DE102012100712B4

DE102012100712B4 - Verwendung von hochfesten und verschleißstabilen Kunststoffen zur Herstellung von Bauteilen im Automobilbereich

Info

Publication number: DE102012100712B4
Application number: DE102012100712.8A
Authority: DE
Inventors: Stefan Müller
Original assignee: Kuester Holding GmbH
Current assignee: Kuester Holding GmbH
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: DE102012100712A1

Abstract

Verwendung von tribologisch modifiziertem Kunststoff auf der Basis von Polyoxymethylen (POM) und von tribologisch modifiziertem oder unmodifiziertem Polyphenylensulfid (PPS) zur Herstellung stark beanspruchter Bauteile von elektrischen Fensterhebern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von hochfesten und verschleißstabilen Kunststoffen, wie gefülltes Polyoxymethylen (Copolymer) (POM) oder Polyphenylensulfid (PPS) zur Herstellung von mechanisch stark beanspruchten Bauteilen im Maschinenbau, insbesondere im Automobilbau.
Ein Beispiel für mechanisch sehr stark beanspruchte Bauteile im Automobilbau sind bestimmte Komponenten von elektrischen Fensterhebern in Kraftfahrzeugen, und hier insbesondere die dort vorhandenen Umlenkrollen bzw. Umlenkeinrichtungen für Seilzüge und Auskleidungsrohre für Betätigungs- oder Bowdenzüge, wie diese z.B. in elektrisch angetriebenen Seilzugfensterhebern für PKW und LKW zum Einsatz kommen. Solche (Seilzug-)Fensterheber gehören zum Stand der Technik und sind beispielsweise in DE 10 2008 052 136 A1 und DE 10 2009 036 780 A1 beschrieben. Die o.g. Bauteile und Betätigungsseilzüge sind in diesen Dokumenten in Beschreibung und Zeichnungen z.B. als Umlenkrolle oder Umlenkeinrichtung bzw. als Betätigungszug mit Innen- und Außenzug beschrieben.
Auf dem Markt befindliche elektrische Fensterheber weisen mit zunehmender Betriebsdauer Probleme bezüglich Geräuschentwicklung, Haltbarkeit und damit zuverlässiger Funktionstüchtigkeit auf, die meist auf einen Mangel bei den o.g. Bauteilen beruhen.
Begründet ist dies z.B. in den höheren Anforderungen, welche die Kunden an die Fensterheber stellen.
Hinzu kommt, dass vermehrt stärkere Antriebsmotoren in Fensterhebern eingesetzt werden. Das liegt zum einen daran, dass gerade bei Fahrzeugen mit rahmenlosen Türen höhere Anforderungen an Fahrgeräusche und Dichtigkeit, insbesondere im hohen Geschwindigkeitsbereich, gestellt werden. Weiter soll das Fahrzeugfenster auch bei Schwergängigkeiten, wie etwa im Winter, mit einer vorgegebenen Schießzeit geschlossen werden.
Bei einigen Herstellern führt auch die Baukastenstrategie dazu, dass nur bestimmte elektrische Antriebe verwendet werden dürfen. Das kann dazu führen, dass für einen bestimmten Anwendungsfall ein stärkerer Antrieb als eigentlich nötig eingesetzt wird. Dadurch steigt die Belastung auf die Bauteile des Fensterhebers.
Insbesondere entstehen Geräusche zwischen dem Betätigungsseil des Fensterhebers und den zugehörigen Umlenk- und Führungsmitteln, wie Umlenkrolle und Auskleidungsrohr des Betätigungszuges. Neben der Geräuschbildung kann auch ein mechanischer Verschleiß an den aus‚ Kunststoff bestehenden Umlenkrollen und Auskleidungsrohren entstehen. Das Seil „sägt“ sich quasi in die Bauteile.
Desweiteren müssen die eingesetzten Bauteile höheren Testanforderungen der Automobilhersteller genügen, insbesondere sogenannten Heißlandtests, bei denen die Bauteile einer starken thermischen Belastung ausgesetzt werden. Bei den bislang eingesetzten Bauteilen bzw. verwendeten Materialien kommt es bei hohen thermischen Belastungen zu einer Geräuschentwicklung und zum Teil auch zu Ausfällen.
Bisher bestehen die Umlenkrollen und Auskleidungsrohre aus Polyoxymethylen basierten Kunststoffen (POM), bspw. Hostaform C9021. Dieser Werkstoff verbindet gute Reib- und Gleiteigenschaften mit guten Festigkeitswerten. Für die oben erwähnten höheren Ansprüche reichen diese Eigenschaften nicht mehr aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, die mit den bekannten (elektrischen) Fensterhebern verbundenen Nachteile, wie zu hohe Geräuschentwicklung und unzureichende Haltbarkeit, möglichst zu beseitigen, zumindest deutlich zu minimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass stark beanspruchte, insbesondere mechanisch und/oder thermisch stark beanspruchte, Bauteile, wie z.B. Umlenkrollen bzw. -einrichtungen und Führungsmittel (z.B. das Auskleidungsrohr) des Betätigungszuges des Fensterhebers aus speziellen, verschleißfesten und mechanisch und/oder thermisch hochbelastbaren Kunststoffen gefertigt werden.
