DE20310882U1 - Schaltknauf - Google Patents

Description

Beschreibung;

Dura Automotive Systems GmbH, Schießstr. 60, D-40549 Düsseldorf

Schaltknauf

Die Erfindung betrifft einen Schaltknauf, insbesondere für Schalthebel an Kraftfahrzeugen, mit einem Kernelement für die Befestigung an dem Schalthebel und einer als Formteil ausgebildeten Kunststof fuitutiantelung.

Die Schaltknäufe von Getriebeschalthebeln werden in der Regel als separate Teile hergestellt und mit dem Getriebeschalthebel beispielsweise über ein Gewinde oder eine Verklemmung verbunden. In vielen Fällen sind solche Schaltknäufe zweischalig aufgebaut. Sie haben ein meist hülsenförmig ausgebildetes Kernelement aus Metall oder Hartkunststoff und eine das Kernelement umgebende Kunststof f ummantelung. Das Kernelement ist so ausgebildet, das es auf das freie Ende eines Schalthebels aufgesetzt und mit diesem verbunden werden kann. Die Kunststoffummantelung hat gegenüber dem Kernelement eine gewisse Elastizität. Sie vermittelt eine gute Haptik und kann in allen Farben eingefärbt werden. Die Kunststoffummantelung bestimmt weitgehend bis ausschließlich die äußere Formgebung des Schaltknaufs. In vielen Fällen wird sie außenseitig noch mit Applikationen versehen, beispielsweise

mit Plaketten zur Darstellung des Schaltschemas und/oder der Marke des Kraftfahrzeugs, oder die Kunststoffummantelung erhält noch eine Lederverkleidung.

Zur Herstellung solcher Schaltknäufe ist im Stand der Technik ein Verfahren gebräuchlich, bei dem das Kernelement mit einem Kunststoff, meist Polyurethan (PUR) in einem Formwerkzeug umschäumt wird. Die so geformte Kunststoffummantelung besteht demnach aus einem einzigen Werkstoff. Der Werkstoff muß hohen Anforderungen genügen, nämlich abriebfest sein, eine hohe Lichtechtheit haben sowie beständig gegen Handschweiß und Flüssigkeiten, z.B. Ethanol, Waschbenzin, Scheibenreiniger oder Tenside, sein. Außerdem darf er auch unter Hitzeeinwirkung keine Ausdünstungen verursachen. Diesen Anforderungen werden nur qualitativ hochstehende Kunststoffmaterialien gerecht, die entsprechend teuer sind. Außerdem muß die Kunststoffummantelung eine gute Haftverbindung oder mechanische Verbindung mit dem Material des Kernelements eingehen.

Der Preis des Schaltknaufs wird aber auch durch die Kosten der Herstellung bestimmt. Das bekannte Verfahren verlangt hohe Maschineninvestitionskosten und hat zudem den Nachteil, daß sich bei dem Schäumprozeß im Bereich der Spalte der Werkzeugform sogenannte „Schwimmhäute" bilden. Dies sind dünne, folienartige Ansätze, die nach der Entnahme des Schaltknaufs aus der Werkzeugform umständlich von Hand mittels Messern entfernt werden müssen. Dies muß sehr sorgfältig geschehen, damit das opti-

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sehe Erscheinungsbild des Schaltknaufs nicht beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schaltknauf der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß seine Herstellungskosten erheblich geringer sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kunststoffummantelung wenigstens zweischalig mit einem volumenbildenden Ummantelungskern und einer den Ummantelungskern außenseitig wenigstens teilweise umhüllenden Außenhaut aufgebaut ist, wobei der Ummantelungskern aus einer ersten Kunststoffkomponente und die Außenhaut aus einer zweiten, von der ersten abweichenden Kunststoff komponente bestehen. Grundgedanke der Erfindung ist es also, die Kunststoffummantelung zumindest zweischalig aufzubauen und für die Außenhaut eine andere Kunststoff komponente als für den Ummantelungskern zu verwenden. Dem liegt die schon zur Erfindung gehörende Erkenntnis zugrunde, daß die oben erwähnten Anforderungen, die an den Schaltknauf gestellt werden, nämlich insbesondere Abriebfestigkeit, Lichtechtheit, Resistenz gegen Handschweiß und bestimmten Flüssigkeiten, allein von der Oberfläche des Schaltknaufs erfüllt werden müssen, d.h. es reicht aus, wenn diese Eigenschaften von einer Kunststoff komponente erbracht wird, die lediglich für die Bildung einer Außenhaut verwendet wird. Der Ummantelungskern braucht diese Anforderungen nicht zu erfüllen, so daß für ihn eine Standardkunststoffkomponente verwendet werden kann, die preislich erheblich günstiger liegt als die für

