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Title:
METHOD FOR PRODUCING A DUAL-SHELL COMPONENT WITH INTEGRATED LAMBDA/4 ABSORBERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/061221
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing dual-shell components with integrated $g(l)/4 resonators. A first injection-moulded part (5) provided with troughs (6) is placed on a grid (4) that is disposed in a form tool. The grid is configured in such a way that a pressure medium introduced into the enclosed mould can flow into the chambers that are formed by the grid. The first moulded part (5) also has a plurality of openings on said troughs. Preferably, a moulded part (9) that is to be joined to the injection-moulded part (5) is composed of a thermoplastic material and is permeable to air. The second moulded part (9) is joined to the first moulded part (5) when the form tool is closed and the second moulded part (9) is pressed against the second the contour of the upper half of the mould (3) by the pressure medium that is let in through the grid. This prevents the softened second moulded part (9) from sagging over the troughs that are formed in the first moulded part (5).

Inventors:
VAN LIGTEN ROBERT (CH)
Application Number:
PCT/CH1999/000216
Publication Date:
December 02, 1999
Filing Date:
May 20, 1999
Export Citation:
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Assignee:
RIETER AUTOMOTIVE INT AG (CH)
LIGTEN ROBERT VAN (CH)
International Classes:
B29C51/12; B29C51/30; B60R13/02; B60R13/08; G10K11/172; B29C51/10; (IPC1-7): B29C51/12; B29C63/02; B60R13/08; G10K11/172
Domestic Patent References:
WO1996023294A11996-08-01
WO1998046456A11998-10-22
WO1996023294A11996-08-01
Foreign References:
EP0454949A21991-11-06
DE19529440A11996-02-29
EP0244755A11987-11-11
US5705107A1998-01-06
EP0761412A11997-03-12
Attorney, Agent or Firm:
Seifert, Hans Ulrich (Ritscher & Seifert Forchstrasse 452 Postfach Zürich, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Bauteils (19), insbesondere einer FahrzeugHutablage, bei wel chem ein erstes und ein zweites Formteil (5,9) mit Hilfe eines Formpressverfahrens miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Bauteils (19) mit integrierten X/4Absorbern (18), das erste Formteil (5) derart vorgeformt wird, dass dieses eine Vielzahl wannenoder schachtelförmi ger Mulden (6) aufweist, von denen jede im Stirnbereich, vorzugsweise schlitzförmig, perforiert ist, und dieses vorgeformte, erste Formteil (5) in eine erste Formhälfte (2) einer begasbaren Formpresse (1) eingelegt wird, dass ein zweites Formteil (9) aus Kunststoff über dieses vorgeformte, erste Formteil (5) gelegt wird, dass bei geschlossener Formpresse (1) mindestens der Rand jeder vorgeformten Mulde (6) des ersten Formteils (5) gegen das zweite Formteil (9) gepresst wird und dadurch eine Vielzahl von X/4Absor berkammern (18) gebildet wird, dass bei geschlossener Formpresse (1) ein Druckgas in das Formnest der Form presse (1) eingelassen wird, derart, dass dieses Gas durch Öffnungen (12) des ersten Formteils (5) strömt und das zweite Formteil (9) gegen die zweite Formhälfte (3) der Formpresse (1) drückt, bis die beiden Formteile (5,9) mindestens am Rand jeder vorgeformten Mulde (6) miteinander verbunden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Formteil durch Spritzgiessen vorgeformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass für das erste und zweite Formteil verschiede nen Materialien verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 13, dadurch ge kennzeichnet, dass für das zweite Formteil eine form bare Plattenware verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 14, dadurch ge kennzeichnet, dass zum Anpressen des ersten Formteils an das zweite Formteil ein in geeigneter Weise vorge formtes Gitter verwendet wird.
6. Doppelwandiges Bauteil, insbesondere FahrzeugHutabla ge, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein erstes Formteil mit einer Vielzahl wannenoder schachtelförmige Mulden aufweist, von denen jede im Stirnbereich, vorzugsweise schlitzförmig, perforiert ist, welches erste Formteil mit einem zweiten Formteil verbunden ist, derart, dass dadurch eine Vielzahl von X/4Absorberkammern gebildet ist.
7. Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formteil mehrschichtig ist, und insbesondere eine Dekorschicht, vorzugsweise aus Kunstleder, Filz, Stoff oder Teppich, umfasst.
8. Bauteil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formteil eine mit Holz mehl gefüllte Kunststoffschicht (Woodstock) umfasst.
9. Bauteil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens das erste Formteil aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
10. Bauteil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Formteil ein spritzgegos senes Formteil ist.
Description:
Verfahren zur Herstellung eines zweischaligen Bauteils mit integrierten X/4-Absorbern Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- stellung eines zweischaligen Bauteils gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein nach diesem Verfahren herge- stelltes Bauteil, insbesondere Fahrzeugteil.

