DE102020200027B4 - Plastic structure, in particular an armrest structure with an integrated force absorbing element, and method for producing a plastic structure - Google Patents
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Abstract
Kunststoffstruktur (100) umfassend, mindestens ein Basis-Strukturteil (1) aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial und mindestens ein riemenartiges Kraftaufnahmeelement (2) aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial, welches einen Obertrum (2A) und einen Untertrum (2B) bildet, wobei das mindestens eine riemenartige Kraftaufnahmeelement (2), von einem Fixierelement an einem vorgebaren Fixpunkt ausgehend, an mindestens einem Umlenkpunkt (Un) mittels mindestens einem am/im Basis-Strukturteil (1) angeordneten Umlenkelement (10, 20, 30', 30"), das aus einem Metall und/oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist, umgelenkt wird, wobei das mindestens eine Umlenkelement (10, 20, 30', 30") am/im Basis-Strukturteil (1) derart positioniert ist, sodass Obertrum (2A) und Untertrum (2B) entlang einer Biegelinie (Bx, By, Bz) des Basis-Strukturteiles (1) orientiert angeordnet sind, wobei das riemenartige Kraftaufnahmeelement (2) in dem Kunststoffmaterial des Basis-Strukturteiles (1) integriert angeordnet ist.Plastic structure (100) comprising at least one base structural part (1) made of a fiber-reinforced plastic material and at least one belt-like force absorbing element (2) made of a fiber-reinforced plastic material, which forms an upper strand (2A) and a lower strand (2B), the at least one belt-like Force absorbing element (2), starting from a fixing element at a predeterminable fixed point, at at least one deflection point (Un) by means of at least one deflection element (10, 20, 30', 30") arranged on/in the base structural part (1) and consisting of a metal and/or a plastic material, is deflected, with the at least one deflection element (10, 20, 30', 30") being positioned on/in the base structural part (1) in such a way that the upper strand (2A) and lower strand (2B ) are arranged oriented along a bending line (Bx, By, Bz) of the base structural part (1), the belt-like force absorbing element (2) being integrated in the plastic material of the base structural part (1). rt is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kunststoffstruktur, insbesondere eine Armlehnenstruktur mit integriertem Kraftaufnahmeelement.The invention relates to a plastic structure, in particular an armrest structure with an integrated force absorbing element.
Zum Stand der Technik gehören, gemäß der Darstellung in
Solche herkömmlichen Armlehnen werden als Armlehnen oder darunter liegende Konsole oder als Armlehnen, die auf Konsolen angeordnet sind, ausgebildet, wobei die Armlehne dann auf der jeweiligen Konsole (die unterschiedliche Bauformen aufweist) einen Deckel ausbildet.Conventional armrests of this type are designed as armrests or as an underlying console or as armrests which are arranged on consoles, the armrest then forming a cover on the respective console (which has different designs).
Die herkömmliche Armlehnenstruktur 100S als Zusammenbau-Teil umfasst gemäß der Explosionsdarstellung in einer hinsichtlich der Verwendung von unterschiedlichen Materialien sogenannten Mischbauform ein Stahlskelett 1S, ein Schaumteil (nicht dargestellt), einen Bezug (nicht dargestellt) und häufig Einlagen 2S, wie insbesondere einen Becherhalter aus einem Kunststoffmaterial, wobei die Einlagen oder auch sogenannte Einsätze zumeist als Kunststoffspritzgussteile hergestellt sind. Beschlagteile 3S ergänzen die Armlehnenstruktur 100S dahingehend, dass eine Klappung der Armlehnenstruktur 100S relativ zu einem Rückenlehnenteil einer Hintersitzanlage (nicht dargestellt) oder einer Konsole (nicht dargestellt) ermöglicht wird.According to the exploded view, the
Bekannt sind auch ferner Armlehnenstrukturen, bei denen das Stahlskelett teilweise oder vollständig durch andere Materialien ersetzt worden ist.Armrest structures are also known in which the steel skeleton has been partially or completely replaced by other materials.
Gemäß der Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Armlehnenstruktur zu schaffen, die insbesondere preiswert herstellbar ist, über nur geringes Gewicht verfügt, und in die gemäß den Vorgaben ausreichend große Kräfte eingeleitet werden können, die bisher nur durch den strukturellen Aufbau der herkömmlichen Stahlskelettarmlehnen gewährleistet werden konnten.The invention is based on the object of creating an improved armrest structure which can be produced particularly inexpensively, has only a low weight and into which sufficiently large forces can be introduced in accordance with the specifications, which up until now have only been guaranteed by the structural design of conventional steel skeleton armrests could.
Diese Aufgabe wird durch eine Kunststoffstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.This object is achieved by a plastic structure having the features of
Die erfindungsgemäße Kunststoffstruktur umfasst,
- • mindestens ein Basis-Strukturteil aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial und
- • mindestens ein riemenartiges Kraftaufnahmeelement aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial, welches einen Obertrum und einen Untertrum bildet,
- • wobei das mindestens eine riemenartige Kraftaufnahmeelement, von einem Fixierelement an einem vorgebaren Fixpunkt ausgehend, an mindestens einem Umlenkpunkt mittels mindestens einem am/im Basis-Strukturteil angeordneten Umlenkelement, das aus einem Metall und/oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist, umgelenkt wird,
- • wobei das mindestens eine Umlenkelement am/im Basis-Strukturteil derart positioniert ist, dass Obertrum und Untertrum entlang einer Biegelinie des Basis-Strukturteiles orientiert angeordnet sind,
- • wobei das riemenartige Kraftaufnahmeelement in dem Kunststoffmaterial des Basis-Strukturteiles integriert angeordnet ist.
