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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Polsterelements für eine Sitzanlage eines Kraftwagens.
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Polsterelemente für Sitzanlagen, insbesondere Fahrzeugsitze, von Kraftwagen sowie Verfahren zum Herstellen solcher Polsterelemente sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Das Polsterelement umfasst herkömmlicherweise wenigstens ein Polsterteil, welches aus einem Schaumstoff, beispielsweise aus PUR-Schaum (PUR – Polyurethan) hergestellt ist. Bei dem Schaumstoff kann es sich um einen sogenannten Heißschaum oder um einen sogenannten Kaltschaum handeln, welche aus. einer entsprechenden Schaummischung hergestellt werden.
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Zum Herstellen des Polsterteils wird die Schaummischung in einem Werkzeug angeordnet und bei einer vorgebbaren Temperatur ausreagiert. Diese Temperatur beträgt im Falle des Heißschaums beispielsweise 160°C bis 250°C oder im Falle des Kaltschaums 50°C bis 55°C. Hierbei läuft zum Beispiel eine chemische Reaktion von Polyol und Isocyanat ab, wodurch eine korrespondierende Werkzeugkavität des Werkzeugs beispielsweise vollständig ausgefüllt, d. h. ausgeschäumt wird.
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Es hat sich gezeigt, dass Sitzanlagen mit einem solchen Polsterelement aus Schaumstoff hinsichtlich des Klima- und somit Sitzkomforts für einen Sitzinsassen verbesserungswürdig sind. Darüber hinaus weisen Sitzanlagen mit einem solchen Polsterelement herkömmlicherweise ein sehr hohes Gewicht auf.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Polsterelements für eine Sitzanlage eines Kraftwagens der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Polsterelement besonders gewichtsgünstig ist sowie einen besonders hohen Sitzkomfort bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Polsterelement für eine Sitzanlage, insbesondere einen Fahrzeugsitz, eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, herzustellen, welches besonders leicht hinsichtlich seines Gewichts ist sowie einen besonders hohen Klima- und somit Sitzkomfort für einen Sitzinsassen der Sitzanlage bereitstellt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei dem Verfahren wenigstens eine Schicht des Polsterelements teilweise aus einem Schaumstoff und teilweise aus Fasern zumindest eines dreidimensionalen Textilelements hergestellt wird. Der Schaumstoff sorgt dabei für eine entsprechende Stützfunktion des Polsterelements und für eine für den Sitzinsassen angenehme Druckverteilung, wenn der Sitzinsasse in oder auf der Sitzanlage sitzt. Gleichzeitig weist der Schaumstoff ein besonders geringes Gewicht auf.
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Das Textilelement, wobei es sich beispielsweise um einen Vliesstoff oder ein Abstandsgewirke oder ein Wirrfaserelement mit Wirrfasern handelt, ermöglicht insbesondere die Darstellung eines hohen Klimakomforts des Polsterelements, so dass Wärme und Feuchtigkeit sehr gut vom Sitzinsassen abtransportiert werden können. Mit anderen Worten ermöglicht das Textilelement eine sehr gute Luftverteilung oder Luftführung in der Schicht. Ferner weist auch das Textilelement ein besonders geringes Gewicht auf.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn eine Mehrzahl von Stützelementen der Schicht ausgebildet wird, wobei die Stützelemente gegenüber sich an die Stützelemente anschließenden und zumindest teilweise aus dem Schaumstoff gebildeten Bereichen des Polsterelements erhaben sind. Hierdurch kann ein besonders hoher Stütz- und somit Sitzkomfort bereitgestellt werden. Insbesondere ist es möglich, das Polsterelement beispielsweise durch entsprechendes Einstellen der Anzahl und/oder der Ausgestaltung der Stützelemente an die auftretende Druckbelastung und ihre Druckverteilung, welche bei in der Sitzanlage sitzender Person auf das Polsterelement und als Reaktionskraft auf die Person wirkt, anzupassen.
