WO2006007834A1 - Verstelleinrichtung - Google Patents

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    • E05Y2900/55—Windows

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device according to the preamble of claim 1.
  • relatively movable adjusting elements with supporting and sliding function such as guide rails and slidably arranged on the driver for
  • From DE 102 07 140 A1 discloses a cable window lifter for a motor vehicle window glass with a guide rail and a driver is known, which is mounted in a form-fitting and slidably sliding in the guide rail.
  • the driver In order to give the driver a high stability and at the same time a good sliding ability on the guide rail, the driver has two regions with different material properties, of which the first region has a low coefficient of friction for a good lubricity and the second region has a high mechanical strength.
  • the carrier consisting of two material components is produced by means of a two-component injection molding process, in which the two material components with different properties are injected successively or at different locations into a mold, wherein in the areas with high demands on the strength or mechanical strength a fiber-reinforced plastic and in the areas with high demands on the sliding properties of a non-fiber reinforced plastic is introduced.
  • An alternative way to provide adjustment of an adjustment both with the required high stability and with good sliding properties is to paste a sliding insert with good sliding properties in a substrate with good stability properties or otherwise connect to the substrate.
  • the present invention has for its object to provide an adjusting device of the type mentioned, in which using a simple, fast manufacturing process adjustment elements with even complex shapes at very high strength are provided with tribologically good properties at low cost.
  • the solution according to the invention enables the cost-effective production of pairs of positively cooperating adjusting elements with high strength or load capacity properties for a supporting function as well as good sliding properties for sliding functions in a single method step.
  • even complex components or adjusting elements can be inexpensively equipped at very high strength in addition with tribologically good properties in a simple and fast production process and thus the otherwise usual compromise between either high strength or good tribological properties are inexpensively bypassed.
  • the core region and the tribologically optimized plastic layer preferably consist of plastic layers which are produced by mono-sandwich injection molding and are materially connected to one another.
  • the melts of the two plastics used are so dimensioned and introduced into the injection mold, that the core region of high strength and the tribologically optimized plastic layer, an outer skin-core structure, that is a core or the strength requirements sufficient core with the optimal sliding properties Outer skin, form.
  • the core region of high strength is formed from a fiber-reinforced plastic, in particular a glass fiber reinforced plastic, for example from a long glass fiber reinforced polypropylene with a fiber content of 30% to 50% a glass fiber reinforced polybutylene terephthalate / acrylonitrile-styrene-acrylic ester (PBT / ASA) blend with a fiber content of 30%, a glass fiber reinforced syndiotactic polystyrene with a fiber content of 30% or a glass fiber reinforced polybutylene terephthalate / polyethylene terephthalate (PBT / PET) blend with a Fiber content of likewise 30%.
  • a fiber-reinforced plastic in particular a glass fiber reinforced plastic, for example from a long glass fiber reinforced polypropylene with a fiber content of 30% to 50% a glass fiber reinforced polybutylene terephthalate / acrylonitrile-styrene-acrylic ester (PBT / ASA) blend with a fiber content
  • the outer skin protecting the optimum tribological properties consists in particular of a plastic with a smooth surface structure or of a plastic with incorporated lubrication.
  • Fig. 1 - a schematic representation of an injection molding machine with two extruders for producing a mono-sandwich molded part
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the driver according to FIG. 1 and a guide rail of a motor vehicle connected to the driver and also designed as a monobandam sandwich molding.
  • Fig. 1 shows an injection molding plant for processing thermoplastics and thermal loads for producing a in Fig. 2 in cross-section shown driver 1, which engages around a guide rail 2 of a window lifter for a motor vehicle form-fitting and along the guide rail 2 is slidably adjustable.
  • the driver 1 and the guide rail 2 consist of a core region 10, 20 of high strength and bearing capacity, which is completely surrounded by a skin region 11, 21 with tribologically optimized properties.
  • the core region 10, 20 high mechanical strength consists for example of one of the fiber-reinforced plastics mentioned in claims 5 to 9, while the skin area 11, 21 of one of the mentioned in claims 5 to 9 plastics without fiber reinforcement, but with a smooth surface or a Plastic with incorporated lubrication exists.
