DE3729851C1 - Plastic article, in particular for vehicle seats, with embedded insert - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffkörper, insbesondere für Fahrzeugsitze, mit wenigstens einer zumindest teilweise in den Kunststoff eingebetteten Einlage aus einem Material mit anderen physikalischen Eigenschaften als denjenigen des Kunststoffs, insbesondere aus Metall.

Bei den bekannten Kunststoffkörpern dieser Art, die beispiels­ weise als Polsterträger für Schalensitze verwendet werden und bei denen die Einlage vorzugsweise eingegossen oder mit dem Kunststoff umspritzt ist, kann es im Kontaktbereich, also dort, wo sich der Kunststoff und die Einlage berühren, zur Bildung von Rissen im mechanisch schwächeren Material kommen, das in der Regel der Kunststoff ist, was zum Versagen des Verbundes führen kann. In der Regel sind mechanische und ther­ mische Einflüsse die Ursache hierfür.

Zu einem Versagen des Verbundes kann es auch bei einer bekannten Kopfstütze (US-PS 40 77 664) kommen, die ein in Querrichtung der Rückenlehne und oberhalb derselben verlaufendes Rohr aus Metall aufweist, das einen kreisförmigen Querschnitt hat und mit einer Ummantelung aus einem elastischen Kunststoff versehen ist. Diese Ummantelung wird in einem Gießverfahren, insbesondere durch Spritzgießen, unmittelbar auf das Rohr aufgebracht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kunststoffkörper der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Verbund mit der Einlage auch bei starken Verformungen erhalten bleibt. Diese Aufgabe löst ein Kunststoffkörper mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Die Zwischenschicht, die einerseits mit dem Kunststoff und ande­ rerseits mit der Einlage einen festen Verbund bildet, erlaubt Relativbewegungen zwischen dem Kunststoff und der Einlage, wie sie bei Verformungen auftreten, ohne den Kunststoff oder das Ma­ terial der Einlage mechanisch zu überlasten. Hierdurch wird eine Kontaktrißbildung im Kunststoff oder in der Einlage vermieden und damit der indirekte Verbund zwischen beiden Bauteilen voll aufrechterhalten. Natürlich macht die Kraft- oder Lastübertra­ gung zwischen dem Kunststoffkörper und der Einlage es erforder­ lich, Bauteilformen und Bauteilkonturen zu wählen, welche den auftretenden Anforderungen gerecht werden. Probleme treten hier­ bei aber nicht auf, da diese Anforderungen konstruktiv leicht zu erfüllen sind.

Vorzugsweise wird die Zwischenschicht durch eine Umhüllung der Einlage zumindest in dem eingebetteten Bereich gebildet.

Damit die Zwischenschicht ihre Funktion erfüllen kann, besteht sie aus einem Material, das eine bessere Verformbarkeit als der Kunststoff und die Einlage hat. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise sicherstellen, daß die Zwischenschicht die Relativbewegun­ gen zwischen Kunststoff und Einlage zuläßt, die notwendig sind, um Rißbildungen in diesen Teilen zu verhindern. Von untergeordne­ ter Bedeutung ist dabei, ob das Material der Zwischenschicht die Relativbewegung zwischen Kunststoffkörper und Einlage durch eine elastische, eine plastische oder sowohl eine elastische als auch eine plastische Deformation ermöglicht.

Vorteilhafte Materialien für die Zwischenschicht sind Gegenstand des Anspruches 5.

Der Kunststoffkörper kann beispielsweise ein Teil eines Fahrzeug­ sitzes sein, mit dem mittels der Einlage ein anderer Teil des Sitzes, beispielsweise das Sitzgestell oder eine Kopfstütze, ver­ bindbar ist. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lö­ sung dann, wenn der Kunststoffkörper eine als Rückenlehnen- Polsterträger dienende Schale eines Fahrzeugsitzes ist. Bei sol­ chen Schalen kann es im Crash-Fall zu einer starken Deformation der Schale kommen. Das anschließende Zurückfedern kann dabei zu einer gefährlichen Situation für den Sitzbenutzer führen. Ein in die Schale eingebettetes Dämpfungselement, beispielsweise ein metallischer Profilstab, kann die Bewegungen der Schale, insbe­ sondere beim Zurückfedern, stark dämpfen. Dabei braucht ein Ver­ sagen des Verbundes zwischen der Schale und dem Dämpfungselement nicht befürchtet zu werden, sofern zwischen beiden Teilen die er­ findungsgemäße Zwischenschicht vorhanden ist.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Rückenlehne eines Fahr­ zeugsitzes mit einer als Polsterträger dienenden Schale,

Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen schematisch dargestellten Ausschnitt aus Fig. 2 bei unbelasteter Einlage,

Fig. 4 einen Ausschnitt gemäß Fig. 3 bei belasteter Ein­ lage,

Fig. 5 eine Ansicht von vorne einer als Rückenlehnen- Polsterträger dienenden Schale eines Fahrzeugsit­ zes,

Fig. 6 einen vergrößert dargestellten Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.

