DE102007037800A1

DE102007037800A1 - Hohles Bauelement mit verstärktem Stützelement und Prozess zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102007037800A1
Application number: DE200710037800
Authority: DE
Inventors: Stephen Dearborn Hawkins
Original assignee: International Automotive Components Group North America Inc
Current assignee: International Automotive Components Group North America Inc
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2008-02-14
Also published as: US7736721B2; US20080036122A1

Abstract

Ein hohles Bauelement weist eine obere Wand auf, das eine innere Oberfläche und eine im Wesentlichen ebene äußere Oberfläche aufweist. Eine untere Wand ist entgegengesetzt zur oberen Wand angeordnet, um dazwischen einen Hohlraum auszubilden, und weist in sich zumindest ein Stützelement auf. Jedes Stützelement hat eine vordere Oberfläche, die mit der inneren Oberfläche der oberen Wand verbunden ist, um ein doppelwandiges Stützelement auszubilden, welches den Hohlraum überbrückt. Das doppelwandige Stützelement weist entgegengesetzte Wände und ein hierdurch eingekapseltes Verstärkungsteil auf. Ein Prozess zur Erzeugung eines hohlen Bauelements umfasst, einen Vorformling zwischen zwei Formhälften anzuordnen, bevor die erste und die zweite Formhälfte zusammengebracht werden. Darin wird ein bewegbares Messer angeordnet. In der geschlossenen Position wird das bewegbare Messer in einen Hohlraum ausgefahren, der durch die erste und die zweite Formhälfte festgelegt wird, um das Stützelement in dem zweiten Abschnitt des Vorformlings auszuformen, der zu einer unteren Wand ausgeformt werden soll.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ausgeformte Gegenstände, und spezieller ein Bauelement, das eine verstärkte innere Rippe oder ein verstärktes Stützelement aufweist, wahlweise mit einem hiermit verbundenen überzugsmaterial, sowie einen Prozess zur Herstellung eines derartigen Bauelements.
Es ist bekannt, hohle Bauelemente mit einem doppelwandigen Aufbau für derartige Anwendungen wie Ladeböden in Fahrzeugen, Fächer, Tische und dergleichen zur Verfügung zu stellen. Herkömmlich sollten derartige Elemente im Idealfall ein geringes Gewicht aufweisen, einfach herzustellen sein, kostengünstig erzeugbar sein, und relativ starr in Reaktion auf die Einwirkung normaler Kräfte bleiben.
Um eine Dekorwirkung bei einem Kunststoffbauelement hervorzurufen, oder um dessen Haptik zu verbessern, kann ein Überzugsmaterial, beispielsweise ein Stoff, mit Kunststoffbauelementen verbunden werden. Diese Vorgehensweise wird eingesetzt bei Baumaterialien, Wänden, Trennwänden, Türen, und Kraftfahrzeugteilen, beispielsweise bei Kopfstützen, Armlehnen, Gepäckfächern, und Kofferraumklappen-Bauelementen. So beschreibt beispielsweise die offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 6-134842 einen hohlen Kunststoffgegenstand, bei welchem Verstärkungsrippen zwischen Wänden 80 vorgesehen sind, so dass Beeinträchtigungen, die durch Schrumpfen oder Verwerfung hervorgerufen werden, nicht an den Außenseiten der Wände deutlich werden. Weiterhin beschreibt die japanische Patentveröffentlichung Nr. 4-53696 ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Kunststoffgegenstands mittels Blasformen, bei welchem ein Überzugsmaterial, beispielsweise ein Nonwoven-Stoff, mit der Außenoberfläche des Gegenstands verbunden wird.
Herkömmliche Bauelemente weisen häufig Versteifungsrippen oder Verstärkungsstützelemente auf, die an der Innenseite einer unteren Wand vorgesehen sind. Die Stützelemente weisen vordere Oberflächen auf, die einstückig mit der inneren Oberfläche der oberen Wand verbunden sind. Vergleiche beispielsweise USPN 6,060,144. Sie werden durch ein Verfahren hergestellt, bei welchem ein hohles Rohr aus geschmolzenem Kunststoff aus dem Düsenmundstück einer Blasformmaschine extrudiert wird, bevor es in der Form aufgeweitet wird. Dieses Zwischenerzeugnis wird manchmal als "Vorformling" bezeichnet. Der Vorformling, falls gewünscht ein Überzugsmaterial, wird zwischen zwei Hälften einer Form angeordnet. Dann erfolgt ein Blasformen bei dem Vorformling, so dass das Überzugsmaterial gleichzeitig mit der äußeren Oberfläche der oberen Wand des Bauelements verbunden wird.