  • composition of the two plastic regions 10, 11 and 20, 21 takes place according to the mono-sandwich method, in which the plastic melts on two separate Plasticizing units and extruders are conveyed into a common injection space and spatially stacked one behind the other, wherein during the injection process, the core component displaces the skin component to the tool surface.
  • the injection molding plant consists of a main extruder 3 with a screw cylinder for receiving a preferably (glass) fiber-reinforced plastic as the core component 5 for the core region of high mechanical strength 11 of the driver 1 and one of a secondary extruder 4 with a screw cylinder to a common injection chamber 30, for example the outlet opening of the main extruder 3 adjoins, dispensed plastic with good sliding properties as skin component 6 for the skin area with optimum tribological properties 11 of the driver 1.
  • the melts of the core components 5 formed in the main extruder 3 for the core region 10 of the driver 1 and the skin component 6 for the skin region 11 of the driver 1 formed in the secondary extruder 4 are first successively layered in the screw cylinder of the main extruder 3 by the skin component 6 via the discharge opening in the injection space 30 of the main component 5 containing the main component 3 is injected. Subsequently, the discharge port of the main extruder 3 is connected to a sprue bushing of a tool 7, and the stratified skin and core components 5, 6 are inserted into the cavity of the injection mold of the single-stroke tool 7 as in the conventional injection molding process.

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Abstract

Verstelleinrichtung mit paarweise formschlüssig ineinandergreifenden, relativ zueinander beweglichen Verstellelementen mit tragender und gleitender Funktion, von denen mindestens ein Verstellelement aus Kunststoff besteht, insbesondere für Verstelleinrichtungen mit translatorisch beweglichen Verstellelementen in Kraftfahrzeugen wie Fensterheber, Sitzverstellungen oder dergleichen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verstellelement (1, 2) aus Kunststoff einen Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aufweist, der zumindest teilweise von einer tribologisch optimierten Kunststoffschicht (11, 21) umgeben ist.

Description

Verstelleinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
An Verstelleinrichtungen mit paarweise formschlüssig ineinandergreifenden, relativ zueinander beweglichen Verstellelementen mit tragender und gleitender Funktion, wie beispielsweise Führungsschienen und darauf gleitend angeordnete Mitnehmer zum
Anheben und Absenken von Fensterscheiben in Kraftfahrzeugen, werden sowohl hinsichtlich der Festigkeit und Lebensdauer als auch hinsichtlich guter Gleiteigenschaften hohe Anforderungen gestellt. Während eine hohe Festigkeit und Tragfähigkeit bei der Verwendung von Kunststoffen üblicherweise den Einsatz von faserverstärkten
Materialien bei keinen oder nur geringen Ansprüchen an die Oberflächenbeschaffenheit erfordert, bedingen gute Gleiteigenschaften den Einsatz von gleit-reiboptimierten
Materialien sowie hohe Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit, was jeweils unterschiedliche Materialeigenschaften voraussetzt. Da sich aber beide Materialeigenschaften widersprechen, wird bei der Materialauswahl ein Kompromiss zwischen guten Gleiteigenschaften und guten Festigkeits- bzw.
Tragfähigkeitseigenschaften geschlossen, der zu ausreichenden Festigkeits- und Tragfähigkeitseigenschaften und akzeptablen, aber nicht optimalen Gleiteigenschaften führt.
Aus der DE 102 07 140 A1 ist ein Seilfensterheber für eine Kraftfahrzeug-Fensterscheibe mit einer Führungsschiene und einem Mitnehmer bekannt, der formschlüssig und gleitend verschiebbar in der Führungsschiene gelagert ist. Um dem Mitnehmer eine hohe Stabilität und zugleich eine gute Gleitfähigkeit an der Führungsschiene zu verleihen, weist der Mitnehmer zwei Bereiche mit unterschiedlichen Materialeigenschaften auf, von denen der erste Bereich einen niedrigen Reibungskoeffizienten für eine gute Gleitfähigkeit und der zweite Bereich eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweist. Die Herstellung des aus zwei Materialkomponenten bestehenden Mitnehmers erfolgt mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzgußverfahrens, bei dem nacheinander oder an verschiedenen Stellen die beiden Materialkomponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften in eine Form eingespritzt werden, wobei an den Bereichen mit hohen Anforderungen an die Festigkeit bzw. mechanische Belastbarkeit ein faserverstärkter Kunststoff und an den Bereichen mit hohen Anforderungen an die Gleiteigenschaften ein nicht faserverstärkter Kunststoff eingebracht wird.
