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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Innenverkleidungsteilen insbesondere für Fahrzeuge (z. B. Kfz, Züge, Flugzeuge oder Boote). Des Weiteren betrifft sie auch ein solches Innenverkleidungsteil. Im Besonderen betrifft die Erfindung Innverkleidungsteile mit einem flächigen Heizelement, das in einem Schaumkörper des Innenverkleidungsteils eingebettet ist.
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TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In Fahrzeugen finden vermehrt Innenverkleidungsteile Anwendung, die mit einem flächigen Heizelement versehen sind. Dies betrifft dabei nicht nur Sitzpolster, sondern in zunehmendem Maße auch andere Verkleidungsteile wie beispielsweise Mittelarmlehnen oder Tür- bzw. Seitenverkleidungen. Um dabei eine angenehme Haptik der Innenverkleidungsteile zu wahren und um das Heizelement von Strukturteilen, beispielsweise des Sitzes oder der Tür fernzuhalten, ist das Heizelement häufig von einen geschäumten Material ummanteln. Ein derartiges Heizelement ist beispielsweise in der
DE 101 59 814 beschrieben.
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Um das Heizelement mit Schaumstoff zu ummanteln, wird das Heizelement meist in einem Schäumprozess unter Verwendung eines entsprechenden Formwerkzeugs mit dem Schaummaterial umspritzt. Dabei stellt jedoch vor allem die Positionierung des Heizelements im Formhohlraum des Formwerkzeugs ein Problem dar. Die Positionierung des Heizelements im Formhohlraum ist jedoch von großer Wichtigkeit, da dies letztendlich die Lage des Heizelements im fertigen Schaumkörper und somit die Lage des Heizelements im Innenverkleidungsteil bestimmt. Führt man sich die Geometrie vieler Innenverkleidungsteile vor Augen, die gewöhnlich nur einige Millimeter bis maximal einige Zentimeter dick sind, wird klar, dass dabei vor allem der Positionierung in der Dickenrichtung entscheidende Wichtigkeit zukommt. Im Folgenden wird diese Dickenrichtung, die senkrecht zu den flächigen Seiten des fertigen Innenverkleidungsteils, des Heizelements und des Schaumkörpers verläuft, auch als z-Richtung bezeichnet.
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Eine mangelhafte Positionierung des flächigen Heizelements in z-Richtung kann dazu führen, dass es unerwünscht nahe an einer der flächigen Außenseiten des Schaumkörpers bzw. des Innenverkleidungsteils angeordnet ist. Ist diese Außenseite die Sichtseite des Innenverkleidungsteils, kann sich das Heizelement nicht nur an der Sichtseite abzeichnen und die Haptik beeinflussen, sondern der Fahrzeugpassagier kann in mehr oder weniger direkten Kontakt mit dem Heizelement kommen.
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Auch auf der anderen Außenseite, also der der Sichtseite gegenüberliegenden Außenseite des Innenverkleidungsteils, kann eine unzulängliche Einbettung des Heizelements in den Schaumköper nachteilhaft sein, da das Heizelement beim Einbau des Innenverkleidungsteils direkt mit Trägerelementen in Berührung kommen kann, auf denen das Innenverkleidungsteil zu montieren ist. Dies erzeugt nicht nur Wärmeverluste, sondern erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, dass das flächige Heizelement oder das Trägerelement während des Einbaus, beziehungsweise während des Betriebs beschädigt werden.
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Dabei stellt bei der Herstellung unter Verwendung eines Formwerkzeugs vor allem die Positionierung in der z-Richtung ein Problem dar. Während die x- und y-Richtung, die der Längen- und Breitenausdehnung entsprechen, beispielsweise durch Einklemmen des Heizelements im Formwerkzeug beherrscht werden können, bleibt das Heizelement in der z-Richtung zumindest zu einem gewissen Grad frei beweglich.
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Als Kompromiss sehen bisherige Verfahren daher vor, das Heizelement in den Formhohlraum eines entsprechenden Formwerkzeugs so einzulegen, dass dieses mit der Wandung des Formhohlraums in Kontakt ist, wenn ein entsprechendes Schaummaterial in den Formhohlraum eingebracht wird. Dies garantiert zumindest die definierte Positionierung des Heizelements. Nach dem Einbringen des Schaummaterials kann das Bauteil entnommen werden, wobei Schaummaterial nur auf einer der flächigen Seiten des Heizelements ausgebildet ist. Um das Heizelement auch auf der anderen flächigen Seite mit Schaummaterial zu umgeben, wird dann gewöhnlich Schnittschaum aufgeklebt, bevor das Bauteil anschließend kaschiert werden kann.
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Dies hat zum einen den Nachteil, dass das Auf kleben des Schnittschaums einen zusätzlichen Arbeitsschritt darstellt, der die Fertigungszeit deutlich verlängert. Zum anderen schränkt dies die Formfreiheit eines derartigen Innenverkleidungsteils mit flächigem Heizelement drastisch ein. So wird der Schnittschaum häufig aus einem Block geschnitten und weist daher unerwünschte Ecken auf. Diese Ecken zeichnen sich beim fertig kaschierten Innenverkleidungsteil als unsaubere Kanten ab.
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Aus diesen Gründen ist es bevorzugt, den Schaumkörper des Innenverkleidungsteils als Ganzes, das heißt mit eingebettetem Heizelement auszubilden.
