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Dokumentenidentifikation DE69614910T2 04.04.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0738576
Titel Verfahren und eine Form zum Herstellen eines Gegenstandes mit integrierter Luftleitung und Energiewandler
Anmelder Davidson Textron Inc., Dover, N.H., US
Erfinder Pritchard, James R., Somersworth, New Hampshire 03878, US;
Marshall, Mary K., York, Maine 03909, US;
Hatter, Brian R., Highland, US;
Laroche, Wayne D., Farmington, New Hampshire 03835, US
Vertreter HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWÄLTE, 70182 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69614910
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 03.04.1996
EP-Aktenzeichen 961053162
EP-Offenlegungsdatum 23.10.1996
EP date of grant 05.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.04.2002
IPC-Hauptklasse B29C 44/58
IPC-Nebenklasse B29C 44/08   B29C 67/24   B60R 21/045   B29C 33/12   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Innenraum-Verkleidungsteile mit einem energieabsorbierenden Material und einem dahinterliegenden Luftkanal zur Verwendung in Kraftfahrzeugen und dergleichen, sowie ein Verfahren und eine Formanordnung zur Herstellung derartiger Verkleidungsteile.

Hintergrund der Erfindung

Innenraum-Verkleidungsteile, beispielsweise die Instrumententafel in einem Kraftfahrzeug, weisen typisch ein gegossenes Vinyl-Außenhautmaterial oder ein folienartiges Vinyl-Außenhautmaterial auf, welches mit einem halbharten Polyurethanschaum hinterfüllt ist, der an einen Halter oder Einsatz aus hartem Kunststoff gebunden ist, welcher seinerseits mit der Fahrzeugstruktur verbunden ist. Die HVAC-(Heizungs-, Belüftungs- und Klimatisierungs-)Kanäle aus hartem Kunststoff sowie verschiedene Anbauteile, so etwa die Klappe des Handschuhkastens und HVAC-Ausströmer, werden dann nachträglich für sich an der Montagelinie montiert. Wo zum Zweck des Insassenschutzes eine Energieabsorption in dem Verkleidungsteil gewünscht ist, werden energieabsorbierende Schäume der Art, die aus expandierbaren oder blähfähigen Kügelchen oder Perlen hergestellt sind, hinter der Haut verwendet. Aus Gründen der Platz- und Kostenersparnis besteht auch der Wunsch, bei einigen Verkleidungsteilen den Kunststoffkanal zu integrieren. Die Schäume, die üblicherweise zur Energieabsorption verwendet werden, resultieren aus der Verarbeitung von Kügelchen oder Perlen aus expandierbaren Styrol-Polymer-Materialien. Diese Verarbeitung erlaubt es aber normalerweise nicht, einen derartigen Kanal an der vorgesehenen Stelle im Schaumstoff integriert so einzuformen, daß der Schaum den Kanal in gleichbleibender oder gleichmäßiger Form umgibt; ebensowenig ist es möglich, einen derartigen Schaum an die Kunststoffhaut oder an den Kunststoffkanal oder an den Kunststoffeinsatz anzuformen und ihn während des Formschäumprozesses erfolgreich mit diesen Komponenten direkt zu verkleben. Es resultiert daraus, daß in den Fällen, in denen derartige Schaumstoffmaterialien auf Basis von expandierbaren Perlen zur Energieabsorption verwendet werden, der Schaumstoff gesondert von dem Verkleidungsteil hergestellt und dann mit der Außenhaut, dem Kanal und/oder dem Einsatz durch Kleben verbunden wird, was einen Mehraufwand für Werkzeuge und Materialien, zusätzliche Verfahrensschritte und Verfahrenskosten mit sich bringt.

Hinzu kommt, daß unabhängig davon, welches Schaummaterial zur Energieabsorption verwendet wird und wo der Kanal im Schaum einzuformen ist, der Schaum in irgendeiner Weise daran gehindert werden muß, während des Schäumvorgangs in den Kanal einzudringen. Dies wirft das Kostenproblem auf, diese Forderung wirksam entweder durch die Werkzeugausrüstung zu lösen und/oder durch die Art und Weise, wie man den Formvorgang mit dem Kanal an Ort und Stelle durchführt. Hinzu kommt, daß das Sicherstellen der Dimensionsstabilität des fertigen Verkleidungsteils Schwierigkeiten bereitet, wo expandierbare Styrol-Polymer-Materialien verwendet werden.

Aus der US-A-4 898 764 (Fig. 3) ist bekannt, ein energieabsorbierendes Innenraum-Verkleidungsteil für einen Fahrzeug-Passagierraum mit Luftbehandlung mit Hilfe einer Formanordnung herzustellen, die eine untere Formhälfte und eine obere Formhälfte aufweist; die untere Formhälfte weist eine einfache Formhöhlungsoberfläche auf, während die obere Formhälfte eine konkave Formhöhlungsoberfläche aufweist. Das Verkleidungsteil umfaßt eine einfache, folienartige Kunststoffabdeckung, einen Schaumkern aus einem geschäumtem Kunstharz und einen in den Schaumkern eingebetteten Luftkanal; die Kunststoffabdeckung wird auf die einfache Oberfläche der unteren Formhälfte abgelegt, und der Luftkanal wird mit Hilfe von Luftkanalstützmitteln in einem Abstand von der Kunststoffabdeckung gehalten, wobei die Luftkanalstützmittel als zwei einstückig mit der Peripherie des Luftkanals ausgebildete Stegrippen vorgesehen sind, die auf der Kunststoffabdeckung sitzen, während das Kunstharz zwischen die Formhälften gegossen und aufgeschäumt wird, um den Schaumkern zu bilden. Während des Formens des Schaumkerns ist der Luftkanal mit Luft, Wasser oder einem ähnlichen Fluid gefüllt, um eine Deformation des Luftkanals infolge des Druckes, der durch das Aufschäumen des Kunstharzes auf den Luftkanal ausgeübt wird, zu vermeiden.