Ein bei diesem Verfahren vorhandener Vorteil besteht jedoch darin, dass dann, wenn die vorderen Oberflächen der Verstärkungsrippen oder Stützelemente gegen die obere Wand gedrückt werden, um eine einstückige Verbindung auszubilden, Abschnitte des Überzugsmaterials, die oberhalb der vorderen Oberflächen angeordnet sind, stark gegen die Oberfläche des Formhohlraums angedrückt werden. Dieser Vorgang kann das Erscheinungsbild des sich ergebenden Bauelements beeinträchtigen, durch Hervorrufen von Druckmarkierungen auf Abschnitten des Überzugsmaterials, die einem Druck ausgesetzt sind. Darüber hinaus können, wenn das Überzugsmaterial ein Stoff ist, der nach außen vorstehende Fasern aufweist, die Fasern markiert werden, wodurch das Erscheinungsbild der sich ergebenden Bauelemente weiter beeinträchtigt wird. Dieser Markierungseffekt wird durch die Kombination von Wärme von dem Vorformling (der sich normalerweise auf einer Temperatur von etwa 200 °C befindet) und dem Druck hervorgerufen, der auf den Stoff einwirkt (typischerweise etwa 10 atm). Ein anderer, bei diesem Verfahren vorhandener Vorteil besteht darin, dass die Ausbildung der Stützelemente eine konkave Einbuchtung in der unteren Wand an jenen Punkten erzeugen kann, an welchen die vorderen Oberflächen der oberen Wand verbunden wurden. Dies führt dazu, dass die äußere Oberfläche der unteren Wand keine durchgehend flache Oberfläche ist.
Zu dem Stand der Technik, der bei einer Recherche ermittelt wurde, die vor der Einreichung der vorliegenden Anmeldung vorgenommen wurde, gehören folgende US-Dokumente: 5,885,515 ; 5,194,212 ; 5,169,470 ; 5,162,092 ; 5,144,522 ; 5,123, 688; 5, 044, 663 , 5,040,335 ; 5,020,687 ; 4,894,974 ; 4,857,258 ; 4,563,374 ; 4,289,817 ; und 2,985,968 .
Angesichts der voranstehenden Umstände wird ein Bauteil benötigt, mit welchem wahlweise ein Überzugsmaterial verbunden ist, das das Verhalten eines Teils bei Belastung verbessert, und ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild aufweist, und ist auch ein Prozess zur Herstellung eines derartigen Bauelements erforderlich.
Bei einem Aspekt der Erfindung weist ein hohles Bauelement eine obere Wand auf, die eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist. Eine untere Wand ist entgegengesetzt zur oberen Wand angeordnet, so dazwischen ein Hohlraum ausgebildet wird. Zumindest ein Verstärkungsvorsprung ("Stützelement" oder "Rippe") ist darin vorgesehen. Jeder Vorsprung weist eine Oberfläche an der Spitze oder vorn auf, die einstückig mit der inneren Oberfläche der oberen Wand verbunden ist, so dass ein doppelwandiges Stützelement ausgebildet wird, welches den Hohlraum überbrückt.
Zur Erhöhung der Festigkeit weist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Verstärkungsteil auf, das zwischen den Wänden des Stützelements angeordnet ist, so dass das Verstärkungsteil sandwichartig zwischen diesen eingeschlossen ist. Vorzugsweise sind weder der obere noch der untere Rand des Verstärkungsteils von außerhalb der oberen oder unteren Wand des hohlen Bauelements sichtbar.
Jedes der doppelwandigen Stützelemente weist entgegengesetzte Wände auf, die von der unteren Wand ausgehen, so dass eine äußere Oberfläche der unteren Wand eine Kerbe aufweist, die verbleibt, nachdem das Stützelement auf eine noch zu schildernde Art und Weise ausgebildet wurde.
