CN112584999A - 具有由纤维复合材料制成的管元件的车辆座椅框架 - Google Patents

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CN112584999A CN201980049574.9A CN201980049574A CN112584999A CN 112584999 A CN112584999 A CN 112584999A CN 201980049574 A CN201980049574 A CN 201980049574A CN 112584999 A CN112584999 A CN 112584999A
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Abstract

本发明一种用于制造由纤维复合材料形成的管元件的方法，该方法包括：提供(S1)分别由编织软管形成的第一纤维编织物(M1)和第二纤维编织物(M2)，并且加热(S3)纤维编织物(M1、M2)用以在形成管元件(2)的管体(21)的情况下在纤维编织物(M1、M2)之间建立材料锁合的连接，该管体至少具有：具有第一纤维编织物(M1)的第一层(210)和具有第二纤维编织物(M2)的第二层(211)。以这种方式，提供了如下管元件，该管元件能够实现车辆座椅的轻质结构，同时在载荷情况下将力有利且有针对性地导出。

Description

具有由纤维复合材料制成的管元件的车辆座椅框架
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的用于制造管元件的方法和用于制造车辆座椅框架的结构组件的方法，以及涉及根据权利要求14的前序部分所述的管元件以及车辆座椅框架的结构组件。
背景技术
在车辆座椅框架的传统的结构中，例如在靠背部分的结构中，在靠背部分的框架部分之间延伸有形式为横管的管元件，迄今为止，该管元件通常由钢制成，并且用于在靠背部分上提供足够的刚度和强度，尤其是还考虑到在发生碰撞时对强度方面的要求。这种钢管一般很重并且显著增加了车辆座椅的总重量。
在受载荷的情况下，在座椅框架的结构上出现了扭转力矩、弯曲载荷以及拉伸和压缩的载荷。为此，必须将结构区段设计成能够吸收和导出这些载荷。在此应注意的是，座椅框架上的载荷局部变化强烈，从而必须在尤其受载荷的地方处设置用于吸收和导出载荷力和载荷力矩的措施。
由DE 10 2006 012 699 A1公知有一种机动车的靠背的三维结构，其具有由以非定向的长纤维进行增强的塑料制成的区域和由以多维定向的长纤维进行增强的塑料制成的区域。
由DE 10 2010 051180 A1公知有一种由经吹塑成型的塑料制成的座椅靠背的外壳，该外壳是中空的并且整体上是扁平的，并且具有管状的加强元件，该管状的加强元件优选地由金属制成，但是必要时地也由复合材料制成。
由DE 20 2014 004 095 U1公知有一种用于车辆座椅的横向承载件，该横向承载件包括管体并且被构造为空心体。横向承载件包括塑料材料。
发明内容
本发明的任务是提供一种管元件，该管元件能够实现车辆座椅的轻质结构，同时在受载荷情况下将力有利且有针对性地导出。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。
照此，说明了一种用于制造由纤维复合材料(尤其是有机板材)形成的管元件的方法。该方法包括提供第一纤维编织物和第二纤维编织物，它们可选地分别由编织软管形成。此外，该方法还包括在形成管元件的管体的情况下(尤其是通过加热纤维编织物)在纤维编织物之间建立材料锁合的(stoffschlüssig)连接，该管体至少具有：具有第一纤维编织物的第一层和具有第二纤维编织物的第二层。
利用这种管元件，尤其是可以制造出特别轻并且同时能够实现有针对性的力导出的车辆座椅。可选地，管元件沿纵向轴线延伸。管元件可以具有不同的、尤其是在长度上不同的横截面几何形状，并且也可以被称为空心型材。
在提供纤维编织物之后并且在加热之前，可以将纤维编织物彼此固定。为此，可以设定一个或多个焊接点，例如红外线焊接点和/或超声焊接点，通过这些焊接点使得两个或更多个(先前单独的)纤维编织物(以及可选的另外的纤维形成物)彼此紧固。
所制成的管元件包括例如嵌入在热塑性塑料基体中的连续纤维。
纤维编织物中的一个可以至少区段式地布置在纤维编织物中的另一个之内。于是例如，在制成的管元件中，具有第一纤维编织物的第一层径向上布置在具有第二纤维编织物的第二层之内。可选地，可以将多于两个的纤维编织物以多层的形式相互嵌套地布置。由此可以以特别简单的方式实现针对特定应用情况来调整管元件的最佳的承载能力。
纤维编织物可以具有彼此不同的纤维组成，或者替选地具有相同的纤维组成。
可选地，纤维编织物分别包括例如由聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成的聚合物纤维。聚合物纤维在加热时可以熔化并且完全或部分地构造出纤维复合材料的基体，这就能够实现对制造过程的大大简化并且使得基体材料分布特别均匀。
纤维编织物彼此间可以包括不同重量份额和/或体积份额的聚合物纤维。例如，形成管体的表面的纤维编织物比相邻的(例如在两侧被纤维编织物包围)的纤维编织物具有更大的体积份额的聚合物纤维。
纤维编织物中的至少一个可以主要或全部由聚合物纤维构成。
