СПОСОБ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ УПЛОТНЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ КОРПУСА УСТРОЙСТВА В АВТОМОБИЛЕ
SEALANT APPLICATION OF CAR DEVICE BODY SURFACE

Изобретение касается способа и приспособления для нанесения уплотнения на поверхность корпуса устройства автомобиля. Под указанным корпусом прибора в большинстве случаев подразумевается корпус замка автомобильной двери. Следовательно, закономерно, что изобретение касается нанесения уплотнения на поверхность корпуса замка автомобильной двери.
Корпусы устройства автомобиля служат, например, для приема элементов управления, двигателей, стеклоподъемников, замков автомобильных дверей, цилиндров замка, блоков дистанционного управления и т.п. Общим для всех корпусов устройств является то, что они обычно должны плотно и долговременно запираться. Это связано с тем, что в автомобиле необходимо надежно и долговременно не допускать проникновение воды, грязи и т.п. По этой причине особое значение приобретает защита находящихся внутри корпуса устройства агрегатов.
Кроме того, такие корпусы устройств дополнительно или альтернативно служат для уплотнения отверстий в кузове, как это имеет место, например, в случае корпусов замков автомобильных дверей. Фактически такой корпус замка автомобильной двери в большинстве случаев расположен в области выемки или паза внутри боковой двери, задней двери и т.п. Паз нужен для того, чтобы установленный, например, на стойке кузова автомобиля болт чекой мог войти в замок автомобильной двери и надежно блокировать выполненный там стопорный механизм из поворотной защелки и собачки. Это же касается связанной с замком автомобильной двери боковой двери, задней двери и т.п. В этом случае паз, который в большинстве случаев находится во внутренней металлической панели боковой двери, уплотняется при помощи уплотнения, которое наносится на внешнюю поверхность корпуса устройства, в данном случае - на внешнюю поверхность корпуса замка автомобильной двери.
Установка или вставка таких уплотнений в корпусы устройств для автомобиля должна удовлетворять особые требования к процедуре изготовления. Это связано с тем, что, как уже было сказано, уплотнение должно быть долговечным, сохранять свою эластичность обычно значительно больше десяти лет и обеспечивать надежное уплотнение. К тому же увеличение расходов на автомобильную отрасль является огромным, потому одновременно требуются недорогие решения. Так в уровне техники, например, согласно описанию к патенту DE 19755497 C1, уже имеются соответствующие разработки того, как корпус прибора управления из пластмассы для автомобиля можно легко и быстро уплотнить. В описании используют сварку пластмассы, с помощью которой основание корпуса и крышка корпуса известного корпуса прибора плотно запираются. Сварку пластмассы можно выполнить при помощи лазерной сварки. При этом известный способ требует, чтобы как основание корпуса, так и крышка корпуса были изготовлены из пластмассы.
Кроме того, известен патент EP 0709532 A1, в котором описан цилиндр замка для замка автомобильной двери, оснащенный крышкой. К крышке крепится эластичное уплотнение. Это происходит механически и без использования клея.
Известные подходы не могут быть убедительными во всех аспектах. Так, процедуру сварки пластмассы из описания к патенту DE 19755497 C1 нельзя, например, прямо перенести на металлические корпусы устройств. В описании к патенту EP 0709532 A1 особое внимание уделено тому, что для уплотнений требуются механические средства крепления. Клеевое нанесение уплотнения при этом невозможно. Кроме того, таким способом маловероятным представляется возможность исполнения сложных трехмерных форм уплотнения и их безупречного соединения с соответствующим корпусом устройства. Это решает настоящее изобретение.
В основу изобретения положена техническая проблема доработки подобного способа так, чтобы можно было реализовывать практические любые формы уплотнения, и при этом была гарантирована безупречная адгезия материала уплотнения при определенных обстоятельствах и на металлических поверхностях.
