DE19719321C2 - Herstellung eines leichten Lenkrades - Google Patents
Herstellung eines leichten LenkradesInfo
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Abstract
Zur Herstellung eines Lenkrades mit geringem Massenträgheitsmoment wird ein Verfahren zum gießtechnischen Ummanteln eines metallischen Lenkradskeletts mit einem Kunststoff vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Lenkradskelett und ein mit Treibmitteln versetztes Granulat aus einem thermopl. Kunststoff, insbesondere Polypropylen oder Polyethylen in vorgegebener Menge in eine Lenkradform eingebracht werden, daß das Granulat auf mindestens 100 DEG C erhitzt wird und daß durch Aufblähen, Aufschmelzen und Verbinden der Granulatteilchen in der Lenkradform ein das Lenkradskelett umgebender, innen aufgeschäumter und außen mit einer im wesentlichen geschlossenen Oberfläche versehener Lenkradkörper gebildet wird, dessen spezifische Dichte kleiner 0,4 g/cm·3· ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkrades mit
geringem Massenträgheitsmoment, durch gießtechnisches Ummanteln eines
metallischen Lenkradskeletts mit einem Kunststoff, wobei das
Lenkradskelett und ein aufschäumbarer Kunststoff in vorgegebener Menge in
eine Lenkradform eingebracht werden und unter Aufschäumen des Kunststoffs
in der Lenkradform ein das Lenkradskelett umgebender, innen aufgeschäumter
und außen mit einer im wesentlichen geschlossenen Oberfläche versehener
Lenkradkörper gebildet wird.
Verfahren zur gießtechnischen Ummantelung sind seit langem bekannt, z. B.
das Umschäumen einer Verstärkungslage aus der DE-OS 20 62 839, wobei
anfänglich thermomere Materialien wie CAB und PVC mit einer spezifischen
Dichte von 1,18 bis 1,39 g/cm3 verwendet wurden. Bei Nutzkraftfahrzeugen
werden nach wie vor Ummantelungen aus spritzgegossenem Polypropylen
verwendet, das eine spezifische Dichte von 0,89 bis 0,93 g/cm3 aufweist.
Diese Materialien wurden im Personenkraftwagenbereich weitgehend von
Polyurethan verdrängt, aus dem sich unter Zumischen von Treibmitteln eine
sogenannte Integralschaumstruktur herstellen läßt, bei der ein Kernbereich
mit mikrozellularer Struktur von einer dichten, weitgehend porenfreien und
haptisch vorzüglichen Deckschicht umgeben ist. Damit werden
Lenkradummantelungen mit einer spezifischen Dichte im Bereich von 0,8
g/cm3 erreicht. Ein solches Verfahren ist in der DE 44 12 977 A1
offenbart. Hier wird das Lenkrad zusammen mit einer vorgegebenen Menge
eines schäumbaren Kunststoffs, z. B. PUR, in eine Lenkradform eingebracht
und in der Form unter Aufschäumen des Kunststoffs ein das Lenkrad
umgebender, innen aufgeschäumter und außen mit einer im wesentlichen ge
schlossenen Oberfläche versehener Lenkradkörper gebildet.
Die Herstellung eines Schaumformteils mit verdichteter Außenhaut aus
Partikeln auf der Basis von Polyolefinen unter Einsatz einer Kompression
ist in der DE 43 08 764 A1 offenbart.
In der DE-OS 16 69 663 ist eine Verfahren zur Herstellung von Formkörpern
durch das Versintern von Schaumstoffteilchen aus Ethylencopolymeren unter
Druck und Wärme beschrieben.
Bei modernen Personenkraftwagen sind die Parameter des Lenksystems im
Hinblick auf eine hohe aktive Fahrsicherheit derart fein aufeinander
abgestimmt, daß bereits geringe Veränderungen vom Fahrer als störend
empfunden werden. In vielen Fällen, insbesondere bei Vorderradantrieb,
kann das Lenksystem durch eine Herabsetzung des Massenträgheitsmomentes
des Lenkrades weiter verbessert werden. Da der Materialaufwand für die
tragende Lenkradstruktur, d. h. insbesondere für das Lenkradskelett, ohne
Einschränkung der Betriebs- und Unfallsicherheit im allgemeinen nicht
weiter reduziert werden kann, kommt einer weiteren Absenkung der
Trägheitsmasse der Ummantelung eine erhebliche Bedeutung zu.