Die US-A-3 042 137 offenbart energieabsorbierende Innenraum- Verkleidungsteile für einen Fahrzeug-Passagierraum mit Luftbehandlung mit einer Außenhaut und einem Einsatz in Form eines einfachen Netzes, welches zusammen mit der Haut einen Hohlraum definiert, der mit einem Schaumkern von relativ hoher Steifigkeit und einer zwischen der Haut und dem Schaumkern angeordneten Leichtstoff-Schaumschicht gefüllt ist. Bevor der Schaumstoffkern und die Schaumstoffschicht geformt werden, werden der Einsatz und die Haut mechanisch miteinander verbunden, indem Randbereiche der Haut zwischen gefaltete Bereiche des Einsatzes geklemmt werden; daraufhin wird das zu verfestigende Schaummaterial in den so gebildeten Hohlraum durch die Öffnungen des netzartigen Einsatzes eingebracht. Die aus der US-A-3 042 137 bekannten Verkleidungsteile können innenliegende Elemente in Form von Drähten, gedruckten Schaltungsplatten und dergleichen aufweisen, d. h. Elemente, die nicht hohl sind.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Innenraum-Verkleidungsteil mit einer Außenhaut, einem Schaumstoffkern und einem innenliegenden Luftkanal vorzuschlagen, welches sich leichter herstellen läßt als Verkleidungsteile nach dem Stand der Technik, sowie ein Verfahren und eine Formanordnung zur Herstellung derartiger Verkleidungsteile.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anspruch 13 und Anspruch 7 oder 12 bzw. Anspruch 1 oder 3 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2, 4 bis 6, 8 bis 11 und 14 bis 17 definiert.

Die Erfindung stellt eine Verkleidungsteilstruktur bereit, bei der der Kanal nicht gesondert hinzugefügt wird, sondern mit im Reaktionsspritzgießverfahren verarbeitetem energieabsorbierendem Polyurethan-Hartschaum in das Verkleidungsteil integriert ist, und zwar so, daß die Montagezeit verkürzt wird, Quietsch- und Klappergeräusche der Kanäle gemindert werden und außerdem die Integrität des Verkleidungsteils verbessert wird, und ohne die Notwendigkeit einer sekundären Verklebeoperation dank der inhärenten Haftungseigenschaften oder Eigenklebung des Polyurethanschaums bei seiner Bildung. Weiter wird der Polyurethanschaum in zwei Formen verwendet, nämlich als energieabsorbierender Hartschaumkern für eine wirksame Energieabsorption und in halbharter Form für eine Schicht zwischen energieabsorbierendem Schaumkern und Haut, wenn die Haut vom weichen und flexiblen Typ ist. Die halbharte Schicht verleiht der flexiblen Haut einen wünschenswerten weichen Griff und schützt außerdem den energieabsorbierenden Schaum vor Eindruckstellen im normalen oder bestimmungsgemäßen Gebrauch. Die halbharte Polyurethan-Schaumschicht und der energieabsorbierende Polyurethan- Hartschaumkern haften aneinander, und zwar unabhängig davon, ob einer der beiden eine Oberfläche aufweist, die zum Zwecke der Verarbeitung mit einem äußeren Formentrennmittel versehen wurde, wodurch die Notwendigkeit, Sekundäroperationen durchführen zu müssen, weiter reduziert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verkleidungsteil eine weichthermoplastische Haut, einen halbharten Polyurethanschaum sowie einen energieabsorbierenden harten Polyurethanschaum, einen steifen thermoplastischen Halter und einen steifen thermoplastischen Luftkanal, der an der vorgesehenen Stelle in dem energieabsorbierenden Schaum eingeformt ist. Die Herstellung des Verkleidungsteils in dieser Form erfolgt mit einer Form für die Verkleidungsteil-Außenhaut oder -Schale und mit nur eineinhalb Gießformen für die zwei verschiedenen Polyurethanschäume. Die Form für die Außenhaut ist geeignet zum Bilden der Haut nach herkömmlicher Praxis in einem Gießprozeß, der thermoplastisches Pulver verwendet, und zum Bilden der Haut mit oder ohne fein gekerbte Oberfläche auf der Hautrückseite zum Zweck der mechanischen Anbindung an das Polyurethanschaumsubstrat.

Die Reaktionsspritzguß-Polyurethanschaum-Formen umfassen einen Deckel und einen ersten Gießformhohlraum und eine Luftkanalstützanordnung, wobei der Formhohlraum und die Luftkanalstützanordnung zusammen einen Formgebungsraum definieren, der in seiner Gestalt dem Formhohlraum der Form für die Haut entspricht, in der Größe aber um die gewünschte Dicke der halbharten Schaumschicht kleiner ist. Die Luftkanalstützanordnung ist geeignet, einen vorgeformten Luftkanal in dem Formhohlraum zu stützen, während sie außerdem das Innere des Luftkanals gegen den Formhohlraum verschließt. Der Deckel ist geeignet, einen vorgeformten Halter in der gewünschten Anordnung relativ zu dem Luftkanal zu halten und den Formhohlraum zu verschließen. Der Formhohlraum ist geeignet, eine flüssige polyurethanschaumerzeugende Mischung aufzunehmen, um einen energieabsorbierenden harten Polyurethan-Schaumkern zu bilden, der den Luftkanal umgibt und sich zwischen letzterem und dem Verkleidungsteilhalter erstreckt, um die beiden als eine Einheit miteinander zu verbinden. Ein zweiter Gießformhohlraum weist eine Gestalt auf, die dem Formhohlraum der Form für die Haut entspricht, aber etwas größer ist, so daß der Formhohlraum die Haut ohne weiteres gegen seine Oberfläche anliegend aufzunehmen vermag. Der eine Deckel ist geeignet, den Halter und den energieabsorbierenden harten Polyurethanschaum, die zu einer Einheit miteinander verbunden sind, mit dem darin eingeformten Luftkanal in dem zweiten Gießformhohlraum zu stützen, und zwar so, daß der energieabsorbierende Schaumkern einen gleichmäßigen Abstand von der Rückseite der Haut aufweist, der gleich der gewünschten Dicke der halbharten Schaumschicht ist. Der Raum in dem zweiten Gießformhohlraum zwischen Haut und energieabsorbierendem Schaumkern ist geeignet zur Aufnahme einer zweiten flüssigen polyurethanschaumerzeugenden Mischung zum Bilden einer halbharten Schaumschicht zwischen der Haut und dem energieabsorbierenden Schaumkern, um die beiden als eine Einheit miteinander zu verbinden und die Bildung des Verkleidungsteils zu komplettieren.

