DE102005001157A1

DE102005001157A1 - Verriegelungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005001157A1
Application number: DE200510001157
Authority: DE
Inventors: Dirk Steinhaus
Original assignee: TAGA AUTOTEILE GmbH
Current assignee: TAGA AUTOTEILE GmbH
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2005-08-11

Abstract

Bei einer Verriegelungsvorrichtung für Türen, Deckel oder Klappen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, enthaltend zumindest eine Drehfalle (1), die aus einer geöffneten in zumindest eine Schließstellung bewegbar ist, und zumindest ein Sperrelement (2) zum Verriegeln der Drehfalle (1) in zumindest eine Schließstellung, wobei die Drehfalle (1) eine Aussparung (3) zur Aufnahme eines Schließbolzens oder -bügels (4) umfasst und wobei das Sperrelement durch einen Öffnungsmechanismus außer Eingriff mit der Drehfalle bringbar ist, weist zumindest die Drehfalle (1) und/oder das Sperrelement (2) auf zumindest einem Teil ihrer Oberfläche eine verschleißfeste und gegen Korrosion schützende Hartstoffbeschichtung auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für Türen, Deckel oder Klappen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, enthaltend zumindest eine Drehfalle, die aus einer geöffneten in zumindest eine Schließstellung bewegbar ist, und zumindest ein Sperrelement zum Verriegeln der Drehfalle in zumindest eine Schließstellung, wobei die Drehfalle eine Aussparung zur Aufnahme eines Schließbolzens oder -bügels umfaßt und wobei das Sperrelement durch einen Öffnungsmechanismus außer Eingriff mit der Drehfalle bringbar ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.

Solche Verriegelungsvorrichtungen sind insbesondere aus dem Kraftfahrzeugbau bekannt. Dabei ist typischerweise die Verriegelungsvorrichtung im Rahmen einer Tür oder einer Klappe angeordnet, um in der Schließstellung einen Schließbolzen oder -bügel aufzunehmen, der typischerweise rahmenfest verankert ist. In der Drehfalle ist eine Kulisse ausgebildet, so dass, wenn der Schließbolzen oder Schließbügel in der Kulisse eingefangen ist, bei weiterer transversaler Bewegung auf den Schließbolzen oder Schließbügel zu die Drehfalle durch den Schließbolzen oder -bügel gedreht wird, bis in einer wenigstens ersten Schließstellung das typischerweise federbelastete Sperrelement in eine entsprechende Rastkante in der Drehfalle eingreift und damit ein Verlassen des Schließbolzens oder -bügels durch eine die Kulisse der Drehfalle begrenzende Flanke der Drehfalle und damit beispielsweise ein Öffnen einer Tür verhindert ist. Bei typischen Anwendungen bei Kraftfahrzeugen ist aus Sicherheitsgründen eine weitere Schließstellung vorgesehen, die erreicht wird, wenn über die erste Schließstellung hinaus Verriegelungsvorrichtung und Schließbolzen oder -bügel weiter aufeinander zu bewegt werden, bis das Sperrelement in eine weitere Rastkante an der Drehfalle eingreift. Dabei sind die erste und zweite Schließstellung typischerweise so vorgesehen, dass die erste Schließstellung aktiviert wird, wenn die Tür oder Klappe, in der die Verriegelungsvorrichtung angebracht ist, bereits leicht geschlossen ist, wobei zum Erreichen dieser Schließstellung keine weiteren Betätigungskräfte eines Benutzers des Kraftfahrzeuges erforderlich sind, als zur Überwindung der Reibung in den Tür- oder Klappenscharnieren sowie in der Verriegelungsvorrichtung erforderlich sind, und die zweite Schließstellung erreicht wird, wenn die Tür vollständig gegen die elastische Rückstellkraft der Dichtungen geschlossen wurde. Grund dafür ist, dass auch bei einem nachlässigen Schließen der Tür sichergestellt sein soll, dass die Tür während der Fahrt nicht aufspringt und somit keine Gefährdung für die Insassen des Kraftfahrzeugs und außerhalb des Kraftfahrzeugs befindliche Verkehrsteilnehmer auftritt. Die zweite Schließstellung ist die typische Betriebsstellung, in der die Tür dicht verschlossen ist und über die mechanische Schutzfunktion hinaus Wetter- und Geräuschschutz bietet.