- • at least one basic structural part made of a fiber-reinforced plastic material and
- • at least one belt-like force absorbing element made of a fiber-reinforced plastic material, which forms an upper strand and a lower strand,
- • wherein the at least one belt-like force absorbing element, starting from a fixing element at a predeterminable fixed point, is deflected at at least one deflection point by means of at least one deflection element which is arranged on/in the base structural part and is made of a metal and/or a plastic material,
- • wherein the at least one deflection element is positioned on/in the base structural part in such a way that the upper run and lower run are arranged oriented along a bending line of the base structural part,
- • wherein the belt-like force absorbing element is integrated into the plastic material of the base structural part.
Kunststoffstruktur ist beispielsweise eine Armlehnenstruktur.Plastic structure is an example of an armrest structure.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind in der Beschreibung näher erläutert und sind in den Unteransprüchen vermerkt.Preferred configurations are explained in more detail in the description and are noted in the dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Struktur, insbesondere einer Armlehnenstruktur; -
2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kunststoffstruktur, insbesondere einer Armlehnenstruktur, wobei die Basisstruktur transparent dargestellt ist; -
3 eine perspektivische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffstruktur, insbesondere der Armlehnenstruktur mit Blick auf eine Schnittfläche, wobei die Basisstruktur transparent dargestellt ist; -
4 eine perspektivische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffstruktur, insbesondere der Armlehnenstruktur mit Blick auf die der Schnittfläche gemäß3 gegenüberliegende Außenfläche der Armlehnenstruktur; -
5A eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kraftaufnahmeelementes der Kunststoffstruktur in einer ersten Ausführungsform; -
5B eine Vorrichtung gemäß5A mit dem Kraftaufnahmeelement; -
5C eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kraftaufnahmeelementes der Kunststoffstruktur in einer zweiten Ausführungsform; -
6 das Kraftaufnahmeelement in einer Einzeldarstellung in einer Seitenansicht; und -
7 eine schematische Darstellung der Herstellungsschritte zur Herstellung der Kunststoffstruktur, insbesondere der Armlehnenstruktur mittels eines Prozess-Schaubildes.
-
1 an exploded perspective view of a conventional structure, particularly an armrest structure; -
2 a perspective view of a plastic structure according to the invention, esp special armrest structure, wherein the base structure is shown transparent; -
3 a perspective sectional view of the plastic structure according to the invention, in particular the armrest structure with a view of a cut surface, wherein the base structure is shown transparent; -
4 a perspective sectional view of the plastic structure according to the invention, in particular the armrest structure with a view of the section surface3 opposite outer surface of the armrest structure; -
5A a device for producing a force absorbing element of the plastic structure in a first embodiment; -
5B a device according to5A with the force absorbing element; -
5C a device for producing a force absorbing element of the plastic structure in a second embodiment; -
6 the force absorbing element in an individual representation in a side view; and -
7 a schematic representation of the manufacturing steps for manufacturing the plastic structure, in particular the armrest structure by means of a process diagram.
Für die Zwecke der Beschreibung soll eine horizontale Richtung der Armlehnenstruktur mit „x“ bezeichnet werden. Mit „y“ wird die Richtung in der Horizontalen orthogonal zur x-Richtung bezeichnet, und mit „z“ wird die Richtung in der Vertikalen der Armlehnenstruktur orthogonal zur x-Richtung bezeichnet. Innerhalb aller Figuren werden nachfolgend die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteile verwendet, wobei gegebenenfalls nicht in jeder Figur erneut alle bereits vorgestellten Bauteile anhand der Bezugszeichen nochmals erläutert werden.For the purpose of description, a horizontal direction of the armrest structure shall be denoted by “x”. “y” denotes the horizontal direction orthogonal to the x-direction, and “z” denotes the vertical direction of the armrest structure orthogonal to the x-direction. Within all the figures, the same reference numbers are used below for the same components, with all the components already presented possibly not being explained again using the reference numbers in each figure.
