SCHAUMTEIL, INSBESONDERE FÜR EINEN FAHRZEUGSITZ, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SCHAUMTEILS, SOWIE FAHRZEUGSITZ
Die Erfindung betrifft ein Schaumteil, insbesondere für einen Fahrzeugsitz, mit einer Textilschicht und einem Schaumkörper, insbesondere aus einem Polyurethanschaum, wobei die Textilschicht als eine dreidimensional geformten Vliesschicht ausgeführt ist. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumteils sowie einen Fahrzeugsitz.
Stand der Technik
Durch Benutzung sind Schaumteile für Fahrzeugsitze bekannt, die einem Polstern einer Sitzstruktur dienen und einem Benutzer des Fahrzeugsitzes einen möglichst guten Sitzkomfort bieten sollen.
Die WO 2009/036841 A1 offenbart eine Rückenlehne für einen Fahrzeugsitz in einem Kraftfahrzeug, wobei die Rückenlehne aus einem einteiligen oder mehrteiligen, gepolsterten Drahtrahmen ausgebildet ist. Der Drahtrahmen gibt einem Schaumkörper des Schaumteils die notwendige Steifigkeit.
Die WO 2014/106592 A1 offenbart ein Schaumteil, insbesondere für einen Fahrzeugsitz, mit einer einem Benutzer zugewandten ersten Schaumlage und einer dem Benutzer abgewandten zweiten Schaumlage, wobei die erste Schaumlage eine gegenüber der zweiten Schaumlage unterschiedliche Härte und/oder Dichte aufweist, wobei die erste Schaumlage mehrere dem Benutzer zugewandte Komfortröhren aufweist. Die erste Schaumlage kann von der zweiten Schaumlage
durch ein Netzwerk, insbesondere aus Polyethylen, Jute, Gaze oder Vlies, getrennt sein.
Es ist im Stand der Technik bekannt, Schaumteile für Polsterteile aus Polyurethan- Schaumstoffen auf ihrer Unterseite, welche sich bei der Benutzung des Polsterteiles auf einem Auflagerahmen oder Stützrahmen des zu polsternden Gegenstandes abstützt, mit einer Verstärkung zu versehen. Eine derartige Verstärkung muss insbesondere abriebfest und zerreißfest sein, um eine Beschädigung oder eine Zerstörung des Schaumteils zu verhindern, wie dies durch Benutzung des Polsterteils und die damit verbundenen wiederholten Beanspruchungen und Bewegungen auf dem Auflagerahmen oder Stützrahmen eintreten kann.
Aus der WO 2020/030725 A1 ist ein Schaumteil für einen Fahrzeugsitz bekannt, mit einer Textilschicht und einem die Textilschicht wenigstens teilweise aufnehmenden Schaumkörper aus einem Schaummaterial, insbesondere aus einem Polyurethanschaum, wobei die Textilschicht unvollständig von dem Schaummaterial durchdrungen ist und die Textilschicht flüssigkeitsabweisende, insbesondere hydrophobe, Eigenschaften aufweist. Die Textilschicht kann eine Vliesschicht sein.
Aus dem Stand der Technik bekannte PU-Schaumteile, insbesondere für Rückenlehnen oder Sitzteile, sind nicht starr genug, um alleine in einer Sitzumgebung implementiert zu werden. Daher ist immer eine zusätzliche Unterstützung mittels einer tragenden Sitzstruktur erforderlich. Eine solche Sitzstruktur kann aus Metall oder aus Kunststoff sein. Aus dem Stand der Technik bekannte Fahrzeugsitze bestehen daher aus einer Sitzstruktur und einem von der Sitzstruktur getragenen Schaumteil. Die Sitzstruktur weist meist ein recht hohes Gewicht auf, ist teuer und benötigt Bauraum, der jedoch oftmals knapp ist. Schaumteile gewährleisten den Komfort. Die Sitzstrukturteile gewährleisten die notwendige strukturelle Unterstützung der Schaumteile.
Es ist zudem durch Benutzung bekannt, zur Erhöhung der Steifigkeit einen Rahmen oder ein Verstärkungsmatenal zu überschäumen. Solche überschäumten
Komponenten verursachen jedoch entweder Probleme mit dem Herstellungsprozess oder sind schwer oder kostenintensiv.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Schaumteil der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere eine das Schaumteil tragende Sitzstruktur zu vereinfachen oder sogar vollständig zu vermeiden. Dadurch soll die Möglichkeit geschaffen werden, einen gegenüber dem Stand der Technik leichteren und bequemeren Fahrzeugsitz zu bauen, der zudem weniger Bauraum benötigt. Insbesondere ist es eine Aufgabe, einen Drahtrahmen für ein Schaumteil zu ersetzen, der zwar die Steifigkeit des Schaumteils erhöht, aber schwer und kostenintensiv ist.
