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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sitzelementes, das einen Drahtrahmen und eine Polsterauflage aufweist, wobei der Drahtrahmen zunächst in ein Formwerkzeug eingelegt und unter Ausbildung eines Trägerelementes mit expandiertem Polypropylen umgeben wird, sowie ein Sitzelement mit einem Drahtrahmen, der in ein Trägerelement eingebettet ist, das mit einem Schaumstoff überzogen ist, wobei der Drahtrahmen zumindest teilweise von expandiertem Polypropylen umgeben ist. Das Sitzelement ist insbesondere als ein Sitzpolster oder als eine Sitzlehne ausgebildet, die zueinander ausgerichtet in einem Fahrzeug eingebaut werden. Die Sitzlehne kann an dem Sitzpolster befestigt sein. Ebenfalls ist es möglich, dass die Sitzlehne separat von dem Sitzpolster in einem Fahrzeug befestigbar ist, beispielsweise, wenn die Sitzlehne als eine Rückenlehne eines Rücksitzes oder einer Rücksitzbank ausgebildet ist, während das Sitzpolster als Sitzfläche eines Rücksitzes oder einer Rücksitzbank ausgebildet ist.
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Die Herstellung eines Sitzelementes, beispielsweise eines Sitzpolsters oder einer Rückenlehne eines Front- oder Rücksitzes, kann auf unterschiedliche Arten und Weisen geschehen. Eine davon besteht darin, dass ein stabiler Rahmen aus Draht und Blech gefertigt wird, der als Aufnahmeeinrichtung für statische und dynamische Lasten wirkt. Ein solcher Sitzrahmen ist ein relativ komplexes Bauteil, das einerseits eine sichere Festlegung des gesamten Sitzelementes an einer Fahrzeugstruktur sicherstellt und andererseits das eigentliche Sitzpolster trägt. In einem separaten Spritzgussverfahren wird ein Schaumstoffteil hergestellt, das Aufnahmekanäle für den Drahtrahmen aufweist. Das Schaumstoffteil ist bevorzugt aus Polyurethan gefertigt und bildet die eigentliche Kontur der Sitzfläche bzw. der Sitzlehnenfläche aus. Der Drahtrahmen und der Schaumstoffkörper werden separat gefertigt und anschließend montiert, indem der Trägerrahmen in die vorbereiteten Ausnehmungen innerhalb des Schaumstoffkörpers eingesetzt und darin fixiert wird. Der Schaumstoffkörper stellt die notwenige Komfortfunktion bereit, ist für die Formgebung verantwortlich und weist Befestigungseinrichtungen für einen Sitzbezug auf, der abschließend über den Schaumstoffkörper gezogen wird.
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Nachteilig an diesem Verfahren ist die Notwendigkeit, drei Komponenten separat voneinander fertigen und handhaben zu müssen und diese Komponenten zur Fertigstellung des Sitzelementes zusammenzufügen.
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Die
DE 20 2006 019 999 U1 beschreibt einen Fahrzeugsitz mit einem aus einem geschäumten Kunststoff bestehenden Sitzteil, das an seiner Unterseite mit einer Platte aus einem Partikelschaumstoff verbunden ist. Über dem Sitzteil ist ein Bezug aus einem biegeschlaffen Material gespannt. Die Platte weist eine Mehrzahl von nach außen offenen Kanälen auf, der Bezug ist zur Befestigung mit in die Kanäle eindrückbaren Profilen versehen.
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Die
DE 697 05 528 T2 beschreibt einen Sitz und ein Verfahren für seine Herstellung, bei dem ein Rahmenelement zusammen mit Hartschaumteilen an einem oberen Formteil befestigt werden und ein flüssiges, schaumfähiges Polymergemisch in einer solchen Weise verschäumt wird, dass der sich ergebende nachgiebige Körper an dem starren Rahmenelement aus Metall und den Hartschaumteilen klebt.
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Die
DE 299 10 294 U1 beschreibt einen Kraftfahrzeug-Sitzkissenträger mit einem umlaufenden Rahmen aus Polypropylen, in dem Stege angeordnet sind, die sich in verschiedene Richtungen erstrecken. Zwischen dem Rand und den Stegbereichen sind Durchbrüche vorgesehen. Auf dem Sitzkissenträger kann ein Polsterkörper aufgelegt werden, der durch einen Polsterbezug auf dem Sitzkissenträger gehalten wird.