可选地，其中至少一个纤维编织物或多个、尤其是所有的纤维编织物分别由混合纱线构成或包括混合纱线。混合纱线包括聚合物纤维和例如由玻璃、碳纤维(CF)、玄武岩或芳纶构成的增强纤维。
在加热以建立材料锁合的连接时，可以将纤维编织物在共同的固结过程中在固结模具中固结。在此，聚合物纤维可以形成纤维复合材料的基体材料。
可选地，在共同的固结过程期间或之后，热塑性焊接上和/或喷射成型上另外的构件。这就能够实现对另外的功能的满足。该构件例如由热塑性物质构成或包括热塑性物质。
替选或附加地，可以提供作为尤其是平坦的编织物、梭织织物、无屈曲织物、纬编织物，刺织织物(Gesticke)或其他(尤其是平坦的)纺织装饰的至少一个纤维形成物，并且在共同的固结过程中将其与纤维编织物材料锁合地连接。这就能够在特别简单的制造的同时实现满足另外的功能。尤其地，在此例如可以像一个或多个纤维编织物那样使用具有相同类型的聚合物或相同的聚合物的混合纱线。
在加热以建立材料锁合的连接之前，可以将切口引入纤维编织物中的至少一个中。这就能够实现有针对性的削弱，并且替选地或附加地例如能够实现与其他部件的接驳。
在加热以建立材料锁合的连接之前，可以从纤维编织物中的至少一个中切出舌瓣。
此外，提出了一种用于制造车辆座椅框架的结构组件的方法，其中，根据在此所述的用于制造管元件的方法的任意的设计方案制造管元件，并且将管元件布置在用于为车辆乘客提供乘坐面的乘坐部分结构组件的结构区段上或与乘坐部分结构组件连接的靠背部分结构组件的结构区段上。
所提出的任务还通过管元件、尤其是用于车辆座椅框架的结构组件的管元件来解决，该管元件沿纵向轴线延伸并且由纤维复合材料(尤其是由有机板材)形成、尤其是制成，并且具有管体，该管体至少具有：具有第一纤维编织物的第一层和具有第二纤维编织物的第二层。可选地，在此，纤维编织物分别通过至少区段式地绕着纵向轴线周向延伸的编织软管形成。
管元件例如能通过在此所述的方法制成。
例如，管体的不同的层的纤维编织物分别由绕着纵向轴线周向延伸的编织软管形成。因此，纤维编织物能够分别构成(周向闭合的)软管结构，其中，第一层的第一纤维编织物例如在管体上靠内地布置并被第二层的纤维编织物覆盖。径向地在第二层的纤维编织物的之外又可以布置有第三层的纤维编织物，该第三层的纤维编织物又可以被第四层的纤维编织物包围。形式为编织软管的纤维编织物可以被设计成用于承受特殊的载荷(扭转、弯曲或拉伸/压缩载荷)，其中，可以通过叠加不同的纤维编织物来吸收和捕获来自不同载荷方向的载荷。经由纤维编织物可以在此在管元件上局部地调整出提升的刚度而在其他地方调整出减小的刚度，从而例如也可以在管元件上预给定有针对性的挠性。
可选地，管体与管元件的其他部件形状锁合地(formschlüssig)嵌接，例如用以导入转矩或用于密封。
因此，管元件以其管体多层地构造。第一层具有第一纤维编织物，并且第二层具有第二编织物。纤维编织物例如分别通过交叉的纤维形成并且叠加以构成管体。
管元件例如周向闭合并且围出内腔。因此，管元件内部是中空的。周向围出内腔的管体在此通过由纤维编织物形成的层制成。各个层的纤维编织物可以相同或也可以不同地构成。
在一个设计方案中，管元件(整体或区段式地)具有基本上呈柱体形的有着正圆形横截面的形状。因此，管元件沿纵向轴线纵向延伸并且在此(圆)柱体形地成形。
替选地(或在区段式造型的情况下附加地)，也能想到并且可行的是，管元件(整体或区段式地)具有不同于柱体形状的形状，尤其是未构造有正圆形的横截面。管元件的形状不仅可以沿周向方向不同于圆形形状，也可以沿纵向轴线不同于柱体形状。通过在合适的造型模具中进行造型，原则上可以将管元件构造成任意形状，以用于有针对性地吸收和导出力和力矩。可选地，管元件具有呈星形地构成的和/或构造有齿部的横截面。还应该强调的是，横截面形状可以沿纵向方向变化。例如，管元件在一个部位处具有正圆形的横截面而在另一部位处具有非正圆形的横截面，例如具有多边的横截面。例如，管元件在一个部位处具有正圆形的横截面，在另外的部位处具有四边形的横截面和/或在另外的部位处具有六边形的横截面。替选地或附加地，管元件的横截面直径可以区段式地不同。
管元件的管体由多层形成。这些层在此优选径向上重叠地布置，使得第一层代表径向上最内的层，而第二层径向上位于第一层之外。因此，第二层至少区段式地在第一层的外侧覆盖第一层。
附加地，管体可以具有第三层，该第三层例如径向上布置在第二层之外。径向上在第三层之外可以布置有另外的层。因此，管体由彼此重叠地布置的三个(或更多)层形成，其中，层的数量优选地匹配于(局部地或整体地)在管体上提供的强度。
在一个设计方案中，管体可以例如由多达十层形成，每层都具有纤维编织物。必要时，甚至也能想到更多层。
这些层分别具有纤维编织物，其中，这些层的纤维编织物重叠地布置以用于构造出多层的结构。纤维编织物在此例如由经编织的混合纱线构成或嵌入到由热塑性/热固性的塑料材料制成的基体中，从而得到由基体纤维复合材料制成的管元件的多层的结构。如果纤维编织物由经编织的混合纱线构成，则纤维编织物可以例如通过加热在部分熔化的情况下彼此材料锁合地连接。在嵌入到基体中时，各个层的纤维编织物例如被重叠地布置，并且然后一起聚合并因此到嵌入到聚合物基体中。
优选地，纤维编织物分别通过按照纤维梭织织物或纤维无屈曲织物的方式交叉的纤维来形成。每个纤维编织物的不同取向的纤维例如倾斜地(例如以20°至90°之间的角度)延伸或彼此近似垂直地延伸。纤维编织物在此优选呈软管的形式卷起，并且因此呈现由交叉的纤维制成的编织软管，这些编织软管多层重叠地布置以用于构成管体。
