WO2021110386A1 - Schottteil - Google Patents

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WO2021110386A1
WO2021110386A1 PCT/EP2020/082026 EP2020082026W WO2021110386A1 WO 2021110386 A1 WO2021110386 A1 WO 2021110386A1 EP 2020082026 W EP2020082026 W EP 2020082026W WO 2021110386 A1 WO2021110386 A1 WO 2021110386A1
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WO
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component
hinge
expansion material
components
bulkhead part
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/082026
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias KIZLER
Original Assignee
Henkel Ag & Co. Kgaa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to MX2022006673A priority patent/MX2022006673A/es
Priority to KR1020227018583A priority patent/KR20220107197A/ko
Priority to CN202080083625.2A priority patent/CN114829233B/zh
Publication of WO2021110386A1 publication Critical patent/WO2021110386A1/de
Priority to US17/805,064 priority patent/US20220289309A1/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/001—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material
    • B62D29/002—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material a foamable synthetic material or metal being added in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2410/00—Constructional features of vehicle sub-units
    • B60Y2410/12—Production or manufacturing of vehicle parts

Definitions

  • the invention relates to a bulkhead part for sealing a cavity, comprising a first structural component and a second structural component as well as a hinge for producing a movable connection between the first structural component and the second structural component, the hinge having a first hinge component assigned to the first structural component and one of the second structural component associated second hinge component and wherein the first hinge component and the second hinge component are movable relative to one another about an axis.
  • such bulkhead parts are used for acoustic and / or watertight sealing and partitioning of cavities in the body. They often consist of two or more component components, two component components being connected to one another in a movable, in particular foldable manner, with the aid of one or more hinges.
  • the mobility between the individual structural components caused by the hinges serves, on the one hand, to enable the bulkhead part to be optimally fitted into the cavity to be sealed.
  • it enables the sheet part to have a different shape during transport and storage than when it is later installed.
  • such a bulkhead part can be transported and stored flat, for example, while it is only converted into a three-dimensional shape during installation.
  • a bulkhead part called a sealing barrier which can be used in the body shop and consists of two supports connected to one another by a hinge.
  • the two supports are provided all around with an expansion material which, in the installed state of the sealing barrier, can be converted from an initial state into an expanded state by activation, in which it acts as a sealing material between the supports and adjacent components.
  • the hinge is designed as a simple film hinge. Film hinges essentially consist of a one-piece, thin-walled connection, often designed as a joint groove, between the component components. The mobility is brought about by bending and deforming the material from which the film hinge is formed. However, such film hinges have various disadvantages.
  • hinges are also used in the prior art, which consist of several hinge components that are movable relative to one another. Examples of this are tape hinges, Bow or arm hinges.
  • hinges generally do not offer water tightness in the hinge area, which is why they are only suitable to a limited extent for the area of use for sealing cavities.
  • the invention is a bulkhead part for sealing a cavity, comprising a first structural component and a second structural component and a hinge for producing a movable connection between the first structural component and the second structural component, the hinge being assigned to one of the first structural components comprises a first hinge component and a second hinge component assigned to the second structural component, and wherein the first hinge component and the second hinge component are movable relative to one another about an axis.
  • the bulkhead part according to the invention is characterized in that at least one of the two hinge components comprises an expansion material, wherein the expansion material can be converted from an initial state into an expanded state by activation, in which it acts as a sealing material between the first and the second hinge component and wherein the bulkhead part is produced in a two-component injection molding process using a carrier material and the expansion material.
  • the invention provides that the first and second structural components of the bulkhead part are connected to one another by a hinge consisting of several components that are movable relative to one another, at least one of the two hinge components comprising an expansion material.
  • the expansion material can be converted from an initial state into an expanded state by activation and in this expanded state acts as a sealing material in the area of the hinge, in particular between the first hinge component and the second hinge component.
  • Such a hinge offers, on the one hand, a high load capacity and freedom of movement due to its formation from several components. In particular, areas in which the hinge material, like a film hinge, has to be bent or deformed.
  • the bulkhead part is produced in a two-component injection molding process using a carrier material and the expansion material.
  • the expansion material is itself part of the hinge. It therefore basically has two functions: in its initial state, in which it has not yet expanded, as part of the hinge it contributes to the mobility of the two structural components relative to one another. In the expanded state, it ensures the moisture-tight sealing of the hinge area.
