-
Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil eines Stellantriebs, das insbesondere für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, sowie eine Gleitpaarung und einen Komfortantrieb, die dieses Bauteil umfassen.
-
Aus dem Stand der Technik sind Kunststoffgleitlager bekannt, die beispielsweise für Stellantriebe in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Kunststoffgleitlager haben den Vorteil, dass sie sehr leicht sind und sich durch eine gute Dämpfung auszeichnen. Nachteilig an herkömmlichen Kunststoffgleitlagern ist, dass sie sich durch eine geringe Druckfestigkeit auszeichnen, wodurch ein Verschleiß der Kunststoffgleitlager sehr hoch ist. Um dem Verschleiß entgegenzuwirken, werden dem Kunststoff Füllstoffe und Additive zugesetzt, beispielsweise Fasermaterialien. Diese Zusätze führen jedoch zu einer reduzierten Dämpfung.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Bauteil eines Stellantriebs gemäß Anspruch 1 überwindet diese Nachteile. Somit wird ein Stellantriebsbauteil bereitgestellt, das sich einerseits durch eine geringe Vibrationserzeugung durch Reibung und damit durch eine hohe Dämpfung und andererseits durch eine sehr gute Verschleißbeständigkeit auszeichnet.
-
Erfindungsgemäß umfasst das Bauteil eines Stellantriebs eines Fahrzeugs, das insbesondere als Kraftfahrzeug ausgebildet ist, eine Kunststoffmatrix, die Glaskugeln enthält. Mit anderen Worten ist das Stellantriebsbauteil aus Kunststoff gebildet, der mit Glaskugeln versetzt ist, die in der Kunststoffmatrix insbesondere gleichförmig verteilt sind. Hierbei sind die Glaskugeln vorteilhafterweise auch von im Wesentlichen gleicher Größe. Aufgrund der im Wesentlichen Kugelform der Glaskugeln, wird eine reduzierte Gleitreibung erhalten und Vibrationen besser gedämpft als es beispielsweise bei fasergefüllten Kunststoffen der Fall ist. Die Glaskugeln bewirken somit einen tribologischen Effekt. Ein mit dem erfindungsgemäßen Bauteil in Kontakt gelangendes Bauteil gleitet an der Oberfläche des erfindungsgemäßen Bauteils entlang, wodurch auch sehr gut dämpfende Eigenschaften erhalten werden. Die Kugelform der Glaskugeln hat darüber hinaus noch weitere Vorteile: sie macht die Glaskugeln im Vergleich zu beispielsweise Fasermaterialien, formstabiler, so dass durch die Kunststoffmatrix ein relativ weiches Grundgerüst erhalten wird, dessen Druck- und Zugfestigkeit durch den Zusatz an Glaskugeln deutlich verbessert wird, was sich in einer erhöhten Verschleißbeständigkeit äußert. Ein weiterer Vorteil der Glaskugeln ist, dass sie deutlich weniger abrasiv sind als herkömmliche Additive. Dies ist ebenfalls auf die Kugelform der Glaskugeln zurückzuführen, da sich hierdurch, bei an der Oberfläche des Bauteils liegenden Glaskugeln, eine runde Kontaktstelle zu benachbarten Bauteilen ergibt, die, wie bereits vorstehend erläutert, auch eine Gleitreibung reduziert.
-
Das erfindungsgemäße Bauteil eines Stellantriebs zeichnet sich damit bei einfacher Struktur durch eine verbesserte Verschleißfestigkeit aufgrund erhöhter Druck- und Zugfestigkeit, und eine sehr gut dämpfende Wirkung bei geringen abrasiven Eigenschaften als insbesondere fasergefüllte Kunststoffe aus.
-
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Das erfindungsgemäße Bauteil ist vorteilhafterweise als Getriebe, als Gewinde, als Bauteil mit Zähnen oder als Gleitlager ausgebildet. Für diese Bauteile sind eine hohe Druck- und Zugfestigkeit besonders von Vorteil. Durch seine vorteilhaften Eigenschaften eignet sich das Bauteil insbesondere auch für Innenräume eines Fahrzeugs, da sich aufgrund der tribologischen Eigenschaften eine geringe Vibrationsneigung und damit eine gute, dämpfende Wirkung ergibt. Insbesondere ist hierbei das Getriebe als Schneckengetriebe, das Gewinde als Spindelgewinde und das Bauteil mit Zähnen als Zahnstange oder als Zahnrad ausgebildet.
-
Zur weiteren Verminderung der Gleitreibung ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass eine Teilmenge der Glaskugeln an einer Oberfläche des Bauteils liegt, und zwar insbesondere derart, dass mindestens ein Teilbereich dieser Glaskugeln an der Oberfläche des Bauteils freiliegt. Die Glaskugeln weisen aufgrund ihrer Kugelform lediglich einen sehr geringen Kontaktbereich zu etwaigen benachbarten Bauteilen auf, der frei von Kanten und Ecken ist. Hieran gleitet ein benachbart liegendes Bauteil entlang.
