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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuginnenraumbauteil, bestehend aus einem Grundkörper und einer Kaschierung, wobei der Grundkörper aus einer Naturfaser besteht. Dem Innenraumbauteil ist wenigstens ein Sensor zugeordnet, dessen Sonde zwischen der Naturfasermatte und der Kaschierung eingebettet ist.
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Aus der
DE 10 2009 004 985 A1 ist ein Verkleidungsteil mit Sensor bekannt. Das Verkleidungsteil besteht aus einer Sichtschicht, die einen Leuchtbereich ausbildet und einem Träger, welcher die Sichtschicht aufnimmt. Das Verkleidungsteil weist mindestens einen Sensor auf, der trägerseitig angebracht ist. Der Sensor ist in einer Ausnehmung des Trägers angeordnet. Der Träger ist in bevorzugter Ausgestaltung aus Kunststoff ausgeführt und die Ausnehmung in der der Sensor platziert wird mit transparentem Kunststoff ausgefüllt. Der Sensor detektiert die Bewegungen eines Fingers vor dem Verkleidungsteil und kann so ein Leuchtmittel aktivieren. Die Integration des Sensors erfolgt in ein Kunststoffbauteil. In diesem Bauteil muss bereits im Herstellungsverfahren eine Ausnehmung für den Sensor vorgesehen werden: Diese Ausnehmung muss mit transparentem Kunststoff aufgefüllt werden, unabhängig davon ob auch ein Sensor platziert wird oder nicht.
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Die
DE 10 2006 008 385 A1 offenbart eine Kunststoffhaut mit Schaltfunktion. In dieser Kunststoffhaut sind Bereiche angeordnet, in denen in die Kunststoffhaut eine Schalt-, Sensor- oder Signalübertragungsfunktion integriert ist. Diese funktionellen Bereiche sind an der Außenoberfläche der Kunststoffhaut angeordnet. Somit entfällt der nachträgliche Einbau von funktionalen Elementen wie Sensoren. Die Kunststoffhaut wird hergestellt, indem eine oder mehrere flüssige oder pulverförmige Kunststoffkomponenten in eine Reaktionsform gegeben werden und dort ausreagieren, bzw. aushärten. Die so entstandene Haut wird anschließend mit einer Schicht aus Kunststoffschaum hinterschäumt. In einem ersten vorlaufenden Verfahrensschritt werden die Sensorelemente in die Reaktionsform eingelegt und in ihrem Abstand zur späteren Oberfläche der Kunststoffhaut positioniert. Die Sensoren werden so formfest angebracht. Allerdings werden die Sensoren auf der Außenhaut der Kunststoffhaut positioniert, so ist zwar eine gute Detektion von Eingaben möglich, durch die ungeschützte Lage des Sensors ist er aber auch anfällig für Beschädigungen. Zudem ist diese Lösung optisch wenig ansprechend.
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Nachteilig an diesen bekannten Lösungen ist, dass entweder eine Ausnehmung geschaffen werden muss, in der ein Sensor positioniert werden kann, oder der Sensor optisch auffällig an der Außenseite der Kunststoffoberfläche angeordnet ist. Zudem werden zunehmend Naturfaserbauteile im Fahrzeuginnenraum eingesetzt, sodass es erstrebenswert ist, eine Lösung zu erarbeiten, die eine Kombination von Sensoren und Naturfaserbauteilen ermöglicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, einen Sensor so in einen Fahrzeuginnenraumbauteil zu integrieren, dass er ohne zusätzliche Ausnehmungen im Trägerteil fixiert werden kann und keine optische Beeinflussung der Oberfläche erfolgt. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung eine Kombination von Naturfaserbauteilen und Sensoren zu ermöglichen.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass dem Innenraumbauteil ein Sensor zugeordnet ist, der wenigstens eine Sonde aufweist, wobei die Sonde zwischen einer Naturfasermatte und einer Kaschierung eingebettet ist.
