DE19719321C2 - Herstellung eines leichten Lenkrades - Google Patents

Herstellung eines leichten Lenkrades

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Abstract

Zur Herstellung eines Lenkrades mit geringem Massenträgheitsmoment wird ein Verfahren zum gießtechnischen Ummanteln eines metallischen Lenkradskeletts mit einem Kunststoff vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Lenkradskelett und ein mit Treibmitteln versetztes Granulat aus einem thermopl. Kunststoff, insbesondere Polypropylen oder Polyethylen in vorgegebener Menge in eine Lenkradform eingebracht werden, daß das Granulat auf mindestens 100 DEG C erhitzt wird und daß durch Aufblähen, Aufschmelzen und Verbinden der Granulatteilchen in der Lenkradform ein das Lenkradskelett umgebender, innen aufgeschäumter und außen mit einer im wesentlichen geschlossenen Oberfläche versehener Lenkradkörper gebildet wird, dessen spezifische Dichte kleiner 0,4 g/cm·3· ist.

Description

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

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines Lenkrades mit geringem Massen­ trägheitsmoment, durch gießtechnisches Ummanteln eines metallischen Lenkradskeletts mit einem Kunststoff, wobei das Lenkradskelett und ein aufschäumbarer Kunststoff in vorgegebener Menge in eine Lenkradform eingebracht werden und unter Aufschäumen des Kunststoffs in der Lenkradform ein das Lenkradskelett umgebender, innen aufgeschäumter und außen mit einer im wesentlichen geschlossenen Oberfläche versehener Lenkradkörper gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff ein Granulat aus Polyethylen oder Polypropylen verwendet wird, daß das Granulat aus Polyethylen oder Polypropolyen mit einem Treibmittel versetzt wird und durch Aufblähen, Aufschmelzen und Verbinden der mit dem Treibmittel versetzten Granulatteilchen in der Lenkradform der Lenkradkörper gebildet wird, und daß der aus dem Granulat aus Polyethylen oder Polypropylen bestehende Kunststoff soweit aufgeschäumt wird, daß er eine spezifische Dichte von weniger als 0,4 g/cm3 aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat auf mindestens 100°C erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in der Lenkradform mittels eingebrachtem Wasserdampf erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in der Lenkradform durch Aufheizen der Form und/oder des Lenkradskeletts erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in der Lenkradform durch elektrische Energie erhitzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in der Lenkradform durch Schwingungsenergie erhitzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat beim Einbringen in die Form erhitzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie zum Erhitzen des Granulats durch Aufheizen der Zuführeinrichtung und/oder durch äußere mechanische Kräfte, die innere Reibung und Scherkräfte auslösen, eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel dem Granulat unmittelbar vor dem Einbringen in die Form zugesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkradkörper in einem zweiten Arbeitsgang mit einer Deckschicht aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem weicheren, lichtbeständigen Kunststoff auf der Basis von Polyurethan oder thermoplastischen Elastomeren umspritzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht unmittelbar nach der Herstellung des Lenkradkörpers aufgebracht wird, wobei durch Wärmezufuhr über das Deckschichtmaterial und Anschmelzen der Oberfläche des Lenkradkörpers eine chemische Bindung zwischen Lenkradkörper und Deckschicht erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Deckschicht und Lenkradkörper eine im wesentlichen physikalische Bindung erzeugt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenkradkörper mit einer rauhen oder strukturierten Oberfläche erzeugt wird und daß die Deckschicht im wesentlichen formschlüssig gehalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Deck­ schicht ein Material hoher Schrumpfung beim Abkühlen verwendet wird und daß die Deckschicht im wesentlichen kraftschlüssig gehalten wird.
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