  • the expansion material can, for example, be a material which foams when activated and solidifies in the foamed state. It can, for example, be a product from the product range known under the name Teroson®.
  • the volume of the expanded expansion material can be approximately 150% to 3000% of the volume of the expansion material in the initial state.
  • the expansion material can be converted from the initial state into the expanded state by thermal activation, i.e. by the introduction of thermal energy.
  • thermal activation i.e. by the introduction of thermal energy.
  • the heat input can take place in the KTL furnace, through which the painted components go through to cure the paint.
  • the bulkhead part is first installed in the body to seal off a cavity, while the actual sealing in the hinge area and possibly to the surrounding components through expansion of the expansion material only takes place afterwards when it passes through the KTL furnace.
  • One embodiment variant of the invention provides that at least one of the two hinge components consists entirely of the expansion material.
  • the hinge component can be produced by encapsulating a section of the associated structural component made from carrier material with expansion material in a corresponding injection mold.
  • both hinge components comprise an expansion material.
  • both hinge components are made entirely of the expansion material.
  • the axis about which the first hinge component and the second hinge component are movable relative to one another can comprise carrier material in one embodiment of the invention. It can be made entirely of carrier material.
  • the carrier material can be, for example, polyamide or a comparable material.
  • the axis can be formed as a section of the first hinge component from the carrier material, while the expansion material, which completely or partially forms the second hinge component, is injected around this axis in a two-component injection molding process.
  • the axis about which the first hinge component and the second hinge component are movable relative to one another comprises expansion material.
  • the axis can consist entirely of expansion material.
  • the axle made of carrier material and / or expansion material can be designed in the shape of a pin and have a round cross-section. Alternatively, it can also have any polygonal, in particular a triangular or square, cross section. In this way, using the flexibility of at least one of the hinge components, a grid function can be generated in such a way that preferred alignments can be set between the two component components connected to one another by the hinge.
  • the axis can have any cross-sectional shape, for example also that of a constant thickness.
  • the cross-sectional shape of the axle can also be gear-like with individual teeth or teeth and / or locking elements distributed over the circumference of the cross-section. Due to the specific shape of the teeth and / or locking elements, again using the flexibility of at least one of the hinge components, preferred alignments and / or a preferred direction of rotation between the two hinge components can be established.
  • the surface roughness of the carrier material and / or the expansion material it is possible to influence the force that is required to move the two structural components relative to one another.
  • the invention also relates to a method for producing such a bulkhead part in a two-component injection molding process, comprising the following steps:
  • the method according to the invention provides that, in order to form the bulkhead part, first the component components and the parts of the hinge components that do not consist of expansion material are injection molded from the carrier material, for example from polyamide, in a suitable mold.
  • the structural components and hinge components are overmolded with the expansion material, in particular the hinge component comprising the expansion material being formed.
  • the components are preferably completely overmolded with expansion material beyond the hinge area.
  • the bulkhead part is removed from the injection mold.
  • the component components and, if applicable, the hinge components can be formed from the carrier material in the same injection mold as the subsequent overmoulding with expansion material. However, different shapes can also be used for the injection molding of the component components and the subsequent overmolding with expansion material.
  • a bulkhead part designed in this way has the advantage that it can have a different shape during transport and storage than in the later installed state. Due to the robust design of the hinge, any angle settings between the two component components and any number of operations of the hinge are possible. After the bulkhead part has been installed to seal off a cavity and the expansion material has expanded, for example through the introduction of heat, the bulkhead part is very tight both in the hinge area and with respect to adjacent components.
  • FIG. 1 perspective view of the hinge area of a bulkhead part according to the invention in a planar orientation, the expansion material being in the initial state;
  • FIG. 2 the hinge area from FIG. 1 in a pivoted orientation, the expansion material being in the initial state
  • FIG. 3 the hinge area as in FIG. 2, the expansion material being converted into an expanded state
  • FIG. 4 a schematic sectional view of a variant embodiment of the hinge area
  • FIG. 5 a schematic sectional view of an alternative embodiment variant of the hinge area
  • FIG. 6 rail produced in the two-component injection molding process, which enables the two components to move relative to one another.
  • FIG. 1 shows a section of a bulkhead part according to the invention, denoted as a whole by 1, which comprises a first structural component 2 and a second structural component 3 as well as a hinge 4 for producing a movable connection between the first structural component 2 and the second structural component 3.
