DE10256413B4

DE10256413B4 - Verfahren zur Herstellung eines Schaltknaufes sowie Schaltknauf

Info

Publication number: DE10256413B4
Application number: DE10256413A
Authority: DE
Inventors: Frank Budde; Georg Wolf
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2022-12-03
Also published as: DE10256413A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schaltknaufes aus Kunststoff, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltknauf einteilig mittels Extrusionsblasformen hergestellt wird, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels Extrusion ein aus zwei verschiedenen Kunststoffschmelzen bestehendes Extrudat erzeugt wird und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die endgültige Formgebung mittels eines Blasformprozesses erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltknaufes aus Kunststoff, insbesondere für die Automobilindustrie, sowie die Verwendung des Extrusionsblasformens zur Herstellung eines solchen gemäß der unabhängigen Ansprüche 1 und 6.

Die DE 299 18 125 U1 zeigt einen mehrteilig ausgeführten Schaltknauf aus Kunststoff. Der Schaltknauf ist mit einem Überzug aus Stoff, Kunstleder oder Leder versehen. Auch der Überzug ist mehrteilig ausgeführt und wird vor der eigentlichen Montage auf die einzelnen Schaltknaufkomponenten mit entsprechenden Überzugszuschnitten aufgezogen. Erst danach werden die einzelnen bezogenen Schaltknaufkomponenten zusammengefügt. Danach wird der Schaltknauf auf das Schaltgestänge aufgesetzt. Es sind demnach mehrere Montageschritte notwendig, um einen derartigen Schaltknauf zu erstellen, was ebenfalls mit erheblichen Kosten verbunden ist. Die einzelnen Komponenten sind Spritzgussteile, die einen harten Kernbereich und einen weicheren in einem weiteren Prozessschritt hergestellten aufgeschäumten äußeren Bereich aufweisen. Hohlräume für die Schaltmimik sind ebenfalls vorgesehen, jedoch nehmen diese einen sehr geringen Teil des Gesamtinnenvolumens des Schaltknaufes ein, so dass nur eine geringe Gewichts- und Materialersparnis dadurch erreicht wird.

Sämtliche Bauteile des zu montierenden Schaltknaufes der DE 299 18 125 U1 werden mit dem Spritzgussverfahren gefertigt. Dazu wird zunächst eine Kernkomponente gefertigt, die meist eine Rippenstruktur zur Formgebung und zur Erhöhung der Stabilität des Bauteils aufweist. Auf diese Rippenstruktur wird in einem zweiten Verfahrensschritt eine weitere Komponente, die Mantelkomponente, aufgespritzt bzw. aufgeschäumt. Dabei verläuft die zweite Komponente in der verrippten Struktur der Kernkomponente. Es entstehen nachteilig Bindenähte, die neben optischen Mängeln zu einer Schwächung des Bauteils führen können. Um trotzdem eine homogene Oberfläche ohne ungewollte Vertiefungen des Bauteils zu erreichen, muss wesentlich mehr Grundmaterial während des zweiten Verfahrensschrittes dem Werkzeug zugeführt werden, als für die eigentliche Struktur notwendig wäre. Folgen sind nachteilig höhere Materialkosten und ein größeres Gewicht.

Die JP 6300124 A offenbart einen einteilg und hohl ausgeführten Schaltknauf, wobei ein innerer aus einen harten Kunststoff bestehender Kern mit einem Spritzgußverfahren hergestellt ist. Den Kern umgibt ein in einem zweiten Verfahrensschritt aufgetragene weiche die Mantelkomponente bildende Kunststoffschicht, beispielsweise ebenfalls mit einem Spritzgußverfahren, wobei die weiche Mantelkomponente den Griffbereich des Schaltknaufs bildet. Bedingt durch die zwei getrennt geformten bzw. aufgetragenen verschiedenen Kunststoffe ist die Herstellung des Schaltknaufs aufwendig und kostenintensiv.

Die DE 196 02 721 A1 offenbart hingegen einen Griff für beispielsweise einen Skistock, bei welchem der weiche Griffteil als separates Bauteil an das Ende eines hohl ausgebildeten Stockes montiert wird. Der hohlförmige Stock als auch das Ende des Stockes, welches als Kernkomponente für das Griffteil ausgebildet ist, ist aus einem verstärkten Kunststoff gefertigt. Der Stock als auch das Griffteil werden nachteilig separat gefertig und anschließend montiert, so dass auch dieses Verfahren sehr aufwendig ist. Zudem umschließt das weiche Griffteil den Stock nicht vollständig, so dass kein gleichmäßig gutes Griffgefühl gegeben ist.

