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Dokumentenidentifikation DE202004011596U1 12.01.2006
Titel Verstelleinrichtung
Anmelder Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Coburg, 96450 Coburg, DE
Vertreter Maikowski & Ninnemann, Pat.-Anw., 10707 Berlin
DE-Aktenzeichen 202004011596
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 12.01.2006
Registration date 08.12.2005
Application date from patent application 21.07.2004
IPC-Hauptklasse E05F 7/00(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse E05F 9/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      E05F 11/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      B29C 45/16(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      B29C 70/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      B32B 27/12(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      B60N 2/07(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

An Verstelleinrichtungen mit paarweise formschlüssig ineinandergreifenden, relativ zueinander beweglichen Verstellelementen mit tragender und gleitender Funktion, wie beispielsweise Führungsschienen und darauf gleitend angeordnete Mitnehmer zum Anheben und Absenken von Fensterscheiben in Kraftfahrzeugen, werden sowohl hinsichtlich der Festigkeit und Lebensdauer als auch hinsichtlich guter Gleiteigenschaften hohe Anforderungen gestellt. Während eine hohe Festigkeit und Tragfähigkeit bei der Verwendung von Kunststoffen üblicherweise den Einsatz von faserverstärkten Materialien bei keinen oder nur geringen Ansprüchen an die Oberflächenbeschaffenheit erfordert, bedingen gute Gleiteigenschaften den Einsatz von gleit-reiboptimierten Materialien sowie hohe Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit, was jeweils unterschiedliche Materialeigenschaften voraussetzt. Da sich aber beide Materialeigenschaften widersprechen, wird bei der Materialauswahl ein Kompromiss zwischen guten Gleiteigenschaften und guten Festigkeits- bzw. Tragfähigkeitseigenschaften geschlossen, der zu ausreichenden Festigkeits- und Tragfähigkeitseigenschaften und akzeptablen, aber nicht optimalen Gleiteigenschaften führt.

Aus der DE 102 07 140 A1 ist ein Seilfensterheber für eine Kraftfahrzeug-Fensterscheibe mit einer Führungsschiene und einem Mitnehmer bekannt, der formschlüssig und gleitend verschiebbar in der Führungsschiene gelagert ist. Um dem Mitnehmer eine hohe Stabilität und zugleich eine gute Gleitfähigkeit an der Führungsschiene zu verleihen, weist der Mitnehmer zwei Bereiche mit unterschiedlichen Materialeigenschaften auf, von denen der erste Bereich einen niedrigen Reibungskoeffizienten für eine gute Gleitfähigkeit und der zweite Bereich eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweist. Die Herstellung des aus zwei Materialkomponenten bestehenden Mitnehmers erfolgt mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzgußverfahrens, bei dem nacheinander oder an verschiedenen Stellen die beiden Materialkomponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften in eine Form eingespritzt werden, wobei an den Bereichen mit hohen Anforderungen an die Festigkeit bzw. mechanische Belastbarkeit ein faserverstärkter Kunststoff und an den Bereichen mit hohen Anforderungen an die Gleiteigenschaften ein nicht faserverstärkter Kunststoff eingebracht wird.

Die Anwendung eines Zwei-Komponenten-Spritzverfahrens ist jedoch wegen der Notwendigkeit unterschiedlicher Anspritzpunkte sowie durch die nacheinander einzubringenden Materialkomponenten ein aufwändiger Herstellungsprozess mit der Notwendigkeit eines für die gezielte Einbringung der unterschiedlichen Materialkomponenten geeigneten, teuren Werkzeugs. Zudem kann beim Zwei-Komponenten-Spritzverfahren nicht an allen gewünschten Stellen eine zweite Komponente eingebracht werden.

Eine alternative Möglichkeit, Verstellelemente einer Verstelleinrichtung sowohl mit der erforderlichen hohen Stabilität als auch mit guten Gleiteigenschaften zu versehen, besteht darin, einen Gleiteinsatz mit guten Gleiteigenschaften in ein Trägermaterial mit guten Stabilitätseigenschaften einzuclipsen oder anderweitig mit dem Trägermaterial zu verbinden.

Das Einclipsen von Gleiteinsätzen ist bezüglich der Handhabung jedoch sehr aufwändig und auch nur unter bestimmten konstruktiven Voraussetzungen anwendbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Verstelleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter Einsatz eines einfachen, schnellen Herstellungsverfahrens Verstellelemente mit auch komplexen Formen bei sehr hoher Festigkeit preiswert mit tribologisch guten Eigenschaften versehen werden.

Diese Aufgabenstellung wird durch eine Verstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die preisgünstige Herstellung von paarweise formschlüssig zusammenwirkenden Verstellelementen mit großen Festigkeits- bzw. Tragfähigkeitseigenschaften für eine tragende Funktion sowie guten Gleiteigenschaften für gleitende Funktionen in einem einzigen Verfahrensschritt. Dabei können auch komplexe Bauteile bzw. Verstellelemente bei sehr hoher Festigkeit preiswert zusätzlich mit tribologisch guten Eigenschaften in einem einfachen und schnellen Herstellungsverfahren ausgerüstet und damit der sonst übliche Kompromiss zwischen entweder hoher Festigkeit oder guten tribologischen Eigenschaften preiswert umgangen werden.

