme von Fahrzeugaggregaten dienen, wie
z.B. einer Lenkstange, Pedalteilen, Kabeln, Schlauchleitungen und
Klimaanlagenteilen. Die Durchbrüche 2.1 bis 2.5 sind
so klein wie möglich
ausgebildet, um in akustischer Hinsicht eine hohe Abdichtungswirkung
und eine verbesserte Gesamtdämmung
des Systems zu erzielen. An den Durchbrüchen sind vorzugs weise Dichtlippen
ausgebildet. Die Dichtlippen können
montageunterstützend ausgestaltet
und gegebenenfalls mit abdichtender Überdeckung zu dem durch den
jeweiligen Durchbruch hindurchgeführten Aggregat ausgebildet
sein.
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Der
zur Herstellung des Formteils 1 verwendete Kunststoff ist
eine Mischung aus 5 bis 15 Gew.-% eines Copolymers auf Basis von
gebundenem Styrol und Ethylen-Butylen und/oder eines Copolymers
auf Basis von gebundenem Styrol und Ethylen-Butylen in Kombination
mit einem Block-Copolymer
auf Basis von gebundenem Styrol und Butadien, 2 bis 15 Gew.-% eines
Polypropylen-Homopolymers und/oder eines Vinyl-Acetat-Copolymers,
mindestens 60 Gew.-% eines Füllstoffs,
8 bis 20 Gew.-% eines medizinischen oder technischen Weißöls, und
bis zu 3 Gew.-% üblichen
Additiven. Der Füllstoffgehalt
beträgt
vorzugsweise mindestens 70 Gew.-%.
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Sofern
der Kunststoff 5 bis 15 Gew.-% eines Copolymers auf Basis von gebundenem
Styrol und Ethylen-Butylen beinhaltet, so liegt der Anteil des gebundenen
Styrols an dem Copolymer vorzugsweise im Bereich von 30 und 34 %.
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Bei
der alternativen Variante, bei welcher der Kunststoff in Ergänzung zu
3 bis 12 Gew.-% eines Copolymers auf Basis von gebundenem Styrol
und Ethylen-Butylen zwischen 2 bis 10 Gew.-% eines Block-Copolymers
auf Basis von gebundenem Styrol und Butadien beinhaltet, liegen
die Anteile des Styrols an den Polymeren vorzugsweise jeweils im
Bereich von 30 und 32 %.
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Eine
bevorzugte Mischung des für
die Herstellung des Formteils verwendeten Kunststoffs ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Anteil des Polypropylen- Homopolymers
2 bis 8 Gew.-% beträgt.
Alternativ oder ergänzend
kann die Mischung bis zu 12 Gew.-% Vinyl-Acetat-Copolymer aufweisen.
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Der
Kunststoff enthält
insbesondere Magnetit (Fe3O4).
Magnetit verleiht dem Kunststoff hervorragende Schalldämmeigenschaften
und eine verbesserte Wärmebeständigkeit.
Der Magnetitanteil am Kunststoff beträgt vorzugsweise mindestens
30 Gew.-%, insbesondere mindestens 35 Gew.-%, beispielsweise etwa
40 Gew.-%. Der verwendete Magnetit besitzt eine mittlere Korngröße von vorzugsweise
etwa 10 μm.
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Außer Magnetit
beinhaltet der Kunststoff des erfindungsgemäßen Formteils zusätzlich gemahlenes Calciumcarbonat,
gemahlenes, natürliches
Bariumsulfat und/oder gefälltes
Bariumsulfat. Der Calciumcarbonat- und/oder Bariumsulfatanteil am Kunststoff
beträgt
vorzugsweise mindestens 25 Gew.-%. Das zugegebene Calciumcarbonat
ist sehr feinteilig mit relativ gleichmäßiger Granulometrie (Siebrückstand
z.B. 28 μm
kleiner 0,2 %) und geringem Feuchtigkeitsgehalt. Als Bariumsulfat
wird vorzugsweise sehr feinteiliges, geruchsneutrales Mahlspat in
Compounds verwendet.
