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Patent Searching and Data


Title:
PLASTIC SOUNDPROOFING COMPONENT FOR A MOTOR VEHICLE, AND MANUFACTURING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/024361
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a plastic soundproofing component (200) for a motor vehicle, comprising at least one cavity that is at least partially filled with a damping material. The damping material is an expanded plastic, various areas (220, 230) being provided in which the plastic is expanded differently. The invention further relates to a method for manufacturing a soundproofing component (200) of said type.

Inventors:
JÄSCHKE, Anja (Altenzeller Weg 14, Beilngries, 92339, DE)
THURMEIER, Markus (Riedenberg 3, Adlkofen, 84166, DE)
Application Number:
EP2017/000863
Publication Date:
February 08, 2018
Filing Date:
July 18, 2017
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (Auto-Union-Str. 1, Ingolstadt, 85045, DE)
International Classes:
B62D25/00; B60R13/08; B62D29/00
Domestic Patent References:
WO2001058739A12001-08-16
WO2013012972A12013-01-24
Foreign References:
US4573707A1986-03-04
DE102012006824A12013-10-10
DE10110908A12002-10-02
DE102009017738A12010-10-14
DE102013217460A12015-03-05
DE102012010463A12013-11-28
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Claims:
Patentansprüche

Schalldämpfungsbauteil (100, 200) aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen Hohlraum aufweist, der zumindest teilweise mit einem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Dämpfungsmaterial ein aufgeschäumter Kunststoff ist, wobei verschiedene Bereiche (120, 130; 220, 230) vorgesehen sind, in denen der Kunststoff unterschiedlich aufgeschäumt ist.

Schalldämpfungsbauteil (100, 200) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Dichte des aufgeschäumten Kunststoffs durch das Aufschäumen um mindestens 10 % reduziert ist.

Schalldämpfungsbauteil (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der aufgeschäumte Kunststoff ein Thermoplast ist.

Schalldämpfungsbauteil (100, 200) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der aufgeschäumte Kunststoff mit Füllstoffen, insbesondere

Verstärkungsfasern, versetzt ist.

5. Schalldämpfungsbauteil (100, 200) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass Ubergangsbereiche (130) vorgesehen sind, in denen der

aufgeschäumte Kunststoff eine zunehmende oder abnehmende Dichte aufweist.

Schalldämpfungsbauteil (100, 200) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

dieses eine doppelwandige Außenhaut (1 10, 210) und/oder wenigstens eine doppelwandige Rippe (215) aufweist, in der sich aufgeschäumter Kunststoff befindet.

Schalldämpfungsbauteil (100, 200) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

dieses eine aus Kunststoff gebildete Außenhaut (1 10, 210) und eine aus Kunststoff gebildete innere Verrippung (215) aufweist,. durch die mehrere Hohlräume ausgebildet sind, wobei wenigstens zwei dieser Hohlräume mit unterschiedlich aufgeschäumten Kunststoff ausgefüllt sind.

Schalldämpfungsbauteil (100, 200) nach einem der vorausgehenden

Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

dieses ein Karosseriesstrukturbauteil (100) ist.

Schalldämpfungsbauteil (100, 200) nach einem der vorausgehenden

Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

dieses ein Getriebequerträger (200) ist.

10. Verfahren zur spritzgießenden Herstellung eines

Schalldämpfungsbauteils (100, 200) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Herstellung in einem Arbeitsgang mittels einer 2-Komponeten-

Spritzgießtechnik erfolgt, wobei als erste Komponente ein Kunststoff ohne Treibmittel und als zweite Komponente der selbe Kunststoff mit Treibmittel verwendet wird, wobei der zweite Kunststoff nach dem Einspritzen chemisch und/oder physikalisch unterschiedlich

aufgeschäumt wird.

Description:
Schalldämpfungsbauteil aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug und Herstellverfahren

Die Erfindung betrifft ein Schalldämpfungsbauteil aus Kunststoff für ein

Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen Hohlraum aufweist, der zumindest teilweise mit einem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schalldämpfungsbauteils.

