Verfahren zur Herstellung eines Steigungskabels, ein nach dem Verfahren hergestelltes Steigungskabel, sowie dessen Verwendung und Extruder zur

Durchführung des Herstellungsverfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruch 1 genannten Art, ein Steigungskabel nach Anspruch 8, einen Extruder nach dem Oberbegriff des Anspruches 10 sowie die Verwendung erfindungsgemäß hergestellter Steigungskabel nach Anspruch 12.

Steigungskabel der gattungsgemäßen Art sind in der DE 10 2012 024 332 A1 dargestellt (dort als "Antriebselement" bezeichnet).

Die Fig. 8 und 9 dieser Schrift zeigen ein Steigungskabel mit einem längserstreckten Kern, der von einem aus Kunststoff bestehenden Helixstrang schraubenförmig umlaufen und an diesem befestigt ist. Der Helixstrang ist insbesondere in dem Bereich des Steigungskabels vorgesehen, in dem dieses in Eingriff mit einem antreibenden Ritzel steht, und kann an den übrigen Bereichen des Steigungskabels entfallen.

Verwendung finden solche Steigungskabel insbesondere bei Kraftfahrzeugen, speziell bei PKW, zum Antrieb bewegter Teile, wie Fenster oder insbesondere Schiebedächer, die von einem entfernt angeordneten Motor über das Steigungskabel bewegt werden, das aufgrund seiner Flexibilität auch zur Verlegung um Ecken geeignet ist.

Bei älteren bekannten Steigungskabeln besteht der Kern aus einem Metalldrahtseil, um das der Helixstrang in Form eines Metalldrahtes kraftschlüssig gewunden ist. Dagegen zeichnet sich die zitierte Konstruktion durch die Verwendung von Kunststoff für den Helixstrang aus. Das ermöglicht eine einfachere Herstellung unter Vermeidung der großen zur Metallverformung erforderlichen Kräfte. Wesentlicher Vorteil ist zudem die Verringerung von Geräuschen, die durch Klappern der Metallhelix in einem zur Führung des Steigungskabels dienenden Metallkanal entstehen würden.

Bei der zitierten gattungsgemäßen Konstruktion bestehen auch Festigkeitsprobleme. Der Helixstrang wird bei der bekannten Konstruktion gesondert vom Kern hergestellt und danach an diesem befestigt. Es ergeben sich dabei Probleme mit der Haltefestigkeit des Helixstranges am Kern, die jedoch wesentlich ist, um die erforderlichen hohen Übertragungskräfte zu gewährleisten, die beispielsweise erforderlich sind, um z.B. ein im Winter festgefrorenes Schiebedach "loszureißen".

Bei der bekannten gattungsgemäßen Konstruktion wird der Helixstrang in einer Ausführungsvariante auf den Kern aufgespritzt bzw. in einer anderen Variante in einer helixförmig umlaufenden Nut des Kernes formschlüssig befestigt. Mit beiden Varianten lassen sich aber nur halbwegs ausreichende Haltekräfte erzielen und das bei sehr komplizierter Herstellung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Steigungskabel bei Gewährleistung hoher Übertragungskräfte einfacher herstellbar ist und die Bereitstellung eines solchen Steigungskabels

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden die beiden Teile des Steigungskabels, nämlich der Helixstrang und der Kern gemeinsam aus einer Düse extrudiert. Sie können sich dabei unmittelbar beim Extrudieren, also im noch plastischen Zustand, berühren und eine innige Verbindung eingehen, die wesentlich höhere Haltekräfte ergibt als bei der eingangs genannten bekannten Konstruktion. Die Herstellung kann dabei so gewählt werden, dass der Helixstrang und der Kern sich unmittelbar beim Austritt aus der Düse berühren und dabei ineinander fließen und anschließend unmittelbar nach Verlassen des Düsenbereiches ungestört aushärten können. Aus diesem Verfahren resultiert ein Steigungskabel, das die Vorteile der Kunststoffkonstruktion zum Beispiel hinsichtlich der Geräuscharmut mit hoher Festigkeit verbindet. Dieses Verfahren zeichnet sich ferner durch seine Unkompliziertheit aus.