Die
Die
Die Armlehnenstruktur 100 ist klappbar beziehungsweise schwenkbar. Zur Klappung oder Verschwenkung weist die Armlehnenstruktur 100 ein durchgehendes Achsenelement mit aus der Armlehnenstruktur 100 herausstehenden Achsenelementen oder nur aus der Armlehnenstruktur 100 seitlich herausstehenden Achsenelementen 20 auf, mittels der die Armlehnenstruktur über eine Drehachse Y2 klappbar/schwenkbar ist.The
Wird ein durch die Armlehnenstruktur 100 durchgehendes Achsenelement vorgesehen, erhöht sich die Lagestabilität, der aus der Armlehnenstruktur 100 seitlich herausstehenden Achsenelemente 20.If an axis element is provided that runs through the
Gemäß der Darstellung in den Figuren sind im Ausführungsbeispiel beidseitig, (erfindungsgemäß mindestens auf einer Seite) seitlich auskragende Achsenelemente 20 angeordnet, mittels denen die Armlehnenstruktur 100 beispielsweise in einer Struktur, insbesondere der rückenlehnenseitigen Struktur einer Hintersitzanlage gelagert ist.According to the representation in the figures, laterally projecting
Dargestellt ist ferner eine Anschlagachse Y1 auf der im Ausführungsbeispiel ebenfalls (erfindungsgemäß auf mindestens einer Seite) seitlich auskragende Anschlagelemente, insbesondere Anschlagstifte 10 oder dergleichen angeordnet sind. Die im Ausführungsbeispiel ausgeführten Anschlagelemente 10 stehen drehfest mit dem Träger 1 in Verbindung.Also shown is a stop axis Y1 on which in the exemplary embodiment (according to the invention on at least one side) laterally projecting stop elements, in
Die Anschlagelemente 10 können ebenfalls durch ein durch die Armlehnenstruktur 100 durchgehendes Anschlagelement gebildet werden, wodurch sich ebenfalls die Lagestabilität, der aus der Armlehnenstruktur 100 seitlich herausstehenden Anschlagelemente 10 erhöht.The
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das durch die Armlehnenstruktur 100 durchgehende Achsenelement und das durch die Armlehnenstruktur 100 durchgehende Anschlagelement fest (beispielsweise als geschweißtes Metallteil) miteinander verbunden (nicht dargestellt), sodass sich die parallel zueinander angeordneten Elemente (Achsenelement und Anschlagelement) bei einer Krafteinleitung nicht gegeneinander verschränken können.In a preferred embodiment, the axis element that runs through the
Aus Kosten- und Gewichtsgründen werden bevorzugt nur die seitlich aus der Armlehnenstruktur 100 herausstehenden Anschlagelemente 10 und Achsenelemente 20 derart angeordnet, dass diese nach dem zuvor erläuterten Prinzip (auf jeder Seite) fest (beispielsweise als geschweißtes Metallteil) miteinander verbunden sind, sodass sich analog zu dem vorhergehenden Absatz, die parallel zueinander angeordneten aus der Armlehnenstruktur 100 herausstehenden Elemente (Achsenelement 20 und Anschlagelement 10) bei einer Krafteinleitung nicht gegeneinander verschränken können.For reasons of cost and weight, only the
Die beiden Achsenelemente 20 greifen entlang der Drehachse Y2 in ein Basis-Strukturteil 1 ein, welches als Trägerelement der Armlehnenstruktur ausgebildet ist und nachfolgend kurz „Träger“ genannt wird. Die im Ausführungsbeispiel ausgeführten Achsenelemente 20 stehen drehfest mit dem Träger 1 in Verbindung.The two
Im Ausführungsbeispiel sind auf jeder Seite des Trägers 1 zwei Buchsen 30', 30" im Träger 1 integriert angeordnet, wobei auf die Integration der Buchsen 30', 30" in den Träger 1 noch eingegangen wird.In the exemplary embodiment, two
Die Buchsen 30', 30" liegen auf den mit dem Bezugszeichen Y3', Y3" bezeichneten Buchsenachsen. Die Buchsenachsen Y3', Y3" liegen parallel zu der Drehachse Y2 und der Anschlagachse Y1.The
Die zuvor erläuterten Vorkehrungen dienen zur Anordnung eines Kraftaufnahmeelementes 2, wie nachfolgend detailliert erläutert wird.The precautions explained above serve to arrange a
Das Kraftaufnahmeelement 2 ist erfindungsgemäß eine Art Riemen, insbesondere ein Spannriemen.According to the invention, the
Der Riemen, insbesondere der Spannriemen 2 wird bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet, worauf ebenfalls noch eingegangen wird.The belt, in particular the
Der Spannriemen 2, aus Symmetriegründen insbesondere je Seite je ein Spannriemen 2 umschließt zumindest die Anschlagelemente 10 und die mindestens eine Buchse 30', 30". The
Mit anderen Worten, der Spannriemen 2 umspannt im Ausführungsbeispiel mindestens ein Anschlagelement 10 und mindestens eine Buchse 30', 30", wobei vorgesehen ist, dass der Spannriemen 2 in x-Richtung gesehen in einer Flucht beziehungsweise in einer gedachten x/z-Ebene liegend angeordnet ist.In other words, in the exemplary embodiment, the
Materialseitig ist vorgesehen, dass die Achsenelemente 20 beziehungsweise die Achse und die Buchsen 30', 30", bevorzugt auch die Anschlagelemente 10 aus einem Metall, insbesondere Stahl ausgebildet sind.In terms of material, it is provided that the
Der Träger 1 besteht insgesamt in vorteilhafter Weise aus einem Kunststoff, wodurch ein geringes Gewicht der Armlehnenstruktur 100 gewährleistet ist.The
Es wird bevorzugt ein faserverstärkter Kunststoff verwendet, der in einem dafür vorgesehenen, die Kontur des Trägers 1 abbildenden, Werkzeugs in einem Spritzgießprozess eingebracht wird.A fiber-reinforced plastic is preferably used, which is introduced in an injection molding process into a tool provided for this purpose and which maps the contour of the
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich um Basalt-, Natur-, Aramid-, Carbon- oder Glasfasern.In a preferred embodiment of the invention, these are basalt, natural, aramid, carbon or glass fibers.