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Die
EP 1 106 424 A2 beschreibt ein Sitzkissen und ein Verfahren zum Herstellen des Sitzkissens, bei dem Drahtklammern in expandiertes Polypropylen eingebettet sind, so dass ein Teil der Drahtklammern zur Befestigung eines Sitzkissens aus dem Polypropylen hervor ragt. Auf der Polypropylenschicht ist ein Polster aus einem nachgiebigen Schaummaterial, zum Beispiel Polyurethan, aufgebracht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Sitzelementes bereitzustellen, mit dem ein leichteres Sitzelement kostengünstiger hergestellt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sitzelement bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik leichter ist, ohne Einbußen an Stabilität und Sicherheit aufzuweisen.
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Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Sitzelement mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Unteransprüchen aufgeführt.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Sitzelementes, das einen Drahtrahmen und eine Polsterauflage aufweist, sieht vor, dass das Trägerelement in Gestalt des in EPP eingebetteten Drahtrahmens mit einem elastischen Schaumstoff zur Ausbildung einer Polsterauflage umschäumt wird, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerelement und der Polsterauflage hergestellt wird. Durch das Umschäumen des Trägerelementes mit dem elastischen Schaumstoff wird eine Baueinheit hergestellt, die keine weitere Montageverrichtung benötigt, sondern nach Aufbringen eines Bezugsstoffes einbaubereit ist. Dadurch fallen Montageschritte wie das Einführen des Drahtrahmens in ein Polsterbauteil weg. Das Umgeben des Drahtrahmens mit EPP hat den Vorteil, dass eine erhöhte Stabilität des Trägerelementes bei gleichzeitiger Verringerung des Gewichtes erreicht werden kann, da ein mit EPP umgebener Drahtrahmen bei gleicher Stabilität wesentlich leichter ausgeführt werden kann als ein reiner Drahtrahmen. Die Arbeitsschritte zur Herstellung sind leichter zu steuern, die Arbeitsabläufe selbst erfordern wenig Handarbeit, so dass insgesamt ein leichtes Sitzelement hergestellt werden kann, das eine geforderte Stabilität aufweist und mit weniger Aufwand gefertigt werden kann.
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Der Drahtrahmen ist bis auf Befestigungselemente, an denen das Sitzelement an einer Fahrzeugstruktur festgelegt werden soll, bevorzugt vollständig in das EPP eingebettet, so dass das fertige Trägerelement aus dem Drahtrahmen und dem EPP als Komponente zur Aufnahme statischer und dynamischer Kräfte und als Konstruktionsbauteil ausgebildet ist.
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Um den Drahtrahmen möglichst einfach ausgestalten zu können, ist vorgesehen, das in dem Trägerelement Streben durch expandiertes Polypropylen ausgebildet werden, in denen kein Draht des Drahtrahmens angeordnet ist. Bevorzugt ist der Drahtrahmen als ein umlaufender, geschlossener Ring mit einer dreidimensionalen Kontur ausgebildet, die der Form des Sitzelementes im Wesentlichen entspricht. Um das Gewicht des Drahtrahmens zu reduzieren, verläuft dieser bevorzugt nur im Umfangsbereich des Sitzelementes und entlang derjenigen Stellen, an denen eine Befestigung des Sitzelementes an der Fahrzeugstruktur vorgesehen ist. Die Streben erstrecken sich von dem Drahtrahmen weg und verbinden Bereiche des EPP miteinander, die den Drahtrahmen umgeben. Diese Streben können auch sich kreuzend ausgebildet sein oder sich innerhalb des Umfanges des Drahtrahmens und des Trägerelementes treffen, so dass ein Verbindungspunkt der Streben entsteht. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine geschlossene Fläche durch das EPP ausgebildet wird, die eine Konturierung und Strukturierung aufweist, die geeignet ist, einerseits den Drahtrahmen aufzunehmen und andererseits von dem elastischen Schaumstoff umgeben zu werden.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass in dem Trägerelement Befestigungseinrichtungen für Anschlussteile ausgebildet sind, beispielsweise für ein Sitzpolster, wenn das Sitzelement als Sitzlehne ausgebildet ist.
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Der elastische Schaumstoff wird bevorzugt unter Ausbildung einer geschlossenen Oberfläche um das Trägerelement herum geschäumt, so dass eine fertigte Kontur und Struktur des Sitzelementes nach dem Umschäumen mit dem Schaumstoff erreicht wird. Ist das Trägerelement nicht geschlossenflächig ausgebildet, schließt der elastische Schaumstoff die Freiräume innerhalb des Trägerelementes. Sind keine Freiräume in dem Trägerelement vorhanden, bildet der elastische Schaumstoff einen Überzug, der an dem Trägerelement festgelegt ist. Bevorzugt ist der elastische Schaumstoff Polyurethan, der um das Trägerelement mit dem eingesetzten Drahtrahmen in einem Schäumverfahren aufgebracht und formschlüssig festgelegt wird.