Weiterhin ist aus der DE 201 08 566 U1 ein Schaltgriff bekannt, welcher aus einer Kernkomponente aus Kunststoff besteht, in die eine rohrförmige Aufnahme für das freie Ende des Schalthebels ein gebettet ist. Den Grundkörper umgibt eine aus einem zweiten Kunststoff bestehende und in einem Spritzgußverfahren aufgebrachte weiche Mantelkomponente. Bedingt durch die separate gefertigte rohrförmige Aufnahme und den anschließenden getrennten Verfahrensschritten zur Erzeugung des Kunststoffkernes und der Mantelkomponente ist auch die Herstellung dieses Schaltknaufes aufwendig und kostenintensiv. Zudem besitzt dieser Schaltknauf nachteilig ein relativ hohes Gewicht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schaltknauf möglichst einfach und kostengünstig mit geringem Gewicht und guter Oberflächenqualität bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mir den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einen Schaltknauf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.

Der erfindungsgemäße Schaltknauf wird mittels Extrusionsblasformen hergestellt. Er ist vorteilhaft einteilig aus zwei Komponenten aufgebaut, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels Extrusion ein aus zwei verschiedenen Kunststoffschmelzen bestehendes Extrudat erzeugt wird und anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt die Endgültige Formgebung mittels eines Blasformprozesse erfolgt. Die beiden Komonenten sind zum einen eine Kernkomponente, die dem Schaltknauf durch verstärkende Zusätze wie beispielsweise Fasern, Glimmern, Mineralen oder Kugeln die erforderliche Stabilität verleiht, und einer Mantelkomponente, die aufgrund ihrer Zusammensetzung dem Autofahrer ein angenehmes, griffiges Gefühl beim Schalten vermittelt. Aufgrund dieses Aufbaus mittels zweier Komponenten kann der Schaltknauf komplett hohl ausgeführt werden. Dem Prozess wird gerade so viel Material hinzugeführt, wie zur Stabilität und zum Erhalt der gewünschten Struktur notwendig ist. Dies führt vorteilhaft zu einer Gewichtsreduktion bei gleichzeitiger Materialkostenersparnis. Die Gewichtsreduktion wirkt sich neben der damit verbundenen Kraftstoffeinsparung auch vorteilhaft auf die Lebensdauer des Getriebegestänges aus, auf welches der Schaltknauf aufgesetzt ist. Das Getriebegestänge wird mit geringeren Massen beaufschlagt, so dass geringere Momente auf das Gestänge und somit auch auf das Getriebe wirken. Die beim Spritzgießen häufig auftretenden Bindenähte, die beim Verlaufen der Schmelze in der form- und stabilitätgebenden Rippenstruktur entstehen, werden vorteilhaft durch das Extrusionsblasformen verhindert, was gleichbedeutend mit einer geringeren Schwächung des Bauteils bei optisch schönerer Bauteiloberfläche ist.

Nachfolgend werden einige mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schaltknaufes sowie das Verfahren anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: einseitig geschlossener Schaltknauf;
2: Schaltknauf mit Deckel;
3: verschiedene Ausführungsvarianten einer Sicherung gegen Verdrehen des Schaltknaufes auf einem Schaltgestänge;
1 zeigt einen an seinem oberen freien Ende geschlossenen Schaltknauf. Der Schaltknauf weist eine Mantelkomponente 1 und eine Kernkomponente 2 auf. Zur Erzielung dieses Zweikomponentensystems wird zunächst ein aus zwei Schmelzen bestehendes, rohrförmiges Extrudat (coextrudiertes Extrudat) extrudiert. Das dabei aus dem Extruderkopf kommende Extrudat wird langgezogen und nach Erreichen der notwendigen Länge des Extrudatabschnittes wird eine Form, die dem Negativ des späteren Schaltknaufes entspricht, um den Extrudatabschnitt gelegt und verschlossen. Gleichzeitig trennt eine Schneidevorrichtung den Extrudatabschnitt ab. Je nach Bedarf kann bei diesem Abtrennvorgang das obere freie Ende des rohrförmigen Extrudates geöffnet bleiben oder durch Abquetschen des Kunststoffes verschlossen werden. Anschließend werden Blasdorne in das Extrudat eingetaucht und Luft wird durch die Blasdorne in die Form eingebracht. Dadurch wird das Extrudat aufgeblasen und in die von der Form vorgegebenen Abmessungen gebracht. So entsteht ein Hohlraum 3. Wird das obere frei Ende des Extrudates beim Abtrennen geschlossen, so besteht die Möglichkeit, den oberen Bereich des Schaltknaufes so auszuführen, dass auf einen abgeflachten Bereich 4 beispielsweise Folien als Schaltlegenden auf den Schaltknauf aufgebracht werden können. Durch entsprechende Ausgestaltung der Form kann das obere freie, geschlossene Ende auch eine Nut aufweisen, in die ein Zierring eingesetzt werden kann.
2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, bei der das obere freie Ende offen ausgeführt ist. Die Vorsprünge 6 ermöglichen es, einen Deckel 7 auf dem Schaltknauf zu befestigen. Dabei kann die Befestigung mittels einer Schnapp-, Klebe-, oder Schweißverbindung realisiert werden. Am unteren freien Ende weist der Schaltknauf weitere Vorsprünge 5 auf, die dazu dienen, dass der Schaltknauf auf dem Schaltgestänge, welches den Vorsprüngen entsprechende Nuten aufweist, durch Einrasten fixiert werden kann. Die Vorsprünge können auch so ausgeformt sein, dass der Schaltknauf über ein Gewinde auf das Schaltgestänge aufgeschraubt werden kann.
3 zeigt beispielhaft verschiedene Möglichkeiten der Sicherung gegen Verdrehen des Schaltknaufes auf dem Schaltgestänge. Die Sicherung wird durch entsprechende Formgebung des Werkzeuges an die Formgebung des entsprechenden Schaltgestänges angepasst. Am unteren freien Ende sind Materialaussparungen vorgesehen, die je nach Form des Schaltungsgestänges durch eine rechteckige 8 oder eine zweigeteilte, durch einen Steg 10 getrennte kreisförmige Öffnung 9 realisiert werden. Eine weitere Sicherung gegen Verdrehen kann auch entsprechend im geschlossenen oberen freien Ende oder im aufgesetzten Deckel vorgesehen sein.