Для решения этой технической проблемы настоящее изобретение предлагает способ нанесения уплотнения на поверхность корпуса устройства автомобиля, в котором поверхность сначала, по меньшей мере, частично очищается ограниченным по площади источником тепла и/или поверхности с помощью такого источника тепла придается микроструктура. За таким процессом очистки и микроструктурирования следует собственно нанесение или установка уплотнения. Так на обработанные таким образом участки поверхности наносят предпочтительно твердеющую уплотнительную массу. В результате уплотнительная масса клейко соединяется с поверхностью.
Как правило, обрабатываемой поверхностью корпуса устройства является внешняя поверхность корпуса устройства. Иными словами, уплотнение в рамках настоящего изобретения большей частью наносится на внешнюю сторону корпуса устройства. Таким образом, корпус устройства вместе со сформированным на внешней стороне уплотнением может плотно закрывать отверстие, находящееся, например, на кузове автомобиля, за которым располагается или монтируется корпус устройства. Типичный случай применения состоит в том, что корпус замка автомобильной двери в качестве корпуса устройства плотно запирает находящуюся на внутренней металлической панели автомобильной двери выемку, предназначенную для вхождения замыкающего болта и выходящую наружу. Естественно, что настоящее изобретение этим не ограничивается.
При этом изобретение предусматривает специальную предварительную обработку поверхности, на которую затем наносится уплотнительная масса. Эта обработка состоит в очистке или микроструктурировании поверхности. Это происходит при помощи ограниченного по площади источника тепла, т.е. источника тепла, которое воздействует не на всю поверхность, а обычно только на участок или участки, на которые затем будет наноситься уплотнение. Иными словами, поверхность подвергается вышеуказанной тепловой обработке только на участке, на котором затем наносится уплотнительная масса. Предпочтительно это достигается при помощи ограниченного по площади источника тепла.
Таким образом, способ изготовления можно выполнить чрезвычайно быстро и эффективно, потому описанной обработке подвергается только очень узкий окруженный или четко определенный участок поверхности, на которую будет наноситься уплотнение. Этого можно добиться быстро, эффективно и с минимальными затратами при помощи ограниченного по площади источника тепла.
Поскольку описанной обработке в большинстве случаев подвергается внешняя поверхность рассматриваемого корпуса устройства, в настоящем изобретении также рекомендуется, чтобы источник тепла или рассматриваемая поверхность могли перемещаться по отношению друг к другу. Это дает возможность определить обрабатываемые участки любой формы. Как правило, обеспечивается возможность трехмерного перемещения между источником тепла с одной стороны и обрабатываемой поверхностью с другой. Это значит, что источник тепла и/или поверхность совершают взаимное трехмерное перемещение. В результате появляется возможность обработать внешнюю поверхность корпуса устройства рассматриваемым источником тепла практически вдоль любого контура рассматриваемой внешней поверхности, в частности также и в трех измерениях. Кроме того, таким образом можно выполнить желаемую обработку корпусов устройств различной формы.
В большинстве случаев конструктивное исполнение таково, что источник тепла воздействует на поверхность только на участке, близком к поверхности. Такое воздействие может достигать, например, до 500 мкм толщины материала, в частности до 100 мкм толщины материала. Это гарантирует, что рассматриваемый корпус устройств, с одной стороны, не будет особенно сильно нагреваться, а с другой стороны, не произойдет структурных изменений. Это происходит за счет того, что в рамках описанной тепловой обработки фактически захватываются только близкие к поверхности участки. Кроме того, тем самым можно ограничить передачу энергии обрабатываемой поверхности, что опять-таки минимизирует расходы и снижает время изготовления.
Дополнительной задачей настоящего изобретение является то, что источник тепла обрабатывает поверхность импульсно. При этом в большинстве случаев обработку выполняют с короткой длительностью импульса порядка одной миллисекунды и меньше, т.е. до наносекундной области.
2
Кроме того, очень эффективно использовать в качестве источника тепла источник электромагнитного излучения, работающий в инфракрасной или в данном случае в дальней инфракрасной области. Действительно, рекомендуется использовать в качестве источника тепла ИК-лазер и здесь, в частности, CO-лазер. Излучаемый им лазерный свет имеет длину волны около 10,6 мкм, т.е. находится существенно выше видимого спектра. При этом обычно используется мощность излучения не более 200 Вт, которой совершенно достаточно для описанных применений.