Die Rückenlehne eines Kraftfahrzeugsitzes hat als Polsterträger eine Schale 1, die aus glasfaserverstärktem, kohlefaserverstärk­ tem oder ähnlichem Kunststoff besteht. Die Schale 1 ist im Be­ reich ihrer beiden nach vorne vorgezogenen seitlichen Randzonen 1′ mit je einem aus Metall bestehenden Seitenholm 100 fest ver­ bindbar. Das untere Ende dieser beiden Seitenholme 100 ist in be­ kannter Weise über je einen Gelenkbeschlag mit dem Sitzteil des Fahrzeugsitzes verbunden.

Für die Verbindung der Schale 1 mit den Seitenholmen 100 sind in die beiden seitlichen Randzonen 1′ zwei aus Stahl bestehende, je als Flachstab ausgebildete Einlagen 2 und 3 eingebettet, deren Endabschnitt je eine nach innen weisende Schweißmutter 4 tragen. Diese Schweißmuttern ragen aus dem die Schale 1 bildenden Mate­ rial heraus und nehmen die Verbindungsschrauben auf, mittels deren die Seitenholme mit der Schale 1 verbunden werden.

Die Einlagen 2 und 3 befinden sich in je einer eine elastisch- plastische Zwischenschicht bildenden Umhüllung 5, die im Ausfüh­ rungsbeispiel aus Silikon bestehen, das auf die Einlagen 2 und 3 aufgetragen worden ist, ehe diese in die seitlichen Randzonen 1′ eingebettet wurden. Die Umhüllung 5 bildet einen festen Verbund sowohl mit der Einlage als auch der seitlichen Randzone 1′.

Erfährt beispielsweise die Einlage 2 eine Deformation, zum Bei­ spiel eine Streckung in ihrer Längsrichtung durch eine mechani­ sche Belastung, dann reduziert sich ihr Querschnitt, wie dies in Fig. 4 übertrieben stark dargestellt ist. Wäre die Umhüllung 5 nicht vorhanden, dann würden im Kontaktbereich zwischen der Ein­ lage und der seitlichen Randzone in letzterer Risse entstehen, wodurch der Verbund beeinträchtigt oder vollständig versagen wür­ de. Die Umhüllung 5 läßt hingegen diese Relativbewegung zwischen der Einlage 2 und der seitlichen Randzone 1′ zu, ohne daß es zu einer Rißbildung im Material der seitlichen Randzone 1 kommt. Außerdem wird der Verbund zwischen der Umhüllung 5 und der seit­ lichen Randzone einerseits sowie der Umhüllung 5 und der Einlage 2 andererseits in vollem Umfange aufrechterhalten. Dies ist da­ durch möglich, daß die Umhüllung im erforderlichen Maße sich elastisch und/oder plastisch verformt.

Die in Fig. 5 dargestellte Schale 10, die ebenfalls als Polster­ träger der Rückenlehne eines nicht dargestellten Kraftfahrzeug­ sitzes dient, besteht wie die Schale 1 aus einem glasfaserver­ stärkten, kohlefaserverstärkten oder ähnlichem Kunststoff.

Die nach vorne gezogenen seitlichen Randzonen 10′ der Schale 10 sind mit je einem metallischen Seitenholm 11 fest verbunden.

Bei einer Belastung des Mittelbereiches der Schale 10 von vorne, wie sie durch einen Sitzbenutzer beispielsweise bei einem Unfall auftreten kann, erfährt die Schale 10 eine elastische Verformung derart, daß der mittlere Bereich nach hinten verlagert und dem­ entsprechend die Krümmung der Schale in Querrichtung vergrößert wird, wobei sich auch der Abstand der Seitenholme 11 voneinander verringert. Bei den bekannten Fahrzeugsitzen mit Kunststoffscha­ len als Rückenlehnen-Polsterträger kann die durch diese Verfor­ mung der Schale in ihr gespeicherte Energie so groß werden, daß der Sitzbenutzer bei der anschließenden, in äußerst kurzer Zeit erfolgenden Rückkehr der Schale in ihre Ausgangslage eine unzu­ lässig hohe Beschleunigung erfährt.