Die Haut kann auch direkt mit dem energieabsorbierenden Schaumkern hinterfüllt werden, und zwar unabhängig davon, ob die Haut hart oder weich ist. In diesem Fall werden nur der größere Gießformhohlraum und der Deckel verwendet, wobei der Luftkanal dann durch die Haut in diesem Formhohlraum gestützt wird, während der Deckel auch hier wieder den Halter stützt, und die flüssige Mischung zur Erzeugung eines energieabsorbierenden Schaums wird in den den Luftkanal umgebenden Raum und zwischen Haut und Halter gegossen.

In der praktischen Durchführung der Erfindung ist kein separates Klebemittel erforderlich, um die Verkleidungsteil-Komponenten aneinander zu binden.

Auch zur Herstellung von Verkleidungsteilen, die eine halbharte Polyurethanschaumschicht zwischen Haut und energieabsorbierendem Schaumkern aufweisen, umfaßt die werkzeugmäßige Ausrüstung eine Schalenform zum Formen der Haut und nur eineinhalb Gießformen zum Formen bzw. Anformen eines energieabsorbierenden Polyurethan-Hartschaumkerns um den Luftkanal und an den Halter und zum Formen der halbharten Schaumschicht.

Im besonderen nutzen zwei Gießformhohlräume einen gemeinsamen Deckel zum Formen eines energieabsorbierenden Polyurethan-Hartschaumkerns um den Luftkanal und an einen thermoplastischen Halter und zum Formen eines halbharten Polyurethanschaums zwischen einer thermoplastischen Haut und dem energieabsorbierenden Schaumkern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung:

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt gezeichnete Darstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Verkleidungsteils;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des Pulverkastens und der Hohlraumform, die zur Bildung der Vinylhaut für das Verkleidungsteil von Fig. 1 verwendet werden;

Fig. 3 ist eine Darstellung der Hohlraumform von Fig. 2 entlang der Linie 3-3 von Fig. 2, in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 4 ist eine Darstellung der in der Form von Fig. 2 geformten Haut;

Fig. 5 ist eine schematische Explosionszeichung der Gießform, die zum Formen des energieabsorbierenden Schaums um den Luftkanal und Verkleidungsteilhalter für den Verkleidungsteilaufbau von Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 6 ist eine Darstellung des um den Luftkanal und an den Verkleidungsteilhalter in der Gießform von Fig. 5 (an)geformten energieabsorbierenden Schaums;

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der zum Anformen von halbhartem Schaum an den energieabsorbierenden Schaum mit integriertem Luftkanal und Verkleidungsteilhalter von Fig. 6 verwendeten Gießform, wobei einige Teile als Explosionszeichnung und einige Bereiche abgebrochen dargestellt sind;

Fig. 8 ist eine vergrößerte Darstellung entlang der Linie 8-8 von Fig. 7, in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 9 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 8, wobei jedoch das Formen des halbharten Schaums gezeigt ist;

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung der zum Formen des energieabsorbierenden Schaumkerns um den Luftkanal und zum Anformen direkt an die Haut und an den Halter verwendeten Vorrichtung, die auch das so geformte Verkleidungsteil zeigt, wobei einige Teile als Explosionszeichnung und einige Bereiche abgebrochen dargestellt sind; und

Fig. 11 ist eine vergrößerte Darstellung entlang der Linie 11-11 von Fig. 10, in Richtung der Pfeile gesehen.

Detailbeschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt ein Innenraum-Verkleidungsteil 10 für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs und dergleichen, umfassend eine dünne, thermoplastische Außenhaut 12, die entweder hart oder weich und flexibel sein kann; einen dünnen, steifen, thermo plastischen Halter oder Einsatz 14; einen dicken, mittig angeordneten, energieabsorbierenden Polyurethan-Hartschaumkern 16, der einen größeren Prozentanteil des Volumens des Verkleidungsteils ausmacht; eine dünne, halbharte Polyurethanschaumschicht 18 und einen dünnwandigen, steifen, thermoplastischen Luftkanal 20, der an der vorgesehen Stelle in den energieabsorbierenden Schaumkern 16 eingeformt ist. Bei dem gezeigten Verkleidungsteil handelt es sich um eine Kniepolsterung für eine Seite der unteren Hälfte einer Instrumententafelanordnung; es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch für andere Innenraum-Verkleidungsteile des Fahrzeugs Verwendung finden kann, so etwa für Tür- und Seitenverkleidungen und andere Innenraumverkleidungsteile, wo sowohl Luftkanäle als auch Energieabsorption hinter der Verkleidungsteil-Haut vorteilhaft ausgenutzt werden können. Was den Ausdruck "dünn" in bezug auf die Haut und die halbharte Schaumschicht in dem beispielhaft dargestellten Kniepolster anbelangt, so hat die Haut eine Dicke von etwa einem (1) Millimeter, und die halbharte Schaumschicht weist eine Dicke von etwa sechs (6) Millimetern auf, wohingegen der energieabsorbierende Schaum das Vielfache des Volumens der halbharten Schaumschicht ausmacht und den größten Teil des Raums zwischen der Haut und dem Halter ausfüllt.