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Ferner
kann der verwendete Kunststoff je nach Einsatzzweck des daraus hergestellten
erfindungsgemäßen Bauteils
Hohlglasteilchen, Keramikteilchen, Blähtonteilchen und/oder Glasfasern
als Füllstoff
enthalten. Hinsichtlich der Erzielung sehr guter körperschalldämpfender
Eigenschaften ist auch der Zusatz von Muskovit-Glimmer, Phlogopit-Glimmer,
expandierten Graphit und/oder fibrilierte Zellulosefasern als Füllstoff
vorteilhaft.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass
der Kunststoff bis zu 0,3 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,5 Gew.-%
eines Epoxidharzes beinhaltet. Das Epoxidharz dient der „Eingliederung
bzw. Vernetzung" der
Füllstoffe
mit der Polymermatrix.
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Geeignete
Kunststoffmischungen zur Herstellung erfindungsgemäßer Bauteile,
insbesondere von Stirnwandverkleidungen mit hervorragenden mechanisch
physikalischen sowie schallisolierenden Eigenschaften sind beispielsweise
wie folgt zusammengesetzt: Beispiel
1
8,10
Gew.-% | Thermoplastisches
Copolymer auf Basis von Butadien-Styrol |
14,58
Gew.-% | medizinisches
oder technisches Weißöl |
4,05
Gew.-% | Polypropylen-Homopolymer |
32,40
Gew.-% | feinteiliges
Calciumcarbonat |
0,24
Gew.-% | Epoxidharz |
0,08
Gew.-% | Fettsäureamid
als Gleit-, Slip- und Fließverbesserer |
0,02
Gew.-% | Antioxidantien |
0,02
Gew.-% | Stabilisatoren
zur Verbesserung der UV- und/oder Temperaturbeständigkeit |
40,51
Gew.-% | Magnetit
(mittlere Korngröße um 10 μm) |
Beispiel
2
9,10
Gew.-% | Thermoplastisches
Copolymer auf Basis |
| von
Styrol und Ethylen-Butylen |
12,50
Gew.-% | medizinisches
oder technisches Weißöl |
2,14
Gew.-% | Polypropylen-Homopolymer |
1,80
Gew.-% | Vinyl-Acetat-Copolymer |
31,20
Gew.-% | feinteiliges
Calciumcarbonat |
0,24
Gew.-% | Epoxidharz |
0,08
Gew.-% | Fettsäureamid |
0,02
Gew.-% | Antioxidantien |
0,02
Gew.-% | Stabilisatoren
zur Verbesserung der UV- und/oder Temperaturbeständigkeit |
42,90
Gew.-% | Magnetit
(mittlere Korngröße um 10 μm) |
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Die
erfindungsgemäßen Kunststoffmischungen
lassen sich auch in Extrudiervorrichtungen weiterverarbeiten, wobei
die extrudierten Bahnen bzw. Zuschnitte anschließend durch Tiefziehen umgeformt
werden können.
Vorzugsweise werden aus den erfindungsgemäßen Kunststoffmischungen durch
Urformen, insbesondere auch durch Niederdruck-Spritzgießen oder Spritzpressen, Formteile
hergestellt.
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Das
Kunststoffformteil 1 der in 1 dargestellten
Stirnwandverkleidung weist Bereiche 3 unterschiedlicher
Wanddicke und/oder Materialdichte auf. Die Wanddicke bzw. Materialdichte
ist insbesondere in Abhängigkeit
der örtlichen
Schallintensitätsverteilung
gewählt.
Aus der unterschiedlichen Wanddicke bzw. Materialdichte resultiert
ein örtlich
unterschiedliches Flächengewicht.
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An
der dem Schall zugewandten Seite ist das Kunststoffformteil 1 ganzflächig oder
partiell mit einem Schallabsorbermaterial, beispielsweise mit einem
Vliesstoff und/oder einem offenporigen Schaumstoff bedeckt. Das
Kunststoffformteil und das Schallabsorbermaterial bilden zumindest
bereichsweise ein akustisches Feder-Masse-System, wobei das Schallabsorbermaterial
als Feder und das Kunststoffformteil als Masse bzw. Schwerschicht
wirkt. Zur Optimierung der schalldämpfenden Wirkung ist die Wanddicke
bzw. Materialdichte des Kunststoffformteils auch in Abhängigkeit
der Dicke bzw. Federsteifigkeit des Schallabsorbermaterials abgestimmt
und somit örtlich
unterschiedlich ausgebildet (vgl. hierzu auch 18 und 19).
