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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verschlusselement zum Verschließen einer Öffnung in einem Bauteil, wie insbesondere in einem Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der aktuellen Technologie der Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien werden zum dichten Verschließen von Öffnungen im Karosserie-Blech verschiedene Verschlusselemente aus Polymer-Gummiwerkstoffen eingesetzt. Derartige Verschlusselemente sollen den Eintritt von flüssigen Stoffen wie beispielsweise Wasser und festen Partikeln wie zum Beispiel Staub verhindern und somit dazu beitragen, Korrosion, Geruchsbelästigungen etc. zu vermeiden. Außerdem sollen derartige Verschlusselemente auch das Eindringen von Geräuschen verhindern helfen.
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Üblicherweise erfolgt die Anbringung der Verschlüsse insbesondere im Unterbodenbereich in der Endmontagephase nur manuell, indem die jeweiligen Verschlusselemente in Form von Stopfen in die Öffnungen eingesetzt bzw. darin verankert werden. Solche Stopfen weisen den Nachteil auf, dass sie keine zusätzliche Wirkung wie beispielsweise eine Entdröhnung des damit versehenen Bleches bieten können, da derartige Stopfen üblicherweise aus EPDM gebildet sind und somit keine Entdröhnwirkung besitzen. Außerdem werden die Elastizität sowie die Flexibilität derartiger Polymer-Gummi-Stopfen durch Alterung stark geändert. Die Folge hiervon ist, dass die mit solchen Stopfen verschlossenen Öffnungen im Laufe der Zeit undicht werden und daher eine Korrosion an den Stanzkanten der Öffnungen in den Blechen, die mit den Stopfen versehen sind, auftritt. Derartige Verbindungen garantieren somit keine vollständige und keine langzeitige Dichtigkeit und damit auch keine entsprechende Korrosionssicherheit, da unterschiedlichste Witterungsbedingungen auftreten und der Einfluss von Stoffen wie beispielsweise Streusalz die Eigenschaften der eingesetzten Materialien verändern und die Dichtigkeit der Verbindung bzw. des Verschlusses beeinträchtigen.
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Um diesen Problemen abzuhelfen, wurden selbstklebende Verschlusselemente entwickelt. Ein derartiges Verschlusselement ist beispielsweise aus der
DE 2008 050 772 A1 bekannt. Auch dieses Verschlusselement arbeitet jedoch in Fällen nicht vollständig zufriedenstellend, in denen die Oberfläche, auf welche diese Verschlusselemente aufgebracht werden sollen, von Hohlraumkonservierungsmitteln oder anderen Stoffen benetzt werden, die eine ausreichend schnellhaftende und auch dauerhafte Verklebung verhindern.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verschlusselement vorzuschlagen, mit dem eine Öffnung in einem Bauteil wie insbesondere einem Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug langfristig dicht verschlossen werden kann. Ferner soll ein Bauteil vorgeschlagen werden, dessen Öffnung bzw. Öffnungen langfristig und dicht verschlossen ist bzw. sind. Außerdem soll erreicht werden, dass eine zusätzliche Entdröhnwirkung bei einem mit einem Verschlusselement versehenen Bauelement erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verschlusselement gemäß Anspruch 1 bzw. einem Bauteil gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Abhängigen Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Verschlusselement zum Verschließen einer Öffnung in einem Bauteil, wozu insbesondere eine Öffnung in einem Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise ein PKW oder ein LKW gehören, weist auf: eine aus einem dauerelastischen Material gebildete erste Schicht und eine aus einem Metall gebildete zweite Schicht, die an ihrer ersten Hauptseite fest mit einer zweiten Hauptseite der ersten Schicht verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verschlusselement zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Schicht an ihrer – von der zweiten Hauptseite und damit der ersten Schicht abgewandten – ersten Hauptseite mit einer Klebstoffschicht versehen ist. Durch das Vorsehen dieser zusätzlichen Klebstoffschicht ist es besser möglich, die erste Schicht an dem Bauteil mit hoher Haltekraft und dauerhaft anzukleben, was durch ein flächiges Ankleben erzielt werden kann. Da die erste Schicht aus einem dauerelastischen Material gebildet ist, welches in anderen Worten seine Elastizitätseigenschaften im Lauf der Zeit nicht verliert, werden auch die Dichtigkeitseigenschaften des Verschlusselements im Zeitverlauf nicht beeinträchtigt. Damit ist die Langzeitdichtigkeit des erfindungsgemäßen Verschlusselements gewährleistet. Da die zweite Schicht aus einem Metall hergestellt ist, ist auch die mechanische Festigkeit und Dauerhaftigkeit des erfindungsgemäßen Verschlusselements sowie eines damit bestückten Bauelements sichergestellt. Durch die Kombination eines dauerelastischen Materials der ersten Schicht mit einem Metall der zweiten Schicht ist darüber hinaus auch eine dämpfende und damit entdröhnende Wirkung des erfindungsgemäßen Verschlusselements gegeben.
