DE102008061609A1

DE102008061609A1 - Verfahren zur Herstellung einer schußsicheren Sitzschale

Info

Publication number: DE102008061609A1
Application number: DE102008061609A
Authority: DE
Inventors: Roland Bauer
Original assignee: Fischer Seats International GmbH
Current assignee: BE Aerospace Fischer GmbH
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: DE102008061609B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren z mehreren Plattenelementen, insbesondere für einen Hubschraubersitz, wobei das Verfahren die Schritte a) maßgerechtes Zuschneiden korrespondierender Plattenelemente aus zumindest einem Barriereplattenmaterial sowie aus zumindest einem Backingplattenmaterial, b) Verbinden der korrespondierenden Plattenelemente aus Barriereplattenmaterial und Backingplattenmaterial in ersten Formteilen, c) Erstellung von zumindest einem Trägerelement aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff in zumindest einem zweiten Formteil, d) Erstellung einer Außenschale aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff in einem dritten Formteil, und Verbinden der Plattenelemente, des zumindest einen Trägerelements und der Außenschale zu einem Gesamtverbund in einem vierten Formteil, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer schusssicheren Sitzschale, insbesondere für Hubschraubersitze, sowie einen entsprechenden Sitz. Das Verfahren ist allerdings auch geeignet zur Herstellung schusssicherer Sitzschalen fÜr PKW-, LKW- oder Flugzeugsitze.
Bekannte Verfahren zur Herstellung schusssicherer Sitzschalen umfassen regelmäßig die einteilige Herstellung der Schalen im Autoklav. Wegen ihrer hohen Anschaffungskosten sind derartige Autoklaven allerdings nicht geeignet für die Herstellung von kleinen Serien von Sitzen bzw. von Sitzen die ggf. zusätzliche individuelle Komponenten aufweisen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem insbesondere für den Hubschrauberbereich auf kostengünstige Weise äußerst stabile schusssichere Sitzschalen geschaffen werden können, bei dem aber auch flexibel auf den Einsatz zusätzlicher sicherheitsrelevanter Bauteile bzw. Komponenten für den fertigen Sitz reagiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten a) maßgerechtes Zuschneiden korrespondierender Plattenelemente aus zumindest einem Barriereplattenmaterial sowie aus zumindest einem Backingplattenmaterial, b) Verbinden der korrespondierenden Plattenelemente aus Barriereplattenmaterial und Backingplattenmaterial in ersten Formteilen, c) Erstellung von zumindest einem Trägerelement aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff in zumindest einem zweiten Formteil, d) Erstellung einer Außenschale aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff in einem dritten Formteil, und e) Verbinden der Plattenelemente, des zumindest einen Trägerelements und der Außenschale zu einem Gesamtverbund in einem vierten Formteil. Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch einen Sitz mit zumindest einer entsprechenden schusssichere Sitzschale, einem Sitzunterbau welcher mit der Sitzschale verbunden ist, sowie einer Polsterung für die Sitzschale.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Schritt d) lokale Verstärkungselemente in die Außenschale aus dem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff eingebracht. Die lokalen Verstärkungselemente sind üblicher Weise aus einem geeigneten faserverstärkten Kunststoff gebildet und werden vorwiegend an Stellen mit hoher Belastung und/oder an den Verbindungsstellen der einzelnen Plattenelemente angeordnet bzw. angeklebt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem zusätzlichen Schritt f) Einsatzteile in den Gesamtverbund eingebracht, um eine oder mehrere Verbindungsmöglichkeiten mit einem Sitzunterbau und/oder weiteren Anbauteilen bereitzustellen. Die Einsätze bzw. Buchsen sind für eine feste Verschraubung oder Verrastung ausgelegt. Dabei kann berücksichtigt werden, dass ggf. auch ein Crashabsorber und/oder ein Vibrationstilger in bzw. an dem Sitz vorgesehen ist.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest einer der Schritte b)–d) unter Vakuum ausgeführt. Diese Maßnahme sorgt dafür, dass jeweils ein ausreichend hoher Anpressdruck vorhanden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sitzes weist dieser einen integrierten Crashabsorber auf, damit der Sitz dem Insassen auch bei Unfällen, Bruchlandungen oder Abstürzen zusätzliche Sicherheit bieten kann. Ein besonders geeigneter Crashabsorber wird in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 017 815.2 der hiesigen Anmelderin beschrieben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sitzes weist dieser einen integrierten Vibrationstilger auf. Gerade die durch den Hubschrauberrotor erzeugten Vibrationen erzeugen bei den relativ schweren gepanzerten Sitzen ein für den Insassen unangenehmes Rütteln, welches auf diese Weise beseitigt oder zumindest signifikant reduziert werden kann. Ein besonders geeigneter Vibrationstilger wird in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 052 424.7 der hiesigen Anmelderin beschrieben.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Zusammenbau des resultierenden Sitzes wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 zwei korrespondierende Plattenelemente für eine erfindungsgemäße schusssichere Sitzschale vor der Verklebung;
2a eine Seitenansicht eines Trägerelements in Form eines Doppel-T-Trägers zur Halterung der Plattenelemente;
2b eine Querschnittsansicht des Doppel-T-Trägers entlang der Linie A-A aus 2a;
3 eine perspektivische Ansicht einer Außenschale für die erfindungsgemäße schusssichere Sitzschale;
4 eine Explosionsansicht der Plattenelemente und der Doppel-T-Träger sowie der Außenschale und einer Plastikform;
5 eine perspektivische Ansicht einer fertigen erfindungsgemäßen schusssicheren Sitzschale mit diversen Einsätzen.