在一个设计方案中，纤维编织物的纤维由连续纤维形成。连续纤维通常被理解为具有很大长度的、例如长度大于50mm的纤维。这样的连续纤维有助于管元件的高强度，并且可以由不同的纤维材料，例如玻璃、芳纶或碳制成。
管体的不同层可以尤其是在纤维编织物的构造方面彼此不同。
因此，不同层的纤维编织物沿着纵向轴线测量可以不同长度地构成。因此，尤其是呈软管形构造的纤维编织物仅区段式地叠加(沿纵向轴线轴向观察)，从而使得管体例如在一定长度区段中可以仅单层地构造，在另一区段中可以两层地构造，并且在又一另外区段中三层地构造。可以存在具有其他轴向长度的或具有与另一层的轴向长度相当的长度的另外的层。
能想到并且可行的是，层彼此间布置方式的不同的变体。例如，具有第一纤维编织物的第一层可以在轴向上短地构造并且例如在轴向上在管元件上居中地布置，以便在管元件上居中地提供提升的刚度。在该情况下，第二和第三层例如可以构造成得比第一层更长，并且周向包围第一层并且在轴向上探伸超过第一层。
在另一设计方案中，也能想到可行的是，第一层在轴向长地构造，而第二层和可选地第三层被构造得比第一层短。在该情况下，第三层例如可以具有轴向上最短的长度，并且例如可以在管元件上居中地布置，从而又可以居中地在管元件上提供提升的刚度。
在又一另外的设计方案中，轴向上最短的层(例如第一层或第三层)也可以布置在管元件的端部上，从而在该端部上提供提升的刚度。
附加或替选于构造具有不同轴向长度的层的纤维编织物地，还可以设置的是，纤维编织物在其纤维的取向方面不同。因此，相邻的纤维编织物可以彼此布置成使得在纤维编织物的纤维之间得到倾斜角度，其中，角度可以选择成使得在一个或多个优选的载荷方向上调整出在管元件上的高的负载能力。在制造管元件时，尤其是例如在吹塑成型模具中发生形状改变的情况下，可以在此维持纤维编织物的角度，使得在最终状态中，也就是在管元件成形时，在纤维编织物之间调整出期望的角度。
纤维编织物可以在其纤维密度、纤维材料以及纤维的粗细(即直径)方面不同。
附加地或替选地，除了各自的纤维编织物之外，一层或多层还可以具有纵向延伸的加强纤维，其沿着加强纤维的纵向延伸方向附加地增强了各自的纤维编织物。不同的层在加强纤维的布置方式方面可以不同。例如，不同的层可以具有取向不同或彼此以不同的密度布置的加强纤维。也能想到并且可行的是，不同层的加强纤维在其材料方面不同。例如，加强纤维可以由玻璃、芳纶或碳制成。
除了通过彼此叠加的纤维编织物实现的多层的构造之外，在管体外部(或者必要时也在内部)还可以安装有附加的结构以用于局部增强管体。因此，管体例如可以在外部具备带有纵向延伸的纤维的附加的带状结构，该带状结构被层压到管体上或层压进入到管体中。借助于这种带状结构，可以使管元件例如在其端部处或沿其纵向延伸方向得到增强，以便能够实现有针对性的、与方向相关的强度以用于吸收力或力矩。例如，除了各自的纤维编织物外还设置的是，管体在向外朝向的外周侧面上具有至少一个带状结构，以用于局部增强管体。
例如，这种带状结构可以周向绕着纵向轴线缠绕，并且因此在外部围绕管体的外周侧面延伸。附加地或替选地，带状结构可以在管体的外周侧面纵向延伸。再次，附加地或替选地，带状结构可以具有螺旋形状，该螺旋形状呈螺旋形地围绕管体的外周侧面延伸。带状结构的纤维分别沿着带状结构的纵向延伸方向指向。借助这种带状结构，使得管元件可以有针对性地匹配于特定的载荷类型，从而可以在管元件上以有利的方式吸收力和力矩。
附加地或替选地，管元件可以具有另外的加强结构，例如呈环绕的环岸的形式，其由短的编织软管形成并且例如在管体上居中地成形，或者具有布置在管体内部的一个或多个撑杆，它们在直径上(横向于纵向轴线地)在管体内部延伸并且因此使管元件在内部得到加强，尤其是抵抗横向于纵向轴线的载荷。
此外，纤维编织物中的至少一个或与纤维编织物材料锁合地连接的纤维形成物形成圈环。尤其地，圈环(通常是纤维复合材料段)从管体侧向突出。圈环可以例如构成儿童座椅顶部系带(Top-Tether)弓形件。替选地，例如，两个这样的圈环可以构成Isofix(儿童约束)保持部。
此外，提供车辆座椅框架的结构组件。这种结构组件包括用于为车辆乘客提供乘坐面的乘坐部分结构组件的结构区段或与乘坐部分结构组件连接的靠背部分结构组件的结构区段。在结构区段上布置有沿纵向轴线延伸的、由纤维复合材料制成的管元件，以用于加强结构区段。在此，管元件根据在此所述的任意的设计方案构造并且/或者具有如下管体，该管体至少具有：具有第一纤维编织物的第一层和具有第二纤维编织物的第二层。
在一个设计方案中，管元件在结构区段上横向地延伸，该结构区段例如是靠背部分结构组件的组成部分。因此，管元件例如是横管，该横管例如在例如呈结构区段的横向于纵向轴线延伸的纵向梁形式的框架部分之间延伸。管元件因此将不同的框架部分彼此连接起来并且使框架部分相对彼此得到加强。管元件可以在结构区段的(例如基本上横向于纵向轴线延伸的)框架部分之间延伸。管元件通常可以将车辆座椅的框架的两个框架部分，例如座椅框架或靠背框架彼此连接起来。
此外，提供了车辆座椅和车辆座椅框架，其分别包括根据在此描述的任意的设计方案构成的车辆座椅框架的结构组件。
附图说明
本发明所基于的构思应在下文参照附图中所示的实施例被详细阐述。其中：
图1示出根据现有技术的车辆座椅的座椅框架的视图；
图2示出车辆座椅的座椅框架的视图，其具有使靠背部分结构组件的结构区段增强的管元件；
图3示出管元件的单独视图；
