DE10009941C2 - Schaumteil mit eingeschäumtem elastischen Einlegeteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaumteil nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schaumteile.

Derartige Schaumteile werden aus schäumbarem Kunststoff, insbesondere Polyurethan oder dergleichen, hergestellt und finden als Polsterelemente im Bereich einer Sitzfläche mit X-Y-Ausdehnung Verwendung. Einen der größten Anwendungsbereiche stellt dabei die Automobilindustrie dar, in der gattungsgemäße Schaumteile zur Polsterung der Fahrzeugsitze ver­ wendet werden. Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Schaumteile aber auch in anderen Anwendungsbereichen, beispielsweise in der Polstermöbelindustrie, Verwendung finden.

Die Sitzfläche, d. h. die Fläche des Polsterelements, auf der das Gesäß bzw. der Rücken einer Person zur Anlage kommt, definieren dabei eine X-Y-Ebene, entlang derer sich die gattungsgemäßen Schaumteile erstrec­ ken. Das Schaummaterial der gattungsgemäßen Schaumteile weist dabei zumindest im Kern des Schaumteils im wesentlichen homogene Werkstoffeigenschaften auf. In den Randbereichen des Schaumteils können die Werkstoffeigenschaften hiervon abweichen, um beispielsweise Schaum­ teile mit geschlossener Oberfläche zu erhalten.

Um den Komfort von Polsterelementen insbesondere bei Fahrzeugsitzen optimal zu gewährleisten, ist es erforderlich, Schaumteile mit bestimmter Federkennlinie herzustellen. Von den meisten Fahrzeugherstellern wird dabei eine progressive Federkennlinie der Schaumteile gefordert. D. h. die Schaumteile sollen zum Anfang der Belastung relativ weich sein, um ein weiches Einfedern beim Hinsetzen zu ermöglichen. Im Bereich der maximalen Belastung, d. h. bei Auflage des vollen Körpergewichts, wird dagegen eine relativ harte Federung gefordert, um ein straffes Sitzgefühl zu vermitteln.

Polsterelemente, die entsprechend diesen Anforderungen zwei unter­ schiedliche Federsteifigkeiten im Bereich der Anfangs- und der Endbela­ stung aufweisen, sind an sich bekannt und können beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß die obere Schicht des Schaumteils aus einem weicheren Kunststoffschaum und die untere Schicht aus einem härteren Kunststoffschaum hergestellt wird. Ebenso ist es möglich, in die obere Schicht des Schaumteils Nuten oder Vertiefungen einzubringen, um dadurch die Federsteifigkeit des Schaums im oberen Bereich zu verrin­ gern. Nachteilig an den bekannten Maßnahmen ist es, daß zur Herstellung entsprechender Schaumteile ein hoher Herstellungsaufwand erforderlich ist.

Aus der DE 31 18 248 A1 ist ein Schaumteil bekannt, das unter Zugrundelegung einer gleichen Schaumhärte Zonen unterschiedlicher Federsteifigkeit aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass in das Schaumteil ein Einlegeteil derart eingeschäumt wird, dass der zwischen zwei Schenkeln des Einlegeteils eingeschlossene Schaumstoff in der Art einer Feder zusammen gedrückt werden kann. Im Ergebnis erfordert diese Art der Konstruktion also einen geschichteten Aufbau von zwei Schenkeln des Einlegeteils, zwischen denen der Schaumstoff angeordnet ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neues Schaumteil vorzuschlagen, bei dem unter Verwendung nur eines Schaumstof­ fes mit gleicher Schaumhärte Zonen unterschiedlicher Federsteifigkeit im Schaumteil hergestellt werden können.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, daß die homogenen Werkstoffeigenschaften des Schaumteils, die zu einer näherungsweise linearen Federkennlinie führen, durch das Einschäumen eines Einlegeteils modifiziert werden können. Um die gewünschte Progression der Feder­ kennlinie zu erreichen, wird deshalb erfindungsgemäß in den Kern des Schaumteils im wesentlichen parallel zur Sitzfläche zumindest ein Einle­ geteil mit flächiger X-Y-Ausdehnung eingeschäumt. Das Merkmal der Anordnung des Einlegeteils parallel zur Sitzfläche gibt dabei lediglich die grobe Orientierung des flächigen Einlegeteils an und ist nicht im Sinne einer exakten Parallelität des Einlegeteils zur Sitzfläche zu verste­ hen. Das Einlegeteil kann vielmehr entsprechend den Erfordernissen der Sitzgeometrie auch beispielsweise eine leicht gewölbte oder verformte Anordnung aufweisen.

