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Die
Erfindung betrifft eine gestreckte Flachbaugruppe für Fahrzeuge
aus Kunststoff mit An- und Ausformungen zum Verbinden mit anderen
Bauelementen oder zur Lagerung oder zur Befestigung von Bauelementen.
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Unter
gestreckter Flachbaugruppe versteht die vorliegende Erfindung all
jene Teile in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise in einem Personen-Kraftfahrzeug
oder einem Last-Kraftfahrzeug, die eine größere Längserstreckung als Breitenerstreckung
aufweisen. Solche Teile finden in vielfacher Hinsicht Verwendung.
Beispielsweise weisen Lamellen in einer Lamellenanordnung in einem
Gehäuse einer
Luftdüse
solche Strukturen auf. Es kann sich dabei um vertikal und/oder um
horizontal angeordnete Lamellen handeln bzw. um Lamellen in drehbaren Düsen, die
jede Schräglage
einnehmen können.
Gestreckte Flachbaugruppen nach der Erfindung können aber auch Blenden oder
Abdeckklappen sein, die zum Abdecken z. B. von in das Armaturenbrett
eines Kraftfahrzeugs eingebauten Autoradios, CD-Playern oder Navigationsgeräten vorgesehen
sind. Auch diese weisen eine gestreckte Form auf. Des Weiteren sind
auch Windabweiser und Jalousie-Lamellen gestreckte Flachbaugruppen
im Sinne der Erfindung. Die Windabweiser, die üblicherweise aus Metall bestehen
und sich aufstellen, wenn das Dachfenster geöffnet ist, werden teilweise
auch aus Kunststoff hergestellt.
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Bei
allen Flachbaugruppen, die aus Kunststoff bestehen, besteht der
Nachteil, dass diese bei geringen Dicken durch hohe Wärmebelastung,
z. B. durch Sonneneinstrahlung in die Fahrgastzelle eines PKW's oder LKW's, sich ausdehnen
und durchbiegen können
sowie Spannungen freisetzen. Des Weiteren ist ein schlechtes Schwingungsverhalten
gegeben. Werden darüber
hinaus auf solchen gestreckten Flachbaugruppen Schieber angebracht,
wie dies beispielsweise bei Lamellen in Luftdüsengehäusen der Fall ist, die als
Steuerlamellen ausgebildet sind, um darüber andere Elemente betätigen zu
können,
so kommt diesen Lamellen darüber
hinaus eine tragende Funktion zu. Jedes Durchbiegen kann dabei die Funktion
des Schiebers beeinträchtigen.
Des Weiteren sind diese Nachteile auch bei Jalousielamellen, die
in Jalousienanordnungen beispielsweise zum Verdecken ganzer Geräteeinheiten
oder auch Fenster vorhanden sind, gegeben. Selbst bei der Ausführung als
Hohlprofil ist die Stabilität
nicht gewährleistet.
Darüber
hinaus besteht ein höherer
Platzbedarf im Aufwickelraum für
solche Jalousien. Einfache, also dünne Jalousien, wie sie insbesondere
in kleinen Räumen,
beispielsweise bei der Abdeckung einer Bedienfront in einem Kraftfahrzeug, üblich sind, müssen aus
Platzgründen
als Flachprofil ausgebildet sein. Diese weisen aber eine geringe
Stabilität
auf, da sie als leicht durchbiegsame Baugruppe aus Kunststoff gefertigt
sind.
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Wenn
eine Lamelle in einer Luftdüse,
die üblicherweise
aus Kunststoff gefertigt ist, eine größere Länge bzw. bei vertikaler Anordnung
eine größere Höhe sowie
ein relativ kleines Schiebeelement oder ein anderes Betätigungselement,
z. B. ein Drehsteller, aufweist, erfolgt bei deren Betätigung eine
erhöhte
mechanische Belastung der Lamelle, was zum Durchbiegen derselben
führen
kann. Dies kann insbesondere bei mehrjährigem Gebrauch und bei hoher
Temperaturbelästung
durch Sonneneinstrahlung dazu führen,
dass die Durchbiegung sich nicht mehr zurückstellt und damit die Reibung
auf die Führung des
Einstellelementes schwerer wird. Ferner kann bei jalousieartiger
Anordnung von Lamellen ein uneinheitlicher Luftspalt auch durch
Eigenverformung der Lamellen auftreten. Es hat sich ferner gezeigt, dass
auch bei mechanisch relativ unbelasteten Lamellen solche Verbiegungen,
insbesondere bei längerem
Gebrauch und bei höheren
thermischen Belastungen, eintreten können, insbesondere dann, wenn
die Lamellen sehr dünn
ausgeführt
sind.