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Der Drahtrahmen wird mit dem expandierten Polypropylen bevorzugt umschäumt, um auch komplexe Formen und Geometrien des Trägerelementes schnell und einfach herstellen zu können. Der Drahtrahmen wird zunächst gebogen und an den Stoßstellen verschweißt. Gegebenfalls vorhandene Befestigungselemente werden mit einem Schutzüberzug gegen Korrosion versehen. Der fertig gebogene Drahtrahmen wird dann in ein Formwerkzeug eingelegt, das mit EPP befüllt wird, so dass der Drahtrahmen bis auf die Befestigungselemente von EPP umgeben wird. Das EPP schützt den Drahtrahmen vor Umwelteinflüssen und stellt neben einer zusätzlichen Stabilität die exakte Kontur des Trägerelementes bereit. Die beim Biegen und Schweißen des Drahtrahmens auftretenden Toleranzen werden durch das EPP ausgeglichen.
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Das erfindungsgemäße Sitzelement mit einem Drahtrahmen, der in ein Trägerelement eingebettet ist, das mit einem Schaumstoff überzogen ist, sieht vor, dass der als geschlossener Ring ausgebildete Drahtrahmen von expandiertem Polypropylen umschäumt ist, das eine Sitzpolster- oder Sitzlehnenkontur ausbildet. Das Umgeben eines Drahtrahmens mit expandiertem Polypropylen unter Ausbildung eines Trägerelementes hat den Vorteil, dass der Drahtrahmen zusätzlich geschützt und mit einer erhöhten Stabilität versehen wird, wodurch es möglich ist, den Drahtrahmen selbst einfach zu gestalten, ohne aufwendige Verstrebungen oder dreidimensionale Schweißkonstruktionen anfertigen zu müssen. An dem Drahtrahmen sind Befestigungselemente ausgebildet oder angeordnet, die nicht von dem expandierten Polypropylen umgeben sind, damit das Sitzelement an der Fahrzeugstruktur oder an einer Verstellmechanik sicher befestigt werden kann.
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Zur weiteren Versteifung des Trägerelementes ist zumindest eine Versteifung aus EPP innerhalb des Trägerelementes ausgebildet, in der kein Draht eingebettet ist, was aufgrund der Festigkeitswerte des EPP bei gleichzeitig geringem Gewicht ein leichtes und doch stabiles Trägerelement bereitstellen lässt.
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Das Trägerelement kann eine geschlossene Oberfläche als Sitzfläche oder Lehnenfläche ausbilden, das dann von dem elastischen Schaumstoff umschäumt wird. Sofern Freiräume innerhalb des Trägerelementes vorgesehen sind, kann der elastische Schaumstoff alleine eine geschlossene Oberfläche als Sitzfläche oder Lehnenfläche ausbilden und die Endkontur des Sitzelementes ausbilden.
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Der elastische Schaumstoff ist formschlüssig an dem Trägerelement festgelegt, dies erfolgt insbesondere dadurch, dass das Trägerelement von dem elastischen Schaumstoff umschäumt wird. In dem Trägerelement können Befestigungsstellen zur Festlegung eines Bezuges in dem EPP ausgebildet sein, beispielsweise in Gestalt von Kanälen oder Vorsprüngen, an denen dann Befestigungshaken oder Befestigungsringe oder Hakenringe eingehakt und festgelegt werden können. Der Drahtrahmen ist bevorzugt als geschlossener Ring ausgebildet, der von dem EPP umschäumt ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 – einen Drahtrahmen in Einzeldarstellung;
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2 – die Verbindung des Drahtrahmens mit EPP;
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3 – die Verbindung des Trägerelementes mit einem elastischen Schaumstoff; sowie
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4 – eine Explosionsdarstellung eines fertigen Sitzelementes.
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In der 1 ist ein Drahtrahmen 2 dargestellt, der als ein geschlossener Ring ausgebildet ist. An dem Drahtrahmen 2, der eine im Wesentlichen rechteckige Kontur mit einer dreidimensionalen Struktur aufweist, sind an der Unterseite Befestigungselemente 21 ausgebildet, die an dem Drahtrahmen 2 entweder ausgebildet oder daran befestigt wurden. Das Befestigen der Befestigungselemente 21, die als Haken oder Laschen ausgebildet sein können, kann durch herkömmliche Fügeverfahren erfolgen, beispielsweise durch Anschweißen der entsprechenden Befestigungselemente. Die Befestigungselemente 21 dienen zur mechanischen Festlegung des Drahtrahmens 2 an einer Fahrzeugstruktur, beispielsweise im Bereich einer Rücksitzbank oder Rücksitzlehne. Ebenfalls können die Befestigungselemente 21 zum Anschließen des Sitzelementes an einer Verfahrmechanik eines Einzelsitzes oder zur Festlegung an einem zugeordneten zweiten Sitzelement dienen, beispielsweise zur Befestigung eines Sitzpolsters an einer Sitzlehne oder umgekehrt. Die Befestigungselemente 21 sind bevorzugt so beschaffen und beschichtet, dass keine Korrosion stattfindet.