die Außenhaut erforderliche Kunststoffkomponente. Da der Ummantelungskern im wesentlichen das Volumen der Kunststoff ummantelung bildet, ergibt sich hierdurch eine erhebliche Kosteneinsparung auf der Materialseite, ohne daß ein Qualitätsverlust hingenommen werden muß. Ein weiterer Kostenvorteil wird dadurch erreicht, daß die Farbgebung, die mit nicht unerheblichen Kosten verbunden ist, auf die Außenhaut beschränkt bleiben kann, die erste Kunststoff komponente also keiner Farbgebung bedarf.

Durch Verwendung eines Standardkunststoffs für die erste Kunststoffkomponente kann die Härte bzw. Elastizität der Kunststoffummantelung in weiten Bereichen eingestellt werden, beispielsweise in einem Bereich von 20 bis 85 Shore-A-Härte, aber auch weicher oder härter. Die Härte der zweiten Kunststoffkomponente kann daran entsprechend den jeweiligen Wünschen und Anforderungen angepaßt werden und beispielsweise zwischen 50 bis 90 Shore-A-Härte liegen, aber auch darüber oder darunter.

Es versteht sich, daß für die zweite Kunststoffkomponente ein Kunststoff verwendet wird, der abriebfester und lichtechter und auch chemikalienbeständiger ist als die erste Kunststoffkomponete. Für die erste Kunststoffkomponente kommt dabei ein thermoplastisches Elastomer in Frage, wobei entsprechend der Lehre der Erfindung an dieses Material keine hohen Anforderungen gestellt werden. Für die zweite Kunststoffkomponente eignet sich insbesondere ein aliphatisches thermoplastisches Polyurethan, wobei

eine Modifikation ausgewählt werden sollte, die den oben genannten Anforderungen genügt.

Die Außenhaut muß nicht die gesamte Oberfläche der Kunststoff ummantelung abdecken. Sie kann dort entfallen, wo später Applikationen aufgebracht werden. Um eine gute Haftung zwischen Kernelement und Kunststoffummantelung zu erzielen, ist es zweckmäßig, daß die Außenhaut auch die Innenseite des Ummantelungskerns unter Bildung einer Innenhaut einhüllt und auf diese Weise als Haftvermittler zwischen Kernelement und Ummantelungskern dient. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn Innenhaut und Außenhaut über sich vorzugsweise radial erstreckende Stege miteinander verbunden sind, die ebenfalls aus der zweiten Kunststoffkomponente bestehen, also beim Einspritzen dieser Komponente mitausgebildet werden. Die Anzahl und Dicke dieser Stege kann den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Durch die Verbindung von Außen- und Innenhaut und damit zum Kernelement ist es nicht erforderlich, für die erste und zweite Kunststoffkomponente einen haftungsmodifizierten Werkstoff zu verwenden. Damit besteht eine größere Auswahl hinsichtlich der Werkstoffe und damit eine entsprechend größere Variationsmöglichkeit in Bezug auf Härtegrade und Haptik.

Sofern der Ummantelungskern direkt an dem Kernelement anliegt, sollte die erste Kunststoffkomponete derart haftungsmodifiziert sein, daß sie direkt eine Haftverbindung mit dem Kernelement eingeht und so für einen festen Sitz der Kunststoffummantelung auf diesem sorgt.

Die Dicke der Außenhaut kann prinzipiell beliebig sein, sollte jedoch entsprechend der Lehre der Verbindung gering sein, um einen möglichst großen Kosteneinsparungseffekt zu erzielen. Um die genannten Anforderungen zu erfüllen, hat sich eine Dicke von maximal 1 mm als zweckmäßig erwiesen. Die Dicke kann jedoch auch größer sein.