Der Erfindung liegt zudem die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsmäßigen Schaumteils und einen leichten und kostengünstigen Fahrzeugsitz mit einem erfindungsgemäßen Schaumteil zur Verfügung zu stellen.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schaumteil, insbesondere für einen Fahrzeugsitz, mit einer Textilschicht und einem Schaumkörper, insbesondere aus einem Polyurethanschaum, wobei die Textilschicht als eine dreidimensional geformten Vliesschicht ausgeführt ist, wobei die Vliesschicht eine Grammatur von 800 bis 1200 Gramm pro Quadratmeter aufweist.
Dadurch, dass die Vliesschicht eine Grammatur von 800 bis 1200 Gramm pro Quadratmeter aufweist, ist die Möglichkeit geschaffen, das Schaumteil tragfähig zu machen und eine das Schaumteil tragende Sitzstruktur zu vereinfachen oder sogar auf diese zu verzichten. Die dreidimensionale Form der Vliesschicht erhöht deren Steifigkeit. Ein erfindungsgemäßes Schaumteil mit einer dreidimensionalen
Vliesschicht kann eine sehr hohe Steifigkeit haben und dennoch sehr komfortabel sein. Da die Vliesschicht aufgrund der gewählten Grammatur sehr steif ist, ist auch bei einer geringen Schaumdicke des Schaumkörpers ein guter Komfort erreichbar. Gegenüber dem Stand der Technik ist es dadurch möglich, geringe Dicken des Schaumteils zu erreichen, ohne dass der Schaum zu brüchig ist oder zum Reißen neigt.
Die Vliesschicht kann thermogeformt sein. Die Vliesschicht kann umschäumt sein. Die Vliesschicht kann teilweise mit Schaummaterial des Schaumkörpers durchdrungen sein. Die Vliesschicht kann vollständig mit Schaummaterial des Schaumkörpers durchdrungen sein.
Die Vliesschicht kann Polyesterfasern aufweisen. Die Vliesschicht kann aus Polyesterfasern bestehen. Die Vliesschicht kann Polypropylenfasern aufweisen. Die Vliesschicht kann aus Polypropylenfasern bestehen. Die Vliesschicht kann Polyesterfasern und Polypropylenfasern aufweisen. Die Vliesschicht kann aus Polyesterfasern und Polypropylenfasern bestehen.
Die Vliesschicht kann eine Schichtdicke von 0,7 Millimeter bis 5 Millimeter aufweisen, das heißt eine Schichtdicke von mindestens 0,7 Millimeter, höchstens aber 5 Millimeter. Vorzugsweise weist die Vliesschicht eine Schichtdicke von 1 ,3 Millimeter bis 3,3 Millimeter, insbesondere von 1 ,5 Millimeter bis 2,5 Millimeter, auf. Höchst vorzugsweise weist die Vliesschicht eine Schichtdicke von 2,3 Millimeter bis 2,5 Millimeter auf.
Vorzugsweise weist die Vliesschicht eine Grammatur von 850 Gramm pro Quadratmeter bis 950 Gramm pro Quadratmeter auf, das heißt die Grammatur beträgt mindestens 850 Gramm pro Quadratmeter und höchstens 950 Gramm pro Quadratmeter. Höchst vorzugsweise weist die Vliesschicht eine Grammatur von 900 Gramm pro Quadratmeter auf.
Die Vliesschicht weist vorzugsweise einen Elastizitätsmodul von 300 Megapascal bis 1000 Megapascal auf. Höchst vorzugsweise weist die Vliesschicht einen Elastizitätsmodul von 381 Megapascal bis 850 Megapascal auf.
Die Nachgiebigkeit der Vliesschicht beträgt vorzugsweise zwischen minus 1 Millimeter und minus 0,1 Millimeter, gemessen nach der Nissan-Norm M0086.
Die Zugfestigkeit der Vliesschicht beträgt vorzugsweise 8 Megapascal bis 20 Megapascal, höchst vorzugweise 10 Megapascal bis 12 Megapascal, insbesondere 11 Megapascal. Die hohe Zugfestigkeit der Vliesschicht ermöglicht ein Anbringen von externen Komponenten aus Kunststoff oder Verbundwerkstoff oder Metall. In die Vliesschicht kann eine Integration von weiteren Funktionen und Bauteilen des Fahrzeugsitzes erfolgen, beispielsweise Abstandshalter, Unterfederungsmattenfixierungen, Massagematten, Kabelschnappverbindungen, Trimmkanäle und/oder Belüftungsfixierungen. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Schaumteilen ist eine unmittelbare Befestigung von externen Komponenten wegen der Gefahr des Ausreißens nicht möglich.