Bei der Auswahl des Materials für das Einlegeteil ist darauf zu achten, daß es vom schäumbaren Kunststoff zumindest teilweise durchschäumbar ist und in X-Richtung und/oder Y-Richtung eine bestimmte Elastizität aufweist. Durch das zumindest teilweise Durchschäumen des Einlegeteils wird erreicht, daß das Einlegeteil fest im Schaumteil verankert wird und sich bei Belastung des Schaumteils nicht aus dem Kern des Schaumteils löst. Durch das eingeschäumte Einlegeteil können die elastischen Eigen­ schaften des Schaumteils gezielt verändert werden. Insbesondere kann erreicht werden, daß die unteren Schaumstoffschichten eine härtere Federkennlinie zeigen, da die Verformbarkeit des Schaummaterials aufgrund des eingeschäumten Einlegeteils eingeschränkt wird. Die Federeigenschaften der oberen Schaumstoffschichten entsprechen hinge­ gen weitgehend den Eigenschaften des normalen Schaumstoffs, da die Verformung der oberen Schichten durch das Einlegeteil weitgehend unbeeinflußt bleibt. Es ist dabei selbstverständlich, daß das Einlegeteil eine bestimmte Elastizität in X-Richtung und/oder Y-Richtung aufweisen muß, da ansonsten die Verformung des Schaumteils ab einem bestimmten Einfederweg gänzlich ausgeschlossen sein würde und es dadurch zu Rissen und Beschädigungen des Schaumkörpers käme.

Erfindungsgemäß werden als Einlegeteile Gewirke verwen­ det. Derartige Gewirke haben eine im wesentlichen flächige Ausdehnung und weisen dabei eine bestimmte Schichtdicke in Z-Richtung auf. Da das Gewirke von dem schäumbaren Kunststoff durchschäumt wird, ergibt sich somit eine Schicht im Schaumteil, deren Schichtdicke der Schichtdicke des Einlegeteils entspricht und deren elastische Eigenschaften sich aus der Kombination der Eigenschaften von Schaumstoff und Einlegeteil ergibt. Über den Effekt der Erhöhung der Federhärte des Schaumteils durch die Behinderung der Verformung des Schaumstoffs durch das Einlegeteil ergibt sich somit eine zusätzliche Möglichkeit, die Federei­ genschaften des Schaumteils zu beeinflussen, da die elastischen Eigen­ schaften des Gewirkes direkten Einfluß auf die Federkennlinie des Schaumteils haben.

In welcher Art das Gewirke gestaltet ist, ist grundsätzlich beliebig und kann auf die Erfordernisse des jeweiligen Einsatzfalles abgestimmt werden. Eine besonders vorteilhafte Gestaltung des Gewirkes ergibt sich, wenn das Gewirke eine obere und eine untere Gewebeschicht aufweist, die sich jeweils in X-Richtung und Y-Richtung erstrecken. Aufgrund ihrer Gewebestruktur weist das Gewirke dadurch die gewünschte Elasti­ zität in X- und Y-Richtung auf. Die beiden Gewebeschichten werden dabei durch eine Vielzahl von in Z-Richtung verlaufenden, elastischen Fäden auseinandergehalten. Nach dem Durchschäumen ergibt sich somit im Schaumteil eine Schicht, die von oben und unten durch die Gewebe­ schichten begrenzt wird und in deren Innern der Schaumstoff die in Z- Richtung verlaufenden elastischen Fäden vollständig umschließt.

Je nach Anwendungsfall ist es denkbar, daß das Einlegeteil sich im wesentlichen vollflächig durch den gesamten Kern des Schaumteils erstreckt oder alternativ dazu ein bzw. mehrere Einlegeteile lediglich partiell in bestimmten Bereichen des Kerns des Schaumteils angeordnet sind. Durch die partielle Anordnung von Einlegeteilen im Schaumteil können bestimmte Zonen des Polsterelements in gezielter Weise beein­ flußt werden, so daß bestimmte ortsabhängige Polstercharakteristiken erzielt werden können.

Bei bestimmten Fahrzeugtypen, beispielsweise bei Sportfahrzeugen, sind an das Schaumteil der Sitzpolsterung seitliche Stützpolster angeformt, die sich über die Sitzfläche nach oben erstrecken und dem Fahrer dadurch seitlichen Halt vermitteln sollen. Diese seitlichen Stützpolster müssen in besonderer Weise stabilisiert werden, um die auftretenden seitlichen Haltekräfte aufnehmen zu können. Dazu können beispielsweise Drahtteile in das Schaumteil eingeschäumt werden, die den Kern des Schaumteils mit den seitlichen Stützpolstern verbinden. Bei Verwendung der erfin­ dungsgemäßen Einlegeteile kann die Stabilisierung der seitlichen Stütz­ polster dadurch erreicht werden, daß sich das Einlegeteil ausgehend vom des Kern des Schaumteils zumindest teilweise bis in das Schaummaterial der seitlichen Stützpolster erstreckt.

