DE4404127B4

DE4404127B4 - Plattenförmiges Erzeugnis mit Abdichtungsmembran

Info

Publication number: DE4404127B4
Application number: DE4404127A
Authority: DE
Inventors: Koichi Zama Inaba; Raymond F. Rochester Hills Kolberg; Kensuke Koga-Nei Uchida
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: US5609940A; DE4404127A1; JP3429856B2; JPH07171912A

Abstract

Plattenförmiges Erzeugnis mit einer steifen Platte (2), bestehend aus einem Polymer oder enthaltend ein Polymer, und mit einer aus einem Polymer bestehenden Membran (4), welche in einem Abschnitt des Panels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) allseitig von der Platte (2) umgeben und einstückig mit dieser ausgebildet ist, wobei der Elastizitätsmodul der Membran < 35 200 kg/cm² (500 000 psi) ist und die Dicke der Membran 0,025 bis 0,51 mm (0,001 bis 0,020 inch) beträgt, und daß ein Schlitz (7) in der Membran (4) ausgebildet ist, dessen Kantenbereiche (11) in Dichtungseingriff mit einem Bauteil (15) stehen, welches den Schlitz (7) durchsetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein plattenförmiges Erzeugnis der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein solches plattenförmiges Erzeugnis ist aus der US-Patentschrift 2,948,937 bekannt.

Die Membran des bekannten Erzeugnisses ist dünner als ihre Umgebung und weist eine zentrale Öffnung auf, durch welche ein Draht oder dergleichen hindurchgeführt werden kann. Die Membran besteht aus einem anderen Polymerwerkstoff als das übrige Erzeugnis.

Aus der DE-Patentschrift 35 22 969 ist eine Lippendichtung aus Kunststoff bekannt, die aus einem flachen Pressprofil vorgefertigt ist. Zu beiden Seiten eines längsmittigen Verbindungssteges sind Abschnitte aus einem elastischen Kunststoff und daran anschließend aus einem zähharten Kunststoff vorgesehen.

Üblicherweise werden bisher Fahrzeugtür-Aufbauten hergestellt aus einer Außenseiten-Platte 3 und einer Innenseiten-Platte 2 (vgl. 1), die aus Stahl ausgestanzt werden und unter Verwendung vieler kleiner Stahlstücke miteinander verschweißt werden, um eine zusätzliche Strukturfestigkeit zu erzielen. Die Metalle verleihen je nach ihrer Dicke eine gute Steifheit (Steifigkeit). Außerdem weisen diese Aufbauten eine Einrichtung zum Abdichten des inneren Fahrgastraumes gegen Feuchtigkeit von außen auf. Diese Abdichtungseinrichtung hat im allgemeinen die Form eines Stückes Kunststofffilm 5 oder es werden Durchführungsdichtungen oder Dichtungsmassen verwendet, um die Löcher abzudichten, die in der Innenseiten-Türplatte 2 vorgesehen sind zur Herstellung von mechanischen oder elektrischen Verbindungen.

Mit der steigenden Nachfrage nach Treibstoffeinsparungen haben die Automobil-Hersteller jedoch in den letzten Jahren Ausschau gehalten nach neuen Materialien, welche diese traditionellen Materialien in Automobilen ersetzen sollen. Die Materialien der Wahl waren für die meisten Automobilhersteller Polymere. Die Hersteller haben versucht, überall wo sie konnten, in den Aufbau und die Karosserie des Fahrzeugs Polymere zu integrieren, um das Gewicht herabzusetzen und dadurch Kraftstoffeinsparungen zu erzielen. Die Hersteller haben festgestellt, dass eine beträchtliche Gewichtsminderung erzielt werden kann durch Herabsetzung des Gewichtes der Türplatten. Deshalb wurden von den Herstellern für diesen Zweck Fahrzeugtür-Platten entwickelt, die entweder teilweise oder vollständig aus Polymerharzen bestehen.

Einer der Nachteile der Verwendung von Polymeren ist der niedrige Elastizitätsmodul der Polymere. Wegen des niedrigen Elastizitätsmoduls im Vergleich zu traditionellem Stahl fehlt den Polymeren manchmal die für Automobil-Karosserieteile erforderliche Steifheit (Steifigkeit). Dieser Nachteil wurde teilweise beseitigt durch Zugabe von Füllstoffen zu dem Polymerharz, die der Elastizitätsmodul und damit die Steifheit (Steifigkeit) erhöhen.