Die Auszugskraft der Vliesschicht ist vorzugsweise größer als 200 Newton. Vorzugsweise weist die Vliesschicht eine Poissonzahl von 0,3 bis 0,5, höchst vorzugsweise von 0,4 auf. Die Bruchdehnung der Vliesschicht beträgt vorzugsweise 30 % bis 40 %, höchst vorzugsweise 35 %. Die Shore-Härte ist vorzugsweise größer als 50 Shore A. Die Shore-Härte beträgt vorzugsweise 70 Shore A bis 90 Shore A, höchst vorzugsweise 80 Shore A.
Die Vliesschicht kann durch Rippen versteift sein. Vorzugsweise sind auf einer Länge von 40 Zentimeter fünf Rippen angeordnet. Jede Rippe ist vorzugsweise 2 Zentimeter bis 3 Zentimeter breit. Die Rippen können spitzwinklig sein. Die Rippen können vertikal ausgerichtet sein. Die Tiefe der Rippen entspricht vorzugsweise annähernd der Tiefe des Schaumkörpers. Anzahl und Form der Rippen können je nach erwartetem Steifigkeitsgefühl variieren, je nach Sitzstruktur des Fahrzeugsitzes und je nach Kundenwunsch.
Die dreidimensional geformte Vliesschicht ist vorzugsweise von einem Schaumkörper, insbesondere Polyurethanschaum mit hoher Widerstandsfähigkeit, umspritzt. Der Schaumkörper kann eine Materialstärke von 5 Millimeter bis 60 Millimeter aufweisen. Ein Vliesschicht-Schaum-Verhältnis kann bei einem erfindungsgemäßen Schaumteil höher als bei aus dem Stand der Technik bekannten Schaumteilen sein. Daher kann ein Recyclinganteil einen höheren Wert, insbesondere von bis zu 80 %, erreichen.
Die Aufgabe wird zudem erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaumteils, aufweisend wenigstens die drei Verfahrensschritte:
- Einlegen wenigstens einer dreidimensional geformten Vliesschicht in ein Schäumwerkzeug, wobei die Vliesschicht wenigstens ein zuvor beschriebenes Merkmal aufweist,
- Zuführen des schäumfähigen Materials in das Schäumwerkzeug, und
- Entnehmen des Schaumteils aus dem Schäumwerkzeug.
Die Vliesschicht kann vor dem Einlegen in das Schäumwerkzeug aus einer weitgehend ebenen Vliesschicht in eine dreidimensional geformten Vliesschicht umgeformt werden. Das Umformen kann durch einen Tiefziehprozesses erfolgen.
Die Aufgabe wird zudem erfindungsgemäß gelöst durch einen Fahrzeugsitz mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Schaumteil, insbesondere hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Fahrzeugsitz kann ein Sitzteil aufweisen. Der Fahrzeugsitz kann eine Rückenlehne aufweisen. Die Rückenlehnen kann an dem Sitzteil befestigt sein. Die Rückenlehnen kann schwenkbar an dem Sitzteil befestigt sein, insbesondere mittels wenigstens eines Beschlags.
Dadurch, dass der Fahrzeugsitz ein erfindungsgemäßes Schaumteil aufweist, kann ein Airbag-System des Fahrzeugsitzes an wenigstens einer Vliesschicht befestigt sein. Die Vliesschicht hat eine ausreichend hohe Steifigkeit.
Das Sitzteil kann wenigstens eine tragende Sitzstruktur aufweisen, die wenigstens ein erfindungsgemäßes Schaumteil trägt oder abschnittsweise abstützt. Das Rückenlehne kann wenigstens eine tragende Sitzstruktur aufweisen, die wenigstens ein erfindungsgemäßes Schaumteil trägt oder abschnittsweise abstützt.
Zusammenfassend und mit anderen Worten ausgedrückt ist durch die Erfindung ein hochsteifes und dünnes Schaumstoffpolster bereitgestellt, indem ein hochsteifes, nicht gewebtes, thermogeformtes Vlies umschäumt wird. Die Vlieszusammensetzung enthält typischerweise Polyesterfasern. Es kann auch Polypropylen enthalten sein. Eine bevorzugte Vliesdicke beträgt 2 Millimeter, kann jedoch zwischen 0,7 Millimeter und 5 Millimeter variieren. Ein bevorzugtes (spezifisches) Gewicht beträgt 900 g / m2, kann jedoch zwischen 400 und 1800 g / m2 variieren.
