DE102015206730B4

DE102015206730B4 - Umlenkelement für einen Sicherheitsgurt

Info

Publication number: DE102015206730B4
Application number: DE102015206730.0A
Authority: DE
Inventors: Knut Janzen; Arno Kardel; Holger Vandrich; Marcus Rechberger
Original assignee: Lehmann & Voss & Co KG; Impreglon SE; Autoliv Development AB
Current assignee: Lehmann & Voss & Co KG; Impreglon SE; Autoliv Development AB
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2035-04-16
Also published as: DE102015206730A1

Abstract

Umlenkelement (10) für einen Sicherheitsgurt in einem Kraftfahrzeug umfassend:-einen metallischen Grundkörper (1), wobei-der metallische Grundkörper (1) mit einem kaltschlagfesten Kunststoff (2) ummantelt ist, wobei-auf den kaltschlagfesten Kunststoff (2) mindestens eine Kunststoffbeschichtung (3) aufgebracht ist, wobei die Kunststoffbeschichtung (3) einen geringeren Reibungskoeffizienten in Bezug auf ein durch das Umlenkelement (10) geführtes Gurtband (6) aufweist als der kaltschlagfeste Kunststoff (2), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem kaltschlagfesten Kunststoff (2) und der Kunststoffbeschichtung (3) eine Haftschicht (4) aus einem von dem kaltschlagfesten Kunststoff (2) und der Kunststoffbeschichtung (3) verschiedenen Material ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umlenkelement für einen Sicherheitsgurt, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Umlenkelements nach dem Oberbegriff von Anspruch 11.
Aus dem Stand der Technik sind Umlenkelemente für Sicherheitsgurte bekannt, bei denen auf einen metallischen Grundkörper entweder eine Kunststoffummantelung mit guten Gleiteigenschaften, beispielsweise eine Polyoxymethylen (POM), oder eine temperaturstabile Kunststoffummantelung, beispielsweise einem Polyamid (PA), aufgebracht ist. Ein Umlenkelement mit einer Polyamid-Umspritzung bietet dabei den Vorteil, dass das Umlenkelement eine hohe Kaltschlagfestigkeit aufweist. Dabei entsteht jedoch zwischen der Polyamid-Umspritzung und dem Gurtband des Sicherheitsgurtes eine relativ hohe Reibung, so dass die Reibung relativ hohe Gurtkräfte, beispielsweise beim Ausziehen des Gurtes, erfordert. Eine Polyoxymethylen-Umspritzung des metallischen Grundkörpers senkt zwar die Gurtkräfte gegenüber einer Polyamid-Umspritzung, jedoch ist Polyoxymethylen nicht so kaltschlagfest, so dass eine Polyoxymethylen-Umspritzung schon aufgrund der Kundenanforderungen an die Materialeigenschaften bei einigen Umlenkelementen ausscheidet.
Aus der Druckschrift GB 2 255 897 A ist ferner ein Umlenkelement für einen Sicherheitsgurt in einem Kraftfahrzeug bekannt, welches einen metallischen Grundkörper mit einer Ummantelung aus einem kaltschlagfesten Kunststoff und einer darauf angeordneten Kunststoffbeschichtung mit einem niedrigeren Reibungskoeffizienten bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Umlenkelement derart weiterzubilden, dass die bekannten Nachteile überwunden werden und ein Umlenkelement bereitzustellen, welches sich bei hoher Kaltschlagfestigkeit durch einen niedrigen Reibungskoeffizienten mit dem durch das Umlenkelement geführten Gurtband auszeichnet.
Die Aufgabe wird durch ein Umlenkelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Umlenkelement bietet den Vorteil, dass zwischen dem kaltschlagfesten Kunststoff und der Kunststoffbeschichtung eine Haftschicht aus einem von dem kaltschlagfesten Kunststoff und der Kunststoffbeschichtung verschiedenen Material ausgebildet ist. Durch das Aufbringen einer Haftschicht wird ein Auftragen einer Kunststoffbeschichtung auch auf Kunststoffe möglich, auf denen diese Schicht sonst schlecht oder gar nicht haften würde. Zudem kann die Haftschicht für eine gewisse Elastizität zwischen dem temperaturstabilen Kunststoff und der Kunststoffbeschichtung sorgen, so dass ein Abplatzen einer harten Kunststoffbeschichtung vermieden wird. Unter einem kaltschlagfesten Kunststoff ist ein Kunststoff zu verstehen, welcher temperaturwechselbeständig ist und einen für einen Kunststoff relativ hohen Schmelzpunkt hat, beispielsweise ein Polyamid 6.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kunststoff elektrisch leitfähig ist. Durch einen elektrisch leitfähigen Kunststoff ist eine elektrostatische Beschichtung des kaltschlagfesten Kunststoffs möglich.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Kunststoff ein mit einem Zusatzstoff zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit versetztes Polyamid ist. Durch Zusatzstoffe kann auch bei Kunststoffen, die in Reinform keine oder nur eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die elektrische Leitfähigkeit hergestellt oder verbessert werden. Ganz besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Zusatzstoff zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit Kohlefasern, leitfähige Rußpartikel, Aluminiumflocken und/oder Kupferfasern enthält. Durch die genannten Zusatzstoffe ist eine signifikante Erhöhung der Leitfähigkeit des Kunststoffs möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Kunststoff einen Formkörper zur Führung des Gurtbandes. Der Formkörper sollte dabei so