Wenn nun eine Platte 2 aus einem Harz geformt wird, entsteht die Notwendigkeit, dass eine zusätzliche Verfahrensstufe durchgeführt werden muss, um ein Loch in die innere Platte hineinzuschneiden, das die Herstellung von mechanischen oder elektrischen Verbindungen erlaubt. Wenn ein Loch durch Spritzgießen in der Platte 2 geformt wird, muss das Loch mit einer Durchführungsdichtung oder einem wetterdichten Material, wie einer Gummidichtung, versiegelt werden, weil das Harz nicht glatt um das Loch herumfließt und weil um die Peripherie des Loches herum häufig Risse auftreten.

Die zusätzlichen Bearbeitungsstufen des Einschneidens von Zugangslöchern führt zu zusätzlichen Herstellungskosten und Abfallmaterial, das aus der Platte herausgeschnitten werden muss.

Die Tür muss dann wie eine Metalltür mit einer Kunststofffolie bzw. -platte abgedichtet werden oder die Löcher müssen mit einer Durchgangsdichtung oder einer Gummidichtung versiegelt werden, um eine gute Wetterabdichtung zwischen der Außenseiten-Oberfläche der Platte 4 und der Innenseiten-Oberfläche der Platte 5 aufrecht zu erhalten. Diese zusätzlichen Bearbeitungsstufen erhöhen die Kosten für die Teile, die Arbeit und den Zusammenbau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein plattenförmiges Erzeugnis der aus der US-Patentschrift 2,948,937 bekannten Gattung, speziell im Hinblick auf eine Fahrzeugtür, so auszubilden, dass es sich durch ein geringes Eigengewicht und insbesondere dadurch auszeichnet, dass keine oder nur wenige zusätzliche Verfahrensschritte erforderlich sind, um in dem plattenförmigen Erzeugnis die Membran auszubilden.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugtür- Aufbaus;
2 einen Querschnitt durch ein plattenförmiges Erzeugnis mit einer Membran, durch die ein Metallstab hindurchgeführt ist, der durch die Membran abgedichtet wird und
3 eine Aufrissansicht der Membran mit dem abdichtenden Penetrationsschlitz.
In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Erzeugnis in Form einer Platte 2 mit mindestens einer Membran 4 dargestellt, die als abdichtender Penetrationsschlitz dient, durch den elektrische und mechanische Verbindungen hergestellt werden können. Die Platte weist eine große Anzahl von Anwendungsbereichen auf. Zu Beispielen für die Anwendungsbereiche dieser Platten gehören Computer und Automobile. Diese Beispiele sollen jedoch die Erfindung lediglich erläutern und die Erfindung ist keineswegs darauf beschränkt. Die Anwendungsbereiche dieser Platte 2 sind so zu verstehen, dass sie auch solche Anwendungsbereiche umfassen, die für den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sind. Die Platte 2 kann für die meisten Anwendungszwecke eingesetzt werden, bei denen elektrische oder mechanische Verbindungen durch eine Platte hindurch hergestellt werden müssen und eine Staub- oder Feuchtigkeits-Sperre erforderlich ist.
Die 1 zeigt einen Fahrzeugtür-Aufbau. Die Platte 2 des Fahrzeugtür-Aufbaus weist einen großen Flansch 6 auf, der sich auf drei Seiten der Platte 2 erstreckt. Die Platte 2 kann eine Membran 4 aufweisen, die irgendwo in der Platte 2 erforderlich ist. Deshalb kann eine Membran 4 erzeugt werden irgendwo in der Platte, wo eine elektrische oder mechanische Verbindung hergestellt werden soll.
Die Platte 2 besteht entweder aus einem ungefüllten Polymer (Polymer ohne Füllstoff) oder einem gefüllten Polymer (Polymer mit Füllstoff). Zu Beispielen für Polymere, die zur Herstellung der Platte auf der Innenseite verwendet werden können, gehören die folgen den, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist: Polyphenylenoxid/PPO), Polyphenylenoxid/Polystyrol (PPO/PS) -Mischungen, Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC/ABS) -Copolymere, Thermoplastische Polyolefine (TPO), Polypropylen (PP), Vinylester, Polyurethane und Polycarbonat/Polybutadienterephthalat (PC/PBT) -Mischungen. Die bevorzugten Polymere sind Polycarbonat/Polybutadienterephthafat (PC/PBT) -Mischungen.
Die Polymere können unvermischte Polymere sein oder sie können stark gefüllt sein. Je stärker die Füllung, um so höher ist im allgemeinen der Elastizitätsmodul, wodurch die Steifheit (Steifigkeit) verbessert wird. Gefüllte Polymere können für Strukturanwendungszwecke (Bauzwecke) erforderlich sein.
Zu Beispielen für die Füllstoffe, die in dem Polymerharz zur Herstellung der Innenseiten-Platte verwendet werden können, gehören, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist: kurze Glasfasern, Mineralfasern, Mineralien wie Talk und beliebige andere faserförmige Füllstoffe mit einem Aspektverhältnis von mehr als 1:1. Die bevorzugten Füllstoffe sind Glasfaser-Endlosmatten-Verstärkungsmaterialien.
