DE20217918U1

DE20217918U1 - Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs

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Publication number: DE20217918U1
Application number: DE20217918U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2012-11-20
Also published as: DE10351695A1

Description

Brose Fahrzeugteile GmbH & Co.
Kommanditgesellschaft, Coburg
Ketschendorfer Straße 38 - 50

D-96450 Coburg

Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Bauteil, das zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt ist.

Im Automobilbau werden Kunststoffe eingesetzt, da diese für den Anwendungszweck ausgelegt werden können. In Verstelleinrichtungen von Kraftfahrzeugen wird eine Mechanik zur Verstellung eines Verstellteils verwendet, die durch einen Antrieb zur Verstellung eines Verstellteils antreibbar ist. Dabei dienen Kunststoffbauteile beispielsweise als Getriebeelemente, Gleitpartner oder Befestigungselemente, sowie als Gehäuseteile und Kraftkoppelelemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Verstellvorrichtung anzugeben, die unter Verwendung eines Kunststoffbauteils die mechanischen Eigenschaften verbessert, ohne die Anzahl von Ausfallteilen zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demzufolge weist die Verstelleinrichtung des Kraftfahrzeugs ein erstes Bauteil auf, das mit einem zweiten Bauteil der Verstelleinrichtung mechanisch gekoppelt ist. Dabei ist zumindest eines der Bauteile aus Kunststoff, der eine mikrozelluläre Struktur aufweist.

Hierbei bezeichnet der Begriff &ldquor;mikrozelluläre Struktur", dass das Bauteil Hohlräume oder Zellen umfasst, die eine Größe von wenigen hundert Mikrometer aufweist. Diese Zellen sind im allgemeinen gleichmäßig in der den Kunststoff des Bauteils bildenden Masse verteilt, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.

Die Zellen weisen im allgemeinen eine sphärische Form auf, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Der Begriff sphärisch bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Zellen vorzugsweise eine kugelförmige Gestalt aufweisen, wobei dem Fachmann offensichtlich ist, dass aufgrund der Druckverhältnisse in der Form während dem Spritzguss auch Zellen mit anderer Gestalt in dem Bauteil enthalten sein können, oder dass die Form der Zellen von der idealen Kugelgestalt abweichen kann.

Dementsprechend bedeutet der Begriff sphärisch, dass das Verhältnis von der größten Ausdehnung der Zellen zur geringsten Ausdehnung maximal 4, vorzugsweise maximal 2 beträgt, wobei diese Ausdehnungen jeweils durch den Schwerpunkt der Zellen gemessen werden. Vorzugsweise sind mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90%, bezogen auf die Zahl der Zellen, sphärisch.

Die Größe der Zellen, bei sphärischen Zellen der Durchmesser, liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis &Igr;&Ogr;&Ogr;&mgr;&eegr;&tgr;&igr;. Diese Größe stellt den über die Zahl der Zellen bestimmten Mittelwert dar, der unter anderem durch Raster-Elektronenmikroskopische Aufnahmen bestimmt werden kann.

Bedingt durch die mikrozelluläre Struktur liegt der den Kunststoff des Bauteiles bildenden Masse, die das Volumen der Zellen der mikrozellulären Struktur umfasst, im allgemeinen unterhalb der Dichte der Formmasse vor der Herstellung des eine mikrozelluläre Struktur aufweisende Dichte des Kunststoffs aus Polyacetat beispielsweise im Bereich von 1,0 bis 1,6 g/cm³. Vorzugsweise liegt diese Dichte 1 - 20% unterhalb der Dichte der Formmasse

vor der Herstellung des Bauteils. Diese Größe kann bestimmt werden, indem man die Dichte des Kunststoffs des Bauteils misst, anschließend den Kunststoff schmilzt, ggf. entgast und die Dichte der abgekühlten Schmelze bestimmt. Durch das Schmelzen verliert die den Kunststoff bildende Masse die mikrozelluläre Struktur.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass über die mechanische Kopplung eine Kraft in die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes einleitbar ist. Der Kunststoff der die mechanische Kopplung bildet und die mikrozelluläre Struktur aufweist, kann zur Kopplung beispielsweise einen Formschluss bilden, so dass an den formschlüssigen Stellen der Kopplung in einem Winkel zur Oberfläche der mikrozellulären Struktur eine Druck- oder Zugkraft auf die Oberfläche derselben wirkt.