Der energieabsorbierende Schaumkern 16 und die Schaumschicht 18 sind beide nach dem Reaktionsspritzgießverfahren (Reaction Injection Moulding, RIM) hergestellte Polyurethanschäume, welche Polyol, Isocyanat, Vernetzungsmittel, andere Komponenten wie Katalysatoren und oberflächenaktive Stoffe und ein geeignetes Treibmittel umfassen. Der energieabsorbierende Schaum ist ein Hartschaum von relativ niedriger Dichte (zum Beispiel 0,04 bis 0,088 g/cm³; (2,5 bis 5,5 lb/ft³)) mit einer flachen rechteckwellenförmigen Kraft/Verformungs-Energie-Management-Charakteristik, die eine sehr wirksame Stoß- oder Schlagenergieab sorption liefert. Beispiele für einen energieabsorbierenden Schaum dieser Art sind in der US-Patentschrift Nr. 5 23 2 957 offenbart, welche hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird und auf die zwecks weiterer Details verwiesen wird.

Bei der Schaumschicht 18 handelt es sich um einen herkömmlichen halbharten Polyurethanschaum mittlerer Dichte (zum Beispiel 0,096 bis 0,144 g/cm³ (6 bis 9 lb/ft³)) mit einer geneigten Kraft/Verformungs-Kurve, dessen Funktion es ist, die Integrität des energieabsorbierenden Kerns während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs zu schützen und der Haut einen weichen Griff zu verleihen, wenn diese von der weichen und flexiblen Art ist. Die halbharte Polyurethanschaumschicht schützt den energieabsorbierenden Schaum vor Schädigungen, so zum Beispiel davor, daß im normalen Gebrauch ein durch die Finger verursachter Druck Eindruckstellen durch die flexible Haut hindurch zur Folge hat, und verhält sich nachgiebig bei Stoß- oder Schlageinwirkung auf das Verkleidungsteil, um dem energieabsorbierenden Schaum zu erlauben, die Stoß- oder Schlaganergie mit seinen überragenden Energieabsorptionseigenschaften aufzunehmen.

Der Verkleidungsteil-Halter 14 und der Luftkanal 20 werden vor dem Formen des Verkleidungsteils 10 in den beispielhaft dargestellten Gestalten vorgeformt und sind aus einem thermoplastischen Material, zum Beispiel PVC (Polyvinylchlorid) durch Spritzgießen oder nach einem anderen geeigneten Fertigungsverfahren hergestellt, wobei der Halter mit Gewinde versehene Befestigungsmittel 21 aufweist, die wie gezeigt in den Halter eingepreßt oder auf andere Weise mit dem Halter verbunden sind, um eine Möglichkeit zu schaffen, das Verkleidungsteil an der Fahrzeugstruktur zu sichern. Es versteht sich, daß der Halter auch aus Blech hergestellt sein könnte und die Befestigungsmittel durch Schweißen mit dem Halter verbunden sein könnten. In seiner Funktion als untere Armaturentafel oder Kniepolster ist das Innenraum-Verkleidungsteil 10 geeignet, gegenüber dem Vordersitz auf Kniehöhe eines Fahrgastes angeordnet zu werden, und der Luftkanal 20 erstreckt sich in Längsrichtung des Verkleidungsteils und ist an seinen beiden einander gegenüberliegenden Enden 22 in und als Teil der Kanalanordnung, die der Luftversorgung des Fahrgastraumes dient, dicht anschließbar. In dieser Funktion dient eines der Luftkanal-Enden 22 als Einlaß für die behandelte Luft in das Verkleidungsteil, während das andere Ende als Auslaß für den Durchtritt der behandelten Luft aus dem Verkleidungsteil dient. Der gezeigte Luftkanal ist als gerader, einstückiger Rundkanal bzw. Rundrohr ausgeführt; es versteht sich jedoch, daß der Kanal verschiedene Formen und Gestalten annehmen kann, zu denen auch eine Anordnung gehört, bei der der Kanal mehrere separate und/oder miteinander verbundene Rohre oder Anschlußrohre umfaßt, die auch unterschiedliche Querschnitte aufweisen können.

Die Formen zum Herstellen des Verkleidungsteils 10 umfassen eine in den Fig. 2 und 3 gezeigte Thermoplastguß-Formanordnung 24 zum Gießen der thermoplastischen Außenhaut oder Schale 12 entweder in harter oder weicher Form unter Verwendung herkömmlicher Gießformeinrichtungen und Verfahren. Die Form für die Außenhaut umfaßt einen Pulverkasten 26, der mit Hilfe geeigneter herkömmlicher Mittel (nicht gezeigt) mit einer heizbaren Gießform 28 dichtschließend verklemmt werden kann. Die Form weist einen Formhohlraum 30 auf, dessen Oberfläche der Außenoberfläche der Haut entspricht und typisch gebildet wird durch Elektroplattieren von Nickel auf eine Mutterform, die das "Negativ" der Gestalt der Außenseite des Verkleidungsteils ist. Die Außenhaut ist aus einem geeigneten thermoplastischen Material hergestellt, z. B. Polyvinylchlorid, das ausgehend von einer Pulverform des Materials verarbeitet wird, und weist einen Harzkern mit einem geeigneten Weichmacher auf sowie eine Außenoberfläche, die mit Pigmenten imprägniert ist, um der Außenhaut die gewünschte Farbe zu geben. Die Außenhaut wird gebildet, indem eine Menge des Plastisol-Pulvers in den Kasten 26 eingebracht wird, während der Kasten von der Form getrennt ist; dann werden beide umgedreht und die Form wird erhitzt. Der umgekehrt angeordnete Pulverkasten und die umgekehrt angeordnete Form werden dann miteinander verbunden und aufgerichtet, wodurch das Pulver auf die erhitzte Oberfläche des Formhohlraums 30 gelangt, wo es während eines Gießprozesses unter Bildung der Außenhaut schmilzt. Pulverkasten und Form werden dann wieder umgedreht und voneinander getrennt, die aufgeschmolzene Haut 12 wird abgekühlt und entfernt; Fig. 4 zeigt die Haut, wie sie aus der Form kommt.