In 1 werden auf Maß zugeschnittene, miteinander korrespondierende Plattenelemente 1, 2 gezeigt, bevor sie miteinander verklebt werden. Vorliegend handelt es sich beispielhaft um die Plattenelemente für die spätere Kopfstütze.
Das innere, d. h. zum Insassen gewandte, Plattenelement 1 (Backingplatte) wird in der Regel aus Aramid oder Polyäthylen gebildet. Diese Fasern zeichnen sich bei relativ geringem Gewicht durch sehr hohe Festigkeit, hohe Schlagzähigkeit, hohe Bruchdehnung, gute Schwingungsdämpfung sowie Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen aus. Sie sind darüber hinaus sehr hitze- und feuerbeständig.
Das äußere, d. h. vom Insassen abgewandte, Plattenelement 2 (Barriereplatte) wird üblicher Weise aus Keramik gebildet. Keramische Werkstoffe, wie etwa Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Borcarbid oder Bornitrid besitzen große Härte und Druckfestigkeit und sind im Gegensatz zu Metallen spröde. Diese Eigenschaften prädestinieren die keramischen Werkstoffe unter anderem für den Einsatz gegen Sprengstoffe und Geschosse.
Die erfindungsgemäße Sitzschale besteht normaler Weise aus sechzehn bis zwanzig einzelnen Plattenelementen 1 bzw. 2. Dabei weisen der Sitz und die Rückenlehne mit Kopfstütze vier bis sechs Plattenelemente auf und die Seitenteile jeweils sechs bis sieben Plattenelement auf. Es sind allerdings auch Ausführungsformen mit mehr oder weniger Plattenelementen denkbar. Die Schnittstellen zwischen den einzelnen Schalenteilen können im Übrigen als Rissstopper fungieren.
Zum Verkleben wird für jedes Sitzschalenteil eine individuelle Form angefertigt in welcher die jeweiligen miteinander korrespondierenden Plattenelemente 1, 2 exakt übereinander positioniert werden, was für das spätere passgenaue Zusammensetzen der einzelnen Schalenteile von größter Bedeutung ist. Die zur Montage von Anbauteilen und zur Befestigung erforderlichen Bohrungen 3 und Aussparungen 4 werden in der Form durch entsprechende Einsätze freigehalten. Um den erforderlichen Anpressdruck gewährleisten zu können, erfolgt das Verkleben der Plattenelemente vorzugsweise mittels eines Vakuumverfahrens.
Wie bereits erläutert, besteht das fertig verpresste Schalenteil in der Regel aus einer inneren Backingplatte 1 und einer äußeren Barriereplatte 2. Es sind allerdings auch Ausführungsformen denkbar, bei denen abwechselnd oder ggf. aufeinanderfolgend mehrere Backingplatten 1 und/oder Barriereplatten 2 zum Aufbau eines einzelnen Schalenteils verwendet werden. Dabei können die o. g. Materialien auf geeignete Weise miteinander kombiniert werden.
Ein Trägerelement 5, welches als Halterung für die einzelnen Sitzschalenteile in der fertigen Sitzschale dienen soll, wird in 2a gezeigt. Das Trägerelement 5 umfasst vorzugsweise einen Doppel-T-Träger, welcher ebenfalls in einer speziellen Form laminiert wird. Dabei werden Bohrungen (vgl. 5) durch entsprechende Einsätze in der Form freigehalten. Zwei Doppel-T-Träger bilden regelmäßig das Gerüst der späteren Sitzschale und nehmen einen Großteil der auftretenden Lasten auf, also insbesondere die Hauptbiegmomente, die infolge von Crashlasten auftreten können. Das Profil der Doppel-T-Träger wird in der Querschnittsansicht nach 2b veranschaulicht. Grundsätzlich sind auch andere Ausgestaltungsformen denkbar, wie beispielsweise eine H-Form, in der die beiden Hauptträger durch eines oder mehrere Querstücke verbunden sind. Die Doppel-T-Träger können aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff gebildet werden. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines solchen Trägers können überraschend hohe Zuglasten erzielt werden.
In 3 wird eine Außenschale 6 für eine erfindungsgemäße Sitzschale dargestellt. Die Außenschale 6 dient ebenfalls als lasttragendes Element der Sitzschale. Die Belegung ist an die Lastanforderungen, d. h. Betriebslasten oder Crashlasten angepasst. Dazu können in die Schale auch lokale Verstärkungen, etwa in Form von unidirektionalen Kohlefasern oder Kunststoffstreifen (nicht gezeigt), eingelegt werden und zwar insbesondere an Stellen mit hoher Beanspruchung und/oder an den späteren Schnittstellen der einzelnen Schalenteile. Die Außenschale 6 besteht aus einem faserverstärkten Kunststoff, zum Beispiel aus Kohlefasern (CFK). Hierbei handelt es sich um einen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem Gewebe, meist in mehreren Lagen, als Verstärkung in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden. Die Matrix besteht zumeist aus Duromeren, zum Beispiel Epoxidharz, oder aus Thermoplasten. Die Außenschale 6 wird üblicher Weise mittels eines Vakuumverfahrens auf eine Aluminiumform auflaminiert und getempert. In der Aluminiumform werden die Bohrungen 3 sowie die Ausnehmungen 4 durch entsprechende Einsätze freigehalten. Die Außenschale 6 dient später im Verbund auch als Splitterschutz.
Die fertige Außenschale 6 wird aus Stabilitätsgründen zusammen mit den fertigen Trägern 5 und den einzelnen fertig verklebten Plattenelementen 1, 2 bzw. Sitzschalenteilen in eine Kunststoffform 6' eingebracht, wie in 4 angedeutet. Mittels eines hochfesten Konstruktionsklebers erfolgt hier das Verkleben zum Gesamtverbund. Die Verklebung wird wiederum im Vakuumverfahren durchgeführt. In der Figur erkennt man die Doppel-T-Träger 5 für die linke und rechte Sitzschalenseite, sowie die einzelnen Plattenelemente 1, 2 welche die Mittelteile, die linken Seitenteile und die rechten Seitenteile der erfindungsgemäßen schusssicheren Sitzschale bilden.
Schließlich wird in 7 eine (fast) fertige Sitzschale 8 bestehend aus der Außenschale 6, den Doppel-T-Trägern 5 sowie den einzelnen Plattenelementen bzw. Schalenteilen gezeigt. In die Sitzschale 8 werden nur noch die zur Anbindung verschiedener Anbauteile (z. B. des Sitzunterbaus) benötigten Einsatzteile bzw. Buchsen 7 in die entsprechenden Bohrungen 3 eingeklebt. Als weitere Anbauteile kommen beispielsweise Armlehnen, Sicherheitsgurte, Verstellmechanismen sowie Vibrationstilger oder -dämpfer und/oder Crashabsorber in Betracht.