abgerundet sein, dass durch eine Umlenkung am Formkörper nur geringe Gurtkräfte auf das Gurtband entstehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kunststoffbeschichtung aus einem Thermoplast. Thermoplaste zeichnen sich durch gute Gleiteigenschaften und damit durch eine niedrige Reibung zwischen Umlenkelement und Gurtband aus, so dass die Gurtkräfte niedrig bleiben. Gegenüber einem metallischen Umlenkelement, welches direkt mit einem Thermoplast umspritzt wird, zeichnet sich die vorgeschlagene Lösung durch eine höhere Temperaturstabilität aus. Besonders bevorzugt sind dabei Polyoxymethylen (POM), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder eine Mischung aus Polyoxymethylen und Polytetrafluorethylen, da sich diese Werkstoffe bereits durch ihre Gleiteigenschaften bei Umlenkelementen für Sicherheitsgurte bewährt haben.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Haftschicht aus einem Epoxydharz. Epoxydharze bieten den Vorteil, dass sie bei einer hohen Elastizität, welche das Abplatzen einer Beschichtung bei einer schlagenden Belastung verhindert, gleichzeitig sehr gute Bindungseigenschaften für die Kunststoffbeschichtung aufweisen, so dass die Kunststoffbeschichtung einfach und stabil aufgebracht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Haftschicht mittels eines Pulverbeschichtungsverfahrens auf den Kunststoff aufgetragen ist. Ein Pulverbeschichtungsverfahren bietet eine einfache, sichere und kostengünstige Möglichkeit, eine gleichmäßige Beschichtung aufzutragen. Dazu ist es notwendig, dass der Grundkörper elektrisch leitfähig ist, um die Haftschicht auf den temperaturstabilen Kunststoff aufzubringen.
Besonders vorteilhaft ist eine Haftschicht mit einer Dicke von 20 µm bis 100 µm, da die Zeit für die Beschichtung und die damit verbundenen Kosten für die Beschichtung mit der Schichtdicke steigen. Eine zu dünne Schichtdicke bietet das Problem, dass die auf die Haftschicht aufzubringende Kunststoffbeschichtung möglicherweise nicht hinreichend haftet, während eine zu dicke Haftschicht neben erhöhten Kosten das Risiko birgt, dass es bei der Beschichtung zu Spannungen in der Haftschicht kommt und diese abplatzen kann. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Schichtdicke von 30 µm bis 60 µm, welche zum einen ein sicheres Anhaften der Kunststoffbeschichtung ermöglicht, sich zum anderen prozesstechnisch und kostenoptimal aufbringen lässt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kunststoffbeschichtung eine Dicke von 50 µm bis 150 µm aufweist. Eine solche Kunststoffbeschichtung ist hinreichend dick, um über die Lebenszeit des Umlenkelements die Reibung sicher zu minimieren und nicht vorzeitig zu verschleißen oder abgetragen zu werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umlenkelements; und
2 eine Darstellung des Schichtaufbaus einer Gitterschnittprüfung eines Ausführungsbeispiels mit einer Grundschicht aus Polyamid 6, einer Epoxyharz-Haftschicht sowie einer Gleitschicht aus Polyoxymethylen.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umlenkelements 10. Das Umlenkelement 10 ist an einer fahrzeugfesten Struktur 8, beispielsweise der B-Säule eines Automobils, angeordnet und mit dieser Struktur 8 fest verbunden. Das Umlenkelement 10 weist einen metallischen Grundkörper 1 auf, welcher mittels eines Fixierelements 7, beispielsweise einer Schraube oder einem Niet, an der Struktur 8 fixiert ist. Der Grundkörper 1 ist mit einem in 2 dargestellten Kunststoff 2 ummantelt, wobei der Kunststoff 2 einen Formkörper 5 ausbildet, durch den ein Gurtband 6 geführt ist.
Das erfindungsgemäße Umlenkelement 10 umfasst den metallischen Grundkörper 1, auf den mittels eines Kunststoff-Spritzgussverfahrens ein temperaturstabiler Kunststoff 2 in Form eines Polyamids mit Kohlefaserverstärkung aufgetragen ist, welcher den metallischen Grundkörper 1 ummantelt. Dazu eignet sich insbesondere ein Polyamid 6 mit 5-15% Kohlefaseranteil und 0-2% Rußanteil. Auf den temperaturstabilen Kunststoff 2 ist mittels eines elektrostatischen Pulverbeschichtungsverfahrens eine Haftschicht 4 aufgetragen. Dazu ist es zweckmäßig, dass der temperaturstabile Kunststoff 2 einen Oberflächenwiderstand von 10^5 bis 10^9 Ohm aufweist, um eine elektrostatische Pulverbeschichtung zu ermöglichen.
Die Haftschicht 4 besteht aus einem duroplastischen Epoxydharz und weist eine Dicke von 30 µm bis 60 µm auf. Auf den mit dem temperaturstabilen Kunststoff 2 umspritzten und mit dem Epoxydharz versehenen metallischen Grundkörper 1 wird in einem weiteren Fertigungsschritt eine thermoplastische Kunststoffbeschichtung 3 aufgetragen. Die Kunststoffbeschichtung 3 besteht beispielsweise aus einem Polyoxymethylen (POM) oder einer Mischung aus Polyoxymethylen (POM) und einem Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Kunststoffbeschichtung 3 wird mit einer Dicke von 50 µm bis 150 µm auf die Haftschicht 4 aufgebracht, so dass eine hinreichend dicke Kunststoffbeschichtung 3 erreicht wird, welche die Reibung, insbesondere die Gleitreibung, zwischen dem Umlenkelement 10 und einem durch das Umlenkelement 10 geführten Gurtband niedrig hält.