Vorteilhaft gemäß Anspruch 2 ist bei dem Verfahren die Längsbewegung mit der Umlaufbewegung synchronisiert, zum Beispiel auf einen Wert von X Millimeter Längsbewegung bei Y Winkelgrad Umlaufbewegung. Bei Einhaltung sauberer Synchronität ergibt sich ein Steigungskabel, das mit hoher Passgenauigkeit für Serienfertigung geeignet ist.

Vorteilhaft gemäß Anspruch 3 wird der Kern des Steigungskabels aus demselben Kunststoff extrudiert wie der Helixstrang. Dadurch ergibt sich eine gute Mischbarkeit und somit ein gutes Ineinanderfließen der beiden Stränge zur Sicherung einer innigen gut haltbaren Verbindung.

Vorteilhaft wird gemäß Anspruch 4 der Helixstrang mit einer zum Kern hin zunehmenden Breite hergestellt. Dadurch ergibt sich eine bessere Haltekraft durch die verbreiterte Grundfläche, mit der der Helixstrang am Kern befestigt ist.

Vorteilhaft gemäß Anspruch 5 wird der Helixstrang mit einem trapezförmigen Querschnitt hergestellt. Dies ermöglicht eine sehr stabile Verzahnung, die besonders für einen Stellantrieb geeignet ist.

Von erheblichem Vorteil ist auch die Ausbildung gemäß Anspruch 6, die es ermöglicht, das Steigungskabel mit verringerten Kosten endlos zu fertigen, um davon die gewünschten Längen abzuschneiden.

Die Erfindung betrifft auch ein erfindungsgemäß hergestelltes Steigungskabel und die Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Steigungskabels für den Antrieb bewegter Teile, bei dem Kern und der auf dem Kern umlaufende Helixstrang durch gemeinsame Extrusion hergestellt sind. Am Steigungskabel ist ein Mitnehmer befestigt, z.B. an seinem einen Ende, z.B. durch Vergießen, Verklemmen oder Anspritzen, mit dem das Steigungskabel mit einem zu bewegenden Teil, z.B. einem Schiebedach oder Rollo, verbunden werden kann. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Steigungskabels ist, dass, wie oben ausgeführt, seine beiden Bestandteile Kern und Helixstrang eine besonders innige Verbindung aufweisen. Da sich beide bei der Herstellung in einem noch plastischen Zustand berühren und verbinden, ergeben sich wesentlich höhere Haltekräfte als im Stand der Technik.

Je nach gewünschter Belastung kann das Steigungskabel unterschiedlich ausgebildet sein. Bei schwereren zu bewegenden Bauteilen ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Kern ein Hohlprofil aufweist und in diesem Hohlprofil ein Stahlseil zur Verstärkung des Kerns verlegt ist. Um zu verhindern, dass der Kern auf dem Stahlseil wandert, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Stahlseil eine aufgerauhte Oberfläche aufweist, wodurch die Verbindung mit dem Kern verbessert wird.

Das Stahlseil kann einem Extruder während der gemeinsamen Extrusion von Kern und Helixstrang im zentralen Düsenbereich zugeführt werden.

Sind die zu bewegenden Bauteile nicht so schwer, wie z. B. im Falle von Sonnenblenden, Rollos, kann auch vorgesehen sein, dass der Kern ein Vollprofil darstellt und vollständig aus Kunststoff besteht. Eine solche Vollkunststoffkonstruktion hat mehrere Vorteile. So ist sie relativ leicht und lässt sich darüber hinaus geräuscharm bewegen.