Wahlweise wird ein Überzugsmaterial mit der äußeren Oberfläche der oberen Wand verbunden. Wenn ein Überzugsmaterial vorgesehen ist, weist das Material vorzugsweise einen Stoff auf, der nach außen vorstehende Fasern hat. Der Stoff besteht vorzugsweise aus Materialien wie beispielsweise Baumwolle, Hanf, Wolle, Seide, Viskose-Chemiefasern, Kupferammonium-Chemiefasern, Acetat, Chemiefasern, Nylon, Polyester, Acryl, Vinylon, Polypropylen, und Polyurethan.
Die obere und die untere Wand bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Harz, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat-Copolymer, Polyvinylchlorid, ABS(Acrylonitril/Styrolbutadien), Polyamid, Polystyrol, Polyester, Polycarbonat, und modifiziertem Polyphenylenether.
Die Erfindung umfasst weiterhin einen Prozess zur Herstellung des hohlen Bauelements. Herkömmlich wird ein Verstärkungsvorsprung in einem Blasformschritt durch ein sich bewegendes Messer ausgebildet, auf welchem ein Verstärkungsteil angebracht ist. Das Messer erstreckt sich von einem Formwerkzeug aus nach innen, und verschiebt eine fließbare Wand des Vorformlings. Wenn das Messer ausgefahren wird, werden das Verstärkungsteil und die Wand nach innen in den Formhohlraum gedrückt, bis sich eine vordere Oberfläche der Wand mit dem Inneren der Rohrwand an der entgegengesetzten Seite des Formhohlraums vereinigt. Dann wird das bewegbare Messer zurückgezogen, so dass das Verstärkungsteil zumindest teilweise durch die Wände des Vorsprungs eingekapselt bleibt. Auf jede Wand des Vorsprungs einwirkender Druck führt dazu, dass sich die Wände vereinigen. Nach der Verfestigung ist ein konstruktiv verstärktes Stützelement oder eine konstruktiv verstärkte Rippe vorhanden.
Das Verstärkungsteil kann an seinem Ort in dem offenen Werkzeug durch ein Messer oder durch Stifte gehalten werden. Wenn das Messer oder die Stifte zurückgezogen werden, fließt halbgeschmolzener Kunststoff um das Verstärkungsteil, wodurch es eingekapselt wird.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden, detaillierten Beschreibung und bei der Untersuchung der verschiedenen Figuren der Zeichnungen deutlich werden.
Die vorliegende Erfindung lässt sich einfach anhand der folgenden, detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstehen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelemente bezeichnen, und wobei:
1 eine Teilquerschnittsansicht eines hohlen Bauelements ist, mit welchem ein wahlweise vorgesehenes Überzugsmaterial verbunden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht einer Form ist, die eine Art und Weise zur Ausbildung eines hohlen Bauelements gemäß der Erfindung erläutert;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von 2 ist, und einen Schritt erläutert, bei welchem sich die Form in der geschlossenen Position befindet, und bewegbare Messer und Verstärkungsteile ausgefahren sind;
4 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von 2 ist, die einen Schritt erläutert, bei welchem sich die Form in der geschlossenen Position befindet, und die bewegbaren Messer zurückgezogen sind, wobei die Verstärkungsteile an ihrem Ort bleiben; und
5(A–E) vergrößerte Querschnittsansichten alternativer Ausführungsformen des Stützelements und von Verstärkungsteilen sind, welche es einkapseln.
Das Erzeugnis
1 zeigt einen Aspekt der Erfindung, bei welchem mit einem hohlen Bauelement ein wahlweises Überzugsmaterial verbunden ist. Wie dort gezeigt, weist das Bauelement 10 eine hohle Doppelwandkonstruktion mit einer oberen Wand 12 und einer unteren Wand 16 auf. Falls vorhanden, ist das Überzugsmaterial 13 mit der äußeren Oberfläche der oberen Wand 12 verbunden, wobei dies vorzugsweise durch einen Blasformvorgang erfolgt, der nachstehend genauer erläutert wird.
Wie in 1 gezeigt, hängt ein Abschnitt des Überzugsmaterials 13 nach außerhalb der Wand 14 über. Das Ausmaß des Überhangs, falls vorhanden, des Abdeckmaterials 13 kann geändert werden, zur Anpassung an den Einsatz, für welchen das Bauelement 10 vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Hohlraum zwischen der oberen Wand 12 und der unteren Wand 16.