图4A示出管元件的一种实施例的视图，该管元件具有三个不同的具有不同纤维编织物的层；
图4B示出根据图4A的管元件的纵剖视图；
图5A示出管元件的另一实施例的视图，该管元件具有三个不同的具有不同纤维编织物的层；
图5B示出穿过根据图5A的管元件的纵剖视图；
图6A示出管元件的又一另外的实施例的视图，该管元件具有三个不同的具有不同纤维编织物的层；
图6B示出穿过根据图6A的管元件的纵剖视图；
图7A示出管元件的又一另外的实施例的视图，该管元件具有三个不同的带有不同纤维编织物的层；
图7B示出穿过根据图7A的管元件的纵剖视图；
图8示出管元件的又一另外的实施例的视图，该管元件具有三个不同的具有不同纤维编织物的层；
图9A示出管元件的一种实施例的视图，其具有由带状结构局部成形的增强部；
图9B示出穿过根据图9A的管元件的纵剖视图；
图10A示出具有其他带状结构的管元件的实施例的视图；
图10B示出穿过根据图10A的管元件的纵剖视图；
图11A示出具有带状结构的管元件的另一实施例的视图；
图11B示出穿过根据图11A的管元件的纵剖视图；
图12A示出具有不同于柱体形的形状的管元件的视图；
图12B示出沿图12A的A-A线的剖视图；
图12C示出沿图12A的B-B线的剖视图；
图13A示出具有圆形横截面的混合纱线的视图；
图13B示出具有矩形横截面的混合纱线的视图；
图14A示出具有形状锁合结构的管元件的视图；
图14B示出图14A的横剖视图；
图15A示出具有圈环的管体的视图；
图15B示出具有圈环的被缠绕的管体的视图；
图16示出管体的视图，从该管体突出有平坦的联接面；并且
图17示出用于制造管元件的方法的示图。
具体实施方式
在图1中示例性地示出的车辆座椅1包括乘坐部分结构组件10和靠背部分结构组件11，靠背部分结构组件经由配件设备13以能相对于乘坐部分结构组件10围绕摆动轴线D摆动的方式布置。乘坐部分结构组件10构造有用于车辆乘客的乘坐面100并且例如经由纵向调节装置12与车辆底部连接。靠背部分结构组件11可以通过围绕摆动轴线D的枢转在其相对于乘坐部分结构组件10的倾斜位置方面进行匹配，以便为车辆乘客调整舒适的乘坐定位，或者例如将车辆座椅1置于扁平的定位中，例如以便在车辆中提供附加的存储空间。
车辆座椅1可以例如是车辆的后排座椅系统的组成部分(在车辆的第二排或第三排座椅中)。然而，也能想到并且可行的是，这种车辆座椅构成车辆中的前座。
在所示的示例中，靠背部分结构组件11具有结构区段110，通常在该结构区段上布置有用于提供靠背的垫子。在结构区段110上布置有呈横管形式的管元件2，其将呈基本上垂直于摆动轴线D延伸的纵向梁形式的框架部分111、112彼此连接起来，并且加强结构区段110，使得作用到靠背部分结构组件11的结构区段110上的载荷力和载荷力矩被吸收并且可以朝乘坐部分结构组件10的方向导出。
迄今为止，这种横管形式的管元件2通常被构造成钢管，以便在车辆座椅1上并且尤其是在靠背部分结构组件11上提供足够的刚度。然而，这却带来了由于管元件2所引起的车辆座椅1的重量显著提升。
因此，在图2中所示的车辆座椅1中设置有如下管元件2，该管元件由纤维复合材料(尤其是由有机板材)制成，并且在图3中以单独的图形示出。管元件2沿着纵向轴线L纵向延伸，并且具有管体21，该管体围出内腔20并且因此中空地构造。因为管体21由纤维复合材料制成，所以管元件2可以轻质地构造，从而可以总体上减少了车辆座椅1的重量。
管元件2以其管体21多层地构造。如下面参照不同的实施例还要阐述地，管体21由不同的层形成，这些层具有不同的、彼此叠加的纤维编织物。通过对这些层的纤维编织物进行造型、布置和取向，使得可以在管元件2上有针对性地调整出(必要时是局部地并且与方向相关地发生变化的)刚度，以用于有针对性地吸收力和力矩。
在图4A和4B所示的实施例中，管元件2的管体21具有三个层210、211、212，它们具有不同的纤维编织物M1、M2、M3。纤维编织物M1、M2、M3分别由交叉的纤维F形成，并且相互叠加，使得第一层210的最里面的第一纤维编织物M1径向上布置在第二层211的第二纤维编织物M2之内，并且第二层211的第二纤维编织物M2径向上又布置在第三层212的第三纤维编织物M3之内。在所示的实施例中，纤维编织物M1、M2、M3的轴向长度不同，使得最外面的第三层212在轴向上短于第二层211，并且第二层在轴向上又短于第一层210。第三层212利用其第三纤维编织物M3在此在管元件2上居中地布置，并且第二层111相对于第三层212居中对齐，从而使得管元件2居中地被增强。
与之相对地，在图5A和5B所示的实施例中，在管元件2的端部22处提供了增强部。为此，轴向上最短的第三层212以其第三纤维编织物M3布置在端部22上。第二层211也延伸直到端部22，但是在此，该第二层朝另一端部23的方向延伸超过第三层212但是却在轴向上短于延伸直到端部23的第一层210。因此在端部22的区域中，管元件2通过不同的层210、211、212的纤维编织物M1、M2、M3的叠加而有针对性地得到增强。另外，以这种方式，可以在端部23的区域中为在发生碰撞时的能量管理(在变形元件的意义下)提供有针对性的挠性。
在图6A、6B所示的又一另外的实施例中，管元件2再次居中地被增强，其中，在该情况下，最内层210在轴向上最短地构造并且居中地布置。第二层211在轴向上比第一层210更长，但比第三层212要短。由于层210、211、212居中地在管元件2上叠加，使得在管元件2的中部有针对性地提供了增强部。另外，以该方式，可以在两侧的端部处为在发生碰撞时的能量管理(在变形元件的意义下)提供有针对性的挠性。