Heutige Fahrzeuge weisen an verschiedenen Stellen doppel- wandige Strukturen auf, welche in der Regel aus sandwich- artig übereinander angeordneten, flächigen Formteilen mit einer optisch ansprechenden Aussenhaut und einem formstabi- len flächigen Trägerteil bestehen. Diese formstabilen Trägerteile weisen in der Regel sickenartige Verformungen auf, welche im montierten Zustand zur Bildung von Hohlräu- men führen. In der Regel werden diese Formteile miteinander verklebt. Ziel dieser Konstruktionsweise ist die Schaffung möglichst leichtgewichtiger und genügend steifer Fahrzeug- komponenten. Die separate Verformung und nachträgliche Verklebung der einzelnen Formteile erweist sich als ver- hältnismässig aufwendig.

In modernen Fahrzeugen werden diese Hohlräume vermehrt verwendet, um akustisch wirksame Bauteile herzustellen.

Insbesondere können diese Hohlräume derart dimensioniert werden, dass diese als X/4-Absorber wirken. Solche X/4- Absorber und deren Wirkungsweise sind bspw. aus der W096/23294 bekannt. Dabei ist es wesentlich, dass die Mündungsöffnungen der einzelnen X/4-Resonatoren unmittelbar an eine schallreflektierende Fläche angrenzen. Fällt eine Schallwellenfront auf eine solche Fläche, baut sich ein Schalldruckmaximum direkt vor dieser Fläche auf. Im Mün- dungsbereich der X/4-Resonatoren läuft die einfallende Schallwelle jedoch in den Resonator hinein, wird an dessen Ende reflektiert und läuft zur Mündungsöffnung zurück.

Schallwellen, deren Wellenlänge das 4-fache der Länge des Resonators betragen, erscheinen an der Mündungsöffnung mit

einer Phasenverschiebung von einer halben Wellenlänge. Dies führt zu einer destruktiven Interferenz mit der im Mün- dungsbereich des Resonators reflektierten Welle gleicher Wellenlänge, da die im Resonator erzeugte stehende Welle ihr Schalldruckminimum an der Mündungsöffnung aufweist, während die im Mündungsbereich reflektierte Welle dort ihr Schalldruckmaximum aufweist. Damit wird im Mündungsbereich ein starkes Schalldruckgefälle erzeugt, welches lokal zu hohen Luftströmungsgeschwindigkeiten und damit zur gewünschten Dissipation akustischer Energie beiträgt.

Aus diesem Verständnis wird deutlich, dass die X/4-Resona- toren in jeder beliebigen Richtung angeordnet sein können und auch nicht notwendigerweise einen geradlinigen Verlauf aufweisen mussen. Ebenso kann der Fachmann die Länge und den Querschnitt der f/4-Resonatoren den gewünschten Formen und gewählten Resonanzfrequenzen anpassen. Insbesondere können die X/4-Resonatoren röhrchen-oder taschenförmig ausgebildet sein. Wenn eine Schallabsorption über einen breiten Frequenzbereich erwünscht ist, können mehrere Gruppen unterschiedlich abgestimmter X/4-Absorber inein- ander verschachtelt werden.