-
Eine Optimierung der Verschleißbeständigkeit des Bauteils kann vorteilhaft dadurch erhalten werden, dass als Glaskugeln solche gewählt werden, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 5 bis 25 µm und insbesondere von 10 bis 20 µm aufweisen. Je kleiner hierbei der Durchmesser ist, desto höher sind die verschleißreduzierenden Eigenschaften. Dies gilt insbesondere bis zu einer Untergrenze von 9 µm. Liegt der durchschnittliche Durchmesser der Glaskugeln unterhalb von 9 µm, können abrasive Eigenschaften zu Tage treten. Zudem wird hierdurch auch die dämpfende Wirkung verringert. Bei einem durchschnittlichen Durchmesser von mehr als 25 µm nehmen die verschleißreduzierenden Eigenschaften ebenfalls ab, da sich die Glaskugeln weniger gut in die Kunststoffmatrix einfügen. Es kann zu Bruchstellen im Bauteil kommen.
-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Anteil an den Glaskugeln, bezogen auf die Gesamtmasse des Bauteils, 10 bis 50 Masse% beträgt. Unterhalb von 10 Masse% lassen sich die vorteilhaften Eigenschaften in Bezug auf eine Verbesserung der Verschleißbeständigkeit des Bauteils bei guter Dämpfung nicht in sehr gutem Maße erzielen. Oberhalb von 50 Masse% ist der Anteil an Glaskugeln hingegen so hoch, dass die Kunststoffmatrix weniger gut dämpfend wirkt. Besonders gut im Hinblick auf eine gute, dämpfende Wirkung bei sehr hoher Verschleißbeständigkeit hat sich ein Anteil an Glaskugeln, bezogen auf die Gesamtmasse des Bauteils, von 25 bis 35 Masse% herausgestellt.
-
Die Kunststoffmatrix ist im Einzelnen nicht beschränkt und kann je nach gewünschtem Eigenschaftsprofil ausgewählt werden. Besonders geeignet sind technische Thermoplaste, wie sie in DIN ISO 6691 (Mai 2001) gelistet sind. Unter den thermoplastischen Kunststoffen sind im Hinblick auf eine sehr gut dämpfende Wirkung bei hoher Beständigkeit insbesondere Polypropylen (PP), Polyamid (insbesondere PA-6 oder PA-66), Polyetheretherketon (PEEK), Polyoxymethylen (POM), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylenterephthalat (PPT), Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyamidimid (PAI) geeignet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung enthält die Kunststoffmatrix somit mindestens einen der vorstehend angeführten Thermoplaste, wobei auch Kombinationen hieraus möglich sind.
-
Das erfindungsgemäße Bauteil, und hierunter insbesondere die Kunststoffmatrix, kann weitere, vorteilhafterweise funktionale Additive, enthalten. Hierunter bevorzugt sind Ruß, Fasermaterialien und Festschmierstoffe, wie z.B. Graphit, Polytetrafluorethylen und Molybdänsulfid, wobei auch beliebige Kombinationen dieser funktionalen Additive möglich sind. Besonders bevorzugt enthält die Kunststoffmatrix jedoch neben den Glaskugeln keine weiteren Additive, da hierdurch ein besonders ausgewogenes Eigenschaftsprofil im Hinblick auf die Verschleißbeständigkeit des Bauteils und seine dämpfenden Eigenschaften erzielt werden kann.
-
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Gleitpaarung beschrieben. Die erfindungsgemäße Gleitpaarung umfasst ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil, wobei mindestens das erste Bauteil ein wie vorstehend offenbartes Bauteil ist. Die Gleitpaarung weist neben guter Dämpfung und hoher Verschleißbeständigkeit aufgrund verbesserter Druck- und Zugfestigkeit durch Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils, sehr gute tribologische Eigenschaften auf. Dies bedeutet, dass zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil eine geringe Gleitreibung vorherrscht, die noch dadurch verbessert werden kann, dass in einem zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil etwaig vorhandenen Spalt ein Schmiermittel angeordnet ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das zweite Bauteil ein metallisches Bauteil. Hierdurch kann die Stabilität der Gleitpaarung verbessert werden.
-
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß auch ein Komfortantrieb eines Fahrzeugs, das insbesondere als Kraftfahrzeug ausgebildet ist, beschrieben. Unter einem Komfortantrieb wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Antrieb verstanden, der zwar nicht zur Fortbewegung des Fahrzeugs erforderlich ist, der jedoch zur Funktionalisierung von Ausstattungsgegenständen des Fahrzeugs, und insbesondere zu deren Bewegung, verwendet wird. Erfindungsgemäß umfasst der Komfortantrieb mindestens ein wie vorstehend offenbartes Bauteil. Somit zeichnet sich auch der Komfortantrieb durch eine sehr gute Druckfestigkeit und Zugfestigkeit und damit durch eine sehr gute Verschleißbeständigkeit, aus.