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Die Anordnung zwischen der Naturfasermatte und der Kaschierung ist vorteilhaft, da der Sensor durch die Kaschierung ausreichend geschützt wird und sich nicht an der Oberfläche abzeichnet, sich aber noch nah genug an der Oberfläche befindet um die Annäherung einer Hand gut detektieren zu können.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beinhaltet die Sonde einen spiralförmig aufgebauten Leiter. Durch die spiralförmige Anordnung des Leiters wird die Kapazität der Sonde erhöht und somit das gemessene Signal verstärkt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Sonde eine kapazitive Näherungssonde und dem Sensor ist eine Auswerteschaltung zugeordnet. Die kapazitive Näherungssonde misst die Änderung der Sondenkapazität durch äußere Einflüsse, wie das Davorhalten einer Hand, in Bezug zu einer Bezugskapazität. Kapazitive Sonden reagieren auf die unterschiedlichen Dielektrizitätszahlen von Gegenständen. Insbesondere Wasser hat eine sehr hohe Dielektrizitätszahl, sodass die Sonde auf die Feuchtigkeit der Haut reagiert. Die der Sonde nachgeschaltete Auswerteschaltung wertet die von der Sonde aufgenommenen Signale aus. Anhand der Signale der Auswerteschaltung gibt der Sensor anschließend entsprechende Anweisungen an weitere Bauteile, wie beispielsweise Beleuchtungsanordnungen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Innenraumbauteil eine Türinnenverkleidung, die ein Ablagefach ausbildet, bei dem zusätzlich über der innenseitig angeordneten Sonde ein Überstand vorgesehen ist. Der Überstand dient dazu, Fehlauslösungen der Sonde durch ungesicherte Gegenstände im Ablagefach zu vermeiden. Durch den Überstand wird vermieden, dass ungesicherte Gegenstände die Sonde berühren und eine Fehlauslösung hervorrufen. Die kapazitive Sonde reagiert nicht nur auf das Annähern einer Hand, sondern kann auch durch das Aufliegen eines Gegenstandes ausgelöst werden. Berührt ein Gegenstand die Sonde, ändert sich die Sondenkapazität und die Sonde löst aus. Die Kapazitätsänderung erfolgt hier durch das Durchbiegen von Teilen des spiralförmigen Leiters, ändert sich der Abstand des Leiters, ändert sich die Kapazität. Neben einer Türinnenverkleidung ist auch eine Anwendung des Erfindungsgegenstandes in einer Mittelkonsole oder einer Instrumententafel eines Fahrzeuges denkbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist am Innenraumbauteil mindestens eine Lichtquelle angeordnet, wobei die Lichtquelle mit dem Sensor zusammenwirkt. Durch die kapazitive Näherungssonde wird die Lichtquelle immer dann aktiviert, wenn eine Hand in das Ablagefach greift. Die Beleuchtung des Ablagefachs in der Türinnenverkleidung zum Zeitpunkt des Eingriffes erhöht die Sicherheit des Fahrzeuginsassen und ist zudem komfortabel. Außerdem wird durch die indirekte Beleuchtung ein komfortables Raumklima geschaffen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Integration eines Sensors in ein Innenraumbauteil bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch folgende Schritte gelöst:
- a. Die Sonde wird auf ein thermoplastisches Vlies aufgebracht. In bevorzugter Ausführung wird die Sonde auf das thermoplastische Vlies aufgestickt, der Leiter wird dabei umgarnt. Dadurch ist es möglich, dass die Sonde insgesamt gedehnt werden kann, ohne das der Leiter bricht oder reißt, da er sich relativ in den ihm vorgegebenen Bereichen durch das Garn noch bewegen kann. So kann die Sonde auch einer großen Deformation Stand halten.
- b. Das thermoplastische Vlies mit der aufgebrachten Sonde wird oberflächennah auf etwa 150°C erhitzt.
- c. Das erwärmte Vlies wird mit einer Kaschierung verbunden. Das erwärmte Vlies wird dabei mit einer Kaschierrolle überrollt, die Sonde ist anschließend zwischen dem thermoplastischen Vlies und der Schaumschicht angeordnet. Die Verbindung zwischen Vlies und Schaumschicht kann auch durch alternative Fügeverfahren wie Kleben, Schweißen oder Sticken durchgeführt werden.
- d. Eine Naturfasermatte wird in einem Formpresswerkzeug bereitgestellt. e. Die Kaschierung wird auf dieser Naturfasermatte positioniert, wobei die integrierte Sonde an geeigneter Stelle positioniert wird.