Aufgrund der mikrozellulären Struktur wird die Kraft in das Bauteil im wesentlichen gleichmäßig eingeleitet. Örtlich Kraftspitzen können gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung im mikroskopischen Bereich zu einer Zerstörung der Kunststoffmatrix im Bereich dieser Kraftspitzen führen. Demzufolge passt sich die Form der mikrozellulären Struktur der Oberflächenform des Koppelpartners an und die Kraft wird über eine größere Kontaktfläche verteilt.

Um ein besonders bruchsicheres Bauteil der Verstelleinrichtung zu nutzen, liegt in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes innerhalb des Kraftflusses der Verstellkraft. Dabei wird die vom Antrieb erzeugte Verstellkraft oder Verstellmoment durch die Verstellmechanik auf das zu verstellende Teil übertragen. Innerhalb dieser Kraftkette sind die Bauteile angeordnet. Über die Kopplung zwischen den Bauteilen wird die Verstellkraft übertragen, so dass die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes für eine Krafteinleitung über die Kopplung in das Bauteil genutzt wird.

Ein derartiges Bauteil oder ein Teil desselben, über das die Verstellkraft übertragen wird, ist in verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung ein Getriebeelement, ein Verstellelement eines Kraftfahrzeugschlosses oder ein Kunststoffteil einer Mechanik einer Kraftfahrzeugsitzverstellung.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Bauteil zumindest ein Teil eines Mitnehmers eines Fensterhebers ist. Dabei wird über eine Nippelkammer, in der die an dem zur Verstellung angetriebenen Seil fixierten Nippel formschlüssig befestigt sind und die Verstellkraft in die mikrozelluläre Struktur der

Nippelkammer einleiten. Zudem kann als weitere Kopplung die Scheibenbefestigung zur Kraftkopplung mit der Fensterscheibe aus Kunststoff mit einer mikrozellulären Struktur gebildet sein.

Besonders vorteilhaft ist der gesamte Mitnehmer eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs aus einem, insbesondere Polyacetale umfassenden Kunststoff hergestellt, der eine mikrozelluläre Struktur aufweist. Dieser Mitnehmer ist zum einen mit der Fensterscheibe des Kraftfahrzeugs, zum anderen mit einer Antriebsvorrichtung des Fensterhebers, insbesondere einem Antriebsseil direkt oder über ein weiteres mechanisches Koppelelement verbindbar. Der Mitnehmer ist dabei auf einer Führungsschiene oder Führungsbahn des Fensterhebers gleitend angeordnet. Um den Mitnehmer zudem entsprechend zu strukturieren, weist dieser Mitnehmer in einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung Durchbrüche, Stege, Rippen und strukturierte Kanten auf.

Der Begriff Durchbruch bezeichnet eine Fläche, bei der die Wanddicke des Bauteils den Wert null annimmt. Hierbei ist diese Fläche vollständig von Formmasse auch Loch genannt umgeben, wobei die dritte Dimension die Wanddicke darstellt. Je nach Anwendungsfall ist dieser Durchbruch entsprechend ausgestaltet. So kann dieser Durchbruch für das Einschrauben einer Schraube oder dergleichen beispielsweise konisch ausgebildet sein.

Da die Verstellkräfte direkt über die mikrozelluläre Struktur in das Bauteil eingeleitet werden, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dieses Bauteil im wesentlichen frei von Eigenspannungen. Die Freiheit von Eigenspannungen ist dabei im Verhältnis zu sehen zu den auf die mikrozelluläre Struktur wirkenden Kräften insbesondere der Verstellung. Das Bauteil ist demzufolge dann als frei von Eigenspannungen anzusehen, wenn sich die Eigenspannungskräfte von den wirkenden Kräften um wenigstens eine Größenordnung unterscheiden.

Alternativ oder in Kombination zur der Kopplung der Verstellkräfte ist in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Kopplung zur vorzugsweise dauerhaften Befestigung, insbesondere zur Clipsbefestigung oder zur Schraubbefestigung des ersten Bauteiles an dem zweiten Bauteil ausgebildet. Dabei nimmt die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes die zugehörige Befestigungskraft auf.