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Die Stützelemente sind dabei vorzugsweise aus dem Schaumstoff gebildet, wobei zwischen den Stützelementen Zwischenräume gebildet sind, in denen das Textilelement angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise sind die Fasern dabei zumindest in einem Teil der Zwischenräume angeordnet, so dass über die Zwischenräume und die mit den Zwischenräumen gefüllten Fasern ein sehr effektiver Wärme- und Feuchtigkeitsabtransport realisiert werden kann. Dadurch ist es möglich, durch das Textilelement eine sehr gute Sitzbelüftung darzustellen. Die Zwischenräume sind vorzugsweise fluidisch miteinander verbunden, so dass das Textilelement durchströmende Luft zwischen den Zwischenräumen überströmen kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Fig. alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1a ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Polsterelements für eine Sitzanlage eines Kraftwagens mit einer teilweise aus einem Schaumstoff und teilweise aus Fasern zumindest eines dreidimensionalen Textilelements hergestellten Schicht;
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1b ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Polsterelements;
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2 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen des Textilelements;
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3 eine schematische Perspektivansicht eines Werkzeugs zum Herstellen eines Polsterteils aus dem Schaumstoff des Polsterelements;
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4 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen des Polsterelements;
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5 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des Polsterelements; und
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6 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des Polsterelements.
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1a zeigt ein Polsterelement 10 für eine Sitzanlage, insbesondere einen Fahrzeugsitz, eines Kraftwagens. Das Polsterelement 10 umfasst ein Polsterteil 12, welches auch als Schaumauflage bezeichnet wird und aus einem Schaumstoff gebildet ist. Bei dem Schaumstoff handelt es sich beispielsweise um PUR-Schaum (PUR – Polyurethan). Um das Polsterteil 12 herzustellen, wird beispielsweise ein in 3 gezeigtes Werkzeug 14 mit zwei Werkzeughälften 16, 18 verwendet. Dabei wird eine Schaummischung in dem Werkzeug 14, d. h. zwischen den Werkzeughälften 16, 18, angeordnet. Handelt es sich bei dem PUR-Schaum um Heißschaum, so wird die Schaummischung bei einer Temperatur zwischen einschließlich 160°C bis einschließlich 250°C ausreagiert. Handelt es sich bei dem PUR-Schaum um einen sogenannten Kaltschaum, so wird die Schaummischung bei einer Temperatur zwischen einschließlich 50°C bis einschließlich 55°C ausreagiert. Hierbei kommt es zu einer chemischen Reaktion beispielsweise von Polyol und Isocyanat, wobei die Schaummischung aufschäumt und wodurch wenigstens eine Kavität des Werkzeugs 14 zwischen den Werkzeughälften 16, 18 beispielsweise vollständig ausgefüllt wird.
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Wie 1a und 1b zu entnehmen ist, weist das Polsterteil 12 eine Mehrzahl von Stützelementen 20 auf, welche aus dem Schaumstoff des Polsterteils 12 hergestellt sind und welche gegenüber sich an die Stützelemente 20 anschließenden und aus dem Schaumstoff gebildeten Bereichen 22 des Polsterelements 10 bzw. des Polsterteils 12 in Richtung eines Bezugs 23 erhaben sind. Zwischen den Stützelementen 20 sind jeweilige Zwischenräume 24 vorgesehen, welche fluidisch miteinander verbunden sind. Wie in Zusammenschau mit 1b erkennbar ist, ist durch die Stützelemente 20 eine Art Noppenstruktur des Polsterelements 10 dargestellt.
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Die Stützelemente 20 sind einer Schicht 25 des Polsterelements 10 zugeordnet. Der Schicht 25 sind auch in 1a sehr schematisch dargestellte Fasern 26 eines dreidimensionalen Textilelements des Polsterelements 10 zugeordnet. Die Fasern 26 und somit das Textilelement, welches auch als 3D-Textil bezeichnet wird, sind dabei in den Zwischenräumen 24 zwischen bzw. neben den Stützelementen 20 angeordnet.