Durch die Integration der Bauteile 10, 20, 30', 30" in den Träger 1 wird eine Funktionsintegration bewirkt, wodurch die erfindungsgemäße Armlehnenstruktur mit Kosten- und Gewichtsvorteilen gegenüber der herkömmlichen Zusammenbauweise herstellbar ist.The integration of the
Die
Die
Die Erfindung sieht folgende Herstellung des spannbaren Riemens 2 als Kraftaufnahmeelement vor.The invention provides for the following production of the
Der Riemen 2 weist Fasermaterial auf, das mit einer Kunststoffmatrix getränkt ist, wobei es sich bevorzugt um Basalt-, Natur-, Aramid-, Carbon- oder Glasfasern oder Bündel davon handelt.The
Der Riemen 2 kann in Form eines Stabes oder Strings quasi endlos hergestellt werden und zur weiteren Verarbeitung in einer der beiden Formen vorliegen.The
Stäbe und Strings werden auch als Rod's bezeichnet und sind in
Die Riemen, insbesondere das zur Herstellung des Riemens 2 hergestellte Vorprodukt liegt somit entweder als Stab in europalettengünstigen Verpackungen oder als Stab beziehungsweise String als Rollenware auf einer Rolle vor.The belts, in particular the pre-product produced for the manufacture of the
Ein Granulat G, welches auch zur Herstellung des Trägers 1 verwendet wird, liegt entweder als sogenanntes Kurzfasermaterial (feines Granulat G mit kurzer Faserlänge) oder als sogenanntes Langfasermaterial (grobes Granulat G mit längerer Faserlänge) vor. Die Faserlänge des Granulats ist somit von der vorgebbaren durchschnittlichen Länge der Granulatkörner abhängig.A granulate G, which is also used to produce the
Vorgesehen ist, dass die Herstellung des Granulats G und die Herstellung des Stabes oder Strings in einer Anlage parallel möglich sind.It is envisaged that the production of the granulate G and the production of the rod or string will be possible in parallel in one plant.
Vorzugsweise sind die Riemen 2 und das Material zur Herstellung des Trägers 1 aus demselben Material ausgebildet, wobei der verwendete Kunststoff, insbesondere Polyamid [PA] oder Polypropylen [PP] ist, das mit Fasermaterial, insbesondere Basalt-, Natur-, Aramid-, Carbon- oder Glasfasern versehen, insbesondere verstärkt ist.Preferably, the
Es versteht sich, dass grundsätzlich auch andere Materialien und Materialkombinationen möglich sind.It goes without saying that, in principle, other materials and combinations of materials are also possible.
Die zuvor beschriebene Materialgleichheit (Sortenreinheit) des Materials des Riemens 2 und des Granulats, das heißt des Umspritzungsmaterials (feines Granulat G mit kurzer Faserlänge) oder (grobes Granulat G mit längerer Faserlänge) zur Herstellung des Trägers 1 ist von besonderem Vorteil, da die Herstellung vereinfacht und ein einheitlicher Recyclingprozess möglich wird.The previously described material equality (purity) of the material of the
Während der Herstellung der Armlehnenstruktur 100 im Spritzgießprozess schmilzt das Kunststoffmaterial des zuvor hergestellten und in das Werkzeug eingebrachten Riemens 2 ohne den Kontakt zu den Fasern oder Faserbündeln des Fasermaterials zu verlieren, sodass es sich mit dem in das Werkzeug eingespritzten Material, dem Umspritzungsmaterial, ideal verbindet, da Riemen 2 und Träger 1 aus demselben Material bestehen, wobei durch das Tränken der Fasern oder Faserbündel des Fasermaterials die abgeschmolzene Oberfläche des Kunststoffs wesentlich erhöht ist, sodass eine besonders feste stoffschlüssige Verbindung erzeugt wird, die höhere Kräfte aufnehmen kann, als a) ein vergleichsweise verwendeter Kunststoff ohne Fasermaterial (geringere Oberfläche und fehlendes Fasermaterial) oder b) als beispielsweise ein reines Fasermaterial (ohne Kunststoff), sodass keine stoffschlüssige Verbindung Kunststoff/Kunststoff entsteht.During the manufacture of the
Beim Recycling liegen dann gemäß der Erfindung, abgesehen von dem metallischen Material der Achsenelemente 20 und Achsen beziehungsweise der Anschlagelemente 10 und Buchsen 30', 30" nur die thermoplastische Kunststoffmatrix und das Fasermaterial vor, die in einem Recyclingschritt in vorteilhafter Weise zu einer sortenreinen Trennung geführt werden können.During recycling, according to the invention, apart from the metallic material of the
Erfindungsgemäß können die Riemen, die auch als Verstärkungsschlaufen bezeichnet werden, auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden.According to the invention, the straps, which are also referred to as reinforcement loops, can be manufactured in various ways.
Wie oben erläutert, liegt als Vorprodukt ein Stab oder ein String vor, daraus wird eine Schlaufe beziehungsweise ein Riemen 2 hergestellt, indem der Kunststoff auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird, bei dem dieser, aufgrund seiner charakteristischen thermoplastischen Eigenschaften verformbar ist.As explained above, the preliminary product is a bar or a string from which a loop or a
Das enthaltene Fasermaterial wird miterwärmt, erreichen jedoch ihre Schmelztemperatur nicht. Sie sind aufgrund ihrer Flexibilität ebenfalls verformbar und werden zusammen mit dem thermoplastischen Kunststoff in die gewünschte Form, insbesondere Riemenform gebracht.The fiber material contained is also heated, but does not reach its melting point. Due to their flexibility, they are also deformable and are brought into the desired shape, in particular the shape of a belt, together with the thermoplastic material.