Neben den Clips- oder Schraubbefestigungen eines Mitnehmers ist das Bauteil in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ein Gehäuseteil eines Getriebes der Verstellvorrichtung, beispielsweise ein Lagerdeckel. Dieses Bauteil weist einen oder mehrere Schnapphaken aus Kunststoff mit einer mikrozellulären Struktur auf. Ein anderes Bauteil wie beispielsweise ein Mitnehmer eines Fensterhebers kann einen oder mehrere Schraubdome oder ein oder mehrere Filmscharniere aus mikrozellulärer Struktur aufweisen. Allgemein können Schraubdome oder Filmscharniere beliebiger Bauteile der Verstelleinrichtung entsprechende Befestigungskräfte aufnehmen. Diese Befestigungskräfte können ständig wirken, wenn die befestigten Bauteile eine Gewichtskraft aufweisen oder federbelastet sind. Andererseits können diese Befestigungskräfte auch unter besonderen äußeren Bedingungen, beispielsweise dem Zuschlagen einer Fahrzeugtür auftreten und in die mikrozelluläre Struktur eingeleitet werden.

Um eine Geräuscherzeugung, beispielsweise durch Klappern zu verhindern oder um Reibkräfte zu minimieren ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Kunststoff mit der mikrozellulären Struktur des ersten Bauteils eine Passform zu dem zweiten Bauteil bildet, dass aus demselben oder einem anderen Material sein kann.

Vorteilhafterweise ist die Passform des Kunststoffes mit mikrozellulärer Struktur derart dimensionsstabil, dass die Abweichung der auf die Passform wirkenden Kraft von einer Sollkraft geringer ist gegenüber demselben Kunststoff mit massiver Struktur. Um so passgenauer die Passform hergestellt werden kann, um so geringer sind dabei die Abweichungen. Soll die Passform ohne äußere Kräfte beispielsweise Kraft- und Spannungsfrei ausgelegt sein, führt jede Abweichung von der idealen Passform dabei zu einer auf die Passform wirkenden Kraft.

Allgemein führt eine Abweichung der Fluchtung der zueinander passgenau anzuordnenden Bauteile, als auch eine Abweichung des Stichmaßes zu Abweichungen von den Sollkräften. Die Sollkraft kann dabei auch von dem Betrag Null verschieden sein, wenn beispielsweise ein Presspassung mit einer Sollpresskraft verwendet wird. Die mikrozelluläre Struktur ermöglich eine Dimensionsstabilität, die während des Herstellungsprozesses derselben derart optimiert werden kann, dass die Schrumpfung und Verformung während der Abkühlungsphase gegenüber dem gleichen Bauteil aus massivem Kunststoff deutlich reduziert ist.

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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sowohl das erste Bauteil als auch das zweite Bauteil zumindest zum Teil Kunststoffelemente sind, die eine mikrozelluläre Struktur aufweisen. Dabei ist die Kopplung eine Passform, in der die mikrozelluläre Struktur des ersten Bauteiles an der mikrozellulären Struktur des zweiten Bauteiles anliegt. Die ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere Passformen vorhanden sind und die Passformen zwischen den Bauteilen möglichst exakt zueinander im Herstellungsprozess positioniert sein müssen.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Bauteil auf dem zweiten Bauteil gleitend angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Verstellung der Bauteile über deren Kopplung relativ zueinander. Dabei ist eine Oberfläche der mikrozellulären Struktur als Gleitfläche ausgebildet, die eine Oberfläche mit Poren aufweist. Diese Poren bieten gegenüber einer mikroskopisch glatten Oberfläche wesentliche Vorteile bezüglich der Gleiteigenschaften. So wird ein Kleben der beiden Oberflächen aneinander, das beispielsweise durch Potentialkräfte verursacht werden kann, durch die Poren wesentlich reduziert oder gar verhindert.