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Bei dem Textilelement handelt es sich beispielsweise um ein Vlies bzw. einen Vliesstoff, um ein Abstandsgewirke oder um ein anderweitiges, dreidimensionales Textilelement, dessen Fasern dreidimensional im Raum orientiert sind. Bei dem Textilelement kann es sich auch um ein Wirrfaserelement handeln, welches Wirrfasern als die Fasern 26 umfasst.
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Ein solches Wirrfaserelement ist in 2 sehr schematisch dargestellt und mit 28 bezeichnet. 2 veranschaulicht auch die Herstellung eines solchen Wirrfaserelements 28. Hierbei werden Faserflocken 30, aus welchen das Wirrfaserelement 28 hergestellt wird, auf ein Transportband 32 gefördert und mittels einer Öffeneinrichtung 34 vorbearbeitet. Die Öffeneinrichtung 34 umfasst beispielsweise einen Ballenöffner und/oder einen Feinöffner 36. Über einen Luftkanal 38 werden die Fasern der Faserflocken 30 durch verschiedene Luftströme zu einem Werkzeug 40 gefördert, mittels welchem die Fasern orientiert werden. Mit anderen Worten erfahren die Fasern eine gezielte Orientierung im Werkzeug 40 durch verschiedene Luftströme. Anschließend werden die Fasern einem Ofen 42 zugeführt, mittels welchem die beispielsweise aus Bikomponentenfasern ausgebildeten Fasern aktiviert werden. Hierdurch werden die Fasern zumindest teilweise auf- oder angeschmolzen, so dass Verklebungspunkte zwischen den Fasern, beispielsweise zwischen Füll- und Bikomponentenfasern, entstehen und diese miteinander verkleben. Anschließend erfolgt in einer Abkühlstation 44 eine Abkühlung eines so hergestellten Faserpolsters, woraufhin das Wirrfaserelement 28 entnommen wird.
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Das Polsterteil 12 gemäß 1a weist auch einen ersten Luftkanal 46 auf, in welchem ein Lüfterelement 48 aufgenommen ist. Mittels des Lüfterelements 48 wird Luft – wie durch Richtungspfeile angedeutet ist – angesaugt und durch die Zwischenräume 24 und somit durch das Textilelement hindurch gefördert. Da die Zwischenräume 24 fluidisch miteinander verbunden sind, kann die angesaugte und geförderte Luft in der Schicht 25 durch das Textilelement bzw. durch dessen Fasern hindurch strömen und über einen Entlüftungskanal 49 aus dem Polsterelement 10 ausströmen.
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Der Bezug 23, mittels welchem das Polsterelement 10 zumindest teilweise bezogen ist und welcher eine Sitzfläche 50 für einen Sitzinsassen bereitstellt, weist eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen auf, über die Wärme und Feuchtigkeit mittels der geförderten Luft vom Sitzinsassen abtransportiert werden können. Die Durchtrittsöffnungen des Bezugs 23 sind beispielsweise durch eine Perforierung dargestellt.
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Zwischen dem Bezug 23 und dem Polsterteil 12 ist ein textiles Flächengebilde in Form eines Thermovlieses 52 angeordnet. Zwischen dem Thermovlies 52 und dem Polsterteil 12 ist ferner eine Sitzheizung 52 angeordnet. Damit die Luft vom Polsterteil 12 zum Bezug 23 strömen kann, ist das Thermovlies 52 sehr gut luftdurchlässig. Auch die Sitzheizung 52 kann von der Luft durch- und/oder umströmt werden. Dadurch ist eine effektive und effiziente Sitzbelüftung mit einem hohen Klimakomfort geschaffen.
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Die Stützelemente 20 stellen dabei eine sehr gute Stützfunktion für den Sitzinsassen bereit, was zu einem sehr hohen Sitzkomfort führt. Gleichzeitig weist die Sitzanlage ein sehr geringes Gewicht auf, da insbesondere das Polsterteil 12 sehr gewichtsgünstig aus dem Schaumstoff hergestellt werden kann.
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Wie in Zusammenschau mit 1b erkennbar ist, sind die Stützelemente 20 und die Zwischenräume 24 nach Art eines Schachbretts angeordnet. Anhand von 3 bis 6 sind nun unterschiedliche Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen des Polsterelements 10 mit der Schicht 25 veranschaulicht.