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Im Stand der Technik werden diesbezüglich verschiedene Maßnahmen zur Positionierung vorgeschlagen. So wird in der
DE 101 59 814 zum Beispiel vorgeschlagen, Abstandshalter aus Schaummaterial zu verwenden, die in der Schaumschicht des fertigen Innenverkleidungsteils verbleiben. Dies weist zum einen den Nachteil auf, dass zum Platzieren der Abstandshalter weitere Arbeitsschritte notwendig sind. Zum anderen besteht durch die Abstandhalter die Gefahr, dass sich diese an der Oberfläche des fertigen Innenverkleidungsteils abzeichnen. Da diese Abstandshalter ihrerseits bevorzugt aus Schaumstoff ausgebildet sind, können sich diese beim Eingeben des Schaummaterials deformieren, was wiederrum zu einer unpräzisen Positionierung des flächigen Heizelements führt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils mit einem eingelegten flächigen Heizelement bereitzustellen, das eine einfache und gleichzeitig präzise Positionierung des flächigen Heizelements bezüglich den Abmessungen des Innenverkleidungsteils erlaubt. Des Weiteren sollen Inhomogenitäten im Verbund vermindert bzw. vermieden werden. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Innenverkleidungsteil bereitzustellen, bei dem das flächige Heizelement präzise positioniert ist und das einfach und mit hoher Qualität in komplexe Geometrien ausgeformt werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils mit einem flächigen Heizelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie mit einem Innenverkleidungsteil mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
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Grundgedanke der Erfindung ist es, in dem Formhohlraum eines Formwerkzeuges, in dem das flächige Heizelement umschäumt beziehungsweise mit Schaummaterial umgeben wird, Vorsprünge vorzusehen. Diese Vorsprünge stehen im Formhohlraum hervor und gestatten es, das flächige Heizelement mit seiner Rückseite darauf aufzulegen. Unter Rückseite wird in diesem Zusammenhang die Seite des Heizelements verstanden, die einer Sichtseite des fertigen Innenverkleidungsteils abgewandt ist. Durch die Bereitstellung dieser Vorsprünge kann das flächige Heizelement einerseits in der z- bzw. Dickenrichtung positioniert werden. Andererseits ermöglichen die Vorsprünge das Um- beziehungsweise Einschäumen des flächigen Heizelements zum Einbetten desselben in Schaumstoffschichten eines Schaumkörpers.
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Insbesondere sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils mit einer Sichtseite und einem flächigen Heizelement, das gegenüberliegende flächige Seiten aufweist, demzufolge die folgenden Schritte vor: Einbringen des flächigen Heizelements in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs, wobei das flächige Heizelement mit einer seiner flächigen Seiten, die der Sichtseite abgewandt ist, zumindest abschnittsweise auf mehreren erhabenen Vorsprüngen des Formwerkzeugs aufliegt, welche in den Formhohlraum vorstehen; und Eingeben eines Schaummaterials in den Formhohlraum des Formwerkzeugs, wobei das flächige Heizelement umschäumt wird, sodass auf beiden der flächigen Seiten des flächigen Heizelements eine Schaumstoffschicht gebildet wird.
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Durch Auflegen des flächigen Heizelements auf mehrere erhabene Vorsprünge erfolgt somit eine Positionierung des flächigen Heizelements in der z-Richtung. Gleichzeitig gewähren die freien Bereiche zwischen den Vorsprüngen ein Eindringen des Schaummaterials auch in den Bereich der Vorsprünge. Dies bedeutet, dass das flächige Heizelement nach dem Schäumvorgang auf den beiden flächigen Seiten mit je einer Schaumstoffschicht bedeckt ist, die einen Schaumkörper des Innenverkleidungsteils ausbilden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es damit, das flächige Heizelement definiert im Schichtaufbau des Innenverkleidungsteils und insbesondere definiert in der z-Richtung zu integrieren. Der Schichtaufbau des Innenverkleidungsteils umfasst dabei zumindest die beiden Schaumstoffschichten und das flächige Heizelement. Durch den Aufbau kann gewährleistet werden, dass sich das Heizelement nicht auf der Sichtseite des Innenverkleidungsteils abzeichnet. Dies stellt eine gleichmäßige Oberflächenstruktur des Innenausstattungsteils sicher. Außerdem wird die Haptik des Innenverkleidungsteils, also insbesondere das Empfinden „weich-hart” bei Berührung des Verkleidungsteils nicht nachteilig durch das Heizelement beeinträchtigt. Zusätzlich wird durch die definierte Positionierung in z-Richtung mittels der erhabenen Vorsprünge gewährleistet, dass das flächige Heizelement bei Einbau des Innenverkleidungsteils nicht mit Trägerelementen, wie beispielsweise Strukturelementen einer Fahrzeugtür oder einer Mittelkonsole in Kontakt kommt. Dies könnte nicht nur zu Wärmeverlusten führen, sondern auch die Trägerelemente oder das Heizelement beschädigen. Ferner ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kostengünstig, da zur Positionierung des flächigen Heizelements keine zusätzlichen Arbeitsschritte benötigt werden. Da die Außenstruktur und insbesondere die Sichtseite des Innenverkleidungsteils durch das Formwerkzeug bestimmt werden können, sind zudem prägnante Kanten und Radien darstellbar.
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Dabei sind die Anzahl und die Gestalt der mehreren erhabenen Vorsprünge bevorzugt so zu wählen, dass das flächige Heizelement von den Vorsprüngen abgestützt werden kann, ohne sich im Bereich zwischen den Vorsprüngen allzu sehr zu deformieren. Gleichzeitig sind die Vorsprünge bevorzugt so zu dimensionieren und anzuordnen, dass sie den Durchfluss des Schaummaterials zur Ausbildung der beiden Schaumstoffschichten gewährleisten.
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Unter dem Begriff „Umschäumen” wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass das flächige Heizelement vollständig von Schaummaterial umgeben ist, und die Schaumstoffschichten auf den beiden flächigen Seiten des flächigen Heizelements integral miteinander als ein Schaumkörper verbunden sind.
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Mit dem Ausdruck „flächige Seiten” sind insbesondere die Seiten der jeweiligen Bauteile mit den größten Oberflächen gemeint. In der Regel sind dies z. B. die Vorder- bzw. Sichtseite des Innenverkleidungsteils sowie dessen Rückseite, die beiden gegenüberliegenden Außenseiten des Schaumkörpers sowie die gegenüberliegenden Hauptflächen des flächigen Heizelements.