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In der 2 ist der fertig gebogene Drahtrahmen 2 dargestellt, der in ein nicht dargestelltes Formwerkzeug eingelegt wird. Das Werkzeug wird nach dem Einlegen des Drahtrahmens 2 geschlossen und mit EPP befüllt. Die Form des EPP ist oberhalb des Drahtrahmens 2 dargestellt, der Drahtrahmen 2 ist dann in dem EPP eingebettet und bildet gemeinsam das Trägerelement 3 aus, das in der fertig hergestellten Form in der 3 dargestellt ist. Das EPP umgibt den Drahtrahmen 2 vollständig, bis auf die Befestigungselemente 21, und weist Befestigungseinrichtungen 32 für den Anschluss weiterer Komponenten auf, beispielsweise eine Rückenlehne, wenn das hergestellte Sitzelement als Sitzpolster ausgebildet ist. Ebenfalls bildet das EPP Versteifungen 31 auf, vorliegend eine Versteifung 31, die innerhalb des Umfanges des Drahtrahmens 2 angeordnet ist, um die Stabilität des gesamten Trägerelementes 3 zu erhöhen.
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Das fertiggestellte Trägerelement 3, wie es in der 3 dargestellt ist, wird dann in ein weiteres Werkzeug eingelegt, das ebenfalls nicht dargestellt ist. In diesem zweiten Werkzeug wird das Trägerelement 3 mit einem elastischen Schaumstoff 4, bevorzugt Polyurethan, umschäumt, so dass der Drahtrahmen 2, der von dem EPP umschäumt ist, zumindest teilweise auch von dem Schaumstoff 4 umgeben ist. Der Schaumstoff 4 bildet in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Sitzfläche komplett aus und schließt die Freiräume 33 innerhalb des Trägerelementes 3. Das Polyurethan-Schaumstoffteil bildet eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerelement 3 und dem Schaumstoff und dient zur Fertigstellung der Kontur, zur Bereitstellung einer ausreichenden Polsterung und zur Aufnahme des Trägerelementes 3. Lediglich die Befestigungselemente 21 bleiben frei. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass nicht das komplette Trägerelement 3 von dem Schaumstoff 4 umschäumt wird, sondern nur Teile davon, um eine Festlegung des Schaumstoffes 4 an dem Trägerelement zu bewirken. Durch das Umschäumen findet eine formschlüssige Verbindung statt.
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Die 4 zeigt eine Explosionsdarstellung eines fertigen Sitzelementes 1, das vorliegend als eine Rücksitzbank ausgebildet ist. Der Drahtrahmen 2 ist in dem Trägerelement 3 aufgenommen, indem der Drahtrahmen 2 von dem EPP umschäumt wird. Nach einer Kontrolle des Trägerelementes 3 wird dieses in ein Formwerkzeug eingelegt und anschließend mit Polyurethanschaum 4 umschäumt, um das fertige Sitzelement herzustellen. Eine Einzeiteilkontrolle ist nur noch bedingt notwendig. Die Herstellungszeiten werden verringert, Fertigungstoleranzen, beispielsweise beim Drahtrahmen 2, werden leicht durch das Formwerkzeug für des Trägerelement 3 ausgeglichen, Gleiches gilt für die Aufnahme des Trägerelementes 3 in den Schaumstoff 4.
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Vorteilhafterweise sind in dem Trägerelement 3 nicht dargestellte Befestigungsstellen eingearbeitet, damit der Bezug zum Anpassen an Designwünsche schnell und leicht an dem Sitzelement festgelegt werden kann. Das Trägerelement 3 als solches kann als eine Basis für mehrere Sitzmodelle dienen, da die mechanische Basis durch das Trägerelement 3 gegeben ist. Unterschiedliche Designvarianten werden dann mit einem abweichend geformten Schaumstoff 4 umschäumt, so dass eine schnelle und einfache Anpassung an unterschiedliche Sitzmodelle und Designwünsche erfolgen kann, ohne dass die mechanisch entscheidenden Komponenten, nämlich der Drahtrahmen 2 und das Trägerelement 3, konstruktiv geändert werden müssten.