  • the illustration of FIGS. 1 to 3 only shows the hinge area and the adjoining areas of the component components 2 and 3.
  • the component components 2 and 3 are not shown in their complete extent.
  • the bulkhead part 1 can be used, for example, to seal a cavity in a body. Due to the movable connection between the component components 2 and 3 brought about by the hinge 4, the bulkhead part 1 can be manufactured, transported and stored, for example, in the flat, planar orientation shown in FIG can be pivoted by any angle, see Figures 2 and 3.
  • the component components 2 and 3 are manufactured from a carrier material, for example from polyamide, using the injection molding process.
  • the hinge 4 comprises a first hinge component 5 assigned to the first component component 2 and a second hinge component 6 assigned to the second component component 3.
  • the hinge components 5 and 6 are movable relative to one another about an axis 7.
  • the axis 7 is designed as part of the first hinge component 5.
  • the first hinge component 5 and with it the axis 7 are made of carrier material.
  • the axis 7 is pin-shaped and has a round cross-section.
  • the second hinge component 6 is made entirely of an expansion material 8.
  • the expansion material 8 has the property of changing from an initial state in which it has not yet expanded into an expanded state when activated by the introduction of heat.
  • the expansion material 8 is from which here the complete second hinge component 6 is formed, shown in its initial state. In this initial state, the material has sufficient strength to act as a hinge component 6.
  • the second hinge component 6 made of the expansion material 8, but a gap 9 is also provided with expansion material 8 in the area of the first structural component 2.
  • FIG. 3 shows the bulkhead part 1 after it has passed through a KTL furnace, for example.
  • the expansion material 8 has changed from its initial state shown in FIGS. 1 and 2 to an expanded state due to the introduction of heat.
  • the expansion material 8 is expanded in such a way that it now acts as a sealing material between the first structural component 2 and the second structural component 3. In particular, it seals the hinge area, i.e. it penetrates into the free spaces and gaps in the hinge area and fills them, so that the first hinge component 5 is completely sealed against moisture and noise in relation to the second hinge component 6 when the bulkhead part 1 is installed.
  • the bulkhead part 1 is produced in a two-component injection molding process using the carrier material and the expansion material 8.
  • the carrier material for example polyamide
  • the carrier material for example polyamide
  • the carrier material for example polyamide
  • the expansion material 8 is provided and the component components 2 and 3 are overmolded with the expansion material 8.
  • the second hinge component 6 is formed by overmolding the first hinge component 5 and the axis 7.
  • the encapsulation with expansion material 8 can take place in the same or in a different injection mold than the molding of the component components 2, 3.
  • the finished bulkhead part 1 is removed from the injection mold.
  • FIGS. 4 and 5 show schematic sectional views of different embodiment variants of the area of the hinge 4 with the first hinge component 5 and the second hinge component 6.
  • FIG. 4 shows an axis 7 with a round cross section
  • FIG. 5 shows an axis 7 with a triangular cross section.
  • the axis 7 can basically be made of the carrier material, which is then overmolded with expansion material 8 to form the second hinge component 6, as shown in the embodiment variant according to FIGS. 1 to 3.
  • the axle 7 can also be made entirely or partially from expansion material 8.
  • the first hinge component 5 has a circular recess 10 or a triangular recess 11, with the expansion material 8 being molded around the first hinge component 5 in this way is injected so that it extends through the recess 10 or 11 and can later act as an axis 7 in this area.
  • FIG. 6 shows a further possibility of aligning and sealing two component components (not shown here) relative to one another.
  • the alignment takes place by means of a rail 12 produced using the two-component injection molding process, the rail 12 enabling a sliding relative movement between a first rail component 13 and a second rail component 14.
  • the first rail component 13 is in turn made from a carrier material, for example from polyamide, while the second rail component 14 is made from expansion material 8.
  • the two rail components 13, 14 can be moved relative to one another in the initial state of the expansion material 8.
  • the expansion material 8 can be converted into an expanded state by the introduction of heat and act as a sealing material. Production takes place in the two-component injection molding process, in that the first rail component 13 is first injected from the carrier material and this is then overmolded with the expansion material 8 to form the second rail component 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schottteil (1) zur Abdichtung eines Hohlraumes, umfassend 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), wobei das Scharnier (4) eine der ersten Bauteilkomponente (2) zugeordnete erste Scharnierkomponente (5) und eine der zweiten Bauteilkomponente zugeordnete zweite Scharnierkomponente (6) umfasst und wobei die erste Scharnierkomponente (5) und die zweite Scharnierkomponente (6) relativ zueinander um eine Achse (7) beweglich sind, wobei mindestens eine der beiden Scharnierkomponenten (5, 6) ein Expansionsmaterial (8) umfasst, und wobei das Expansionsmaterial (8) durch Aktivierung aus einem Ausgangszustand in einen expandierten Zustand überführbar ist, in welchem es als Dichtungsmaterial zwischen der ersten und der zweiten Scharnierkomponente (5, 6) wirkt und wobei das Schottteil (1) in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren unter Verwendung eines Trägermaterials und des Expansionsmaterials (8) hergestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schottteils (1).