Wenn die Platte in einem Fahrzeugtür-Aufbau verwendet wird (vgl. 1), dann wird die Platte 2 mittels einer Verbindungseinrichtung mit einer Außenseiten-Platte 3 verbunden. Die Außenseiten-Platte 3 kann aus einem Metall oder einem Polymer bestehen. Bei den Verbindungseinrichtungen handelt es sich um solche, die an sich bekannt sind, und um solche, wie sie auf verwandten Anwendungsgebieten eingesetzt werden, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Membran 4 und die die Membran umgebende Platte 2. In der 2 bildet die Membran 4 mit der Platte 2 eine Einheit (ist damit verbunden). Die Membran wird verwendet zur Herstellung eines abdichtenden Penetrationsschlitzes 7 (vgl. 3) zur Herstellung elektrischer und/oder mechanischer Verbindungen. In der 2 ist beispielsweise ein Metallstab 15 für die Betätigung einer konventionellen Türverriegelungseinrichtung (nicht dargestellt) durch die Membran 4 hindurchgeführt. Der Schlitz ist geformt in der Gleitrichtung des Stabes 15. Die Membran 4 bildet eine Abdichtung 11 gegenüber dem Metallstab 15. Die Außenseite der Membran 4 bildet den unteren Abschnitt eines ausgesparten oder konkaven Bereichs in der Platte, um die Möglichkeit des Eindringens von Wassertropfen durch den Schlitz minimal zu halten.
Die Qualität der Abdichtung 11 beruht auf zwei Faktoren. Der erste Faktor ist der Elastizitätsmodul des Materials in der Membran und der zweite Faktor ist die Dicke der Membran. Wenn der Elastizitätsmodul oder die Dicke zu hoch ist, bildet die Membran keine gute Abdichtung. Wenn die Membran zu dünn ist, besteht die Gefahr, dass sich bricht oder reißt. Im allgemeinen beruht die Qualität der Abdichtung 11 auf den Erfordernissen der jeweiligen Situation, so dass die Kombination aus dem Elastizitätsmodul und der Dicke der Membran ebenfalls auf der jeweiligen Situation beruht. Erfindungsgemäß beträgt die Dicke der Membran 4 0,025 bis etwa 0,51 mm und besonders bevorzugt beträgt die Dicke der Membran 4 0,025 bis etwa 0,25 mm. Erfindungsgemäß ist der Elastizitätsmodul des Polymers der Membran 4 kleiner als 35200 kg/cm² und besonders bevorzugt ist der Elastizitätsmodul des Polymers der Membran 4 kleiner als 17600 kg/cm².
Die 3 zeigt eine Aufrissansicht eines Teils eines mit einer Membran versehenen plattenförmigen Erzeugnisses nach der Erfindung. In der 3 bildet die Membran 4 eine Einheit mit der Platte 2 (ist damit verbunden) und ein Penetrationsschlitz 7 ist in der Membran vorgesehen. Der Penetrationsschlitz 7 kann vorgeformt werden durch Einschneiden (Schlitzen) der Membran 4 während oder nach der Formgebung, wodurch der Endverbraucher nur ein Biegemoment auf den Schlitz 7 einwirken lassen muss, um ihn zu öffnen, bevor er eine mechanische oder elektrische Verbindung durch den Schlitz hindurch herstellt. Der Penetrationsschlitz 7 kann ferner in die Membran 4 eingeschnitten werden durch Verwendung eines scharfen Gegenstandes, wie z.B. einer Rasierklinge.
Die Platte 2 in der 1 kann durch Formpressen (Kompressionsformen) oder Spritzgießen hergestellt werden. Beim Formpressen unter Verwendung einer wärmehärtbaren Verbindung wird der Polymer-Rohling einer ausreichenden Wärme ausgesetzt, so dass der Rohling ausreichend weich oder plastifiziert wird, so dass er in den Formhohlraum hineinfließen kann. Der fließfähige Kunststoff wird für eine ausreichende Zeitspanne unter Druck gehalten, so dass das Material polymerisieren oder vernetzen und aushärten kann. Beim Spritzgießen wird eine wärmehärtbare oder thermoplastische Verbindung erhitzt und dann unter Druck bei einer ausreichend niedrigen Viskosität eingespritzt, so dass das Polymer die Formvollständig ausfüllen kann.
Wenn die Platte unter Verwendung eines thermoplastischen vorgeformten ebenen Polymer-Rohlings formgepresst wird, wird der Rohling mit einer Verstärkung in dem Rohling geformt. Der Rohling wird auch geformt mit ausgenommenen Teilen in den Bereichen, in welche die Membranen 4 eingeformt werden sollen. Der Rohling wird dann vor dem Einsetzen in das Werkzeug in dem erforderlichen Ausmaß erhitzt, so dass er in den Formhohlraum hineinfließen kann. Der Formhohlraum ist so ausgestaltet, dass der Teil des Hohlraums, der der Membran entspricht, so abgesetzt ist, dass keine signifikante Menge an Füllstoff in diesen der Membran der Platte entsprechenden Teil des Hohlraums gelangen kann. Der Polymerrohling wird dann komprimiert, wobei der Rohling gepresst wird, so dass er die Form der Platte annimmt, und das Polymer wird in den der Membran der Platte entsprechenden Hohlraum hineingepresst.
Beim Spritzgießen wird ein gefülltes oder ungefülltes Polymer bis auf die erforderliche Viskosität erhitzt, dann wird es in eine Form gespritzt. Auch hier ist der Formhohlraum so gestaltet, dass der Teil des Hohlraums, der der Membran entspricht, so abgesetzt ist, dass keine signifikante Menge an Füllstoff in diesen Teil des der Membran der Platte entsprechenden Hohlraums gelangen kann. Das in die Form eingespritzte Polymer zwingt das Harz, die Gestalt der Platte anzunehmen, und presst das Polymer in den Hohlraum, der der Membran der Platte entspricht.
Wenn beispielsweise beim Spritzgießen eine Glasfaser-Endlosmatte oder -gewebe als Verstärkung verwendet wird, muss die Verstärkung vor dem Einspritzgießen des Polymers in die Form gelegt werden. Das Polymer, ein wärmegehärteter Reaktionsspritzgieß-Formkörper muss in dieser Situation eine viel niedrigere Viskosität haben, um in die Matte oder in das Gewebe und um dieses) herum eindringen zu können.

