WO2017084744A1 - Rückenlehnenspannteil, säulenverkleidungsteil sowie verfahren zum herstellen eines solchen rückenlehnenspannteils beziehungsweise säulenverkleidungsteils für ein fahrzeug, insbesondere einen personenkraftwagen - Google Patents

Rückenlehnenspannteil, säulenverkleidungsteil sowie verfahren zum herstellen eines solchen rückenlehnenspannteils beziehungsweise säulenverkleidungsteils für ein fahrzeug, insbesondere einen personenkraftwagen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückenlehnenspannteil (10) zum rückseitigen Verkleiden einer Rückenlehne einer Sitzanlage für ein Fahrzeug beziehungsweise ein Säulenverkleidungsteil (10) zum zumindest teilweisen Verkleiden einer Fahrzeugsäule eines Fahrzeugs, wobei das Rückenlehnenspannteil (10) beziehungsweise das Säulenverkleidungsteil (10) einen Sandwichverbund (12) mit Deckschichten (14, 16) aus faserverstärktem Kunststoff und einer zwischen den Deckschichten (14, 16) angeordneten Kernschicht (18) aus einem Kunststoffschaum aufweist.

Description

Rückenlehnenspannteil, Säulenverkleidungsteil sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Rückenlehnenspannteils beziehungsweise Säulenverkleidungsteils für ein
Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen
Die Erfindung betrifft ein Rückenlehnenspannteil gemäß dem Oberbegriff von
Patentanspruch 1 , ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rückenlehnenspannteils, ein Säulenverkleidungsteil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9 und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Säulenverkleidungsteils.
Rückenlehnenspannteile zum rückseitigen Verkleiden von Rückenlehnen von Sitzanlagen für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Ein solches Rückenlehnenspannteil wird auch als Backpanel oder Rückenlehnenverblendung bezeichnet und dient dem Verkleiden einer Rückseite einer Sitzanlage. Bei dieser Sitzanlage kann es sich insbesondere um einen Fahrzeugsitz beziehungsweise einen Einzelsitz handeln, welcher genau einen Sitzplatz für einen Insassen des Fahrzeugs bereitstellt.
Ferner sind Säulenverkleidungsteile zum zumindest teilweisen Verkleiden von jeweiligen Fahrzeugsäulen aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Die jeweilige Fahrzeugsäule wird mittels des jeweiligen Säulenverkleidungsteils zumindest teilweise zum Innenraum des Fahrzeugs hin verkleidet. Bei der Fahrzeugsäule handelt es sich um eine seitliche Säule der Karosserie des insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildeten Fahrzeugs, wobei die Säule beispielsweise als A-Säule, B-Säule, C-Säule oder D-Säule ausgebildet sein kann. Rückenlehnenspannteile sowie
Säulenverkleidungsteile werden üblicherweise durch Spritzguss hergestellt und je nach Wertigkeit nachträglich kaschiert. Durch dieses Kaschieren kann ein hochwertiger Eindruck des Rückenlehnenspannteils beziehungsweise Säulenverkleidungsteils realisiert werden. Ferner ist es möglich, das Rückenlehnenspannteil durch Thermoformen von Naturfasermatten herzustellen. Herkömmliche Säulenverkleidungsteile können alternativ zum Kaschieren hinterspritzt werden. Beim Hinterspritzen wird die Anmutung des Stoffes deutlich verändert, was an einer Farbveränderung durch den hohen Spritzdruck liegt. Üblicherweise erfordern Rückenlehnenspannteile beziehungsweise
Säulenverkleidungsteile eine nachträgliche Kaschierung, um das Rückenlehnenspannteil beziehungsweise das Säulenverkleidungsteil hochwertig zu gestalten. Ferner sind Spritzgussteile gewichtsintensiv. Reine Pressbauteile können aufgrund fehlender Anbindungspunkte nicht verwendet werden.