Der erfindungsgemäße Schaltknauf kann dadurch hergestellt werden, daß die Kunststoffummantelung derart unter Verwendung von wenigstens zwei unterschiedlichen Kunststoffkomponenten spritzgegossen wird, daß ein volumenbildender Ummantelungskern aus einer ersten Kunststoffkomponente und eine den Ummantelungskern außenseitig wenigstens teilweise im Schmelzverbund umhüllende Außenhaut aus einer zweiten Kunststoffkomponente ausgebildet werden. Mit diesem Verfahren lassen sich Kosten sparen, denn es erfordert geringere Investitionskosten, und es ist keine aufwendige Nacharbeit erforderlich, da keine sogenannten „Schwimmhäute" entstehen, sondern allenfalls ein Anguß entfernt werden muß. Selbst dies kann bei Verwendung von koaxialen Nadelverschlußdüsen vermieden werden.

Das Spritzgießen kann auf mehrere Arten erfolgen. So kann zunächst der Ummantelungskern auf das Kernelement und dann die Außenhaut auf den Ummantelungskern aufgespritzt werden. Dies kann in zwei verschiedenen Spritzgießmaschinen erfolgen, was jedoch die Entnahme nach der ersten Stufe des Spritzgießens und Umbettung in die zweite Spritzgießmaschine erfordert. Kostengünstiger ist es,

wenn das Spritzgießen der Kunststoffummantelung nacheinander in einem einzigen Formwerkzeug durchgeführt wird. Hierzu eignen sich Zweikomponentenwerkzeuge mit Drehplatte. Um eine gute Haftung zwischen Kernelement und Kunststof fummantelung zu erzielen, kann eine entsprechend haftungsmodifizierte erste Kunststoffkomponente verwendet werden.

Alternativ zu dem vorgenannten Verfahren kann die Kunststof fummantelung auch mittels Sandwichspritzgießen hergestellt werden. Dies kann in der Weise erfolgen, daß in das Formwerkzeug zunächst die zweite Kunststoffkomponente unter nur teilweiser Ausfüllung des Formwerkzeugs eingespritzt wird und daß danach in die noch plastische zweite Kunststoffkomponente die erste Kunststoffkomponente derart eingespritzt wird, daß die zweite Kunststoffkomponente unter Bildung der Außenhaut an die Außenkontur des Formwerkzeugs und des Kernelements gepreßt wird. Dabei bildet sich eine gleichmäßig dicke Außenhaut aus, wobei die Außenhaut an der Verbindung zwischen Kernelement und Ummantelungskern als Haftvermittler dient, so daß es nicht erforderlich ist, für den Ummantelungskern eine haftungsmodifizierte Kunststoffkomponente zu verwenden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Einspritzen von erster und zweiter Kunststoffkomponente über einen einzigen Einspritzkanal erfolgt, der wechselweise mit den Schmelzeinrichtungen der beiden Kunststoffkomponenten verbunden werden kann. Dies ermöglicht es, nach Einspritzen der ersten Kunststoffkomponente nochmals die zweite Kunst-

stoffkomponente nachzuspritzen, um eine nochmalige Verdichtung zu erzielen und den Anguß zu versiegeln.

Das Kernelement kann aus Metall oder aus einem spritzgegossenen Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärktem Polyamid 6, hergestellt werden. Dies kann separat von den vorgenannten Verfahren erfolgen, so daß das Kernelement vor Anwendung dieser Verfahren als Fertigteil in das Formwerkzeug eingelegt wird. Bei aus Kunststoff bestehenden Kernelementen besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Kernelement in demselben Formwerkzeug z.B. einer Dreikomponentenspritzgießmaschine spritzzugießen, indem unmittelbar anschließend das Spritzgießen der Kunststoff ummantelung durchgeführt wird. Auf diese Weise kann der Transport und das Einlegen des Kernelements in das Formwerkzeug entfallen, auch wenn hierfür eine kompliziertere Spritzgießmaschine erforderlich ist. Bei hohen Stückzahlen wirkt sich dies gleichwohl kostensenkend aus.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels durch Darstellung des Sandwichspritzverfahrens veranschaulicht. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die Intervalleinheit und das Formwerkzeug einer Spritzgießmaschine beim Einspritzen der zweiten Kunststoffkomponente;

Figur 2 die Darstellung gemäß Figur 1 beim Einspritzen der ersten Kunststoffkomponente in das Formwerkzeug;

Figur 3 die Darstellung gemäß den Figuren 1 und 2 beim Nachspritzen der zweiten Kunststoffkomponente am Ende des Spritzgießprozesses;

Figur 4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schaltknauf und

Figur 5 einen Querschnitt durch den Schaltknauf gemäß Figur 4.