Wie geformt hat die Außenhaut 12 eine konvex gekrümmte Seite 34 mit einer außenliegenden Sichtseite, die dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt ist, und mit zwei flachen Enden 36, die quer zu der gewölbten Seite 34 angeordnet sind. Die Verkleidungsteil-Enden 36 sind so anordenbar, daß sie an andere Innenraumverkleidungsteile oder an die Struktur des Fahrzeugs (nicht gezeigt) angrenzen und damit der Sicht im Fahrgastraum entzogen sind. Die Haut weist eine im wesentlichen gleichförmige Wanddicke auf, mit einer Rückseite oder inneren Oberfläche und sich ergebenden Grenzfläche 38 hinter oder innen an der gekrümmten Seite 34 und den flachen Enden 36. Die Haut ist beispielhaft als gegossen dargestellt; es versteht sich, daß die Haut 12 auch ausgehend von einem folienartigen Vinylmaterial oder einem anderen thermoplastischen Material mit Hilfe eines ähnlichen Formunterteils und dazu passenden Formoberteils hergestellt werden könnte, oder die Außenhaut könnte durch Aufsprühen hergestellt werden, unter alleiniger Verwendung des Formunterteils und auch hier wieder unter Verwendung herkömmlicher Einrichtungen und Verfahren in Verbindung mit diesen verschiedenen Formgebungs- und Formverfahren.

Die Reaktionsspritzguß-Formanordnung zum Formen des energieabsorbierenden Schaumkerns 16 umfaßt eine Gießform 40 und einen Deckel 42 wie in Fig. 5 gezeigt. Die Form 40 weist einen Formhohlraum 44 auf, der in seiner Gestalt der Innenseite oder Grenzfläche 38 der Vinylhaut 12 entspricht, aber in der Größe um die Dicke der halbharten Schaumschicht 18 kleiner ist. Man kann den Formhohlraum 44 auch so beschreiben, daß er in seiner Gestalt zu dem Formhohlraum 30 der Form für die Außenhaut korrespondiert, in der Größe aber um die kombinierte Dicke der Haut und der halbharten Schaumschicht 18 kleiner ist. Jedes Ende 48 des Formhohlraums 44 weist einen vertikalen Rücksprung oder Schlitz 46 auf zur gleitverschieblichen Aufnahme einer entfernbaren Luftkanalabstützung 50, die derart montiert ist, daß eine Seite 52 der Stützen an den einander gegenüberliegenden Enden 48 des Formhohlraums 44 mit dem Formhohlraum bündig ist. Die Stützen 50 weisen jeweils einen Dorn 54 auf, der geeignet ist, ein Ende 22 des Luftkanals eng anliegend aufzunehmen, um den Luftkanal in dem Formhohlraum 44 in der gewünschten endgültigen Anordnung gegenüber dem Verkleidungsteil zu stützen. Der Luftkanal 20 und die Stützen 50 sind in Fig. 5 als Explosionszeichnung mit durchgehenden Linien dargestellt. Der Luftkanal 20 wird in dem Formhohlraum 44 installiert, indem der Kanal auf die Dorne 54 gesetzt wird, wie in Phantomlinien in Fig. 5 gezeigt, und die Stützen 50 dann in die entsprechenden Schlitze 46 geschoben werden. Die Seiten 52 der Stützen 50 bilden eine planare Fortsetzung der Enden 48 des Formhohlraums 44 zur Außenseite des Luftkanals, wo er in diese eintritt, und versiegeln das Innere des Luftkanals gegenüber dem Formhohlraum für das Formen des Schaums. Bei der beispielhaft aufgezeigten speziellen Verkleidungsteilkonstruktion ist der Luftkanal in Längsrichtung und in einer im wesentlichen mittigen Position in dem Formhohlraum 44 angeordnet.

Der vorgeformte Halter 14 für das Verkleidungsteil 10 wird vorübergehend an der Unterseite des Formdeckels 42 gesichert, und zwar mit Hilfe seiner normalen, mit Gewinde versehenen Befestigungsmittel 21, die in Löchern 55 in dem Deckel Aufnahme finden und mit Muttern 56 gehalten werden. Der Deckel 42 mit dem daran befestigten Halter 14 wird durch geeignete herkömmliche Mittel (nicht gezeigt) an die Gießform 40 geklemmt, um den Formhohlraum zu verschließen und zu versiegeln. Mit dem Luftkanal 20 und dem Halter 14 auf diese Weise in dem Formhohlraum 44 gehalten, wird eine flüssige Mischung zur Erzeugung eines energieabsorbierenden Polyurethan-Hartschaums, wie in der vorher genannten US-Patentschrift Nr. 5 232 957 offenbart, entweder vom wiedergewinnbaren oder vom leicht zerbröckelnden Typ, über einen oder mehrere Eingießtrichter 60 in den Formhohlraum 44 gegossen. Die Mischung reagiert in dem Formhohlraum 44 unter Bildung des energieabsorbierenden Polyurethan-Hartschaumkerns 16, der den Hohlraum vollständig ausfüllt und den Luftkanal 20 und den Raum zwischen dem Luftkanal und dem Halter 14 umgibt und der während des Schäumungsprozesses sowohl mit dem Luftkanal als auch mit dem Halter direkt verklebt, so daß sie zu einer Einheit miteinander verbunden werden. Dann wird der Deckel 42 entfernt, wobei der Halter 14 und dadurch auch die Kanalstützen 50, der Luftkanal 20 und der geformte energieabsorbierende Schaumkern 16 mitgezogen werden. Sodann werden die Stützen 50 von den Enden 22 des Luftkanals entfernt, wobei sich die in Fig. 6 gezeigte Verarbeitungseinheit 62 mit dem Deckel 42 ergibt, wobei die Luftkanal-Enden 22 ganz leicht aus dem geformten energieabsorbierenden Schaumkern 16 hervortreten und letzterer allein durch den Halter 14 so abgedeckt oder bedeckt ist, daß nur seine sich ergebende Grenzfläche 64 mit der halbharten Schaumschicht 18 verbleibt.