Der Festigkeit der Verriegelungsvorrichtung und deren Verbindung mit Tür oder Klappe einerseits, des Schließbolzens oder Schließbügels mit dem Rahmen andererseits, bzw. gegebenenfalls umgekehrt, sowie desweiteren zwischen Schließbolzen oder -bügel und Verriegelungsvorrichtung in geschlossenem Zustand kommt insbesondere für den Unfallschutz von Insassen eine besondere Bedeutung zu, da auch bei einem Unfall ein Aufspringen der Tür unbedingt verhindert werden muss, um ein Herausschleudern der Heckinsassen, das üblicherweise mit schwersten oder tödlichen Verletzungen für die Insassen verbunden ist, zu vermeiden. Weiterhin ist die Verbindung von Tür und Rahmen als wesentliches kraftaufnehmendes Bauteil des Fahrzeugsrahmens zur Sicherung des Überlebensraums innerhalb des Fahrzeugs erforderlich und auch von daher darf die Verbindung zwischen Verriegelungsvorrichtung und Schließbolzen bzw. -bügel sich nicht lösen, da dies zu einem Aufspringen der Tür und damit zu einem Kollabieren der Sicherheitszelle des Fahrzeugs führen würde.

Weiterhin bestehen erhebliche Anforderungen an die Zuverlässigkeit in der Funktion einer solchen Verriegelungsvorrichtung, die während der Lebensdauer beispielsweise eines Kraftfahrzeuges viele tausend Mal betätigt wird und dabei weder ausfallen noch eine Wartung zu seiner Funktion erfordern darf.

Als im Verborgenen untergebrachtes Bauteil, das nicht der eigentlichen Funktion eines Kraftfahrzeuges dient, und aufgrund der hohen Stückzahlen, mit denen solche Verriegelungsvorrichtungen zum Einsatz kommen, wird weiterhin gefordert, dass solche Verriegelungsvorrichtungen zu geringstmöglichen Kosten herstellbar sind. Bei modernen Kraftfahrzeugen wird zudem erwartet, dass weder die Mechanik der Verriegelungsvorrichtung selbst, noch die Verbindung zwischen Verriegelungsvorrichtung und Schließbolzen oder -bügel trotz der aus Kostensenkungsgründen üblicherweise vorgesehenen großen Toleranzen während des Gebrauchs Klapper- oder Vibrationsgeräusche erzeugt, da dies als nicht mehr zeitgemäße Komfortbeeinträchtigung empfunden wird. Da das Fahrzeuggewicht im Interesse günstigeren Verbrauchs nach Möglichkeit zu reduzieren ist und andererseits aufgrund gestiegener Komfortansprüche immer mehr das Gewicht erhöhende Komfortelemente und Zusatzgeräte in Kraftfahrzeuge eingebaut werden, besteht zudem ein hoher Druck, das Gewicht einer solchen Verriegelungsvorrichtung zu verringern.

Diese teilweise gegensätzlichen Anforderungen haben in den letzten Jahrzehnten zu einer ständigen Weiterentwicklung und Optimierung solcher Verriegelungsvorrichtungen geführt, was sich auch in einer entsprechend hohen Zahl an veröffentlichten Patentanmeldungen niedergeschlagen hat.

Nach derzeitigem Stand werden solche Verriegelungsvorrichtungen typischerweise mit einer metallischen Grundplatte oder einem metallischen Gehäuse aufgebaut, in der die Drehfalle und auch das Sperrelement auf in der Grundplatte verankerten gehärteten Stahlbolzen schwenkbar gelagert sind, wobei das Sperrelement und die Drehfalle ebenfalls aus mehrere Millimeter dickem Stahlblech gefertigt sind. Dabei sind diese Teile typischerweise durch Stanzen und anschließendes Nachbearbeiten insbesondere der Funktionsflächen gefertigt, anschließend gehärtet und nachfolgend zum Korrosionsschutz verzinkt. Fertigungstechnisch besteht ein gewisses Problem darin, dass durch die Verzinkung die Härte nachteilig beeinflusst wird und weiterhin eine verhältnismäßig raue Oberfläche entsteht. Zum Öffnen der Verriegelungsvorrichtung müssen die unter der Vorspannung der Türdichtung und gegebenenfalls weiterer Vorspannelemente zur Vermeidung von Türenklappern belasteten Oberflächen von Sperrelement und Drehfalle unter Überwindung der Haftreibung gegeneinander gleitend verschoben werden, um das Sperrelement aus Eingriff mit der Drehfalle zu bringen. Die dazu an einem Handgriff zum Öffnen der Tür erforderlichen Betätigungskräfte dürfen dabei ein gewisses Maß nicht überschreiten, um auch von weniger kräftigen Fahrzeugnutzern jederzeit bequem aufgebracht zu werden. Weiterhin ist ein besonderes Problem darin zu sehen, diese Betätigungskräfte nicht über die Gebrauchsdauer des Fahrzeugs übermäßig ansteigen zu lassen. Daher werden derzeit typischerweise reibungsvermindernde Beschichtungen an den Gleitpaarungen eingesetzt, wie beispielsweise Gleitlacke, oder es wird die Verwendung hochwertiger Schmiermittel vorgesehen. Insbesondere im letzteren Falle muss dann allerdings in den Wartungsvorschriften des Fahrzeuges festgelegt werden, dass diese Schmiermittelzugabe im Rahmen der Wartung erneuert werden muss. Ein Hinweis auf eine solche reibungsvermindernde Beschichtung findet sich beispielsweise in DE 198 24 466 A1 . Dort befindet sich die reibungsarme Oberfläche auf einer Metall-Blattfeder, die in einem Schacht der Verriegelungsvorrichtung steckt und die Reibung gegenüber dem Schließbolzen vermindert.