Ferner offenbart die WO 2015/090574 A1 ein Verfahren zum Herstellen eines
Sandwichbauteils, insbesondere eines Innenverkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren wird eine einen geschäumten Kunststoff umfassende Kernschicht mit einer ersten Schmelztemperatur bereitgestellt. Ferner wird eine Deckschicht
bereitgestellt, welche Verstärkungsfasern und Kunststofffasern mit einer zweiten
Schmelztemperatur umfasst, wobei die erste Schmelztemperatur höher als die zweite Schmelztemperatur ist. Die Kernschicht wird an der Deckschicht unter Ausbildung eines Mehrlagenverbunds angeordnet. Der Mehrlagenverbund und/oder ein aus dem
Mehrlagenverbund gefertigtes Halbzeug wird in einer Heizvorrichtung einer
Endfertigungseinrichtung auf eine Temperatur erhitzt, welche niedriger als die erste Schmelztemperatur und höher als die zweite Schmelztemperatur ist. Ferner wird der erhitzte Mehrlagenverbund beziehungsweise das Halbzeug in ein Umformwerkzeug der Endfertigungseinrichtung umgeformt zur Erzeugung des Sandwichbauteils.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Rückenlehnenspannteil und ein
Säulenverkleidungsteil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln sowie ein Verfahren zu schaffen, dass das Rückenlehnenspannteil beziehungsweise das
Säulenverkleidungsteil gewichtsgünstig mit einem vorteilhaften Unfallverhalten hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rückenlehnenspannteil mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch ein Verfahren mit den Merkmalen der
Patentansprüche 2 bis 6, durch ein Säulenverkleidungsteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Rückenlehnenspannteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Rückenlehnenspannteil besonders gewichtsgünstig sowie mit einem vorteilhaften Unfallverhalten hergestellt werden kann, ist es vorgesehen, dass das Rückenlehnenspannteil einen Sandwichverbund mit
Deckschichten aus faserverstärktem Kunststoff und einer zwischen den Deckschichten angeordneten Kernschicht aus einem Kunststoffschaum aufweist. Mit anderen Worten ist das Rückenlehnenspannteil aus dem Sandwichverbund hergestellt, welcher ein sogenanntes Mikrosandwich darstellt. Durch den Einsatz dieses Mikrosandwiches kann das Gewicht des Rückenlehnenspannteils besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus kann ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden. Beispielsweise bei einer unfallbedingt auf das Rückenlehnenspannteil und somit das Mikrosandwich wirkenden Belastung erfolgt eine Energieabsorption in zwei Stufen: Zum einen wird bei Belastung das Mikrosandwich an wenigstens einer Stelle, an welcher die Belastung auf das Mikrosandwich wirkt und somit Kraft in das Rückenlehnenspannteil eingeleitet wird, komprimiert, wodurch Energie abgebaut wird. Dieser Energieabbau erfolgt insbesondere dadurch, dass die eine Kernstruktur des Rückenlehnenspannteils darstellende
Kernschicht komprimiert wird. Eine solche Komprimierung und eine solche damit einhergehende Energieabsorption tritt bei einem monolithischen Aufbau, den
herkömmliche Rückenlehnenspannteile aufweisen, nicht oder wesentlich beschränkter auf als bei dem erfindungsgemäßen Rückenlehnenspannteil.
Zum anderen wird Energie durch Verformung des Rückenlehnenspannteils
beziehungsweise des Mikrosandwiches, insbesondere dessen Struktur, umgewandelt. Bei konventionellen, monolithischen Materialien erfolgt keine Energieabsorption durch eine lokale Komprimierung. Bei einer angepassten Auslegung des Sandwichverbundes versagt dieser zunächst durch lokale Intrusion und anschließend durch Ausbeulen beziehungsweise Ausknicken. Die Deckschichten bleiben dabei geschlossen. Im
Gegensatz zu monolithischen Strukturen entstehen keine Kanten, welche Verletzungen verursachen können. Sollte es doch zu einem Bruch des Sandwichverbundes
beziehungsweise der Sandwichstruktur des Rückenlehnenspannteils kommen, so ist auch dann die Gefahr von Verletzungen besonders gering, da die leichten und weichen Deckschichten einen nur geringen Druck gegen Insassen aufbauen können. Hierdurch kann die Gefahr von Schnitt- oder Fleischwunden besonders gering gehalten werden.
Zwischen der Kernschicht und der jeweiligen Deckschicht ist eine Anbindungsschicht angeordnet, über welche die Kernschicht mit der jeweiligen Deckschicht verbunden ist. Dadurch kann ein Zusammenhalt des Sandwichverbunds realisiert werden.
Beispielsweise ist die Anbindungsschicht durch eine Anbindungsfolie gebildet. Im
Rahmen der Herstellung des Rückenlehnenspannteils wird die jeweilige Anbindungsfolie zwischen der jeweiligen Deckschicht und der Kernschicht angeordnet. Wird der
Sandwichverbund dann beispielsweise erwärmt, so erfolgt eine insbesondere
stoffschlüssige und/oder formschlüssige Anbindung der jeweiligen Deckschicht über die jeweilige Anbindungsschicht an die Kernschicht.
Alternativ zu dem Verbinden über Anbindungsschichtender des Mehrlagenverbunds können die Schichten des Mehrlagenverbunds auch mechanisch, insbesondere durch Vernadeln, miteinander verbunden werden. Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Deckschicht einen Faserflor und/oder Faservlies umfasst; weiterhin kann die
Deckschicht auch eine Anbindungsschicht aus einem Kunststoff umfassen.
Faserflor/Faservlies und Kernschicht werden dann verbunden durch Einstechen zumindest einer Nadel in die Kernschicht und den Deckschichten (Faservlies/Faserflor) und anschließendes Herausführen der Nadel aus der Kernschicht und den Deckschichten (Faservlies/Faserflor). Dabei werden beim Einstechen und/oder Herausziehen der Nadel einzelne oder mehrere Fasern des Faserflors und/oder Faservlieses mit dem Widerhaken verhakt und beim Einstechen und/oder Herausführen der Nadel mechanisch mit der Kernschicht verankert. Alternativ bzw. zusätzlich kann die Nadel zuerst den
Faserflor/Faservlies und erst dann die Kernlage durchstechen, so dass die Nadel bereits beim Einstechen Fasern durch die Kernlage schiebt, was eine mechanische Verankerung der Kernlage mit dem Faserflor/Faservlies bewirkt.