根据图7A、7B的实施例，层210、211、212的布置方式与根据图1的实施例彼此间类同。其中，在该实施例中，内层210由两个编织软管形成，它们居中地以彼此轴向有间距213的方式布置。以该方式，使得在必要时可以在管体21上居中地提供挠性。
根据图8的实施例也与根据图4A、4B的实施例类同，其中，在该情况下，将附加的呈沿着加强方向V纵向延伸的连续纤维形式的加强纤维214嵌入第二层211的纤维编织物M2中。因此，在该实施例中，第二层211通过附加嵌入加强纤维214而被加强，从而沿着加强纤维214的延伸方向V在管元件2上提供了附加的、与方向相关的刚度。
在这些不同的实施例中，用于构成多层的结构的纤维编织物M1、M2、M3由编织软管形成，这些编织软管区段式地或沿着管元件2的整个长度叠加。在此，不同的纤维编织物M1、M2、M3的纤维F的取向可以不同，从而使得不同的纤维编织物M1、M2、M3的纤维F例如彼此以倾斜的角度取向。以该方式，可以调整用于吸收管元件2上的力和力矩的预先确定的方向相关性。
纤维编织物M1、M2、M3也可以在其纤维F的密度和/或粗细方面不同。附加地或替选地，纤维编织物M1、M2、M3的纤维F也可以由不同的材料，例如玻璃、芳纶或碳制成。
纤维编织物M1、M2、M3的纤维F例如可以由连续纤维构成，也就是说由特别长的纤维构成，其长度优选(明显)大于50mm。
纤维编织物M1、M2、M3例如由混合纱线制成，也就是由玻璃纤维和聚合物纤维构成的混合物制成。为了进行整体的、材料锁合的连接以用于制成管体21，在该情况下，可以将呈编织软管形式的重叠的纤维编织物M1、M2、M3加热并由此部分熔化，从而在编织软管之间得到了材料锁合的连接部。
替选地，纤维编织物M1、M2、M3例如可以由玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维编织而成。将纤维编织物M1、M2、M3重叠以制成管体21，并且然后使其一起(就地)聚合，从而得到整体的一体式的结构构件。
在图9A、9B中所示的实施例中，在外周侧面216的外部(相当于第三层212的外侧)上布置有呈带状结构215形式的附加的形状，这些带状结构利用纤维结构B周向沿周向方向U将管元件2的端部22、23包围，并且因此在端部22、23上提供了附加的增强部。带状结构215的纤维结构B的纤维在此沿着周向方向U延伸，从而在端部22、23上沿着周向方向U引起了特别的增强(例如防止扩张)。
在该实施例中，也是将多个层210、211、212叠加，其中，在最外层212的外部成形有附加的带状结构215，例如，这些带状结构被层压到外周侧面216上或层压进入到层210、211、212的纤维基体结构中。
在根据图10A、10B的实施例中，在多层的管体21的外侧上也成形有呈条带(Tape)层形式的带状结构215。在该实施例中，带状结构215平行于纵向轴线L地纵向延伸并且再次由纵向延伸的纤维结构B形成。因此，在该情况下，沿纵向轴线L在管元件2上提供特别的增强。
与之相对地，在根据图11A、11B的实施例中，带状结构215呈螺旋状地围绕管体21的外周侧面216延伸。带状结构215再次由纤维结构B形成，该纤维结构具有呈螺旋形跟随的纵向延伸的纤维。
在图4A、4B至11A、11B所示的实施例中，管元件2的管体21具有基本上呈柱体形的有着正圆形横截面的形状。与之相对地，在图12A、12B、12C所示的实施例中，管元件2的外部形状不同于柱体形的造型，并且沿着纵向轴线L以及在围绕纵向轴线L的周向方向上发生变化。因此，管元件2的造型可以有针对性地与在例如靠背部分结构组件11的结构区段110上的安装方式相匹配，其中，经由削平的面区段能够提供以下结构，在这些结构上能够安装有附件(例如用于与配件13连接的适配件)。在此，(与方向相关的)刚度也可以经由管元件2的造型来调整，从而可以以有针对性的方式在管元件2上吸收扭转力矩和弯曲载荷。
在此所述的其中每个实施例中，都可以使用混合纱线3用于制造管体21。混合纱线3包括热塑性的聚合物纤维30和增强纤维31。聚合物纤维30例如由PA、PP和/或PET构成。增强纤维31例如由玻璃、CF、玄武岩和/或芳纶构成。
图13A示出了在混合纱线3中的聚合物纤维30和增强纤维31的可能布置。聚合物纤维30和增强纤维31(在横截面中)基本均匀地分布。例如，该分布可以是混乱的。
图13B示出在混合纱线3中的聚合物纤维30和增强纤维31的替选的布置。在此，聚合物纤维30和增强纤维31被有序排列。设置有多个面式的层的聚合物纤维30和增强纤维31。在当前，多层的聚合物纤维30包夹多层的增强纤维31。
混合纱线3中的聚合物纤维30的重量份额在30％至70％之间。混合纱线中的聚合物纤维30的数量可以与增强纤维31的数量相似或相同。替选或附加地，针对管体21的一个或多个层210、211、212可以使用纯的聚合物纱线。
混合纱线3中的聚合物纤维30形成用于浸渍和固结增强纤维31以及固结管体21的基体材料。