Vorzugsweise bestehen der Kernbereich und die tribologisch optimierte Kunststoffschicht aus im Mono-Sandwich-Spritzgussverfahren hergestellten, stofflich miteinander verbundenen Kunststoffschichten.

Die Anwendung eines Mono-Sandwich-Spritzgussverfahrens ermöglicht die Herstellung einer auf der gesamten Oberfläche eines für optimale Festigkeits- und Tragfähigkeitseigenschaften hochverstärkten Bauteils aufgebrachten tribologisch optimierten Schicht in einem einzigen Verfahrensschritt und damit ein schnelles, bezüglich der Materialzusammensetzung gut steuerbares und preisgünstig einsetzbares Verfahren.

Vorzugsweise werden die Schmelzen der beiden verwendeten Kunststoffe so bemessen und in die Spritzgußform eingebracht, dass der Kernbereich hoher Festigkeit und die tribologisch optimierte Kunststoffschicht eine Außenhaut-Kern-Struktur, das heißt einen den Festigkeits- bzw. Tragfähigkeitsanforderungen genügenden Kern mit einer den optimalen Gleiteigenschaften entsprechenden Außenhaut, bilden.

Zur Erlangung und Sicherung hoher Festigkeits- und Tragfähigkeitseigenschaften wird der Kernbereich hoher Festigkeit aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Kunststoff gebildet, beispielsweise aus einem langglasfaserverstärkten Polypropylen mit einem Faseranteil von 30% bis 50%, aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat/Acrylnitril-Styrol-Acrylester (PBT/ASA) – Blend mit einem Faseranteil von 30%, aus einem glasfaserverstärkten syndiotaktischen Polystyrol mit einem Faseranteil von 30% oder aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat/Polyethylenterephthalat (PBT/PET) – Blend mit einem Faseranteil von ebenfalls 30%.

Die die optimalen tribologischen Eigenschaften sichernde Außenhaut besteht insbesondere aus einem Kunststoff mit einer glatten Oberflächenstruktur bzw. aus einem Kunststoff mit inkorporierter Schmierung.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die erfindungsgemäße Lösung näher erläutert werden. Es zeigen:

1 – eine schematische Darstellung einer Spritzgussanlage mit zwei Extrudern zur Herstellung eines als Mono-Sandwich-Formteil ausgebildeten Mitnehmers mit Haut- und Kern-Struktur und

2 – einen schematischen Querschnitt durch den Mitnehmer gemäß 1 und einer mit dem Mitnehmer verbundenen, ebenfalls als Mono-Sandwich-Formteil ausgebildeten Führungsschiene eines Kraftfahrzeug-Fensterhebers.

1 zeigt eine Spritzgussanlage zur Verarbeitung von Thermoplasten und Thermoelasten zur Herstellung eines in 2 im Querschnitt dargestellten Mitnehmers 1, der eine Führungsschiene 2 eines Fensterhebers für ein Kraftfahrzeug formschlüssig umgreift und entlang der Führungsschiene 2 gleitend verstellbar ist. Zur Optimierung der mechanischen und tribologischen Eigenschaften bestehen der Mitnehmer 1 und die Führungsschiene 2 aus einem Kernbereich 10, 20 hoher Festigkeit und Tragfähigkeit, der vollständig von einem Hautbereich 11, 21 mit tribologisch optimierten Eigenschaften umgeben ist. Der Kernbereich 10, 20 hoher mechanischer Festigkeit besteht beispielsweise aus einem der in den Ansprüchen 5 bis 9 genannten faserverstärkten Kunststoffen, während der Hautbereich 11, 21 aus einem der in den Ansprüchen 5 bis 9 genannten Kunststoffen ohne Faserverstärkung, jedoch mit einer glatten Oberfläche oder einem Kunststoff mit inkorporierter Schmierung, besteht.

Die Zusammensetzung beider Kunststoffbereiche 10, 11 bzw. 20, 21 erfolgt nach dem Mono-Sandwich-Verfahren, bei dem die Kunststoffschmelzen über zwei separate Plastifiziereinheiten bzw. Extruder in einen gemeinsamen Einspritzraum befördert und räumlich hintereinander geschichtet werden, wobei beim Einspritzvorgang die Kernkomponente die Hautkomponente an die Werkzeugoberfläche verdrängt.

Nachfolgend soll anhand der in 1 dargestellten Spritzgussanlage das Verfahren zur Herstellung des Mitnehmers 1 mit einem Kernbereich hoher Festigkeit und Tragfähigkeit 10 mit einem den Kernbereich 10 umgebenden Hautbereich mit guten Gleiteigenschafen 11 näher erläutert werden.