Als erfindungsgemäß vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die jeweilige Deckschicht Verstärkungsfasern bestehend aus z.B. Glas- oder Naturfasern und eine
thermoplastische Matrix vorzugsweise Polypropylen aufweist, in welche die
Verstärkungsfasern eingebettet sind. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise
erfindungsgemäß vorgesehen, dass die jeweilige Deckschicht als thermoplastische faserverstärkte Deckschicht ausgebildet ist, so dass der faserverstärkte Kunststoff ein Thermoplast ist.
Vorzugsweise wird als der Kunststoff der faserverstärkten Deckschicht ein Thermoplast verwendet, welcher insbesondere Polypropylen (PP) sein kann. Als Verstärkungsfasern der Deckschicht können beispielsweise Natur-, Glas-, und Carbionfasern zum Einsatz kommen. Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der thermoplastische Kunststoffschaum aus Polyethylenterephtelat (PET) gebildet ist, so dass die Kernschicht als PET-Schaumkern ausgebildet ist. PET ist bei Temperaturen über 140°C in einem erweichten Zustand und kann damit plastisch verformt werden. Erst bei Erreichen des Schmelzpunktes über 250°C beginnt das Aufschmelzen. Während PP bereits bei 160°C schmilzt. Diese Materialkombination ist damit besonders vorteilhaft, da zwischen 160°C und 250°C der Thermoplast der Deckschicht geschmolzen ist und der Kern plastisch verformbar ist, ohne, dass die Schaumstruktur zerstört wird. Damit ergibt sich für den Herstellprozess ein großer möglicher Temperaturbereich.
Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Rückenlehnenspannteils. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Rückenlehnenspannteils sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen. Bei dem Verfahren wird der Sandwichverbund erwärmt und gepresst, wodurch der Sandwichverbund beispielsweise umgeformt wird. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Sandwichverbund in einem
Pressprozess geformt wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Sandwichverbund mit wenigstens einer Dekorschicht direkt hinterpresst. Mittels der Dekorschicht kann der
Sandwichverbund beispielsweise vorteilhaft kaschiert werden, um das
Rückenlehnenspannteil besonders hochwertig auszugestalten.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass nach dem Pressen an den Sandwichverbund Kunststoff direkt angespritzt wird. Aus diesem Kunststoff können Funktionselemente hergestellt werden, so dass der Sandwichverbund beziehungsweise das Rückenlehnenspannteil insgesamt auf besonders kosten- und gewichtsgünstige Weise mit solchen Funktionselementen versehen werden kann. Bei einem solchen Funktionselement handelt es sich beispielsweise um ein Anbindungselement, welches auch als Verbindungselement bezeichnet wird und genutzt werden kann, um das
Rückenlehnenspannteil mit wenigstens einem weiteren Bauelement des Fahrzeugs zu verbinden. Das Anbindungselement beziehungsweise Verbindungselement wird auch als Anbindungspunkt bezeichnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Kunststoff an eine der Dekorschicht abgewandten Seite des Sandwichverbunds angespritzt. Mit anderen Worten ist es möglich, den Sandwichverbund mit der Dekorschicht und dem Kunststoff zu versehen, indem der Kunststoff an den Sandwichverbund angespritzt wird. Dadurch kann auf Seiten der Dekorschicht eine besonders hochwertige Anmutung des
Rückenlehnenspannteils realisiert werden. Auf Seiten des Kunststoffs ist es möglich, Anbindungspunkte mittels des Kunststoffs herzustellen, um das Rückenlehnenspannteil auf besonders einfache Weise mit wenigstens einem weiteren Bauelement des
Fahrzeugs verbinden zu können.
Ferner ist es möglich, dass das Funktionselement ein Versteifungselement oder
Verstärkungselement ist, mittels welchem der Sandwichverbund ausgesteift ist. Dabei ist das Funktionselement beispielsweise als Rippe, das heißt als Kunststoffrippe ausgebildet.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn an dem Sandwichverbund nach dem Pressen wenigstens ein Verbindungselement befestigt, insbesondere angeschweißt oder angeklebt, wird. Bei diesem Verbindungselement handelt es sich um einen
Anbindungspunkt wie beispielsweise einen Retainer, mittels welchem wenigstens ein weiteres Bauelement an das Rückenlehnenspannteil angebunden werden kann. Im Gegensatz zum Anspritzen von Kunststoff an den Sandwichverbund, wobei durch das Anspritzen Funktionselemente aus dem Kunststoff hergestellt werden, ist bei dem
Befestigen des Verbindungselements an dem Sandwichverbund das Verbindungselement bereits fertig und unabhängig von dem Sandwichverbund hergestellt und wird im fertig hergestellten Zustand an dem Sandwichverbund befestigt.