2
2
Кроме того, рекомендуется при необходимости сфокусировать излучаемый свет ИК-лазера или источника тепла. Действительно, CO-лазеры обычно имеют диаметр без фокусировки, лежащий в диапазоне от 3 до 20 мм. В зависимости от варианта применения и размера обрабатываемого участка излучаемый свет CO-лазера с фокусировкой или без фокусировки может быть направлен непосредственно на обрабатываемый корпус устройства. При этом используют зеркальную и/или фокусирующую оптику.
Таким образом, поверхность рассматриваемого корпуса устройства подвергается предварительной химической обработке, а также очистке и/или микроструктурированию, так что сразу после этого может быть нанесена уплотнительная масса с особенно качественной адгезией. В основном это объясняется тем, что за счет тепловой обработки согласно настоящему изобретению поверхность подвергается очистке и/или микроструктурированию. В ходе процесса очистки испаряются возможные остатки жидкости после предыдущих шагов изготовления. Такими остатками жидкости может быть вода, масло и т.п.
Наряду с описанным очищающим действием, источник тепла при необходимости также предназначен для микроструктурирования поверхности корпуса устройства за счет придания поверхности шероховатости. Кроме того, особенно при тепловой обработке поверхностей из пластмассы высвобождаются полярные соединения, которые способствуют последующей адгезии обычно также полярной уплотнительной массы. То же касается микроструктур, которые также облегчают адгезию уплотнительной массы и способствуют ей, причем, как правило, не требуется использовать дополнительные промоторы адгезии, которые в большинстве случаев должны наноситься перед нанесением уплотнительной массы. Благодаря тому, что такие промоторы адгезии можно не использовать по настоящему изобретению, уменьшается время изготовления, расходы снижаются до минимума.
2
Как уже было описано выше, излучаемый обычно используемым CO-лазером свет при необходимости может фокусироваться. Это позволяет получить диаметр луча примерно от 100 мкм примерно до 10 мм. Можно, однако, работать и без фокусирования с несфокусированным диаметром луча, лежащим в диапазоне от 3 мм до 20 мм.
Уплотнительную массу в большинстве случаев наносят при помощи блока дозирования на обработанные таким образом участки поверхности корпуса устройства. Затем, как правило, происходит отверждение уплотнительной массы. При этом уплотнительная масса при отверждении сцепляется с поверхностью. То же касается отвержденного уплотнения. При этом блок дозирования может быть выполнен в виде форсуночного дозатора, так что уплотнительная масса может быть нанесена в форме уплотнительной гусеницы на предварительно обработанный участок.
В качестве уплотнительного материала согласно настоящему изобретению можно использовать пенополиуретан. Действительно, подобный пенополиуретан может быть выполнен от мягкого эластичного до жесткого эластичного. В первом из указанных случаев твердость по Шору по шкале 00 от максимальной до 100, тогда как жесткое эластичное исполнение характеризуется показателем твердости по Шору по шкале D примерно от 50 и выше.
В большинстве случаев по настоящему изобретению используется пенополиуретан, твердость которого по Шору по шкале 00 лежит существенно ниже 100 и который обладает особо выраженной мягкоэластичной деформируемостью, предпочтительно с твердостью по Шору по шкале 00 величиной 50. Это имеет особое значение для обычно планируемой цели применения, а именно герметизации паза в автомобильной двери или в целом автомобильного кузова с закрепленным за ним корпусом устройства.
2
Нанесение уплотнительной массы на внешнюю поверхность корпуса устройства удается также без проблем в случае, когда рассматриваемая поверхность материала выполнена не только из однородной пластмассы, а, например, сделана из разных материалов на основе пластмассы и металла. Действительно, такое исполнение из различных материалов обычно наблюдается в корпусах замков автомобильной двери. Это объясняется тем, что, как правило, крышка корпуса изготавливается из пластмассы, тогда как связанная с крышкой корпуса коробка замка сделана из стали. Чтобы теперь нанести уплотнительную массу на подобный корпус устройства или корпус замка автомобильной двери на основе стали/пластмассы, по настоящему изобретению выполняется тепловая обработка при помощи CO-лазера.