Description

Schottteil
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:
Figur 1 : Perspektivische Ansicht des Scharnierbereichs eines erfindungsgemäßen Schottteils in einer ebenen Ausrichtung, wobei sich das Expansionsmaterial im Ausgangszustand befindet;
Figur 2: der Scharnierbereich aus Figur 1 in einer verschwenkten Ausrichtung, wobei sich das Expansionsmaterial im Ausgangszustand befindet; Figur 3: der Scharnierbereich wie in Figur 2, wobei das Expansionsmaterial in einen expandierten Zustand überführt wurde;
Figur 4: schematische Schnittansicht einer Ausführungsvariante des Scharnierbereichs;
Figur 5: schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsvariante des Scharnierbereichs;
Figur 6: im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellte Schiene, die eine verschiebende Relativbewegung der beiden Komponenten ermöglicht.
Figur 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 Figuren 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 Figur 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. Figuren 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 Figuren 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 Figuren 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 Figur 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.
Figur 3 zeigt das Schottteil 1 , nachdem es beispielsweise einen KTL-Ofen durchlaufen hat. Das Expansionsmaterial 8 ist durch den Wärmeeintrag aus seinem in den Figuren 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 Figuren 4 und 5 zeigen schematische Schnittansichten von verschiedenen Ausführungsvariante des Bereichs des Scharniers 4 mit der ersten Scharnierkomponente 5 und der zweiten Scharnierkomponente 6. Figur 4 zeigt eine Achse 7 mit rundem Querschnitt, während Figur 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 Figuren 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.
Figur 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.

Claims

Patentansprüche
1. Schottteil (1) zur Abdichtung eines Hohlraumes, umfassend 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), wobei das Scharnier (4) eine der ersten Bauteilkomponente (2) zugeordnete erste Scharnierkomponente (5) und eine der zweiten Bauteilkomponente zugeordnete zweite Scharnierkomponente (6) umfasst und wobei die erste
Scharnierkomponente (5) und die zweite Scharnierkomponente (6) relativ zueinander um eine Achse (7) beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Scharnierkomponenten (5, 6) ein Expansionsmaterial (8) umfasst, wobei das
Expansionsmaterial (8) durch Aktivierung aus einem Ausgangszustand in einen expandierten Zustand überführbar ist, in welchem es als Dichtungsmaterial zwischen der ersten und der zweiten Scharnierkomponente (5, 6) wirkt und wobei das Schottteil (1) in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren unter Verwendung eines Trägermaterials und des Expansionsmaterials (8) hergestellt wird.
2. Schottteil (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsmaterial (8) durch thermische Aktivierung aus dem Ausgangszustand in den expandierten Zustand überführbar ist.
3. Schottteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Scharnierkomponenten (5, 6) vollständig aus dem Expansionsmaterial (8) besteht.
4. Schottteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Scharnierkomponenten (5, 6) ein Expansionsmaterial (8) umfassen.
5. Schottteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (7), um welche die erste Scharnierkomponente (5) und die zweite Scharnierkomponente (6) relativ zueinander beweglich sind, Trägermaterial umfasst.
6. Schottteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (7), um welche die erste Scharnierkomponente (5) und die zweite Scharnierkomponente (6) relativ zueinander beweglich sind, Expansionsmaterial (8) umfasst.
7. Schottteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (7) einen eckigen, insbesondere einen dreieckigen oder viereckigen, Querschnitt aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Schottteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Trägermaterials;
- Formen der Bauteilkomponenten (2, 3) und der nicht aus Expansionsmaterial (8) bestehenden Teile der Scharnierkomponenten (5, 6) aus dem Trägermaterial in einer Spritzgussform im Spritzgussverfahren;
- Bereitstellen eines Expansionsmaterials (8);
- Umspritzen der Bauteilkomponenten (2, 3) mit dem Expansionsmaterial (8) im Spritzgussverfahren, dabei insbesondere Ausbildung der das Expansionsmaterial umfassenden Scharnierkomponente (6);
- Entformen des Schottteils (1) aus der Spritzgussform.
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