- f. Die Kaschierung mit integrierter Sonde wird abschließend mit der Naturfasermatte im Formpresswerkzeug verpresst. Das Formpresswerkzeug wird erwärmt, dadurch schmilzt das thermoplastische Vlies vollständig auf und verstärkt dadurch zusätzlich die Verbindung zwischen Naturfasermatte und Schaumschicht der Kaschierung. Da die Sonde mit Garn umschlossen wird und spiralförmig ausgebildet ist, hat die Sonde ein hohes Dehnungspotential und übersteht die Formgebung im Formpresswerkzeug unbeschadet. Die auftretende Deformation durch den Tiefziehvorgang im Formpresswerkzeug führt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sensors nicht zu einem Bruch oder plastischer Deformation der Sonde.
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Alternativ ist es auch möglich, die Sonde zwischen der Dekorschicht und der Schaumschicht anzuordnen. Die Sonde wird ebenfalls auf ein Vlies aufgebracht und während der Herstellung der Kaschierung zwischen Dekor- und Schaumschicht platziert.
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Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 einen Querschnitt durch das Fahrzeuginnenraumbauteil mit integrierter Sonde mit Anordnung des Sensors zwischen Naturfaser und Schaumschicht,
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2 einen Querschnitt durch das Fahrzeuginnenraumbauteil mit integrierter Sonde mit Anordnung des Sensors zwischen Dekorschicht und Schaumschicht,
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3 einen Querschnitt durch ein Ablagefach einer Türinnenverkleidung mit integrierten Sonden und Beleuchtung,
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4 einen Querschnitt durch ein Ablagefach einer Türinnenverkleidung mit integrierter Sonde und Überstand und
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5 zeigt den Ablauf eines Herstellungsverfahrens zur Integration eines Sensors in ein Innenraumbauteil.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein Fahrzeuginnenraumbauteil 15 mit einer integrierten Sonde 1. Die Figur zeigt das fertige Innenraumbauteil 15 nach Beendigung des Herstellverfahrens. Eine Kaschierung 2 umfasst eine Dekorschicht 3, die aus einem Stoff, einer Kunststoffhaut oder anderen Materialien bestehen kann und eine Schaumschicht 4. Die Dekorschicht ist dabei immer eine Sichtschicht, also dem Fahrzeuginnenraum zugewandt. Die Sonde 1 wird auf ein thermoplastisches Vlies 5, im Folgenden auch Vlies genannt, aufgebracht und anschließend milder Schaumschicht 4 der Kaschierung 2 verbunden. In einem Formpresswerkzeug 14 wird die Kaschierung 2 mit einem Grundkörper aus Naturfaser 6, im Folgenden auch Naturfaser oder Naturfasermatte genannt, verbunden. Demnach befindet sich im fertigen Bauteil die Sonde 1 zwischen der Schaumschicht 4 und dem Grundkörper aus Naturfaser 6. Das thermoplastische Vlies 5 wird während des Verpressens im Formpresswerkzeug 14 vollständig aufgeschmolzen und erhöht so die Verbindung zwischen Kaschierung 2 und dem Grundkörper aus Naturfaser 6. In 2 ist alternativ die Anordnung der Sonde 1 zwischen der Dekorschicht 3 und Schaumschicht 4 dargestellt.
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Die 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Ablagefach 7 einer Türinnenverkleidung 8. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Sonden 1 an den Innenseiten des Ablagefachs 7 an der Türinnenverkleidung 8 angebracht. Über den Sonden 1 ist jeweils ein Beleuchtungsmittel 9 angebracht. Greift eine Hand 10 in das Ablagefach 7, detektieren die Sonden 1 das Eingreifen der Hand 10 und der Sensor löst die Beleuchtung 9 aus. So wird das Ablagefach 7 beleuchtet und die Sicht des Eingreifenden verbessert. Wird die Hand 10 wieder aus dem Ablagefach 7 gezogen, wird die Beleuchtung 9 nach kurzer Zeit wieder abgeschaltet.