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Der
Außenrand
des in 1 gezeigten Kunststoffformteils ist als dünnauslaufende,
elastische Dichtlippe 4 ausgebildet. Hierdurch wird eine
abdichtende Anlage des Kunststoffformteils 1 an angrenzende
Bauteile, z.B. an die A-Säulen
der Fahrzeugkarosserie erreicht.
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2 zeigt
ein weiteres als Stirnwandverkleidung dienendes Kunststoffformteil 1', das dem in 1 dargestellten
Kunststoffformteil ähnelt
und ebenfalls aus einer entsprechenden Kunststoffmischung hergestellt ist.
Das Kunststoffformteil 1' besitzt
eine gewisse Biegesteifigkeit, zu der insbesondere seine dreidimensionale Formgebung
beiträgt.
Andererseits wird seine Biegesteifigkeit durch seine Durchbrüche vermindert.
Um eine einfache Handhabung bei der Montage zu ermöglichen,
sind an dem Kunststoffformteil mehrere rippen- bzw. sickenförmige Versteifungselemente 5 einstückig angeformt.
Die Biegesteifigkeit des Kunststoffformteils 1' wird durch
diese Versteifungselemente 5 örtlich verbessert. Gleichwohl
besitzt das Kunststoffformteil 1' eine ausreichende Flexibilität, wobei
insbesondere an seinem Rand eine dünnauslaufende, elastisch wirkende Dichtlippe 4 einstückig ausgebildet
ist.
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10 zeigt
eine Schnittansicht des Randbereichs eines erfindungsgemäßen Bauteils
mit einer daran ausgebildeten Dichtlippe 4. Der dünnauslaufende
Randbereich des Kunststoffformteils 1 ist gegenüber dem angrenzenden
Bereich etwas abgewinkelt. Durch die Abwinklung kann eine elastische
Anpressung der Dichtlippe 4 an ein benachbartes Bauteil
dauerhaft sichergestellt werden. Die zum Beispiel aus Polyurethan-Kaltschaum
gebildete Schallabsorberlage 6 endet mit Abstand zum Rand
der Dichtlippe 4.
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Wie
in den 2 und 3 dargestellt, ist eine entsprechende,
elastisch wirkende Dichtlippe 4.1 auch am Rand eines größeren Durchbruchs 2.2 des
Kunststoffformteils 1', 1" ausgebildet.
Der in 3 dargestellte Durchbruch 2.2 kann beispielsweise
einem Klimaanlagen-Aggregat
(nicht gezeigt) zugeordnet sein.
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Zur
abgedichteten Durchleitung elektrischer Kabel, einer Lenkstange
oder ähnlichen
strangartigen Elementen ist das Kunststoffformteil 1, 1', 1" mit tüllenförmigen oder
federbalgförmigen
Kabel- bzw. Stangendurchführungen
versehen. Das in 2 dargestellte Kunststoffformteil 1" weist eine
daran einstückig
angeformte Tülle 7 auf.
In den 8 und 9 ist eine derartige Kabel-
und Stangendurchführung
genauer dargestellt. Die Tülle 7 ist
doppeltkonisch ausgebildet und elastisch aufweitbar. Sie weist eine
umlaufende Einschnürung 8 auf,
mittels der die Tülle 7 und
damit das Kunststoffformteil 1" an einem entsprechenden Durchbruch einer
Stirnwand bzw. Blechwand 9 fixiert werden kann. In der
Ebene der Einschnürung 8 weist
die Tülle 7 innenseitig
eine durchbrochene Membran 10 auf. Es ist zu erkennen,
dass die kreisringförmige
Membran 10 von ihrem Innenrand ausgehend geschlitzt ist,
wobei vier Schlitze 11 über
den Umfang der Membran 10 gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Bei der Tülle 7 und
ihrem flanschartigen Abschnitt 12 handelt es sich um ein
während
des Spritzgießens,
Spritzprägens
oder Spritzpressens des Kunststoffformteils 1', 1" hergestelltes
Element, das somit einteilig mit dem Rest des Kunststoffformteils
ausgebildet ist.