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Um
eine Lamelle, die mit einem Einstellelement versehen oder als Steuerlamelle
ausgebildet ist, derart zu versteifen, dass sie den mechanischen Ansprüchen entspricht
und ein Durchbiegen vermieden wird, ist in der
DE 20 2006 004 052 U1 vorgeschlagen,
die Lamelle als Verbundteil auszuführen und in Längserstreckung
ein versteifendes metallisches Einlegeteil einzulegen, das sich
im Wesentlichen über
die gesamte Länge
der Lamelle erstreckt und größtenteils
oder vollständig
mit dem Kunststoff umgeben ist. Diese Ausführung hat zudem den Vorteil,
dass der metallische Einlegeteil zugleich als Stromleiter mit verwendet
werden kann.
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Aus
der
DE 20 2004
008 181 U1 ist ein aus Kunststoff bestehendes Lamellengitter
einer vorzugsweise in ein Kraftfahrzeug einbaubaren Luftdüse mit einer
Vielzahl verschwenkbarer Lamellen bekannt. Auf mindestens einer
Lamelle ist ein längsverschiebbarer
Reiter angeordnet, der mit zumindest einer quer zu den Lamellen
im Lüftungsgehäuse verschwenkbar
angeordneten Richtungslamelle verbunden ist. Mindestens die den
Reiter tragende Lamelle weist eine sich in dessen Verschieberichtung
erstreckende, aus einem galvanisch bearbeiteten Kunststoff bestehende
Leiste auf.
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Ausgehend
vom bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine gestreckte Flachbaugruppe der gattungsgemäßen Art
aus einem solchen Kunststoffmaterial herzustellen, das eine wesentlich
höhere
Steifigkeit der Flachbaugruppe sicherstellt und Durchbiegungen,
bezogen auf die Verbaulänge
und die Querschnittsgröße, deutlich
vermindert.
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Die
Aufgabe löst
die Erfindung durch Ausgestaltung der gestreckten Flachbaugruppe
gemäß der Lehre
des Schutzanspruchs 1.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen der gestreckten Flachbaugruppe
sind in den Unteransprüchen
im Detail angegeben.
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Versuche
mit dem von der Firma Mitsubishi angebotenen, unter dem Namen „Reny® W
110" angebotenen
Kunststoff, einem Polyarylamid (PAA), der mit Fasern versetzt ist,
haben gezeigt, dass damit nicht nur wirtschaftlich gestreckte Flachbaugruppen herstellbar
sind, sondern dass diese eine gewünschte hohe Steifigkeit bei
geringer Höhenausbildung bzw.
Dicke aufweisen. Das Material eignet sich in vorteilhafter Weise
für die
Herstellung von Lamellen für
Luftdüsen,
gleich welcher Art und Ausprägung, sowie
für Jalousielamellen,
zur Herstellung von Jalousien verschiedenster Breite und Größe sowie
für langgestreckte
Windabweiser, die durch die hohe Stabilität und Steifigkeit vergleichbare
Eigenschaften, wie aus Blechstreifen geformte oder als Druckgussteil
aus Magnesium oder Zinkdruckguss hergestellte Windabweiser, aufweisen.
Im Falle der verwendeten Fasern mit aufgerauter Oberfläche kann das
Polyarylamid in die Poren eindringen und stützt zum Tragen bei.
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Wird
eine Lamelle aus diesem Material hergestellt, so kann diese auch
partiell metallisiert werden, so dass hierüber auch stromleitungsführende Bahnen
realisiert werden können.
Ebenso ist eine komplette Metallisierung möglich, z. B. ein Verchromen.