Vorteilhafterweise liegt die Größe der Poren in der Größenordnung der Mikrozellen. Derartige Mikroporen sind für die Gleiteigenschaften besonders vorteilhaft. Zudem können diese Mikroporen mit der mikrozellulären Struktur zeitgleich hergestellt werden, indem die mikrozelluläre Struktur an der Gleitoberfläche nicht vollständig versiegelt wird und so einige Mikrozellen der Struktur Öffnungen an der Gleitoberfläche aufweisen. Vorteilhafterweise sind in den Poren der Oberfläche Gleitmittel angeordnet. Derartige Gleitmittel sind beispielsweise Fette oder Wasser, das sich in den Poren ansammelt. Die Poren wirken demzufolge als Fetttäschchen, die über die Lebensdauer der Verstelleinrichtung fortwährend kleinste Mengen Gleitmittel auf die Gleitoberfläche abgeben und im Falle von einer zu großen Menge von Gleitmittel auf der Gleitoberfläche dieses Gleitmittel innerhalb der Poren speichern können.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die mikrozelluläre Struktur derart ausgebildet ist, dass die Geometrie der die Poren aufweisenden Gleitoberfläche des Bauteiles an die Geometrie des Gleitpartners anpassbar ist. Die Anpassung erfolgt dabei vorzugsweise während des Betriebes der Verstellvorrichtung, so dass kein zusätzlicher Schritt im Herstellungsverfahren nötig ist.

Hierzu wird die mikrozelluläre Struktur durch Druck oder durch Reibung oder durch eine Kombination aus Druck und Reibung verändert. Der Druck kann beispielsweise durch

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den auf den Mitnehmer wirkenden Scheibenandruck verursacht werden, während die Reibung während einer Verstellbewegung des Mitnehmers des Fensterhebers auftritt.

Ein Synergieeffekt kann erzielt werden, indem in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Gleitmittel ein Gleitadditiv in Doppelfunktion verwendet wird. Dabei ist die mikrozelluläre Struktur derart ausgebildet, dass sich das Gleitadditiv in den Poren der Oberfläche anreichert, während eine Kunststoffmatrix der mikrozellulären Struktur durch Reibung oder Druck abgetragen wird.

Die Materialverwendung eines Bauteils ist dabei nicht auf Kunststoff mit einer mikrozellulären Struktur begrenzt, vorteilhafterweise können mit dem Kunststoff aus mikrozellulärer Struktur weitere Materialien, wie Glasfasern in das Bauteil integriert werden. Bevorzugt weist die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes des Bauteiles eine Grenzfläche mit einer Metallstruktur desselben Bauteiles auf. Die Technologie zu Kombination von Werkstoffen, insbesondere von Metallen mit Kunststoffen ist beispielsweise als Insert-Technik, Outsert-Technik oder Hybrid-Technik bekannt.

Die Bauteile der vorliegenden Erfindung können demzufolge ebenfalls Metall, beispielsweise Eisen, insbesondere Stahl, Nickel, Zinn, Zink, Chrom, Kupfer sowie Legierungen dieser Metalle enthalten. Derartige Bauteile können beispielsweise durch Metallumspritzungen, unter anderem durch die Outsert Technik erhalten werden. Diese Bauteile zeichnen sich durch besonders hohe Festigkeit und Haltbarkeit aus, wobei sich dies insbesondere auf die Rissbildung des Kunststoffs bezieht, die bei den erfindungsgemäßen Bauteilen im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen einer Verstelleinrichtung besonders gering ist.

Ein vorteilhafter Bestandteil der erfindungsgemäßen Bauteile der Verstelleinrichtungen mit mikrozellulärer Struktur sind Polyacetale. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Polyoxylmethylen-Homo- und/oder Copolymerisate Mischungen daraus. Die Poyacetale bilden den Hauptbestandteil der Formmassen, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauteile dienen. In der Regel haben die verwendeten Polyoxymethylene einen Volumen-Fließindex (melt volume rate, MVR) bei 190 ⁰C und einer Auflagekraft von 2,16 kg nach DIN ISO 1133 von 0,5 bis 200 cm³/10 min, vorzugsweise von 1 bis 70 cm³/10 min. In dem Bauteil sind die Polyactale vorzugsweise in einer Menge von mindestens 40 Gew.-%, vorteilhafterweise mindestens 70 Gew.-% und insbesondere mindestens 95 Gew.-%, enthalten, bezogen auf das Gewicht des Bauteils.