-
Ferner werden auch sehr gut dämpfende Eigenschaften erzielt. Dies ist insbesondere von Vorteil, da der Komfortantrieb vorzugsweise im Fahrzeuginneren vorhanden ist und damit seine Geräuschkulisse durch Insassen des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann. Ein vibrationsarmer und dämpfender Betrieb des Komfortantriebs ist daher besonders vorteilhaft und kann durch Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils erzielt werden.
-
Insbesondere vorteilhaft ist der Komfortantrieb als Scheibenwischerantrieb, Schiebedachantrieb, Sitzverstellungsantrieb oder Fensterheberantrieb ausgebildet.
-
Die für das erfindungsgemäße Bauteil eines Stellantriebs beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden ebenfalls Anwendung auf die erfindungsgemäße Gleitpaarung und den erfindungsgemäßen Komfortantrieb.
-
Figurenliste
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine Schnittansicht einer Gleitpaarung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung und
- 2 ein Zahnrad gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Im Detail zeigt 1 eine Gleitpaarung 10, die ein erstes Bauteil 1 und ein zweites Bauteil 6 umfasst, die zwischen sich einen Spalt bilden, in dem ein Schmiermittel 7, insbesondere ein Schmierfett oder Schmieröl, angeordnet ist. Das erste Bauteil 1 und das zweite Bauteil 6 stehen damit über das Schmiermittel 7 in Gleitkontakt.
-
Das erste Bauteil 1 umfasst eine Kunststoffmatrix 2, die Glaskugeln 3 enthält. Die Glaskugeln 3 sind gleichförmig ausgebildet und in der Kunststoffmatrix 2 gleichmäßig und damit sowohl im Inneren der Kunststoffmatrix 2 als auch an der Oberfläche 5 des ersten Bauteils 1 homogen verteilt. Hierbei beträgt ein Anteil an den Glaskugeln 3, bezogen auf die Gesamtmasse des ersten Bauteils 1, 10 bis 50 Masse% und insbesondere 25 bis 35 Masse%, und die Glaskugeln 3 haben einen durchschnittlichen Durchmesser von 9 bis 25 µm und insbesondere von 10 bis 20 µm.
-
Wie ferner zu erkennen ist, liegt eine Teilmenge der Glaskugeln 3 an der Oberfläche 5 des ersten Bauteils 1, und zwar insbesondere derart, dass mindestens ein Teilbereich 4 dieser Glaskugeln 3 an der Oberfläche 5 des ersten Bauteils 1 freiliegt. Dies bedeutet, dass der Teilbereich 4 der Glaskugeln 3 in direktem Kontakt mit dem Schmiermittel 7 - beispielsweise Öl oder Fett - steht. Hierdurch werden die tribologischen Eigenschaften der Gleitpaarung 10 verbessert. Abrasionseffekte am zweiten Bauteil 6, die durch Kontakt des zweiten Bauteils 6 mit der Oberfläche 5 des ersten Bauteils 1 entstehen, werden durch die Kugelform der Glaskugeln 3 deutlich reduziert.
-
Durch die in der Kunststoffmatrix 2 verteilten Glaskugeln 3 erhält das erste Bauteil 1 eine sehr gute Druck- und Zugfestigkeit, was auch zur Verschleißbeständigkeit des ersten Bauteils 1, und damit auch der Gleitpaarung 10, beiträgt.
-
Zu Verbesserung der Stabilität ist das zweite Bauteil 6 ein metallisches Bauteil, insbesondere aus Stahl.
-
2 zeigt ein in Form eines Zahnrades ausgebildetes erstes Bauteil 1 im Sinne der Erfindung. Sowohl die Zähne 8 als auch der Zahnkranz 9 sind aus einer Kunststoffmatrix 2 gebildet, die Glaskugeln 3 umfasst. Die Glaskugeln 3 sind auch hier homogen im ersten Bauteil 1 verteilt und sind insbesondere gleichgroß. Die Glaskugeln 3 sind, wie auch im ersten Bauteil 1 aus 1, sowohl im Inneren des ersten Bauteils 1 als auch an dessen Oberfläche 5 gleichförmig verteilt. Hierdurch ergibt sich, dass insbesondere wiederum ein Teilbereich 4 einer an der Oberfläche 5 des ersten Bauteils 1 liegenden Teilmenge der Glaskugeln 3, an der Oberfläche 5 freiliegt und in direkten Kontakt mit einem zu dem Zahnrad korrespondierenden Bauteil eines Stellantriebs gelangen kann. Hierdurch werden bei reduzierter Gleitreibung auch abrasive Effekte vermindert, so dass die Verschleißbeständigkeit des Zahnrads bei hoher dämpfender Wirkung besonders hoch ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