Der Einsatz des Materials hat darüber hinaus gezeigt, dass die
Formstabilität
so hoch ist, dass auch nach Stress- oder Langzeittest eine Durchbiegung
nicht gegeben ist, insbesondere auch dann nicht, wenn durch direkte
Sonneneinstrahlung Temperaturen im Bereich von über 100° erreicht werden. Dies ist auf
die eingebundenen Füllstoffe,
nämlich Fasermaterial,
zurückzuführen. Das
Fasermaterial kann ein Karbonfasermaterial sein. Es können aber auch
Kunststofffasern oder auch Metallfäden, also aus Metallfäden geschnittene
Faserabschnitte, eingebunden sein. Dieses verstärkte Polyarylamid (PAA) ermöglicht Biegebelastbarkeit
bei gleichem Querschnitt, die weit über dem Doppelten der Belastbarkeit
anderer Kunststoffe liegt. Es bietet darüber hinaus eine hohe Schlagfestigkeit,
so dass insbesondere bei der Verwendung in Windabweisern auch kleine
Steinchen beim Aufschlag eine Beschädigung nicht zu bewirken vermögen.
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Eine
nach der Erfindung gefertigte Lamelle kann aber auch als Verbundlamelle
ausgeführt
sein, bei der der Metallträger
von dem Polyarylamid mit den eingebundenen Faserstoffen umspritzt
ist und im Spritzvorgang unmittelbar die endgültige Form der Oberflächengestaltung
annimmt. Die Verbundlamelle kann auch aus Zweikunststoff komponenten
bestehen. Nämlich
aus Polyarylamid und aus einer Hartkunststoffkomponente z. B. galvanisierbarem
Kunststoff. Eine solche Verbindung ist als Hart/Hart-Kunststoffverbindung
anzusehen. Es kann aber auch eine Kombination mit einer Weich-Kunststoffkomponente gewählt werden.
Der Verbund selbst kann mechanisch oder chemisch erfolgen. Mechanisch
durch Zusammenfügen
der Teile. Chemisch im Zweikomponentenspritzgußverfahren.
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Durch
die Verwendung der Kunststoffkomponente zum Einbetten des Einlegeteils
wird zugleich eine gewünschte
Oberflächenstruktur
erreicht und es ist nicht mehr notwendig, dass das Teil danach spritzlackiert
wird.
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Bestehen
die Lamellen in bekannter Weise hingegen aus Druckguss, so müssen die
Oberflächen
dieser nachbehandelt und lackiert werden, um eine Oberflächengüte zu erreichen.
Die Lamellenanordnung kann aus miteinander bewegungsgekoppelten,
vertikal oder horizontal oder schräg verlaufend in dem Düsengehäuse verschwenkbar
gelagerten Lamellen bestehen. Die Lamellen können aber auch in einem mit
dem Gehäuse
verbundenen Rahmen gelagert sein. Bei einem drehbaren runden Düsengehäuse weisen
die Lamellen unterschiedliche Längen
auf und können
in beliebige Winkelstellungen zur Horizontalen z. B. des Kraftfahrzeuges
eingestellt werden. Die Lamellenanordnung und die Luftdüse finden beispielsweise
Verwendung in den Fahrgasträumen eines
Kraftfahrzeuges, eines anderen Land- oder Luftfahrzeuges sowie in Fahrgasträumen in
Schiffen.
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Das
gemäß der Erfindung
vorgesehene metallische Einlegeteil, das die Lamelle zusätzlich versteift,
sollte sich im Wesentlichen über
die gesamte Länge
der Lamelle erstrecken. Das metallische Einlegeteil braucht sich
aber nicht über
die gesamte Tiefe der Lamelle zu erstrecken. Es reicht hier, dass
ein Teil der Lamelle versteift wird. Die Lamelle ist auch dann noch
wesentlich steifer als eine Lamelle, die nur aus Kunststoff besteht.