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Die Formmasse zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauteile kann auch übliche Zusatz- und Verstärkungsstoffe enthalten, wie zum Beispiel Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasem, Mineralfasern, Verarbeitungshilfen, polymere Gleitstoffe, Gleitmittel, die auch zuvor beschriebener Doppelfunktion verwendet werden können, mit äußerer und/oder innerer Gleitwirkung, ultrahochmolekulares Polyethylen (PE-UHMW), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder ein Pfropf-Copolymer, Antioxidantien, Haftvermittler, Wachse, Nukleierungsmittel, Entformungshilfen, Glaskugeln, mineralische Füllstoffe wie Kreide, Calciumcarbonat, Wollastonit, Siliciumdioxid, Talk, Glimmer, Montmorillonit, organisch modifiziert oder unmodifiziert, organisch modifizierte oder unmodifizierte Schichtsilikate, Nanokomposite oder Mischungen der vorgenannten Stoffe. Als Gleitmittel können beispielsweise Paraffine, Polyethylenwachse, Silikonöle eingesetzt werden.

Die Wanddicke der erfindungsgemäßen Bauteile der Verstelleinrichtung kann in weiten Bereichen liegen. Vorzugsweise weisen die Bauteile eine Wanddicke weniger als 10 mm auf. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass die Wanddicke des Bauteils auch Unterschiede aufweisen kann. Bevorzugte Bauteile zeichnen sich durch Wanddickenunterschiede aus, wobei die Differenz zwischen minimaler Wanddicke und maximaler Wanddicke 1 mm beträgt.

Die mittlere Wanddicke des Bauteils kann berechnet werden, indem das Volumen der das Bauteil bildenden Masse, inklusive der mikrozellulären Struktur durch die Fläche des Bauteils dividiert wird, wobei sich diese Fläche aus der gesamten Oberfläche des Bauteils ergibt. Hierbei wird die gesamte Oberfläche durch zwei dividiert, um zur Fläche zu gelangen. Die mittlere Wanddicke des Bauteils liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10 mm.

Ein beispielhaftes Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Bauteile der Verstelleinrichtung ist das Spritzgussverfahren. Bevorzugt werden der Polyacetal umfassenden Schmelze beispielsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der erhaltenen Mischung, eines Fluids zugegeben, welches sich im superkritischen Zustand befindet. Das Fluid und die Polymerschmelze werden nach allgemein bekannten Verfahren gegebenenfalls geschert und gemischt, zum Beispiel in einem Extruder oder einem Kneter, wobei das Fluid in der Polymerschmelze gelöst wird.

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Die Menge des Fluids kann nach einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so gewählt werden, dass die Lösung des Fluids in der Polymerschmelze bis zu 60% unter der Viskosität der reinen Polymerschmelze liegt. Diese Viskositätswerte können unter anderem durch die Menge des Fluids reguliert werden.
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Die Mischung wird schnell in eine Spritzgussform gefüllt. Der Nachdruck, der von dem Gasdruck übernommen wird, kann bis auf Null reduziert werden. Der Injektionsdruck wird im Allgemeinen so gewählt, dass er bis zu 45% unter dem Injektionsdruck liegt, der bei Verwendung einer Polymerschmelze, die Polyacetale umfasst, üblicherweise notwendig ist. Bevorzugte Werte liegen im Bereich von 200 bis 2000 bar, wobei diese Werte sich auf der Spritzgussmaschine einstellen (je nach Bauteilgegebenheiten).

Der Schließdruck (Schließkraft) der Form kann auf bis zu 30% gegenüber den bekannten Verfahren bei Verwendung einer reinen Polyacetalschmelze gesenkt werden und liegt im Allgemeinen im Bereich von 500 N (0,05 t/cm²) bis 10.000 N (1 t/cm²).

Die Massetemperatur, gemessen am Ausgang der Spritzdüse, kann in weiten Bereichen liegen und ist abhängig von dem Anteil an Fluid, der Molmasse der Polyacetale sowie von Additiven, beispielsweise Füllstoffen. Im allgemeinen liegt die Massetemperatur im Bereich von 200⁰C in Abhängigkeit vom verwendeten Polyacetaltypen, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Die Werkzeugtemperatur kann ebenfalls in einem weiten Bereich liegen. Die Werkzeugtemperatur liegt beispielsweise im Bereich von 20⁰C bis 160⁰C, typischerweise 120°C.