Bei der Schale 10 wird dies durch ein Dämpfungselement 12 verhin­ dert, das, im Ausführungsbeispiel im Schulterbereich, in die Schale 10 eingebettet ist. Das Dämpfungselement 12 erstreckt sich in Querrichtung der Rückenlehne. Seine Form, Größe und Anordnung braucht jedoch nicht so gewählt zu sein, wie dies aus Fig. 5 er­ sichtlich ist, da es nur darauf ankommt, daß das Dämpfungselement oder, falls mehrere Dämpfungselemente vorgesehen sind, die Dämpfungselemente bei der Verformung der Schale 10 deformiert werden und dabei Energie irreversibel in Verformungsarbeit um­ setzen.

Im Ausführungsbeispiel wird das Dämpfungselement F12 durch einen aus Stahl bestehenden Flachstab gebildet, der sich in Querrich­ tung der Rückenlehne von der einen zur anderen Seitenzone er­ streckt. Das Dämpfungselement 12 erfährt deshalb eine plastische Deformation in Form einer Biegung, und zwar sowohl dann, wenn die Schale 10 unter der Belastung durch den Sitzbenutzer deformiert wird, als auch dann, wenn die Schale 10 wieder in ihre Ausgangs­ lage zurückkehren möchte. Das Dämpfungselement 12 wird deshalb die Durchbiegung der Schale 10 verringern und vor allem ein Zu­ rückfedern in Richtung auf die Ausgangslage verhindern oder zu­ mindest stark verlangsamen.

Selbstverständlich kommt als Dämpfungselement 12 nicht nur ein Flachstab in Frage. Auch Profilstäbe und flächige Elemente, bei­ spielsweise solche, die in der Art einer Streckmetallmatte ausge­ bildet sind, sind geeignet.

Damit es nicht bei einer Relativbewegung zwischen der Schale 10 und dem Dämpfungselement 12 zu einer Rißbildung in der Schale 10 kommt, ist das Dämpfungselement 12 mit einer eine Zwischenschicht bildenden Umhüllung 15 versehen, die im Ausführungsbeispiel aus einem elastisch-plastischen Kunststoff oder Kautschuk besteht, der sowohl mit dem Dämpfungselement 12 als auch der Schale 10 ei­ nen festen Verbund eingeht und eine für die auftretenden Relativ­ bewegungen ausreichende Verformbarkeit hat.

Claims (7)

1. Kunststoffkörper, insbesondere für Fahrzeugsitze, mit wenigstens einer zumindest teilweise in den Kunststoff eingebetteten Einlage aus einem Material mit anderen physikalischen Eigenschaften als denjenigen des Kunststoffs, insbesondere aus Metall, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht (5; 15) aus einem Relativbewegungen zwischen dem Kunststoff und der Einlage (2, 3; 12) zulassenden Material zwischen Kunst­ stoff und Einlage (2, 3; 12) vorgesehen ist.

2. Kunststoffkörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenschicht (5; 15) durch eine Umhüllung der Einlage (2, 3; 12) zumindest in deren eingebettetem Bereich gebildet ist.

3. Kunststoffkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zwischenschicht (5; 15) aus einem Material besteht, das eine bessere Verformbarkeit als der Kunststoff und die Einlage (2, 3; 12) hat.

4. Kunststoffkörper nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Material der Zwischenschicht (5; 15) eine größere Elastizität und/oder größere plastische Verformbarkeit hat als der Kunststoff und die Einlage (2, 3; 12).

5. Kunststoffkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (5; 15) aus einem elastisch-plastischen Kunststoff, einem Silikonmaterial, einem temperaturbeständigen Wachs, Kautschuk oder einem kautschukar­ tigen Material besteht.

6. Kunststoffkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er eine als Rückenlehnen-Polster­ träger dienende Schale eines Fahrzeugsitzes ist und die Einlage als ein sich plastisch verformendes Dämpfungselement (12) ausge­ bildet ist.

7. Kunststoffkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (2, 3) ein Verbindungs­ teil oder ein Teil einer Verbindungsvorrichtung ist.