Die Reaktionsspritzguß-Formanordnung zum Formen des halbharten Schaums 18 in einem zweiten und letzten Formschäumungsschritt umfaßt die Verarbeitungseinheit 62 und eine zweite Gießform 68 wie in Fig. 7 gezeigt. Die Form 68 weist einen Formhohlraum 70 auf, der dem Formhohlraum 30 der Form 28 für die Außenhaut entspricht, aber etwas größer ist, so daß er die Haut 12 ohne weiteres gegen seine Oberfläche anliegend aufzunehmen vermag. Der eine Deckel 42 paßt auch oben auf die Form 68 und wird nun dazu verwendet, den Luftkanal 20 und den energieabsorbierenden Schaumkern 16 und den Halter 14, die zu einer Einheit miteinander verbunden sind, in dem Formhohlraum 70 zu stützen, wobei die freiliegende Oberfläche 64 des energieabsorbierenden Schaumkerns in einem Abstand von der Rückseite oder Grenzfläche 38 der Haut liegt, der gleich der gewünschten Dicke der halbharten Schaumschicht ist, wie in Fig. 8 veranschaulicht.

Die hervortretenden Luftkanal-Enden 22 können längenmäßig der Dicke der halbharten Polyurethanschaumschicht 18 angepaßt dimensioniert werden, so daß sie fest sitzend innerhalb der Haut zwischen deren Enden 36 angeordnet sind, wobei dann später die Enden 36 der Haut mit Löchern 72 versehen werden, um die Enden des Luftkanals freizulegen. Es ist auch möglich, die Luftkanal- Enden 22 vorübergehend mit einem geeigneten Abdeckungsmaterial, z. B. einem Kunststoff-Klebeband, zu verschließen, um den Zutritt von Schaum während dieses zweiten und letzten Schäumungsvorgangs zu verhindern. Eine andere Möglichkeit wäre, größere Löcher 72', nämlich von der Größe des Außendurchmessers des Kanals, in der Haut 12 vor dem Formen der halbharten Schaumschicht, wie in Fig. 4 gezeigt, vorzusehen; in diesem Fall werden die Löcher dazu verwendet, den Luftkanal aufzunehmen und zu stützen, und die Haut wird Teil der Verarbeitungseinheit 62. Im letzteren Fall ist die Haut 12 an den Enden 22 des Luftkanals so angeordnet, daß die Enden bündig mit der Außenseite der verdeckten Seiten 36 der Haut sind. Die Haut 12 als Teil der Verarbeitungseinheit 62 wird damit in den Formhohlraum 70 aufgenommen; hierbei dienen die Enden des Luftkanals durch ihren festen Sitz in den Löchern 72' in der Haut wirksam dazu, den Eintritt von Schaum in die Enden des Luftkanals in dem zweiten und letzten Schäumungsprozeß zu verhindern, ohne die Notwendigkeit, zusätzliche Stützen zur Bildung eines Verschlusses gegenüber dem Schaum vorsehen zu müssen, wenngleich die Verwendung der Dorn-Stütze in diesem letzten Schäumungsvorgang immer noch möglich ist.

Jedenfalls - ob die Haut nun als Teil der Verarbeitungseinheit 62 gestützt an den Enden des Luftkanals oder gesondert für sich in den Formhohlraum 70 eingebracht wird - wird der Deckel 42 mit geeigneten herkömmlichen Mitteln (nicht gezeigt) an die Gießform 68 geklemmt, um den Formhohlraum 70 zu verschließen und zu versiegeln; hierbei entsteht ein Formhohlraum oder Raum 74 zur Formgebung eines energieabsorbierenden Schaums, welcher die gewünschte Gestalt für den halbharten Schaum zwischen der Grenzfläche 38 der Haut und der zuvor geformten Grenzfläche 64 der energieabsorbierenden Schaumstruktur 16 aufweist.

Mit dem Halter 14, dem energieabsorbierenden Schaumkern 16 und dem Luftkanal 20 derart in dem Formhohlraum 70 gehalten, werden flüssiges Isocyanat und Polyol mit geeigneten anderen schaumbildenden Komponenten in den richtigen Anteilen gemischt, um einen halbharten Polyurethanschaum mittlerer Dichte zu bilden, und diese Mischung wird über einen oder mehrere Eingießtrichter 78, die mit dem Formhohlraum in dem Raum zwischen einem Rand des Halters 14 und einem Rand des Gießformhohlraums 70 verbunden sind, in den Schaumformhohlraum 74 gegossen, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt. Wie in Fig. 9 gezeigt, reagiert dann die Mischung in dem Schaumformhohlraum 74 unter Bildung der halbharten Polyurethanschaumschicht 18, die den Raum zwischen dem energieabsorbierenden Schaumkern 16 und der Haut 12 ausfüllt und mit beiden verklebt, um diese so zu einer Einheit miteinander zu verbinden und dadurch auch die Haut und die halbharte Schaumschicht vermittels des energieabsorbierenden Schaumkerns mit dem Halter zu einer Einheit zu verbinden. Dann wird der Deckel 42 entfernt, wobei das komplettierte Verkleidungsteil 10 mit herausgezogen wird, welches dann von dem Deckel entfernt werden kann.