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Zunächst wird beispielsweise mittels des Werkzeugs 14 das Polsterteil 12 als Schaumskelett hergestellt. Hierbei werden entsprechende Werkzeugteile der Werkzeughälften 16, 18 als Positivformen und Negativformen verwendet, so dass die Stützelemente 20 und die Zwischenräume 24 ausgebildet werden. Anschließend wird das Textilelement in den Zwischenräumen 24 angeordnet. Hierzu werden beispielsweise die Fasern 26 mittels Unterdruck und/oder mittels Überdruck in die Zwischenräume 24 eingefüllt. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Fasern 26 in die Zwischenräume 24 angesaugt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch vorgesehen sein, dass das Textilelement beispielsweise mittels eines Roboters in die Zwischenräume 24 eingedrückt wird.
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Ferner ist es denkbar, die Fasern mit wenigstens einem Luftstrom in die Zwischenräume 24 einzublasen und dadurch die Zwischenräume 24 zumindest teilweise mit den Fasern 26 aufzufüllen.
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Alternativ ist es möglich, das Polsterteil – wie geschildert – als erste Baueinheit aus dem Schaumstoff und das Textilelement als zweite Baueinheit aus den Fasern herzustellen. Dies bedeutet, dass nicht zunächst die losen Fasern 26 in die Zwischenräume 24 eingebracht und dadurch, d. h. durch Einbringen der Fasern 26 in die Zwischenräume 24, das Textilelement ausgebildet wird, sondern dass das Textilelement unabhängig von den Zwischenräumen 24, d. h. unabhängig vom Polsterteil 12, hergestellt und als Gegenstück zum Polsterteil 12 ausgebildet wird. Anschließend wird die zweite Baueinheit, d. h. das Textilelement, in den Zwischenräumen 24 angeordnet.
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Das Anordnen des Textilelements bzw. der Fasern 26 in den Zwischenräumen 24 kann dabei vorzugsweise dann erfolgen, wenn der Schaumstoff des Polsterteils 12 zeitlich nach dessen Herstellung noch heiß ist. Werden dann beispielsweise die Fasern 26 auf den Schaumstoff geblasen und/oder an den Schaumstoff angesaugt, so bleiben die Fasern 26 am Schaumstoff kleben.
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Insbesondere ist es somit möglich, eine Herstellung des Polsterelements 10 in einer Herstellungslinie zu realisieren. Um die Herstellung des Polsterelements 10 in einer Herstellungslinie zu realisieren, kann vorgesehen sein, dass mittels eines entsprechenden Werkzeugs zunächst das Textilelement als Textilskelett bzw. als erste Baueinheit hergestellt wird. Hierzu kann wiederum ein entsprechendes Werkzeug mit Positiv- und Negativformen verwendet werden. Bei der Herstellung des Textilskeletts werden entsprechende Freiräume für die später in den Freiräumen anzuordnenden Stützelemente 20 am Textilskelett hergestellt. Anschließend wird der Schaumstoff bzw. wird die Schaummischung, aus der der Schaumstoff hergestellt wird, in die Freiräume unter Ausbildung der Stützelemente eingebracht. Dabei wird der Schaumstoff zumindest in die Freiräume des Textilskeletts eingebracht. Der Schaumstoff bzw. die Schaummischung kann auch an anderweitigen Stellen vorgesehen werden.
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Alternativ zu einer Herstellung in einer Herstellungslinie ist eine in 4 veranschaulichte Herstellung in zwei Herstellungslinien möglich. Hierbei werden das in 4 sehr schematisch dargestellte Polsterteil 12 sowie das in 4 sehr schematisch dargestellte und mit 56 bezeichnete Textilelement zeitlich parallel hergestellt. Das Polsterteil 12 und das Textilelement 56 werden dabei als miteinander korrespondierende Gegenstücke hergestellt und nach dessen Herstellung als jeweilige Baueinheiten aneinander angeordnet bzw. miteinander verbunden. Hierbei werden die Stützelemente 20 beispielsweise durch entsprechende, korrespondierende Freiräume des Textilelements 56 hindurchgesteckt.