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Die Klebstoffschicht weist bevorzugt eine bestimmte schwache Polarität auf. Solche Eigenschaften weisen Klebstoffe auf Kautschukbasis sowie auch ausgewählte Kunststoffe auf Acrylatbasis auf, die gezielt mit unterschiedlichen Klebeharzen modifiziert wurden. Es ist bevorzugt, dass die Klebstoffschicht auf der Basis von Synthesekautschuk hergestellt ist. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäßen Verschlusselements möglich. Weiter bevorzugt weist die Klebstoffschicht (40) ein Acrylat oder ein modifiziertes Acrylat auf.
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Es ist von Vorteil, wenn die Klebstoffschicht ein Klebefilm ist, der eine Dicke von etwa 0,02 mm bis 0,8 mm aufweist, wobei die Dicke vorzugsweise etwa 0,05 mm bis 0,4 mm und hier insbesondere etwa 0,1 mm beträgt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Klebstoffschicht ein spezifisches Flächengewicht von mindestens 50 g/cm2 auf, wobei es bevorzugt ist, dass das Flächengewicht mindestens 80 g/cm2 und insbesondere mindestens 100 g/cm2 beträgt. Hierdurch wird eine noch weiter verbesserte Haftfähigkeit des erfindungsgemäßen Verschlusselements auf einem mit Hohlraumkonservierungsmittel verunreinigten Bauteil gewährleistet.
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Sofern die erste Schicht Butylkautschuk aufweist oder sogar ganz aus Butylkautschuk besteht, weist das erfindungsgemäße Verschlusselement sehr gute Entdröhneigenschaften auf, da der Butylkautschuk im Verbund mit einer dehnsteifen Schicht bzw. Abdeckung, wie z.B. Aluminium oder einem Kunststoff, z.B. einem Faserverbundkunststoff, eine sehr gute schalldämmende bzw. schalldämpfende Wirkung besitzt.
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Ein guter Kompromiss zwischen Platzbedarf des Verschlusselements einerseits und entdröhnender Wirkung andererseits kann erzielt werden, wenn die erste Schicht eine Dicke von etwa 0,2 mm bis 5 mm, vorzugsweise etwa 0,5 mm bis 3,0 mm und hier insbesondere etwa 1 mm aufweist.
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Das erfindungsgemäße Verschlusselement weist den weiteren Vorteil auf, dass es in seiner Ausgestaltung als mehrschichtiger Polymer-Metall-Verbund in einfacher Weise automatisch – also per Roboter – appliziert werden kann.
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Das Gewicht eines erfindungsgemäßen Verschlusselements kann optimiert werden, wenn als Material für die zweite Schicht Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder eine Kombination hieraus verwendet wird.
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Für die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verschlusselements bei der Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien ist es von Vorteil, wenn die zweite Schicht auf mindestens einer ihrer Hauptseiten – natürlich vor allem an der vom Bauteil abgewandten Hauptseite bzw. Hauptfläche – mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist. Der Korrosionsschutz kann dabei optimiert werden, wenn die zweite Schicht vollständig von einer Korrosionsschutzschicht umgeben ist. Hierbei sind somit dann nicht nur beide Hauptseiten der zweiten Schicht, sondern auch ihre jeweiligen Stirnseiten von der Korrosionsschicht umschlossen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird außerdem gelöst mit einem Bauteil, wobei hier insbesondere an ein Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug zu denken ist, das mit einem oder mehreren der vorgenannten Verschlusselemente bestückt ist, um die darin vorgesehenen Öffnungen abzudecken bzw. abzukleben. Sämtliche Vorteile und Merkmale der vorgenannten Verschlusselemente gelten auch für ein erfindungsgemäßes Bauteil.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:
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1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschlusselements und eines damit zu bestückenden Bauteils, und
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2 in Draufsicht ein Bauteil mit zwei verschiedenen darauf angebrachten Verschlusselementen.
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1 zeigt im Querschnitt eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschlusselements 10. Eine erste Schicht 20 aus Butylkautschuk, der dauerhaft elastisch und in einem bestimmten Maß selbstklebend ist, bildet mit einer Dicke von typischerweise 0,5 mm bis 3,0 mm den dicksten Teil des erfindungsgemäßen Verschlusselements 10. Die erste Schicht 20 ist an ihrer Unterseite 22, die eine erste Hauptseite bzw. erste Flächenseite dieser ersten Schicht 20 darstellt, mit einer Klebstoffschicht 40 versehen. Als besonders geeignete Zusammensetzung für eine derartige Klebstoffschicht sind Acrylatklebstoffe zu nennen, die insbesondere hydrolysebeständig sind oder Klebstoffe auf Basis eines Synthesekautschuks.
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Mit einer derartigen Klebstoffschicht 40, die als Klebefilm mit einer Dicke von ca. 0,05 mm bis 0,4 mm ausgebildet ist, ist ein sicherer und dauernder Halt des aufgeklebten Verschlusselements 10 auf einem Bauteil 8 selbst dann gewährleistet, wenn das Bauteil 8 durch Stoffe verunreinigt ist, die ein Ankleben des Verschlusselements 10 erschweren. Derartige Stoffe sind beispielsweise Hohlraumkonservierungsmittel, die in der Regel als wässrige Wachsdispersionen vorliegen, Öle und Fette sowie pulvrige Substanzen wie beispielsweise Farbreste. Mit einer derartigen Klebstoffschicht 40 haftet das angeklebte Verschlusselement 10 auch gut auf einer bereits lackierten Oberfläche eines entsprechenden Bauteils 8.