Im Automobilbau werden zunehmend Bauteile aus Kunststoff oder auch faserverstärktem Kunststoff eingesetzt, um das Fahrzeuggewicht zu reduzieren.

Die DE 10 2009 017 738 A1 beschreibt eine Befestigungseinrichtung zum schwingfähigen Festlegen mindestens eines Aggregats eines Antriebs, insbesondere Motor und/oder Getriebe, an einer Karosserie und/oder einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs. Die Befestigungseinrichtung besteht zumindest teilweise aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem

Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Polyamid. Das hat den Vorteil, dass die Akustik durch gezielte Nutzung der Materialdämpfung des Kunststoffs, der eine vergleichsweise hohe Materialdämpfung aufweist, beeinflusst werden kann.

Die DE 10 2013 2 7 460 A1 beschreibt einen Getriebequerträger in

Kunststoffbauweise. Durch Art und Positionierung einer

Endlosfaserverstärkung können Crash- oder Akustikfunktionen gezielt beeinflusst werden. Die DE 10 2012 010 463 A1 beschreibt eine Rohbaustruktur für ein

Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Strukturbauteil aus einem

faserverstärkten Kunststoff, welches wenigstens einen Hohlraum umfasst, wobei der wenigstens eine Hohlraum zumindest teilweise mit einem

Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist. Das Dämpfungsmaterial ist bspw. ein poröser Schaumstoff. Durch das Vorsehen des Dämpfungsmaterials kann der üblicherweise relativ hohe Abstrahlgrad von Strukturbauteilen aus faserverstärktem Kunststoff erheblich verringert werden. Insbesondere wird die körperschallinduzierte Luftabstrahlung erheblich gedämpft, wodurch der hellhörige Charakter des Strukturbauteils bzw. der Rohbaustruktur und des gesamten Kraftfahrzeugs reduziert wird und wodurch ein verbesserter Geräuschkomfort gegeben ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein aus Kunststoff gebildetes und in seinen Akustikeigenschaften verbessertes Schalldämpfungsbauteil für ein

Kraftfahrzeug anzugeben, welches außerdem auch einfach herstellbar sein soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes

Schalldämpfungsbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schalldämpfungsbauteils. Ausdrücklich ergeben sich Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.

Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsbauteil weist wenigstens einen Hohlraum auf, der zumindest teilweise mit einem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist. Es kann sich sowohl um einen offenen als auch um einen geschlossenen Hohlraum handeln, der bspw. durch eine Außenhaut bzw. Außenwand des Bauteils begrenzt ist. Das erfindungsgemäße

Schalldämpfungsbauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass das

Dämpfungsmaterial ein aufgeschäumter Kunststoff ist und dass am bzw. im Schalldämpfungsbauteil verschiedene Bereiche, d. h. Bauteilhohlbereiche, vorgesehen sind, in denen dieser Kunststoff unterschiedlich aufgeschäumt ist.

Die Verwendung eines aufgeschäumten Kunststoffs als Dämpfungsmaterial ermöglicht die einfache Herstellung des erfindungsgemäßen

Schalldämpfungsbauteils, indem dieses bspw. in einem Spritzgießwerkzeug fertig hergestellt werden kann (One-Shot-Technologie), wie mit dem nebengeordneten Patentanspruch beansprucht. Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsbauteil weist außerdem

verschiedene Bereiche auf, in denen der als Dämpfungsmaterial dienende aufgeschäumte Kunststoff unterschiedlich aufgeschäumt ist, d. h. mit unterschiedlichen bzw. ungleichen Dichten und/oder Porositäten

(Porengröße und -Verteilung) ausgebildet ist. Damit gelingt eine

hervorragende Anpassung an bauteil- und gegebenenfalls auch

fahrzeugindividuelle Akustikprobleme. Eine konkrete Bauteilgestaltung mit derart unterschiedlich geschäumten Bereichen kann bspw. durch Simulation und/oder Versuche ermittelt werden. Bevorzugt ist die Dichte des aufgeschäumten Kunststoffs durch das

Aufschäumen um mindestens 10 % reduziert. D.h., der aufgeschäumte Kunststoff weist gegenüber dem selben ungeschäumten Kunststoff

(Vollmaterial) eine um wenigstens 10 % reduzierte Dichte auf. Gleichwohl kann eine Dichtereduzierung von bis zu 50 % und mehr vorgesehen sein. Der aufgeschäumte Kunststoff ist bevorzugt ein Thermoplast bzw. ein thermoplastischer Kunststoff. Der aufgeschäumte Kunststoff ist bspw.