Auch DE 36 05 601 C1 liefert einen Hinweis auf eine teilweise Beschichtung einer Gabelfalle eines Kraftfahrzeugtürverschlusses. Diese Druckschrift betrifft einen Kfz-Türverschluss, dessen wesentliche Bestandtei le eine Gabelfalle, eine Sperrklinke sowie ein zylindrischer Schließbolzen mit einem im Querschnitt größeren Schließbolzenkopf sind, wobei die Gabelfalle, die den Schließbolzen umfasst, auf der Oberfläche eine Beschichtung, insbesondere eine Kunststoffbeschichtung, aufweist, die der Geräuschdämpfung beim Schließvorgang der Tür dient.

Des weiteren liefert die DE 39 32 453 C2 einen Hinweis auf das Problem des Verschleißes bei Kraftfahrzeugtürschlössern. Dort wird eine Verriegelungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugtür beschrieben, die derart aufgebaut ist, dass zwischen den einzelnen bewegten Elementen keine oder nur eine geringfügige Gleitreibung auftritt. Ziel dabei ist, dass zur Dämpfung von Geräuschen Kunststoffteile verwendet werden können, ohne dass diese einem übermäßigen Verschleiß ausgesetzt sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bekannte Verriegelungsvorrichtungen der eingangs erwähnten Art und das Verfahren zu deren Herstellung weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Verriegelungsvorrichtung für Türen, Deckel oder Klappen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, enthaltend zumindest eine Drehfalle, die aus einer geöffneten in zumindest eine Schließstellung bewegbar ist, und zumindest ein Sperrelement zum Verriegeln der Drehfalle in zumindest eine Schließstellung, wobei die Drehfalle eine Aussparung zur Aufnahme eines Schließbolzens oder -bügels umfaßt, dadurch gelöst, dass zumindest die Drehfalle und/oder das Sperrelement auf zumindest einem Teil ihrer Oberfläche eine verschleißfeste und gegen Korrosion schützende Hartstoffbeschichtung aufweist.

Für ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verriegelungsvorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Drehfalle und das Sperrelement zugeschnitten oder geformt werden, und zumindest ein Teil der Oberfläche zumindest der Drehfalle und/oder des Sperrelements mit einem Hartstoff beschichtungsmaterial in einem Gas- bzw. Dampfphasenabscheide- oder Vakuum-Beschichtungsverfahren beschichtet wird. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe also dadurch, dass an den betreffenden Gleitpaarungen zumindest der Drehfalle und des Sperrelements als Reibpartner eine verschleißfeste Beschichtung aufgebracht wird. Unter "verschleißfest" oder "hoher Verschleißfestigkeit" im Sinne der Erfindung ist eine Hartstoffbeschichtung zu verstehen, die bei typischerweise zu erwartender Anzahl an Gleitvorgängen der Gleitpaarungen und unter typischen Bedingungen einem derart geringen Verschleiß ausgesetzt ist, dass die Verriegelungsvorrichtung innerhalb ihrer üblichen Lebensdauer im wesentlichen wartungsfrei betrieben werden kann, ohne dass sich aufgrund der genannten Gleitvorgänge die Betätigungskräfte zum Öffnen der Verriegelung nennenswert verändern. Unter einer "gegen Korrosion schützenden Beschichtung" ist analog zur vorherigen Definition eine Beschichtung zu verstehen, die zu den oben genannten Bedingungen einen im wesentlichen wartungsfreien Betrieb der Verriegelungsvorrichtung erlaubt, ohne dass die Festigkeit und Sicherheit der beschichteten Teile aufgrund von Korrosion beeinträchtigt würde. Unter "Hartstoffbeschichtung" ist eine Beschichtung zu verstehen, die aus einem Material großer Härte, z.B. größer als 1500 HV, und/oder hoher Verschleißfestigkeit, im Sinne der obigen Definition, gebildet wird. Dabei sind sowohl metallische als auch nichtmetallische Materialen umfasst. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, dass eine Kombination von einem Hartstoffmaterial und Gleitschichten möglich ist.