图14A和14B示出了管体21的一个实施例，其中，在固结过程中或在随后的改形过程中，管体21的端部设有形状锁合轮廓217。在当前，形状锁合轮廓217呈星形地构造。将示例性的且设有合适的形状锁合轮廓240的封盖24置放在端部24上，例如以形状锁合的方式被插塞到其上。封盖24可以(在一端部上)例如气密地密封管体21。相应的封盖24和形状锁合轮廓217可以设置在管体21的两个端部上。封盖24例如经喷射成型，或由复合材料、尤其是有机板材制成，并且可选地(尤其是在共同的固结过程中)被固结成型。通过形状锁合轮廓217能够实现特别可靠的连接。
管体21至少包括由编织软管形成的纤维编织物M1(尤其是以混合纱线3制成)，或者可选地至少具有：具有第一纤维编织物M1的第一层和具有第二纤维编织物的第二层，其中，纤维编织物尤其可以分别通过至少区段式地绕着纵向轴线周向延伸的编织软管形成。
图15A示出一个实施例，其中，与管体21材料锁合地连接有(多个、具体是两个)附加的纤维形成物25(替选地仅一个纤维形成物25)。在当前，纤维形成物25以圈环250的形式布置。圈环250例如用于固定儿童座椅，例如用于Isofix系统。替选地，一个或多个这种类型的圈环250可以用于对安全带进行安全带引导并且/或者用于安全带张紧力导入。
多个纤维形成物25(或一个纤维形成物25)可以例如由纤维编织物、尤其是由编织软管形成。替选地，纤维形成物例如由纬编的纤维制造。可选地，纤维形成物25在共同的固结过程中与形成管体21的编织软管形状锁合地连接。由于固结，使得纤维形成物25被固结以形成纤维复合材料段。在当前，纤维形成物25分别具有绳索的形状，也能想到其他形状。
纤维形成物体25示例性地布置在管体21的两个端部上。
图15B示出了改进方案，据此，一个或多个纤维形成物25一次或多次地包围管体21。尤其地，纤维形成物25可以一次或多次地绕着管体21缠绕。由此能够实现特别高的负载能力。
图16示出一个实施例，其中，与管体21材料锁合地连接有附加的纤维形成物26，该附加的纤维形成物示例性地分别构成面元件。基于固结，使得纤维形成物26被固结成纤维复合材料段，并且可以区段式地、完整地或多次地绕着管体21缠绕。纤维形成物26可以在共同的固结过程中与形成管体21的编织软管形状锁合且材料锁合地连接，或者可以事后固结在其上。可以将附加件与纤维形成物26连接。纤维形成物26可以分别为热塑性的或其他类型的构件提供联接面，事后可以在热塑性焊接过程中引入这些构件。由此，例如可以针对不同的座椅装备形成变体。此外，可以接驳有另外的空心型材，该另外的空心型材可选地通过事后的过程形成(例如，通过联接面来闭合U形型材)。
此外能够实现的是，将弹簧元件例如构造为由纤维复合材料制成的曲折弹簧和/或弹簧垫(参见例如图2)，并且与管体21(其中，例如可以是根据图2的车辆座椅1的乘坐部分结构组件10的横向承载体)尤其是在共同的固结过程中连接。弹簧元件例如可以由混合纱线条带形成。弹簧元件也可以用作骨盆支撑或腰部支撑并相应地布置。
通常，尤其是在编织软管的外部区域中可以设置、例如切出平坦地突出的舌瓣。
图17示出用于制造由纤维复合材料形成的空心型材或管元件的方法。
该方法包括提供第一纤维编织物M1和独立于第一纤维编织物的(与第一纤维编织物分开的)第二纤维编织物M2，它们分别由编织软管形成。两个纤维编织物M1、M2以具有混合纱线的混合软管的形式提供。
然后将这些编织软管重叠成层，例如相互嵌套推入。一个编织软管(同轴地)布置在另一个编织软管之内。在此形成编织软管叠组。可选地，可以安置一个或多个附加的纤维形成物并因此添加给该叠组。
编织软管的各个层可以例如通过局部焊接来彼此固定以实现层定固。为此，可以设立一个或多个红外线焊接点(IR点)和/或超声焊接点(US点)。
此外，将软管42或其他的扩张器件置入到编织软管中，例如置入到最里面的编织软管中。
将编织软管与软管42一起置入到固结模具4中。在当前，固结模具4包括两个模具半体40、41，它们可以打开和关闭，以便将编织软管与软管42一起放入。然后给软管42充气，并在一个或两个模具半体40、41上激活加热部43。由此，使得叠组扩展直到其贴靠在固结模具4(例如固结模具的可变温模具)的造型轮廓上。软管在此向外挤压材料。
加热部43加热叠组的纤维编织物M1、M2并且可选地加热一个或多个附加的纤维形成物，以用于在形成管元件2的管体21的情况下在纤维编织物M1、M2之间建立材料锁合的连接。通过借助软管42(扩张器件)施加的压力将纤维编织物M1、M2压在一起。制成的管体21至少具有：具有第一纤维编织物M1的第一层210和具有第二纤维编织物M2的第二层211(参见例如图4A至9B)。在此，所有编织软管在同一固结过程中进行固结，这就能够实现尤其高效的制造。
替选于其中一个编织软管地，也可以在编织软管上或编织软管中布置附加的纤维形成物25、26和/或带状结构215，并且在固结模具4中材料锁合地进行连接。也可以在同一固结过程中接驳其他的带材和/或嵌件。
可选地，使用混合纱线3，其提供了整个基体材料。在此，聚合物纤维30在固结模具4中熔化，从而使得它们浸渍增强纤维31。即使聚合物纤维30在制造期间熔化，也至少保留包含有增强纤维31，从而在固结之前和之后都可以识别出纤维编织物的相应的层(纯聚合物纤维编织物除外，根据固结过程的调整，这些纯聚合物纤维编织物可以形成连续的基体覆层)。
为了提供附加的基体材料，可以可选地在编织软管叠组上、例如在编织软管之内、之外和/或之间例如布置有一个或多个由聚合物制成的套、膜、软管和/或纤维形成物。在共同的固结过程中，由此至少部分地形成复合材料的基体，尤其是有机板材。
由于编织软管叠组中已经存在后来的基体材料，使得可以实现特别短的周期时间，这能够实现或简化大批量制造。