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Die 4 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch ein Ablagefach 7 einer Türinnenverkleidung 8. Die Sonde 1 ist innenseitig am Ablagefach 7 angebracht. In dieser Ausführung ist ein Überstand 11 über der Sonde 1 angeordnet. Dieser Überstand 11 soll ein Fehlauslösen der Sonde 1 vermeiden. Gegenstände 12, hier eine Wasserflasche, die sich im Ablagefach 7 befinden, können durch den vorgesehenen Überstand 11 die Sonde 1 nicht berühren, so wird ein Auslosen des Sensors vermieden, wenn keine Hand 8 in das Ablagefach 7 greift, sondern nur Gegenstände 12 darin aufbewahrt werden.
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5 zeigt den Ablauf eines Herstellungsverfahrens zur Integration eines Sensors 2 in ein Innenraumbauteil 15.
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In einem Schritt a wird eine spiralförmig angeordnete Sonde 1 auf ein thermoplastisches Vlies 5 aufgebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Sonde 1 auf das Vlies 5 aufgestickt, also vollständig von Garn umschlossen. In das Vlies 5 können Perforationslinien 16 eingebracht sein. Die Perforationslinien 16 dienen dazu, das Vlies 5 nachdem die Sonde 1 aufgebracht wurde in kleinere Einheiten zu unterteilen, so wird die Weiterverarbeitung erleichtert.
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In Schritt b wird das Vlies 5 mit der aufgebrachten Sonde 1 oberflächennah durch eine Wärmequelle 13 auf etwa 150°C erhitzt.
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Schritt c verbindet das erwärmte Vlies 5 mit einer Kaschierung 2. Das Vlies 5 wird dabei von einer Kaschierrolle überrollt. Die Schaumschicht 4 der Kaschierung 2 verbindet sich dabei mit der auf dem Vlies 5 angeordneten Sonde 1.
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In Schritt d wird eine Naturfasermatte 6 in einem Formpresswerkzeug 14 bereitgestellt. In Schritt e wird die Kaschierung 2 mit aufgebrachter Sonde 1 auf dieser Naturtasermatte 6 platziert. Die integrierte Sonde 1 wird dabei an geeigneter Stelle angeordnet.
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Im abschließenden Schritt f wird das Formpresswerkzeug 14 geschlossen und die Kaschierung 2, die Sonde 1 und die Naturtasermatte 6 zu einem Innenraumbauteil 15 verpresst. Das Formpresswerkzeug 14 ist vorgewärmt, sodass während des Pressvorganges das thermoplastische Vlies 5 vollständig aufschmilzt.
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Weiterhin kann die Integration von Sensoren in Fahrzeuginnenraumbauteile auch mittels eines Spritzgussverfahrens erfolgen. Der Grundkörper des Fahrzeuginnenraumbauteils wird durch ein Spritzgussverfahren hergestellt. In einem vorgelagerten Schritt wird mindestens eine Sonde im Innenraum der Kavität positioniert. Dazu wird eine Vertiefung in das Werkzeug eingebracht. In diese Vertiefung wird per Hand oder durch einen Roboter eine Sonde eingelegt. Die Sonde wurde zuvor auf ein thermoplastisches Vlies aufgebracht. Durch die Vortemperierung des Spritzgusswerkzeuges schmilzt das Vlies leicht an und hält so in der Vertiefung des Werkzeugs. Bei einem unkaschierten Bauteil wird die Sonde auf der Rückseite des Fahrzeuginnenraumbauteils (B-Seite) angebracht. Wird in einem zweiten Arbeitsschritt noch eine Kaschierung auf die Sichtseite des Bauteils aufgetragen, befindet sich die Sonde im fertigen Innenraumbauteil zwischen dem Grundkörper und der Kaschierung. Je nach Anwendung wird eine dementsprechende Ausnehmung im Werkzeug vorgenommen, in die dann die Sonde eingelegt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sonde
- 2
- Kaschierung
- 3
- Dekorschicht
- 4
- Schaumschicht
- 5
- Thermoplastisches Vlies
- 6
- Grundkörper aus Naturfaser
- 7
- Ablagefach
- 8
- Türinnenverkleidung
- 9
- Beleuchtungsmittel
- 10
- Hand
- 11
- Überstand
- 12
- Gegenstand
- 13
- Wärmequelle
- 14
- Formpresswerkzeug
- 15
- Innenraumbauteil
- 16
- Perforationslinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009004985 A1 [0002]
- DE 102006008385 A1 [0003]