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Unter der „Sichtseite” ist dabei die Seite zu verstehen, die im fertigen Innenverkleidungsteil frei liegt und im verbauten Zustand, z. B. im Kfz, zumindest bereichsweise visuell wahrgenommen wird.
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Als Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Innenverkleidungsteil mit einer zusätzlichen Dekorschicht versehen werden. Hierzu kann in den Formhohlraum eine entsprechende Dekorschicht eingelegt werden, und zwar auf einer Seite des Formwerkzeugs, welche den erhabenen Vorsprüngen des Formwerkzeugs gegenüberliegt. Dadurch kann beim Einbringen des Schaummaterials und dem anschließenden Ausschäumen des Formhohlraums ein Innenverkleidungsteil erzeugt werden, bei dem das Dekorelement an die Schaumstoffschicht anschließt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die abhängigen Ansprüche gekennzeichnet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das flächige Heizelement die Vorsprünge beim Eingeben des Schaummaterials berührt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es zu keiner Verlagerung des Heizelements beim Eingeben des Schaummaterials kommt. Dies garantiert eine besonders gleichmäßige Produktqualität.
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Bevorzugt wird das Schaummaterial von einer Seite in den Formhohlraum eingebracht, die den erhabenen Vorsprüngen gegenüberliegend angeordnet ist und die Sichtseite des Innenausstattungsteils ausbildet. Wird das Schaummaterial von dieser Seite des Heizelements her eingebracht, wird das Heizelement zusätzlich gegen die Vorsprünge gedrückt. Dadurch presst das einströmende und aufschäumende Schaummaterial das flächige Heizelement gegen die Vorsprünge im Formhohlraum und die Positionierung in der z-Richtung wird weiter begünstigt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das flächige Heizelement mehrere Durchgangsöffnungen für das Schaummaterial auf, die gleichmäßig über das flächige Heizelement verteilt sind. Dies begünstigt die Durchdringung des gesamten Formhohlraums mit dem Schaummaterial, wenn das Schaummaterial in den Formhohlraum eingegeben wird. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn das Schaummaterial nur von einer der flächigen Seiten des flächigen Heizmaterials eingegeben wird. Dabei weisen die Durchgangslöcher in dem flächigen Heizelement bevorzugt einen Durchmesser von mindestens 4 mm und ferner bevorzugt von 5 mm bis 7 mm auf. Dies garantiert eine prozesssichere Durchdringung des gesamten Formhohlraums mit dem Schaummaterial. Ferner wird durch Durchgangslöcher, die bevorzugt bis zu 7 mm im Durchmesser messen, das Auflegen des flächigen Heizelements auf die Vorsprünge des Formwerkzeugs nicht beeinträchtigt.
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Bevorzugt bilden die mehreren Vorsprünge des Formwerkzeugs zumindest abschnittsweise eine Noppenstruktur aus mehreren gleichmäßig angeordneten Vorsprüngen aus. „Abschnittsweise gleichmäßig angeordnet” heißt hierbei insbesondere, dass die Vorsprünge in einem Abschnitt des Formwerkszeugs im Wesentlichen in einem regelmäßigen Muster und in im Wesentlichen gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind. Dabei ist die Anordnung bevorzugt so zu wählen, dass einerseits das flächige Heizelement gut auf den Vorsprüngen aufliegen kann, und andererseits der Fluss des Schaums nicht behindert wird. In Abhängigkeit der dreidimensionalen Gestalt des fertigen Innenverkleidungsteils kann die Anordnung der Vorsprünge im Formwerkzeug auch in verschiedenen Abschnitten des Formwerkzeugs variieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Vorsprünge die Form eines Kegels, Kegelstumpfs oder Zylinders, jeweils bevorzugt mit abgerundeten Kanten, oder die Form einer Halbkugel auf. Diese Formen erweisen sich dabei als besonders geeignet, eine optimale Abstützung des flächigen Heizelements zu gewährleisten, während andererseits, durch die runde Form der Vorsprünge, der Fluss des Schaummaterials im Formhohlraum so wenig wie möglich beeinträchtigt wird. Dabei garantieren die abgerundeten Kanten bei der Anwendung von Vorsprüngen, die als Kegel, Kegelstumpf oder Zylinder ausgebildet sind, dass das flächige Heizelement nicht beschädigt wird und eine definierte Auflage des flächigen Heizelements auf die Vorsprünge vorhanden ist.
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Selbstverständlich sind hierbei auch andere Formen denkbar. Im Allgemeinen können die Formen der Vorsprünge entsprechend den Anforderungen angepasst werden. So können zur Abstützung in sensiblen Bereichen auch ein länglicher Vorsprung oder mehrere längliche Vorsprünge, beispielsweise quaderförmige Vorsprünge mit abgerundeten Kanten, vorgesehen sein. Damit kann die Ausgestaltung der Vorsprünge auf das Trägerbauteil des Fahrzeugs abgestimmt werden, an das das Innenverkleidungsteil letztendlich anzubringen ist.
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Dabei ist es bevorzugt, dass der Mittelpunktsabschnitt zwischen den erhabenen Vorsprüngen zwischen 5 mm und 20 mm beträgt, wobei die Vorsprünge an ihrer Basis einen Durchmesser von 4 mm bis 15 mm aufweisen. Dabei ist der Durchmesser der Vorsprünge bevorzugt kleiner als der Abstand der Vorsprünge zueinander. Die angegebenen Abmessungen garantieren dabei einen optimalen Kompromiss zwischen der Durchdringung des Formhohlraums mit dem Schaummaterial und dem Abstützen des flächigen Heizelements bei Auflage desselben auf den Vorsprüngen.
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Eine bevorzugte Höhe der Vorsprünge kann mit 4 mm bis 15 mm angeben werden. Einerseits gewährleistet dies ein ausreichendes Einbetten des flächigen Heizelements in den Schaumkörper des fertigen Innenverkleidungsteils, und andererseits begünstigt dies die Haptik des fertigen Produkts. Dabei kann es ausdrücklich auch bevorzugt sein, dass die Vorsprünge innerhalb des Formwerkzeugs eine variierende Höhe aufweisen. So kann durch Vorsprünge unterschiedlicher Höhen beispielsweise einer gekrümmten Geometrie des Trägerelements Rechnung getragen werden. Dies gewährleistet, dass auch komplizierte Formen geeignet dargestellt werden können.
