DE69906925T2 - Herstellungsverfahren für ein Kraftfahrzeuglenkrad mit einer äusseren Hülle aus Kohlenstofffasern und dadurch erlangtes Lenkrad - Google Patents

Herstellungsverfahren für ein Kraftfahrzeuglenkrad mit einer äusseren Hülle aus Kohlenstofffasern und dadurch erlangtes Lenkrad Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeuglenkrädern mit einer äußeren Hülle aus Kohlenstofffasern und das so erhaltene Lenkrad.
  • Die Lenkräder für Kraftfahrzeuge werden gegenwärtig aus einem inneren Metallkern, der mit einem Harz überzogen ist, und einer äußeren Überzugs- und Abdeckhülle aus verschiedenen Materialien, die den sichtbaren Teil des Lenkrades verkörpert, hergestellt.
  • Unter den verschiedenen bekannten Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeuglenkrädern soll das Verfahren angeführt werden, das für die Bildung von zwei Halbhüllen durch Heißpressen einer oder mehrerer Materialfolien innerhalb der Formen von geeigneter Form, anschließendes mechanisches Abflachen der Verbindungslinie der zwei Halbhüllen, Aufbringen der zwei Halbhüllen auf einen Lenkradkörper, der durch einen Metallkern gebildet wird, der mit Harz überzogen ist, und gegenseitiges Befestigen der zwei Halbhüllen längs der Verbindungslinie vorgesehen ist.
  • Das Befestigen der zwei Halbhüllen verkörpert einen besonders empfindlichen Schritt des Herstellungsverfahrens, speziell im Fall von Halbhüllen von geringer Dicke, wie jenen aus Kohlenstofffasern.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens der vorangehend angeführten Art, das besonders für die Herstellung von Lenkrädern mit einer Hülle aus Kohlenstofffasern geeignet ist.
  • Entsprechend der Erfindung wird dieses Ziel mittels eines Verfahrens erreicht, das die folgenden Schritte aufweist: Herstellen von Stapeln aus Folienmaterialien; Heißformen dieser, um entsprechende Halbhüllen mit einer Form zu erhalten, die der der entsprechenden Hälften des herzustellenden Lenkrades entspricht; mechanisches Abflachen der vorderen Flächen der zwei Halbhüllen; Montieren der zwei Halbhüllen über und unter einem Lenkradkörper, der durch einen Metallkern gebildet wird, der mit Harz überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkradkörper vorher mit seitlichen Profilen versehen wird, die so ausgeführt sind, daß sie als Befestigungsträger für die zwei Halbhüllen wirken.
  • Das Befestigen der zwei Halbhüllen wird vorzugsweise durch Leimen der inneren Fläche der Halbhüllen auf die äußere Fläche der seitlichen Profile, die komplementär geformt ist, erhalten.
  • Es war möglich zu bestätigen, daß auf diese Weise eine sehr widerstandsfähige Montage der Konstruktion erhalten wird, die in der Lage ist, allen Aushärtungs- und Sicherheitsversuchen zu widerstehen, die von den Kraftfahrzeugherstellern gefordert werden.
  • Die charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung einer Ausführung davon deutlicher gemacht, die in nicht einschränkender Weise in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht wird, die zeigen:
  • 1 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt ein typisches Lenkrad für ein Kraftfahrzeug;
  • 2 schematisch mehrere Schritte des Herstellungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine perspektivische Teildarstellung einer Halbhülle nach dem Schritt des Heißformens und dem anschließenden Schritt des Abflachens und vor der Bereitstellung der Verbindungszähne;
  • 4 eine perspektivische Darstellung eines Abschnittes eines Lenkrades, das nach dem Verfahren entsprechend der Erfindung hergestellt wird, genau vor dem endgültigen Montieren der zwei Halbhüllen;
  • 5 das gleiche Lenkrad in Schnittdarstellung im montierten Zustand.
  • Wie in 1 gezeigt wird, besteht ein typisches Lenkrad für ein Kraftfahrzeug aus einem mittleren Teil oder Nabenteil 1, einer Vielzahl von radialen Speichen 2 und einem Außenrand 3.
  • Entsprechend der vorliegenden Technologie bestehen der Außenrand 3 und die Speichen 2 aus einem inneren Metallkern 4, der mit Harz 5 überzogen ist, und einer äußeren Überzugs- und Abdeckhülle, die der Reihe nach durch zwei Halbhüllen 6 gebildet wird, die aufeinander überlagert und miteinander verbunden werden.
  • Die zwei Halbhüllen 6 werden hergestellt, indem die in 2, Schritte a) bis d), schematisch veranschaulichte Technologie zur Anwendung gebracht wird.
  • Genauer, der Schritt des Formens sieht das Heißformen eines Stapels von Foliematerialien, die in 2, Schritt a), umfassend mit 7 gekennzeichnet sind, im Inneren einer Metallform 8 mit einem Hohlraum 9 von geeigneter Form vor, auf die eine Abdeckung 10 mit einem Vorsprung 11 von komplementärer Form mit Bezugnahme auf den Hohlraum 9 überlagert wird.
  • Der Stapel 7 kann aus Folien unterschiedlicher Dicke bestehen, um so eine Gesamtdicke der Halbhülle zu liefern, die zwischen 1,0 und 2,0 mm aufweist.
  • Die einzelnen Folien werden aus Kohlenstofffasern hergestellt, kombiniert mit Glasfasern oder Aramidfasern oder einer Kombination der Fasern.
  • Die vorangehend erwähnten Fasern werden mit spezifischen Harzen imprägniert, die am Ende des Zyklusses in der Lage sind, der Halbhüllenbaugruppe eine strukturelle Steifigkeit zu verleihen. Die für das Imprägnieren der Fasern verwendeten Harze können von unterschiedlicher Beschaffenheit sein, beispielsweise Epoxid, Polyester, Polyurethan. Das Imprägnieren der Fasern kann durchgeführt werden, sowohl vor der Verwendung mittels spezifischer Maschinen, die das Flächengebilde in das Harz entsprechend einem spezifischen Verfahren tauchen, als auch während des Schrittes des Formens der Halbhüllen mittels Streich-, Spritz- oder anderer Verteilungsanlagen, die das Imprägnieren der Fasern innerhalb der Form gestatten.
  • Die Formzeit hängt von der Temperatur ab, die zur Anwendung gebracht wird, und weist zwischen 1 und 3,5 Minuten auf. Die Formtemperatur weist für ein optimales Verfahren zwischen 70°C und 150°C auf. Der Formdruck, der für eine richtige Katalyse der Harze erforderlich ist, beträgt 0,7 Bar.
  • Die am Ende des Formvorganges erhaltene Halbhülle wird in 2, Schritt b), veranschaulicht und weist einen gebogenen mittleren Teil 12 und zwei seitliche Formgrate 13 auf. Letztere werden danach mittels des mechanischen Abflachens entfernt, Schritt c) in 2. Die Halbhülle ist danach so, wie sie in 3 gezeigt wird.
  • Zwei auf diese Weise erhaltene Halbhüllen werden danach einem Lackieren unterworfen, Schritt d) in 2, und mit Leim 14 auf ihren Innenflächen versehen, Schritt e) in 2. Es ist möglich, Leim unterschiedlicher Art zu verwenden, der strukturelle Funktionen aufweist, wobei sie zu den Gruppen Epoxid, Polyurethan und Methacrylat gehören.
  • Mittlerweile wurde ein Lenkradkörper 15 (durch den Metallkern 4 und den Harzüberzug 5 gebildet, wie es vorangehend mit Bezugnahme auf 1 dargelegt wird) separat hergestellt, auf den zwei symmetrische Profile 16 aufgebracht werden, beispielsweise durch Klauenbildung, wobei jedes davon durch zwei seitliche Flansche 17 mit einer Innenfläche, die komplementär zur Außenfläche des Lenkradkörpers 15 ist, und einer Außenfläche, die komplementär zu Innenfläche der zwei Halbhüllen ist, und durch eine dazwischenliegende Rippe 18 gebildet wird, die so ausgeführt ist, daß sie als Widerlagervorsprung für die vorderen Flächen 19 der zwei Halbhüllen wirkt. Die Außenflächen der Flansche 17 werden mit einem geeigneten Klebstoff eingeschmiert, natürlich mit dem gleichen Typ wie der Klebstoff 14.
  • Die zwei Halbhüllen 6 werden eine über und die andere unter dem Lenkradkörper 15 mit den Profilen 16 angebracht, Schritt f) in 2, und durch Leimen dank des vorher auf die gleichen Halbhüllen und die Profile 16 aufgebrachten Leimes befestigt.
  • Die so erhaltene Baugruppe, Schritt g) in 2, kann einen Abschnitt der Profile 16 sichtbar lassen oder sie vollständig verdecken.
  • Der Lackiervorgang kann eher nach der endgültigen Montage als bei den einzelnen Halbhüllen durchgeführt werden.
  • Es soll bemerkt werden, daß der Lenkradkörper 15 vorzugsweise mit zwei diametral gegenüberliegenden Nuten 19 versehen ist, die zum Ausgleichen der Wärmeausdehnungen des Harzes 5 dienen.
  • Die Baugruppe aus den zwei Halbhüllen 6 und dem Lenkradkörper 15 mit den Profilen 16 wird in perspektivischer Ansicht genau vor dem endgültigen Montieren in 4 gezeigt.
  • Die gleiche Baugruppe wird in 5 im Schnitt gezeigt, wobei das Montieren beendet ist.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeuglenkrädern mit einer äußeren Hülle aus Kohlenstofffasern, das die folgenden Schritte aufweist: Herstellen von Stapeln (7) aus Folienmaterialien; Heißformen dieser, um entsprechende Halbhüllen (6) mit einer Form zu erhalten, die der der entsprechenden Hälften des herzustellenden Lenkrades entspricht; mechanisches Abflachen der vorderen Flächen (19) der zwei Halbhüllen; Montieren der zwei Halbhüllen (6) über und unter einem Lenkradkörper (15), der durch einen Metallkern (4) gebildet wird, der mit Harz (5) überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkradkörper (15) vorher mit seitlichen Profilen (16) versehen wird, die so ausgeführt sind, daß sie als Befestigungsträger für die zwei Halbhüllen (6) wirken.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigen der zwei Halbhüllen (6) durch Leimen der inneren Fläche der Halbhüllen auf die äußere Fläche der seitlichen Profile (16), die komplementär geformt ist, erhalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein jedes der Profile (16) durch zwei seitliche Flansche (17), die auf einer Seite des Lenkradkörpers (15) angeordnet sind, und durch eine dazwischenliegende Rippe (18) gebildet wird, die so ausgeführt ist, daß sie als Widerlagervorsprung für die vorderen Flächen (19) der zwei Halbhüllen (6) wirkt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienmaterialien aus Kohlenstofffasern und Glasfasern bestehen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienmaterialien aus Kohlenstofffasern und Aramidfasern bestehen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienmaterialien aus Kohlenstofffasern, Glasfasern und Aramidfasern bestehen.
  7. Verfahren nach jedem Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit Harz imprägniert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißformen bei einer Temperatur zwischen 70°C und 150°C durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißformen über eine Zeit zwischen 1 und 3,5 Minuten durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißformen bei einem Druck von mindestens gleich 0,7 Bar durchgeführt wird.
  11. Lenkrad für Kraftfahrzeuge, das aufweist: einen Lenkradkörper (15), der durch einen Metallkern (4) gebildet wird, der mit Harz (5) überzogen ist; und eine Hülle, die aus zwei Halbhüllen (6) besteht, die über und unter dem Lenkradkörper (15) angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkradkörper (15) mit seitlichen Profilen (16) versehen ist, die als Befestigungsträger für die zwei Halbhüllen (6) wirken.
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