Die Spritzgussanlage besteht aus einem Hauptextruder 3 mit einem Schneckenzylinder zur Aufnahme eines vorzugsweise (glas)faserverstärkten Kunststoffes als Kernkomponente 5 für den Kernbereich hoher mechanischer Festigkeit 11 des Mitnehmers 1 und eines von einem Nebenextruder 4 mit einem Schneckenzylinder an einen gemeinsamen Einspritzraum 30, der beispielsweise an die Austrittsöffnung des Hauptextruders 3 angrenzt, abgegebenen Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften als Hautkomponente 6 für den Hautbereich mit optimalen tribologischen Eigenschaften 11 des Mitnehmers 1.

Die Schmelzen der im Hauptextruder 3 gebildeten Kernkomponenten 5 für den Kernbereich 10 des Mitnehmers 1 und der im Nebenextruder 4 gebildeten Hautkomponente 6 für den Hautbereich 11 des Mitnehmers 1 werden zunächst nacheinander in dem Schneckenzylinder des Hauptextruders 3 geschichtet, indem die Hautkomponente 6 über die Austragsöffnung in den Einspritzraum 30 des die Kernkomponente 5 enthaltenen Hauptextruders 3 injiziert wird. Anschließend wird die Austragsöffnung des Hauptextruders 3 mit einer Angussbüchse eines Werkzeugs 7 verbunden und die geschichtete Haut- und Kernkomponente 5, 6 in die Kavität der Spritzgussform des Werkzeugs 7 mit einem einzigen Hub wie beim konventionellen Spritzgussverfahren eingebracht.

Durch die Strömungseigenschaften der axial geschichteten Schmelzen der im Hauptextruder 3 befindlichen Kernkomponente 5 und der zweckmäßigerweise eine niedrigere Viskosität aufweisenden Hautkomponente 6 im Schneckenzylinder des Hauptextruders 3 wird dann durch die Quellströmung eine Sandwich-Struktur gebildet, bei der sich das zuerst eingespritzte Material in Form der Hautkomponente 6 an die Wand der im Werkzeug 7 ausgebildeten Form 8 anliegt, um so die gesamte Oberfläche eines (hoch)-verstärkten Bauteiles tribologisch zu optimieren, während das nachfolgende Material der Kernkomponente 5 den Kernbereich 10 des Mitnehmers 1 bildet.

In gleicher Weise, jedoch mit einer anderen im Werkzeug 7 ausgebildeten Spritzgussform wird die in 2 dargestellte Führungsschiene 2 eines Fensterhebers hergestellt, so dass ein Hautbereich mit guten tribologischen Eigenschaften 21 einen Kernbereich hoher mechanischer Festigkeit 20 vollständig umschließt.

Analog können auch andere Verstelleinrichtungen wie Hebeschienen für Armfensterheber, Gleitelemente für Sitzlängsverstellungen, die Verstellelemente von Türschlössern, Gleitschienen und Gleiter für Schiebedächer und dergleichen hergestellt werden. Dabei ist die erfindungsgemäße Lösung insbesondere dort vorteilhaft anwendbar, wo es sich um komplexe Bauteile für Verstelleinrichtungen handelt, die bei sehr hoher Festigkeit preiswert zusätzlich mit tribologisch verbesserten Eigenschaften ausgestattet werden sollen.

1Mitnehmer 2Führungsschiene 3Hauptextruder 4Nebenextruder 5Kernkomponente 6Hautkomponente 7Werkzeug 10, 20Kernbereich 11, 21Hautbereich 11, 21

Anspruch[de]
  1. Verstelleinrichtung mit paarweise formschlüssig ineinandergreifenden, relativ zueinander beweglichen Verstellelementen mit tragender und gleitender Funktion, von denen mindestens ein Verstellelement aus Kunststoff besteht, insbesondere für Verstelleinrichtungen mit translatorisch beweglichen Verstellelementen in Kraftfahrzeugen wie Fensterheber, Sitzverstellungen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (1, 2) aus Kunststoff einen Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aufweist, der zumindest teilweise von einer tribologisch optimierten Kunststoffschicht (11, 21) umgeben ist.
  2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (10, 20) und die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11, 21) im Mono-Sandwich-Spritzgussverfahren hergestellte Kunststoffschichten sind.
  3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11, 21) den Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) im Wesentlichen vollständig umgibt.
  4. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) und die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11, 21) im Querschnitt eine Außenhaut-Kern-Struktur bildet.
  5. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Kunststoff, besteht.
  6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem langglasfaserverstärkten Polypropylen mit einem Faseranteil von 30% bis 50% besteht.
  7. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat/Acrylnitril-Styrol-Acrylester (PBT/ASA) – Blend mit einem Faseranteil von 30% besteht.
  8. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem glasfaserverstärkten syndiotaktischen Polystyrol mit einem Faseranteil von 30% bestehen.
  9. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat/Polyethylenterephthalat (PBT/PET) – Blend mit einem Faseranteil von 30% besteht.
  10. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11, 21) aus einem Kunststoff mit einer glatten oder polierten Oberfläche besteht.
  11. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11, 21) aus einem Kunststoff mit inkorporierter Schmierung besteht.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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