Wie oben angesprochen entfaltet die Erfindung insbesondere ihren Vorteil, wenn Kern und Helixstrang zusammen aus demselben Kunststoff extrudiert werden. Denkbar wäre aber auch eine Koextrusion mit verschiedenen Kunststoffen, wobei dann sichergestellt werden sollte, dass beide Kunststoffe direkt nach Austritt aus der Düse miteinander in Kontakt kommen und sich innig vermischen.

Ein Extruder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem sowohl der Kern als auch der Helixstrang aus demselben Kunststoff extrudiert werden, ist vorteilhaft gemäß Anspruch 10 so ausgebildet, dass der Kern und der Helixstrang von Düsenöffnungen extrudiert werden, die zu gemeinsamer Umlaufbewegung verbunden sind. Das ergibt eine einfache, unkomplizierte Konstruktion, bei der durch Justierung der Düsen die Konstruktion des Steigungskabels sehr genau einstellbar ist. Vorteilhaft sind dabei gemäß Anspruch 1 1 die Öffnungen der beiden Düsen verbunden. Dadurch treffen sich die beiden extrudierten Stränge bereits in der Düsenöffnung und können dort durch die Düsenform sehr präzise zur gewünschten Berührung und intensiven Vermischung gebracht werden.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Steigungskabels zum Antrieb eines

Schiebedaches,

Fig. 2 und 3 Schnitte nach Linie 2 - 2 und 3 - 3 in Fig. 1 ,

Fig. 4 einen vergrößerten Abschnitt eines Steigungskabels ähnlich der Fig. 1 ,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Extruders zur Herstellung eines Steigungskabels in einer Ausführungsvariante,

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Steigungskabels der Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt nach Linie 7 - 7 in der Fig. 6 und

Fig. 8 einen Schnitt entsprechend Fig. 7 durch ein Steigungskabel einer weiteren

Ausführungsvariante.

Fig. 1 zeigt ein Steigungskabel 1 mit einem aus Kunststoff gebildeten Gewinde 2, das im dargestellten Ausführungsbeispiel in seinem Inneren mit einem Stahlseil 3 verstärkt bzw. versteift ist.

Das Gewinde 2 weist einen Kern 4 auf, der von einem Helixstrang 5 wendeiförmig umlaufen ist. Der Helixstrang 5 hat, wie Fig. 1 zeigt, einen trapezförmigen Querschnitt und sitzt mit der breiten Grundfläche des Querschnittes auf dem Kern 4.

Im dargestellten Ausführungsfall ist das Steigungskabel 1 in ein nicht weiter dargestelltes Kraftfahrzeug eingebaut, um Zug- und Druckkräfte von einem nicht dargestellten Antriebsmotor zu einem Schiebedach 6 zu übertragen. Der Antriebsmotor, üblicherweise ein Elektromotor, treibt mit einer Welle 7 ein Ritzel 8 an, welches, wie in Fig. 1 dargestellt, mit den auf seinem Umfang angeordneten Zähnen mit dem von dem Helixstrang 5 gebildeten Gewinde 2 kämmt. Die Zahnung des Ritzels 8 ist dabei passend zur dargestellten Querschnittsform des Helixstranges 5 des Steigungskabels 1 ausgebildet und zwar im dargestellten Ausführungsfall mit einem Trapezquerschnitt.

Wird das Ritzel 8 in Richtung des Doppelpfeiles 9 angetrieben, so ergibt sich eine Längsbewegung des Steigungskabels 1 in Richtung des Doppelpfeiles 10. Im dargestellten stark vereinfachten Ausführungsbeispiel verläuft das Steigungskabel 1 vom Ritzel 8 aus auf der gestrichelt dargestellten Linie um eine Umlenkrolle 1 1 und von dort weiter bis zu einem auf seinem Ende zum Beispiel durch Vergießen oder Verklemmen befestigten Mitnehmer 12, der, wie dargestellt, über einen Verbindungstift 13 an dem Schiebedach 6 angreift.

Die Fig. 2 und 3 zeigen an den beiden Schnittlinien 2 - 2 und 3 - 3 in Fig. 1 einen vergrößerten Schnitt durch das Steigungskabel 1 an unterschiedlichen Stellen des von dem Helixstrang 5 erzeugten Gewindes. Die Schnittflächen zeigen die bei Schrauben typische Form.

Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Abschnitt des Steigungskabels 1 der Fig. 1 mit einem etwas anderen Profil des Helixstranges 5.

Fig. 5 zeigt einen Extruder 20 zur Herstellung eines in Fig. 6 vergrößert dargestellten Steigungskabels 15, das in der Konstruktion seines Kernes 16, der wiederum wahlweise mit einem Stahlseil 17 versteift sein kann, mit der Konstruktion des Steigungskabels 1 weitgehend übereinstimmt. Anders ausgebildet ist dagegen der Helixstrang 18. Dies wird deutlich in Fig. 7, die einen vergrößerten Schnitt durch das Steigungskabel 15 an der in Figur 6 angegebenen Schnittlinie 7 - 7 zeigt.

Im Vergleich zum Steigungskabel 1 der Fig. 1 sieht man als wesentlichen Unterschied, dass der Querschnitt des Helixstranges 18 rund ist gegenüber dem Trapezquerschnitt in Fig. 1 . In Fig. 7 erscheint der Querschnitt des Helixstranges 18 oval, da dessen Mittellinie schräg zur Zeichnungsebene läuft. Daraus ergibt sich ein Querschnitt des Steigungskabels 15, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. An der Berührungslinie zwischen dem Helixstrang 18 und dem Kern 16 besteht nur ein relativ schmaler Verbindungsbereich, der bei starker Belastung leichter abgerissen werden könnte.

Ganz im Gegensatz dazu ist bei dem Steigungskabel 1 der Fig. 1 und dem der Fig. 4 durch den stark trapezförmigen Querschnitt des Helixstranges 5 ein sehr breiter Verbindungsbereich zwischen dem Helixstrang 5 und dem Kern 4 gegeben, was zu hoher Abreißfestigkeit führt.

Diese Abreißfestigkeit wird dann benötigt, wenn man das Schiebedach 6 klemmt oder zum Beispiel im Winter festgefroren ist und das Ritzel 8 mit hoher Kraft weiterzudrehen versucht. Dann können im Eingriffsbereich Windungen des Gewindestange 2 abgeschert werden, wenn sie weniger fest am Kern 4 befestigt sind.

Auch ein im Querschnitt verrundetes Profil wie das der Fig. 7 kann auf einfache Weise mit erhöhter Abreißfestigkeit ausgebildet sein, wie das die Fig. 8 zeigt. Bei dem dort dargestellten Steigungskabel 27 wird die in Fig. 7 zu sehende Wespentaille zwischen dem Kern 16 und dem Helixstrang 18 vermieden. Vielmehr ist bei dieser Ausbildung dafür Sorge getragen, dass die Breite des Helixstranges 18 zum Kern 16 hin zunimmt, was den gewünschten festen Halt ergibt.

Die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kern 4, 16 des Steigungskabels 1 , 15 und dem Helixstrang 5, 18 ist bei dem eingangs zitierten Stand der Technik nur unzureichend gewährleistet. Auch bei der dort erwähnten Ausführungsform, bei der der Helixstrang in einem Kunststoff-Spritzgießverfahren an den Kern angegossen wird, ergibt sich nur eine relativ geringe Festigkeit. Mit der vorliegenden Erfindung wird jedoch an der Verbindungslinie zwischen dem Kern 4 bzw. 16 und dem Helixstrang 5 bzw. 18 eine wesentlich höhere Festigkeit erreicht, was zu erhöhter Abreißfestigkeit des Helixstranges 18 führt.