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Ferner ist eine anhand von 5 veranschaulichte Herstellung in einem Werkzeug möglich. Hierbei wird das dreidimensionale Textilelement 56 in einem Werkzeug angeordnet. Das Textilelement 56 weist dabei bereits sogenannte Steilkanäle 58 auf, in welche der Schaumstoff bzw. die Schaummischung eingespritzt wird. Über die Steilkanäle 58 kann der Schaumstoff bzw. das Polsterteil 12 das Textilelement 56 hintergreifen, wobei sich der Schaumstoff in wenigstens einem Bereich 60 zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Steilkanälen 58 erstreckt. Hierzu kann beispielsweise wenigstens ein schräg oder senkrecht zu den Steilkanälen 58 verlaufender Kanal 62 durch das Textilelement 56 gebildet sein. Anschließend wird der Schaumstoff ausgehärtet.
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6 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Herstellung des Polsterelements 10 mit der Schicht 25 in einer Herstellungslinie. In einem ersten Schritt S1 wird ein Wachsskelett 64 in eine Aufnahme 66 eines Werkzeugs 68 angeordnet, so dass entsprechende, zumindest im Wesentlichen gleich große Formen entstehen. Mit anderen Worten werden durch das Wachsskelett 64 jeweilige Kammern begrenzt. In einen Teil dieser Kammern wird der Schaumstoff eingefüllt, während in einen davon unterschiedlichen, anderen Teil dieser Kammern das Textilelement 56 bzw. die Fasern 26 angeordnet werden. Dadurch kann beispielsweise die in 1b veranschaulichte, schachbrettartige Anordnung der Zwischenräume 24 und der Stützelemente 20 realisiert werden.
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In einem zweiten Schritt 52 wird nun der erste Teil der durch das Wachsskelett 64 begrenzten Kammern mit Schaumstoff gefüllt. Hierbei wird beispielsweise jede dritte Kammer mit Schaumstoff befüllt. In einem dritten Schritt 83 wird der zweite Teil der Kammern mit den Fasern 26 befüllt. Mit anderen Worten werden die noch freien, verbleibenden Kammern mit Fasern 26 gefüllt. Denkbar ist es auch, dass im zweiten Schritt 52 die Fasern 26 und erst im dritten Schritt 53 der Schaumstoff eingefüllt wird.
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In einem vierten Schritt 54 härtet der Schaumstoff aus und die Fasern 26 werden zumindest teilweise an- oder aufgeschmolzen, so dass sie miteinander verklebt werden. Ferner schmilzt das Wachsskelett 64 im Ofen, wodurch sich beispielsweise die Fasern 26 mit dem Schaumstoff verkleben bzw. verbinden können.
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Das Polsterelement 10 mit der teilweise aus dem Schaumstoff und teilweise aus den Fasern 26 gebildeten Schicht 25 ist somit auf kostengünstige Weise mit einer nur sehr geringen Teileanzahl herstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Polsterelement
- 12
- Polsterteil
- 14
- Werkzeug
- 16
- Werkzeughälfte
- 18
- Werkzeughälfte
- 20
- Stützelement
- 22
- Bereich
- 23
- Bezug
- 24
- Zwischenraum
- 25
- Schicht
- 26
- Faser
- 28
- Wirrfaserelement
- 30
- Faserflocken
- 32
- Transportband
- 34
- Öffeneinrichtung
- 36
- Feinöffner
- 38
- Luftkanal
- 40
- Werkzeug
- 42
- Ofen
- 44
- Abkühlstation
- 46
- Luftkanal
- 48
- Lüfterelement
- 49
- Entlüftungskanal
- 50
- Sitzfläche
- 52
- Sitzheizung
- 56
- Textilelement
- 58
- Steilkanal
- 60
- Bereich
- 62
- Kanal
- 64
- Wachsskelett
- 66
- Aufnahme
- 68
- Werkzeug