Um ein Säulenverkleidungsteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gewicht des Säulenverkleidungsteils besonders gering gehalten werden kann bei gleichzeitiger Realisierung eines besonders vorteilhaften Unfallverhaltens des Säulenverkleidungsteils, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Säulenverkleidungsteil einen Sandwichverbund mit Deckschichten aus
faserverstärktem Kunststoff und einer zwischen den Deckschichten angeordneten Kernschicht aus einem Kunststoffschaum aufweist. Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rückenlehnenspannteils sowie des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Säulenverkleidungsteils anzusehen und umgekehrt.
Zur Erfindung gehört ferner ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Säulenverkleidungsteils, wobei die Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens zum Herstellen des erfindungsgemäßen Rückenlehnenspannteils als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des erfindungsgemäßen Säulenverkleidungsteils anzusehen sind und umgekehrt. Bei dem Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Säulenverkleidungsteils wird der Sandwichverbund erwärmt und gepresst. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines als Rückenlehnenspannteil oder
Säulenverkleidungsteil ausgebildeten Innenverkleidungsteils gemäß einer ersten Ausführungsform für ein Fahrzeug, wobei das Innenverkleidungsteil einen Sandwichverbund mit Deckschichten aus faserverstärktem
Kunststoff und einer zwischen den Deckschichten angeordneten
Kernschicht aus einem Kunststoffschaum aufweist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen des
Innenverkleidungsteils;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht des Innenverkleidungsteils gemäß
zweiten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht des Innenverkleidungsteils gemäß
dritten Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des Innenverkleidungsteils gemäß
vierten Ausführungsform;
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht des Innenverkleidungsteils gemäß
fünften Ausführungsform;
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Werkzeugs zum Herstellen des
Innenverkleidungsteils gemäß der fünften Ausführungsform; Fig. 8 eine schematische Schnittansicht eines Werkzeugs zum Herstellen des
Innenverkleidungsteils gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht des Innenverkleidungsteils gemäß der sechsten Ausführungsform;
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht des Innenverkleidungsteils bei einer
Belastung dieses;
Fig. 11 eine weitere schematische Schnittansicht des Innenverkleidungsteils bei einer Belastung dieses; und
Fig. 12 schematische Schnittansichten des sich infolge einer Belastung
verformenden Innenverkleidungsteils.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Innenverkleidungsteil für ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, wobei Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Innenverkleidungsteils 10 zeigt. Das
Innenverkleidungsteil 10 ist als Rückenlehnenspannteil oder aber als
Säulenverkleidungsteil des Personenkraftwagens ausgebildet. Das
Rückenlehnenspannteil dient der rückseitigen Verkleidung einer Rückenlehne einer Sitzanlage wie beispielsweise eines Fahrzeugsitzes beziehungsweise Einzelsitzes des Personenkraftwagens. Dies bedeutet, dass die Sitzanlage eine Rückenlehne aufweist, welche auf ihrer Rückseite mittels des Rückenlehnenspannteils verkleidet ist.
Der Personenkraftwagen umfasst im fertig hergestellten Zustand eine Karosserie, welche beispielsweise mehrere, seitliche und in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgende Fahrzeugsäulen aufweist. Eine dieser Fahrzeugsäulen ist beispielsweise eine A-Säule, wobei in Fahrzeuglängsrichtung und auf die A-Säule eine weitere Fahrzeugsäule in Form einer B-Säule folgt. Das Säulenverkleidungsteil wird nun dazu genutzt, eine der
Fahrzeugsäulen zum Innenraum des Personenkraftwagens hin zumindest teilweise zu verkleiden. Um nun das Gewicht des Innenverkleidungsteils 10 besonders gering zu halten sowie gleichzeitig ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Innenverkleidungsteils 10 zu realisieren, weist das Innenverkleidungsteil 10 einen im Ganzen mit 12 bezeichneten Sandwichverbund auf. Der Sandwichverbund 12 ist ein sogenanntes Mikrosandwich, aus welchem das Innenverkleidungsteil 10 (Rückenlehnenspannteil beziehungsweise
Säulenverkleidungsteil) hergestellt. Der Sandwichverbund 12 umfasst eine erste
Deckschicht 14 sowie eine zweite Deckschicht 16, welche in zumindest teilweiser, insbesondere zumindest überwiegender oder vollständiger, Überdeckung mit der ersten Deckschicht 14 angeordnet ist. Die jeweilige Deckschicht 14 beziehungsweise 16 ist aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet und umfasst somit eine aus einem Kunststoff gebildete Matrix sowie Verstärkungsfasern, welche in die Matrix eingebettet sind. Bei dem Kunststoff, aus welchem die Matrix gebildet ist, handelt es sich beispielsweise um einen Thermoplasten, so dass die jeweilige Deckschicht 14 beziehungsweise 16 als
thermoplastische faserverstärkte Deckschicht ausgebildet ist.