Zur Herstellung wird ein Extruder 20 eingesetzt, der in einem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 dargestellt ist. Der Extruder 20 der Fig. 5 weist einen Einführtrichter 21 auf, durch den der gewünschte Kunststoff, zum Beispiel in Form von Granulat, eingefüllt wird. Das Granulat wird anschließend in einem Gehäuse 22 mit einer Schnecke verdichtet und auf Fließtemperatur gebracht. Der flüssige Kunststoff gelangt dann in ein Verteilergehäuse 23, in dem durch eine seitliche Öffnung das Stahlseil 17 zugeführt wird. Innerhalb des Verteilergehäuses 23 wird das Stahlseil 17 von dem unter Druck stehendem Kunststoff umflossen und gelangt sodann aus dem stationären Verteilergehäuse 23 in eine daran drehbar und abgedichtet gelagerte, in einer Umlaufbewegung gemäß Doppelpfeil 14 angetriebene Düseneinrichtung 24, bei der das fertige Steigungskabel 15 aus der freien Endfläche 25 austritt. Dazu ist in der Endfläche 25 eine Düsenöffnung vorgesehen, die entsprechend dem Umriss des in Fig. 7 geschnitten dargestellten Steigungskabels 15 geformt ist.

Die Steigungskabel 1 , 15 sind, wie die Figuren zeigen, mit konstanter Steigung und somit konstantem Windungsabstand ausgebildet. Dazu ist es erforderlich, dass gemäß Fig. 4 die Umlaufgeschwindigkeit 14 der Düseneinheit 24 und somit der Düsenöffnung mit der linearen Austrittsgeschwindigkeit des Steigungskabels 15 möglichst streng synchronisiert ist.

Hilfreich zur Kontrolle der Abzugsgeschwindigkeit ist eine Abzugsrolle 26, über die das Steigungskabel 15 verläuft.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Steigungskabels 27 dargestellt. Hierbei entsprechen der Kern 16 und der Helixstrang 18 im Wesentlichen dem der Ausführungsform der Fig. 7. Deren durch die wespentaillenförmige Einschnürung bedingte geringe Abreißfestigkeit wird aber dadurch vermieden, dass der Helixstrang 18 der Fig. 8 mit zum Kern 16 hin wachsender Breite in diesen übergeht.

Fig. 7 zeigt den Querschnitt des Steigungskabels 15 unmittelbar an der Stelle, an der es an der Endfläche 25 aus der Düseneinrichtung 24 austritt. Die dort vorgesehene Öffnung der Düse besitzt somit eine Umfangsform, die der Umfangsform des Steigungskabels 15 gemäß Fig. 7 entspricht. Zu beachten ist dabei, dass die beiden Teilöffnungen dieser Düsenöffnung, die für den Helixstrang 18 und den Kern 16 vorgesehen sind, in einem Übergangsbereich ineinander übergehen. Damit wird sichergestellt, dass der Kunststoff unmittelbar am Ende der Düse, also noch mit hohen Temperaturen, aus beiden Öffnungsbereichen ineinander fließen kann, bevor er nach Verlassen der Düse abkühlt und sich verfestigt.

Fig. 1 zeigt das Steigungskabel 1 , das auf seiner gesamten Länge mit dem Helixstrang 5 als Gewinde 2 ausgebildet ist. Diese Ausbildung als Gewinde wird aber tatsächlich nur im Eingriffsbereich mit dem Ritzel 8 benötigt, dessen Lage und Länge vom Verschiebebereich des Schiebedaches bestimmt wird. Die nicht zum Eingriffsbereich gehörenden Längenbereiche des Steigungskabels 1 können zum Beispiel nur aus dem Stahlseil 3, gegebenenfalls auch mit glatter Kunststoffumhüllung, bestehen.

Bezugszeichenliste Steigungskabel

Gewinde

Stahlseil

Kern

Helixstrang

Schiebedach

Welle

Ritzel

Doppelpfeil

Doppelpfeil

Umlenkrolle

Mitnehmer

Verbindungsstift

Doppelpfeil

Steigungskabel

Kern

Stahlseil

Helixstrang

Extruder

Einfülltrichter

Gehäuse

Verteilergehäuse

Düseneinheit

Endfläche

Abzugsrolle

Steigungskabel

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