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Um die Positionierung des flächigen Heizelements in der x-y-Richtung, also in der Ebene senkrecht zur z-Richtung zu vereinfachen, ist es in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das flächige Heizelement beim Einbringen des flächigen Heizelements in den Formhohlraum mittels Fixierstiften und entsprechenden Fixieröffnungen positioniert wird, wobei die Fixierstifte entweder im oder außerhalb des Formhohlraums angebracht sind. Die Fixierstifte greifen in die Fixieröffnungen im des flächigen Heizelements ein, so dass eine Bewegung in x-y-Richtung des Heizelements nicht mehr möglich ist. Die Fixierstifte können entweder als separates Teil in den Formhohlraum eingebracht sein oder ebenfalls als erhabene Vorsprünge des Formhohlraums realisiert sein. In einer weiteren alternativen Ausführungsform können die Fixierungsstifte auf einem oder mehreren erhabenen Vorsprüngen angeordnet sein.
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Dabei ist es ferner bevorzugt, dass die Fixierstifte im Randbereich des Formwerkzeugs angeordnet sind. Dies ermöglicht es, diesen Bereich beim fertigen Produkt einfach durch Zurechtschneiden zu entfernen. Die Fixieröffnungen können in dem flächigen Heizelement etwa durch Stanzen ausgebildet sein. Alternativ kann das Positionieren in der x-y-Richtung aber auch durch ein einfaches Einklemmen des flächigen Heizelements im Formwerkzeug erfolgen.
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Durch die vorher genannte Positionierung in x-y-Richtung in Zusammenwirkung mit der Positionierung in z-Richtung durch die erhabenen Vorsprünge kann die Position des flächigen Heizelements im fertigen Innenverkleidungsteil beziehungsweise in dessen Schaumkörper schon beim Umschäumen vollständig festgelegt werden. Man erhält somit ein Innenverkleidungsteil mit gleichbleibend hoher Qualität, das zudem einfach gefertigt werden kann.
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Erfindungsgemäß weist ein entsprechendes Innenverkleidungsteil die folgenden Merkmale auf. Das Innenverkleidungsteil, welches insbesondere für Fahrzeuge gedacht ist, umfasst einen Schaumkörper mit gegenüberliegenden, flächigen Außenseiten, ein flächiges Heizelement mit gegenüberliegenden flächigen Seiten, das in den Schaumkörper eingebettet ist, so dass die Außenseiten des Schaumkörpers jeweils in einem Abstand zu der jeweiligen flächigen Seite des flächigen Heizelements liegen, wobei der Schaumkörper auf einer seiner Außenseiten zumindest Abschnittsweise mehrere, an der Außenseite offene Vertiefungen aufweist. Das Innenverkleidungsteil weist ferner eine Dekorschicht mit einer Sicht- und einer gegenüberliegenden Rückseite auf, die mit ihrer Sichtseite das Innenverkleidungsteil zu dessen Sichtseite hin abschließt. Die Dekorschicht ist mit ihrer Rückseite dem Schaumkörper zugewandt und an dessen Außenseite direkt oder indirekt über eine weitere Schicht anschließt. Die Vertiefungen des Schaumkörpers sind an der von der Rückseite der Dekorschicht abgewandten Seite des Schaumkörpers angeordnet.
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Einschließlich der Dekorschicht kann der Schichtaufbau des Innenverkleidungsteils von der Sichtseite hin zur Rückseite folgende Schichten umfassen: Dekorschicht, homogene Schaumschicht, flächiges Heizelement, Schaumschicht mit Vertiefungen. Die homogene Schaumschicht und die Schaumschicht mit Vertiefungen sind dabei integral (einstückig bzw. materialeinheitlich) miteinander verbunden und bilden den Schaumkörper.
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Ein solches Innenverkleidungsteil hat den Vorteil, dass es mit aufgebrachter Dekorschicht in einem Arbeitsgang ausgebildet werden kann. Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass die Dekorschicht auf der den Vorsprüngen gegenüberliegenden Seite in den Formhohlraum eingebracht wird und z. B. durch Vakuum gehalten wird. Dabei sind alle Schichten des Schichtaufbaus in z-Richtung (d. h. in der Richtung senkrecht zu den flächigen Seiten des Innenverkleidungsteils, des Schaumkörpers und des flächigen Heizelements) in definierten Abständen und mit definierten Dicken angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Dekorschicht nachträglich auf den Schaumkörper aufgebracht wird.
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Das Einbetten des flächigen Heizelements in den Schaumkörper garantiert hierbei, dass das Innenverkleidungsteil einfach an entsprechende Struktur- beziehungsweise Trägerelemente angebracht werden kann, und andererseits, dass auf der Sichtseite des Innenverkleidungsteils eine gewünschte Optik und Haptik erzielt werden kann.