Vorzugsweise wird ein hochsteifes thermogeformtes Vlies verwendet. Das hochsteife Vlies kann mit Polyurethanschaum überschäumt werden. Der Schaum kann in das Vlies eindringen oder nicht. Die Steifigkeit von thermogeformtem Vlies kann durch Variieren von Parametern des Tiefziehprozesses, der Geometrie des Vlieses oder des Vliesmaterials eingestellt werden. Das Vliesmaterial kann ein nicht gewebtes Polyester oder ein anderes Polymer sein. Das Vliesmaterial kann Additive enthalten, die die mechanischen Eigenschaften des thermogeformtem Vlies verändern können.
Figuren und Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 : einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaumteil gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2: einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaumteil gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 3: einen erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz aufweisend wenigstens ein erfindungsgemäßes Schaumteil gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4: ein erfindungsgemäßes Schaumteil gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels,
Fig. 5: eine mehrere Rippen aufweisende Vliesschicht des Schaumteils aus Fig. 4,
Fig. 6: eine Anordnung von zwei Vliesschichten eines Schaumteils gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels in einem geöffneten Schäumwerkzeug, und
Fig. 7: ausschnittsweise ein Schaumteil gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Schaumteil 100 für einen Fahrzeugsitz gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels dargestellt. Das Schaumteil 100 weist eine dreidimensional geformte Vliesschicht 102 und einen Schaumkörper 104 auf. Der Schaumkörper 104 ist aus einem Schaummaterial, insbesondere Polyurethanschaum, geschäumt. Das Schaumteil 100 ist dreidimensional geformt. Die Vliesschicht 102 ist dreidimensional geformt. Der Schaumkörper 104 ist dreidimensional geformt.
Auf einer einem Insassen des Fahrzeugsitzes abgewandten Unterseite des Schaumteils 100 weist dieses die vorzugsweise thermogeformte Vliesschicht 102 zur Verstärkung, insbesondere Versteifung, des Schaumteils 100 auf. In einem in den Fahrzeugsitz montierten Zustand stützt sich die Vliesschicht 102, vorzugsweise nicht vollständig, auf einer tragende Sitzstruktur, insbesondere einem Auflagerahmen oder Stützrahmen des Fahrzeugsitzes, ab.
Die Vliesschicht 102 ist vorliegend nur einseitig mit dem Schaumkörper 104 abgedeckt. Die Vliesschicht 102 ist mit dem Schaumkörper 104 zu dem Schaumteil 100 verbunden. Die Vliesschicht 102 kann teilweise oder vollständig mit Schaummaterial des Schaumkörpers 104 durchsetzt sein.
Fig. 2 zeigt schematisch und stark abstrahiert einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaumteil 200 für einen Fahrzeugsitz gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Das Schaumteil 200 weist eine dreidimensional geformte Vliesschicht 202 und einen Schaumkörper 204 auf. Das Schaumteil 200 ist dreidimensional geformt. Der Schaumkörper 204 ist aus einem Schaummaterial, insbesondere Polyurethanschaum, geschäumt. Die Vliesschicht 202 ist dreidimensional geformt. Der Schaumkörper 204 ist dreidimensional geformt. Die Vliesschicht 202 kann teilweise oder vollständig mit Schaummaterial des Schaumkörpers 204 durchsetzt sein. Das Schaumteil 200 dient vorliegend als ein Sitzkissen für ein Sitzteil eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes.
Auf einer einem Insassen des Fahrzeugsitzes abgewandten Unterseite, welche sich bei der Benutzung des Schaumteils 200 vorzugsweise nicht vollständig auf einem Auflagerahmen oder Stützrahmen des Fahrzeugsitzes abstützt, weist das Schaumteil 200 die vorzugsweise thermogeformte Vliesschicht 202 zur Verstärkung des Schaumteils 200 auf. Die Vliesschicht 202 ist vorliegend beidseitig mit dem Schaumkörper 204 abgedeckt. Die Vliesschicht 202 ist mit dem Schaumkörper 204 zu dem Schaumteil 200 verbunden. Die Vliesschicht 202 kann teilweise oder vollständig mit Schaummaterial des Schaumkörpers 204 durchsetzt sein.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz 1 , aufweisend ein Sitzteil 10 und eine, vorliegend relativ zum Sitzteil 10 in ihrer Neigung einstellbare, Rückenlehne 20. Das Sitzteil 10 weist eine tragende Sitzstruktur 12 auf, die ein erfindungsgemäßes Schaumteil 300 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels trägt. Das Schaumteil 300 ist mittels eines Bezugs 306, vorzugsweise gefertigt aus einem Stoff oder einer Tierhaut (Leder), bezogen. Das Schaumteil 300 ist in Fig. 3 durch den Bezug 306 abgedeckt und dadurch nicht sichtbar, weshalb die Bezugszeichenlinie des Bezugszeichens des Schaumteils 300 gestrichelt ist.