1, 2: Plattenelemente
3: Bohrungen
4: Ausnehmungen
5: Trägerelemente
6: Außenschale
6': Kunststoffform
7: Einsätze bzw. Buchsen
8: fertige Sitzschale

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102008017815 [0008]
- DE 102008052424 [0009]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer schusssicheren Sitzschale aus mehreren Plattenelementen, insbesondere für einen Hubschraubersitz, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) maßgerechtes Zuschneiden korrespondierender Plattenelemente aus zumindest einem Barriereplattenmaterial sowie aus zumindest einem Backingplattenmaterial; b) Verbinden der korrespondierenden Plattenelemente aus Barriereplattenmaterial und Backingplattenmaterial in ersten Formteilen; c) Erstellung von zumindest einem Trägerelement aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff in zumindest einem zweiten Formteil; d) Erstellung einer Außenschale aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff in einem dritten Formteil; und e) Verbinden der Plattenelemente, des zumindest einen Trägerelements und der Außenschale zu einem Gesamtverbund in einem vierten Formteil.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) lokale Verstärkungselemente in die Außenschale aus dem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff eingebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt f) Einbringen von Einsatzteilen in den Gesamtverbund, um eine oder mehrere Verbindungsmöglichkeiten mit einem Sitzunterbau und/oder weiteren Anbauteilen bereitzustellen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schritte b)–d) unter Vakuum ausgeführt wird.
Sitz, insbesondere Hubschraubersitz, welcher zumindest aufweist eine schusssichere Sitzschale nach Anspruch 1, einen Sitzunterbau welcher mit der Sitzschale verbunden ist, sowie eine Polsterung für die Sitzschale.
Sitz gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass der Sitz zusätzlich einen integrierten Crashabsorber aufweist.
Sitz gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet dass der Sitz zusätzlich einen integrierten Vibrationstilger aufweist.
Verwendung einer schusssicheren Sitzschale nach Anspruch 1 in einem Hubschraubersitz.