在图17中示例性示出的制成的管体21由有机板材构成。根据图17的方法，可以制造任意的空心型材。如已经提到的，纤维编织物M1、M2可以是相同的类型。例如，将长的纤维编织物切成多段，以便提供多个单独的纤维编织物M1、M2。替选地，纤维编织物M1、M2可以例如在其编织类型(关于编织角度，附加的经纱
Figure BDA0002914378260000201
和/或嵌接的带材方面)，在其纤维组成(例如它们具有不同的增强纤维和/或聚合物纤维，例如由不同的增强纤维形成的不同混合物，这些增强纤维例如由玻璃、CF、玄武岩和芳纶构成)和/或在聚合物纤维的体积份额方面是不同的。
具有管体21的制成的管元件2例如装入在车辆座椅1中并且/或者形成车辆座椅框架的结构组件的一部分。
本发明所基于的构思不限于上面提出的实施例，而且原则上也可以以完全不同类型的方式实现。
所述类型的管元件尤其不仅可以用在靠背部分结构组件上，而且例如可以用在车辆座椅的乘坐结构组件上。原则上，可以经由所述类型的管元件来加强结构区段，其中，管元件能够横向地(沿车辆横向方向)或垂直地(尤其是横向于靠背部分结构组件的摆动轴线)延伸。
附图标记列表
1 车辆座椅的座椅框架
10 乘坐部分结构组件
100 乘坐面
11 靠背部分结构组件
110 结构区段
111、112 框架部分(纵向梁)
12 纵向调节装置
13 配件设备
2 管元件
20 内部的内腔
21 管体
210、211、212 层
213 撑杆元件
214 增强纤维
215 带状结构
216 外周侧面
217 形状锁合轮廓
218 扩张部
22、23 端部
24 封盖
240 形状锁合轮廓
25 纤维形成物
250 圈环
26 纤维形成物
3 混合纱线
30 聚合物纤维
31 增强纤维
4 固结模具
40、41 模具半体
42 软管
43 加热部
B 纤维结构
D 摆动轴线
F 纤维
L 纵向轴线
M1、M2、M3 纤维编织物(编织软管)
U 周向方向
V 加强方向

Claims (35)

1.用于制造由纤维复合材料形成的管元件(2)的方法，所述方法包括：
-提供分别由编织软管形成的第一纤维编织物(M1)和第二纤维编织物(M2)，并且
-加热所述纤维编织物(M1、M2)用以在形成所述管元件(2)的管体(21)的情况下在所述纤维编织物(M1、M2)之间建立材料锁合的连接，所述管体至少具有：具有第一纤维编织物(M1)的第一层(210)和具有第二纤维编织物(M2)的第二层(211)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述纤维编织物(M1、M2)中的一个布置在所述纤维编织物(M1、M2)中的另一个之内。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述纤维编织物(M1、M2)具有彼此不相同的纤维组成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维编织物(M1、M2)分别包括聚合物纤维(30)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纤维编织物(M1、M2)包括不同体积份额的聚合物纤维(30)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维编织物(M1、M2)中的至少一个主要或全部由聚合物纤维(30)构成。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维编织物(M1、M2)分别由混合纱线(3)构成。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，在加热以建立材料锁合的连接时，将所述纤维编织物(M1、M2)在共同的固结过程中在固结模具(4)中固结，其中，所述聚合物纤维(30)形成纤维复合材料的基体材料。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述共同的固结过程期间或之后，热塑性地焊接上另外的构件。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，提供作为平坦的梭织织物、无屈曲织物、纬编织物或刺织织物的至少一个纤维形成物(26)，并在共同的固结过程中将所述至少一个纤维形成物材料锁合地与所述纤维编织物(M1、M2)连接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在加热以建立材料锁合的连接之前，将切口引入所述纤维编织物(M1、M2)中的至少一个中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在加热以建立材料锁合的连接之前，从所述纤维编织物(M1、M2)中的至少一个中切出舌瓣。
13.用于制造车辆座椅框架(1)的结构组件的方法，其特征在于，制造根据前述权利要求中任一项所述的管元件(2)，并且将所述管元件布置在用于为车辆乘客提供乘坐面(100)的乘坐部分结构组件(10)的结构区段(110)上或与所述乘坐部分结构组件(10)连接的靠背部分结构组件(11)的结构区段(110)上。
14.管元件(2)，所述管元件沿纵向轴线(L)延伸并由纤维复合材料形成，
其特征在于
