DE102015111148A1

DE102015111148A1 - Kraftfahrzeug-Schließeinrichtung

Info

Publication number: DE102015111148A1
Application number: DE102015111148.9A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Bendel
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Kraftfahrzeugschließeinrichtung, insbesondere ein Kraftfahrzeugtürschloss, eine Kraftfahrzeugzuziehhilfe, etc. Die Kraftfahrzeugschließeinrichtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau wenigstens ein Trägerelement und/oder ein Betätigungselement aus Kunststoff auf. Erfindungsgemäß sind das Trägerelement und/oder das Betätigungselement zumindest teilweise als Organoblech ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugschließeinrichtung, insbesondere ein Kraftfahrzeugtürschloss, eine Kraftfahrzeugzuziehhilfe etc., mit wenigstens einem Trägerelement und/oder einem Betätigungselement aus jeweils Kunststoff.
Kraftfahrzeugschließeinrichtungen kommen typischerweise bei und in Verbindung mit Kraftfahrzeugklappen, -türen etc. zum Einsatz und sorgen für den Verschluss (und selbstverständlich auch die Öffnung) der betreffenden Tür oder Klappe. Hierbei kann es sich sowohl um Seitentüren als auch Schiebetüren aber auch Tankklappen oder sogar Schiebedächer sowie Cabrio-Verdecke bei Kraftfahrzeugen handeln. Meistens geht es um Kraftfahrzeugtürschlösser oder Kraftfahrzeugzuziehhilfen.
Ein Kraftfahrzeugtürschloss ist regelmäßig einer Kraftfahrzeugtür oder Kraftfahrzeugklappe zugeordnet und wechselwirkt mit einem karosserieseitigen Schließbolzen, um die betreffende Tür oder Klappe zu verriegeln. Bei einer Kraftfahrzeugzuziehhilfe handelt es sich demgegenüber um eine Einrichtung, mit deren Hilfe die nicht vollständig geschlossene und beispielsweise in einer Vorratsposition befindliche Kraftfahrzeugtür in die vollständig geschlossene Position respektive Hauptraststellung des zugehörigen Kraftfahrzeugtürschlosses überführt wird.
Kraftfahrzeugschließeinrichtungen, wie sie beispielsweise in der gattungsbildenden DE 20 2011 051 137 U1 beschrieben werden, sind beispielsweise Bestandteil einer Trägerbaugruppe für ein Kraftfahrzeug. Die Trägerbaugruppe umfasst ein Trägerbauteil, bei dem es sich um einen Aggregateträger für eine Kraftfahrzeugtür handelt. An dem Aggregateträger ist insbesondere ein Türschloss als Funktionskomponente festgelegt. Die Trägerbaugruppe kann ganz oder teilweise aus Kunststoff gefertigt sein und mit entsprechenden Verstärkungen ausgerüstet werden.
Der Einsatz von Kunststoffen bei Kraftfahrzeugen und insbesondere im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugschließeinrichtungen wird in der Praxis zunehmend forciert, weil ständig steigende Anforderungen an eine Gewichtsminderung im Raum stehen. In diesem Zusammenhang werden bereits endlos faserverstärkte Kunststoffhohlformkörper entsprechend der DE 10 2010 056 240 A1 propagiert, die auch als Bauteil einer Klappe oder Tür bei einem Kraftfahrzeug fungieren können.
Die ganze oder teilweise Substitution metallischer Bauteile durch Kunststoffbauteile wird u. a. bereits in der DE 199 36 175 A1 beschrieben. Hier geht es um eine Mischbauweise für eine Tür eines Fahrzeuges, welche aus einer mittragenden metallischen Innenblechkonstruktion und einer mittragenden Außenhaut aus Faserverbundwerkstoffen besteht. Auch in diesem Fall geht es generell darum, dass Gewicht der Tür zu verringern.