Durch Vorsehen der erfindungsgemäßen Hartstoffbeschichtung ist es möglich, dass die Oberfläche(n) der entsprechend aufeinander reibenden oder abrollenden Bereiche, insbesondere der Drehfalle und/oder des Sperrelements, ungehärtet und/oder unverzinkt ausgebildet ist bzw. sind. Wie vorstehend erwähnt, werden im Stand der Technik aus Sicherheitsgründen bestimmte metallene Bauteile der Verriegelungsvorrichtung, insbesondere Drehfallen und Sperrelemente typischerweise oberflächengehärtet und anschließend verzinkt, um die Abnutzung und Korrosion der Bauteile zu verhindern bzw. zu hemmen. Die erfindungsgemäß auf die genannten Teile der Drehfalle und des Sperrelements applizierte Hartstoffbeschichtung ermöglicht es nun vorteilhaft, aufgrund ihrer verschleißfesten und gegen Korrosion schützenden Eigenschaften auf das Härten und Verzinken zu verzichten. Ein Verzinken als Vorbehandlungsverfahren für beispielsweise eine PVD-Beschichtung hat sich als ungeeignet erwiesen.

Kostenseitig wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch Weglassen der Schritte des Oberflächenhärtens, Reinigens und anschließenden Verzinkens die Kosteneinsparung so groß sein kann, dass sich auch vom Kostenaspekt her das Vorsehen einer Hartstoffbeschichtung lohnt. Somit weist die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung einen wesentlichen Vorteil gegenüber entsprechenden Vorrichtungen des Standes der Technik auf, nämlich den des bezüglich Verschleiß und Korrosion der Drehfalle und des Sperrelements im Wesentlichen wartungsfreien Betrieb der Vorrichtung, verbunden mit einem wirtschaftlichen Vorteil einer Kostenersparnis.

Als Material für die Hartstoffbeschichtung kommen alle Materialen in Frage, die der Drehfalle und/oder dem Sperrelement die erfindungsgemäßen verschleißfesten und gegen Korrosion schützenden Eigenschaften verleihen können. Vorzugsweise ist dies ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die Titannitrid, Titancarbonnitrid, Titan-Aluminiumnitrid (z.B. "B-Protect"), Chromnitrid, Chromcarbonnitrid (z.B. "S-Protect"), diamantartigen Kohlenstoff (z.B. "DLC-Protect^TM"), Siliciumcarbid und Wolframcarbid, umfasst. Die Verwendung von Titannitrid wird auf Grund von dessen guten Verschleißfestigkeits- und Korrosionsschutz-Eigenschaften besonders bevorzugt. Siliciumcarbid und Wolframcarbid werden vorallem durch CVD-Verfahren abgeschieden bei insbesondere Tempera turen von 700–1100°C. Die genannten Materialien wiesen vorteilhaft eine hohe chemische Beständigkeit auf.

Die erfindungsgemäße Hartstoffbeschichtung auf der Drehfalle und/oder dem Sperrelement weist vorzugsweise eine geringe Schichtdicke, insbesondere eine Schichtdicke von bis zu 11 μm, insbesondere von 2 bis 6 μm, auf. Je nach verwendetem Hartstoffmaterial, Kostenvorgaben und den gewünschten Eigenschaften der beschichteten Oberfläche sind auch andere Schichtdicken möglich und können von Vorteil sein. Zum Beispiel kann die Schichtdicke im Falle einer Titannitrid-, Titancarbonnitrid- oder Titan-Aluminium-Beschichtung 2 bis 5 μm, im Falle einer Chromnitrid-Beschichtung 3 bis 10 μm, im Falle einer Chromcarbonnitrid-Beschichtung (z.B. "S-Protect") bis 10 μm und im Falle einer diamantartigen Kohlenstoff-Beschichtung (z.B. "DLC-Protect^TM") 0,5 bis 2,0 μm betragen. Durch die geringe Schichtdicke treten kaum Maß- oder Toleranzänderungen der Reibpartner auf.