Das Verkleidungsteil kann auch ohne die halbharte Schaumschicht hergestellt werden, unabhängig davon, ob die Haut hart oder weich und flexibel ist. Dies erfolgt mit Hilfe der Gießform 68 mit dem größeren Formhohlraum 70 und auch hier wieder mit dem Deckel 42, um eine Gießform für den energieabsorbierenden Schaum zu bilden, wie in den Fig. 10 und 11 beispielhaft dargestellt. In diesem Fall wird die Haut 12 nach ihrer Bildung mit den größeren Löchern 72' versehen, und der Luftkanal 20 wird eng anliegend auf den Dorn 54 gesetzt und mit der Haut in den Formhohlraum 70 plaziert. Die Haut 12 bewirkt somit - zusammen mit den zusätzlichen speziellen Formeinsatzstützen -, daß der Luftkanal 20 für das Formen des energieabsorbierenden Schaums an Ort und Stelle gehalten wird, während die Luftkanäle verhindern, daß die flüssige schaumerzeugende Mischung aus dem Inneren der Haut zur Oberfläche des Formhohlraums 70 entweicht. Wie im vorherigen Fall wird auch hier der Halter 14 vorübergehend an der Unterseite des Deckels 42 gesichert und dann über die Haut und den Luftkanal oben auf die Form 68 aufgesetzt, um den Formhohlraum 70 zu verschließen. Die flüssige Mischung zur Bildung eines energieabsorbierenden Schaums wird dann über den Eingießtrichter 78 in die Form gegossen, um den Raum zwischen der Haut, dem Luftkanal und dem Halter zu füllen und einen größeren energieabsorbierenden Schaumkern 16' um den Luftkanal herum zu formen, der mit der Haut und dem Halter sowie auch mit dem Luftkanal direkt verklebt, ohne daß ein separates Klebemittel erforderlich wäre, um diese Verkleidungsteilkomponenten miteinander zu verbinden.

Die Erfindung wurde anhand von Beispielen beschrieben; es versteht sich, daß die verwendete Terminologie beschreibender und nicht limitierender Natur ist. Es wird erkennbar sein, daß vor dem Hintergrund der obigen Lehren zahlreiche Modifikationen und Variationen der Erfindung möglich sind. Es versteht sich daher, daß die Erfindung auch auf andere Weise als die speziell hierin beschriebene umgesetzt werden kann, ohne den Bereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Formanordnung zum Formen eines Verkleidungsteils mit einem offenen Luftkanal (20), einem sich um den Luftkanal erstreckenden Schaumstoffkern (16') aus energieabsorbierendem Polyurethan-Hartschaum und einer Verkleidungsteil- Außenhaut (12), wobei die Formanordnung umfaßt:

eine Gießform (68) mit einem Formhohlraum (70), in dem die Verkleidungsteil-Außenhaut (12) paßgerecht aufnehmbar ist,

Luftkanalstützmittel (12, 72'), die so ausgebildet sind, daß sie den Luftkanal (20) mit der Verkleidungsteil-Außenhaut (12) in dem Formhohlraum stützen und dabei gleichzeitig den Luftkanal gegenüber dem Formhohlraum (70) abschließen,

und einen Deckel (42), der so ausgebildet ist, daß er einen Verkleidungsteil-Halter (14) in dem Formhohlraum (70) im Abstand zu dem Luftkanal (20) hält und dabei gleichzeitig den Formhohlraum schließt, wobei der Formhohlraum (70) und die Luftkanalstützmittel (12, 72') so ausgebildet sind, daß sie zusammen mit dem Verkleidungsteil-Halter (14) einen Formgebungsraum zum Formen des Schaumkerns (16') definieren, der sich um den Luftkanal (20) und zwischen dem Luftkanal und dem Verkleidungsteil-Halter erstreckt.

2. Formanordnung nach Anspruch 1, wobei die Luftkanalstützmittel die Verkleidungsteil-Außenhaut (12) umfassen, welche mit Löchern (72') zum Einfügen der Enden (22) des Luftkanals (20) versehen ist.

3. Formanordnung zum Formen eines Verkleidungsteils mit einem offenen Luftkanal (20), einem sich um den Luftkanal erstreckenden Schaumkern (16) aus energieabsorbierendem Polyurethan-Hartschaum und einer Verkleidungsteil-Außenhaut (12), wobei die Formanordnung umfaßt:

eine erste Gießform (40) mit einem ersten Formhohlraum (44), Luftkanalstützmitteln (50), die so ausgebildet sind, daß sie wenigstens ein Ende (22) des Luftkanals (20) in dem ersten Formhohlraum (44) stützen und dabei gleichzeitig den Luftkanal gegenüber dem ersten Formhohlraum abschließen, einem Deckel (42), der so ausgebildet ist, daß er einen Verkleidungsteil-Halter (14) in dem ersten Formhohlraum (44) im Abstand zu dem Luftkanal (20) hält und dabei gleichzeitig den ersten Formhohlraum schließt, wobei der erste Formhohlraum (44) und die Luftkanalstützmittel (50) so ausgebildet sind, daß sie zusammen mit dem Verkleidungsteil-Halter (14) einen Formgebungsraum zum Formen des Schaumkerns (16) definieren, der sich um den Luftkanal (20) und zwischen dem Luftkanal und dem Verkleidungsteil-Halter erstreckt;

und eine zweite Gießform (68) mit einem zweiten Formhohlraum (70), der wesentlich größer ist als der erste Formhohlraum (44) und in dem die Verkleidungsteil-Außenhaut (12) paßgerecht aufnehmbar ist, wobei der Deckel (42) so ausgebildet ist, daß er außerdem den Verkleidungsteil- Halter (14) mit dem daran angeformten Schaumkern (16) in dem zweiten Formhohlraum stützt und dabei gleichzeitig den zweiten Formhohlraum schließt, so daß die Verkleidungsteil-Außenhaut (12) und der Schaumkern (16) in dem zweiten Formhohlraum (70) voneinander beabstandet sind, um zusammen einen Formgebungsraum zum Formen einer Schicht (18) aus halbhartem Polyurethanschaum zwischen der Verkleidungsteil-Außenhaut und dem Schaumkern zu definieren.