Durch die DE 20 2010 001 918 U1 ist schließlich ein Organoblechstrukturbauteil bekannt, welches für die Übertragung von hohen mechanischen Belastungen geeignet ist. Solche Organoblechstrukturbauteile bzw. Organobleche sind durch die Kombination einer thermoplastischen Matrix mit einem strukturversteifenden Kunststoffeinleger gekennzeichnet, die eine stoffschlüssige Verbindung miteinander eingehen. Auf diese Weise lassen sich Bauteile hoher Verwindungssteifigkeit in Leichtbauweise herstellen, die insbesondere für den Kraftfahrzeugbau prädestiniert sind. Tatsächlich werden an dieser Stelle verschiedene Bauteile in Kraftfahrzeugen angesprochen, die jedoch überwiegend Teile der Karosserie darstellen, wie beispielsweise Fahrer- und Beifahrertüren, Heckklappen, Motorhauben etc.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Kraftfahrzeugschließeinrichtung so weiter zu entwickeln, dass bei vergleichbaren mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit, Verwindungsstabilität und Verschleißbeständigkeit im Vergleich zum Stand der Technik das Gewicht verringert ist.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Kraftfahrzeugschließeinrichtung vor, dass das Trägerelement und/oder das Betätigungselement zumindest teilweise als Organoblech bzw. Organoblechstrukturbauteil ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß kommen also Organbleche bzw. Organoblechstrukturbauteile als Bestandteil von Kraftfahrzeugschließeinrichtungen zum Einsatz. Dabei handelt es sich bei dem betreffenden Organoblech bzw. Organoblechstrukturbauteil um allgemein einen Faserverbundwerkstoff. An dieser Stelle wird regelmäßig bei dem betreffenden Bauteil bzw. Blechbauteil so vorgegangen, dass wenigstens eine Lage aus einer thermoplastischen (zweidimensionalen) Matrix sowie einer hierin eingebetteten strukturversteifenden Textillage vorgesehen ist. Das Organoblech kann dabei insgesamt als flächiges Halbzeug vorliegen, also letztlich als (Metall-)Blechersatz zur weiteren Bearbeitung. Denkbare weitere Bearbeitungsschritte können die Anbringung von Bohrungen, das Anschrauben weiterer Bauteile aber auch das An- oder Umspritzen mit Kunststoff zur Realisierung beispielsweise von Rippen, Anformungen etc. sein. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Organoblech aber auch um ein schon von vornherein geformtes Strukturbauteil handeln. In diesem Fall übernimmt primär die strukturversteifende Textillage beim Herstellungsprozess die Aufgabe, die (dreidimensionale) Struktur des auf diese Weise gefertigten Strukturbauteiles vorzugeben.
Die Herstellung solcher Organobleche bzw. Organoblechstrukturbauteile erfolgt meistens in der Weise, dass zunächst ein Faser-Matrix-Halbzeug produziert wird. Dabei wird die strukturversteifende Textillage als Gewebe oder Gelege in die thermoplastische Matrix eingebettet. Grundsätzlich ist auch ein Vlies oder ein Gewirke als Textillage denkbar. Das korrespondiert zu einer (ersten) Lage. Dabei können grundsätzlich auch mehrere Lagen realisiert werden. Das heißt, das erfindungsgemäße Organoblech lässt sich aus mehreren Lagen zusammensetzen, die gleiche oder verschiedene Materialdicken aufweisen.
Das auf diese Weise realisierte Faser-Matrix-Halbzeug kann anschließend als flächiges Halbzeug bearbeitet werden oder zu dem geformten Strukturbauteil umgeformt werden. Das gelingt mit im Vergleich zu konventionellen Faserverbundwerkstoffen deutlich reduzierten Prozesszeiten, weil die gebildete thermoplastische Matrix mit dem eingebetteten Fasergewebe oder Fasergelege über eine besonders ausgeprägte Wärmeumformfähigkeit verfügt.