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Eine
alternative Ausführungsform
einer Kabel- bzw. Stangendurchführung
ist in 11 dargestellt. Das Kunststoffformteil 1 ist
hier mit einer flexiblen, federbalgartigen Tülle 7' versehen. Die Tülle 7' ist an dem Kunststoffformteil 1 wiederum
einstückig
angeformt. Ihre Form entspricht derjenigen eines wendelförmig ausgebildeten
Wellschlauches. An ihrer Stirnseite weist sie eine elastische, durchbrochene
Membran 10' auf,
die einen Kabelstrang 13 oder dergleichen dichtend umschließt.
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Wie
insbesondere in 3 dargestellt, ist das Kunststoffformteil 1, 1" vorzugsweise
mit einer Schallabsorberlage 6, beispielsweise einem offenporigen
Schaumstoff oder Vliesstoff versehen. Hinsichtlich eines sortenreinen
Recyclings ist das Kunststoffformteil 1, 1" vorzugsweise
trennbar mit dem Schaumstoff bzw. Vliesstoff verbunden. Auf eine
großflächige stoffschlüssige Verbindung,
z.B. in Form einer Verklebung, wird somit verzichtet.
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Die
trennbare Verbindung von Kunststoffformteil 1, 1" und Vliesstoff
bzw. Schaumstoff kann beispielsweise durch Klipsverbindungen, Nietverbindungen,
partielle Keilverbindungen, partielle Klebeverbindungen oder partielle
Schweißverbindungen
realisiert sein.
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3 zeigt
eine Stirnwandverkleidung mit einer daran partiell befestigten Schallabsorberlage 6.
Zur Befestigung der Schallabsorberlage 6 dienen domartige
Ausprägungen 14 des
Kunststoffformteils 1".
Die Ausprägungen 14 sind
jeweils ringförmig
ausgebildet und weisen einen Hinterschnitt auf, an dem die Schallabsorberlage 6 formschlüssig gehalten
ist (vgl. 4). Die Schallabsorberlage 6 kann
insbesondere aus einem Polyurethan-Kaltschaum bestehen, der sich mit der
Oberfläche
des Kunststoffformteils 1" lösbar haftend,
jedoch nicht fest verbindet. Das Kunststoffformteil 1" wird mit dem
Schaumstoff hinterschäumt,
der mit den Ausprägungen 14 eine
formschlüssige
Verbindung eingeht. Die Ausprägungen 14 können mit
einem zugehörigen Wandabschnitt 15 als
vorgefertigte Komponenten ebenso wie die tüllenförmigen Kabel- und Leitungsdurchführungen 7, 7" in einer Gießform mit
dem Material des Kunststoffformteils 1" umspritzt bzw. stoffschlüssig verbunden
werden. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, den Wandbereich 15 innerhalb
der ringförmigen
Ausprägung 14 als
geschlitzte Dichtungsmembran auszubilden (vgl. 9).
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Die
Befestigung des erfindungsgemäßen Bauteils
an Karosserieteilen erfolgt beispielsweise mittels Bolzen. Wie in 3 gezeigt,
kann das Kunststoffformteil 1" hierzu konisch oder zylindrisch
ausgebildete Durchbrechungen 2.1 als Bolzenführungen
aufweisen. Eine konische Ausführung
der Durchbrechungen 2.1 erleichtert das Einsetzen der Bolzen,
was bei der Montage in der Regel ohne Sicht auf die Verbindungsstelle zu
leisten ist.
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In 12 ist
ein Abschnitt eines erfindungsgemäßen Kunststoffformteils 1 mit
angeschäumter
Schallabsorber lage 6 und lösbarem Befestigungselement 17 dargestellt.
An dem Kunststoffformteil 1 ist ein Durchbruch mit einer
gegenüber
einer Grundschicht vorstehenden Stutzen 18 ausgebildet.
Der Stutzen 18 ist einstückig an der Grundschicht ausgeformt.
Er ist konisch geformt und weist einen einen Hinterschnitt bildenden Kragen 19 auf.
Die Schallabsorberlage 6 ist mit dem Kragen 19 formschlüssig verbunden.