Vorgesehen ist, dass ein Stab oder ein String während der Kunststoff in diesem (ver-)formbaren Temperaturbereich liegt, mittels einer Vorrichtung 5', 5" (vergleiche
Im Ausführungsbeispiel wird die gewünschte Riemenkontur, insbesondere Riemeninnenkontur dadurch erzeugt, indem der Stab oder der String über mindestens ein Umlenkelement, im Ausführungsbeispiel über mehrere Umlenkelemente 51' (vergleiche
Die Umlenkelemente 51' oder die Umlenkkontur 51" bilden beziehungsweise bildet vorgegebene Umlenkpunkte Un (im Ausführungsbeispiel ausgebildet n = 4 Umlenkpunkte), die (vergleiche
Dabei wird der Riemen 2 aus mindestens einem einzigen Umlauf (eine Wicklung) des Stabes oder des Strings hergestellt, der zuvor spiralförmig gewunden wird, wodurch ein Riemen 2 mit spiralförmig gewundenen String oder Stab gebildet wird.Here, the
Alternativ kann der Riemen 2 bevorzugt aus mehreren einzelnen Umläufen (mehrere Wicklungen) des Stabes oder Strings hergestellt werden, sodass der String oder der Stab des Riemens 2 parallel oder sich kreuzend verläuft, wodurch ein Riemen 2 mit parallelem oder gekreuztem String oder Stab gebildet wird.Alternatively, the
In
Die spezifische Ausgestaltung der Riemen, insbesondere die Anzahl der Wicklungen hängt von der Bauteilgeometrie und den Anforderungen an die zu übertragenden Kräfte ab.The specific design of the belt, in particular the number of windings, depends on the component geometry and the requirements for the forces to be transmitted.
Bevorzugt werden beispielsweise bis zu zwanzig Wicklungen vorgesehen, wobei in den meisten Anwendungsfällen zwischen fünf und zehn Wicklungen ausreichend sind, um die notwendigen Kräfte zu übertragen.For example, up to twenty windings are preferably provided, with between five and ten windings being sufficient in most applications to transmit the necessary forces.
Nach dem Ende der Wärmezufuhr erstarrt das zu einem Riemen 2 weiterverarbeitete Vorprodukt wieder und verbleibt durch die thermoplastische Veränderung des Materialgefüges Kunststoffs in der vorgegebenen Riemenform. Das Wickeln kann manuell oder bevorzugt automatisiert erfolgen. Eine Bearbeitung oder Nachbearbeitung unter Wärmezufuhr und ein Verschmelzen oder Ausrichten und Verschmelzen der einzelnen Wicklungen oder des Riemens insgesamt ist in vorteilhafter Weise ebenfalls möglich.After the end of the supply of heat, the pre-product further processed into a
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Vorrichtung 5', 5" bereits die Buchsen 30', 30" und/oder die Achsen oder Achsenelemente 20 oder auch die Anschlagelemente 10 angeordnet sind, sodass das Wickeln des Stabes oder des Strings um die Bauteile 10 und/oder 20 und/oder 30', 30" direkt in der Vorrichtung 5', 5" erfolgt.In a preferred embodiment, it is provided that the
In vorteilhafter Weise wird alternativ dann dieses Gebilde (nicht dargestellt), aus Riemen 2 und/oder Buchsen 30', 30" und/oder Anschlagelementen 10 und/oder Achsen oder Achsenelementen 20, wobei das Gebilde ein vorgefertigtes Zwischenbauteil in der sich später im Zusammenbauzustand befindenden Armlehnenstruktur 100 darstellt, in dem Werkzeug positioniert und umspritzt, sodass die Armlehnenstruktur 100 aus Trägerteil 1 mit integriertem Zwischenbauteil ausgebildet ist. Mit anderen Worten, das vorgefertigte Gebilde G wird in das Spritzgusswerkzeug eingelegt und dann mit dem Umspritzungsmaterial, welches dem Material des Riemens 1 entspricht, umspritzt.Alternatively, this structure (not shown) is then advantageously made up of
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der Riemen 2 in dem Träger 1 in vorteilhafter Weise sogenannte unidirektionale Faserstränge bildet, die durch die Umspritzung von kurz- oder langfaserverstärkten Fasersträngen innerhalb des Trägers 1 umgeben sind.A further aspect of the invention consists in the fact that the
Gemäß
Das heißt, der Riemen 2 bewirkt durch die in x-Richtung orientierten unidirektionalen Faserstränge eine erhöhte Steifigkeit des Trägers 1 explizit in x-Richtung, sodass die Biegesteifigkeit der Armlehnenstruktur 100 durch den/die integrierten Riemen 2 in Längserstreckung der Armlehnenstruktur 100 erhöht wird.This means that the
In
Im Gebrauchszustand der Armlehnenstruktur 100 werden durch die Personen Kräfte Fz in die Armlehnenstruktur 100 übertragen, die insbesondere bei höheren Fahrzeugtemperaturen bei denen kurz- oder langfaserverstärkte thermoplastische Bauteile als Material für den Träger verwendet werden, aufgrund ihrer Erweichung an ihre mechanische Grenzen stoßen.When the
Es wurde herausgefunden, dass die unidirektionalen Faserstränge des oder der Riemen/s 2 wesentlich zur Stabilität der Armlehnenstruktur 100 beitragen, wobei insbesondere in Längserstreckung x der Armlehnenstruktur 100 eine Verstärkung durch die Hebelwirkung zwischen dem/den Krafteinleitungspunkt/en und der Schwenkachse Y2 von besonderer Bedeutung ist, weshalb der oder die Riemen 2 entsprechend in x-Richtung ausgerichtet in der Armlehnenstruktur 100 angeordnet sind.It has been found that the unidirectional fiber strands of the belt(s) 2 contribute significantly to the stability of the