Das Schaumteil 300 entspricht hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktion den zuvor beschriebene Schaumteilen 100; 200. Insbesondere weist das Schaumteil 300 eine entsprechende Vliesschicht und einen entsprechenden Schaumkörper auf. Der Bezug 306 kann in an sich bekannter Weise an der tragenden Sitzstruktur und/oder an in das Schaumteil eingeschäumten Verbindungselementen abgehängt, das heißt befestigt, sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Bezug 306 zumindest stellenweise mit der Vliesschicht verbunden werden bzw. verbunden sein.
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Schaumteil 400 gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels. Das Schaumteil 400 weist in den beiden äußeren Randbereichen eines Schaumkörpers 404 jeweils eine dreidimensional geformte Vliesschicht 402 auf, wobei in Fig. 4 nur eine der beiden Vliesschichten 402 dargestellt ist. Der Schaumkörper 404 ist aus einem Schaummaterial, insbesondere Polyurethanschaum, dreidimensional geschäumt. Die Vliesschicht 402 ist dreidimensional geformt. Der Schaumkörper 404 ist dreidimensional geformt. Die Vliesschicht 402 kann teilweise oder vollständig mit Schaummaterial des Schaumkörpers 404 durchsetzt sein. Das Schaumteil 400 dient vorliegend als ein Sitzkissen für ein Sitzteil eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes.
Fig. 5 zeigt eine Vliesschicht 402 des Schaumteils 400. Die Vliesschicht 402 ist durch Rippen 406 versteift. Vorliegend weist die Vliesschicht sechs Rippen 406 auf, die nebeneinander angeordnet sind und in die Vliesschicht 402 integriert sind. Die Vliesschicht 402 ist annähernd L-förmig mit einem ersten Schenkel 408 und einem zweiten Schenkel 410. Die beiden Schenkel 408, 410 sind zueinander durch die Rippen 406 versteift.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung von zwei Vliesschichten 502 für ein Schaumteil gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels in einem geöffneten Schäumwerkzeug 510 zur Herstellung des Schaumteils. Die beiden Vliesschichten weisen jeweils fünf Rippen 506 zur Versteifung auf. Die Rippen 506 sind weitgehend parallel zueinander ausgerichtet und zueinander beabstandet angeordnet.
Fig. 7 zeigt ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes Schaumteil 600 gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels. Das Schaumteil 600 weist eine Vliesschicht mit Rippen 606 auf, die vollständig von einem Schaumkörper 604 umgeben sind.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaumteils 100; 200; 300; 400; 600 sieht vor, dass in einem Verfahrensschritt, insbesondere einem ersten Verfahrensschritt, ein Einlegen wenigstens einer, insbesondere zuvor dreidimensional geformten, Vliesschicht 502 in ein Schäumwerkzeug 510 erfolgt. In einem weiten Verfahrensschritt, insbesondere einem anschließenden Verfahrensschritt, erfolgt ein Zuführen eines schäumfähigen Materials in das Schäumwerkzeug 510. In einem weiten Verfahrensschritt, insbesondere einem anschließenden Verfahrensschritt, schäumt das schäumfähige Material in dem Schäumwerkzeug 510 zu dem Schaumkörper 104; 204; 404; 604 und verbindet sich dabei formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Vliesschicht 102; 202; 402; 502. In einem weiten Verfahrensschritt, insbesondere einem letzten Verfahrensschritt, erfolgt eine Entnahme des Schaumteils 100; 200; 300; 400; 600 aus dem Schäumwerkzeug 510.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale und Verfahrensschritte können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste
Fahrzeugsitz
Sitzteil tragende Sitzstruktur Rückenlehne
Schaumteil
Vliesschicht Schaumkörper Schaumteil
Vliesschicht
Schaumkörper
Schaumteil
Bezug
Schaumteil
Vliesschicht
Schaumkörper
Rippe
(erster) Schenkel
(zweiter) Schenkel Vliesschicht
Rippe
Schäumwerkzeug
Schaumteil Schaumkörper Rippe