Die erfindungsgemäße Hartstoffbeschichtung weist bevorzugt eine hohe Härte, insbesondere eine Härte von mindestens 1500 HV, weiter bevorzugt von mindestens 2000 HV, besonders bevorzugt von 2200 bis 2800 HV, insbesondere von 2500 HV auf. Je nach verwendetem Hartstoffmaterial können auch andere Härten vorgesehen werden und von Vorteil sein. Zum Beispiel kann die Härte im Falle einer Titannitrid-Beschichtung etwa 2000 bis 2500 HV, im Falle einer Titancarbonnitrid-Beschichtung etwa 3000 HV, im Falle einer Titan-Aluminium-Beschichtung etwa 3300 HV, im Falle einer Chromnitrid-Beschichtung etwa 2000 bis 2200 HV, im Falle einer Chromcarbonnitrid-Beschichtung (z.B. "S-Protect") etwa 2500 HV und im Falle einer diamantartigen Kohlenstoff-Beschichtung (z.B. "DLC-Protect^TM") etwa 1500 bis 3100 HV betragen. Durch die bevorzugt hohe Härte der Beschichtung kann zugleich eine hohe Verschleißfestigkeit erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Hartstoffbeschichtung weist vorzugsweise geringe Reibungskoeffizienten der Reibpartner, insbesondere einen Reibungskoeffizienten (RA) gegen Stahl von unter 0,7, besonders bevorzugt von unter 0,4, ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,35, auf. Je nach verwendetem Hartstoffmaterial können auch andere Reibungskoeffizienten vorgesehen werden und von Vorteil sein. Zum Beispiel kann der Reibungskoeffizient gegen Stahl im Falle einer Titannitrid-Beschichtung etwa 0,67, im Falle einer Titancarbonnitrid-Beschichtung etwa 0,38, im Falle einer Titan-Aluminium-Beschichtung etwa 0,37, im Falle einer Chromnitrid-Beschichtung etwa 0,57, im Falle einer Chromcarbonnitrid-Beschichtung (z.B. "S-Protect") etwa 0,32 und im Falle einer diamantartigen Kohlenstoff-Beschichtung (z.B. "DLC-Protect^TM") etwa 0,15 betragen. Durch geringe Reibkoeffizienten sind nur geringe Bedienkräfte erforderlich.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung wird die Oberfläche oder zumindest ein Teil der Oberfläche der Drehfalle und/oder des Sperrelements und optional weiterer Bauteile der Verriegelungsvorrichtung nach deren Zuschneiden oder Formen, insbesondere Stanzen, mit einem Hartstoffbeschichtungsmaterial in einem Gas- oder Dampfphasenabscheide- oder Vakuum-Beschichtungsverfahren beschichtet. Gasphasenabscheideverfahren ist beispielsweise das CVD- (chemical vapor deposition), Vakuum-Beschichtungsverfahren das PVD-Verfahren (physical vapor deposition). Beim CVD-Verfahren werden einzelne Gaskomponenten mit einem inerten Trägergas, z.B. Argon, bei Drücken zwischen 10 mbar und 1 bar durch eine Reaktionskammer geleitet, in der chemische Reaktionen zwischen den Gaskomponenten stattfinden, wobei sich Festkörperkomponenten bilden, die dann als dünne Schicht auf dem Substrat abgeschieden werden. Die flüchtigen Nebenprodukte werden mit dem Trägergas abgeführt. Die Temperaturen bei diesem Prozess liegen zwischen 200°C und 2000°C. Je nach Art der Energiezufuhr spricht man von thermischer, plasma-, photonen- oder laser-aktivierter Gasphasenabscheidung. Als Substrat eignen sich die unterschiedlichsten Materialien, vorausgesetzt sie sind bei den verwendeten Temperaturen stabil. Durch das Gas- oder Dampfphasenabscheide- oder Vakuum-Beschichtungsverfahren lassen sich Metalle, Halbleiter, Carbide, Nitride, Boride, Silicide und Oxide abscheiden. So können Verschleißschutzschichten aus z.B. TiN, TiC oder W₂C oder Korrosionsschutzschichten aus z.B. NbC, BN, TiB₂, AL₂O₃, Tantal oder Siliciden gebildet werden.

Beim bevorzugten PVD-Verfahren erfolgt die Überführung der abzuscheidenden Beschichtungsmaterialien, z.B. Titannitrid (TiN), Titancarbonnitrid (TiCN), Titan-Aluminium und Chromnitrid (CrN), in die Gasphase durch physikalische Methoden. Dabei werden im Wesentlichen drei verschiedene Verfahrensweisen unterschieden. Beim "Aufdampfen" wird das Beschichtungsmaterial im Hochvakuum bis zum Übergang vom festen über den gegebenenfalls flüssigen in den gasförmigen Zustand erhitzt. Die Erwärmung erfolgt dabei entweder durch elektrische Widerstandsheizungen, durch hochenergetische Elektronen, durch Laserbeschuss oder durch das Bodenverdampfungsverfahren, bei dem durch Zünden eines Lichtbogens zwischen zwei Elektroden das Elektrodenmaterial verdampft wird. Beim "Zerstäuben" wird das gewünschte Beschichtungsmaterial mit energiereichen Edelgas-Ionen beschossen, wobei die Oberfläche des Materials (Targets) zerstäubt und so in die Gasphase überführt wird. Als Ionenquelle dient ein Edelgasplasma, das durch ein Gleichstromfeld (DC-Sputtern) oder Wechselstromfeld (RF-Sputtern) angeregt wird. Beim dritten Verfahren werden Ionenstrahlen verwendet, mit denen die Oberfläche des Targetmaterials abgetragen wird. Die richtige Anwendung der genannten Verfahren zur Erzielung optimaler Beschichtungsergebnisse ist abhängig vom verwendeten Substrat, dem Beschichtungsmaterial sowie weiteren Faktoren.