Wenn sich das Einlegeteil über
etwa zwei Drittel der Länge
erstreckt, so ist bei einer Lamellendicke von ca. 2 bis 3 mm bereits
eine so hohe Steifigkeit gegeben, dass ein Durchbiegen auch bei
stärkeren
mechanischen Belastungen verhindert wird. Das Einlegeteil kann aber
auch in der Länge
kurz vor den Stirnseiten enden, so dass dann immer noch eine Einbettung
gegeben ist. Als Einlegeteil kann ein Stanzteil verwendet werden.
Dieses Stanzteil kann über
die Länge
verteilt Löcher
aufweisen, in die der Kunststoff beim Umspritzen fließt, so dass
eine sehr starre Verbindung entsteht. Die Löcher können Durchgangslöcher oder
Sacklöcher sein.
Es können
aber auch gerippte oder geprägte Metallteile
eingelegt werden.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, das Einlegeteil rückseitig über die
Kunststoffeinbettung hinaus vorstehen zu lassen. Dadurch kann die
vorstehende Metallschiene, die dadurch gegeben ist, zugleich als
Führungsschiene
für ein
Schiebeelement, das auf die Lamelle aufgesetzt wird, verwendet werden.
Auch kann das Metallteil als Stromschiene eingesetzt werden. Der überstehende
Teil kann im Werkzeug auch als Abstützrippe verwendet werden. Der
nicht umspritzte Teil kann zur farblichen Anpassung oder zum Verdecken
beschichtet oder mit einem Farbauftrag versehen sein. In diesem
Fall ist eine zweite Stromschiene beispielsweise durch eine stromleitende
Lackierschicht auf dem Kunststoffteil zu realisieren, um z.B. eine
Lichtquelle, z.B. eine Diode innerhalb des Schiebeelementes, im
Bedarfsfall mit Strom versorgen zu können.
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Anstelle
von Schiebeelementen können selbstverständlich auch
Drehelemente angebracht sein, die manuell betätigbar sind und für unterschiedliche
Funktionen verwendet werden können.
Anstelle von Schiebeelementen, die in der Regel dazu dienen, um
senkrecht verlaufende Lamellen über
Mitkopplungselemente betätigen
zu können,
können
auch Drehelemente vorgesehen sein, die zum gleichen Zweck oder zu
anderen Funktionssteuerungen verwendet werden können. Ebenso können auch
feststehende Anzeigeelemente angebracht sein. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn die Lamelle selbst als Steuerlamelle ausgebildet
ist und durch ihr Verschwenken über
Kopplungsglieder weitere Lamellen in einer Jalousie-Anordnung betätigt werden.
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Spritztechnisch
hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, das Einlegeteil in ein
Spritzgießwerkzeug
einzulegen und vorderseitig eine Materialverdickung in Wulstform
anzuspritzen, so dass die Lamelle in Ausströmrichtung wulstförmig ausgebildet
ist und der Luftstrom hierüber
abgelenkt und verwirbelt werden kann. Die die Schwenkachse realisierenden Zapfen
können
stirnseitig an den Schmalflächen
aus dem Kunststoff ausgeformt sein oder aber auch an den Einlegeteilen
seitlich vorstehen und aus dem Kunststoff hervortreten, wenn es
gewünscht
ist, dass ein Metallzapfen als Lagerzapfen in eine Lagerausnehmung
in der Gehäusewand
eingesetzt werden soll.
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Im
Falle, dass das Einlegeteil die Kunststoffmasse rückseitig übersteht,
können
an dem Einlegeteil auch Anschläge,
beispielsweise ein mittiger, nach hinten vorstehender breiter Ansatz,
vorgesehen sein, um den Schiebeweg eines Schiebeelementes zu begrenzen.
Das Schiebeelement weist in der inneren Führung Seitenanschläge auf,
so dass der Schiebeweg als solcher hierüber begrenzt wird. Die Schiebeelemente
bestehen in der Regel aus zwei Seitenelementen, die von unten und
oben auf die Lamelle aufgesetzt werden und miteinander durch Rast-
oder Schweißverbindung
verbunden sind. Solche Ausbildungen sind in den eingangs genannten
Schriften angegeben.