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Auf der Oberseite 24 der ersten Schicht 20, die eine zweite Hauptseite bzw. Hauptfläche der ersten Schicht 20 darstellt, ist eine zweite Schicht 30 angeordnet, die über ihre Unterseite bzw. ihre erste Hauptseite 32 an die erste Schicht 20 angeklebt ist. Die zweite Schicht 30 ist aus Aluminium gebildet, kann aber auch aus einer Aluminiumlegierung oder einem Verbund aus Aluminium mit einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Zum Korrosionsschutz ist die zweite Schicht 30 von einer Korrosionsschutzschicht 50 umschlossen. Da die erste Schicht 20 aus Butylkautschuk selbstklebend ist, haftet die zweite Schicht 30 bzw. die Korrosionsschutzschicht 50 ohne weiteren Klebstoff an der ersten Schicht 20. Die zweite Schicht 30 ist sowohl an ihrer ersten Hauptseite 32 als auch an ihrer zweiten Hauptseite 34 von der Korrosionsschutzschicht 50 bedeckt, und auch die umlaufenden Stirnseiten sind durch die Korrosionsschutzschicht 50 bedeckt und damit vor Korrosion geschützt.
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Da die erste Schicht 20 aus Butylkautschuk mit der darauf angebrachten zweiten Schicht 30 aus Aluminium eine hochwirksame Entdröhnwirkung aufweist, kann mit dem erfindungsgemäßen Verschlusselement 10 nicht nur ein langzeitig sicherer Verschluss der Öffnung 9 des Bauteils 8 erzielt, sondern auch eine entdröhnende bzw. schalldämpfende Wirkung erzielt werden.
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Unterhalb des Verschlusselements 10 ist ein Bauteil 8 dargestellt, das eine Öffnung 9 aufweist, welche durch das Verschlusselement 10 zu verschließen ist. Wie durch die Pfeile A angedeutet ist, wird das Anbringen des Verschlusselements 10 auf dem Bauelement 8 zum Verschluss der Öffnung 9 durch einfaches Aufsetzen und Andrücken des Verschlusselements 10 auf den die Öffnung 9 umgebenden Randbereich 8a des Bauelements 8 ausgeführt. Dieses Aufsetzen und Andrücken kann maschinell und damit automatisch, beispielsweise mittels eines Roboters, durchgeführt werden.
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2 zeigt in Draufsicht ein Bauelement 8, auf dem zwei verschiedene Verschlusselemente 10 bzw. 10' angebracht sind. Die Öffnungen 9 und 9', welche durch die Verschlusselemente 10 bzw. 10' abgedeckt bzw. verschlossen sind, sind in gestrichelten Linien angegeben. Aus 2 ist ersichtlich, dass die Gestalt der Verschlusselemente 10, 10' nicht auf eine bestimmte geometrische Form beschränkt ist, sondern dass runde, ovale sowie rechteckige bzw. quadratische Formen eingesetzt werden können, um entsprechende Öffnungen 9, 9' zu verschließen. Es ist außerdem klar, dass beispielsweise auch runde Öffnungen durch rechteckige oder ovale Verschlusselemente abgedeckt werden können.
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Wie bereits beschrieben, bietet der Sandwich-Aufbau des erfindungsgemäßen Verschlusselements 10 einerseits den Vorteil einer sehr guten Haftung an dem Bauelement und eine langfristige Dichtigkeit der Verklebung und damit des Verschlusses der Öffnung, andererseits wird durch die Verwendung entsprechend elastischer Materialien auch eine stark wirksame akustische Dämpfung bzw. Entdröhnung erzielt. Außerdem bietet die durch ein Metall gegebene schützende Abdeckung des Verschlusselements eine langjährige mechanische Stabilität und ermöglicht dadurch eine andauernde Erhaltung der viskoelastischen Eigenschaften des gesamten Verschlusselements 10.
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Es ist festzuhalten, dass in Bezug auf die beschriebene vorteilhafte Ausführungsform beschriebene Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise die Ausgestaltung und Anordnung der einzelnen Schichten sowie deren Materialzusammensetzung, auch bei anderen Ausführungsformen einzeln oder kumulativ vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet.
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Bezugszeichenliste
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- 8
- Bauteil
- 8a
- Randbereich
- 9
- Öffnung
- 9'
- Öffnung
- 10
- Verschlusselement
- 10'
- Verschusselement
- 20
- Erste Schicht
- 22
- Erste Hauptseite
- 24
- Zweite Hauptseite
- 30
- Zweite Schicht
- 32
- Erste Hauptseite
- 34
- Zweite Hauptseite
- 40
- Klebstoffschicht
- 50
- Korrosionsschutzschicht
- A
- Richtung des Aufbringens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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