Die Oberflächen von Drehfalle und/oder Sperrelement können vollständig beschichtet werden. Alternativ ist es möglich, eine teilweise Beschichtung der Oberfläche von Drehfalle und/oder Sperrelement vorzusehen. Be vorzugt werden, wenn nur ein Teil der Oberfläche der zu beschichtenden Bauteile beschichtet werden soll, vor dem Beschichtungsschritt die nicht zu beschichtenden Bereiche der Oberfläche der Drehfalle und/oder des Sperrelements mit einem nach dem Beschichten entfernbaren Material abgedeckt. Der Auftrag des Materials erfolgt durch ein geeignetes Verfahren. Das jeweils verwendete Verfahren zur teilweisen Abdeckung der Oberfläche der Teile und zur anschließenden Gasabscheidung wird dabei so abgestimmt, dass eine Zerstörung oder Beschädigung der entsprechenden Abdeckung vermieden wird.

Vorzugsweise weisen im Wesentlichen nur die Reibungskräften ausgesetzten Teile der Oberfläche die Hartstoffbeschichtung auf, da diese Bereiche der Oberfläche besonders beansprucht werden und in den übrigen Bereichen die teilweise teuren Beschichtungen nicht unbedingt erforderlich sind, so dass zur Kostenersparnis diese daher weggelassen werden können.