Es versteht sich, dass die Richtungsangaben x, y z nur beispielhaft zu verstehen sind. Zudem versteht sich, dass gegebenenfalls ein einziger Riemen 2 bereits die erfindungsgemäße Wirkung entfaltet. Zudem versteht sich, dass eine Kunststoffstruktur im Allgemeinen, somit auch eine Armlehnenstruktur 100 mehrere Riemen 2 umfassen kann, wobei jeder der Riemen 2 in eine der drei Raumrichtungen x, y, z unidirektional angeordnet werden und seine Wirkung entfalten kann. Mit anderen Worten, in einer Armlehnenstruktur 100 können bevorzugt ein, zwei oder drei oder auch mehr als drei Riemen 2 angeordnet sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel können zwei Riemen in bevorzugter Weise je Seite der Armlehnenstruktur 100 in Längserstreckung x der Armlehnenstruktur 100 in ihrer heruntergeklappten Gebrauchsstellung, die im Ausführungsbeispiel der Fahrzeuglängsrichtung entspricht vorgesehen sein. Es können aber auch je Bedarf, insbesondere der vorliegenden Krafteinleitungsrichtung Riemen 2 nur in y-Richtung quer zur Fahrtrichtung x oder nur senkrecht in z-Richtung quer zur Fahrtrichtung x oder eine Kombination aus diesen drei Richtungen x, y, z gewählt werden.It goes without saying that the directions x, yz are only to be understood as examples. In addition, it goes without saying that a
Außerdem wird offenbart, dass sich die durch den Riemen 2 aufnehmbaren Kräfte in vorteilhafter Weise erhöhen, wenn gemäß dem Ausführungsbeispiel die Riemen 2 mit einer vorgebbaren Vorspannung in den Träger 1 integriert angeordnet werden.It is also disclosed that the forces that can be absorbed by the
Dazu ist das Werkzeug (nicht dargestellt) derart konstruiert, dass es im Bereich des Riemens 2 ein bewegliches Element aufweist.For this purpose, the tool (not shown) is constructed in such a way that it has a movable element in the area of the
Dieses bewegliche Element sorgt einerseits dafür, dass Toleranzen der vorgefertigten Riemen berücksichtigt werden können und damit das Einlegen ermöglicht und vereinfacht wird, wobei andererseits die Riemen 2 in dem Werkzeug unter einer vorgebbaren Vorspannung gehalten werden, bis sie im Herstellungsverfahren, insbesondere in dem Spritzgussverfahren unter Beibehaltung der Vorspannung umspritzt sind.On the one hand, this movable element ensures that tolerances of the prefabricated belts can be taken into account and thus the insertion is made possible and simplified, while on the other hand the
Es wurde festgestellt, dass die positiven stabilisierenden mechanischen Eigenschaften der in dem Träger 1 integrierten Riemen 2 und der Armlehnenstruktur 100 sich besonders günstig auswirken, wenn die Vorspannkräfte einen bestimmten vorgebbaren Betrag nicht überschreiten.It was found that the positive, stabilizing mechanical properties of the
Ferner wurde herausgefunden und bildet einen weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung, dass die Lage des mindestens einen Riemens 2 oder der (mehreren) Riemen 2 beabstandet zu der mittleren Biegelinie Bx von Vorteil ist, um die Biegesteifigkeit zu erhöhen.Furthermore, it was found and forms a further essential aspect of the invention that the position of the at least one
Als Basisanordnung liegt der Riemen 2 einends zwischen mindestens einem Fixpunkt an einem Fixierelement (nicht dargestellt) und anderenends an dem mindestens einen Umlenkpunkt (Un; n = 1).As a basic arrangement, the
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der erste Fixpunkt bereits als ein Umlenkpunkt U1 durch das Anschlagelement 10 ausgebildet, und ein zweiter Umlenkpunkt U2 wird durch die erste Buchse 30' gebildet.According to the exemplary embodiment, the first fixed point is already formed as a deflection point U1 by the
Ferner werden gemäß dem gewählten Ausführungsbeispiel noch zwei weitere Umlenkpunkte U3, U4 an der zweiten Buchse 30" und dem Achsenelement 20 ausgebildet, wodurch der Riemen 2 einen im Wesentlichen parallel laufenden Obertrum 2A und einen Untertrum 2B (vergleiche Bezugszeichen in den
Insbesondere in den
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß (vergleiche insbesondere
Die erläuterten Maßnahmen, insbesondere in Kombination, bewirken in vorteilhafter Weise, dass insbesondere die temperaturbedingte Verringerung der Biegesteifigkeit, das heißt eine temperaturbedingte größere Durchbiegung der Armlehnenstruktur 100 vermieden wird. Hinzu kommt die gewünschte Gewichtsreduzierung durch die geringe Verwendung von metallischen Materialien mit hohem spezifischen Gewicht. Außerdem wird die aus ökologischer Sicht zu bedenkende Recyclebarkeit des Gegenstandes der Erfindung verbessert.The measures explained, in particular in combination, have the advantageous effect that, in particular, the temperature-related reduction in flexural rigidity, ie a temperature-related greater deflection of the
Abschließend wird zusammenfassend zur weiteren Verdeutlichung in wesentlichen Schritten der Herstellungsvorgang anhand eines Systemschaubildes nochmal erläutert.Finally, for further clarification, the essential steps of the manufacturing process are summarized and explained again using a system diagram.