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Dabei können die auf der Außenseite befindlichen offenen Vertiefungen, die anders ausgedrückt als Ausnehmungen verstanden werden können, welche in den Schaumkörper von dessen entsprechender Außenseite eingreifen, als Abbild der erhabenen Vorsprünge im Formwerkzeug verstanden werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das flächige Heizelement dabei in einem Grund der Vertiefungen des Schaumkörpers zumindest teilweise freigelegt. Dieses teilweise Freilegen ist die Konsequenz aus der Auflage des flächigen Heizelements auf den Vorsprüngen des Formwerkzeugs beim Eingeben des Schaummaterials. Dies hat den Vorteil, dass die Lagebeziehung des flächigen Heizelements bezüglich der gegenüberliegenden, flächigen Außenseiten des Schaumkörpers definiert eingestellt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Vertiefungen kegelförmige, kegelstumpfförmige oder zylinderförmige Vertiefungen, jeweils bevorzugt mit abgerundeten Kanten, oder halbkugelförmige Vertiefungen. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Vertiefungen hat den Vorteil, dass diese Vertiefungen eine besonders gleichmäßige Deformation des Schaumkörpers unter Druck gestatten, was sowohl der Haptik, als auch der Optik des Innenverkleidungsteils zu Gute kommt. Bevorzugt weisen die Vertiefungen dabei einen Durchmesser von 4 mm bis 15 mm und einen Mittelpunktabstand von 5 mm bis 20 mm auf. Auch dies begünstigt wiederum das gleichförmige Erscheinungsbild des fertigen Innenverkleidungsteils. So wird das Innenverkleidungsteil, nach Aufbringen auf dem entsprechenden Struktur- oder Trägerelement eines Fahrzeugs auf der Außenseite keine sichtbaren Dellen oder Eindrückungen aufweisen.
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In Abhängigkeit des Verwendungszwecks sind allerdings auch andere Vertiefungen denkbar. So kann ein Innenverkleidungsteil, das beispielsweise an einer Kante eines Trägerelements angebracht werden soll, auch eine längliche Vertiefung aufweisen, die im eingebauten Zustand die Kante umschließt. Dabei ist bevorzugt, dass die Vertiefungen zumindest abschnittsweise regelmäßig angeordnet sind. Die regelmäßige Anordnung bedeutet hierbei wieder, dass die Vertiefungen in Abschnitten des Innenverkleidungsteils in einem im Wesentlichen gleichförmigen Muster mit jeweils im Wesentlichen gleichen Abständen zueinander angeordnet sind. Dies begünstigt ein gleichmäßiges Erscheinungsbild, sowie ebenmäßige Haptikeigenschaften des Innenverkleidungsteils.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das flächige Heizelement mehrere Durchgangsöffnungen auf, welche über das gesamte flächige Heizelement verteilt sind und mit dem Material des Schaumkörpers gefüllt sind. Einerseits ist dies das Ergebnis einer bevorzugten Ausführungsform des vorher genannten Herstellungsverfahrens, bei der die Durchgangsöffnungen gleichmäßige Durchdringung des Formhohlraums mit dem Schaummaterial garantieren. Andererseits bedingen die Durchgangsöffnungen, welche mit dem Material des Schaumkörpers gefüllt sind, auch eine optimale Verbindung der beiden Schaumstoffschichten auf den beiden flächigen Seiten des flächigen Heizelements und tragen somit zur strukturellen Integrität des Schaumkörpers bzw. des fertigen Innenverkleidungsteils bei.
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Dabei ist es bevorzugt, dass die Durchgangsöffnungen einen Mindestdurchmesser von 4 mm aufweisen. Besonders bevorzugt ist es ferner, dass die Durchgangsöffnungen einen Durchmesser zwischen 5 mm und 7 mm aufweisen. Es ist bevorzugt, dass die Vertiefungen auf einer der Außenseiten des Schaumkörpers eine Tiefe von 5 mm bis 15 mm aufweisen. Dies stellt den optimalem Kompromiss zwischen einer guten Einbettung (Isolierung) des flächigen Heizelements im Schaumkörper und guten Haptikeigenschaften dar.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Schaumkörper aus einem Polyurethanschaum ausgebildet, da diese Schäume druckstabil sind und trotzdem eine weiche Haptik aufweisen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das flächige Heizelement eine Heizmatte, eine Heizfolie oder ein anderes metallisiertes Flächengebilde. Dadurch wird das Einbetten des Heizelements in den Schaumkörper erleichtert, ohne dass dieser unnötig verdickt werden müsste.
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Selbstverständlich ist es möglich, das flächige Heizelement nur in einem Bereich des Innenverkleidungsteils anzuordnen und andere Bereiche konventionell, also ohne Heizelemente zu gestalten. Die örtliche Lage des Heizelements kann den jeweiligen Erfordernissen frei angepasst werden.
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In der vorliegenden Erfindung wurde hinsichtlich der in einen Schaumkörper bzw. ein entsprechendes Innenverkleidungsteil einzubettenden Komponente hauptsächlich auf flächige Heizelemente eingegangen. Jedoch ist die Erfindung auch ohne weiteres auf andere flächige Materialien anwendbar. Diese können beispielsweise Matten aus Armierungsfasern zur Verstärkung des Schaumköpers; Dämmmatten, Isolationsmatten oder allgemein Funktionsschichten sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
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1a bis 1d jeweils Schnittansichten eines Formwerkzeugs zeigen, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Innenverkleidungsteils verwandt wird. Dabei zeigen die einzelnen 1a bis 1d Zwischenschritte bei der Herstellung des Innenverkleidungsteils;
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2a eine perspektivische Ansicht der erhabenen Vorsprünge des Formwerkzeuges und insbesondere einer Noppenstruktur darstellt;
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2b eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Vorsprungs des Formwerkzeugs darstellt;
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3 eine Draufsicht einer Innenseite eines Formwerkzeugs darstellt;
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4 eine Abbildung einer in das Innenverkleidungsteil einzubringenden Heizmatte darstellt; und
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5 einen Querschnitt eines Innenverkleidungsteils mit eingelegtem Heizelement darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist, bezeichnen in den Figuren dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen können jeweils miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen auszubilden.
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Die 1a bis 1d zeigen Schnittansichten eines Formwerkzeugs 50, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils 1 umgesetzt werden kann. Dabei zeigen die einzelnen 1a bis 1d verschiedene Stufen oder Schritte des Herstellungsverfahrens.