Innere Stützelemente 17 überbrücken den Hohlraum 15 zwischen der oberen Wand 12 und der unteren Wand 16. Vordere Oberflächen 18 der Stützelemente 17 sind einstückig mit der oberen Wand 12 durch Grenzflächenbereiche 19 (4) verbunden. Die Stützelemente 17 können durch vorspringende Abschnitte der unteren Wand 16 ausgebildet sein, so dass vordere Oberflächen 18 in Kontakt mit der oberen Wand 12 mit relativ geringer Kraft gezwungen werden, wie dies nachstehend genauer erläutert wird. Die vereinigte Verbindung der oberen Wand 12 und der unteren Wand 16 mit Hilfe von Stützelementen 17 erhöht die Festigkeit und die Steifigkeit des Bauelements 10.
Wie in 1 gezeigt, weisen die Stützelemente 17 eine Doppelwandkonstruktion auf, bei welcher die entgegengesetzten Seiten des Vorsprungs, die in der unteren Wand 16 vorgesehen sind, so zusammengedrückt wurden, dass sie ein Verstärkungsteil 18 einschließen. Das Verstärkungsteil 18 ist vorzugsweise zumindest teilweise von den Wänden des Stützelements 18 eingeschlossen, so dass deren Vorhandensein durch Betrachtung der Außenseite der oberen Wand 12 oder der unteren Wand 16 des Bauelements 10 nicht erkennbar ist. Sobald sie sich an ihrem Ort befinden, sorgen jedoch die Verstärkungsteile 18 für zusätzliche Steifigkeit und Starrheit bei dem Bauelement 10.
Die hier verwendeten Begriffe "oben" und "unten" sollten nicht einschränkend verstanden werden. Bei jeder speziellen Anwendung kann das Verstärkungs-Stützelement 18 durch einen Vorsprung gebildet werden, der von einer "oberen" Wand ausgeht. Weiterhin kann bei einem bestimmten Einsatz eine so beschriebene "untere Wand" tatsächlich oberhalb einer "oberen Wand" liegen, oder umgekehrt.
Das Bauelement 10 kann aus jedem Material bestehen, das durch Blasformen hergestellt werden kann, ist jedoch vorzugsweise ein thermoplastisches Harz. Bevorzugte thermoplastische Harze umfassen Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat-Copolymere, Polyvinylchlorid, ABS-Acrylonitrilbutadienstyrol, Polyamid, Polystyrol, Polyester, und technische Kunststoffe, beispielsweise Polycarbonat, und modifiziertem Polyphenylenether.
Falls vorgesehen, ist das Abdeckmaterial 13 vorzugsweise ein Stoff, der bei einigen Ausführungsformen nach außen vorstehende Fasern aufweist, beispielsweise Maschenware, ein gewebter Stoff, oder ein Nonwoven-Stoff. So kann beispielsweise der Stoff Naturfasern enthalten, beispielsweise Baumwolle, Hanf, Wolle und Seide. Es können regenerierte Fasern verwendet werden, beispielsweise Viskosechemiefasern und Kupferammonium-Chemiefasern, halbsynthetische Fasern, beispielsweise Acetat und Chemiefasern, Kunstfasern, beispielsweise Nylon, Polyester, Acryl, Vinylon, Polypropylen und Polyurethan, und Mischungen aus diesen Fasern. Bei einigen Ausführungsformen kann das Abdeckmaterial 13 in Form einer extrudierten dünnen Schicht vorhanden sein. Der Stoff wird vorzugsweise so angehoben oder geschnitten, dass die Fasern in einer Richtung senkrecht zu der Ebene vorstehen, in welcher der Stoff verläuft.
Wie voranstehend erwähnt, ist das hohle Bauelement 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz bei verschiedenen Anwendungen geeignet, beispielsweise in der Bau- und Kraftfahrzeugindustrie. Bei Einsätzen im Baugewerbe kann beispielsweise das hohle Bauelement als eine Innenwand, eine Trennwand oder eine Tür eingesetzt werden. Bei Kraftfahrzeuganwendungen kann das hohle Bauelement für derartige Anwendungen eingesetzt werden wie bei einer Kopfstütze, einer Armlehne, einer Sitzrücklehne, einer Ladeklappe, einem hinteren Gepäckfach, oder einer Kofferraumklappe. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass diese Aufzählung von Anwendungen nicht einschränkend verstanden werden soll, sondern nur eine nicht erschöpfende Liste der Möglichkeiten möglicher Verwendungen der geschilderten Erfindung darstellt.