Die Anwendung eines Zwei-Komponenten-Spritzverfahrens ist jedoch wegen der Notwendigkeit unterschiedlicher Anspritzpunkte sowie durch die nacheinander einzubringenden Materialkomponenten ein aufwändiger Herstellungsprozess mit der Notwendigkeit eines für die gezielte Einbringung der unterschiedlichen Materialkomponenten geeigneten, teuren Werkzeugs. Zudem kann beim Zwei- Komponenten-Spritzverfahren nicht an allen gewünschten Stellen eine zweite Komponente eingebracht werden.
Eine alternative Möglichkeit, Verstellelemente einer Verstelleinrichtung sowohl mit der erforderlichen hohen Stabilität als auch mit guten Gleiteigenschaften zu versehen, besteht darin, einen Gleiteinsatz mit guten Gleiteigenschaften in ein Trägermaterial mit guten Stabilitätseigenschaften einzuclipsen oder anderweitig mit dem Trägermaterial zu verbinden.
Das Einclipsen von Gleiteinsätzen ist bezüglich der Handhabung jedoch sehr aufwändig und auch nur unter bestimmten konstruktiven Voraussetzungen anwendbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Verstelleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter Einsatz eines einfachen, schnellen Herstellungsverfahrens Verstellelemente mit auch komplexen Formen bei sehr hoher Festigkeit preiswert mit tribologisch guten Eigenschaften versehen werden.
Diese Aufgabenstellung wird durch eine Verstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die preisgünstige Herstellung von paarweise formschlüssig zusammenwirkenden Verstellelementen mit großen Festigkeits- bzw. Tragfähigkeitseigenschaften für eine tragende Funktion sowie guten Gleiteigenschaften für gleitende Funktionen in einem einzigen Verfahrensschritt. Dabei können auch komplexe Bauteile bzw. Verstellelemente bei sehr hoher Festigkeit preiswert zusätzlich mit tribologisch guten Eigenschaften in einem einfachen und schnellen Herstellungsverfahren ausgerüstet und damit der sonst übliche Kompromiss zwischen entweder hoher Festigkeit oder guten tribologischen Eigenschaften preiswert umgangen werden.
Vorzugsweise bestehen der Kernbereich und die tribologisch optimierte Kunststoffschicht aus im Mono-Sandwich-Spritzgussverfahren hergestellten, stofflich miteinander verbundenen Kunststoffschichten.
Die Anwendung eines Mono-Sandwich-Spritzgussverfahrens ermöglicht die Herstellung einer auf der gesamten Oberfläche eines für optimale Festigkeits- und Tragfähigkeitseigenschaften hochverstärkten Bauteils aufgebrachten tribologisch optimierten Schicht in einem einzigen Verfahrensschritt und damit ein schnelles, bezüglich der Materialzusammensetzung gut steuerbares und preisgünstig einsetzbares Verfahren.
Vorzugsweise werden die Schmelzen der beiden verwendeten Kunststoffe so bemessen und in die Spritzgußform eingebracht, dass der Kernbereich hoher Festigkeit und die tribologisch optimierte Kunststoffschicht eine Außenhaut-Kern-Struktur, das heißt einen den Festigkeits- bzw. Tragfähigkeitsanforderungen genügenden Kern mit einer den optimalen Gleiteigenschaften entsprechenden Außenhaut, bilden.
Zur Erlangung und Sicherung hoher Festigkeits- und Tragfähigkeitseigenschaften wird der Kernbereich hoher Festigkeit aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Kunststoff gebildet, beispielsweise aus einem langglasfaserverstärkten Polypropylen mit einem Faseranteil von 30% bis 50%, aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat / Acrylnitril-Styrol-Acrylester (PBT/ASA) - Blend mit einem Faseranteil von 30%, aus einem glasfaserverstärkten syndiotaktischen Polystyrol mit einem Faseranteil von 30% oder aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat / Polyethylenterephthalat (PBT/PET) - Blend mit einem Faseranteil von ebenfalls 30%.