Der in den Figuren dargestellte Teil einer Spritzgießmaschine 1 besteht aus einem Formwerkzeug 2 und einer Intervalleinheit 3. Das Formwerkzeug 2 weist eine Kavität 4 auf, die die Form bildet, in der die Kunststoff ummantelung auf das Kernelement aufgespritzt wird. An das Formwerkzeug 2 angesetzt ist die Intervalleinheit 3. Beide sind über einen Einspritzkanal 5 miteinander verbunden, der in die Kavität 4 einmündet. Nicht dargestellt sind die Schmelzeinrichtungen der Spritzgießmaschine 1, die das Aufschmelzen der Kunststoffkomponenten und deren Zuführung in die Intervalleinheit 3 besorgen.

Die Intervalleinheit 3 durchsetzen ein erster Zuführkanal 6 und ein zweiter Zuführkanal 7. Der erste Zuführkanal 6 ist, was hier nicht dargestellt ist, mit der Aufschmelzeinrichtung für die erste Kunststoffkomponente 9 verbun-

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den, während der zweite Zuführkanal 7 - ebenfalls nicht dargestellt - mit der Aufschmelzeinrichtung für die zweite Kunststoffkomponente 10 gekoppelt ist. Beide Zuführkanäle 6, 7 münden in ein Umschaltventil 8, dessen Ausgang mit dem Einspritzkanal 5 verbunden ist. Es ist in der Weise druckgesteuert, daß es ausschließlich zu dem Zuführkanal 6, 7 hin öffnet, in dem der höhere Zuführdruck herrscht. Auf diese Weise ist ein Vermischen der beiden Kunststoffkomponenten 9, 10 unmöglich. Die Zuführkanäle 6, 7 sind stufenlos beheizbar.

Vor Beginn des Spritzgießprozesses wird in die Kavität 4 ein zuvor hergestelltes Kernelement eingelegt, das in der Regel eine Art Hülsenform hat. Dies ist hier der Einfachheit halber nicht dargestellt. Dann wird auf die zweite Kunststoffkomponente 10 Förderdruck gegeben mit der Folge, daß das Umschlagventil 8 den zweiten Zuführkanal 7 mit dem Einspritzkanal 5 verbindet. Die zweite Kunststoffkomponente 10 strömt in die Kavität 4 ein und füllt sie mit einem fest definierten Füllgrad aus. Diese Situation ist Figur 1 zu entnehmen.

Nach Abschluß der Förderung der zweiten Kunststoffkomponente 10 wird Förderdruck auf die erste Kunststoffkomponente 9 gegeben, so daß das Umschaltventil 8 auf die Verbindung des ersten Zuführkanals 6 mit dem Einspritzkanal 5 unter Sperrung des zweiten Zuführkanals 7 umschaltet. Auf diese Weise wird die erste Kunststoffkomponente 9 in die Mitte der Kavität 4 und damit auch in den Kernbereich der darin befindlichen zweiten Kunststoffkomponente 10

eingespritzt und verdrängt hierdurch die noch plastische zweite Kunststoffkomponente 10. Diese Situation ist in Figur 2 zu sehen.

Die erste Kunststoffkomponente 9 bildet einen Kern, der was hier nicht näher dargestellt ist - auch das Kernelement einhüllt und von der zweiten Kunststoffkomponente 10 außenhautartig umhüllt wird. Durch diese Maßnahme wird die Kavität 4 zu ca. 98 % ausgefüllt.

Danach wird die Förderung der ersten Kunststoffkomponente 9 wieder unterbrochen und die Förderung der zweiten Kunststoffkomponente 10 erneut aufgenommen mit der Folge, daß der in dem zweiten Zuführkanal 7 entstehende Druck das Umschlagventil 8 wieder umschaltet, so daß der erste Zuführkanal 6 gesperrt wird und der zweite Zuführkanal 7 Verbindung zu dem Einspritzkanal 5 erhält. Diese Situation ist in Figur 3 dargestellt. Es wird dann noch eine kleine Menge der zweiten Kunststoffkomponente 10 in die Kavität 4 eingespritzt, wodurch eine Nachverdichtung bewirkt wird mit der Folge, daß die zweite Kunststoffkomponente 10 vollständig an der Innenkontur der Kavität 4 zur Anlage kommt.