Als Fluid können prinzipiell alle geeigneten Fluide eingesetzt werden. Der Begriff Fluid soll verdeutlichen, dass sich das Gas bzw. die Flüssigkeit im überkritischen Zustand befindet. Zu den Stoffen, die als Fluid dienen können, gehören beispielsweise atmosphärische Gase, Kohlendioxid und Stickstoff.

Um superkritische Gase in der Spritzgusstechnik handhaben zu können, ist eine besondere Maschinentechnik notwendig. Zunächst wird das Kunststoffgranulat, wie beim herkömmlichen Spritzguss üblich, aufgeschmolzen. Im Zylinder der Spritzgussmaschine werden die superkritischen Gase dann der thermoplastischen Schmelze zugeführt. Um den Druck innerhalb des Zylinders stabil zu halten - das superkritische Gas also nicht vorzeitig ausgast -, muss der Zylinder dicht sein. Die Mischung aus Schmelze und superkritischem Gas wird anschließend mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in

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das Werkzeug eingespritzt. Nach dem Abkühlen des Bauteiles wird dieses der Form entnommen, wobei das Gas selbst nach kurzer Zeit in die Umgebung entweicht.

Nachfolgend wird die Erfindung durch Beispiele und Vergleichsbeispiele eingehender erläutert, ohne dass die Erfindung auf diese Beispiele beschränkt werden soll:

Beispiel 1:

An einem Mitnehmer der Fa. Brose mit den Abmessungen 90 mm &khgr; 120 mm und einer mittleren Wanddicke von 2 mm mit Schnapphaken und Schraubdomen wurden Spritzversuche mit Polyoxymethylen (POM) durchgeführt. Die Fließweglänge des Mitnehmers betrug ca. 10 mm. Die Wanddicke an der dünnsten Stelle des Mitnehmers betrug 1 mm, wohingegen die maximale Wanddicke 4 mm betrug. Der Spritzguss wurde auf einer Maschine vom Typ KM 150520 / 90 erhältlich von Krauss Maffei durchgeführt. Die Massetemperatur betrug ca. 180⁰C und die Werkzeugtemperatur ca. 60⁰C. Als Fluid wurde Stickstoff eingesetzt, wobei die Schmelze 0,1 Gew.-% Fluid enthielt. Hierdurch wurde ein Mitnehmer erhalten, der ein Einschraubmoment von 2.7 Nm und ein Überdrehmoment von 8.7 Nm, gemessen mit 2 D Einschraubtiefe und 500 U/min bei 23°C aufwies.

Die Festigkeit des Mitnehmers wurde in einem quasi-stationären Zugversuch mit einem Bowdenzug-Nippel Durchmesser 3 mm bei 23°C mit 10 mm/min Zuggeschwindigkeit gemessen und auf die Querschnittsfläche des Nippels bezogen. Die Festigkeit betrug 338 MPa, wobei das Bauteil 45 g wog.

Vergleichsbeispiel 1

Das Beispiel 1 wurde im wesentlichen wiederholt, wobei jedoch kein Fluid zugegeben wurde. Es wurde ein Mitnehmer mit einem Gewicht von 50 g erhalten, dessen Einschraubmoment ca. 2.4 Nm und dessen Überdrehmoment 7.5 Nm betrug. Die entsprechende Festigkeit betrug 336 MPa.

Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2

In diesem Versuch wurden an den gemäß Beispiel 1 bzw. Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Mitnehmer Eigenspannungen und Chemikalienbeständigkeit in einem Säure Tauchtest ermittelt. Die Teile wurden 5 min in 50 % ige Schwefelsäure eingetaucht und innerhalb der nächsten 5 bis 10 min beurteilt. Als Beurteilungskriterium wurde optisch sichtbare Rissbildung herangezogen. Hierbei verhielten sich die Mitnehmer, die

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gemäß Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden, gleich, es traten sofort Risse an Wanddickenunterschieden, Ecken und Kanten auf. An den Formteilen gemäß Beispiel 1 konnten nach dieser Zeit keine Risse festgestellt werden. Daraufhin wurden die Mitnehmer 10 min getaucht, auch nach dieser Zeit konnten keine Risse gefunden werden. Die Mitnehmer wurden deshalb für ca. 20 Stunden gelagert und dann nochmals beurteilt. Bei den Mitnehmern, die gemäß Vergleichsbeispieh hergestellt wurden, zeigte sich eine enorme Steigerung der Rissbildung über das gesamte Teil verteilt. An den Mitnehmern gemäß Beispiel 1 konnte nach dieser Lagerdauer ebenfalls Rissbildung am gesamten Teil festgestellt werden, jedoch ist die Rissausbildung und Risshäufigkeit wesentlich geringer als bei den Mitnehmern, die gemäß Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden.