2
Это удается сделать также и, в частности, для коробки замка из стали, хотя из-за металлического характера здесь, прежде всего, следует ожидать более или менее выраженного отражения излучаемого лазерного света. Действительно, рассматриваемая коробка замка обычно имеет покрытие из цинка и железа или в котором используется цинк и железо, вследствие чего поглощение существенно повышается по сравнению с чисто металлической стальной поверхностью. К тому же любое точечное разрушение поверхности повышает поглощение из-за многократного отражения. Во всяком случае, такие корпусы устройств, которые, по меньшей мере, частично выполнены из стали с нанесенным описанным цинково-железным покрытием, могут без проблем подвергаться предварительной обработке CO-лазером. Это же касается корпусов из стали, при этом сталь имеет матовое, поглощающее покрытие.
Это тем более применимо к крышке корпуса и соответственно к корпусу устройства из пластмассы. В этом случае особенно хорошо зарекомендовал себя полиоксиметилен. Подобные пластмассы обычно окрашивают в черный цвет, и по этой причине они обладают высоким поглощением излучаемых инфракрасных лучей и особенно хорошо подходят для описанной обработки.
Предметом изобретения является также устройство для нанесения уплотнения на поверхность корпуса устройства.
2
Согласно изложенному в настоящем изобретении представлен способ и соответствующее устройство, обеспечивающие особо экономную и одновременно функциональную технологию изготовления, с помощью которой можно сформировать уплотнение на корпусе или в корпусе устройства автомобиля. В большинстве случаев рассматриваемое уплотнение наносят полностью или частично на внешнюю поверхность корпуса устройства. Для этой цели рассматриваемую поверхность обычно подвергают тепловой обработке CO-лазером, в результате чего осуществляется очистка и/или микроструктурирование.
Благодаря этому сразу после указанной предварительной обработки на рассматриваемую поверхность легко и непосредственно наносится уплотнительная масса, которая приклеивается к ней, вследствие чего, в большинстве случаев не используют промоторы адгезии. Это обеспечивает существенные преимущества.
Ниже изобретение описывается со ссылкой на приведенные только в качестве примера чертежи, на которых:
на Фиг.1 представлен корпус устройства в форме корпуса замка автомобильной двери с уплотнением, нанесенным на внешнюю поверхность;
Фиг.2 - блок в несколько измененной форме исполнения, сопоставимый с фиг.1;
Фиг.3 - схематичное изображение приспособления, с помощью которого наносится уплотнение на корпус замка автомобильной двери.
На фигурах показан корпус 1, 2 устройства. Этот корпус 1, 2 устройства подходит для автомобилей и при этом обычно служит для приема с внутренней стороны агрегатов, двигателей и т.п., которые используются в автомобиле. В качестве варианта осуществления корпус 1, 2 устройства выполнен в виде корпуса 1, 2 замка автомобильной двери.
Представленный корпус 1, 2 замка автомобильной двери состоит из корпуса замка 1 и коробки замка 2. Корпус замка 1 изготовлен из пластмассы, в данном случае из полиоксиметилена. В свою очередь коробка замка 2 сделана из стали и дополнительно может иметь покрытие. Это покрытие в большинстве случаев делается на основе цинка и/или железа. Естественно, что это необязательно.
Как можно увидеть, на корпусе устройства или корпусе замка автомобильной двери 1, 2 на его внешней поверхности нанесено уплотнение 3. Уплотнение 3 имеет трехмерную форму и наносится на рассматриваемый корпус устройства или корпус 1, 2 замка автомобильной двери при помощи схематично показанного на фиг.3 приспособления. При помощи уплотнения 3 выемка герметизируется в боковой двери автомобиля, за которой размещается корпус 1, 2 замка автомобильной двери.
На фиг.3 можно увидеть источник тепла 4, прикрепленный к установочному приспособлению 5. В качестве варианта осуществления при помощи установочного приспособления 5 можно выполнить перемещения в направлении X и Y, показанные соответствующими стрелками на фиг.3.