Polyamid, Polypropylen oder Polyurethan. Optional kann auch ein

duroplastischer Kunststoff vorgesehen sein (z. B. aufgeschäumtes

Epoxidharz), wobei es sich auch um einen UV-härtenden Kunststoff handeln kann. Bevorzugt ist ein sogenanntes Ein-Stoff-System, d. h. zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils wird nur ein Kunststoff verwendet, der dann sowohl ungeschäumt (d. h. als Vollmaterial) als auch unterschiedlich aufgeschäumt verarbeitet wird.

Der aufgeschäumte Kunststoff kann mit Verstärkungsfasern versetzt bzw. angereichert sein. Bevorzugt handelt es sich um Kurzglasfasern, wobei auch andere Faserarten möglich sind. Der Faservolumengehalt beträgt bspw. 10 % bis 15 %. Auch nicht geschäumte Bereiche, wie bspw. die Außenhaut oder Rippen (s. u.), können faser- und insbesondere kurzfaserverstärkt sein. Der Faservolumenanteil kann hier bis zu 60 % betragen. Insbesondere die Außenhaut kann auch mit Langfasern und/oder mit Fasereinlegern verstärkt sein. Außerdem kann der Kunststoff bzw. geschäumte Kunststoff auch mit anderen Füllstoffen angereichert sein, bspw. mit zerriebenen oder

zermahlenen Fasern, gewichtsreduzierenden Hohlkügelchen, Altglas- bzw. Schaumglasgranulat (Blähglas) oder dergleichen.

Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsbauteil kann Übergangsbereiche bzw. -zonen umfassen (wenigstens einen), in denen der aufgeschäumte Kunststoff eine zunehmende oder abnehmende Dichte aufweist. Hierbei kann es sich um Auslaufzonen eines geschäumten Bereichs handeln.

Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsbauteil kann zumindest

abschnittsweise eine doppelwandige Außenhaut und/oder wenigstens eine doppelwandige Rippe oder dergleichen aufweisen, in der sich aufgeschäumter Kunststoff befindet. Bevorzugt weist das

Schalldämpfungsbauteil mehrere solcher Doppelwandhohlräume auf, in denen sich unterschiedlich aufgeschäumter Kunststoff befinden kann. Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsbauteil kann eine aus Kunststoff gebildete Außenhaut und eine aus Kunststoff gebildete innere Verrippung (mit Innenrippen), durch die mehrere Hohlräume ausgebildet sind, aufweisen, wobei wenigstens zwei dieser Hohlräume (zumindest teilweise und

insbesondere vollständig) mit unterschiedlich aufgeschäumten Kunststoff ausgefüllt sind. Ferner können auch Außenrippen vorgesehen sein. Sowohl die Außenhaut als auch die Rippen sind bevorzugt ungeschäumt ausgebildet (Vollmaterial), wobei insbesondere die Rippen dicker ausgebildet sein können als konstruktiv erforderlich, woraus sich Vorteile bei der einstückigen spritzgießenden Herstellung ergeben (s. u.). Die Außenwand und/oder die Rippen können auch doppelwandig und ausgeschäumt ausgebildet sein, wie oben beschrieben. Neben dem Ausschäumen von Hohlräumen ist auch ein Anschäumen oder Hinterschäumen von Bauteilbereichen möglich. Bevorzugt ist dieses Schalldämpfungsbauteil im Ein-Stoff-System (s. o.) hergestellt, d. h. es wurde bei der insbesondere spritzgießenden Herstellung nur ein Kunststoffmaterial, vorrangig ein Thermoplast, verwendet. Prinzipiell ist auch eine Herstellung aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffen möglich.

Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsbauteil kann ein

Karosseriesstrukturbauteil sein. D. h., die Erfindung bezieht sich auch auf ein Karosseriestrukturbauteil aus Kunststoff, das als Schalldämpfungsbauteil ausgebildet ist. Karosseriestrukturbauteile in diesem Sinne sind vor allem tragende Karosseriebauteile und/oder sicherheitsrelevante

Karosseriebauteile und/oder für die Befestigung anderer Bauteile bzw.

Komponenten vorgesehene Karosseriebauteile. Bevorzugt ist dieses

Karosseriesstrukturbauteil hohlprofilähnlich ausgestaltet. Bspw. handelt es sich um eine Seitenschwellerverstärkung, eine Dachspriegelverstärkung, eine A-, B- oder C-Säulenverstärkung, eine Längsträgerverstärkung oder dergleichen. Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsbauteil kann ein Getriebequerträger sein. D. h., die Erfindung bezieht sich auch auf einen Getriebequerträger aus Kunststoff, das als Schalldämpfungsbauteil ausgebildet ist. Aufgrund des unterschiedlich aufgeschäumten Kunststoffs werden deutlich bessere

Akustikeigenschaften erreicht, als bei den aus der DE 10 2009 017 738 A1 und DE 10 2013 217 460 A1 vorbekannten Getriebequerträgern.

Das mit dem nebengeordneten Patentanspruch beanspruchte

erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schalldämpfungsbauteils sieht die urformende Herstellung durch

Spritzgießen vor, wobei die Herstellung in einem Arbeitsgang (und in einem Spritzgießwerkzeug) mittels einer 2-Komponeten-Spritzgießtechnik erfolgt (One-Shot-Technologie). Als erste Komponente wird ein insbesondere thermoplastischer Kunststoff ohne Treibmittel verwendet, mit dem bspw. eine Außenhaut bzw. Außenwand und/oder eine Verrippung bzw. Rippen erzeugt werden, und als zweite Komponente wird zur Ausschäumung der selbe Kunststoff mit Treibmittel verwendet, wobei der zweite mit Treibmittel versetzte Kunststoff nach dem Einspritzen chemisch und/oder physikalisch unterschiedlich aufgeschäumt wird. Das unterschiedliche Aufschäumen kann durch eine unterschiedliche Dosierung des Treibmittels, durch Verwendung verschiedener Treibmittel, durch lokal unterschiedliche Druck- und/oder Wärmeeinbringung, durch unterschiedliche UV-Härtung und/oder durch Gestaltung der auszuschäumenden Hohlräume bewerkstelligt werden. Den Komponenten kann ferner ein Faseranteil zugemischt werden, wie oben beschrieben. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das herzustellende Schalldämpfungsbauteil eine innere Verrippung bzw. Innenverrippung aufweist, wobei vorgesehen ist, dass die Rippen aus ungeschäumtem Kunststoff (Vollmaterial) gebildet werden, derart, dass dieser ungeschäumte Kunststoff durch das

Aufschäumen des zu schäumenden Kunststoffs (zweite Komponente), also unter Ausnutzung eines Aufschäumdrucks, in die entsprechenden

Kavitätsabschnitte gepresst wird. Dadurch kann der Kunststoffschaum auch besser expandieren. Ferner können die erforderlichen Drücke in der

Druckgießmaschine reduziert werden. Dies kann begünstigt werden, indem die betreffenden Rippen dicker ausgebildet werden, als konstruktiv

erforderlich.

Beim Spritzgießen können in an und für sich bekannter Weise sogenannte Inlays bzw. Inserts (bspw. Metall-, Kunststoff- oder Gummielemente) in das herzustellende Schalldämpfungsbauteil integriert werden.

Das erfindungsgemäße Schalldämpfungsbauteil kann auch mittels

Blasformen, Rotationsformen oder im RTM-Verfahren hergestellt werden. Das Schäumen des Kunststoffs bzw. Ausschäumen der betreffenden

Bereiche kann gegebenenfalls in einem zweiten Arbeitsschritt erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die schematischen Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung weiterbilden. Ferner können die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung zu weiteren Ausführungsmöglichkeiten kombiniert werden.