Es besteht somit die Aufgabe, das bekannte Verfahren zum gießtechnischen
Ummanteln eines Lenkradskeletts derart weiterzuentwickeln, daß das
Massenträgheitsmoment des Lenkrades weiter herabgesetzt werden kann, ohne
daß anderweitig Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Mit anderen
Worten, es soll ein Lenkrad hergestellt werden, das betriebs- und
sicherheitstechnisch mindestens das gleiche Niveau hat wie die heute
üblichen Lenkräder für Personenkraftwagen, das in allen funktionellen,
haptischen und ästhetischen Belangen gegenüber diesem Standard keine
Nachteile aufweist und das gleichwohl ein deutlich geringeres
Massenträgheitsmoment hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Verfahren
gemäß der DE 44 12 977 A1 als Kunstoff ein Granulat aus Polyethylen oder
Polypropylen verwendet wird, daß das Granulat aus Polyethylen oder
Polypropolyen mit einem Treibmittel versetzt wird und durch Aufblähen,
Aufschmelzen und Verbinden der mit dem Treibmittel versetzten
Granulatteilchen in der Lenkradform der Lenkradkörper gebildet wird, und
daß der aus dem Granulat aus Polyethylen oder Polypropylen bestehende
Kunststoff soweit aufgeschäumt wird, daß er eine spezifische Dichte von
weniger als 0,4 g/cm3 aufweist. Mit der Absenkung der spezifischen Dichte
des Ummantelungsmaterials auf die Hälfte oder weniger verglichen mit den
bisher günstigsten Werten bei Integralschaum aus Polyurethan kann das
Massenträgheitsmoment der Lenkräder bei gleichbleibendem Materialaufwand
für das Lenkradskelett ganz erheblich abgesenkt werden, weil der größte
Anteil des erfindungsgemäß verarbeiteten Materials im Lenkradkranz
angeordnet ist.
Die Absenkung des Lenkradgewichts kommt auch dem allgemeinen ökonomischen
Bestreben nach Gewichtsreduzierung im Fahrzeugbau entgegen. Außerdem ist
das verwendete Material ohne große Aufarbeitungskosten wieder einsetzbar,
so daß seine Verwendung auch ökologisch zu begrüßen ist.
In den Unteransprüchen 2 bis 9 sind verschiedene vorteilhafte Verfahrens
varianten beschrieben, die alle auf dem Kerngedanken der Erfindung
beruhen, wonach die Lenkradummantelung aus einem aufschäumbaren,
thermomeren Kunststoff hergestellt werden soll.
Dabei wird ohne weiteres auch eine für viele Fälle ausreichend abriebfeste
und haptisch ansprechende dichte Oberfläche erreicht, die
selbstverständlich in an sich bekannter Weise ganz oder teilweise mit
einer Deckschicht aus Leder, Holzfurnier oder vergleichbaren Materialien
überzogen werden kann. Für Großserien kann man in einem zweiten
Arbeitsgang auch Deckschichten aus geeigneten Kunststoffen aufbringen, wie
in den Unteransprüchen 10 bis 14 beschrieben.
Damit ist ein Verfahren angegeben, das einerseits die Herstellung eines
Lenkrades mit besonders niedrigem Massenträgheitsmoment erlaubt,
andererseits aber ohne irgendeine funktionelle Einschränkung auch alle
üblichen Oberflächenausgestaltungen ermöglicht.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung eines Lenkrades mit geringem Massen
trägheitsmoment, durch gießtechnisches Ummanteln eines metallischen
Lenkradskeletts mit einem Kunststoff, wobei das Lenkradskelett und ein
aufschäumbarer Kunststoff in vorgegebener Menge in eine Lenkradform
eingebracht werden und unter Aufschäumen des Kunststoffs in der
Lenkradform ein das Lenkradskelett umgebender, innen aufgeschäumter und
außen mit einer im wesentlichen geschlossenen Oberfläche versehener
Lenkradkörper gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff
ein Granulat aus Polyethylen oder Polypropylen verwendet wird, daß das
Granulat aus Polyethylen oder Polypropolyen mit einem Treibmittel versetzt
wird und durch Aufblähen, Aufschmelzen und Verbinden der mit dem
Treibmittel versetzten Granulatteilchen in der Lenkradform der
Lenkradkörper gebildet wird, und daß der aus dem Granulat aus Polyethylen
oder Polypropylen bestehende Kunststoff soweit aufgeschäumt wird, daß er
eine spezifische Dichte von weniger als 0,4 g/cm3 aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat auf
mindestens 100°C erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in
der Lenkradform mittels eingebrachtem Wasserdampf erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in
der Lenkradform durch Aufheizen der Form und/oder des Lenkradskeletts
erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in
der Lenkradform durch elektrische Energie erhitzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in
der Lenkradform durch Schwingungsenergie erhitzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat
beim Einbringen in die Form erhitzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie zum
Erhitzen des Granulats durch Aufheizen der Zuführeinrichtung und/oder
durch äußere mechanische Kräfte, die innere Reibung und Scherkräfte
auslösen, eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Treibmittel dem Granulat unmittelbar vor dem Einbringen in die Form
zugesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Lenkradkörper in einem zweiten Arbeitsgang mit einer Deckschicht aus
einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem weicheren, lichtbeständigen
Kunststoff auf der Basis von Polyurethan oder thermoplastischen Elastomeren
umspritzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Deckschicht unmittelbar nach der Herstellung des Lenkradkörpers
aufgebracht wird, wobei durch Wärmezufuhr über das Deckschichtmaterial und
Anschmelzen der Oberfläche des Lenkradkörpers eine chemische Bindung
zwischen Lenkradkörper und Deckschicht erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Deckschicht und Lenkradkörper eine im wesentlichen physikalische Bindung
erzeugt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Lenkradkörper mit einer rauhen oder strukturierten Oberfläche erzeugt wird
und daß die Deckschicht im wesentlichen formschlüssig gehalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Deck
schicht ein Material hoher Schrumpfung beim Abkühlen verwendet wird und
daß die Deckschicht im wesentlichen kraftschlüssig gehalten wird.
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