Der Sandwichverbund 12 weist ferner eine Kernschicht 18 auf, welche zwischen den Deckschichten 14 und 16 angeordnet ist. Dabei sind die Deckschichten 14 und 16 mit der zwischen diesen angeordneten Kernschicht 18 verbunden. Die Kernschicht 18 ist dabei aus einem Kunststoffschaum beziehungsweise Polymerschaum gebildet, so dass die Kernschicht 18 als Polymerschaum kern ausgebildet ist. Durch den Einsatz des
Sandwichverbunds 12 weist das Innenverkleidungsteil 10 eine Sandwichstruktur auf, wodurch im Vergleich zu monolithischen Aufbauten ein verbessertes Unfallverhalten realisiert werden kann. Die Deckschicht 14 ist auf einer der Deckschicht 16 abgewandten, ersten Seite der Kernschicht 18 angeordnet und mit der Kernschicht 18 verbunden.
Demzufolge ist die Deckschicht 16 auf einer der Deckschicht 14 abgewandten, zweiten Seite der Kernschicht 18 angeordnet und mit der Kernschicht verbunden.
Der Sandwichverbund 12 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst optional vorgesehene Anbindungsschichten 20 und 22, wobei die jeweilige Anbindungsschicht 20 beziehungsweise 22 aus einer jeweiligen Anbindungsfolie gebildet ist. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass die Anbindungsschicht 20 beziehungsweise die Anbindungsfolie, aus welcher die Anbindungsschicht 20 gebildet ist, zwischen der Kernschicht 18 und der Deckschicht 14 angeordnet ist, so dass die Deckschicht 14 unter Vermittlung der
Anbindungsschicht 20 mit der Kernschicht 18 verbunden ist. Die Anbindungsschicht 22 beziehungsweise die die Anbindungsschicht 22 bildende Anbindungsfolie ist zwischen der Kernschicht 18 und der Deckschicht 16 angeordnet, so dass die Deckschicht 16 unter Vermittlung der Anbindungsschicht 20 mit der Kernschicht 18 verbunden ist. Unter dem optionalen Vorsehen der jeweiligen Anbindungsschicht 20 beziehungsweise 22 ist zu verstehen, dass die Anbindungsschichten 20 und 22 auch entfallen können.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Verfahren zum Herstellen des Innenverkleidungsteils 10. Bei einem ersten Schritt S1 erfolgt eine
Halbzeugbereitstellung. Im Rahmen des ersten Schritts S1 wird die Kernschicht 18 als Endlosmaterial bereitgestellt und in eine durch einen Richtungspfeil 24 veranschaulichte Förderrichtung gefördert. Auch die jeweiligen Deckschichten 14 und 16 werden als Endlosmaterialien bereitgestellt, welche zunächst auf jeweiligen Rollen 26 und 28 aufgewickelt sind. Die Endlosmaterialien der Deckschichten 14 und 16 werden von den Rollen 26 und 28 abgewickelt und dabei auf die Kernschicht 18 aufgebracht. Kommen die Anbindungsschichten 20 und 22 zum Einsatz, so werden auch diese als
Endlosmaterialien bereitgestellt, die auf jeweiligen Rollen 30 und 32 aufgewickelt sind. Die Endlosmaterialien der Anbindungsschichten 20 und 22 werden von den Rollen 30 und 32 abgewickelt und dabei auf die Kernschicht 18 aufgebracht, wobei die
Anbindungsschichten 20 und 22 zwischen der Kernschicht 18 und der jeweiligen
Deckschicht 14 und 16 angeordnet werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Kernschicht 18 beziehungsweise deren Kunststoffschaum aus PET (Polyethylenterephthalat) gebildet ist, so dass die Kernschicht 18 aus PET-Schaum gebildet ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Matrix der jeweiligen Deckschicht 14 beziehungsweise 16 aus Polypropylen gebildet ist, so dass die jeweilige Deckschicht 14 beziehungsweise 16 beispielsweise aus faserverstärktem Polypropylen gebildet ist. Bei dem Endlosmaterial, aus welchem die jeweilige Anbindungsschicht 20 beziehungsweise 22 gebildet wird, handelt es sich um eine Folie, welche von der jeweiligen Rolle 30 beziehungsweise 32 abgewickelt wird.
An den ersten Schritt S1 schließt sich ein zweiter Schritt S2 an, bei welchem ein
Konfektionieren erfolgt. Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass nach dem Aufbringen der
Deckschichten 14 und 16 und der optional vorgesehenen Anbindungsschichten 20 und 22 auf die Kernschicht 18 auch der Sandwichverbund 12 als Endlosmaterial vorliegt. Im Rahmen des Konfektionierens werden von dem Endlosmaterial jeweilige Teilstücke mittels eines Werkzeugs 34 abgetrennt, so dass der Sandwichverbund 12 als eigenes Halbzeug bereitgestellt wird. . Ebenso ist es vorstellbar die einzelnen Halbzeuge konvektioniert, beispielsweise als Platinen, dem Prozess zuzuführen. Alternativ kann die Halbzeugherstellung durch Vernadeln erfolgen. Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Deckschicht einen Faserflor und/oder Faservlies umfasst; weiterhin kann die Deckschicht auch eine Anbindungsschicht aus einem Kunststoff umfassen. Faserflor/Faservlies und Kernschicht werden dann verbunden durch
Einstechen zumindest einer Nadel in die Kernschicht und den Deckschichten
(Faservlies/Faserflor) und anschließendes Herausführen der Nadel aus der Kernschicht und den Deckschichten (Faservlies/Faserflor).