X/4-Resonatoren unterscheiden sich wesentlich von gewöhnli- chen Helmholtzresonatoren und insbesondere dadurch, dass deren Absorptionsfrequenz durch die Laufzeit der einfallen- den Schallwelle bestimmt ist, während bei Helmholtzresona- toren die Laufzeit der einfallenden Schallwellen keine Rolle spielt. Dies lässt sich modellhaft dadurch erklären, dass sich Helmholtzresonatoren als Feder-Masse-System beschreiben lassen und sich deren Resonanzfrequenz aus den Volumen des Helmholtzkörpers und demjenigen des Resona- torhalses herleiten lässt.

Es sind dem Fachmann Verfahren bekannt, mit denen hohle Formteile in einfacher Weise hergestellt werden können. So wird bspw. in der US-5,705,107 ein Spritzgiessverfahren

offenbart, bei welchem in den Formraum einer Formpresse eine Kunststoffschmelze eingebracht wird und vor dessen Erhärtung ein Druckgas in kontrollierbarer Weise in die Kunststoffschmelze eingeleitet wird. Dadurch können im zu formenden Kunststoffteil gezielt Hohlräume erzeugt werden.

Dieses Verfahren eignet sich nicht zur Herstellung von Formteilen mit integrierten X/4-Absorbern, insbesondere wegen der Vielzahl der dazu erforderlichen Öffnungen.

Zur Herstellung von Fahrzeugteilen mit integrierten X/4- Absorbern ist deshalb auch schon versucht worden, diese als zweiteilige Bauteile zu konstruieren. Dabei wird ein er- stes, die X/4-Absorberkammern bildendes Teil tiefgezogen und nachträglich mit entsprechenden Öffnungen versehen, bevor dieses mit einem zweiten Teil verbunden wird. Wegen dieser Öffnungen resp. Durchbrüche können die Formteile mit den X/4-Absorberkammern im Verformungsprozess nicht direkt tiefgezogen werden, sondern müssen nachträglich bearbeitet, d. h. mit Öffnungen versehen werden. Diese bekannten Tief- ziehverfahren eignen sich also nicht, um Fahrzeugteile mit integrierten X/4-Absorbern in einfacher Weise herzustellen.

Aus der EP 0 761 412 ist ein Verfahren zum Formen von zweischaligen Fahrzeugteilen bekannt, mit welchem ausgehend von zwei thermoelastischen Kunstharzplatten Formkörper mit Hohlräumen hergestellt werden können. Dabei werden diese Platten in ein Formwerkzeug gebracht, werden die Platten erwärmt und erweicht, bevor zwischen diese Platten heisses Druckgas eingeleitet wird, um die erweichten Platten gegen die Oberflächen der beiden Formwerkzeughälften, d. h. aus- einander zu pressen. Die Abkühlung des derart erzeugten hohlen Formkörpers erfolgt unter Aufrechterhaltung des Gasdrucks. Auch dieses Verfahren eignet sich nicht für die einfache Herstellung von akustisch wirksamen Formteilen mit X/4-Absorbern, und insbesondere nicht für die Verwendung von vorgängig durchlöcherten Platten, ohne einen nachträg-

lichen Arbeitsgang zur Öffnung der f/4-Absorberkammern erforderlich zu machen.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem zweischalige Bauteile resp. Fahrzeugteile mit integrierten X/4-Absorbern, ins- besondere Hutablagen, in einfacher Weise, d. h. kostengün- stig hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere mit einem Verfahren, bei welchem in einem ersten Schritt ein erstes Formteil mit einer Vielzahl Öffnungen für die X/4- Resonatoren spritzgegossen wird, in einem zweiten Verfah- rensschritt ein zweites plattenförmiges Kunststoff-Formteil ohne Öffnungen bereitgestellt wird und in einem dritten Verfahrensschritt die beiden Formteile mit Hilfe eines Formpressverfahrens miteinander verbunden und in ihre endgültige Form gebracht werden.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfah- rens weisen die Merkmale der Unteransprüche auf.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren und mit Hilfe von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt ein für die Herstellung durchbrochener zwei- schaliger Fahrzeugteile geeignetes Formwerkzeug ; Fig. 2 zeigt ein für die Herstellung durchbrochener zwei- schaliger Fahrzeugteile geeignetes Spritzgussteil ; Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der in Figur 1 darge- stellten Anordnung ; Fig. 4 zeigt ein bevorzugt ausgebildetes Spritzgussteil ;

Fig. 5 zeigt ein erfindungsgemäss hergestelltes, zweischa- liges Formteil mit integrierten X/4-Absorbern.