Daher sind besonders bevorzugt im wesentlichen nur die Seitenfläche eines kürzeren Schenkels der Drehfalle und/oder die Seitenfläche eines längeren Schenkels der Drehfalle und/oder die der Drehfalle zugewandte Seitenfläche des Sperrelements und/oder die Innenfläche einer Bohrung der Drehfalle und/oder die Innenfläche einer Bohrung des Sperrelements, sowie optional die an die betroffenen Seitenflächen jeweils angrenzenden Front- und Rückflächen, hartstoffbeschichtet.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden verschiedene Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung in der zweiten Schließstellung für eine Kraftfahrzeugtür mit einer erfindungsgemäßen Hartstoffbeschichtung, und
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung gemäß 1 in der ersten Schließstellung sowie zusätzlich, durch gestrichelte Linien gezeigt, in deren Öffnungsstellung, und
3 eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung, wobei die Oberflächen der Drehfalle und des Sperrelements nur teilweise hartstoffbeschichtet sind.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine bevorzugte erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung. Diese umfasst eine Drehfalle 1 und ein Sperrelement 2. Die Drehfalle 1 ist in der Draufsicht etwa C-förmig, das Sperrelement 2 annähernd L-förmig. Die Drehfalle 1 weist eine Aussparung 3 zur Aufnahme eines Schließbolzens oder -bügels 4 auf, die von einem langen Schenkel 8 und einem kurzen Schenkel 11 umgrenzt wird, die miteinander verbunden sind. In diesen Verbindungsbereich in Verlängerung des längeren Schenkels 8 ist eine Bohrung 5 vorgesehen, durch die ein Haltestift (nicht gezeigt) hindurchgreift, um ein Schwenken der Drehfalle 1 zu ermöglichen. Das Sperrelement 2 weist ebenfalls eine Durchgangsöffnung oder Bohrung 6 auf, in die ein weiterer Haltestift (nicht gezeigt) eingreift, so dass das Sperrelement 2 um diesen schwenkbar ist. In diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeweils die gesamte Oberfläche einschließlich aller Front-, Rück- und Seitenflächen der Drehfalle 1 und des Sperrelements 2 mit einer erfindungsgemäßen Hartstoffbeschichtung 7 beschichtet. Die Beschichtung garantiert, dass beim Gebrauch der Verriegelungsvorrichtung sämtliche Gleitpaarungen eine erfindungsgemäße Hartstoffbeschichtung aufweisen. Die aufeinander gleitenden Oberflächen der Drehfalle 1 und des Sperrelements 2 können durch Versehen mit der Hartstoffbeschichtung 7 sehr gut gegen Verschleiß geschützt werden. Dadurch ist es möglich, dass die Reibwerte von den auf einander gleitenden Oberflächen dauerhaft im wesentlichen gleichbleibend gehalten werden können.
2 zeigt die wesentliche Funktionsweise der anhand von 1 beschriebenen Verriegelungsvorrichtung. Dabei greifen Haltestifte (nicht gezeigt) so in die Bohrung 5 der Drehfalle 1 und Bohrung 6 des Sperrelements 2 ein, dass Drehfalle 1 bzw. Sperrelement 2 um die so jeweils gebildeten Drehgelenke schwenkbar sind. Ausgehend von einer geöffneten Position der Verriegelungsvorrichtung (gestrichelt gezeigt) kann die Drehfalle 1 eine Position einnehmen, in der das Sperrelement 2 an dem längeren Schenkel 8 eine Rastposition einnimmt, wobei eine erste Schließstellung gebildet wird (durchgezogene Linien). Durch Schwenken des Sperrelements 2 im Uhrzeigersinn kann die erste Schließstellung wieder entrastet (gestrichelte Linie 9 zeigt das geschwenkte, entrastete Sperrelement) und die Drehfalle 1 in eine Öffnungsposition geschwenkt werden (gestrichelte Linie 10 zeigt die Drehfalle), wobei eine zweite Schließstellung gebildet werden kann (gestrichelte Linie 10 in Kombination mit durchgezogener Linie 12).
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung. Der Aufbau und die Funktionsweise dieser Verriegelungsvorrichtung entsprechen den in den 1 und 2 gezeigten, wobei in diesem Fall die Oberflächen der Drehfalle 1 und des Sperrelements 2 jedoch nur teilweise mit der erfindungsgemäßen Hartstoffbeschichtung versehen sind. Die Beschichtung befindet sich hier im wesentlichen nur auf den Oberflächenbereichsabschnitten, die beim Gebrauch der Verriegelungsvorrichtung Reibungskräften ausgesetzt sind. Diese Abschnitte (gestrichelte Linien 13 bis 15) liegen im wesentlichen an der inneren zu dem Schließbolzen 4 weisenden Seitenfläche 18 des kürzeren Schenkels 11 und an der inneren zu dem Schließbolzen 4 weisenden Seitenfläche 19 des längeren Schenkels 8 der Drehfalle 1 sowie an der der Drehfalle 1 zugewandten Seitenfläche 20 des Sperrelements 2. Zusätzlich sind an den O berflächenbereichsabschnitten 16 und 17 im wesentlichen die Innenflächen 21 und 22 der Bohrungen 5 bzw. 6 in Drehfalle und Sperrelement, die mit den jeweiligen Haltestiften Drehgelenke bilden und somit einer Reibung ausgesetzt sind, mit Hartstoffbeschichtungen versehen. Die entsprechenden an die genannten hartstoffbeschichteten Seitenflächen angrenzenden Front- und Rückflächen der Drehfalle 1 bzw. Sperrelements 2 können zumindest teilweise ebenfalls hartstoffbeschichtet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zusätzlich der Schließbolzen 4, der zusammen mit den Seitenflächenabschnitten 18 und 19 der Drehfalle 1 der Reibung ausgesetzt ist, mit der erfindungsgemäßen Hartstoffbeschichtung versehen sein.
Hinsichtlich der Hartstoffbeschichtung wird beispielsweise für die oben genannten Ausführungsbeispiele eine Beschichtung aus Titannitrid mit einer Schichtdicke von zumindest 1 μm, insbesondere 2 bis 6 μm, einer Härte von zumindest 1500 HV, insbesondere 2200 bis 2800 HV und einem Reibungskoeffizienten (RA) gegen Stahl von maximal 0,7, insbesondere 0,1 bis 0,35 verwendet.
Die Sperrteile im Automobilschloss stellen Sicherheitsteile dar. Um diese Sicherheitsteile vor schädigenden Eigenschaften verschiedener Verfahren zu schützen, wurde die erfindungsgemäße Methode getestet. Der Erfolg dieses Tests wird nachfolgend beschrieben:
Bisher mussten Sperrteile nach dem Ausstanzen durch Härten gegen Verschleiß und durch Verzinken gegen Korrosion geschützt werden. Diese Verfahren der Material- und Oberflächenvergütung bergen gewisse Restrisiken in sich. Es kann sowohl durch Härten als auch durch Verzinken zu Sprödbruchverhalten kommen. Außerdem wird beim Härten die vorher angestrebte Oberflächenrauheit stark geschädigt.
Aufgabe war es nun, einen Prozess zu entwickeln, der diese Eigenschaften ebenso enthält wie Schädigungen verhindert. Dafür wurde das als PVD bekannte Verfahren gewählt. Dieses Verfahren scheidet im Prozess unter niedrigen Temperaturen (bis 550°C) und unter Hochvakuum in der Gas- bzw. Dampfphase eine Verschleißschutzschicht ab, die es gewährleistet, dass die Oberfläche der Sperrteile gegen a) Verschleiß, b) Korrosion durch eine homogene und dichte Schicht bis zu einer Dicke bis 11 μm, und c) Reibung durch die Senkung des Reibungskoeffizienten (Ra) etwa 0,32 gegen Stahl geschützt wird. Die schädigenden Faktoren wie Härten und Verzinken entfallen komplett.
Das Ziel der Automobilindustrie, die Öffnungskräfte am Schloss deutlich zu reduzieren, wird in vollem Umfang erreicht. Versuche haben gezeigt, dass ein Wert von Ra 0,1 erreicht wird. Der Wunsch, den Ra-Wert von 1,6 auf 0,8 zu senken, kann durch Feinstanzen realisiert werden. Der optimale Wert von Ra = 0,4 kann durch dieses erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden.
Die beim PVD-Verfahren abgeschiedenen Schichten lösen die bekannten Probleme. Es wird eine bis 11 μm dicke Schicht abgeschieden, die 2.500 HV hart ist und einen Reibungskoeffizienten von 0,33 zu Stahl besitzt. Da diese Schichten homogen den Bauteilen im Prozess folgen und äußerst dicht sind, wird außerdem der Korrosionsschutz erreicht. Die Bauteile selbst unterliegen nicht mehr dem Stress wie Härten und Verzinken.
Es wird ein Schutz der Sperrteile im Automobilschloss ohne Anwendung eines bisherigen Verfahrens mittels Härtens und Verzinkens erzielt.
Die Erfindung betrifft somit insbesondere die Entwicklung eines Prozesses zur Anwendung des als PVD bekannten Verfahrens zum Schutz von Sperrteilen im Automobilschloss vor Verschleiß, Korrosion und, zwecks Vermeidung von Restrisiken, ohne Härten und Verzinken.
Neben den oben beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen einer jeweils aus einer Drehfalle und einem Sperrelement bestehenden Verriegelungsvorrichtung, wobei Drehfalle und Sperrelement gegeneinander gleitenden Flächen aufweisen, die zumindest in einem Teilbereich mit einer sowohl gegen Verschleiß als auch gegen Korrosion schützenden Hartstoffbeschichtung versehen sind, können noch zahlreiche weitere entsprechende Verriegelungsvorrichtungen in anderer Form und/oder Dimension gebildet werden, bei denen jeweils eine wie vorstehend beschriebene Hartstoffbeschichtung vorgesehen ist. Es sind dabei andere Kombinationen von Schichten, Schichtdicken, Härten und Reibkoeffizienten möglich als die vorstehend genannten.