Bei einem auf den zweiten Schritt S2 folgenden, dritten Schritt S3 wird der konfektionierte Sandwichverbund 12 in einem als Aufheizwerkzeug ausgebildeten Werkzeug 36 angeordnet. Mittels des Werkzeugs 36 wird der konfektionierte Sandwichverbund 12 erwärmt beziehungsweise aufgeheizt.
Bei einem auf den dritten Schritt S3 folgenden, vierten Schritt S4 wird der erwärmte Sandwichverbund 12 mittels eines Werkzeugs 38 umgeformt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erwärmte Sandwichverbund 12 im Rahmen des vierten Schritts S4 mittels des Werkzeugs 38 auch beschnitten wird. Ferner wird der erwärmte
Sandwichverbund 12 mittels des Werkzeugs 38 bei der Umformung gepresst
beziehungsweise verpresst, so dass ein besonders fester Zusammenhalt der
Deckschichten 14 und 16 und der Kernschicht 18 sowie der optional vorgesehenen Anbindungsschichten 20 und 22 realisiert wird. Die Herstellung des
Innenverkleidungsteils 10 kann insbesondere durch das Verfahren erfolgen, das in der WO 2015/090574 A1 offenbart ist, deren Inhalt und Offenbarung vollumfänglich Teil dieser Offenbarung ist.
Da der Sandwichverbund 12 gepresst wird, ist das Innenverkleidungsteil 10 als
Pressbauteil ausgebildet, welches jedoch den ein Mikrosandwich darstellenden
Sandwichverbund 12 umfasst. Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des
Innenverkleidungsteils 10. Bei der zweiten Ausführungsform wird der Sandwichverbund 12 nach dem Pressen, das heißt nach dem Umformen mit Anbindungselementen 40 versehen. Die Anbindungselemente 40 werden unabhängig vom Innenverkleidungsteil 10 hergestellt und nach ihrer Herstellung am Innenverkleidungsteil 10, insbesondere dem Sandwichverbund 12, befestigt. Dabei können die Anbindungselemente 40 mit dem Innenverkleidungsteil 10 verschweißt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Anbindungselemente 40 mittels eines Klebstoffs 42 am Innenverkleidungsteil 10 befestigt werden, so dass die Anbindungselemente 40 mit dem Innenverkleidungsteil 10 beziehungsweise dem Sandwichverbund 12 verklebt werden. Die Anbindungselemente 40 sind Funktionselemente in Form von Verbindungselementen, mittels welchen das Innenverkleidungsteil beispielsweise mit wenigstens einem weiteren Bauelement des Personenkraftwagens verbunden werden kann.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des Innenverkleidungsteils 10. Bei der dritten Ausführungsform weist das Innenverkleidungsteil 10 eine Dekorschicht 44 auf, welche auf einer der Kernschicht 18 abgewandten Seite der Deckschicht 16 angeordnet ist und insbesondere auf der Deckschicht 16 angeordnet und mit der Deckschicht 16 verbunden ist. Zum Herstellen des Innenverkleidungsteils 10 gemäß der dritten Ausführungsform wird der Sandwichverbund 12 direkt mit der Dekorschicht 44 hinterpresst. Zum
Verpressen des Sandwichverbunds 12 ist ein nur geringer Druck erforderlich, wodurch die/., direkte Dekorierung des einen Pressverbund darstellenden Sandwichverbunds 12 möglich ist. Unter dieser direkten Dekorierung ist zu verstehen, dass der
Sandwichverbund 12 direkt mit der Dekorschicht 44 hinterpresst werden kann. Hierzu wird beispielsweise die Dekorschicht 44 in dem Werkzeug 38 angeordnet und zusammen mit dem Sandwichverbund 12 verpresst. Die Deckschichten 14 und 16 sowie die
Kernschicht 18 und die optional vorgesehenen Anbindungsschichten 20 und 22 stellen jeweilige Schichten des Sandwichverbunds 12 dar. Beim Verpressen der erwärmten beziehungsweise aufgeheizten Schichten zu dem Sandwichverbund 12 werden
beispielsweise Dickenschwankungen, insbesondere der jeweiligen Deckschicht 14 beziehungsweise 16, durch zumindest überwiegend plastische Verformung der
Kernschicht 18 aufgenommen. Hierdurch kann der zur Verpressung notwendige Druck besonders gering gehalten werden, so dass der Pressverbund direkt dekoriert, das heißt direkt mit der Dekorschicht 44 versehen werden kann.
Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform des Innenverkleidungsteils 10. Die vierte
Ausführungsform ist eine Kombination der dritten Ausführungsform mit der zweiten
Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform wird der mit der Dekorschicht 44 direkt hinterpresste Sandwichverbund 12 auf einer der Dekorschicht 44 abgewandten Seite der Deckschicht 14 mit den Anbindungselementen 40 versehen, welche mittels des jeweiligen Klebstoffs 42 an den Sandwichverbund 12 geklebt werden.
Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Innenverkleidungsteils 10. Auch bei der fünften Ausführungsform ist der Sandwichverbund 12 mit Anbindungselementen 40 versehen, welche Anbindungspunkte darstellen, an denen das Innenverkleidungsteil 10 mit wenigstens einem weiteren Bauelement des Personenkraftwagens verbunden werden kann. Bei der fünften Ausführungsform werden jedoch die Anbindungselemente 40 nicht unabhängig beziehungsweise separat vom Sandwichverbund 12 hergestellt, sondern zum Herstellen der fünften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass ein Kunststoff, aus welchem die Anbindungselemente 40 hergestellt werden, an den Sandwichverbund 12 insbesondere direkt angespritzt wird. Dies erfolgt vorzugsweise nach dem Umformen des Sandwichverbunds 12. Die Herstellung der fünften Ausführungsform ist insbesondere aus Fig. 7 erkennbar.
Zum Herstellen der fünften Ausführungsform weist das Werkzeug 38 ein Kanalsystem 46 auf, welches von flüssigem Kunststoff, aus welchem die Anbindungselemente 40 hergestellt werden, durchströmbar ist. Über das Kanalsystem 46 wird der noch flüssige Kunststoff dem Sandwichverbund 12 zugeführt, so dass der Sandwichverbund 12 mit dem flüssigen Kunststoff, der das Kanalsystem 46 durchströmt, angespritzt wird. Aus diesem flüssigen Kunststoff, welcher nach dem Anspritzen aushärtet, werden die
Anbindungselemente 40 hergestellt. Alternativ ist es denkbar, aus dem Kunststoff Funktionselemente wie beispielsweise Rippen, insbesondere Versteifungsrippen, herzustellen, so dass der Sandwichverbund 12 durch das Anspritzen mit Kunststoff bedarfsgerecht mit Funktionselementen versehen werden kann. Aus Fig. 7 ist erkennbar, dass das Anspritzen des Sandwichverbunds 12 mit dem Kunststoff in dem Werkzeug 38 erfolgen kann, so dass der Sandwichverbund 12 auf besonders zeit- und kostengünstige Weise mit dem Kunststoff versehen beziehungsweise angespritzt werden kann. Durch das Anspritzen von Funktionselementen kann das Innenverkleidungsteil 10 wie ein herkömmliches Spritzgussbauteil verwendet werden, weißt jedoch gegenüber
herkömmlichen Spritzgussbauteilen ein wesentlich vorteilhafteres Unfallverhalten auf.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Sandwichverbund 12 in wenigstens einem Teilbereich, an welchen der Kunststoff angespritzt wird, stärker als in wenigstens einem an den ersten Teilbereich angrenzenden zweiten Teilbereich verpresst wird. Hierdurch wird der Sandwichverbund 12 weder durch den Druck beim Anspritzen noch durch beim Anspritzen auftretende, hohe Temperaturen in seiner Formgebung und Funktionalität beeinträchtigt.
Fig. 8 und 9 veranschaulichen eine sechste Ausführungsforrh des Innenverkleidungsteils 10, welche insbesondere eine Kombination aus der fünften Ausführungsform und der dritten Ausführungsform ist. Bei der sechsten Ausführungsform ist der Sandwichverbund 12 direkt mit der Dekorschicht 44 hinterpresst und auf einer der Dekorschicht 44 abgewandten Seite mit Funktionselementen 48 versehen, welche - analog zur
Herstellung der Anbindungselemente 40 bei der fünften Ausführungsform - derart hergestellt werden, dass der Sandwichverbund 12 mittels des Kanalsystems 46 mit einem Kunststoff, aus welchem die Funktionselemente 48 hergestellt werden, angespritzt wird. Somit erfolgen sowohl die Umformung und der Beschnitt sowie zusätzlich das
Hinterpressen der Dekorschicht 44 und das Anspritzen von Kunststoff in dem Werkzeug 38, so dass das Innenverkleidungsteil 10 auf besonders zeit- und kostengünstige Weise hergestellt werden kann.
Fig. 10 veranschaulicht ein Verhalten des Innenverkleidungsteils 10 bei einer Belastung, in deren Rahmen eine durch einen Kraftpfeil F veranschaulichte Kraft auf das
Innenverkleidungsteil 10 wirkt. Durch die Belastung kommt es zu einer lokalen Intrusion des Innenverkleidungsteils 10. Auch Fig. 11 veranschaulicht das Verhalten des
Innenverkleidungsteils 10 bei einer Belastung, welche durch einen Kraftpfeil F
veranschaulicht ist. Hierbei kommt es zu einem Verpressen und Ausbeulen des
Sandwichverbunds 12 beziehungsweise des Innenverkleidungsteils 10 insgesamt.