Der Prozess
Falls gewünscht, wird ein Überzugsmaterial 13 (siehe die 2–4), das nach außen vorstehende Fasern aufweist, zwischen einer ersten Formhälfte 21 und einem ersten Abschnitt eines Vorformlings 24 angeordnet, der zu einer oberen Wand ausgeformt werden soll, so dass die Fasern der ersten Formhälfte gegenüberliegen. Die erste Formhälfte und eine zweite Formhälfte 22, die ein bewegbares Messer 25 aufweist, das darin angeordnet ist, werden dann in eine geschlossene Position versetzt. Dann wird das bewegbare Messer 25 in einen Hohlraum 26 bewegt, der durch die erste und die zweite Formhälfte festgelegt wird, zur Ausbildung eines Vorsprungs 18 (4) in einem zweiten Abschnitt des Vorformlings, der zu einer unteren Wand werden soll. Der Vorsprung weist eine Spitze auf, die einstückig mit dem ersten Abschnitt des Vorformlings verbunden ist. Dann wird das bewegbare Messer 25 in der zweiten Formhälfte zurückgezogen. Schließlich wird Gas unter Druck, beispielsweise Luft, in den Vorformling eingebracht, so dass der Vorformling gegen die erste und die zweite Formhälfte gedrückt wird, um das Überzugsmaterial (falls vorhanden) mit der oberen Wand zu verbinden, ohne wesentlich die Fasern zu markieren, und werden die entgegengesetzten Seiten des Vorsprungs zusammengedrückt, um ein doppelwandiges Stützelement auszubilden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Herstellungseinrichtung, die in 2 gezeigt ist, nur eine von verschiedenen Ausführungsformen der Herstellungseinrichtung darstellt, die sinnvollerweise bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können. Es wird beispielsweise darauf hingewiesen, dass nur zwei Messer gezeigt sind. In der Praxis können weniger oder mehr als zwei Messer vorhanden sein, die sinnvollerweise eingesetzt werden können. Vorzugsweise erstrecken sich, unabhängig von der eingesetzten Herstellungseinrichtung, die Verstärkungs-Stützelemente im Wesentlichen über die gesamte Breite jenes Teils von der inneren Oberfläche der unteren Wand zur inneren Oberfläche der oberen Wand.
Das bewegbare Messer wird vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums zurückgezogen, der sich so auswirkt, dass merkbare Druckmarkierungen in dem Überzugsmaterial hervorgerufen werden. Weiterhin ist vorzuziehen, dass das bewegbare Messer so zurückgezogen wird, dass sich die Spitze des bewegbaren Messers von einer Oberfläche der zweiten Formhälfte aus erstreckt, welche den Hohlraum festlegt, wodurch eine Kerbe in der Oberfläche außerhalb der unteren Wand erzeugt wird. Die entgegengesetzten Seiten des Vorsprungs werden vorzugsweise so zusammengedrückt, dass das doppelwandige Stützelement einstückig verbundene Wände aufweist, und eine äußere Oberfläche der unteren Wand im Wesentlichen eben verläuft. Das Gas unter Druck befindet sich vorzugsweise auf einem Druck, der nicht 10 kg/cm² überschreitet, um eine merkbare Markierung der Fasern auf dem Überzugsmaterial zu verhindern.
Genauer gesagt, zeigt der Prozess, hauptsächlich unter Bezugnahme auf 2, Formhälften 21 und 22 im geöffneten Zustand. Falls erwünscht, wird Abdeckmaterial 13 zwischen der Formhälfte 21 und dem Vorformling 24 angeordnet, so dass die Fasern dem Hohlraum 23 der Formhälfte 11 zugewandt sind. Das bewegbare Messer 25 ist gleitbeweglich in der Formhälfte 22 angeordnet, so dass es in den Hohlraum 26 der Formhälfte 22 vorgestellt und aus diesem zurückgezogen werden kann.