Claims

Verriegelungsvorrichtung für Türen, Deckel oder Klappen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, enthaltend zumindest eine Drehfalle (1), die aus einer geöffneten in zumindest eine Schließstellung bewegbar ist, und zumindest ein Sperrelement (2) zum Verriegeln der Drehfalle (1) in zumindest eine Schließstellung, wobei die Drehfalle (1) eine Aussparung (3) zur Aufnahme eines Schließbolzens oder -bügels (4) umfasst und wobei das Sperrelement durch einen Öffnungsmechanismus außer Eingriff mit der Drehfalle bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Drehfalle (1) und/oder das Sperrelement (2) auf zumindest einem Teil ihrer Oberfläche eine verschleißfeste und gegen Korrosion schützende Hartstoffbeschichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Reibungskräften ausgesetzten Teile der Oberfläche die Hartstoffbeschichtung aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei im wesentlichen die Seitenfläche (13) eines kürzeren Schenkels (11) der Drehfalle (1) und/oder die Seitenfläche (14) eines längeren Schenkels (8) der Drehfalle (1) und/oder die der Drehfalle (1) zugewandte Seitenfläche (15) des Sperrelements (2) und/oder die Innenfläche (16) einer Bohrung (5) der Drehfalle (1) und/oder die Innenfläche (17) einer Bohrung (6) des Sperrelements (2),
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Seitenflächen jeweils angrenzende Front- und Rückflächen zumindest teilweise hartstoffbeschichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hartstoffbeschichtung eine Schichtdicke von bis zu 11 μm, vorzugsweise 2 bis 6 μm, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hartstoffbeschichtung eine Härte von mindestens 1500 HV, vorzugsweise von mindestens 2000 HV, besonders bevorzugt von 2200 bis 2800 HV, insbesondere 2500 HV, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hartstoffbeschichtung einen Reibungskoeffizienten (RA) gegen Stahl von unter 0,7, vorzugsweise von unter 0,4, besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,35, insbesondere 0,32 oder 0,33, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hartstoffbeschichtung aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die Titannitrid, Titancarbonnitrid, Titan-Aluminiumnitrid, Chromnitrid, Chromcarbonnitrid, diamantartigen Kohlenstoff, Siliciumcarbid und Wolframcarbid, umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassend die Schritte: a) Zuschneiden oder Formen der Drehfalle (1) und des Sperrelements (2), und b) Beschichten zumindest eines Teils der Oberfläche zumindest der Drehfalle (1) und/oder des Sperrelements (2) mit einem Hartstoffbeschichtungsmaterial in einem Gas- oder Dampfphasenabscheide- oder Vakuum-Beschichtungsverfahren.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche von Drehfalle und/oder Sperrelement vollflächig beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine teilweise Beschichtung der Oberfläche von Drehfalle und/oder Sperrelement vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beschichtungsschritt die nicht zu beschichtenden Bereiche der Oberfläche der Drehfalle und/oder des Sperrelements mit einem Material versehen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Gas- oder Dampfphasenabscheide- oder Vakuum-Beschichtungsverfahren ein PVD- oder CVD-Verfahren ist.