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Werden
auch andere Lamellen versteift, die beispielsweise nicht als Steuerlamelle
oder als Lamelle mit Einstellelementen ausgeführt sind, so kann nach der
gleichen Weise verfahren werden. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere
bei langen Lamellen ein Durchbiegen durch Eigengewicht und/oder
thermische Einwirkung vermieden wird.
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Vorteilhafte
Abmessungen von Lamelle und Einlegeteil, wie z.B. die Tiefen, sind
im Anspruch 16, vorteilhafte Randüberstände des Einlegeteils im Anspruch
17 angegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele
ergänzend
erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Lamelle, wie sie in Lamellenanordnungen für Luftdüsen üblich ist,
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2 ein
Jalousieblatt, wie es für
die Herstellung einer Jalousie benötigt wird,
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3 einen
Windabweiser,
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4 eine
Lamelle mit einem eingesetzten Einlegeteil und
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5 die
Lamelle gemäß 4 mit
einem Schiebeelement.
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In 1 ist
eine Lamelle 1 für
eine Lamellenanordnung in einem Gehäuse einer Luftdüse dargestellt.
Diese Lamelle kann beispielsweise 100 mm lang, 10 mm bis ca. 25
mm breit und 0,8 mm bis ca. 2,5 mm dick sein. Die Lamelle weist
ferner angeformte Lagerzapfen 5 und 6 auf, sowie
einen angeformten Arm 8 mit einem Lagerzapfen, auf den
ein Verbindungsteil aufgesteckt wird, mit dem verschiedene Lamellen
gekoppelt sind. Alternativ kann auch eine Lamellenform vorgesehen
sein, die an Stelle der angeformten Lagerzapfen Lagerbohrungen aufweisen,
die dann mittels Metallstifte (Lagerstifte) mit dem zugehörigen Gehäuse schwenkbeweglich
verbunden werden. Beim Verschieben dieses Verbindungsteils werden
automatisch alle Lamellen einer Anordnung verschwenkt. Das Verbindungsteil
kann auch Leitkurven aufweisen, so dass die parallel in einem Gehäuse oder
einem Rahmenteil einer Luftdüse
gelagerten Wellen sich in unterschiedlichen Winkeln verstellen. Erfindungsgemäß ist nun
diese Lamelle aus dem unter dem Handelsnamen „Reny W 110" von der Firma Mitsubishi
angebotenen faserverstärkten
Polyarylamid hergestellt und weist selbst bei schmaler Ausfertigung
von 0,8 mm eine hohe Biegesteifigkeit (46 300 M Pa nach ISO 178)
auf, so dass bei den angegebenen Abmessungen kein Durchbiegen gegeben
ist.
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2 zeigt
ein anderes Beispiel einer gestreckten Flachbaugruppe, nämlich eine
Jalousielamelle 9, die dünnwandig, z. B. 0,8 mm dick
ist, und an ihren längsseitigen
Enden hakenförmige
Umbiegungen 10 und 11 aufweist, die bei Aneinanderreihung mehrerer
Lamellen 9 ineinandergehakt werden können, wodurch eine Jalousie
entsteht, die sich auf eine Aufnahmewelle aufwickeln und wieder
abwickeln lässt.
Solche Jalousien werden beispielsweise im Kraftfahrzeug zur Abdeckung
der Bedienelemente und sonstigen Apparaturen, die im mittleren Unterbau
des Armaturenbrettes eingebaut sind, verwendet. Solche Lamellen
können
aber auch über Öffnungen
schiebbar ausgeführt
sein. Es ist ersichtlich, dass auch diese Lamelle, gefertigt aus
dem Material „Reny® W
110", eine hohe
Steifigkeit aufweist, so dass eine Durchbiegung oder ein Flattern
weitestgehend vermieden wird, selbst dann, wenn die Lamelle eine
große
Länge aufweist.
Solche Lamellenkörper können als
gestreckte Flachbaugruppen auch als Lamelle für ein Fenster verwendet werden.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Windabweisers, der beispielsweise 35 mm hoch ist und eine
Länge von
700 mm bis 900 mm aufweist. Der Windabweiser
12 wird in
einen Rahmen eines Dachfensters eines Kraftfahrzeuges eingebaut.