Verfahrensschritte:Process steps:
Schritt I:Step I:
Tränken des Fasermaterials mit einem Kunststoffmaterial oder
verschiedenen Kunststoffmaterialien mit einem vorgebbaren prozentualen Gewichtsanteil des Fasermaterials, in dem das jeweilige Kunststoffmaterial thermisch aufgeschlossen und das Fasermaterial mit der Kunststoffstruktur getränkt wird, wobei das jeweilige Kunststoffmaterial aushärtet und ein Profil-Halbzeug, insbesondere als Stab oder String vorliegt.impregnating the fiber material with a plastic material or
different plastic materials with a predeterminable percentage by weight of the fiber material, in which the respective plastic material is thermally broken down and the fiber material is impregnated with the plastic structure, the respective plastic material hardening and a profile semi-finished product, in particular as a rod or string, is present.
Schritt I-A:Step I-A:
Kurzschnitt des Profil-Halbzeuges und Herstellen eines Granulates G wahlweise aus dem Profil-Halbzeug aus dem einen oder anderen Kunststoffmaterial.Short cut of the semi-finished profile and production of a granulate G optionally from the semi-finished profile made of one or the other plastic material.
Schritt I-B:Step I-B:
Langschnitt des Profil-Halbzeuges aus dem einen oder anderen Kunststoffmaterial in einer vorgebbaren Länge und Herstellen eines Stabes oder Strings.Long cut of the semi-finished profile from one or the other plastic material in a definable length and manufacture of a rod or string.
Die Schritte I-A und I-B können zeitgleich oder zeitversetzt in einer oder unterschiedlichen Anlagen durchgeführt werden.Steps IA and IB can be carried out at the same time or at different times in one or different systems.
Schritt IIStep II
Herstellen von Umlenkelementen 10, 20, 30', 30" aus einem Metall oder einem Kunststoffmaterial oder aus dem Fasermaterial, das mit einem Kunststoffmaterial getränkt ist.Manufacture of
Schritt III:Step III:
Herstellen eines riemenartigen Kraftaufnahmeelementes 2, durch Ablängen einer vorgebbaren Länge eines Riemens vom Stab oder String der freie Enden aufweist, und nochmaliger thermischen Aufschluss des Kunststoffmaterials sowie Umformen des abgelängten Riemen zu einem riemenartigen Kraftaufnahmeelement 2 (ohne die freien Enden zu verbinden) und Aushärten des Kraftaufnahmeelementes 2.Production of a belt-like force-transmitting
Schritt III (alternativ):Step III (alternative):
Herstellen eines riemenartigen Kraftaufnahmeelementes 2, durch Ablängen einer vorgebbaren Länge eines Riemens vom Stab oder String der freie Enden aufweist, und nochmaliger thermischen Aufschluss des Kunststoffmaterials sowie Umformen des abgelängten Riemens zu einem riemenartigen Kraftaufnahmeelement 2, wobei die freien Enden in einem Stoß in dem erneuten aufgeschlossenen Zustand endseitig verbunden werden.Production of a belt-like
Schritt lila:step purple:
Einlegen von Umlenkelementen 10, 20, 30', 30" in ein Werkzeug, welches die Negativform eines Basis-Strukturteiles 1 aufweist, und Einlegen mindestens eines des ausgehärteten riemenartigen Kraftaufnahmeelementes 2 in dem Werkzeug und Anordnung des mindestens einen riemenartigen Kraftaufnahmeelementes 2 an mindestens einem Umlenkelement 10, 20, 30', 30".Insertion of
Alternativ zu Schritt IIIa erfolgt Schritt IIIb.Step IIIb takes place as an alternative to step IIIa.
Schritt Illb:Step IIIb:
Anordnen des mindestens einen ausgehärteten riemenartigen Kraftaufnahmeelementes 2 an mindestens einem Umlenkelement 10, 20, 30', 30" außerhalb des Werkzeugs und Einlegen des derart vormontieren Gebildes in das Werkzeug.Arranging the at least one hardened belt-like
Schritt IV:Step IV:
Erhitzen und Einbringen des im Schritt I-A hergestellten Granulates G und Spritzgießen oder Formpressen des Granulates G innerhalb des Werkzeuges unter Herstellung der Positivform des Basis-Strukturteiles 1 mit dem mindestens einen in das Basis-Strukturteil 1 integrierten riemenartigen Kraftaufnahmeelement 2.Heating and introducing the granules G produced in step I-A and injection molding or compression molding of the granules G within the tool to produce the positive mold of the base
Gemäß der ersten Ausführungsvariante IIIa der Herstellung werden zunächst die Achsen oder Achsenelemente 20 und Buchsen 30', 30" sowie Anschlagelemente 10 gemäß Schritt II und der Riemen gemäß Schritt III in das Werkzeug eingelegt, danach wird der Riemen 2 aufgezogen und der Riemen 2 wird im Werkzeug gespannt. Schließlich wird das geschmolzene Granulat G in das Werkzeug eingefüllt und der Träger 1 wird gegossen, wodurch der oder die Riemen 2 in der Armlehnenstruktur 100 integriert angeordnet sind.According to the first embodiment variant IIIa of production, the axles or
Gemäß der zweiten Ausführungsvariante Schritt IIIb der Herstellung werden die Achsen oder Achsenelemente 20 und Buchsen 30', 30" sowie die Anschlagelemente 10 und der Riemen 2 gemäß den Schritten II/III gemeinsam als vorgefertigtes Gebilde in das Werkzeug eingelegt, danach wird der Riemen 2 in einer möglichen Vorgehensweise im Werkzeug gespannt. Schließlich wird das geschmolzene Granulat G in das Werkzeug eingefüllt und die Positivform des Trägers 1 wird gegossen, wodurch der mindestens eine Riemen 2 in der Armlehnenstruktur 100 integriert angeordnet ist.According to the second embodiment variant, step IIIb of production, the axles or
Der Einlege- und Entnahmeprozessschritt der Armlehnenstruktur 100 ist idealerweise automatisiert und sorgt für eine schnelle Taktung beim Herstellen der Kunststoffstruktur, insbesondere der Armlehnenstruktur 100.The insertion and removal process step of the
Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Bau- und Herstellungsweise sind neben der Gewichtseinsparung und der günstigeren Material-, Prozess- und Bauteilkosten auch die einfache Art des Recyclings am Ende des Bauteillebens. Alternativ dazu können auch andere Herstellungsverfahren wie zum Beispiel das Formpressen von Kunststoff verwendet werden, um die Kunststoffstruktur herzustellen.The main advantages of the method of construction and production according to the invention, in addition to the weight saving and the lower material, process and component costs, are also the simple type of recycling at the end of the component life. Alternatively, other manufacturing processes, such as plastic compression molding, may be used to fabricate the plastic structure.