Bei den eingesetzten Fasern für das Gewebe oder Gelege bzw. Fasergewebe oder Fasergelege kann es sich generell um Kunststoff-, Glas- oder sogar Keramikfasern handeln. Tatsächlich haben sich an dieser Stelle Glasfasern, Karbonfasern, Aramidfasern usw. als besonders günstig erwiesen, wobei sogar Mischformen zum Einsatz kommen können, also Fasergewebe bzw. Fasergelege aus Fasern unterschiedlicher Materialien.
Das Organoblech als solches bzw. das realisierte flächige Halbzeug oder auch das geformte Strukturbauteil wird zumindest im Randbereich mit Kunststoff umspritzt. Bei dem an dieser Stelle vorteilhaft eingesetzten Kunststoff handelt es sich meistens um den gleichen thermoplastischen Kunststoff, wie er auch zur Realisierung der Matrix verwendet wird. Bevorzugt kommt an dieser Stelle Polyamid, ggf. mit eingelagerten Fasern, zum Einsatz. Jedenfalls sorgt das Umspritzen des Organobleches zumindest im Randbereich mit Kunststoff dafür, dass die in die thermoplastische Matrix eingebettete Textillage vor etwaiger Feuchtigkeit geschützt wird. Auf diese Weise wird eine mögliche Delamination unterbunden.
Als denkbare Kunststoffe für die Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff kommen beispielsweise Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyethylen (PE), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU) aber auch Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polyethylenterephthalat (PET) zum Einsatz. Die auf diese Weise realisierte Lage des Organobleches bzw. des flächigen Halbzeuges verfügt regelmäßig über eine Materialstärke im Bereich von 0,2 mm bis 3 mm und insbesondere 0,3 mm bis 2 mm. Selbstverständlich können auch mehrere solcher Lagen übereinandergelegt werden, wenn besondere Festigkeiten oder signifikanter Verschleißschutz gefordert wird.
Die strukturversteifende Textillage und die thermoplastische Matrix gehen im Regelfall ohne Einsatz von Fügemitteln, Haftvermittlern oder sonstiger Maßnahmen eine stoffschlüssige Verbindung miteinander ein. Bei den eingesetzten Geweben oder Gelegen als Textillage können die einzelnen Fasern rechtwinklig zueinander verlaufen, so dass die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit und Wärmeausdehnung im Vorfeld definiert werden können.
Grundsätzlich sind aber auch unterschiedliche Fasern, variable Faserorientierungen und /arten möglich und werden von der Erfindung umfasst. In diesem Zusammenhang besteht ferner die Option, die Textillage von Lage zu Lage des flächigen Halbzeuges zu ändern. Als Folge hiervon lassen sich die fraglichen mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit und Wärmeausdehnung prinzipiell auch isotrop einstellen, wenngleich durch die verschiedenen Orientierungen der Fasern üblicherweise ein nicht isotropes Verhalten beobachtet wird. Das gilt insbesondere in Bezug auf das Zug- und Druckverhalten der betreffenden Organobleche.
Nachdem das flächige Halbzeug hergestellt und ggf. zu dem geformten Strukturbauteil umgeformt worden ist, lassen sich die betreffenden Organobleche beispielsweise mit Rippen unterspritzen oder sonst wie weiter bearbeiten. Dadurch kann das jeweilige Trägerelement und/oder Betätigungselement aus Kunststoff an die spezifischen Anforderungen und Einbaubedingungen zielgenau angepasst werden.