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Wie in 1a gezeigt, kann ein geeignetes Formwerkzeug 50 zwei Formhälften 51 und 52 aufweisen. Diese können jeweils über eine Ausnehmung verfügen, die zusammen den Formhohlraum 54 definieren. Ferner verfügt das Formwerkzeug 50 über Zuführungen 55 über die ein Schaummaterial 31 in den Formhohlraum 54 eingebracht werden kann. Die Aufteilung des Formwerkzeugs 50 in zwei Formhälften 51 und 52 ist hierbei nur als Beispiel zu verstehen. Auch die gezeigte Ausgestaltung des Formhohlraums 54 dient lediglich der besseren Verdeutlichung des Grundgedankens der Erfindung.
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Wie aus 1a ersichtlich ist, weist das Formwerkzeug 50 auf zumindest einer Seite des Formhohlraums 54 erhabene Vorsprünge 53 auf, die in den Formhohlraum 54 vorstehen. Dabei ist vorgesehen, diese Vorsprünge 53 am Formwerkzeug zumindest abschnittsweise auszubilden. In der Figur sind die Vorsprünge 53 über eine komplette Seite des Formwerkzeugs 50 angeordnet. Die Vorsprünge 53 können jedoch auch auch auf mehreren Seiten eines komplexeren Formaufbaus angeordnet sein. Die Seiten im Formhohlraum 54 gegenüber den Vorsprüngen 53 sind bevorzugt glattflächig, d. h. ohne Vorsprünge ausgebildet.
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Die Vorsprünge 53 des Formwerkzeugs 50 sind dazu angedacht, dass auf diese ein flächiges Heizelement 40 abgelegt werden kann. Dies ist in 1b dargestellt. Bevorzugt sind die Vorsprünge 53 dafür so bemessen und ausgestaltet, dass das flächige Heizelement 40 von diesen ohne Deformationen des flächigen Heizelements 40 abgestützt werden kann. Durch das Ablegen des flächigen Heizelements 40 auf den erhabenen Vorsprüngen 53 des Formwerkzeugs 50 kann das flächige Heizelement 40 bezüglich einer Richtung senkrecht zu den flächigen Seiten des Heizelements 40 (hier die z-Richtung) positioniert werden.
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Zur Positionierung des flächigen Heizelements 40 in x- und y-Richtung auf den erhabenen Vorsprüngen 53 können auf der Struktur der erhabenen Vorsprünge 53 Fixierstifte angebracht sein, die in entsprechende Ausnehmungen des flächigen Heizelements 40 eingreifen. Beide Elemente, Fixierstifte und Fixieröffnungen, sind in den Zeichnungen nicht dargestellt. Die Fixieröffnungen können dabei einfach in das flächige Heizelement 40 eingestanzt sein. Bevorzugt ist dabei, dass die Fixierstifte im Randbereich des Formwerkzeugs angeordnet sind. Im Idealfall befinden sich die Fixierstifte im Bereich eines Überstands des fertigen Schaumkörpers, der bei der weiteren Bearbeitung des Innenverkleidungsteils abgetrennt wird, sodass am fertigen Schaumkörper keine Ausnehmungen bedingt durch die Fixierstifte sichtbar sind.
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Ferner kann der Dichtbereich des Formwerkzeugs 50 auf die Randbereiche des flächigen Heizelements 40 aufsetzten, so dass eine Positionierung in x- und y-Richtung auch ohne Fixierstifte und entsprechende Fixieröffnungen vorgenommen werden kann. Am flächigen Heizelement 40 ist ein nicht gezeigtes Kabel zur Stromversorgung des Heizelements 40 angeordnet. Das Kabel ist mit einem Ende am positionierten Heizelement 40 innerhalb des Formhohlraums 54 angeordnet, wobei ein anderes Ende außerhalb des Formwerkzeuges 50 angeordnet ist.
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In den 1c und 1d ist das Formwerkzeug 50 in geschlossenem Zustand dargestellt. In diesem Zustand kann über die Zuführungen 55 Schaummaterial 31 in den Formhohlraum 54 eingegeben werden. Die Hohl- bzw. Zwischenräume zwischen den erhabenen Vorsprüngen 53 gewährleisten dabei, dass das flächige Heizelement 40 derart umschäumt werden kann, dass auf beiden Seiten des flächigen Heizelements 40 eine Schaumstoffschicht ausgebildet wird.
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Im vorliegenden Fall befinden sich die Zufuhröffnungen 55 für das Schaummaterial 31 im Formwerkzeug 50 gegenüber den erhabenen Vorsprüngen 53. Dies ist jedoch nur als Beispiel zu verstehen, und die Anordnung der Zuführungen 55 kann bei komplizierteren Innenverkleidungsteilen 1 und Formwerkzeugen 50 entsprechend variiert werden. Im vorliegenden Fall hat die Anordnung der Zuführungen 55 gegenüber den erhabenen Vorsprüngen 53 jedoch den besonderen Vorteil, dass das durch die Zuführungen 55 einströmende Schaummaterial 31 das flächige Heizelement 40 gegen die erhabenen Vorsprünge 53 drückt und so sichergestellt ist, dass beim Schäumvorgang sich das flächige Heizelement 40 nicht von den erhabenen Vorsprüngen 53 abhebt. Dies stellt eine zuverlässige Positionierung des flächigen Heizelements 40 im fertigen Innenverkleidungsteil 1 bzw. Schaumkörper 10 sicher.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Polyurethanschaum als Schaummaterial 31 verwendet. Diese sind druckstabil und weisen trotzdem eine weiche Haptik auf. Als flächiges Heizelement 40 wird eine Heizmatte verwendet bei der eine Heizlitze 41 in einen Vliesstoff eingewirkt ist. Eine derartige Heizmatte ist in 4 dargestellt. Alternativ können auch Heizfolien oder andere metallisierte Flächengebilde zum Einsatz kommen. Bevorzugt sind die flächigen Heizelemente 40 flexibel, sodass das Einbetten des Heizelements in die Schaumschicht erleichtert wird.
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Nach einer entsprechenden Reaktionszeit (bei PU-Schaum ca. 120 Sekunden) kann der Schaumkörper 10 mit dem eingebetteten flächigen Heizelement 40 entnommen werden. Danach kann der Schaumkörper 10 inklusive dem flächigen Heizelement 40 nach Bedarf geeignet zugeschnitten werden. Schließlich kann der Schaumkörper kaschiert werden.