Die die optimalen tribologischen Eigenschaften sichernde Außenhaut besteht insbesondere aus einem Kunststoff mit einer glatten Oberflächenstruktur bzw. aus einem Kunststoff mit inkorporierter Schmierung.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die erfindungsgemäße Lösung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 - eine schematische Darstellung einer Spritzgussanlage mit zwei Extrudern zur Herstellung eines als Mono-Sandwich-Formteil ausgebildeten
Mitnehmers mit Haut- und Kern-Struktur und
Fig. 2 - einen schematischen Querschnitt durch den Mitnehmer gemäß Fig. 1 und einer mit dem Mitnehmer verbundenen, ebenfalls als Mono- Sandwich-Formteil ausgebildeten Führungsschiene eines Kraftfahrzeug-
Fensterhebers.
Fig. 1 zeigt eine Spritzgussanlage zur Verarbeitung von Thermoplasten und Thermoelasten zur Herstellung eines in Fig. 2 im Querschnitt dargestellten Mitnehmers 1 , der eine Führungsschiene 2 eines Fensterhebers für ein Kraftfahrzeug formschlüssig umgreift und entlang der Führungsschiene 2 gleitend verstellbar ist. Zur Optimierung der mechanischen und tribologischen Eigenschaften bestehen der Mitnehmer 1 und die Führungsschiene 2 aus einem Kernbereich 10, 20 hoher Festigkeit und Tragfähigkeit, der vollständig von einem Hautbereich 11 , 21 mit tribologisch optimierten Eigenschaften umgeben ist. Der Kernbereich 10, 20 hoher mechanischer Festigkeit besteht beispielsweise aus einem der in den Ansprüchen 5 bis 9 genannten faserverstärkten Kunststoffen, während der Hautbereich 11 , 21 aus einem der in den Ansprüchen 5 bis 9 genannten Kunststoffen ohne Faserverstärkung, jedoch mit einer glatten Oberfläche oder einem Kunststoff mit inkorporierter Schmierung, besteht.
Die Zusammensetzung beider Kunststoffbereiche 10, 11 bzw. 20, 21 erfolgt nach dem Mono-Sandwich-Verfahren, bei dem die Kunststoffschmelzen über zwei separate Plastifiziereinheiten bzw. Extruder in einen gemeinsamen Einspritzraum befördert und räumlich hintereinander geschichtet werden, wobei beim Einspritzvorgang die Kernkomponente die Hautkomponente an die Werkzeugoberfläche verdrängt.
Nachfolgend soll anhand der in Fig. 1 dargestellten Spritzgussanlage das Verfahren zur Herstellung des Mitnehmers 1 mit einem Kernbereich hoher Festigkeit und Tragfähigkeit
10 mit einem den Kernbereich 10 umgebenden Hautbereich mit guten Gleiteigenschaften
11 näher erläutert werden.
Die Spritzgussanlage besteht aus einem Hauptextruder 3 mit einem Schneckenzylinder zur Aufnahme eines vorzugsweise (glas)faserverstärkten Kunststoffes als Kernkomponente 5 für den Kernbereich hoher mechanischer Festigkeit 11 des Mitnehmers 1 und eines von einem Nebenextruder 4 mit einem Schneckenzylinder an einen gemeinsamen Einspritzraum 30, der beispielsweise an die Austrittsöffnung des Hauptextruders 3 angrenzt, abgegebenen Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften als Hautkomponente 6 für den Hautbereich mit optimalen tribologischen Eigenschaften 11 des Mitnehmers 1.
Die Schmelzen der im Hauptextruder 3 gebildeten Kernkomponenten 5 für den Kernbereich 10 des Mitnehmers 1 und der im Nebenextruder 4 gebildeten Hautkomponente 6 für den Hautbereich 11 des Mitnehmers 1 werden zunächst nacheinander in dem Schneckenzylinder des Hauptextruders 3 geschichtet, indem die Hautkomponente 6 über die Austragsöffnung in den Einspritzraum 30 des die Kernkomponente 5 enthaltenen Hauptextruders 3 injiziert wird. Anschließend wird die Austragsöffnung des Hauptextruders 3 mit einer Angussbüchse eines Werkzeugs 7 verbunden und die geschichtete Haut- und Kernkomponente 5, 6 in die Kavität der Spritzgussform des Werkzeugs 7 mit einem einzigen Hub wie beim konventionellen Spritzgussverfahren eingebracht.