Die Erfindung betrifft daher die Verwendung von Polyoxymethylen, Polymeren und Copolymeren (POM), welche mindestens einen Füllstoff enthalten, für die Herstellung von mechanisch und/oder thermisch stark beanspruchten Bauteilen im Maschinenbau und der Automobilindustrie und hier namentlich für die Herstellung von Umlenkeinrichtungen (Umlenkrollen) und Führungsmitteln, wie Auskleidungsrohre für Betätigungszüge von elektrischen Fensterhebern. Besonders geeignete Materialien auf POM-Basis sind Polymere, welche als Füllstoff Glasfasern enthalten oder Glasfaser verstärkt und damit tribologisch modifiziert sind. Der Glasfaseranteil bei diesen Polymeren kann 15–65 Gew.-%, bezogen auf den fertigen Werkstoff betragen. Bevorzugt liegt der Glasfaseranteil bei 15–30 Gew.-%. Solche Materialien sind im Handel erhältlich, z.B. unter der Marke Hostaform^® der Firma Ticona, Deutschland. Bevorzugte Typen sind hier z.B. Hostaform LW 25 EWX XAP2 und Hostaform XGC25–LW01.
Tribologisch modifizierter Kunststoff steht für einen Kunststoff, der bezüglich seiner Reibungs- und Verschleißeigenschaften modifiziert bzw. optimiert ist, d.h. möglichst geringe Reibung und möglichst geringen Verschleiß aufweist.
Ein weiterer bevorzugter Werkstoff/Kunststoff für den erfindungsgemäßen Zweck ist Polyphenylensulfid (PPS), der sowohl gefüllt (mit Glasfaserverstärkung) als auch ungefüllt (ohne Glasfaserverstärkung) eingesetzt werden kann. Bezüglich der Anwendungsgebiete und des Grades der Glasfaserverstärkung gelten die Ausführungen für den POM-Kunststoff. PPS ist im Handel, z.B. unter der Marke Forton^® der Firma Ticona, Deutschland, in verschiedenen verstärkten und unverstärkten Typen erhältlich.
Forton^® Polyphenylensulfid (PPS) ist ein Hochleistungsthermoplast, der sich durch eine hervorragende Kombination von Eigenschaften auszeichnet. Er ist steif, fest, hart und zäh und besitzt eine ausgezeichnete Chemikalien- und Oxidationsbeständigkeit. Diese Eigenschaften bleiben auch bei Temperaturen weit über 200°C erhalten, so dass die Gebrauchstemperatur von Forton PPS bis 240°C geht. Forton PPS verfügt neben einer geringen Wasseraufnahme auch über eine gute Dimensionsstabilität und inhärente Flammwidrigkeit. Es hat hervorragende elektrische Eigenschaften, ist für die meisten Flüssigkeiten und Gase hochgradig undurchlässig, hat auch bei höheren Temperaturen nur eine geringe Kriechneigung.
Erfindungsgemäß wird das glasfaserverstärkte tribologisch modifizierte POM bevorzugt für die Umlenkrollen/-einrichtungen und das modifizierte oder unmodifizierte PPS für die Auskleidungsrohre der (elektrischen) Fensterheber verwendet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen wiedergegeben, die Teil der Beschreibung und hier ausdrücklich mit einbezogen sind.
Die genannten Werkstoffe sind dem Fachmann bekannt und können nach bekannten Methoden, wie z.B. Spritzguss und Extrusion, zu den genannten Bauteilen verarbeitet werden.
Durch den Einsatz der so hergestellten Bauteile in Fensterhebern, welche ebenfalls von der Erfindung umfasst sind, lassen sich die Probleme einer unerwünschten Geräuschentwicklung und verkürzten Haltbarkeiten bei hoher mechanischer Belastung weitgehend vermeiden.

Claims

Verwendung von tribologisch modifiziertem Kunststoff auf der Basis von Polyoxymethylen (POM) und von tribologisch modifiziertem oder unmodifiziertem Polyphenylensulfid (PPS) zur Herstellung stark beanspruchter Bauteile von elektrischen Fensterhebern.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Bauteilen um mechanisch und/oder thermisch stark beanspruchte Bauteile von elektrischen Fensterhebern handelt.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Bauteilen um Umlenkeinrichtungen oder Führungseinrichtungen für den Betätigungsseilzug des Fensterhebers handelt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei tribologisch modifiziertem POM oder PPS um glasfaserverstärktes POM oder PPS handelt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass glasfaserverstärktes POM für die Herstellung des Fensterhebers verwendet wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass PPS mit oder ohne Glasfaserverstärkung für die Herstellung der Führungseinrichtung, insbesondere der Auskleidungsrohre, des Betätigungsseilzuges des Fensterhebers verwendet wird.
Elektrischer Fensterheber, bei dem die Umlenk- oder Führungseinrichtungen für den Betätigungsseilzug aus tribologisch modifizierten POM oder aus tribologisch modifiziertem oder unmodifiziertem PPS bestehen.