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Durch die Auflage des flächigen Heizelements 40 auf den erhabenen Vorsprüngen 53 des Formwerkzeugs 50 ist dabei sichergestellt, dass das flächige Heizelement 40 zu beiden flächigen Seiten bzw. Außenseiten des Schaumkörpers 10 den geeigneten und gewünschten Abstand aufweist.
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Eine beispielhafte Ausgestaltung der Vorsprünge 53 des Formwerkzeugs 50 ist in gezeigt. Hier sind die Vorsprünge 53 in einer regelmäßigen Noppenstruktur angeordnet. In dem in 2a dargestellten Beispiel weisen die Vorsprünge 53 annäherungsweise die Form von Halbkugeln auf, welche in den Formhohlraum 54 vorstehen. Alternativ hat sich gezeigt, dass auch Zylinder, Kegel oder Kegelstümpfe, jeweils mit abgerundeten Kanten, eine besonders geeignete Struktur für die erhabenen Vorsprünge 53 darstellen.
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Ein solcher Kegelstumpf mit abgerundeten Kanten ist in 2b dargestellt. Er weist einen Durchmesser d von etwa 6 mm auf und der Neigungswinkel der Seiten beträgt in diesem Beispiel etwa 20 Grad. Allerdings können beide Parameter nach Bedarf variiert werden. Auch die Höhe h kann nach Bedarf variiert werden. Allgemein hat sich gezeigt, dass Vorsprünge 53 mit einer stumpfen Auflagefläche besonders geeignet sind, da das flächige Heizelement 40 damit gut abgestützt werden kann. Darüber hinaus stellt die runde Grundfläche von Zylindern, Kegeln oder Kegelstümpfen beziehungsweise Halbkugeln sicher, dass das Schaummaterial 31 möglichst ungehindert zwischen den Vorsprüngen 53 fließen kann.
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Ferner kann durch geeignete Anordnung der Vorsprünge 53 der Durchfluss des Schaummaterials in der Struktur der Vorsprünge 53 beeinflusst werden. So kann durch Variieren der Abstände der Vorsprünge 53 zueinander, beziehungsweise durch Verwenden von Vorsprüngen 53 unterschiedlicher Formen, der Fluss des Schaummaterials 31 gezielt beeinflusst werden. Ferner kann die Anordnung der Vorsprünge durch die Bauteilgeometrie des fertigen Innenverkleidungsteils 1 beziehungsweise des Schaumkörpers 10 bedingt sein. In Bereichen großer, ebener Flächen kann beispielsweise ein gleichmäßiger Abstand der Vorsprünge 53 zueinander realisiert sein. In Krümmungsbereichen können jedoch größere Abstände gewählt werden oder auch kleinere Durchmesser d bei gleicher Höhe h.
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Eine solche bedarfsgerechte Ausgestaltung der Vorsprünge 53 bei einem komplizierteren Formwerkzeugteil 52 ist in 3 exemplarisch gezeigt. Hier sind die Vorsprünge 53 abschnittsweise in unterschiedliche, regelmäßige Strukturen unterteilt. „Regelmäßige Strukturen” heißt hier, dass innerhalb einer Struktur insbesondere der Mittelpunktsabstand zwischen den Vorsprüngen 53 auf einen gleichmäßigen Wert eingestellt ist. Der Mittelpunktsabstand benachbarter Vorsprünge 53 beträgt beim vorliegenden Beispiel 12 mm. Hierbei sind die Durchmesser der Vorsprünge 53 bevorzugt kleiner als der Abstand der Vorsprünge 53 zueinander. Mit diesen Mittelpunktsabständen kann beispielsweise gewährleistet werden, dass eine in 4 dargestellte Heizmatte nicht in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen 53 gedrückt wird, sobald das Schaummaterial 31 eingeleitet wird.
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Die Höhe h der Vorsprünge 53 beträgt einheitlich 10 mm. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die Höhe der einzelnen Vorsprünge variiert, sofern dies die Geometrie des fertigen Schaumkörpers 10, beziehungsweise des Innenverkleidungsteils 1 erfordert. Beispielsweise kann durch geeignete Wahl der Höhe h der Vorsprünge 53 sichergestellt werden, dass der Abstand zwischen den flächigen Seiten des Schaumkörpers 10 und des flächigen Heizelements 40 gleich bleibt. Die Gesamthöhe des Schaumkörpers beträgt 25 mm. Die Schaumstoffschicht, gegenüber der flächigen Seite des flächigen Heizelements die auf den Vorsprüngen 53 aufliegt/auflag, besitzt eine Höhe von 10 mm.
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Als Strukturen für die regelmäßige Anordnung der Vorsprünge 53 ist, wie in 3 gezeigt, beispielsweise ein regelmäßig hexagonales Gitter, oder eine regelmäßige Anordnung in Reihen und Spalten denkbar. Auch andere Anordnung, wie etwa ein Dreiecksgitter oder ein quadratisches Gitter sind möglich, wobei die Anordnung der erhabenen Vorsprünge 53 generell an die Bedürfnisse beim Ausformen des Schaumkörpers 10 sowie bei der anschließenden Montage des Innenverkleidungsteils angepasst werden kann.
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In 4 ist ein flächiges Heizelement 40 beispielhaft als Heizmatte dargestellt. Neben Heizlitzen 41, welche in ein Trägervlies eingewirkt sind, weist die Heizmatte Durchgangsöffnungen 42 auf. Diese sind gleichmäßig über die gesamte Heizmatte verteilt und beispielsweise durch Ausstanzen ausgebildet. Den Durchgangsöffnungen 42 kommt dabei die Aufgabe zu, den Durchfluss von Schaummaterial 31 beim Eingeben des Schaummaterials 31 in den Formhohlraum 54 zu gewährleisten. Dies stellt eine besonders gleichmäßige und schnelle Verteilung des Schaummaterials 31 sicher.