Durch die Strömungseigenschaften der axial geschichteten Schmelzen der im Hauptextruder 3 befindlichen Kernkomponente 5 und der zweckmäßigerweise eine niedrigere Viskosität aufweisenden Hautkomponente 6 im Schneckenzylinder des Hauptextruders 3 wird dann durch die Quellströmung eine Sandwich-Struktur gebildet, bei der sich das zuerst eingespritzte Material in Form der Hautkomponente 6 an die Wand der im Werkzeug 7 ausgebildeten Form 8 anliegt, um so die gesamte Oberfläche eines (hoch)-verstärkten Bauteiles tribologisch zu optimieren, während das nachfolgende Material der Kernkomponente 5 den Kernbereich 10 des Mitnehmers 1 bildet. In gleicher Weise, jedoch mit einer anderen im Werkzeug 7 ausgebildeten Spritzgussform wird die in Fig. 2 dargestellte Führungsschiene 2 eines Fensterhebers hergestellt, so dass ein Hautbereich mit guten tribologischen Eigenschaften 21 einen Kernbereich hoher mechanischer Festigkeit 20 vollständig umschließt.
Analog können auch andere Verstelleinrichtungen wie Hebeschienen für Armfensterheber, Gleitelemente für Sitzlängsverstellungen, die Verstellelemente von Türschlössern, Gleitschienen und Gleiter für Schiebedächer und dergleichen hergestellt werden. Dabei ist die erfindungsgemäße Lösung insbesondere dort vorteilhaft anwendbar, wo es sich um komplexe Bauteile für Verstelleinrichtungen handelt, die bei sehr hoher Festigkeit preiswert zusätzlich mit tribologisch verbesserten Eigenschaften ausgestattet werden sollen.
Bezugszeichenliste
1 Mitnehmer
2 Führungsschiene
3 Hauptextruder
4 Nebenextruder
5 Kernkomponente
6 Hautkomponente
7 Werkzeug
10,20 Kernbereich
11,21 Hautbereich 11,21

Claims

Ansprüche
1. Verstelleinrichtung mit paarweise formschlüssig ineinandergreifenden, relativ zueinander beweglichen Verstellelementen mit tragender und gleitender Funktion, von denen mindestens ein Verstellelement aus Kunststoff besteht, insbesondere für Verstelleinrichtungen mit translatorisch beweglichen Verstellelementen in Kraftfahrzeugen wie Fensterheber, Sitzverstellungen oder dergleichen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verstellelement (1 , 2) aus Kunststoff einen Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aufweist, der zumindest teilweise von einer tribologisch optimierten Kunststoffschicht (11 , 21) umgeben ist.
2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (10, 20) und die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11 , 21) im Mono-Sandwich-Spritzgussverfahren hergestellte Kunststoffschichten sind.
3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11 , 21 ) den Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) im Wesentlichen vollständig umgibt.
4. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) und die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11 , 21 ) im Querschnitt eine Außenhaut- Kern-Struktur bildet.
5. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten
Kunststoff, besteht.
6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem langglasfaserverstärkten Polypropylen mit einem Faseranteil von 30% bis 50% besteht.
7. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat / Acrylnitril-Styrol-Acrylester (PBT/ASA) - Blend mit einem Faseranteil von 30% besteht.
8. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem glasfaserverstärkten syndiotaktischen Polystyrol mit einem Faseranteil von 30% bestehen.
9. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich hoher Festigkeit (10, 20) aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat / Polyethylenterephthalat (PBT/PET) - Blend mit einem Faseranteil von 30% besteht.
10. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11 , 21) aus einem Kunststoff mit einer glatten oder polierten Oberfläche besteht.
11. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tribologisch optimierte Kunststoffschicht (11 , 21) aus einem Kunststoff mit inkorporierter Schmierung besteht.
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