Figur 1 zeigt ein für die Herstellung zweischaliger Fahr- zeugteile mit integrierten X/4-Absorbern geeignetes Form- werkzeug 1, mit einer ersten Formhälfte 2 und einer zweiten Formhälfte 3. Es versteht sich, dass dieses Formwerkzeug 1 mit Mitteln versehen ist, um die beiden Formhälften zu beheizen. Die erste Formhälfte 2 ist derart ausgebildet, dass ein Druckmedium, bspw. ein über eine erste Drucklei- tung 8 gefördertes Gas, in das geschlossene Formwerkzeug 1 eingeleitet werden kann. Für das erfindungsgemässe Her- stellungsverfahren wird auf die erste Formhälfte 2 ein in geeigneter Weise gestaltetes Gitter 4 angebracht. Dieses Gitter 4 stützt ein erstes spritzgegossenes Formteil 5 mit wannen-oder schachtelförmigen Mulden 6 derart, dass diese Mulden 6 zwischen die Rippen 7 des Gitters 4 zu liegen kommen und das spritzgegossene Formteil 5 auf den Rippen 7 vollständig aufliegt. Dazu sind die Rippen 7 des Gitters 4 an die geometrische Anordnung und Dimensionierung des vorgeformten ersten Formteils 5 angepasst. Das Gitter 4 weist Öffnungen auf, durch welche das eingeleitete Gas strömen kann. Beim erfindungsgemässen Herstellungsverfahren wird über das derart gestützte erste Formteil 5 ein zweites plattenförmiges Formteil 9 gelegt, welches vorzugsweise eine thermoplastische Plattenware ist und mit einer Dekor- schicht versehen sein kann. Diese Platte 9 muss für die Bildung von wirksamen X/4-Absorbern luftundurchlässig sein, was bspw. durch eine entsprechende Folie oder Materialwahl bewerkstelligt werden kann. Es versteht sich, dass die zweite Formhälfte 3 an geeigneten Stellen mit Unterdruck- leitungen 11 versehen sein kann, welche das zweite Formteil 9 gegen die zweite Formhälfte 3 ziehen respektive, bei geschlossenem Formwerkzeug, allfäl- lige Restluft aus der zweiten Formhälfte 3 entfernen.

Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf ein spritzgegossenes erstes Formteil 5 mit eingeformten Mulden 6. Diese Mulden 6 können wannenförmig oder schachtelförmig ausgebildet sein, sind an einem ihrer Enden mit Öffnungen 12 versehen und sind derart dimensioniert, dass sie ein wirksames akustisches System von X/4-Absorbern bilden. In einer bevorzugten Ausführungs- form weisen diese Mulden 6 eine Länge von 50 mm bis 200 mm, eine Tiefe von ca. 8 mm bis 30 mm und eine Breite von 10 mm bis 20 mm auf. Die an den Enden angebrachten Öffnungen 12 sind beispielsweise als 1.5 mm respektive 2 mm breite Schlitze ausgebildet, die jeweils um 1.75 mm respektive 3 mm voneinander beabstandet sind.