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Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn der Mindestdurchmesser dieser Durchgangsöffnungen 42 4 mm beträgt. Um ein prozesssicheres Durchströmen der Heizmatte mit dem Schaummaterial 31 zu gewährleisten, beträgt der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 42 beträgt 6 mm.
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5 zeigt schließlich eine Schnittansicht eines fertigen Innenverkleidungsteils 1, das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs 50 mit den erhabenen Vorsprüngen 53, welche in den Formhohlraum 54 vorstehen, ausgebildet wurde. Die wesentlichen Komponenten des Innenverkleidungsteils 1 sind dabei das flächige Heizelement 40 und der Schaumkörper 10, in den das flächige Heizelement 40 eingebettet ist. Wie aus 5 ersichtlich, befinden sich die Außenseiten des Schaumkörpers 10a und 10b jeweils in einem Abstand zu der jeweiligen flächigen Seite 40a, 40b des flächigen Heizelements 40. Der Schaumkörper 10 weist dabei auf einer seiner Außenseiten offene Vertiefungen 32 auf.
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Diese offenen Vertiefungen 32 können als Abbild der erhabenen Vorsprünge 53 des Formwerkzeugs 50 verstanden werden. Im vorliegenden Beispiel weisen die Vertiefungen 32 eine Höhe von 10 mm auf und besitzen eine kegelstumpfförmige Gestalt mit abgerundeten Kanten. Der Durchmesser dieser an der Außenseite offenen Vertiefungen 32 beträgt wiederum 6 mm bei einem Mittelpunktabstand von 12 mm.
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Bedingt durch eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens zur Herstellung des Innenverkleidungsteils 1, gemäß der das flächige Heizelement 40 beim Einbringen des Schaummaterials 31 auf den Vorsprüngen 53 aufliegt, ist das flächige Heizelement 40 im fertigen Schaumkörper 10 bevorzugt auf dem Grund der Vertiefungen 32 freigelegt. Mit anderen Worten heißt das, dass eine flächige Seite 40b des flächigen Heizelements 40 auf dem Grund der offenen Vertiefungen 32 freigelegt ist.
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Bedingt durch die Durchgangsöffnungen 42 im flächigen Heizelement 40 kann der Schaumkörper 10, beziehungsweise das Innenverkleidungsteil 1 ferner durch entsprechende nicht dargestellte Öffnungen gekennzeichnet sein, die im fertigen Schaumkörper über das gesamte flächige Heizelement 40 verteilt sind und mit dem Material des Schaumkörpers gefüllt sind.
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Das Innenverkleidungsteil 1 ist ferner mit einer Dekorschicht 60 versehen, die das Innenverkleidungsteil 1 zu dessen Sichtseite 1a hin abschließt. Dabei schließt die Dekorschicht 60 an die Außenseite 10a des Schaumkörpers 10 an, die der Außenseite 10b des Schaumkörpers, auf welcher die offenen Vertiefungen 32 angeordnet sind, gegenüberliegt. Mit anderen Worten liegt die Dekorschicht 60 bevorzugt auf der flächigen Seite 10a des Schaumkörpers 10 auf, die keine offenen Vertiefungen 32 aufweist, also glatt ist.
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Für die Dekorschicht 60 kommen beispielsweise Materialien wie Leder, also Natur- oder Kunstleder, Stofffolien oder andere flächige Materialien in Betracht. Dabei kann die Dekorschicht 60 bevorzugt nach Ausbilden des Schaumkörpers 10 auf diesen aufkaschiert werden. Alternativ kann die Dekorschicht 60 auch bereits beim Ausschäumen des Schaumkörpers 10 in den Formhohlraum 54 an einer Wandung eingelegt sein.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches als Grundgedanken vorsieht, ein flächiges Heizelement in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs so einzubringen, dass das flächige Heizelement mit einer seiner flächigen Seiten zumindest abschnittsweise auf mehreren erhabenen Vorsprüngen 53 des Formwerkzeugs 50 aufliegt, können Schaumkörper 10, beziehungsweise Innenverkleidungsteile 1 mit einem eingelegten flächigen Heizelement 40 hergestellt werden, das in der Dickenrichtung bzw. z-Richtung präzise positioniert ist.
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Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass sich das flächige Heizelement nicht zur Sichtseite hin abzeichnet und ein Verkleidungsteil mit glatter Oberfläche, beziehungsweise gleichmäßiger Oberflächenstruktur entsteht. Außerdem wird die Haptik des Innenverkleidungsteils also insbesondere das Empfinden weich-hart bei Berührung des Verkleidungsteils nicht nachteilig durch das flächige Heizelement beeinträchtigt. Dies wäre der Fall, wenn beispielsweise das flächige Heizelement durch eine Fehlpositionierung in der Dickenrichtung an der Sichtseite 10a des Schaumkörpers 10 freigelegt wäre. Andererseits kann sichergestellt werden, dass das flächige Heizelement 40 auch auf der der Sichtseite 10a gegenüberliegenden Seite 10b des Schaumkörpers 10 sich nicht abzeichnet. Dies reduziert nicht nur Wärmeverluste, sondern vermindert auch die Wahrscheinlichkeit, das flächige Heizelement 40 oder das Trägerelement zu beschädigen.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch das beidseitige Erzeugen einer definierten Schaumschicht eine weiche Haptik des Materials erzeugt werden kann, ohne dass die Heizwirkung des flächigen Heizelements bedingt durch eine zu dicke Schaumschicht beeinträchtigt wird. Es hat sich ferner gezeigt, dass die weiche Haptik durch die Struktur der offenen Vertiefungen 32 im Schaumkörper 10, beziehungsweise durch die erhabenen Vorsprüngen 53 des Formwerkzeugs sogar noch gesteigert werden kann, da die großen Freiräume, die durch eine derartige Struktur im Schaumkörper 10 erzeugt werden, eine weiche Haptik begünstigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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