具有管体(21)，所述管体至少具有：具有第一纤维编织物(M1)的第一层(210)和具有第二纤维编织物(M2)的第二层(211)，其中，所述纤维编织物(M1、M2)分别通过[至少区段式地]绕着纵向轴线(L)周向延伸的编织软管形成。
15.根据权利要求14所述的管元件(2)，其特征在于，所述管体(21)与其他的部件(24、27)形状锁合地嵌接。
16.根据权利要求14或15所述的管元件(2)，其特征在于，在横向于纵向轴线(L)的横截面中观察时，所述管元件(2)周向闭合并且围出内腔(20)。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述管元件(2)具有基本上呈柱体形的有着正圆形横截面的形状。
18.根据权利要求14至18中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述管元件(2)具有不同于柱体形形状的形状。
19.根据权利要求14至16中任一项或权利要求18所述的管元件(2)，其特征在于，所述管元件(2)具有呈星形地构成的并且/或者构造有齿部的横截面。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述具有第一纤维编织物(M1)的第一层(210)径向上布置在所述具有第二纤维编织物(M2)的第二层(211)之内。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述管体(21)具有：具有第三纤维编织物(M3)的第三层(212)。
22.根据权利要求21所述的管元件(2)，其特征在于，所述第三层(212)径向上布置在所述第二层(211)之外。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述管体(21)的层(210、211、212)嵌入在热塑性的塑料材料中。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述纤维编织物(M1、M2、M3)分别由交叉的纤维(F)形成。
25.根据权利要求24所述的管元件(2)，其特征在于，所述纤维编织物(M1、M2、M3)的纤维(F)由连续纤维形成。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，沿所述纵向轴线(L)测量，所述管体(21)的层(210、211、212)的纤维编织物(M1、M2、M3)具有不同的轴向长度。
27.根据权利要求14至26中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述管体(21)的层(210、211、212)的纤维编织物(M1、M2、M3)在构成所述纤维编织物(M1、M2、M3)的纤维(F)的取向方面不同。
28.根据权利要求14至27中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，除了各自的纤维编织物(M1、M2、M3)之外，所述管体(21)的层(210、211、212)中的至少一层还具有纵向延伸的加强纤维(214)。
29.根据权利要求14至28中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，除了各自的纤维编织物(M1、M2、M3)之外，所述管体(21)的不同的层(210、211、212)还具有不同的加强纤维(214)布置方式，其中，所述加强纤维(214)布置方式在所述加强纤维(214)的取向、密度和/或材料方面不同。
30.根据权利要求14至29中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述管体(21)在向外朝向的外周侧面(216)上具有至少一个带状结构(215)，以用于局部地增强所述管体(21)。
31.根据权利要求30所述的管元件(2)，其特征在于，所述至少一个带状结构(215)沿着周向方向(U)周向围绕纵向轴线(L)地在所述外周侧面(216)上延伸、平行于纵向轴线(L)地在所述外周侧面(216)上延伸或呈螺旋形围绕所述外周侧面(216)延伸。
32.根据权利要求14至31中任一项所述的管元件(2)，其特征在于，所述纤维编织物(M1、M2)中的至少一个或与所述纤维编织物材料锁合地连接的纤维形成物(25)形成圈环(250)，并且/或者从管体(21)侧向突出有纤维复合材料段(26)。
33.车辆座椅框架(1)的结构组件，所述结构组件具有：
-用于为车辆乘客提供乘坐面(100)的乘坐部分结构组件(10)的结构区段(110)或与所述乘坐部分结构组件(10)连接的靠背部分结构组件(11)的结构区段(110)，和
-布置在所述结构区段(110)上、沿纵向轴线(L)延伸、由纤维复合材料制成的管元件(2)，以用于加强所述结构区段(110)，其特征在于，构成有根据权利要求14至32中任一项所述的管元件(2)。
34.根据权利要求33所述的车辆座椅框架(1)的结构组件，其特征在于，所述管元件(2)在所述结构区段(110)的基本上横向于纵向轴线(L)延伸的框架部分(111、112)之间延伸。
35.车辆座椅框架(1)，其特征在于具有根据权利要求33或34所述的车辆座椅框架(1)的结构组件。
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