Das aus Kunststoffformteil 1 und Schallabsorberlage bestehende
Bauteil ist an einer Stirnwand oder Platte 20 befestigt.
Als Befestigungselement dient ein Schraubbolzen 17.1 mit
einem hutförmigen
Sicherungskörper 17.2.
Anstelle eines Schraubbolzens 17.1 kann auch ein Rastbolzen
verwendet werden. In der Grundschicht ist ein Absatz 21 ausgebildet,
so dass der flanschförmige
Abschnitt des Sicherungskörpers 17.2 in
der Grundschicht versenkt ist.
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Wie
in den 2, 3, 5, 6 und 7 gezeigt,
weist das Kunststoffformteil 1', 1" ferner ein oder mehrere Fixierelemente 22.1, 22.2, 22.3 zur
Fixierung eines Kabels oder einer Leitung auf. Die Fixierelemente 22.1 sind
an dem Kunststoffformteil 1" einstückig angeformt.
In den 5 und 6 sind Fixierelemente 22.1 dargestellt,
die entsprechend Kabelbindern gestaltet sind. Die laschenförmigen Fixierelemente 22.1 weisen
einen mit einem Schlitz 23 versehenen Abschnitt 24 und
einen mit dem Schlitz 23 verrastbaren Einsteckabschnitt 25 auf.
Die 6 umfasst drei verschiedene Seitenansichten des
Fixierelements 22.1.
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Alternativ
oder ergänzend
können
an dem Kunststoffformteil 1" auch
zungenförmige
Fixierelemente 22.3 einstückig angeformt sein, die jeweils
mit Löchern 26 zum
Durchziehen eines Kabelbinders versehen sind (vgl. 5).
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An
dem Kunststoffformteil 1" ist
darüber
hinaus eine Auskragung 31 einstückig angeformt, die der Abstützung von
Kabeln und/oder Schlauchleitungen dient (5).
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7 zeigt
ein Fixierelement 22.2 zur Befestigung eines Kabels oder
einer Schlauchleitung, das in eine hinterschnittene Nut 27 eines
erfindungsgemäßen Kunststoffformteils 1' formschlüssig einsetzbar
ist. Die 7 umfasst eine Draufsicht und
zwei Seitenansichten des Fixierelements 22.2. Das Fixierelement 22.2 besteht
aus Kunststoff und weist einen mehr als 270° umspannenden Klammerabschnitt
mit zwei elastisch auseinander spreizbaren Schenkeln 28, 29 auf.
Das Fixierelement hat einen kreisrunden Fußabschnitt 30, so
dass es in der Nut 27 des Kunststoffformteils 1' drehbar ist.
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Aus
den Kunststoffmischungen gemäß den oben
beschriebenen Beispielen lassen sich neben schalldämmenden
Formteilen zur Verkleidung einer Karosseriestirnwand auch vorteilhafte
Getriebetunnelabdeckungen herstellen. Die Getriebetunnelabdeckung
gemäß den 13 und 14 besteht
aus einem entsprechenden Kunststoffformteil 1''' und
einer Schallabsorberlage 6'.
Die Schallabsorberlage 6' ist
beispielsweise aus offenporigen Schaumstoff und/oder Vliesstoff
gebildet. Es ist zu erkennen, dass das Kunststoffformteil 1''' wiederum
einen dünnauslaufenden
Rand 4' aufweist,
der als Dichtlippe dient. In 14 ist
durch die gestrichelten Linien angedeutet, dass der Rand des Kunststoffformteils 1''' etwas
nach außen
abgewinkelt ist, so dass er im montierten Zustand der Getriebetunnelabdeckung
elastisch dichtend am Karosserieblech 9 anliegt. Das schalldämmende Kunststoffformteil 1''' ist
mit der Schallabsorberlage 6' trennbar
verbunden. Die trennbare Verbindung kann insbesondere durch partielle
Schweißpunkte
realisiert sein.
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In 15 ist
ein als Getriebetunnelabdeckung dienendes Kunststoffformteil 1''' gezeigt.
An der Innenseite des dünnauslaufenden
Randes 4 sind mehrere stift- oder domförmige Vorsprünge 32 ausgeformt.