Aus Fig. 10 und 11 ist erkennbar, dass es beispielsweise bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zu einem Versagen des Innenverkleidungsteils 10 durch lokale Intrusion und durch Verformung kommt. Insbesondere bei Bigebeanspruchung des Sandwichträgers findet ein Versagen der Kernstruktur durch die wirkende
Schubbelastung in ihr, der Kernstruktur, statt. Ein Brechen oder Splittern bei Belastung unterbleibt, so dass keine scharfen Kanten entstehen. Das Unfallverhalten des
Innenverkleidungsteils 10 ist auch besonders gut aus Fig. 12 erkennbar. Fig. 12 zeigt das Innenverkleidungsteil 10 in einem ersten Zustand Z1 , wobei das Innenverkleidungsteil 10 den ersten Zustand Z1 vor einer Belastung aufweist. Ferner zeigt Fig. 12 das aus einem Verbundmaterial hergestellte Innenverkleidungsteil 10 in einem zweiten Zustand Z2, welchen das Innenverkleidungsteil 10 nach oder während der Belastung einnimmt.
Anhand des zweiten Zustands Z2 ist eine Versagenscharakteristik des
Innenverkleidungsteils 10 erkennbar. Dabei kommt es zumindest in einem Bereich B zu einer Verpressung und einer Verformung des Innenverkleidungsteils 10, insbesondere des Sandwichverbunds 12. Im Gegensatz zu einem monolithischen Material bricht das Innenverkleidungsteil 10 jedoch nicht beziehungsweise es entstehen keine scharfen Kanten. Durch den Einsatz des Sandwichverbunds 12 erfolgt bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Innenverkleidungsteils 10 eine Energieabsorption in zwei Stufen: Zum einen wird bei Belastung das Innenverkleidungsteil 10 an einer Stelle, an welcher Kraft in das Innenverkleidungsteil 10 eingeleitet wird, komprimiert, wodurch Energie durch Komprimieren der Kernschicht 18 abgebaut wird. Zum anderen wird Energie durch Verformung der eine Kernstruktur darstellenden Kernschicht 18 umgewandelt. Des Weiteren kann es durch die wirkende Schubbelastung innerhalb der Kernstruktur zu einem Schubversagen der Kernstruktur kommen, welches sich durch die größtenteils intakten Deckschichten bemerkbar macht.

Claims

Patentansprüche
1. Rückenlehnenspannteil (10) zum rückseitigen Verkleiden einer Rückenlehne einer Sitzanlage für ein Fahrzeug, bei dem
das Rückenlehnenspannteil (10) einen Sandwichverbund (12) mit Deckschichten (14, 16) aus faserverstärktem Kunststoff und einer zwischen den Deckschichten (14, 16) angeordneten Kernschicht (18) aus einem Kunststoffschaum aufweist wobei
zwischen der Kernschicht (18) und der jeweiligen Deckschicht (14, 16) eine
Anbindungsschicht (20, 22) angeordnet ist, über welche die Kernschicht (18) mit der jeweiligen Deckschicht (14, 16) verbunden ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Deckschicht (14, 16) Verstärkungsfasern und eine thermoplastische Matrix aufweist, in welche die Verstärkungsfasern eingebettet sind.
2. Verfahren zum Herstellen eines Rückenlehnenspannteils (10) nach Anspruch 1 , bei welchem der Sandwichverbund (12) erwärmt und gepresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Sandwichverbund (12) mit wenigstens einer Dekorschicht (44) direkt
hinterpresst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Pressen an den Sandwichverbund (12) Kunststoff direkt angespritzt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kunststoff an eine der Dekorschicht (44) abgewandte Seite des
Sandwichverbunds (12) angespritzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Sandwichverbund (12) nach dem Pressen wenigstens ein
Funktionselement, insbesondere Verbindungselement (40) befestigt, insbesondere angeschweißt oder angeklebt, wird.
7. Säulenverkleidungsteil (10) zum zumindest teilweisen Verkleiden einer
Fahrzeugsäule eines Fahrzeugs, bei dem
das Säulenverkleidungsteil (10) einen Sandwichverbund (12) mit Deckschichten (14, 16) aus faserverstärktem Kunststoff und einer zwischen den Deckschichten (14, 16) angeordneten Kernschicht (18) aus einem Kunststoffschaum aufweist wobei
zwischen der Kernschicht (18) und der jeweiligen Deckschicht (14, 16) eine
Anbindungsschicht (20, 22) angeordnet ist, über welche die Kernschicht (18) mit der jeweiligen Deckschicht (14, 16) verbunden ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Deckschicht (14, 16) Verstärkungsfasern und eine thermoplastische Matrix aufweist, in welche die Verstärkungsfasern eingebettet sind.
8. Verfahren zum Herstellen eines Säulenverkleidungsteils (10) nach Anspruch 7, bei welchem der Sandwichverbund (12) erwärmt und gepresst wird.
PCT/EP2016/001836 2015-11-19 2016-11-07 Rückenlehnenspannteil, säulenverkleidungsteil sowie verfahren zum herstellen eines solchen rückenlehnenspannteils beziehungsweise säulenverkleidungsteils für ein fahrzeug, insbesondere einen personenkraftwagen WO2017084744A1 (de)

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DE102015015016.2A DE102015015016B4 (de) 2015-11-19 2015-11-19 Rückenlehnenspannteil

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