4. Formanordnung nach Anspruch 3, wobei die Luftkanalstützmittel mindestens eine Stütze (50) beinhalten, die in einer Seite des ersten Formhohlraums (44) verschieblich angeordnet ist und eine durchgehende Fortsetzung derselben bildet, wobei die Stütze zusammen mit dem Schaumkern (16) aus dem ersten Formhohlraum entfernbar ist.

5. Formanordnung nach Anspruch 4 mit zwei Stück Stützen (50) zum Stützen einander gegenüberliegender Enden (22) des Luftkanals (20).

6. Formanordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Stütze (50) zusammen mit dem Schaumkern (16) durch den Deckel (42) aus dem ersten Formhohlraum (44) entfernbar ist.

7. Verfahren zum Herstellen eines energieabsorbierenden Innenverkleidungsteils (10) mit einem integrierten Luftkanal (20) für einen Fahrzeug-Passagierraum mit Luftbehandlung, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Bilden einer thermoplastischen Außenhaut (12), eines thermoplastischen Verkleidungsteil-Halters (14) und eines Luftkanals (20),

Stützen des Luftkanals (20) relativ zu der Haut (12) und dem Halter (14),

Reaktionsspritzgießen eines energieabsorbierenden Polyurethan-Hartschaumkerns (16) rings um den Luftkanal (20) und zwischen dem Luftkanal und dem Verkleidungsteil-Halter (14), so daß wenigstens ein Ende (22) des Luftkanals aus dem Kern herausragt, um in einer Öffnung (72) in einem verdeckten Bereich (36) der Haut (12) aufgenommen zu werden, und

Reaktionsspritzgießen einer halbharten Polyurethan Schaumschicht (18) zwischen der Haut (12) und dem Schaumkern (16).

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Luftkanal (20) während der Bildung der halbharten Schaumschicht (18) durch die Öffnung (72) in der Außenhaut (12) gestützt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem während des Formens des Schaumkerns (16) der Zutritt des kernbildenden Schaums in den Luftkanal (20) unterbunden wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem ein Luftkanal (20) aus einem thermoplastischen Material verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Enden (22) des Luftkanals (20) in Öffnungen (72) der Außenhaut (12) aufgenommen werden, die in verdeckten Enden (36) der Haut vorgesehen sind, welche sich quer zu einer Sichtseite (34) der Haut erstrecken.

12. Verfahren zum Herstellen eines energieabsorbierenden Innenverkleidungsteils (10) mit integriertem Luftkanal (20) für einen Fahrzeug-Passagierraum mit Luftbehandlung, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Bilden einer thermoplastischen Außenhaut (12), eines thermoplastischen Verkleidungsteil-Halters (14) und eines thermoplastischen Luftkanals (20),

Stützen des Luftkanals (20) mit der Haut (12) und Stützen des Halters (14) relativ zu dem Luftkanal, und

Reaktionsspritzgießen eines energieabsorbierenden Polyurethan-Hartschaumkerns (16') um den Luftkanal herum unter Abstützung des Kanals durch die Haut (12) und sowohl gegen die Haut als auch gegen den Halter (14), wobei der Kern bei der Bildung des Schaums direkt mit dem Luftkanal und der Haut und dem Halter verklebt.

13. Energieabsorbierendes Innenverkleidungsteil für einen Fahrzeug-Passagierraum mit Luftbehandlung, umfassend eine thermoplastische Außenhaut (12), einen thermoplastischen Halter (14), einen thermoplastischen Luftkanal (20) und einen energieabsorbierenden Polyurethan-Hartschaumkern (16), wobei der Kern den Luftkanal umgibt und mit diesem direkt selbstverklebt ist und außerdem mit dem Halter direkt selbstverklebt ist und mit der Außenhaut wenigstens indirekt verklebt ist, und wobei der Luftkanal (20) mindestens ein offenes Ende (22) aufweist, welches fest sitzend in einer Öffnung (72) in einem verdeckten Bereich (36) der Haut (12) aufgenommen ist und durch die Haut an der Öffnung gestützt wird.

14. Verkleidungsteil nach Anspruch 13, bei dem die Außenhaut (12) aus einem harten thermoplastischen Material gebildet ist und der Schaumkern (16') mit der Außenhaut direkt selbstverklebt ist.

15. Verkleidungsteil nach Anspruch 13, bei dem die Außenhaut (12) aus einem flexiblen thermoplastischen Material gebildet ist und der Schaumkern (16) mit der Außenhaut durch eine Zwischenschicht (18) aus halbhartem Polyurethanschaum indirekt verklebt ist, welche ihrerseits mit dem Schaumkern und der Außenhaut selbstverklebt ist und der Außenhaut einen weichen Griff verleiht.

16. Verkleidungsteil nach Anspruch 13, bei dem der Luftkanal (20) ein offenes Eintrittsende (22) und ein offenes Austrittsende (22) aufweist, die fest sitzend in Öffnungen (72') in verdeckten Bereichen (36) der Außenhaut (12) aufgenommen sind.







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