Tatsächlich handelt es sich bei dem Trägerelement aus Kunststoff als Bestandteil der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugschließeinrichtung beispielsweise um einen Schlosskasten. Im Allgemeinen fällt hierunter jedoch ein Schlossgehäuse bzw. ein Schlossgehäusedeckel. Der Schlossgehäusedeckel kann dabei zumindest im Bereich einer Lagerstelle bzw. in Lagerbereichen für beispielsweise einen Außenbetätigungshebel, einen Außenverriegelungshebel oder einen hieran gelagerten Bowdenzug, eine entlanggeführte Stange etc. mit dem Organoblech ausgerüstet werden. Der Lagerbereich für den betreffenden Hebel, den Bowdenzug oder auch die Stange ist seinerseits aus dem Organoblech wie beschrieben hergestellt. Demgegenüber mag es sich bei dem übrigen Schlossgehäuse aus Kunststoff um ein herkömmliches Kunststoffspritzgussgehäuse handeln.
Neben der Möglichkeit, bei dem fraglichen Trägerelement als Bestandteil der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugschließeinrichtung den Lagerbereich mit dem betreffenden Organoblech auszurüsten, liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, das gesamte Trägerelement, vorliegend das Schlossgehäuse, als Organoblech auszubilden. Eine weitere Möglichkeit für das Trägerelement ist darin zu sehen, dass es sich hierbei um einen Bestandteil einer Kraftfahrzeugzuziehhilfe handelt. Solche Kraftfahrzeugzuziehhilfen verfügen typischerweise über ein Gehäuse oder eine Basis, welche(s) beispielsweise mit einem Widerlagersteg aus dem Organoblech für einen hieran angreifenden Bowdenzug ausgerüstet ist. Mit Hilfe des Bowdenzuges kann die gewünschte Zuziehbewegung umgesetzt werden. Genauso gut lässt sich der aus dem Organoblech bzw. Organoblechstrukturbauteil gefertigte Widerlagersteg an und in Verbindung mit einem Schlossgehäusedeckel aus Kunststoff bei einem Kraftfahrzeugtürschloss realisieren und umsetzen.
Neben solchen Lagerbereichen für Hebel, Züge oder Stangen an Kraftfahrzeugschließeinrichtungen, die erfindungsgemäß als Organoblechstrukturbauteile ausgebildet sind, liegt es ebenso im Rahmen der Erfindung, notwendige Versteifungsbereiche in diesem Zusammenhang ebenfalls als Organoblechstrukturbauteile auszugestalten. Bei diesen Versteifungsbereichen kann es sich um in der Praxis oftmals eingesetzte Versteifungsrippen an Schlossgehäusedeckeln handeln, die erfindungsgemäß entfallen können und durch das betreffende Organoblechstrukturbauteil ersetzt werden. Der Wegfall der Rippen führt automatisch zu einem verringerten Gewicht. Außerdem lassen sich die an dieser Stelle benötigten mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Festigkeitswerte, an die tatsächlichen Anforderungen viel besser anpassen, als dies mit Versteifungsrippen gelingt.
Im Ergebnis wird eine Kraftfahrzeugschließeinrichtung zur Verfügung gestellt, bei der es sich beispielhaft um ein Kraftfahrzeugtürschloss oder auch eine Kraftfahrzeugzuziehhilfe handelt oder handeln kann. Sowohl das Kraftfahrzeugtürschloss als auch die Kraftfahrzeugzuziehhilfe sind mit einem oder mehreren Trägerelementen respektive Betätigungselementen jeweils aus Kunststoff ausgerüstet. Das Trägerelement fungiert typischerweise als Basis für hieran gelagerte Hebel, Züge oder auch Stangen. Dabei eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, den betreffenden Lagerbereich als Organoblech respektive Organoblechstrukturbauteil auszugestalten, wodurch signifikante Gewichtsvorteile beobachtet werden. Denn in diesem Zusammenhang oft realisierte Metallteile, Versteifungen etc. können entfallen.