Gemäß dieser Erkenntnisse zeichnet sich das erfindungsgemäße Bauteil durch besonders positive mechanische Eigenschaften aus. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das die mikrozelluläre Struktur aufweisende Bauteil derart lunkerarm, dass das lokale Bruchverhalten des Bauteiles von den Lunkern aufgrund der geringen Größe und der geringen Anzahl derselben im wesentlichen unabhängig ist. Diese Lunker entstehen durch große Gaseinschlüsse während des Herstellungsprozesses und schwächen das Bauteil an der Stelle deren Auftretens. Durch die mikrozelluläre Struktur kann das Bauteil insbesondere im Kopplungsbereich sehr lunkerarm hergestellt werden, was ermöglicht, die einleitbaren Kräfte wesentlich zu erhöhen und das Bauteil für eine derartige Krafteinleitung prozesssischer herzustellen.

Um Befestigungen mit diesem Bauteil zu ermöglichen ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Bauteil für eine Schraubbefestigung ausgebildet ist. Dabei weicht für dieselben Einschraubbedingungen das Einschraubdrehmoment der mikrozellulären Struktur weniger als 30% von dem Einschraubdrehmoment einer massiven Vergleichsstruktur ab. Dabei ist eine Abweichung von plus oder minus 30% möglich, je nachdem wie gut die Herstellungsbedingungen für die massive Vergleichstruktur sind.

Bevorzugt weicht in der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zudem für dieselben Einschraubbedingungen das Überdrehmoment der mikrozellulären Struktur weniger als 30% von dem Überdrehmoment einer massiven Vergleichsstruktur ab. Dabei kann im herkömmlichen Herstellungsprozess eines massiv strukturierten Bauteils aus Kunststoff aufgrund einer zufällig ungünstigen Position der Lunker das Überdrehmoment wesentlich

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geringer ausfallen. Die 30% Abweichung beziehen sich daher auf eine im wesentlichen lunkerfreie massive Vergleichsstruktur.

Eine Ausgestaltung der Erfindung umfasst, dass das Bauteil durch physikalisches Schäumen, insbesondere mittels überkritischen atmosphärischen Gasen herstellt ist. Hierzu alternativ wird das Bauteil mit vergleichbaren Ergebnissen durch chemisches Schäumen, insbesondere mittels Thermoschaumguss hergestellt.

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Claims

1. Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit

- einer Mechanik zur Verstellung eines Verstellteils, die durch einen Antrieb zur Verstellung eines Verstellteils antreibbar ist, wobei

- ein erstes Bauteil der Verstelleinrichtung mit einem zweiten Bauteil der Verstelleinrichtung mechanisch gekoppelt ist, und

- zumindest eines der Bauteile einen Kunststoff, mit einer mikrozellulären Struktur aufweist.

2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyacetale umfasst.

3. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die mechanische Kopplung eine Kraft in die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes einleitbar ist.

4. Verstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes innerhalb des Kraftflusses der Verstellkraft liegt.

5. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zur (dauerhaften) Befestigung, insbesondere zur Clipsbefestigung oder zur Schraubbefestigung des ersten Bauteiles an dem zweiten Bauteil dient, und die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes eine Befestigungskraft aufnimmt.

6. Verstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste Bauteil als auch das zweite Bauteil zumindest zum Teil Kunststoffelemente sind, die eine mikrozelluläre Struktur aufweisen, und die Kopplung eine Passform ist, in der die mikrozelluläre Struktur des ersten Bauteiles an der mikrozellulären Struktur des zweiten Bauteiles anliegt.

7. Verstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Passform des Kunststoffes mit mikrozellulärer Struktur derart dimensionsstabil ist, dass die Abweichung der auf die Passform wirkenden Kraft von einer Sollkraft geringer ist gegenüber demselben Kunststoff mit massiver Struktur.

8. Verstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung relativ zueinander das erste Bauteil auf dem zweiten Bauteil gleitend angeordnet ist, und eine Oberfläche der mikrozellulären Struktur als Gleitfläche ausgebildet ist, die eine Oberfläche mit Poren aufweist.

9. Verstelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Poren in der Größenordnung der Mikrozellen liegt.

10. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Poren der Oberfläche Gleitmittel, insbesondere Fette angeordnet sind.

11. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrozelluläre Struktur derart ausgebildet ist, dass die Geometrie der Poren aufweisenden Gleitoberfläche des Bauteiles an die Geometrie des Gleitpartners anpassbar ist, indem die mikrozelluläre Struktur durch Druck und/oder durch Reibung der Verstellbewegung teilweise abgetragen wird.

12. Verstelleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleitmittel ein Gleitadditiv in Doppelfunktion verwendet wird, wobei die mikrozelluläre Struktur derart ausgebildet ist, dass sich das Gleitadditiv in den Poren der Oberfläche anreichert, während eine Kunststoffmatrix der mikrozellulären Struktur abgetragen wird.

13. Verstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrozelluläre Struktur des Kunststoffes des Bauteiles eine Grenzfläche mit einer Metallstruktur (Insert, Outsert, Hybrid) desselben Bauteiles aufweist.

14. Verstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verhältnis zu den, auf das die mikrozelluläre Struktur aufweisende Bauteil wirkenden Kräften dieses Bauteiles im wesentlichen frei von Eigenspannungen ist.

15. Bauteil für eine Verstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung mit einem weiteren Bauteil, wobei zumindest die Kopplungsvorrichtung einen Kunststoff, mit einer mikrozellulären Struktur aufweist.

16. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyacetale umfasst.

17. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Getriebeelement ist.

18. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Gehäuseteil eines Getriebes der Verstellvorichtung ist.

19. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Mitnehmer eines Fensterhebers ist.

20. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Verstellelement eines Kraftfahrzeugschlosses ist.

21. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Teil einer Mechanik einer Kraftfahrzeugsitzverstellung ist.

22. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das die mikrozelluläre Struktur aufweisende Bauteil derart lunkerarm ist, dass das lokale Bruchverhalten des Bauteiles von den Lunkern aufgrund der (geringen) Größe und der (geringen) Anzahl derselben im wesentlichen unabhängig ist.

23. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil für eine Schraubbefestigung ausgebildet ist, wobei für dieselben Einschraubbedingungen das Einschraubdrehmoment der mikrozellulären Struktur weniger als 30% von dem Einschraubdrehmoment einer massiven Vergleichsstruktur abweicht.

24. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil für eine Schraubbefestigung ausgebildet ist, wobei für dieselben Einschraubbedingungen das Überdrehmoment der mikrozellulären Struktur weniger als 30% von dem Überdrehmoment einer massiven Vergleichsstruktur abweicht.

25. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrozelluläre Struktur eine Zellgröße im Bereich von 1 bis 100 µm aufweist.

26. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der mikrozellulären Struktur 1 bis 20% unterhalb der Dichte einer massiven Vergleichsstruktur ist.

27. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 26, gekennzeichnet durch eine Rippe,

- einen Steg,

- einen Schraubdom,

- einen Schnapphaken,

- ein Filmscharnier, und/oder

- einen Durchbruch.

28. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 27, gekennzeichnet durch eine mittlere Wanddicke im Bereich von 0,1 bis 10 mm.

29. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 28, gekennzeichnet durch Wanddickenunterschiede mit einer Differenz zwischen minimaler Wanddicke und maximaler Wanddicke von mindestens 1 mm.

30. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch physikalisches Schäumen, insbesondere mittels überkritischen atmosphärischen Gasen herstellt ist.

31. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch chemisches Schäumen, insbesondere mittels Thermoschaumguss hergestellt ist.

32. Mitnehmer eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs, der zum einen mit der Fensterscheibe des Kraftfahrzeugs, zum anderen mit einer Antriebsvorrichtung des Fensterhebers, insbesondere einem Antriebsseil verbindbar ist und auf einer Führungsschiene oder Führungsbahn des Fensterhebers gleitend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer aus einen, insbesondere Polyacetale umfassenden Kunststoff hergestellt ist, der eine mikrozelluläre Struktur aufweist