BezugszeichenlisteReference List
Stand der Technik:
- 100S
- Armlehnenstruktur
- 1S
- Stahlskelett
- 2S
- Einlagen
- 3S
- Beschlagteile
- 100S
- armrest structure
- 1S
- steel skeleton
- 2S
- insoles
- 3S
- fitting parts
Erfindung:
- 100
- Armlehenstruktur
- Y1
Anschlagachse der Elemente 10- Y2
- Drehachse,
Schwenkachse der Elemente 20 - 1
- Träger, Basisstrukturteil, Trägerteil
- 1A
- Versteifungsstruktur
- 2
- Kraftaufnahmeelement, Riemen
- 2A
- Obertrum
- 2B
- Untertrum
- 10
- Umlenkelement; Anschlagstifte, Anschlagelement
- 20
- Umlenkelement; Achsenelement
- 30', 30"
- Umlenkelement; Buchsen
- 5', 5"
- Vorrichtung
- 51'
- Umlenkrolle
- 51"
- Umlenkkontur
- Bx, By, Bz
- Biegelinien orientiert in den Raumrichtungen x, y, z
- Bx
- Biegelinie in x-Richtung orientiert
- Fz
- Kraft
- Y3', Y3"
Buchsenachsen der Elemente 30', 30"- Un; U1, U2, U3, U4
- Umlenkpunkte (n = Anzahl)
- G
- Granulat
- R
- Stab, String, (Rod)
- 100
- armrest structure
- Y1
- Stop axis of the
elements 10 - Y2
- Axis of rotation, pivot axis of the
elements 20 - 1
- Carrier, base structure part, carrier part
- 1A
- stiffening structure
- 2
- Force absorbing element, belt
- 2A
- upper run
- 2 B
- return run
- 10
- deflection element; Stop pins, stop element
- 20
- deflection element; axis element
- 30', 30"
- deflection element; sockets
- 5', 5"
- contraption
- 51'
- pulley
- 51"
- deflection contour
- Bx, By, Bz
- Bending lines oriented in the spatial directions x, y, z
- bx
- Bending line oriented in x-direction
- vehicle
- power
- Y3', Y3"
- bushing axles of
elements 30', 30" - U.N; U1, U2, U3, U4
- Deflection points (n = number)
- G
- granules
- R
- rod, string, (rod)
Verfahrensschritte:
- I
- Tränken des Fasermaterials mit Kunststoff und Herstellen Profil-Halbzeug
- I-A
- Kurzschnitt des Profil-Halbzeug zu Granulat
- II-B
- Langschnitt des Profil-Halbzeugs zu einem Stab oder String
- II
- Herstellen von Fixier- und Umlenkelementen
- III
- Herstellen eines riemenartigen Kraftaufnahmeelementes aus dem Profil-Halbzeug
- IIIa
- separates Einlegen von Fixier- und Umlenkelementen und des riemenartigen Kraftaufnahmeelementes in ein Werkzeug
- IIIb
- gebildeartiges Einlegen von Fixier- und Umlenkelementen und des riemenartigen Kraftaufnahmeelementes in ein Werkzeug
- IV
- Einbringen des erhitzten Granulates G
- I
- Impregnating the fiber material with plastic and producing profile semi-finished products
- i.a
- Short cutting of the semi-finished profile into granules
- II-B
- Long cut of the semi-finished profile into a bar or string
- II
- Manufacture of fixing and deflection elements
- III
- Production of a belt-like force absorbing element from the semi-finished profile
- IIIa
- separate insertion of fixing and deflection elements and the belt-like force absorbing element in a tool
- IIIb
- structure-like insertion of fixing and deflection elements and the belt-like force absorbing element in a tool
- IV
- Introduction of the heated granules G
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020200027.1A DE102020200027B4 (en) | 2020-01-03 | 2020-01-03 | Plastic structure, in particular an armrest structure with an integrated force absorbing element, and method for producing a plastic structure |
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Publications (2)
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DE102020200027A1 DE102020200027A1 (en) | 2021-07-08 |
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Family
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-
2020
- 2020-01-03 DE DE102020200027.1A patent/DE102020200027B4/en active Active
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