Fig. 1 zeigt ein Strukturbauteil in einer Schnittansicht. Fig. 2 zeigt einen Getriebequerträger in einer Schnittansicht.

Fig. 1 zeigt eine Seitenschwellerverstärkung 100, die an der B-Säulen- Anbindung eingesetzt wird. Die Seitenschwellerverstärkung 100 ist hohlprofilähnlich ausgestaltet und weist einen Bereich 120 mit

aufgeschäumtem Kunststoffmaterial auf, das der akustischen Dämpfung dient, aber auch festigkeitssteigernde bzw. Stabilitätserhöhende Wirkung haben kann. Die massive bzw. ungeschäumte Außenhaut bzw. Außenwand 1 10 ist aus dem selben Kunststoffmaterial gebildet und kann außerdem faserverstärkt sein, bspw. durch sogenannte Einleger.

In Längsrichtung schließen sich an den Bereich 120 beidseitig

Übergangsbereiche 130 an, in denen der selbe aufgeschäumte Kunststoff eine höhere und insbesondere nach außen hin zunehmende Dichte aufweist. Diese Übergangsbereiche 130 können auch als Auslaufzonen aufgefasst werden. Die Seitenschwellerverstärkung 100 weist also verschiedene

Bereiche 120/130 auf, in denen der geschäumte Kunststoff unterschiedlich aufgeschäumt ist, wobei es sich jeweils um einen geschlossenzelligen Kunststoffschaum handelt, der auch kurzfaserverstärkt sein kann. In den aufgeschäumten Bereichen 120/130 ist die Dichte des Kunststoffmaterials um wenigstens 10 % reduziert.

Fig. 2 zeigt einen Getriebequerträger 200 für die Befestigung eines Getriebes oder dergleichen an der Karosserie und/oder dem Fahrwerk eines

Kraftfahrzeugs. Der Getriebequerträger 200 weist eine aus Kunststoff gebildete Außenhaut 210 und eine aus dem selben Kunststoff gebildete innere Verrippung 215 auf. Die Außenhaut 210 und die Verrippung 215 sind aus ungeschäumten Kunststoffvollmaterial gebildet. Die Außenhaut 210 kann eine Faserverstärkung aufweisen, die bspw. durch Einleger oder auch aus Organoblech gebildet ist. Durch die vorzugsweise ohne Faserverstärkung ausgebildete Verrippung 215 sind mehrere Hohlräume 220/230 vorhanden, wobei wenigstens zwei dieser Hohlräume zwecks akustischer Dämpfung mit Kunststoffschaum desselben Kunststoffmaterials ausgefüllt sind und der Kunststoff unterschiedlich aufgeschäumt ist. Der Kunststoffschaum kann auch positiven Effekt auf die Stabilität bzw. Festigkeit und das

Schwingverhalten des Getriebequerträgers 200 haben. Auch die Verrippung 215 kann etwaigen Akustik- und/oder Festigkeitsanforderungen

entsprechend gestaltet sein. Die beiden in den Figuren gezeigten Bauteile 100 und 200 haben aufgrund des enthaltenen aufgeschäumten Kunststoffs schalldämpfende

Eigenschaften und können daher auch als Schalldämpfungsbauteile bezeichnet werden. Durch die Gestaltung der geschäumten Bereiche kann das akustische Verhalten und insbesondere die Eigenfrequenz eingestellt werden, um Resonanzen zu verhindern. Die Aufschäumung erfolgt vorzugsweise nur dort, wo dies auch unbedingt erforderlich ist (partielles Aufschäumen). Durch den Kunststoffschaum wird ein größerer

Schwingungswiderstand des betreffenden Bereichs bzw. Bauteils erzielt, was zu einer besseren Dämpfung von Schwingungen führt, so dass bspw.

akustische Emissionen deutlich verringert sind. Da weniger Geräusche in das Fahrzeug übertragen werden, können sekundäre

Schalldämpfungsmaßnahmen, wie bspw. Dämpfungsmatten im

Fahrzeugbodenbereich, entfallen, womit auch damit im Zusammenhang stehende Aufwände und Kosten wegfallen.

Die Herstellung der Bauteile 100 und 200 erfolgt insbesondere mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren.