Schließzylinderbauteil für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Schließzylinderbauteil für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Zylindergehäuse bzw. eine Zylinderführung für einen Schließzylinder eines Kraftfahrzeugs. Das Zylindergehäuse weist eine in Längsrichtung des Zylindergehäuses angeordnete öffnung auf, in welche ein Zylinderkern mit wenigstens einer im Zylinderkern be- weglich angeordneten Zuhaltung drehbar aufnehmbar ist. In dem Zylindergehäuse ist wenigstens eine Zuhaltungsaufnähme ausgebildet, in welche die bewegliche Zuhaltung wenigstens teilweise eintauchen kann, um den Zylinderkern gegen das Zylindergehäuse drehfest festzuhalten. Schließzylinder für Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise ein Zylindergehäuse und einen Zylinderkern auf. Ein solcher Schließzylinder ist beispielsweise aus der DE 103 13 125 Al bekannt. Der Zylinderkern ist drehbar in dem Zylindergehäuse gelagert. In dem Zylinderkern sind Zuhaltungen verschiebbar und federbelastet aufgenommen, welche je nach Einwirkung eines eingeschobenen Schlüssels unterschiedlich tief in das Zylindergehäuse eintauchen können. Taucht eine der Zuhaltungen in das Zylindergehäuse ein, wird eine Drehung des Zylinderkerns gegenüber dem Zylindergehäuse verhindert. Nur wenn ein passen- der eingeschobener Schlüssel die Zuhaltungen außer Eingriff mit dem Zylindergehäuse bringt, diese also gänzlich im Zylinderkern verschwinden, ist die Drehung des Zylinderkerns gegenüber dem Zylindergehäuse möglich und eine Entriegelung des Schlosses erfolgt. Wird hingegen kein Schlüssel eingeschoben oder wird der falsche Schlüssel eingeschoben, befinden sich die Zuhaltungen in Eingriff mit dem Zylindergehäuse und sper-

ren eine Drehung, da sie teilweise in dem Zylinderkern und teilweise in das feststehende Zylindergehäuse eintauchen. Dazu sind in dem Zylindergehäuse entsprechende Ausnehmungen ausgebildet, in welche die Zuhaltungen eintauchen bzw. eingreifen können .

Gemäß dem Stand der Technik werden Zylindergehäuse aus Metall gefertigt, also beispielsweise im Zink-Druckgussverfahren hergestellt. Dabei kommen oft Zink-Legierungen (Zamac) zum Einsatz, welche die erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweisen, um einer Belastung standzuhalten, welche durch eine Drehung des gesperrten Zylinderkerns gegen das Zylindergehäuse ausgeübt wird.

Die Herstellung derartiger Zylindergehäuse ist kostenauf- wändig und rohstoffintensiv. Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Schließzylinderanordnung zu ermöglichen, insbesondere ein verbessertes Zylindergehäuse bereitzustellen, welches Sicherheitsanforderungen genügt und vorteilhaft in der Herstellung und Verwendung ist . Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Zylindergehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 2 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Zylindergehäuses mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.

Gemäß der Erfindung wird das Zylindergehäuse aus einem hochfesten Kunststoff gebildet. Im Gegensatz zu der Herstellung aus einer Metalllegierung bietet die Herstellung des Zylindergehäuses aus einem hochfesten Kunststoff mehrere Vorteile.

Der Kunststoff ermöglicht eine Fertigung des Zylinderge- häuses mit geringerem Gewicht und führt daher zu Einsparungen bei Transport der Bauteile sowie beim Kraftstoffverbrauch des fertigen Kraftfahrzeugs. Außerdem sind die Rohstoffe für das Zylindergehäuse aus einem hochfesten Kunststoff günstiger und

schonen die natürlichen Ressourcen. Die Fertigung aus Kunststoff ermöglicht weiterhin gänzlich neuartige Funktionalitäten, wie im Weiteren ausgeführt wird. Kunststoff ist außerdem korrosionsbeständig und der Prozess der Fertigung von Kunst- Stoffbauteilen ist mit geringer Fehleranfälligkeit behaftet als bei Metallbauteilen. Schließlich ist es bei entsprechender Ausbildung des Zylindergehäuses und des Zylinderkerns möglich, auf eine Schmierung zwischen den Bauteilen zu verzichten, was wiederum Rohstoffe und Arbeitsschritte spart. Als Kunststoff soll wird in diesem Zusammenhang jeder Werkstoff verstanden, dessen wesentlicher Grundbestandteil synthetisch hergestellt ist. Insbesondere auch Verbundwerkstoffe sollen als Kunststoff verstanden werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Zylindergehäuse aus einem Kunststoff gebildet, welcher eine Zugfestigkeit von wenigstens 200 MPa aufweist.

Die herkömmlich für die Herstellung von Zylindergehäusen verwendeten Aluminiumlegierungen weisen regelmäßig eine Zugfestigkeit von etwa 240 bis 400 MPa auf. Inzwischen verfügbare thermoplastische Konstruktionswerkstoffe bieten annährend ähnliche Materialeigenschaften. Beispielsweise bieten Kunststoffe, die unter dem Markennamen Grivory (Markenname technischer Thermoplaste, hergestellt von EMS-Grivoy) bekannt sind Zugfestigkeiten von etwa 250 MPa und halten diese Eigenschaften auch nach längerer Lagerung. Es hat sich außerdem herausgestellt, dass die gegenüber Metalllegierungen ggf. geringere Festigkeit dennoch ausreicht, um die Anforderungen an die Sicherheit eines Zylinderschlosses zu gewährleisten. Die von einem Schloss aufzunehmenden Drehmomente (z.B. 50 Nm) sind auch von einem Zylindergehäuse aufzunehmen, welches aus einem hochfesten Kunststoff gebildet ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist das Zylindergehäuse aus einem Kunststoff gebildet und in dem Kunststoff

ist eine Verstärkungseinlage von Kunststoff umschlossen eingebettet. Die Verstärkung ist benachbart zu der Zuhaltungsauf- nähme ausgebildet und weist gegenüber dem Material des Kunststoffs des Zylindergehäuses eine erhöhte Festigkeit auf. Die Verstärkungseinlage ist so in dem Material des Zylindergehäuses eingebettet und platziert, dass sie an eine Anlagefläche für die Zuhaltungen angrenzt, auf welche die Zuhaltungen bei einer Drehung des gesperrten Zylinderkerns einwirken.

Die Verstärkungseinlage erhöht in einem Bereich die mecha- nische Belastbarkeit des Zylindergehäuses, der bei einer Belastung des Schließzylinders durch eine unberechtigte Betätigung besonders beansprucht wird. Tauchen die Zuhaltungen in die Aufnahmen im Zylindergehäuse ein und sperren daher den Schließzylinder gegen eine Drehung und Entsperrung des zugehö- rigen Schlosses, so gelangen die Zuhaltungen bei einer gewaltsamen Drehung in Anlage an die Anlageflächen der Zuhaltungsaufnähme und üben eine Kraft auf diese aus. Die Verstärkungs- einlage ist erfindungsgemäss in diesem Bereich in das Material eingebettet und darin umschlossen, nimmt einen Teil der Kraft von den Zuhaltungen auf und verteilt die Kraft über die gesamte Erstreckung der Verstärkungseinlage. Insbesondere wird verhindert, dass die Zuhaltungen, die regelmäßig mit einer schmalen Seiten auf das Zylindergehäuse einwirken, in das Kunststoffmaterial einschneiden. Die Verstärkungseinlage nimmt näm- lieh die punktuell oder konzentriert einwirkende Kraft auf und verteilt den hohen Druck auf die Erstreckung der Verstärkung, wodurch der Druck auf den Kunststoff verringert wird. Die gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eingebettete Verstärkungseinlage ist vollständig von dem Material des Zylinderge- häuses umschlossen. Die Verstärkungseinlage kann unmittelbar unter der Oberfläche der Anlagefläche platziert sein oder in geringem Abstand zu der Oberfläche im Inneren des Zylindergehäusekörpers .

Wird das Zylindergehäuse auf diese Weise mit einer solchen Verstärkungseinlage ausgebildet, so kann für das Kunststoffma- terial des Zylindergehäuses eine geringere Festigkeit des Materials gewählt werden, als dies im ersten Aspekt der Erfin- düng erforderlich war.

üblicherweise ist es erforderlich, dass sicherheitsrelevante Türschlösser von Kraftfahrzeugen ein Drehmoment von etwa 50 Nm aufnehmen können, ohne dass eine Zerstörung des Schließzylinders erfolgt. Beide Aspekte der Erfindung, sowohl die Ausbildung des Zylindergehäuses aus einem hochfesten Kunststoff gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung als auch die Ausbildung aus einem Kunststoff mit einer eingebetteten Verstärkungseinlage, gewährleisten diese Belastbarkeit im sicherheitsrelevanten Bereich. Vorzugsweise ist der Kunststoff, aus welchem das Zylindergehäuse gebildet ist, ein faserverstärkter oder kugelverstärkter Werkstoff.

Faserverstärkte Werkstoffe oder auch sogenannte Verbundmaterialien weisen besondere Werkstoffeigenschaften auf. Die oben bereits erwähnte Kunststoffreihe mit der Markenbezeichnung Grivory ist beispielsweise als Konstruktionswerkstoff mit 30 Gew.%, 40 Gew.%, 50 Gew.% oder 60 Gew.% Glasfaseranteil erhältlich und zu verarbeiten. Derartige Werkstoffe weisen Eigenschaften auf, die ihre Verwendung zur Herstellung eines er- findungsgemäßen Zylindergehäuses besonders vorteilhaft machen. Insbesondere sind sie ausreichend hart und zugfest, um den Belastungen Stand zu halten, die bei einem gewaltsamen Zugriff auf einen Schließzylinder und insbesondere das Zylindergehäuse einwirken. Die Zugfestigkeit derartiger Materialien ist regel- mäßig gemäß ISO 527 im Bereich von 230 bis 270 MPa, wobei die Härte solcher Materialien nach ISO 868 im Bereich von D 94 liegt (Shore-D Härte) .

Trotz dieser Eigenschaften sind diese Materialien mit Spritzgießtechniken zu verarbeiten, wobei dies deutlich einfacher möglich ist, als bei der Herstellung herkömmlicher Zylindergehäuse mit Alu-Druckgussverfahren. Vorzugsweise ist die Verstärkungseinlage aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet .

Während das Zylindergehäuse aus einem Kunststoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit gebildet ist, kann die Verstärkungseinlage aus einem elektrisch leitfähigen Material ge- bildet sein. Dies eröffnet neue Möglichkeiten einer Funktionalität des Schließzylinders bzw. des Zylindergehäuses insbesondere. Ein derartiges leitfähiges Material als Verstärkungseinlage kann beispielsweise als Sensor verwendet werden, um gewaltsame Zugriffsversuche zu detektieren. Dazu ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Verstärkungseinlage kontak- tierbar, um ein elektrisches Signal anzulegen oder abzufragen, wobei eine Einrichtung zur Auswertung des Signals vorgesehen ist.

Solange die elektrisch leitfähige Einlage vom nicht- leitfähigen Kunststoffmaterial des Zylindergehäuses umschlossen ist, kann ein Spannungssignal beispielsweise an die leitfähige Einlage angelegt werden. Erfolgt ein gewaltsamer Zugriff, so wird die elektrisch leitfähige Einlage entweder von den ebenfalls metallischen Zuhaltungen kontaktiert oder kann von diesen beschädigt oder durchtrennt werden. Dies ist durch die Auswertung eines elektrischen Signals oder eine überwachung der elektrischen Signale an der leitfähigen Einlage in dem Zylindergehäuse detektierbar . Eine gewaltsame Betätigung des Türschlosses kann so erfasst werden und der Zugriff auf die weiteren Fahrzeugfunktionen unterbunden werden. Diese Funktionalität ist nur dank der erfindungsgemässen Gestaltung des Schliesszylinders möglich, da als Material für das Zylindergehäuse ein nicht-leitfähiges Kunststoffmaterial Verwendung

findet. Damit zeigt sich, dass die Kombination des mechanisch hochstabilen Kunststoffes mit der metallischen Einlage gänzlich neue Funktionalitäten für die Sicherheitsfunktionen eines Fahrzeuges bietet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Verstärkungseinlagen in das Zylindergehäuse eingebettet.

Sind mehrere Verstärkungseinlagen im Material des Zylindergehäuses eingeschlossen, können diese an verschiedenen Po- sitionen angeordnet sein und aus verschiedenen Materialien gebildet sein. Regelmäßig weisen Zylinderkerne an zwei in radialer Richtung diametralen Orten Einschuböffnungen für die Zuhaltungen aus. Die Zuhaltungen können also zu zwei gegenüberliegenden Seiten aus dem Zylinderkern austreten und in zugehö- rige Ausnehmungen im Zylindergehäuse eintauchen. Vorzugsweise weist jede dieser Aufnahmeöffnungen für die Zuhaltungen wenigstens eine Verstärkungseinlage auf, die in Aufbruchsrichtung an der Aufnahme für die Zuhaltungen angeordnet ist. Diese Verstärkungseinlagen können alle aus identischen Materialien und in identischer Ausführung gebildet sein oder unterschiedlich ausgebildet sein, zum Beispiel kann eine der Verstärkungseinlagen gleichzeitig die oben bereits erwähnte Sensorfunktion übernehmen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfah- ren zur Herstellung eines Zylindergehäuses für einen Schließzylinder eines Kraftfahrzeuges offenbart. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Herstellung des Zylindergehäuses ein Metalldraht durch die Kavität eines Werkzeuges einer Spritzgießmaschine gespannt, wobei der Metalldraht in axialer Richtung des zu bildenden Schließzylinders gespannt wird. Ein Kunststoff wird in das Werkzeug eingespritzt und der Metalldraht wird dabei umschlossen und so in das Innere des Materials des Schließzylinders eingebettet. Das ausgehärtete Werk-

stück mit dem eingebetteten Metalldraht wird ausgeworfen. Die Spannung des Metalldrahtes durch die Kavität des Werkzeugs vor dem Einspritzen des Kunststoffs stellt eine vollständige Erstreckung des Metalldrahts durch das Werkstück sicher. Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße Effekt des Zylindergehäuses erzielt werden und es ist sichergestellt, dass die Verstärkungseinlage aus dem Metalldraht an beiden Seiten zugreifbar freiliegt.

Vorzugsweise wird der Metalldraht von einem Drahtvorrat abgewickelt und durch die Kavität des Werkzeuges gespannt. Vor oder nach dem Spritzgießvorgang wird der Metalldraht dann beidseitig des Werkstückes abgelängt. Falls eine Verwendung des Metalldrahtes als Sensor geplant ist, kann beim oder nach dem Ablängen auch eine Kontaktierung des Metalldrahts erfolgen oder der Metalldraht wird in einem vorgegebenen Abstand vom Zylindergehäuse abgelängt, um Kontakte für eine Clip- Verbindung oder Lötverbindung stehen zu lassen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben. Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert .

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen Schließzylinder mit einem Zylindergehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 2 zeigt den in Figur 1 dargestellten Schließzylinder in Entriegelungsstellung und mit eingeschobenem Schlüssel .

In Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen Schließzylinder 1 gezeigt. Das Schließzylindergehäuse 2 umgibt den Schließzylinderkern 3. Der Zylinderkern 3 ist drehbar in dem Gehäuse 2 aufgenommen. In dem Zylinderkern 3 ist eine radial durchgehende Ausnehmung 4 ausgebildet, in der eine Zuhaltung 5 verschiebbar aufgenommen ist. Die Zuhaltung 5 kann sich quer zu

der Längsachse des Zylinderkerns 3 verschieben und ist durch eine Feder 6 gegen einen Anschlag im Zylinderkern vorgespannt.

In dem Zylindergehäuse 2 sind diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 8 und 9 angeordnet. Bei der in Figur 1 gezeigten Ausrichtung des Zylindergehäuses 2 und des Zylinderkerns 3 zueinander gehen die Ausnehmungen 4 in dem Zylinderkern 3 und die Ausnehmungen 8, 9 in dem Zylindergehäuse 2 ineinander über, da die jeweiligen Begrenzungen fluchten. In dieser Stellung kann die Zuhaltung 5, gedrängt durch die Vorspannung der Feder 6 durch die Ausnehmung 4 mit einem Endabschnitt in die Ausnehmung 9 hineingleiten. Die Zuhaltung 5 steht damit sowohl mit der Ausnehmung 9 als auch mit der Ausnehmung 4 in Eingriff und verriegelt den Zylinderkern 3 gegen eine Verdrehung in dem Zylindergehäuse 2. In axialer Richtung (in Figur 1 aus der Blattebene heraus oder in die Blattebene hinein) sind mehrere derartiger Zuhaltungen 5 in zugehörigen Ausnehmungen hintereinander angeordnet .

In der Zuhaltung 5 ist eine Einschuböffnung 11 ausgebil- det , in die ein Schlüsselbart eingeschoben werden kann. Ein eingeschobener Schlüsselbart tritt auf diese Weise durch die hintereinander angeordneten Zuhaltungen hindurch und verschiebt diese. Zum Verschieben und bereitstellen der Schließoder Entriegelfunktionalität weist die Zuhaltung 5 an der Ein- schuböffnung 11 einen Vorsprung 12 auf, der mit einer seitlichen Nut des Schlüsselschaftes in Eingriff gelangen kann. Durch die Ausbildung der Nut im Schlüsselschaft eines einzuschiebenden Schlüssels wird die Zuhaltung 5 entgegen der Vorspannung 6 verschoben werden und kann bei passender Schlüssel - Schließzylinderkombination außer Eingriff mit der öffnung 8 oder 9 gebracht werden. Wird der Zylinderkern hingegen nicht ordnungsgemäß entriegelt und in der in Figur 1 dargestellten Stellung gewaltsam in die Entsperrrichtung (im Uhrzeigersinn)

bewegt, z. B. durch einen kriminellen Zugreifenden, der mit einem Instrument den Zylinderkern gewaltsam gegen das Zylindergehäuse verdreht, so drückt die Zuhaltung 5 mit der Anlagekante 13 gegen die Wandung der Aufnahme 9. Unmittelbar im Be- reich der Ausnehmung 9 im Material des Zylindergehäuses 2 ist eine Verstärkung 14 vom Material des Zylindergehäuses 2 umschlossen. Das Zylindergehäuse 2 ist aus einem Kunststoff gebildet, in welches die Einlageverstärkung 14 sich in axialer Richtung erstreckt. Die Verstärkungseinlage 14 ist aus Draht gebildet und beim Herstellungsvorgang in das Innere des Materials des Zylindergehäuses 2 eingespritzt. Die Verstärkungseinlage 14 nimmt eine beim gewaltsamen Zugriff einwirkende Kraft bzw. den Druck der Zuhaltung 5 auf, der ansonsten ggf. zu einem Beschädigen oder Einschneiden in das Kunststoffmate- rial des Zylindergehäuses 2 führen würde. über die Einlage 14 wird der Druck jedoch in axialer Richtung des Zylindergehäuses 2 verteilt und ein Einschneiden der Zuhaltungen 5 in das Material des Zylindergehäuses 2 verhindert.

Das Material des Zylindergehäuses 2 wird daher bei der ge- zeigten Ausführungsform im beschädigungskritischen und sicherheitsrelevanten Bereich der Anlagekante 13 verstärkt. Dadurch wird die Verwendung von solchen Kunststoffen für sicherheits- relevante Schließzylinder möglich, die eigentlich nicht die Spezifikationen für derartige Belastungen erfüllen. Die Ver- Stärkung erhöht jedoch die Stabilität und Belastbarkeit gerade im kritischen Bereich und der Schließzylinder erfüllt die geforderten Spezifikationen für sicherheitsrelevante Anwendungen. Die Verstärkung ermöglicht mit minimalem Materialaufwand und minimalem Gewichtszuwachs eine Optimierung der Belastbar- keit des Zylindergehäuses.

Figur 2 zeigt den Schließzylinder aus Figur 1 in einer entriegelten Stellung, wobei ein Schlüssel 15 in den Zylinderkern 3 eingeschoben ist und in die Schlüsselöffnung 11 der Zu-

haltung 5 durchgeschoben wurde. Die seitliche Nut 16 des Schlüssels 15 wechselwirkt mit dem Vorsprung 12 der Zuhaltung 5 und verschiebt die Zuhaltung vertikal. In der dargestellten Stellung befindet sich die Zuhaltung außerhalb des Eingriffs mit der Ausnehmung 9 im Zylindergehäuse. In dieser Stellung ist entsprechend der Zylinderkern 3 gegen das Zylindergehäuse 2 drehbar und somit eine Schließfunktion ausübbar. Das Zylindergehäuse 2 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff gebildet, der ein Abgleiten des Zylinderkerns 3 im Inneren des Zylindergehäuses 2 ohne zusätzliche Schmierstoffe ermöglicht. Entsprechend entfällt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Erfordernis einer Fettung des Schließzylinders .

Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich weitere Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Verstärkung nahe der Ausnehmung 8 angeordnet werden. Ferner kann die Verstärkung in anderer Geometrie ausgebildet sein, z. B. mit rechteckigem Querschnitt oder in mehreren übereinander angeordneten oder nebeneinander angeordneten Segmenten. Wesentlich ist, dass gemäß der Erfindung die Vorteile des Kunststoffwerkstoffs ausgenutzt werden, wobei gleichzeitig die damit verbundenen Materialnachteile aufgehoben werden.