Hierzu sind die seitlichen Schenkel
13 vorgesehen, an deren
Enden sich Lageransätze
15 sowie
Fixierabschlüsse
14 befinden.
Auch dieser Windabweiser ist aus dem unter dem Handelsnamen „Reny
® W
110" von der Firma
Mitsubishi angebotenen Kunststoff hergestellt und weist eine hohe
Steifigkeit auf. Darüber
hinaus ist das Material schlagfest, so dass auch bei aufgestelltem
Windabweiser anfliegende Sandkörner
oder Kleinsteine keine Beschädigungen
bewirken. Der Windabweiser selbst kann leicht dreieckförmig ausgeführt sein
und beispielsweise eine Basisdicke von 3 mm bis ca. 5 mm aufweisen
und eine Dicke an der Spitze von ca. 1 mm. Darüber hinaus kann er sogar länger ausgebildet
sein, z. B. auch 900 mm, um in größeren Dachfenstern verbaut
werden zu können.
Die Verwendung solcher Windabweiser ist in der
DE 43 23 694 C2 beschrieben.
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In
den 4 und 5 ist eine Lamelle für eine Luftdüsenanordnung
dargestellt, die zusätzlich mit
einem Einlegeteil verstärkt
ist. Diese Lamelle ist im Verbundspritzverfahren unter Verwendung
des Kunststoffes unter dem Handelsnamen „Reny® W 110" ebenfalls hergestellt.
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Als
Einlegeteil
3 ist ein Blechstanzstreifen vorgesehen, der
mit Bohrungen versehen ist. Diese Bohrungen werden beim Umspritzen
in einem Spritzwerkzeug mit der Kunststoffmasse verfüllt, so
dass ein Teil entsteht, das aus dem metallischen Einlegeteil
3 und
dem Kunststoffteil der Lamelle
1 gebildet wird. Es ist
ersichtlich, dass durch das lange Einlegeteil
3 eine sehr
steife Ausführung
der Kunststofflamelle gegeben ist. Diese Kunststofflamelle
1 kann
stirnseitig wulstförmig
ausgeführt
sein und oben und unten Lagerzapfen
5 aufweisen, so dass
die Lamelle als Horizontal- oder Vertikallamelle eingesetzt werden kann.
Die Darstellung zeigt eine lineare Ausführung. Die Lamelle kann aber
auch geschwungen in Längsrichtung
ausgeführt
sein. Bei einer Lamelle mit einem aufgesetzten Schiebeelement, wie
es aus
5 ersichtlich ist, ist es jedoch empfehlenswert,
zumindest den mittleren Teil, in welchem das Schiebeelement
2 verschieblich
angeordnet ist, geradlinig auszuführen. Das Schiebeelement
2 kann
z.B. wie in der
DE
201 18 014 U1 oder in der
DE 20 2004 006 461 U1 angegeben
ausgebildet sein. Rückseitig
können über das Mitkopplungselement
7 andere
Lamellen in anderen Lagen betätigt
werden. Die Lamelle
1 selbst weist im Ausführungsbeispiel
unten jeweils einen Ansatz
8 mit Lagerungen für Kopplungsglieder
auf, damit parallel liegende Lamellen beim Verschwenken mit verschwenkt
werden können
bzw. die Lamelle
1 durch einen gesonderten Antrieb verschwenkt werden kann.
Diese Techniken sind bekannt und nicht erfindungsrelevant.
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Die
Darstellung in 4 zeigt, dass mittig ein rückseitig
herausstehender Ansatz 4 an dem Einlegeteil 3 vorgesehen
ist. Dieser Ansatz weist äußere Ecken
auf, die als Anschlagskanten für
das Schiebeelement 2 dienen, das die Lamelle 1 in
diesem Bereich vollständig
umschließt.
Der Ansatz gleitet in nicht dargestellte Ausnehmungen des Schiebeelementes,
so dass eine seitliche Begrenzung des Schiebeweges hierdurch gegeben
ist. Die Abbildungen zeigen ferner, dass der Einlegeteil 3 die
Kunststoffmasse rückseitig übersteht,
so dass dieser Teil zugleich als Führungsteil für das Schiebeelement mitverwendet
werden kann.