Claims

Umlenkelement (10) für einen Sicherheitsgurt in einem Kraftfahrzeug umfassend: -einen metallischen Grundkörper (1), wobei -der metallische Grundkörper (1) mit einem kaltschlagfesten Kunststoff (2) ummantelt ist, wobei -auf den kaltschlagfesten Kunststoff (2) mindestens eine Kunststoffbeschichtung (3) aufgebracht ist, wobei die Kunststoffbeschichtung (3) einen geringeren Reibungskoeffizienten in Bezug auf ein durch das Umlenkelement (10) geführtes Gurtband (6) aufweist als der kaltschlagfeste Kunststoff (2), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem kaltschlagfesten Kunststoff (2) und der Kunststoffbeschichtung (3) eine Haftschicht (4) aus einem von dem kaltschlagfesten Kunststoff (2) und der Kunststoffbeschichtung (3) verschiedenen Material ausgebildet ist.
Umlenkelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (2) elektrisch leitfähig ist.
Umlenkelement (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (2) ein mit einem Zusatzstoff zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit versetztes Polyamid ist.
Umlenkelement (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff mindestens eines der Elemente aus der nachfolgenden Liste enthält: - Kohlefasern - Rußpartikel - Aluminiumflocken - Kupferfasern.
Umlenkelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (2) einen Formkörper (5) zur Führung des Gurtbandes (6) bildet.
Umlenkelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffbeschichtung (3) aus einem Thermoplast, einem Polyoxymethylen (POM), oder einer Mischung aus Polyoxymethylen (POM) und Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht.
Umlenkelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (4) aus einem Epoxydharz besteht.
Umlenkelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (4) mittels eines, bevorzugt elektrostatischen, Pulverbeschichtungsverfahrens auf den temperaturstabilen Kunststoff (2) aufgebracht ist.
Umlenkelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (4) eine Dicke von 20 µm - 100 µm, bevorzugt zwischen 30 µm und 60 µm aufweist.
Umlenkelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffbeschichtung (3) eine Stärke von 50 µm - 150 µm aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Umlenkelements (10) für einen Sicherheitsgurt in einem Kraftfahrzeug mit einem metallischen Grundkörper (1), wobei -der metallische Grundkörper (1) in einem ersten Fertigungsschritt mit einem temperaturstabilen Kunststoff (2) umspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass -in einem zweiten Fertigungsschritt der temperaturstabile Kunststoff (2) statisch aufgeladen wird, und mittels eines elektrostatischen Pulververfahrens eine Haftschicht (4) auf den temperaturstabilen Kunststoff aufgetragen wird, und -in einem dritten Fertigungsschritt eine Kunststoffbeschichtung (3) mittels eines thermoplastischen Pulvers auf die Haftschicht (4) aufgebracht wird.