Nach dem Erkalten wird das Formwerkzeug 2 geöffnet, so daß der fertiggestellte Schaltknauf aus der Kavität 4 entnommen werden kann. Es braucht dann nur noch der Anguß, der aus dem in dem Einspritzkanal 5 verbliebenen zweiten Kunststoffkomponente besteht, entfernt werden.

Die Figuren 4 und 5 zeigen einen typischen Schaltknauf 11, der mit dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellt worden ist. Er weist ein aus Hartkunststoff bestehendes Kernelement 12 auf, das eine Sackbohrung 13 hat, über die der Schaltknauf 11 auf einen Schalthebel aufgesetzt werden kann.

Das Kernelement 12 ist von einer Innenhaut 14 aus der zweiten Kunststoffkomponente umgeben. Die Innenhaut 14 haftet an dem Kernelement 12. Die Außenseite des Schaltknaufs 11 wird von einer Außenhaut 15 gebildet, die ebenfalls aus der zweiten Kunststoffkomponente besteht. Die Außenhaut 15 und die Innenhaut 14 sind - wie sich aus Figur 5 ergibt - über Stege 16, 17 miteinander verbunden, die aus der gleichen Kunststoffkomponente bestehen, so daß Innenhaut 14, Außenhaut 15 sowie die Stege 16 und 17 ein einziges Kunststoffelement bilden.

Der Hohlraum zwischen Innenhaut 14 und Außenhaut 15 wird durch einen Ummantelungskern 18 aus der ersten Kunststoff komponente ausgefüllt. Er ist durch die Stege 16, 17 in zwei Segemente aufgeteilt.

Claims (13)

1. Schaltknauf (11), insbesondere für Schalthebel an Kraftfahrzeugen, mit einem Kernelement (12) für die Befestigung an dem Schalthebel und einer als Formteil ausgebildeten Kunststoffummantelung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffummantelung wenigstens zweischalig mit einem volumenbildenden Ummantelungskern (18) und einer den Ummantelungskern (18) außenseitig wenigstens teilweise umhüllenden Außenhaut (15) aufgebaut ist, wobei der Ummantelungskern (18) aus einer ersten Kunststoffkomponente (9) und die Außenhaut (15) aus einer zweiten, von der ersten abweichenden Kunststoffkomponente (10) bestehen.

2. Schaltknauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kunststoffkomponente (9) eine Shore-A- Härte von 20 bis 85 hat.

3. Schaltknauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kunststoffkomponente (10) eine Shore-A-Härte von 50 bis 90 hat.

4. Schaltknauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kunststoffkomponente (10) abriebfester und lichtechter als die erste Kunststoffkomponente (9) ist.

5. Schaltknauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kunststoffkomponente (9) ein thermoplastisches Elastomer ist.

6. Schaltknauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kunststoffkomponente (10) ein thermoplastisches Polyurethan, insbesondere ein aliphatisches Polyurethan, ist.

7. Schaltknauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kunststoffkomponente (10) den Ummantelungskern (18) auch innenseitig unter Ausbildung einer Innenhaut (14) als Haftvermittler zwischen Kernelement (12) und Ummantelungskern (18) einhüllt.

8. Schaltknauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Innenhaut (14) und Außenhaut (15) über Stege (16, 17) miteinander verbunden sind, die ebenfalls aus der zweiten Kunststoffkomponente (10) bestehen.

9. Schaltknauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stege (16, 17) radial erstrecken.

10. Schaltknauf nach Anspruch 8 Oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16, 17) den Ummantelungskern (18) aufteilen.

11. Schaltknauf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kunststoffkomponente (10) mit dem Ummantelungskern (18) eine Schmelzverbindung hat.

12. Schaltknauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kunststoffkomponente (9) derart haftungsmodifiziert ist, daß sie eine Haftverbindung zum Kernelement (12) hat.

13. Schaltknauf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhaut (15) eine Dicke von maximal 5 mm hat.