Claims

Plattenförmiges Erzeugnis mit einer steifen Platte (2), bestehend aus einem Polymer oder enthaltend ein Polymer, und mit einer aus einem Polymer bestehenden Membran (4), welche in einem Abschnitt des Panels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) allseitig von der Platte (2) umgeben und einstückig mit dieser ausgebildet ist, wobei der Elastizitätsmodul der Membran < 35 200 kg/cm² (500 000 psi) ist und die Dicke der Membran 0,025 bis 0,51 mm (0,001 bis 0,020 inch) beträgt, und daß ein Schlitz (7) in der Membran (4) ausgebildet ist, dessen Kantenbereiche (11) in Dichtungseingriff mit einem Bauteil (15) stehen, welches den Schlitz (7) durchsetzt.
Plattenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte einen Füllstoff enthält.
Plattenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ausgewählt wird aus einer Gruppe, bestehend aus Glasfasern, Mineralfaser, Mineralien und einer Glasfaser-Endlosmatte.
Plattenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff eine Glasfaser ist.
Plattenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff eine Mineralfaser ist.
Plattenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Mineralien besteht.
Plattenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff eine Endlosfaser-Matte ist.
Plattenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul der Membran (4) < 17 600 kg/cm² (< 250 000 psi) ist und daß die Dicke der Membran 0,025 bis 0,25 mm (0,001 bis 0,010 inc) beträgt.
Plattenförmiges Erzeugnis nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) wenig oder keinen Füllstoff enthält.