Der Durchmesser der Vorsprünge 32 verjüngt sich
von ihrer Basis in Richtung ihrer Spitze.
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Das
Kunststoffformteil 1''' wird innenseitig mit einer Schallabsorberlage
versehen (in 15 nicht gezeigt). Dies kann
beispielsweise in der Weise erfolgen, dass das Kunststoffformteil 1''' mit
Polyurethan-Kaltschaum hinterschäumt
wird, wobei der Kaltschaum die Vorsprünge 32 bis auf einen
bestimmten Endbereich der jeweiligen Spitze umschließt. Die
Spitzen der Vorsprünge 32 stehen
somit etwas über
die Schallabsorberlage vor. Anschließend werden die Spitzen der
Vorsprünge 32 mittels
einer Schweißvorrichtung
umgeformt, so dass die Vorsprünge
durchmessererweiterte Köpfe
erhalten, die die Schallabsorberlage am Kunststoffformteil 1''' sichern.
Auf diese Weise wird eine partielle, lösbare Verbindung von Kunststoffformteil 1''' und
Schallabsorberlage erreicht. Die umgeformten Vorsprünge 32 ähneln dann
einer Nietverbindung, wobei die Schallabsorberlage – sofern
erforderlich – aufgrund
ihrer elastischen Verformbarkeit von den Vorsprüngen einfach abgetrennt bzw.
abgerissen werden kann.
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Alternativ
ist es auch möglich,
eine vorgefertigte Schallabsorberlage zu verwenden, die den Vorsprüngen 32 des
Kunststoffformteils 1''' zugeordnete Durchbrüche aufweist.
Die Größe dieser
Durchbrüche
entspricht in etwa dem Durchmesser der Vorsprünge 32, deren Spitzen
nach Durchdringen der Durchbrüche
wie oben beschrieben zu durchmessererweiterten Köpfen umgeformt werden.
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Bei
den in den 3, 10, 12 und 14 dargestellten
Ausführungsbeispielen
ist das schalldämmende
Kunststoffformteil 1, 1" , 1''' einlagig ausgebildet.
Wie in den 16 bis 18 dargestellt,
liegt es jedoch auch im Rahmen der Erfindung, das Kunststoffformteil 1 aus
mehreren thermoplastischen Elastomerlagen 1.1 bis 1.3 auf
Basis von Styrol und Füllstoff
aufzubauen, wobei die Elastomerlagen 1.1 bis 1.3 dann insbesondere
unterschiedlich hart ausgebildet werden können und/oder eine (1.3)
der Elastomerlagen eine Schaumstruktur aufweist. Bei dem in 17 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist das Kunststoffformteil 1 aus drei thermoplastischen
Elastomerlagen 1.1 bis 1.3 aufgebaut, wobei eine
relativ weiche Kernlage 1.2 zwischen zwei demgegenüber härteren Außenlagen 1.1, 1.3 angeordnet
ist.
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Gemäß 18 kann
eine (1.2) der Elastomerlagen unterschiedliche dicke Lagenabschnitte 33 aufweisen,
um örtlich
gezielt unterschiedliche Biegesteifigkeiten und/oder unterschiedliche
Schalldämmeigenschaften
zu schaffen.
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Bei
dem in 19 dargestellten Ausführungsbeispiel
weist das schalldämmende
Kunststoffformteil 1 mehrere daran einstückig angeformte
Abstandsrippen 34 auf. Das Kunststoffformteil kann mit
solchen Abstandsrippen 34 an einem abzudeckenden Karosserieblech
(nicht gezeigt) anliegen. Vorzugsweise liegt eine aus Vliesstoff
und/oder offenporigem Schaumstoff gebildete Schallabsorberlage 6 an
den Abstandsrippen 34 an. Zwischen dem Kunststoffformteil 1 und
der Schallabsorberlage 6 ergeben sich somit Hohlräume 35,
die akustisch wirksame Schallimpedanzsprünge darstellen.
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Die
Erfindung ist in ihrer Ausführung
nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr
sind weitere Ausführungsvarianten
denkbar, die auch bei grundsätzlich
abweichender Gestaltung von dem in den beiliegenden Ansprüchen enthaltenen
Erfindungsgedanken Gebrauch machen.