Die Stabilisierung der seitlichen Stützpolster kann dabei verstärkt wer­ den, wenn das Einlegeteil vor dem Umschäumen eine der Sitzkontur des Schaumteils mit angeformten Stützpolstern entsprechende zumindest teilweise formstabile Profilierung erhält. Durch die formstabile Profilie­ rung, die insbesondere der Gestaltung der seitlichen Stützpolster nachge­ bildet sein kann, wird die Verformbarkeit des eingeschäumten Einlege­ teils weiter verringert, so daß die Stützpolster im Ergebnis einen besseren Halt am Kern des Schaumteils haben.

Um die gewünschte Profilierung des Einlegeteils zu erreichen, ist es denkbar, Materialien zu verwenden, bei denen durch thermische Behandlung im Bereich der gewünschten Profilkanten eine Aussteifung erreich­ bar ist. Beispielsweise können dazu Gewirke aus thermoplastischen Material Verwendung finden, die im Bereich der gewünschten Profilkan­ ten durch linienförmige Erhitzung dauerhaft verformbar sind.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaumteile für Fahrzeugsitze von Kraftfahrzeugen.

Die erfindungsgemäßen Schaumteile können in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß die Schaumteile in konventioneller Weise in einer Form aus einem schäumbaren Kunststoff geschäumt werden, wobei vor der Zugabe des schäumbaren Kunststoffes in die Form als Einlegeteil ein Gewirke mit im wesentlichen flächiger Ausdehnung, das eine bestimmte Schichtdicke in Z-Richtung aufweist, in die Form eingelegt werden muß. Durch die Zugabe des schäumbaren Kunststoffes wird das Einlegeteil (Gewirke) in der gewünschten Lage in das Schaumteil einge­ schäumt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand lediglich bevorzugte Ausfüh­ rungsformen der Erfindung darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Schaumteil im seitlichen Querschnitt;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Schaumteil im Querschnitt von vorne;

Fig. 3 die Federkennlinie eines Schaumteil ohne Einlegeteil;

Fig. 4 die Federkennlinie eines erfindungsgemäßen Schaumteils.

Man erkennt in Fig. 1 ein Schaumteil 1, dessen Sitzfläche 2 sich in X- und Y-Richtung erstreckt. Im wesentlichen parallel zur Sitzfläche 2 ist ein Einlegeteil 3 in den Kern 4 des Schaumteils 1 eingeschäumt. Das Einlegeteil 3 wird dabei von einem Gewirke gebildet, dessen Ausdehnung in X- und Y-Richtung im wesentlichen der Ausdehnung der Sitzfläche 2 entspricht und das eine bestimmte Schichtdicke in Z-Richtung aufweist. Das Gewirke 3 ist dabei vollkommen von dem Schaummaterial des Schaumteils 1 durchschäumt. Das dargestellte Schaumteil ist zur Ver­ wendung in einem Fahrzeugsitz vorgesehen und dient dabei der Aufnahme des Gesäßes eines der Fahrzeuginsassen. Ein entsprechend gestaltetes Schaumteil mit Einlegeteil ist selbstverständlich für den Bereich der Sitzpolsterung denkbar, an den der Rücken der Fahrzeuginsassen zur Anlage kommt. Die Erstreckung des Einlegeteils 3 im Kern des Schaum­ teils 1 ist in Fig. 1 lediglich beispielhaft dargestellt. Es ist durchaus denkbar, das Einlegeteil 2 auch bis zum äußersten Rand des Schaumteils 1 zu erstrecken.

Fig. 2 zeigt ein Schaumteil 5, das zur Verwendung in einem Sportfahr­ zeug vorgesehen ist. Man erkennt die Sitzfläche 6 und zwei seitlich an den Kern 7 des Schaumteils 5 angeformte Stützpolster 8 und 9. In dem Kern 7 des Stützpolsters 5 ist ein Einlegeteil 10 eingeschäumt, das sich seitlich bis in das Schaummaterial der Stützpolster 8 und 9 erstreckt. Das Einlegeteil 10 ist dabei im Bereich der Profilkanten 11 und 12, die den Übergang vom Kern 7 des Schaumteils 5 in die seitlichen Stützpolster 8 und 9 darstellen, dauerhaft durch thermische Behandlung verformt. Dadurch ergibt sich eine U-förmige Profilierung des Einlegeteils 10, wodurch die seitliche Stabilisierung der Stützpolster 8 und 9 erhöht werden kann.