Alternativ oder zusätzlich ist es genauso gut möglich, dass ein oder mehrere Betätigungselemente der fraglichen Kraftfahrzeugschließeinrichtung ganz oder teilweise aus dem Organoblech hergestellt sind. Bei dem fraglichen Betätigungselement kann es sich um jedweden Hebel bei und in Verbindung mit einem Kraftfahrzeugtürschloss handeln. Es sind aber auch Hebel oder Betätigungselemente bei einer Kraftfahrzeugzuziehhilfe gemeint, die erfindungsgemäß ganz oder teilweise als Organoblech ausgelegt sind. Ja selbst das Gesperre aus Drehfalle und Sperrklinke kann aus dem Organoblech gefertigt werden.
Sowohl das eine oder die mehreren Trägerelemente als auch das eine oder die mehreren Betätigungselemente sind im Stand der Technik oftmals und überwiegend aus Metall hergestellt. Da Organobleche vergleichbare Festigkeiten bzw. E-Module von 20 bis 80 GPa wie entsprechende Metallteile aufweisen und zur Verfügung stellen, ist der Ersatz problemlos möglich und nicht mit irgendwelchen Sicherheitseinschränkungen verbunden. Da darüber hinaus Organobleche im Vergleich zu beispielsweise Stahl ein Gewicht von weniger als der Hälfte aufweisen, wird auf diese Weise eine signifikante Gewichtseinsparung erreicht.
Gerade bei Kraftfahrzeugschließeinrichtungen hat man den Einsatz von Organoblechen in Verbindung mit Trägerelementen und/oder Betätigungselementen bisher nicht für möglich gehalten, weil an dieser Stelle hochbelastete Sicherheitsbauteile gelagert werden müssen bzw. Elemente der Kraftfahrzeugschließeinrichtung eine Versteifung erfahren müssen. Tatsächlich sind bisher überwiegend nicht bewegbare Elemente bzw. Bauteile bei Kraftfahrzeugen in entsprechendem Sinne ausgerüstet worden.
Die Erfindung macht nun zum ersten Mal deutlich, dass beispielsweise bewegbare Betätigungselemente bei Kraftfahrzeugschließeinrichtungen, die darüber hinaus üblicherweise Sicherheitsfunktionen übernehmen können, ganz oder teilweise aus Organoblechen bzw. Organoblechstrukturbauteilen hergestellt werden können. Vergleichbares gilt für zugehörige Trägerelemente, die zumindest in Lagerbereichen für solche Hebel, Züge oder Stangen eine entsprechende Auslegung aufweisen. Das ist überraschend und war bisher nicht zu erwarten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202011051137 U1 [0004]
DE 102010056240 A1 [0005]
DE 19936175 A1 [0006]
DE 202010001918 U1 [0007]

Claims

Kraftfahrzeugschließeinrichtung, insbesondere Kraftfahrzeugtürschloss, Kraftfahrzeugzuziehhilfe etc., mit wenigstens einem Trägerelement und/oder einem Betätigungselement aus jeweils Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement und/oder das Betätigungselement zumindest teilweise als Organoblech ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Organoblech als flächiges Halbzeug und/oder als geformtes Strukturbauteil ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Organoblech wenigstens eine Lage aus einer thermoplastischen Matrix sowie einer hierin eingebetteten strukturversteifenden Textillage aufweist.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Organoblech aus mehreren Lagen mit gleicher oder verschiedener Materialdicke zusammengesetzt ist.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Organoblech zumindest im Randbereich mit Kunststoff umspritzt ist.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Organoblech vollständig mit Kunststoff, insbesondere mit faserverstärktem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, umspritzt ist.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturversteifende Textillage als Gewebe oder Gelege ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern für das Gewebe oder Gelege Glas-, Karbon- oder Aramidfasern sowie Mischformen eingesetzt werden.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix aus thermoplastischen Kunststoffen wie beispielsweise Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyphenylensulfid (PPS) etc. aufgebaut ist.
Kraftfahrzeugschließeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement beispielsweise in Lagerbereichen für Hebel, Züge oder Stangen ebenso wie in Versteifungsbereichen mit dem Organoblech ausgerüstet ist.