Am Anfang des Blasformvorgangs werden die Formhälften 21 und 22 in einen geschlossenen Zustand bewegt. Wenn die Form geschlossen ist, ist das Innere des Vorformlings 24 hermetisch nach außen hin abgeschlossen. Weiterhin wird, falls gewünscht, Abdeckmaterial 13 zwischen dem Abschnitt des Vorformlings 24, der zur oberen Wand 12 wird, und dem Hohlraum 23 angeordnet. Wie in 3 gezeigt, erstrecken sich bewegbare Messer 15 von der Formhälfte 22 in Richtung des Hohlraums 16 so, dass Teile jenes Abschnitts des Vorformlings 24, der zur unteren Wand 16 wird, als rippenförmige Vorsprünge ausgeformt werden, die zu Stützelementen werden. Die bewegbaren Messer 25 veranlassen vorzugsweise die vorderen Oberfläche 18 derartiger Vorsprünge dazu, in Kontakt mit jenem Abschnitt des Vorformlings 14 zu gelangen, der zur oberen Wand 12 wird, mit relativ geringer Kraft, die nicht zur Ausbildung von Druckmarkierungen auf dem Abdeckmaterial 13 führt. Wenn die vorderen Oberflächen der Vorsprünge in Kontakt mit dem Abschnitt des Vorformlings 24 gelangen, der zur oberen Wand 12 wird, werden die vorderen Oberflächen einstückig hiermit verbunden (siehe die vorderen Oberflächen 8 in den 10 und 14).
Als nächstes werden die bewegbaren Messer 25 in der Formhälfte 22 zurückgezogen. Vorzugsweise werden die bewegbaren Messer 25 so zurückgezogen, dass die Spitzen der bewegbaren Messer 25 sich nach innerhalb von der Oberfläche der Formhälfte 22 aus erstrecken, welche den Hohlraum 26 festlegt. Diese Ausrichtung der bewegbaren Messer 25 stellt sicher, dass die äußere Oberfläche der unteren Wand 16 eine Kerbe 30 aufweist, die für solche Zwecke dienen kann, eine Lokalisierungsfunktion bereitzustellen, und/oder aus ästhetischen Gründen vorhanden sein kann. Die bewegbaren Messer 25 werden vorzugsweise innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums zurückgezogen, um eine wesentliche Markierung der nach außen vorstehenden Fasern (falls vorhanden) auf dem Abdeckmaterial 13 zu verhindern. Es hat sich herausgestellt, dass ein Zurückziehen der bewegbaren Messer innerhalb von etwa 10 Sekunden, und vorzugsweise innerhalb von etwa 5 Sekunden, im Wesentlichen irgendeine merkliche Markierung der Fasern auf dem Überzugsmaterial verhindert.
Damit das Bauelement 10 zusätzliche Steifigkeit erlangt, haltern die bewegbaren Messer 25 Verstärkungsteile 18 (1, 3–4). Alternative Ausführungsformen der Verstärkungsteile 18 sind in 5 dargestellt. Wie dargestellt, können sie eine Platte sein (5A), U-förmig sein (5B), keilförmig sein (5C), die Form eines hohlen T aufweisen (5D), und gabelförmig sein (5E), und können Kombinationen derartiger Formen sein.
Die Verstärkungsteile können vorzugsweise mit einem Durchgangsloch oder mehreren Durchgangslöchern versehen sein, welche verschiedene Formen aufweisen können. Falls sie vorhanden sind, neigen derartige Löcher dazu, es dem Kunststoff zu ermöglichen, die Verbindung herzustellen, und das Festhalten des Verstärkungseinsatzes durch die Wände des Stützelements 18 zu verbessern. Normalerweise ist die Anzahl derartiger Löcher eine positive ganze Zahl, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche umfasst 0, 1, 2, 3, ... 1000.
Die bewegbaren Messer 25 ordnen die Verstärkungsteile 18 in dem Vorformling 24 an, wodurch die Verstärkungsteile durch den Vorformling 24 eingekapselt werden. Wenn die bewegbaren Messer 25 zurückgezogen werden, bleiben die Verstärkungsteile 18 an ihrem Ort.