Anhand der Figur 3 sollen verschiedene Ausführungsformen für die erste Formhälfte 2 und das dazugehörige Gitter 4 diskutiert werden. In einer denkbaren Ausführungsform ist das Gitter 4 mit der ersten Formhälfte 2 integriert. Dabei führt die erste Druckleitung 8 das Druckmedium über Ein- lassöffnungen 13 in jede der erforderlichen Gitterkammern 14. In einer vereinfachten Ausgestaltung sind die Wände 15 der Gitterkammern 14 durchbrochen derart, dass das Druckme- dium durch lediglich eine Einlassöffnung 13 von einer der Gitterkammern 14 in alle anderen Gitterkammern 14 strömen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gitter 4 nicht integrierter Bestandteil der ersten Formhälfte 2, sondern auswechselbar auf diese Formhälfte 2 aufgesetzt. In jedem Fall bildet die Oberseite der Wände 15 resp. der Rippen 7 ein Profil, welches sich mit der vorgegebenen Form des spritzgegossenen Formteils 5 deckt. Wesentlich dabei ist, dass die Rippen 7 des Gitters 4 jeweils dicht am vorgeformten Formteil 5 anliegen und die wannen-oder schachtelförmigen Mulden 6 umschliessen. Auf das derart gestützte erste spritzgegossene Formteil 5 wird ein plat- tenförmiges, vorgängig erhitztes thermoplastisches zweites Formteil 9 aufgelegt, bevor das Formwerkzeug 1 geschlossen wird. Mit dem Formwerkzeug 1 wird die heisse thermoplasti- sche Platte 9 verformt und kann sich mit dem vorgeformten

Spritzgussteil 5 verbinden. Um zu verhindern, dass das thermoplastische Formteil 9 über den Mulden 6 durchhängt wird ein Druckmedium über die Druckleitung 8 in das ge- schlossene Formwerkzeug 1 eingeleitet. Dieses Druckmedium kann in jede der Gitterkammern 14 gelangen und strömt durch die bereits vorhandenen Öffnungen 12 des vorgeformten Spritzgussteils 5 in die Mulden 6. Damit wird das thermo- plastische Formteil 9 im Bereich der Mulden 6 gegen die Kontour der zweiten Formhälfte 3 gepresst, während sich dieses Formteil 9 in den von den Gitterrippen 7 gestützten Bereichen mit dem spritzgegossenen Formteil 5 verbindet.

Das in Figur 4 gezeigte, bevorzugt ausgebildete Spritzguss- teil 5 weist schachtelförmige Mulden 6 auf. Durch die steile Anordnung der Muldenwände 16 kann auf ein Gitter 4 verzichtet werden, wenn sichergestellt wird, dass das Druckmedium durch die Öffnungen 12 in jede der Mulden 6 strömen kann.

Figur 5 zeigt ein erfindungsgemäss hergestelltes zweischa- liges Formteil 19 mit X/4-Absorbern 18. Bei dieser gezeig- ten Ausführungsform wurde ein Spritzgussteil 5 gemäss Figur 4 verwendet und ist ein thermoplastisches Formteil 9 mit den Muldenwänden 16 verbunden. In der gezeigten Ausfüh- rungsform ist das thermoplastische Formteil 9 mit einer Dekorschicht 17 versehen. Es versteht sich, dass die beson- dere Formgebung, die Anordnung der auf diese Weise erzeug- ten X/4-Resonatoren und deren Öffnungen 12 im Bereich des normalen fachmännischen Handels liegt. Die besondere Ausge- staltung wird der Fachmann dem jeweiligen Verwendungszweck anpassen.

Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens findet sich bei der Herstellung von klappbaren Hutablagen, wie sie heute in Kleinwagen eingesetzt werden. Diese Hut- ablagen trennen den Kofferraum vom Passagierraum und sind in aller Regel doppelwandig ausgebildet. Eine erfindungs-

gemäss hergestellte Hutablage weist kofferraumseitig die Öffnungen für die X/4-Resonatoren auf und ist passagier- raumseitig mit einer Dekorschicht versehen. Es versteht sich, dass das erfindungsgemässe Verfahren für Bauteile resp. Trennwände jeder Art in der Fahrzeugindustrie ebenso wie in der Maschinenindustrie oder im Gebäudesektor ange- wendet werden kann.

Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind für den Fachmann unmittelbar ersichtlich und sind im wesentlichen in der diesen speziellen Bauteilen besonders angepassten und deshalb einfachen, d. h. kostengünstigen Herstellungs- weise zu sehen.