1: Mantelkomponente
2: Kernkomponente
3: Hohlraum
4: Abflachung des Schaltknaufes
5: Vorsprung am unteren freien Ende des Schaltknaufes
6: Vorsprung am oberen freien Ende des Schaltknaufes
7: Deckel
8: rechteckige Öffnung
9: zweigeteilte kreisförmige Öffnung
10: Steg

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schaltknaufes aus Kunststoff, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltknauf einteilig mittels Extrusionsblasformen hergestellt wird, wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels Extrusion ein aus zwei verschiedenen Kunststoffschmelzen bestehendes Extrudat erzeugt wird und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die endgültige Formgebung mittels eines Blasformprozesses erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat rohrförmig ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat innen eine Kernkomponente (2) und außen eine Mantelkomponente (1) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernkomponente (2) ein mit geeigneten Füllstoffen verstärkter Thermoplast und die Mantelkomponente (1) ein weicher, unverstärkter Thermoplast, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Ablängen des Extrudates ein so entstandener Vorformling einseitig geschlossen oder beidseitig geöffnet ausgeführt ist.
Schaltknauf aus Kunststoff, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, das der Schaltknauf einteilig und hohl ausgeführt ist und eine Mantelkomponente (1) aus einem weichen, unverstärkten Thermoplast, insbesondere einem thermoplastischen Elastomer sowie eine Kernkomponente (2) aus einem verstärkten Thermoplast aufweist und mittels Extrusionsblasformen hergestellt ist, wobei ein im ersten Versfahrensschritt mittels Extrusion erzeugtes Extrudat aus zwei verschiedenen Kunststoffschmelzen besteht.
Schaltknauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltknauf ein oberes und ein unteres freies Ende aufweist.
Schaltknauf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltknauf an seinem oberen und seinem unteren freien Ende Öffnungen aufweist.
Schaltknauf nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltknauf an den Öffnungen seiner freien Enden Vorsprünge (5, 6) aufweist.
Schaltknauf nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltknauf an seinem oberen freien Ende einen Deckel (7) zur Verschließung seines Hohlraumes (3) hat.
Schaltknauf nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) mittels Schnappverbindung oder Verklebung am Schaltknauf befestigt ist.
Schaltknauf nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltungsgestänge in die Vorsprünge (5) des unteren freien Endes des Schaltknaufes und/oder den Deckel (7) hineingreift.
Schaltknauf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltknauf an seinem oberen freien Ende geschlossen ist und an seinem unteren freien Ende eine Öffnung aufweist.
Schaltknauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltknauf an seinem unteren freien Ende eine Sicherung gegen Verdrehen des Schaltknaufes auf dem Schaltgestänge aufweist.
Schaltknauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung durch eine rechteckige Öffnung (8) ausgeführt ist, in die das ebenfalls rechteckig ausgeführte Schaltgestänge eingesetzt ist.
Schaltknauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung mittels kreisförmiger Aussparung (9) ausgeführt ist, wobei die Aussparung einen zentral angeordneten Steg (10) aufweist und das entsprechend ausgeformte Schaltgestänge in die Aussparung hineingreift.