Wie in 4 gezeigt, kann ein Gas unter Druck in den Vorformling 24 eingelassen werden. Das Gas unter Druck, beispielsweise Luft, erhöht den Druck innerhalb des Vorformlings 24, und expandiert daher den Vorformling 24 gegen den Hohlraum 23 und den Hohlraum 26. Dies führt dazu, dass jener Abschnitt des Vorformlings 24, der zur oberen Wand 12 wird, gegen das Abdeckmaterial 13 angedrückt wird, und daher jene Seite des Abdeckmaterials 13, von welcher keine Fasern vorstehen, erwärmt und auf diese Weise mit der oberen Wand 12 verbunden wird.
Hierbei drückt der erhöhte Druck innerhalb des Vorformlings 12 die entgegengesetzten Seiten der Vorsprünge, die in dem Abschnitt des Vorformlings 24 vorgesehen sind, der zur unteren Wand 16 wird, zusammen, so dass sie zumindest teilweise die Verstärkungsteile umschließen. Dies führt dazu, dass die Stützelemente 17 eine Doppelwandkonstruktion aufweisen, und Verstärkungsteile 18 enthalten, wie sie in den 1 und 3–5 gezeigt sind.
Das hohle Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung sorgt für mehrere, signifikante Vorteile. Ein derartiger Vorteil besteht darin, dass das Bauelement verbesserte Eigenschaften in Bezug auf das Tragen von Lasten aufweist. Ein anderer Vorteil besteht in einem besseren Erscheinungsbild, da zumindest bei einigen Ausführungsformen keine Druckmarkierungen auf dem Überzugsmaterial hervorgerufen werden, das mit einer der Wände des Bauelements verbunden ist, da eine relativ geringe Kraft bei der Ausbildung des doppelwandige Stützelements eingesetzt wird. Ein anderer Grund liegt darin, dass die Fasern des Überzugsmaterials keine wesentliche Markierung erfahren, da das Ausmaß, mit welchem das Überzugsmaterial gegen die Form gedrückt wird, durch Steuern des Drucks des Gases innerhalb des Vorformlings minimiert wird.
Zwar wurden Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben, jedoch ist nicht angestrebt, dass diese Ausführungsformen sämtliche möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Stattdessen stellen die bei der Beschreibung verwendeten Begriffe beschreibende anstatt einschränkende Begriffe dar, und es wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Hohles Bauelement, bei welchem vorgesehen sind: eine obere Wand, die eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist; eine untere Wand, die entgegengesetzt zur oberen Wand angeordnet ist, um dazwischen einen Hohlraum auszubilden, wobei in der unteren Wand zumindest ein Stützelement vorgesehen ist, und zumindest ein Stützelement eine vordere Oberfläche aufweist, die mit der inneren Oberfläche der oberen Wand verbunden ist, um ein doppelwandiges Stützelement auszubilden, welches den Hohlraum überspannt, und das doppelwandige Stützelement ein Verstärkungsteil aufweist, das zwischen den entgegengesetzten Wänden angeordnet ist.
Hohles Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil eine Anzahl an Löchern aufweist, wobei die Anzahl aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus 0, 1, 2 ... 1000.
Hohles Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist.
Hohles Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil im Wesentlichen clip-förmig ausgebildet ist, wobei ein Überbrückungsabschnitt des Clips in der Nähe der oberen Wand angeordnet ist.
Hohles Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil im Wesentlichen keilförmig ausgebildet ist, und einen offenen Bereich aufweist, der in der Nähe der unteren Wand angeordnet ist.
Hohles Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsteil einen Querschnitt aufweist, der Gabelzinken gleicht, die in der Nähe der unteren Wand angeordnet sind, sowie einen Handgriffabschnitt, der in der Nähe der oberen Wand angeordnet ist.
Hohles Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überzugsmaterial vorgesehen ist, das mit der äußeren Oberfläche der oberen Wand verbunden ist.
Hohles Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überzugsmaterial ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Baumwolle, Hanf, Wolle, Seide, Kunststoff, Lack, einem Metall, einer Metalllegierung, Viskose-Chemiefaser, Kupferammonium-Chemiefaser, Acetat, Chemiefaser, Nylon, Polyester, Acryl, Vinylon, Polypropylen, Polyurethan, und Kombinationen hieraus.
Hohles Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und die untere Wand ein thermoplastisches Harz aufweisen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat-Copolymeren, Polyvinylchlorid, Acrylonitrilstyrolbutadien, Polyamid, Polystyrol, Polyester, Polycarbonat, und modifiziertem Polyphenylenether.