Кроме того, устройство для нанесения уплотнения 3 на корпус устройства или корпус 1, 2 замка автомобильной двери оснащено блоком дозирования 6. На стороне выхода блок дозирования 6 имеет один или несколько форсуночных дозаторов 7, с помощью которых уплотнительная масса наносится на корпус устройства или корпус 1, 2 замка автомобильной двери, т.е. получаемое путем отверждения уплотнение 3 в зависимости от желаемой формы.
2
Как и источник тепла 4 или предусмотренный в данном случае CO-лазер, блок дозирования 6 также крепится к своему собственному установочному приспособлению 8, которое позволяет подобно установочному приспособлению 5 перемещаться в направлениях X и Y. Разумеется, оба установочных приспособления 5 и 8 при необходимости могут входить друг в друга или быть выполнены наложенными друг на друга.
Корпус устройства или корпус 1, 2 замка автомобильной двери удерживается при помощи прижимных штифтов 9, которые являются составными частями другого установочного приспособления 10. Такое установочное устройство 10 может преимущественно допускать вращения корпуса 1, 2 устройства, а также перемещения корпуса устройства 1, 2 в направлении Z. Это снова-таки показывают разные стрелки на фиг.3.
Так достигается трехмерное взаимное перемещение источника тепла 4 и поверхности корпуса 1, 2 устройства. В результате можно реализовать практические любые формы и очертания уплотнения 3 за счет нанесения блоком дозирования 6, например, отверждаемой уплотнительной массы на внешнюю поверхность корпуса 1, 2 устройства в данном примере. Для этого используется, как минимум, один форсуночный дозатор 7.
Принцип действия следующий.
Сначала при помощи источника тепла 4 обрабатывают поверхность, в данном случае внешняя поверхность корпуса 1, 2 устройства. При этом источник тепла 4 ограничен или ограничивается по площади действия. Это достигается за счет малого диаметра лазерного луча, который имеет диаметр в диапазоне от 3 мм до 20 мм без фокусировки. За счет того, что источник тепла 4 и/или корпус 1, 2 устройства могут перемещаться по отношению друг к другу при помощи установочного приспособления 5 или соответственно 10, можно обработать участок внешней поверхности корпуса устройства, на который затем наносится уплотнение 3. В результате поверхность на участке наносимой затем уплотнительной массы или соответственно на участке формируемого затем уплотнения 3 подвергается описанной тепловой обработке. Кроме того, рассматриваемую поверхность подвергают описанной очистке и/или микроструктурированию.
Затем на обработанные таким образом участки поверхности корпуса 1, 2 устройства наносится твердеющая уплотнительная масса при помощи блока дозирования 6 или соответственно форсуночного дозатора 7. При этом источник тепла 4 и соответственно блок дозирования 6 и корпус 1, 2 устройства, как было описано, могут перемещаться относительно друг друга для возможности создавать обрабатываемые участки любой формы, а затем также сформировать наносимые уплотнения 3.
2
2
Конструктивное исполнение в целом таково, что источник тепла 4 или CO-лазер в данном варианте воздействует на поверхность корпуса 1, 2 устройства только вблизи от поверхности. Действительно, обработка проводится только до 500 мкм, в частности до 100 мкм толщины материала корпуса 1, 2 устройства. CO-лазер в данном случае работает в импульсном режиме с лазерными импульсами длительностью от одной миллисекунды до 10 наносекунд. При этом длина волны излучаемого света составляет около 10,6 мкм, т.е. лежит в ближней инфракрасной области.
В качестве уплотнительного материала или изготавливаемого затем уплотнения 3 используется пенополиуретан. Он наносится при помощи форсуночного дозатора 7 непосредственно на поверхность корпуса 1, 2 устройства, которая ранее была обработана при помощи источника тепла 4. Другими словами, промотор адгезии или другое подобное средство является необязательным. Это же касается случая, когда поверхность, а следовательно, корпус устройств выполнены из различных материалов, как описано выше, - коробка 2 замка из металла или стали, а корпус 1 замка из пластмассы.