Fig. 3 zeigt die Federkennlinie eines konventionellen Schaumteils ohne Einlegeteil. Man erkennt, daß der Federwiderstand des Schaumteils bei zunehmender Einfederung nahezu linear zunimmt. Außerdem erkennt man die Federhysterese beim Ausfedern des Schaumteils, wie sie bei Schaum­ körpern üblich ist.

Im Unterschied dazu zeigt Fig. 4 die Federkennlinie eines entsprechenden Schaumteils mit eingeschäumtem Einlegeteil. Man erkennt, daß das Schaumteil im unteren Belastungsbereich bis zu einer Einfederung von ca. 30 mm relativ weich einfedert. Dies entspricht der Verformung der oberen Schichten des Schaumteils, die nicht durch das eingeschäumte Einlegeteil behindert wird. Ab einem Einfederweg von ca. 30 mm ist die obere Schicht des Schaumteils nahezu vollständig zusammengedrückt und der Federwiderstand steigt nun progressiv an. Je stärker das Schaumteil eingefedert wird, desto stärker wird die Verformung durch das einge­ schäumte Einlegeteil behindert.

Im Ergebnis kann somit durch das Einschäumen des Einlegeteils die gewünschte stärkere Progression der Federkennlinie im Vergleich zum konventionellen Schaumteil erreicht werden, ohne daß Schaummaterialien unterschiedlichen Elastizitätseigenschaften kombiniert werden müßten.

Claims (9)

1. Schaumteil aus einem schäumbaren Kunststoff, insbesondere Polyu­ rethan oder dergleichen, zur Verwendung als Polsterelement im Be­ reich einer Sitzfläche mit X-Y-Ausdehnung, wobei das Schaummate­ rial zumindest im Kern des Schaumteils im wesentlichen homogene Werkstoffeigenschaften aufweist, und wobei in den Kern des Schaumteils im wesentlichen parallel zur Sitzfläche zumindest ein Einlegeteil mit flächiger X-Y-Ausdehnung eingeschäumt ist, das in X- Richtung und/oder Y-Richtung eine bestimmte Elastizität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass als Einlegeteil (3, 10) ein Gewirke mit im wesentlichen flächiger Ausdehnung verwendet wird, das eine bestimmte Schichtdicke in Z- Richtung aufweist und vom schäumbaren Kunststoff zumindest teil­ weise durchschäumbar ist.

2. Schaumteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirke eine obere und eine untere Gewebeschicht aufweist, die sich jeweils in X-Richtung und Y-Richtung erstrecken, wobei die beiden Gewebeschichten durch einer Vielzahl von in Z-Richtung ver­ laufender, elastischer Fäden auseinandergehalten werden.

3. Schaumteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Einlegeteil im wesentlichen vollflächig durch den ge­ samten Kern des Schaumteils erstreckt.

4. Schaumteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Einlegeteile partiell in bestimmten Bereichen des Kerns des Schaumteils angeordnet sind.

5. Schaumteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an das Schaumteil (5) zumindest ein seitliches Stützpolster (8, 9) angeformt ist, das sich über die Sitzfläche (6) nach oben erstreckt, wobei sich das Einlegeteil (10) ausgehend vom Kern (7) des Schaum­ teils zumindest teilweise bis in das Schaummaterial der seitlichen Stützpolster (8, 9) erstreckt.

6. Schaumteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (10) vor dem Umschäumen eine der Sitzkontur des Schaumteils (S) entsprechende zumindest teilweise formstabile Profilierung erhält.

7. Schaumteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung des Einlegeteils (10) durch thermische Behand­ lung im Bereich der gewünschten Profilkanten (11, 12) erreichbar ist.

8. Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug der zumindest ein Schaumteil nach den Ansprüchen 1 bis 7 aufweist.

9. Verfahren zu Herstellung eines Schaumteils nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei dem ein schäumbarer Kunststoff, insbesondere Polyurethan oder ähnliches, in eine Form eingegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zugabe des schäumbaren Kunststoffs ein Gewirke mit im wesentlichen flächiger Ausdehnung, das eine bestimmte Schichtdicke in Z-Richtung aufweist, in die Form eingelegt wird und anschließend vom schäumbaren Kunststoff um- und durchschäumt wird.