Hohles Bauelement, bei welchem vorgesehen sind: eine obere Wand mit einer inneren Oberfläche; eine untere Wand, die entgegengesetzt zur oberen Wand so angeordnet ist, dass dazwischen ein Hohlraum festgelegt wird, wobei sich von der unteren Wand zumindest ein Stützelement erstreckt, und zumindest ein Stützelement eine vordere Oberfläche aufweist, die mit der inneren Oberfläche der oberen Wand verbunden ist, zur Ausbildung eines doppelwandigen Stützelements, welches den Hohlraum überbrückt, und das doppelwandige Stützelement ein Verstärkungsteil aufweist, das zwischen den entgegengesetzten Wänden des Stützelements gehaltert ist; und ein Überzugsmaterial, das mit der äußeren Oberfläche der oberen Wand verbunden ist.
Prozess zur Herstellung eines hohlen Bauelements mit folgenden Schritten: Einführen eines bewegbaren Messers in eine Hälfte einer Form; Anbringen eines Verstärkungsteils auf dem bewegbaren Messer, so dass das Verstärkungsteil nach innen innerhalb eines Vorformlings gedrückt werden kann; Anordnen des Vorformlings zwischen einer ersten Hälfte und einer zweiten Hälfte der Form; Versetzen der ersten Formhälfte und einer zweiten Formhälfte in eine geschlossene Position; Bewegen des bewegbaren Messers und des Verstärkungsteils in den Vorformling und einen Hohlraum, der durch die erste und die zweite Formhälfte festgelegt wird, zur Ausbildung eines Stützelements in einem Abschnitt des Vorformlings, der zu einer unteren Wand des Bauelements ausgebildet werden soll, wobei das Stützelement eine vordere Oberfläche aufweist, die einstückig mit dem Abschnitt des Vorformlings verbunden ist; zumindest teilweises Zurückziehen des bewegbaren Messers innerhalb der zweiten Formhälfte, wobei das Verstärkungsteil zumindest teilweise in dem Stützelement eingekapselt bleibt; und Einlassen eines Gases unter Druck in den Vorformling, so dass der Vorformling gegen die erste und die zweite Formhälfte und das Verstärkungsteil gedrückt wird, um die obere Wand mit dem Stützelement und dem Verstärkungsteil in dem Stützelement zu verbinden, während entgegengesetzte Wände des Stützelements zusammengedrückt werden, um ein doppelwandiges Stützelement auszubilden, welches durch das Verstärkungsteil verstärkt wird.
Prozess nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Messer innerhalb eines Zeitraums zurückgezogen wird, der dazu ausreicht, die Ausbildung beträchtlicher Druckmarkierungen in dem Überzugsmaterial zu verhindern.
Prozess nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Messer innerhalb von 10 Sekunden nach dem Einführen zurückgezogen wird.
Prozess nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gas unter Druck auf einem Druck befindet, welcher 10 kg/cm² überschreitet.
Prozess nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Messer so zurückgezogen wird, dass sich die Spitze des bewegbaren Messers innerhalb einer Oberfläche der zweiten Formhälfte erstreckt, welche den Hohlraum festlegt, wodurch eine Kerbe in der äußeren Oberfläche der unteren Wand erzeugt wird.
Prozess nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die entgegengesetzten Seiten des Vorsprungs um das Verstärkungsteil herum zusammengedrückt werden, so dass das doppelwandige Stützelement Wände aufweist, die das Verstärkungsteil einkapseln.
Prozess nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das hohle Bauelement ein Element aus jener Gruppe ist, die besteht aus einer Wand, einer Trennwand, einer Tür, einer Kopfstütze, einer Armlehne, einem Fach, einer Sitzrücklehne, einer Ladeklappe, und einem Kofferraumdeckel.
Prozess nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Überzugsmaterial ein Stoff ist, der nach außen vorstehende Fasern aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff ein ursprüngliches oder recyceltes Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Baumwolle, Hanf, Wolle, Seide, Viskose-Chemiefaser, Kupferammonium-Chemiefaser, Acetat, Chemiefaser, Nylon, Polyester, Acryl, Vinylon, Polypropylen, Polyurethan, und Mischungen hieraus.